Desarrollo comparativo de dos especies Inga en base a su
potencial agroforestal

Comparative development of two Inga species based on their
agroforestry potential

Desenvolvimiento comparativo de duas espécies de Inga com base ]]> em seu potencial agroflorestal

Allan Alberto Alvarado Aguayo¹, Wilmer Omar Pilaloa David²,Braulio Javier Carrera Maridueña³
Dolores Mariela Carrera Maridueña^4
1 Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador aalvarado@uagraria.edu.ec
² Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador wpilaloa@uagraria.edu.ec
³ Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador bcarrera@uagraria.edu.ec
⁴ Universidad Agraria del Ecuador, Ecuador dcarrera@uagraria.edu.ec
Artículo recibido: 31 de agosto 2020 / Arbitrado y aceptado: 28 de octubre 2020 / publicado: 18 de diciembre 2020

Resumen

Las especies de guabo Inga edulis e I. vera son ampliamente utilizadas en sistemas agroforestales. Este estudio compara sus indicadores de desarrollo fenológico, aporte de minerales y presencia de organismos benéficos en su entorno de influencia, mediante un diseño de bloques completamente al azar (DBCA) con tres tratamientos y seis repeticiones. I. edulis tiene crecimiento polinomial más promisorio, con 5.79 m de altura, diámetro altura de pecho (DAP) de 0.075 m y 31.66 ramas con un diámetro de sombra de 5.94 m, superando a I. vera que alcanza 4.74 m de altura, DAP de 0.061 m y 14.33 ramas con sombra diametral de 4.79 m. Ambas especies difieren en su aporte de macronutrientes al suelo, superando I. vera en NH4, K y Mg, mientras que I. edulis realiza un mayor aporte de P y Ca. El contenido mineral foliar también difiere, superando I. edulis en NH4, P y Mg foliares, no obstante, I. vera contiene mayor K y Ca foliares. En la hojarasca, I. edulis posee 3.13% N, mientras que I. vera 2,53% N. La fauna asociada a estas especies se relaciona con la presencia de lombrices de tierra (Lumbricus terrestres) en el área del subsuelo con influencia de la raíz, existiendo mayor promedio de individuos por árbol en I. edulis (22.6) que en I. vera (14.9). Sin embargo, en I. vera existe mayor población de avispas Polistes dominula (4.6) y Vespula vulgaris (10.3), con relación a I. edulis, que alcanza 2.7 y 5.2 individuos por árbol, respectivamente.

Palabras clave: Biomasa forestal; fabácea; fauna benéfica; desarrollo fenológico; leguminosa; sistema agroforestal

Abstract

The species of Inga edulis and I. vera are widely used in agroforestry systems. This study compares their phenological development indicators, mineral contribution and presence of beneficial organisms in their influence environment, through a completely randomized block design (CRBD) with three treatments and six repetitions. I. edulis has more promising polynomial growth, with 5.79 m height, diameter breast height (DBH) of 0.075 m and 31.66 branches with a diameter of 5.94 m shadow, surpassing I. vera that reaches 4.74 m height, DBH of 0.061 m and 14.33 branches with diametric shadow of 4.79 m. Both species differ in their contribution of macronutrients to the soil, exceeding I. vera in NH4, K and Mg, while I. edulis makes a greater contribution of P and Ca. Foliar mineral contení also differs, with I. edulis exceeding NH4, P and Mg in foliar, but I. vera contains more K and Ca in foliar. In the leaf litter, I. edulis has 3.13% N, while I. vera has 2.53% N. The fauna associated with these species is related to the presence of earthworms (Lumbricus terrestris) in the subsoil área with root influence. There is a higher average number of individuáis per tree in I. edulis (22.6) than in I. vera (14.9). However, in I. vera there is a larger population of Polistes dominula (4.6) and Vespula vulgaris (10.3), in relation to I. edulis, which reaches 2.7 and 5.2 individuáis per tree, respectively.

