ANALISIS DE LOS FACTORES QUE PROMUEVEN O LIMITAN LA PRODUCCION DE LOS CULTIVOS Y SU RELACION CON LA FLORACION DEL CACAO. Ing Agr. M- Sc. Daniel Navia Murgueitio Guayaquil, marzo de 2016 INDICE 1. 2. 3. 4. Factores que definen el rendimiento de los cultivos Factores limitantes y su influencia en la producción El concepto de planta ideal Fisiología de la floración 1. Factores externos o ambientales. 2. Factores internos o metabólicos. 3. Mecanismo de floración a larga distancia. 4. Brotación de yemas y floración del cacao. BIBLIOGRAFIA 1. BIRCHLER, T. y Otros. La Planta Ideal. Oregon State University. USA. 1998. 2. HARDY F. Manual del Cacao. Edición Español. Instituto Interamericano de Ciencias Agrícola. Turrialba, Costa Rica. 1961. 3. KAMARA KEITA A. Nutrición, Regulación y Desarrollo. Intrakam. Coahuila, México. 2001. 4. MOGROVEJO E. Estudios Fenológicos Preliminares de Algunos Clones e Híbridos de Cacao en Pichilingue.. Tesis. Universidad Nacional de Loja.,Ecuador. 1974. 5. PRADO L. Ecofisiología del Cacao. Universidad Nacional Agraria de la Selva. Huanaco, Tingo María. Peru. 6. TOFIÑO A. Agentes Moleculares de la Inducción y Desarrollo Floral. Artículos Científicos. CORPOICA. Colombia. 2010. 7. UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA. Tema 15. Luz y Desarrollo : Control de la Floración. España, 2010. 2. Factores limitantes y su influencia en la producción Curva sigmoidea del crecimiento Ley del Minimo de Liebig Factores óptimos y limitantes de Blackman Ley del Incremento Decreciente de Mitscherlich Principio de la Carencia Ajustable de Macy Interpretación de los conceptos de Factores Limitantes •2. FACTORES LIMITANTES Y SU INFLUENCIA EN LA PRODUCCIÓN. Para obtener el máximo rendimiento de un cultivo es necesario conocer su potencial genético, y sus requerimientos ambientales. La producción se ve disminuida cuando los factores de producción no son manejados en niveles adecuados Los factores que influyen en el crecimiento de las plantas están interrelacionados y las curvas del análisis de crecimiento, son una ayuda para entender el patrón de desarrollo. Los factores ambientales que influyen en el potencial productivo son físicos y bioticos. Factores físicos: Suelo, nutrición y calidad Clima, temperatura, luz, agua. Factores bioticos: Hongos, bacterias, virus, Insectos, Malezas Curva sigmoidea del crecimiento • La “Curva sigmoidea” del crecimiento es típica del patrón de crecimiento de órganos individuales, de toda la planta y sus poblaciones. • Fases de la curva de crecimiento: •1. fase inicial • 2. periodo de gran crecimiento • 3. decrece intensidad del crecimiento • 4. detención del crecimiento • 5. senescencia o madurez Ley del Minimo de Liebig. • En los estudios de crecimiento de las plantas, las fases b – c – d de la curva sigmoidea del crecimiento, son analizados en detalle por LIEBIG, BLACKMAN y MITSCHERLICH. • En 1840 Liebig planteo la “Ley del Mínimo”: “Ante la deficiencia de un constituyente necesario, aunque todos los otros estén presentes, el suelo se constituira en una barrera para la producción, por la carencia del nutriente”. • Este enunciado se ha representado por un barril, el cual no se puede llenar mas allá de la tira mas corta (Factor limitante). Factores óptimos y limitantes de Blackman. • En 1905 Blackman sugirió que “cuando un proceso es condicionado en su rapidez por varios factores, la intensidad del proceso depende del factor de mas lenta acción” • Tanto el enunciado de Liebig como el de Blackman son cuestionados actualmente, aunque tienen un valor orientador. “Ley del Incremento Decreciente” de MITSCHERLINCH. • En 1909, Mitscherlich, un alemán especialista en suelos, desarrollo dicho enunciado. • El observo un incremento en el crecimiento de las plantas con la adición del elemento faltante, pero no en la proporción que era añadido Mitscherlich, continuacion…………………….. • Mitscherlich, postulo la “Ley del Incremento Decreciente” que dice “El incremento obtenido por la adición de un factor deficiente ,es proporcional a la reducción de ese factor del nivel optimo requerido” • Es decir, entre menos se requiera de un factor deficitario, menor respuesta se obtendrá con su adición. Principio de la “Carencia Ajustable” de MACY • Macy en 1936 aclaro los conceptos previos de Liebig, Blackman y Mitscherlich. • El relacionó la eficiencia de un nutriente con su contenido en la planta. • La adición de un nutriente “arriba del optimo” necesario para la planta, corresponde a un “consumo exagerado” y bajo el optimo, es una “carencia ajustable” que debe ser satisfecha. INTERPRETACION DE LOS CONCEPTOS DE “FACTORES LIMITANTES” Los conceptos enunciados anteriormente, tienen sus limitaciones: En biología son mas importantes las interacciones que la acción por separada de cada factor Substitución de factores. El sodio puede substituir parcialmente al K en algodón. La adición de un factor puede hacer mas eficiente al otro. La adición de K al N hace mas eficiente al N. Puede haber mas de un factor limitante 3. El concepto de planta ideal. 