Rendimiento y contenido de proteina de la quinua (chenopodium quinoa willd), en cinco fases fenológicas, bajo cuatro niveles de incorporación de estiércol
Yield and protein content of quinoa (Chenopodium quinoa willd), in five phenological stages, under four levels of incorporation of manure
Aylin Caballero1, William Maceda2, Roberto Miranda3, Hugo Bosque4.
1 Maestrante en Ingeniería de Riego, Facultad de Agronomía- UMSA, La Paz – Bolivia.
2 Tesista – Proyecto QUINAGUA, Facultad de Agronomía- UMSA, La Paz – Bolivia. ]]>
3 Docente investigador Facultad de Agronomía-UMSA, La Paz – Bolivia.
4 Coordinador Nacional ANDESCROP, Facultad de Agronomía-UMSA, La Paz – Bolivia.
RESUMEN
La quinua se produce en el Altiplano Sur y Central de Bolivia y es considerada por la FAO como un cultivo que presenta buena calidad de aminoácidos comparable a la leche. El contenido de nitrógeno, base para las enzimas y proteínas, en el grano, varía según la variedad y del nivel de abonamiento (Schulte et al., 2005), pero además, la concentración de nitrógeno también se halla distribuida en los diferentes órganos de la planta. Es en este sentido, que el presente estudio se enfoca en determinar el contenido proteico de los diferentes órganos de la quinua en el cultivar "Jacha Grano", en cuatro fases fenológicas, bajo cuatro niveles de incorporación de estiércol. La investigación se condujo en la Comunidad de Villa Patarani, Altiplano Central de Bolivia. Los suelos son de textura franco arenosa, pH neutro, bajo contenido de materia orgánica (0,4%) y nitrógeno (0,05%). Los niveles de incorporación de estiércol fueron de 0,15,30y60Mg ha-1. Las parcelas fueron distribuidas en un diseño de bloques completos al azar, con tres repeticiones. La evaluación consistió en sacar muestras de plantas de las diferentes parcelas en cuatro etapas del cultivo, (cuatro hojas verdaderas, ramificación, panojamiento y formación de grano pastoso). Las muestras fueron llevadas al Laboratorio de Química de la Facultad de Agronomía - UMSA, donde se procedió a la separación de los diferentes órganos de la planta, para luego ser sometidas a una temperatura de 65 °C por 48 horas. Una vez secas se determinó el contenido de nitrógeno, a través del método de Kjeldahl. El contenido de proteína fue estimado, multiplicando el valor del nitrógeno total por la constante de 6,25. Los resultados muestran que existe mayor porcentaje de proteína en las hojas en la fase de hojas verdaderas, ramificación y panojamiento, sin embargo en la fase de formación de grano pastoso el contenido proteico se concentra en los granos de la planta, lo que demuestra una translocación del nitrógeno. Asimismo, el nivel de estiércol, aplicado al suelo, influye en el contenido de proteína de las hojas y granos de la planta.
Palabras claves: Quinua, Nitrógeno, Proteína, Nivel de estiércol, Bolivia.
ABSTRACT
Quinoa is produced in the Southern and Central Highlands of Bolivia and is considered by FAO as a crop that has good quality comparable to milk amino acids. Nitrogen content, basis for the enzymes and proteins in the grain varies with variety and composting level (Schulte et al., 2005), but in addition, the nitrogen concentration is also distributed in different organs of plant. In this sense, the present study focuses on determining the protein content of the different organs of quinoa in the cultivar "Jacha Grano" in five phenological phases underfour levels of incorporation of manure. The research was conducted in the Community of Villa Patarani, Central Highlands of Bolivia. The soils are neutral pH sandy texture, low in organic matter (0.4%) and nitrogen (0.05%). Levels of incorporation of manure were 0, 15, 30 and 60 Mg ha-1. The plots were distributed in a complete blockdesign at random, with three replications. The evaluation consisted of taking samples of plants from different plots in four stages of culture (four true leaves, branching panicle formation and dough stage). Samples were taken to the Laboratory of Chemistry, Faculty of Agriculture - UMSA, where he proceeded to the separation of the different organs of the plant, before being subjected to a temperature of 65 ° C for 48 hrs. After drying, the nitrogen content was determined by Kjeldahl method. Protein content was estimated by multiplying the total nitrogen value of 6.25 for the constant. The results show that there is a higher percentage of protein in the leaves at the phase of true leaves and panicle branch, but in the step of forming the dough stage concentrates the protein content in the grains of the plant, which shows a translocation nitrogen. Likewise, the level of manure, applied to the soil affects the protein content of the leaves and the ground beans.