Keywords: Forest biomass; fabaceae; beneficial fauna; phenological development; leguminous; agroforestry system

Resumo

As especies de Inga edulis e I. vera são amplamente utilizadas em sistemas agroflorestais. Este estudo compara seus indicadores de desenvolvimento fenológico, fornecimento mineral e presenca de organismos benéficos em seu ambiente de influência, utilizando um desenho de blocos completamente aleatorios (DBCA) com três tratamentos e seis réplicas. I. edulis tem o crescimento polinomial mais promissor, com urna altura de 5,79 m, um diâmetro á altura do peito (DBH) de 0,075 m e 31,66 ramos com um diámetro de 5,94 m, superando I. vera que atinge 4,74 m de altura, DBH de 0,061 m e 14,33 ramos com um diâmetro de 4,79 m. As duas especies diferem em sua contribuição de macronutrientes para o solo, excedendo I. vera em NH4, K e Mg, enquanto I. edulis faz urna contribução maior de P e Ca. O conteúdo de minerais foliares também difere, com I. edulis excedendo NH4, P e Mg em foliar, entretanto, I. vera contém mais K e Ca. Na cama foliar, I. edulis tem 3,13% N, enquanto I. vera tem 2,53% N. A fauna associada a estas especies está relacionada á presença de minhocas (Lumbricus terrestris) na área do subsolo com influência radicular, com um número medio maior de individuos por árvore em I. edulis (22,6) do que em I. vera (14,9). Entretanto, em I. vera há urna população maior de Polistes dominula (4,6) e Vespula vulgaris (10,3), em relacáo a I. edulis, que atinge 2,7 e 5,2 individuos por árvore, respectivamente.

INTRODUCCIÓN

La introducción de leguminosas arbustivas y arbóreas al agro ecosistema contribuye a mejorar las propiedades biológicas, químicas y físicas del suelo agrícola (1). Ello fomenta el desarrollo de la agricultura sostenible radica, pues con la asociación de cultivos y leguminosas las prácticas agrícolas convencionales se potencian dentro de un sistema de producción más viable en la parte ambiental, social y económica (2).

Todas las leguminosas en el habitat edáfico contribuyen con la fijación biológica de nitrógeno atmosférico (3). Particularmente, en la agroforestería, los árboles fijadores de nitrógeno pueden asociarse con cultivos agrícolas, con pasturas, o también en sistemas agrosilvopastoriles, bancos forrajeros y cercas vivas (4), constituyéndose como árboles multipropósito que desempeñan un papel básico con múltiples beneficios al ecosistema, tanto de su entorno como del subsuelo (5). Estos árboles fijan el nitrógeno atmosférico en sus nodulos radicales y, a través del metabolismo, lo almacenan en su componente forrajero: hojas, peciolos, tallos tiernos y frutos (6). Por medio del aporte de materia orgánica hecho al suelo a través de la caída periódica o estacional, natural o provocada (cosecha), de hojas, flores, frutos, ramas y raíces muertas, es incrementado el nitrógeno en el suelo, en el área de influencia de los árboles (7).

En el ámbito de la agricultura moderna, caracterizada por la problemática de pérdida de suelos debido al mal uso de la tierra que induce la erosión, degradación de los suelos, pérdida de nutrientes, y lleva a la desaparición de los bosques tropicales, la implementación de sistemas agroforestales representa una alternativa eficiente a las prácticas inadecuadas de alto impacto ambiental (8).

La utilización de las especies de Inga destaca para el establecimiento de los sistemas agroforestales en Latinoamérica tropical (9). Países Andinos, tales como Colombia, Ecuador y Perú presentan la mayor diversidad de especies dentro de este género (10), siendo muy valorado por su amplio uso como árbol de sombra de cultivos perennes, con beneficios relacionados con la aportación de nitrógeno, materia orgánica, preservación de la humedad y prevención de la erosión (11).

Dentro de los diversos géneros de árboles utilizados en la agroforestería, Inga es el más prominente en América Tropical, destacándose por ser capaz de sobrevivir y florecer en suelos pobres ácidos, tan típicos de la zona (12). Su uso es conveniente, ya que además de ser tolerante a suelos empobrecidos, posee un crecimiento rápido, con gran adaptabilidad ecológica y aporta elevadas cantidades de biomasa (13).

La experiencia ha demostrado que el manejo agroforestal fomenta el equilibrio ecológico, regulando el agro ecosistema. En base a ello, el presente trabajo compara el potencial agroforestal de dos especies del género Inga. La hipótesis se basa en que la influencia de las especies I. edulis e I. vera tiene efectos positivos sobre la cantidad de elementos aportados al suelo y sobre el establecimiento de organismos benéficos en el área de influencia de los árboles.