3.1. Generalidades. Por medio de esta gestión se pretende calificar todas aquellas características de las plantas que se consideran importantes al concluir su estadio en el vivero y antes de ser trasplantadas al campo. Se deben determinar las características que se consideran importantes desde el punto de vista morfológico, fisiológico y de su identidad genética, para luego definir el concepto de “ Planta Ideal”. 3.2. Implementando un programa de “Planta Ideal”. El esfuerzo del viverista se continua luego del trasplante. Se fijarán nuevos estándares en el campo para garantizar el comportamiento futuro de las plantas. PONIENDO MATERIA ORGANICA A LA PLANTA CACAO CON SOMBRA DE BANANO CACAO CON SOBRA PERMANENTE TRANSPORTE DE LAS PLANTULAS DE CACAO 4. Fisiología de la floración. 4.1. Factores externos o ambientales : Radiación - Temperatura - LLuvia. Objetivo Comprender qué señales medioambientales controlan la floración y cómo perciben las plantas dichas señales. ¿DÓNDE? ¿CUÁNDO? ¿CóMO? ¿DÓNDE sucede la floración? La evocación floral: control interno y externo Regulación autónoma Depende de factores de desarrollo interno Regulación obligada a un factor ambiental Ritmos circadianos, cambo de fase, hormonas… Requerimiento absoluto de factores ambientales Regulación facultativa a un factor ambiental Requerimiento no absoluto de factores ambientales ¿CUÁNDO sucede la floración desde un punto de vista ontogénico? El ápice caulinar y los cambios de fase Fase juvenil Fase vegetativa adulta Capacidad de formar estructuras reproductivas (competencia) Fase reproductiva adulta (determinación) *La transición de una fase a otra se llama cambio de fase Competencia y determinación: dos etapas de la evocación floral Competencia: Capacidad de responder del modo esperado al recibir las señales apropiadas de desarrollo Inducción Fotoperiodo Determinación: Capacidad de seguir el mismo programa de desarrollo incluso después de haberla separado de su posición normal en la planta Señal Expresión: El morfogénesis ¿Hormonas? meristemo apical expresa la La entrada en floración puede depender de factores ambientales FOTOPERIODISMO (duración del día) VERNALIZACIÓN (exposición a frío) radiación total disponibilidad de agua Regulación ambiental: fotoperiodismo Las plantas pueden ser clasificadas por sus respuestas fotoperiódicas plantas de día corto (PDC) crisantemos… plantas de día largo (PDL) Arabidopsis, espinaca, … plantas de día neutro (PDN) pepino, girasol, tomate… plantas de día largo/corto Aloe plantas de día corto/largo Poa La hoja es el sitio de percepción del estímulo fotoperiódico . 21650 La vernalización es sólo un proceso inductivo que determina una aptitud para la floración, pero, normalmente, ésta sólo se manifiesta bajo las condiciones de fotoperiodo y temperaturas adecuadas. El ápice caulinar es el punto de percepción de la vernalización, y el estímulo es transportado a otras partes de la planta La necesidad de vernalización puede ser: absoluta, en muchas plantas bienales que no pueden florecer sin ella relativa, en muchas de las plantas anuales de hábito invernal, trigo (Triticum aestivum) y centeno (Secale cereale) entre otras, que responden cuantitativamente a la vernalización. La vernalización completa requiere unos 50 días de frío con temperaturas comprendidas entre –2 y 12º C (los óptimos de temperatura se sitúan entre 2 y 5 ºC). Es conocido que la lluvia es el factor determinante en el crecimiento de las plantas. Así mismo, la alternancia en el periodo lluviosos seguido de temporadas secas, son estimulantes de la floración en ciertos cultivos como guayacanes, mangos, ceibos. EL RELOJ CIRCADIANO CONTROLA EL PERIODO DE FLORACIÓN 4.2. Factores internos o metabólicos : edad, hormonas, nutrición, proteínas, genética. —Edad. Es el primer requerimiento para la inducción floral, conocido como “capacidad de evocación”. — Hormonas. La percepción e inducción floral se debe a hormonas o señal interna elaborada en las hojas, que por transporte a los meristemas determina la evocación floral. Este compuesto se ha bautizado como “florígeno”. Entre las hormonas se mencionan: giberelinas, poliaminas, etileno, citiquininas. — Nutrición. El balance carbono-nitrógeno, C/N, está relacionado con la floración. Un balance alto C/N la favorece y los bajos favorecen el crecimiento vegetativo.En esta forma, la fertilización nitrogenada ayuda a la manifestación floral. — Proteínas. El hecho que una yema de lugar al desarrollo de una flor en lugar de hojas, depende de la actividad de ciertas proteínas. A modo de interruptor, la presencia de ciertas proteínas, por encima de cierto nivel, dispara el proceso de desarrollo floral, mientras que su ausencia impide la formación de flores. — Identidad genética. El programa de desarrollo floral depende de la expresión de ciertos genes, que instruyen a las células en la formación de los diferentes órganos. Una pregunta aun no respondida es cómo se integra la información generada por las señales inductoras. Caben dos posibles escenarios : o bien cada vía actúa independientemente sobre los genes que regulan el desarrollo floral, o bien, hay elementos comunes a varias señales, que actúan de forma integrada. 