Keywords: Quinoa, Nitrogen, Protein Level of manure, Bolivia.
INTRODUCCIÓN
La quinua (Chenopodium quinoa Willd) conocida como cereal madre, fue uno de los alimentos básicos de los incas durante miles de años unido a su religión y cultura. Es originario de América del Sur, actualmente cultivada en los Andes del Perú y en el Altiplano Sur y Central de Bolivia. Si bien hasta hace unas décadas la quínua únicamente era utilizada por los indígenas nativos de los altiplanos Andinos, hoy en día se ha convirtiendo en un cereal demandado por muchos países que valoran el alto valor nutritivo de su grano y aún más de sus hojas (Recalde, 2007), es decir, la combinación de una mayor proporción de aminoácidos esenciales para la alimentación humana, le otorga un alto valor biológico. El contenido proteico en los granos es mayor respecto a otros cereales como son el maíz (Zea mays), trigo (Triticum aestivum), arroz (Oryza sativa) con 9,4%, 8,9 y 8,6%, respectivamente (Ranhotra et al., 1993). El grano puede ser consumido como harina, jugos, biscochos y galletas y las hojas en ensaladas por su alto contenido de proteína (Calderón et al., 2010). Según la FAO (2011), este grano sería el único alimento vegetal que proporcionaría los diez aminoácidos esenciales (leucina, arginina, isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, tirosina, triptófano, treonina, valina e histidina).
La quinua puede crecer y producir en suelos áridos con muy poco contenido en nutrientes y en una amplia gama de valores de pH del suelo (Mujica, 1979), sin embargo, en esas condiciones los rendimientos son bajos, alrededor 650 kg ha-1 (Del Castillo et al., 2008). La calidad del estiércol utilizado en la producción de quinua, varia conforme la zona, alimentación y edad. Sin embargo, los contenidos de nitrógeno total, en el Altiplano Sur y Central, se encuentra entre 1,4 y 0,94% respectivamente (FAUTAPO, 2008). Por otro lado, los suelos de estas regiones también presentan bajos contenidos de materia orgánica y nitrógeno, llegando a valores de 0,8 y 0,04% (Inda, 2010). De acuerdo a Huanca (2008) al aplicar estiércol fresco en proporciones de 0, 5 y 10 ton ha-1, al momento de la siembra en el cultivo de la quinua, los rendimientos no fueron estadísticamente diferentes entre sí. En tal sentido el nutriente que ha mostrado tener mayor influencia sobre los rendimientos de la quinua es el nitrógeno, estudios realizados por Jacobsen et al. (2005) muestran que el rendimiento de grano de la quinua se incrementa significativamente al aumentar la fertilización nitrogenada de 40 a 160 kg ha-1, por otro lado en el Altiplano Sur, la quinua necesita 283 kg ha-1 de nitrógeno para obtener un rendimiento de 2566 kg ha-1 de grano de quinua (FAUTAPO, 2008), así mismo, Schulte et al. (2005) menciona que el rendimiento de la quinua llegaría hasta 3500 kg ha-1 cuando se aplican 120 kg ha-1 de nitrógeno. Murillo (2006) aplicó 80 kg ha-1 de nitrógeno en la siembra, en condiciones del Altiplano Norte, para obtener rendimientos por encima de los 1500 kg ha-1, pero además señala que es necesario aplicar riego cuando las precipitaciones son bajas. En este sentido, considerando la falta de antecedentes sobre respuesta a la fertilización nitrogenada de las hojas y tallos de la quinua en diferentes fases fenológicas se consideró importante desarrollar la presente investigación con el objetivo de determinar el contenido proteico en los diferentes órganos de la quinua en cinco fases fenológicas, la eficiencia de uso del nitrógeno en quinua, así como el requerimiento interno de nitrógeno, y la influencia de la fertilización nitrogenada en el rendimiento de grano y proteico.
MATERIALES Y MÉTODOS
El presente trabajo fue desarrollado en la comunidad de Villa Patarani del Altiplano Central Boliviano, ubicada a una altitud de 3.800 metros sobre el nivel del mar y a 6 km al Nor Oeste de Patacamaya. Geográficamente se encuentra a (68° Oeste y 17° 6' Sur) en una puna semiárida. La precipitación promedio anual es de 400 mm, con temperaturas medias anuales entre 8 -11 °C (Sivila et al., 2006). La evapotranspiración en estas regiones, aumenta hacia el sur de 3,4 a 5,8 mm dia-1. La figura 1, presenta las precipitaciones diarias desde marzo 2012 hasta marzo 2013, con valores máximos alcanzados en los meses de diciembre 2012, enero y febrero 2013 con valores de 132,6; 103,4 y 127,8 mm respectivamente.