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de estudio

Se evaluó el crecimiento fenológico, el aporte nutricional y la presencia de fauna benéfica en Inga edulis (guaba de bejuco) e I. vera (guaba de machete), analizando su potencial agroforestal en la Granja Experimental El Vainillo, del cantón El Triunfo, Guayas, Ecuador, asentada a 10 metros sobre el nivel del mar (msnm), en las coordenadas geográficas 2°20'35.8"S y 79°31'58.3"W, con un suelo de textura arcillosa (Alfisol), clima monzón tropical, caracterizado por una estación lluviosa entre diciembre y mayo, y una estación seca entre junio y noviembre, y un rango de temperaturas medias que oscilan entre 20 °C (el mínimo en agosto) y 31 °C (el máximo en marzo-abril).

Distribución de los tratamientos

Los árboles de Inga fueron sembrados a un distanciamiento de 6 m x 6 m, siguiendo el diseño de bloques completamente al azar (DBCA) con tres tratamientos y seis repeticiones (Tabla 1).

Evaluación de las variables

Las variables, evaluadas bimensualmente en el segundo año de establecimiento, se relacionaron con factores en el desarrollo de los árboles: altura de planta (cm), diámetro del tallo a la altura del pecho (cm), cantidad de ramaje, diámetro de área con sombreamiento (cm). Además, se determinó la riqueza de nitrógeno en las hojas, el aporte edáfico de minerales, con énfasis en macronutrientes, en el área de influencia de los árboles a través de análisis del suelo. En todos los casos el criterio se aplicó a diez (10) plantas muestreadas de cada tratamiento con sus repeticiones en un periodo de dos (2) años y tomando los datos de las variables transcurrido el primer año de establecimiento.

Para determinar el potencial agroforestal comparativo entre las especies de Inga, se consideraron los aspectos del desarrollo fenológico de los árboles como hospedero de organismos benéficos (lombrices de tierra, avispas), identificándolos mediante muestreo de campo, con observación sin captura, en el entorno de influencia de los árboles

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Comportamiento fenológico comparativo entre Inga edulis e I. vera, en la zona El Vainillo, El Triunfo, Guayas, Ecuador

Existen diferencias significativas para la altura de planta (m), entre las dos especies. I. edulis presenta una altura promedio de 5.79 m en el último muestreo, transcurridos dos años de establecimiento, superando a I. vera que alcanza 4.74 m (Tabla 2). El crecimiento observado en el ensayo corresponde a los parámetros usuales para el género Inga en este periodo de tiempo, considerando que /. edulis, alcanza alturas aproximadas entre de 4 a 5 m de alto y 3 a 4 m de copa con una edad fenológica de tres a cuatro años (14).

La especie Inga edulis tiene una línea de tendencia de crecimiento polinómica con un R² = 0.9741, a su vez la ecuación que expresa su crecimiento es y = -0.0518x² + 0.7668x + 3.05, mientras que Inga vera también expresa una tendencia de crecimiento polinómica con un R² = 0.975 y la ecuación que expresa su crecimiento es y = -0.0436x² + 0.6373x + 2.492. Las tendencias de crecimiento son similares sin embargo la mayor altura la obtuvo el tratamiento 1 Inga edulis. Tanto I. edulis como I. vera son especies cuyo principal uso es la producción de fruta. Este tipo de árboles se caracteriza por poseer un crecimiento polinomial de primer orden que se ajusta a cortos períodos de tiempo (15). Se corrobora ello en el lapso de dos años, correspondientes al ensayo, especialmente para I. edulis, la cual supera el crecimiento inicial de I. vera, manifestando una fase exponencial en el segundo año, donde se muestra su mayor tasa de crecimiento (Figura 1).

Existen diferencias significativas para el diámetro altura de pecho (DAP), entre las dos especies de Inga (Tabla 3). I. edulis presenta un DAP promedio de 0.075 m superando a I. vera con un DAP promedio de 0.061 m. No existe diferenciación de este comportamiento con ensayos sobre evaluación del crecimiento fenológico de árboles pertenecientes al género Inga, pues se espera un diámetro de 12,73 mm (0,1273 m) con una edad de diez meses (16).