4.3. MECANISMOS DE LA INDUCCIÓN FLORAL A LARGA DISTANCIA. —El agente del estímulo floral a larga distancia, tiene mecanismos regulatorios en varios niveles: síntesis del estímulo, transporte hacia los haces vasculares, carga en el floema, descarga del floema, entrada en los tejidos primarios florales y, sensibilidad de los tejidos al agente de la señal (florígeno). — En estos casos, el estímulo floral debe transportarse acroptalmente, desde el meristema apical u hojas, siguiendo un gradiente hacia la yema floral (cojinetes florales del cacao). — Se ha evidenciado que entre los componentes de la señal de larga distancia están: giberelinas, citoquininas, sacarosa, ácido salicílico, proteínas, ARN mensajero. —Cuando las condiciones ambientales han sido propicias, las plantas producen en las hojas una proteína llamada FT, que de alguna manera desconocida, activa el programa de construcción de las flores en el lugar adecuado. Ahora bien, la proteína FT que se sintetiza en las hojas, interactúa físicamente con otra proteína, la FD, que sólo se produce en el sitio de floración (cojinetes florales ). —De esta manera se ponen en común dos tipos de información: la FT le dice a la planta cuándo tiene que florecer y, FD le dice donde tienen que aparecer las flores; las dos por separado no funcionan. —Cómo llega FT desde las hojas hasta las yemas florales…? Lo que se mueve desde las hojas no es la proteína FT sino el ARN mensajero del FT. Este mecanismo que necesita las dos proteínas para funcionar, evita que haya flores en sitios no deseados y que salgan flores cuando no deben. FT es producido en el floema de las hojas cuando las condiciones fotoperiódicas son favorables. CONSTANS (CO) es requerido para la síntesis de FT, mientras que FLC actúa como regulador negativo. La proteína FT producida en las hojas viaja por el floema hasta el ápice , allí junto a FD, FT activa la expresión de APETALA 1 (AP1). Esta acción también es regulada negativamente por FLC 4.4 INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES SOBRE BROTACIÓN DE YEMAS Y FLORACIÓN DEL CACAO. —El árbol de cacao florece todo el año cuando tiene condiciones adecuadas de temperatura y humedad del aire y suelo. __En las zonas con fluctuaciones notorias de temperatura y lluvia, se reportan períodos de escasa floración y fructificación. Un árbol de cacao produce desde 3.000 hasta 10.000 flores al año; sin embargo, sólo el 0,1 % llega a fecundar. — Cuando el promedio de temperatura baja a 22 oC, la floración se inhibe; sin embargo, con temperatura de 25,5 oC la floración se efectúa normalmente y la formación de frutos está entonces supeditada, principalmente, a las fluctuaciones de la humedad del suelo. — Los reportes obtenidos de floración determinan una temperatura óptima de 25.5 oC , con rangos de +/- 4.5 oC. — El cacao es una planta de crecimiento intermitente, alternado con períodos de alta brotación, seguido de reposo vegetativo. Durante los meses fríos (22 o C), casi todas las ramas están en reposo. — No es deseable un excesivo número de brotes foliares del árbol, ya que son los puntos de ataques de patógenos como “escoba de bruja” y, además, consumen alimento que puede servir para el desarrollo de mazorcas. —Existe controversia sobre los factores que controlan la brotación del cacao. Parece que la oscilación diaria de temperatura alta (30 oC) en el día y noches frescas (22 oC), tienen estrecha correlación. — Se ha sugerido que los picos de brotacón, normalmente dos por año, estarían relacionados con los equinoccios, es decir, cuando la radiación solar es mas alta. — En la costa de Ecuador, con la presencia de las primeras lluvias y el incremento de temperatura (Diciembre - Enero), la brotación aumenta notablemente, pero después decrece, a pesar de registrarse valores altos de precipitación y temperatura; posiblemente por el agotamiento de las reservas de fotosintatos. — Parecería que la brotacón del cacao no está relacionada con un solo factor (luz, temperatura, humedad), sino por complejas interacciones de factores internos y externos. — Los períodos de floración siguen intervalos similares a los de brotacón, pero con 2,5 semanas mas tarde. —Se aprecia una relación entre la mayor caída de hojas, con el incremento de la brotación, por alguna relación nutricional u hormonal.