El suelo corresponde a un Xerorthents, según la clasificación de la Soil Taxonomy (Soil Survey Staff, 2006), sus principales características al inicio del estudio (0-20cm) se detallan en la tabla 1.
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La siembra de la quinua, se realizó el 5 de octubre del 2012. El área total de la investigación fue de 744 m2, con 12 Unidades Experimentales. La dosis de siembra fue de 12 kg ha-1 de semilla (Jacha Grano) a una profundidad de 1cm. Las parcelas se encontraban distribuidas en un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Estas fueron divididas de acuerdo a los diferentes niveles de aplicación de estiércol, que correspondieron a 0, 15, 30 y 60 Mg ha-1 lo que significa un aporte de 0, 125, 250 y 500 kg de nitrógeno total ha-1 respectivamente. Las características de este insumo se muestran en la tabla 2.
Para la determinación del contenido proteico en las diferentes partes de la planta, se recolectaron muestras en las siguientes fases fenológicas: Ramificación (53 DDS), Inicio panojamiento (75 DDS), Inicio de floración (82 DDS), Grano Pastoso (138 DDS), Grano Maduro (167 DDS).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la tabla 3, se detalla la altura de planta en diferentes fases fenológicas de la quinua. El análisis de varianza muestra que las diferentes dosis de aplicación de nitrógeno no influyen en la altura de planta en las fases de ramificación, inicio de panojamiento, inicio de floración, sin embargo las diferencias de la altura fueron significativas (P>0.05) en las fases de grano pastoso y cosecha, aparentemente el nitrógeno mostro un aumento en el desarrollo vegetativo en las últimas fases. En la fase de grano pastoso existen diferencias entre los tratamientos con 60 y 0 Mg ha-1 de estiércol, siendo los tratamientos con 15 y 30 Mg ha-1 de estiércol iguales entre sí. Al momento de la cosecha, en los tratamientos donde se aplicó 0, 15 y 30 Mg ha-1 de estiércol, el desarrollo de las plantas no tuvo diferencias alcanzando alturas promedio de 52, 56 y 58 centímetros. En todas las fases fenológicas estudiadas se puede observar que el tratamiento con 60 Mg ha-1 de estiércol tiene mayor desarrollo en altura de planta a pesarde que en las tres primeras fases no fueron significativas.
Tudela (1999) y Rodríguez (1991), señalan que el nitrógeno en el cultivo de la quinua es esencial y que la deficiencia de este elemento influye en la reducción del crecimiento de la planta, así mismo Millar (1975) encontró que la absorción de los nutrientes ocurre cerca de la punta de las nuevas raíces o pelos radiculares, en el presente trabajo la incorporación del abono se realizó en la parte superior del suelo lo cual dificulto la absorción de nutrientes a través de las raíces, por lo que no se llega a observar diferencias significativas en la altura, de igual forma, Huanca (2008) menciona que la aplicación de diferentes niveles de estiércol no influyo de manera significativa a la altura de la planta debido a que esta fue incorporada semanas antes de la siembra lo que significa que no hubo tiempo necesario para la mineralización del estiércol.
La tabla 4, presenta el contenido de proteína en la hoja y tallo (no se obtuvieron datos del contenido de proteína en la raíz). El análisis de varianza detecto diferencias significativas en la fase de ramificación cuando se aplicaron 0, 125, 250 y 500 kg N ha-1 en los cuales se alcanzaron promedios de 9,62 y 12,09% de proteína en tallos y hojas respectivamente, los máximos valores se encontraron en la dosis mayor (500 kg N ha-1), en el inicio de panojamiento se obtuvo valores promedios de 10,90 y 19,97 % en tallos y hojas respectivamente, en la fase de inicio de floración no hubo diferencias en el contenido de proteína en tallos, por el contrario el contenido de proteína en las hojas presento diferencias significativas (Tabla 4), donde el valor máximo 19.76 % se detectó en la dosis mayor (500 kg N ha-1).
