Caracterización preliminar de especies leguminosas arbóreas comunes en cafetales: una preparación para el cambio climático Wilson Espinales, UCATSE Harvin Centeno , UCATSE Pablo Siles , Bioversity International Alcides Montoya , UCATSE Flavia Andino , UCATSE Willian Ortiz , UCATSE 24 May 2012

Introducción Los SAF albergan una amplia gama de especies arbóreas, géneros como Albizia, Inga, Leucaena, Erythrina y Gliricidia son usados comúnmente Los géneros Inga y Erythrina son de especial importancia ya que son ampliamente usados como sombra en sistemas perennes (cacao, café) Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Introducción Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Inga y Erythrina especies de sucesión temprana secundaria (rápido crecimiento y demandantes de luz) Sin embargo presentes en sistemas multi-estrato bajo la sombra de otras especies Sistemas multi-estratos son comúnmente citados como una estrategia contra el cambio climático especialmente en sistemas con café Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Introducción Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados También mucha de la renovación de la sombra se da en plantaciones ya establecidas donde café y otras especies están sobre las leguminosas Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Preguntas de investigación Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de la sombra en el intercambio gaseoso y crecimiento de especies leguminosas arboreas (Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata y Erythrina poeppigiana) comúnmente usadas en sistemas agroforestales en Mesoamérica. Como la sombra artificial afecta los parámetros fotosintéticos de las especies Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata y Erythrina poeppigiana? Son las tasas diurnas de fotosíntesis modificadas por los tratamientos de luminosidad? Existe un efecto de la aclimatación en estos patrones diurnos o es un efecto solamente de la cantidad de radiación solar? Son las rasgos de la hoja (Área especifica de la hoja, ) modificados por la sombra y relacionados con los parámetros fotosintéticos de las especies Inga oerstediana, I. vera, I. jinicuil, I. punctata y Erythrina poeppigiana? Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Materiales & Metodos El ensayo fue establecido en la Universidad Católica Agropecuaria del Trópico Seco (13º 03’Norte y 86º 17’ Oeste) en Julio de 2011 en contenedores de suelo de 15 L Cinco especies fueron seleccionadas de acuerdo a su frecuencia en sistemas agroforestales con café en CA Inga oerstediana, I. vera, I. punctata son las especies mas comunes en CA al menos en Honduras y Nicaragua Erythrina poeppigiana es la especies mas común en CR I. jinicuil fue anteriormente la especie preferida por los productores, pero el aprecio por los frutos de trabajadores en fincas causa caída de frutos de café, pero además susceptible a escoba de bruja La semilla de estas especies fue colectada en Matagalpa y Jinotega en sistemas con café, excepto por I. juinicuil donde la semilla fue comprada de frutos en el mercado de Jinotega. Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Materiales & Metodos: Especies Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Esperados Inga vera Inga oerstediana Inga punctata Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Materiales & Metodos: Especies Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Esperados Inga jinicuil Erythrina poeppigiana Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Materiales & Metodos: Especies Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Inga vera Inga jinicuil Inga oerstediana Erythrina poeppigiana Inga punctata Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Materiales & Metodos: Tratamientos Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados 10% Radiación del pleno sol 100% Radiación del pleno sol 40% Radiación del pleno sol Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Materiales & Métodos: fotosíntesis Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Mediciones de intercambio gaseoso diciembre 2011 Tres individuos por especie por nivel de sombra, intercambio de gases medido con LI-6400, Li-Cor, Lincoln, NE Curva de respuesta al CO2(A-Ci ) (Ca = 1200 1000 800 600 500 400 300 250 200 150 100 50 mmol mol-1 CO2) Curva de respuesta a radiación (A-PPFD ) (PPFD = 2000 1500 1200, 800, 600, 400, 300, 200, 100, 50 and 0 mmol m-2 s-1) Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Materiales & Metodos: crecimiento Mediciones cada dos semanas de: Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Esperados Diametro Altura Numero de hojas Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24, Mayo, 2012