Inga edulis tiene una línea de tendencia de crecimiento polinómica con un R² = 0.9993, a su vez la ecuación que expresa su crecimiento es y = 0.0015x² + 8E-05x + 0.0213, mientras que I. vera también expresa una tendencia de crecimiento polinómica con un R² = 0.9936 y la ecuación que expresa su crecimiento es y = 0.0017x² - 0.0039x + 0.0244. Las tendencias de crecimiento son similares, sin embargo el mayor DAP lo obtuvo el tratamiento I. edulis (Figura 2).

Existen diferencias significativas para la cantidad de ramas (#), entre las dos especies de Inga. Destaca I. edulis con una cantidad de ramas promedio de 31.66, superando a I. vera que alcanza 14.33 ramas promedio. Con respecto a la producción de ramas, existen estudios (14) que sostienen que I. edulis tiene una generación continua y fisiológicamente más activa que otras especies del género, produciendo mayor ramaje en épocas de picos lluviosos. Este fenómeno fue apreciado en el comportamiento de las especies evaluadas (Tabla 4).

La especie Inga edulis tiene una línea de tendencia de crecimiento polinomica con un R² = 0.9813, a su vez la ecuación que expresa su crecimiento es y = y = 0.0655x² + 0.8512x + 24.5, mientras que I. vera también expresa una tendencia de crecimiento polinomica con un R² = 0.9694 y la ecuación que expresa su crecimiento es y = 0.0298x² + 1.1298x + 6.9. Las tendencias de crecimiento son similares sin embargo la mayor cantidad de ramas la obtuvo I. edulis (Figura 3).

Se puede observar que existen diferencias significativas para el diámetro de área con sombreamiento (m), entre las dos especies de Inga, superando edulis, con un diámetro promedio de 5.94 m a I. vera, la misma que llega a un promedio de 4.79 m (Tabla 5).

En la Figura 4 se puede observar que Inga edulis tiene una línea de tendencia de crecimiento polinómica con un R² = 0.9505, a su vez la ecuación que expresa su crecimiento es y = y = -0.1418x² + 1.5778x + 1.4305, mientras que I. vera también expresa una tendencia de crecimiento polinómica con un R² = 0.9349 y la ecuación que expresa su crecimiento es y = -0.1148x² + 1.2767x + 1.3848. Las tendencias de crecimiento son similares, sin embargo el mayor sombreamiento lo obtuvo I. edulis. Este resultado concuerda con los parámetros esperados, ya que, basándose en el desarrollo observado de sus ramas laterales, I. edulis puede considerarse una planta más promisoria para reforestación o como generadora de sombra para otros cultivos (17).

Cuantificación de los nutrientes en las hojas y aporte edáfico de nitrógeno en el área de influencia de Inga edulis e I. vera, en la zona El Vainillo, El Triunfo, Guayas, Ecuador

La especie Inga edulis tiene una línea de tendencia de crecimiento polinomica con un R² = 0.9818, a su vez la ecuación que expresa su crecimiento es y = 1.0968x² + 43.913x + 73.387, mientras que Inga vera también expresa una tendencia de crecimiento polinomica con un R² = 0.9875 y la ecuación que expresa su crecimiento es y = -1.4425x² + 24.465x + 6.9197. Las tendencias de crecimiento son similares sin embargo el mayor peso de las hojas expresado en materia seca ajustado a menos 10% para condiciones reales lo obtuvo Inga edulis (Figura 5).

Luego de haber efectuado un análisis foliar de la hojarasca, como promedio Inga edulis posee 3.13% de N, mientras que I. vera tiene 2,53% de N. Sin embargo es de resaltar que la especie Inga vera a pesar de poseer un número inferior en cuanto a nitrógeno supera a la especie I. edulis en elementos como potasio y calcio (Tabla 7).

Todas las especies conocidas de Inga producen nodulos en las raíces los cuales contienen bacterias fijadoras de nitrógeno y las raíces Inga se asocian con hongos micorrizas (12). Entre mayor sea la biomasa de la especie de Inga, mayor va a ser la cantidad de nodulos que desarrolla cada árbol (20).