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En la fase de grano pastoso el análisis de varianza no se encontró diferencias significativas del contenido de proteína en tallo, hoja y grano en los diferentes tratamientos. Al momento de la cosecha de igual forma no hubo diferencias significativas en los diferentes tratamientos del contenido de proteína en tallos y hojas (Tabla 5), sin embargo, hubo diferencias significativas en el grano, donde los valores altos (17,80 y 18,78 %) fueron en los tratamientos con aporte de 250 y 500 kg N ha-1. Shulte et al., (2005) en un estudio realizado en Alemania, encontró diferencias significativas en los contenidos de proteína en el grano, cuando aplicaron 0; 75 y 150 kg ha-1 de nitrógeno, encontrando valores con un promedio de 13,33% de proteína, alcanzando un valor de 15,01 % con la dosis mayor (225 kg ha-1).
En la figura 2 se observa la fluctuación del contenido de proteína en la hoja y tallo en las diferentes fases fenológicas, el porcentaje de proteína en las hojas fue en ascenso hasta la fase inicio de panojamiento (20%) de ahí en adelante los valores de proteína van en descenso hasta el momento de la cosecha (4.2%). Romero (1976), obtuvo en materia seca, un contenido de 16,07% de proteína en la fase de inflorescencia, el mismo escenario se observa en el tallo observando un alto valor dé % de proteína (10.9%) en la fase de inicio de panojamiento. En muchas zonas del área andina se utilizan las hojas tiernas previas a la floración como hortaliza apta para la alimentación humana, recibiendo el nombre de "llípcha" o "lliccha".
El rendimiento de la quinua fue influenciada significativamente (P<0,05) con la aplicación de 0, 125, 250 y 500 kg N ha-1, se observó que para las mayores dosis se presentaron los mayores rendimientos, alcanzando el máximo 4172,88 kg ha-1 con la dosis de 500 kg N ha-1 (Tabla 6), entre los tratamiento con 125 y 250 kg N ha-1 no hubo diferencias significativas pero si con el tratamiento donde no hubo incorporación de nitrógeno alcanzando rendimientos de 1394, 4172 kg ha-1 de grano. En un estudio realizado por Berti et al., (1998) no se reportan diferencias en el rendimiento, cuando se aplicaron 75, 150 y 225 kgN ha-1.
Con el análisis de varianza (Figura 3) se detectaron diferencias significativas (P<0.05), en el nitrógeno extraído por las diferentes partes de la quinua con la aplicación de los distintos niveles de nitrógeno. Según la Figura 3, al aplicar60 Mg ha-1 de estiércol (500 kg N ha-1) el grano extrajo mayor cantidad de N (105.5 kg ha-1) convirtiéndolo en proteína, el mismo escenario se observa en la hoja (8.4 kg N ha-1) y tallo (27.5 kg N ha-1). Por otro lado la figura señala que se obtuvo mayor extracción de nitrógeno por el grano (73%) en comparación del tallo (19%) y hoja (6%). Miranda (2013), indica que los granos de quinua llegarían a almacenar aproximadamente un 60% del nitrógeno, las hojas entre 1 y 3% y el tallo entre 21 y 29 porciento.
La relación entre el rendimiento versus el nivel de aplicación de estiércol utilizado (Figura 4) muestra mayor productividad con el nivel de 60 Mg de estiércol ha-1 (500 kg N ha-1), en relación a la aplicación de 30 y15 Mg ha-1. Por el contrario Miranda (2013) indica que la máxima productividad se obtuvo con el nivel de 15 Mg de estiércol ha-1, en relación a la aplicación de 30 Mg ha-1.
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CONCLUSIONES
El efecto de la aplicación de diferentes dosis de Nitrógeno es significativa en las últimas fases fenológicas y no así en las primeras (ramificación, inicio de panojamiento, inicio floración). El contenido de proteína en las hojas (20 %) y tallos (11%) va en ascenso hasta la fase de inicio de panojamiento y luego disminuye. El rendimiento de grano se vio influenciado significativamente por la aplicación de las diferentes dosis de nitrógeno alcanzando valores de 4172 kg ha-1 cuando se aplicó hasta 500 kg de nitrógeno ha-1 (60 Mg de estiércol ha-1). Al momento de la cosecha el mayor porcentaje de nitrógeno se encuentra almacenada en los granos (73%).
AGRADECIMIENTOS
El presente estudio fue realizado gracias al apoyo logístico y financiero de los proyectos ANDESCROP y Quinagua - SUMAMAD de la Facultad de Agronomía de la Universidad Mayor de San Andrés.
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