Materiales & Métodos: biomasa Mediciones de biomasa a los 125 días después de establecidas en los niveles de sombra Biomasa de hojas, tallos y raíces después secado al 68oC por 72 horas El área foliar fue estimada por fotografías digitales y analizadas con ImageJ Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Materiales & Métodos: análisis de datos Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Tres tipos de bases de datos se colectaron en este estudio Fotosíntesis: parámetros de Vcmax, Jmax y Rd se derivaran de las curvas de respuesta A-Ci y se analizaran por medio de ANOVA Biomasa (raíces, hojas, tallos): se analizaran por medio de ANOVA Crecimiento (diámetro, altura): que se analizaran por medio de ANOVA repetidas en el tiempo Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Materiales & Métodos: Vcmax, Jmax, Rd Los parámetros Vcmax, Jmax y Rd se derivaran según el modelo bioquímico de fotosíntesis desarrollado por Farquhar et al 1980. Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Farquhar et al 1980 Sharkey et al 2007 Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Materiales & Métodos: Vcmax, Jmax, Rd Parametros dependientes de la temperatura Introducción 25oC c DHa (kJ mol-1) Parameter used for fitting Kc (m mol m-2 s-1) 404.9 38.05 79.43 Ko (m mol m-2 s-1) 278.2 20.3 36.38 G* (m mol m-2 s-1) 42 19.02 37.83 Used for normalizing Vcmax (m mol m-2 s-1) 1 26.35 65.33 Jmax (m mol m-2 s-1) 17.21 43.9 Rd (m mol m-2 s-1) 18.71 46.36 Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Esperados Bernachi et al 2001 Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: intercambio gaseoso Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Claramente existe cierta aclimatación de la capacidad fotosintética de las hojas, la fotosíntesis no es influenciada solamente por la cantidad de la luz sino por la aclimatación al ambiente donde esta se desarrollo Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: intercambio gaseoso Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados En general menor Vcmax en mayor sombra: menor capacidad de carboxilacion de la RUBISCO Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: intercambio gaseoso Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados En general menor Jmax en mayor sombra: menor capacidad de transporte de electrones Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: intercambio gaseoso Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados En pleno sol mayor Vcmax, Jmax pero a costa de una mayor Rd, es caro energéticamente tener mayor capacidad fotosintética Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: intercambio gaseoso Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Cursos diurnos de fotosíntesis muestran mayor tasa instantánea en pleno sol; pero no todas las especies se comportan igual, I. juinicuil con buen desempeño en 40% Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: intercambio gaseoso Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados La conductancia estomática parece ser mayor en pleno sol pero mas variable entre especies que la fotosíntesis, I. juinicuil con desempeño similar en 100% y 40% Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: intercambio gaseoso Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados La eficiencia de utilización de agua (EUA) instantánea, en general muestra ser mayor en pleno sol, plantas en pleno sol son mas eficientes en el uso de agua!!!!!!! Pero como siempre no todas las especies I. juinicuil muestra igual EUA en 40% y 100% Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: intercambio gaseoso Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Día más nublado pero baja HR Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: intercambio gaseoso Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Día más nublado pero baja HR La EUA depende de las condiciones ambientales también de la especies Días mas nublados menor EUA I. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: intercambio gaseoso Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Día más nublado pero baja HR La EUA depende de las condiciones ambientales también de la especies Días mas nublados menor EUA I. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: intercambio gaseoso Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados Plantas en su ambiente de aclimatacion Plantas en su ambiente de aclimatacion Cuando plantas aclimatadas en 10% fueron transferidas a 100% y plantas aclimatadas en 100% fueron Transferidas a 10%, vemos mas claro el efecto de aclimatación, las plantas se desempeñaron mejor en El ambiente que había crecido, pero aun así EUA fue mejor en plenos sol Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: crecimiento y partición de biomasa Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados La reduccion en altura y diametro segun la radiacion no es lineal, tampoco es igual entre especies Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Resultados: crecimiento y partición de biomasa Introducción Objetivos Preguntas Materiales Métodos Resultados La reduccion en area foliar y biomasa segun la radiacion no es lineal, tampoco es igual entre especies , cuales son los mecamismos de esto???? Realmente esa es otra historia!!!!! Al menos 10 filminas mas Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Conclusiones El mayor crecimiento se presento en el nivel de luz al 100 % , así mismo también a 40 % presento mayor crecimiento comparado con 10 % pero no vario mucho con respecto a 100 % principalmente las especies de Erythrina poeppigiana e inga vera por lo cual recomendamos este nivel de 40 % de luz al querer introducir estas especies en sistemas agroforestales bajo sombra. Inga oerstediana e inga jinicuil tienen buen comportamiento a 40 % de sombra y estas son generalmente las preferida por el productor para utilizarlas en sistemas agroforestales en café. Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Agradecimientos Agradecemos al Proyecto: “Banano en cafetales bajo sombra” financiado por GIZ y manejado por Bioversity International (http://bananas.bioversityinternational.org/) Especialmente el tercer autor agradece a Charles Staver por las ideas y discusiones que se generan en campo y que realmente han impulsado este trabajo. A UCATSE por bridar las condiciones y equipos para realizar mediciones de crecimiento que se llevaron a cabo en la investigación. Agradecemos muy especialmente a FUNICA el cual nos apoyo económicamente para realizar esta investigación. Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012

Muchas Gracias! Merci beaucoup! Thanks very much! Harvin Martin Centeno Velasquez centeno_harvin@yahoo.com Wilson Ricardo Cabezas Espinales espinaleswil@yahoo.es Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas 24 Mayo, 2012