Asumiendo que el tratamiento 1, durante 12 meses, obtendría una sumatoria de 4569.36 g de materia seca ajustada al menos 10% por cada árbol, y que una hectárea posee 278 árboles, se tendría 1270.28 kg de hoja seca/ha/año, la misma que contiene 3.13% de N; por lo tanto, en relación a la cantidad de materia seca de hojarasca se tendría 39.76 kg de N/ha/año. Mientras que el tratamiento 2 durante 12 meses obtendría 1211.04 g de materia seca, que corresponde, con los mismos parámetros, a 336.67 kg de hoja seca/ha/año, la misma que corresponde a 32.14 kg de n/ha/año. Ello indica que el mayor aporte edáfico al suelo por hojarasca seca se obtiene con I. edulis.

Las plantas leguminosas reducen el N atmosférico a formas asimilables para las plantas, como el amonio (NH₄), siendo este el principal nutriente (21). Todo proceso de fijación de nitrógeno y su posterior retorno al suelo, debe evidenciarse en los contenidos de nitrógeno foliares (22). Cualquier variación en este aspecto se debe a la mayor producción de biomasa foliar, pero también a la concentración de elementos en los tejidos de las hojas (23).

A los 24 meses de establecimiento de los árboles, se realizó la identificación de organismos benéficos en el área de influencia Inga edulis e I. vera. A nivel de suelo, a una profundidad de 0,30 m en un área de 1 m2 se contabilizaron los individuos de Lumbricus terrestres (orden Crassiclitellata, familia Lumbricidae), mientras que en el dosel de ramas se realizó observación, sin captura, de la cantidad de Polistes dominula y Vespula vulgaris (orden Hymenoptera, familia Vespidae) habitando los árboles muestreados (Figura 6). La presencia de fauna benéfica se deriva del habitat conformado por los cultivos de sombra, que sirve como refugio de la fauna silvestre (7).

La población de Lumbricus terrestres fue mayor en I. edulis (22,6 individuos promedio) que en I. vera (14,9 individuos). Las relaciones de las lombrices de tierra con los sistemas radiculares de plantas han sido reportados en estudios (24), evidenciando que raíces de mayor tamaño crean un mejor habitat para las lombrices, lo que en efecto pudo ser corroborado pues el sistema radicular de I. edulis es más desarrollado que el de I. vera. Destacó el hecho que, pese a su menor ramaje, en I. vera se detectaron más individuos de P. dominula y V. vulgaris (4,6 y 10,3 en promedio), con respecto a I. edulis, donde tan solo se detectaron un promedio de 2,7 y 5,2 (P. dominula y V. vulgaris, respectivamente). El comportamiento fenológico de las especies sembradas apoya los resultados del muestreo, pues las avispas, al ser entes mayormente solitarios y territoriales (25), aprovechan mejor las dimensiones grandes de las hojas de I. vera y el menor tamaño del árbol, que les confiere un ambiente exclusivo y propicio para su establecimiento, sintiéndose protegidas, y colonizando en menor medida a I. edulis cuyas hojas son más pequeñas y con mayor separación de las ramas.

CONCLUSIONES

De acuerdo a los resultados obtenidos en este estudio, se llegó a las siguientes conclusiones:

Se demostró que, hasta los dos años de establecimiento, la línea de crecimiento de las especies I. edulis e I. vera es polinómica en altura, diámetro, ramaje y sombreamiento (R² = 0.9). I. edulis superó a I. vera en todos indicadores de desarrollo fenológico analizados. Además es mayor su aporte edáfico de NH4, alcanzando 39.76 kg N/ha/año contra los 32.14 kg N/ha/año a los que llega I. vera.

Realizado un análisis foliar de macronutrientes, se evidencia un comportamiento diferente entre estas dos especies. El porcentaje en elementos como P (11%) y Mg (0,31%) es mayor a nivel foliar en I. edulis, con respecto a I. vera (9% y 16%, respectivamente), teniendo esta última mejores concentraciones foliares de K (0,79%) y Ca (1%) que superan a I. edulis (63% K y 0,43% Ca).

La presencia de lombrices de tierra (Lumbricus terrestres) en el área del subsuelo con influencia de la raíz, difiere en estas especies. Se detectó una población promedio de 22,6 individuos de L. terrestres en I. edulis, que es superior a los encontrados en I. vera (14,9).

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