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Caracterización preliminar de especies leguminosas arbóreas comunes en cafetales:
una preparación para el cambio climático
24 May 2012
Wilson Espinales, UCATSE Harvin Centeno , UCATSE Pablo Siles , Bioversity InternationalAlcides Montoya , UCATSE Flavia Andino , UCATSE Willian Ortiz , UCATSE
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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)
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Introducción
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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
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Introducción
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También mucha de la renovación de la sombra se da en plantaciones ya establecidas donde café y otras especies están sobre las leguminosas
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Introducción
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Preguntas de investigación
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
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?
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
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Materiales & Metodos
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
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 brujaLa 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.
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Materiales & Metodos: Especies
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultadosEsperadosEsperados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Inga oerstediana Inga vera Inga punctata
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Materiales & Metodos: Especies
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultadosEsperadosEsperados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Erythrina poeppigianaInga jinicuil
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Materiales & Metodos: Especies
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Erythrina poeppigiana Inga punctata
Inga oerstediana Inga vera Inga jinicuil
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Materiales & Metodos: Tratamientos
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
100% Radiación del pleno sol
40% Radiación del pleno sol
10% Radiación del pleno sol
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
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Materiales & Métodos: fotosíntesis
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
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 mol mol-1 CO2)
Curva de respuesta a radiación (A-PPFD ) (PPFD = 2000 1500 1200, 800, 600, 400, 300, 200, 100, 50 and 0 mol m-2 s-1)
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Materiales & Metodos: crecimiento
Mediciones cada dos semanas de:
24, Mayo, 2012 24, Mayo, 2012
Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno Comportamiento fisiológicoComportamiento fisiológico de de cinco especies cinco especies
leguminosasleguminosas
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultadosEsperadosEsperados
Altura
Numero de hojas
Diametro
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Materiales & Métodos: biomasa
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
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
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
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Materiales & Métodos: análisis de datos
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
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
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
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Materiales & Métodos: Vcmax, Jmax, Rd
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
Los parámetros Vcmax, Jmax y Rd se derivaran según el modelo bioquímico de fotosíntesis desarrollado por Farquhar et al 1980.
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Farquhar et al 1980Sharkey et al 2007
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Materiales & Métodos: Vcmax, Jmax, Rd
IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultadosEsperadosEsperados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Parametros dependientes de la temperatura25oC c Ha
(kJ mol-1)
Parameter used for fitting
Kc ( mol m-2 s-1) 404.9 38.05 79.43
Ko ( mol m-2 s-1) 278.2 20.3 36.38
* ( mol m-2 s-1) 42 19.02 37.83
Used for normalizing
Vcmax ( mol m-2 s-1) 1 26.35 65.33
Jmax ( mol m-2 s-1) 1 17.21 43.9
Rd ( mol m-2 s-1) 1 18.71 46.36
Bernachi et al 2001
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
Erythrina poeppigiana
Ci (mol mol-1)
0 200 400 600 800 1000
An
( m
ol m
ol-1
)
0
5
10
15
20
25
10% Radiacion40% Radiacion 100% Radiacion
Inga jinicuil
Ci (mol mol-1)
0 200 400 600 800 1000
Inga oerstediana
Ci (mol mol-1)
0 200 400 600 800 1000 1200
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
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
10 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
Vcm
ax
(m
ol m
-2 s
-1)
0
20
40
60
80
100
40% Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
100% Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
En general menor Vcmax en mayor sombra: menor capacidad de carboxilacion de la RUBISCO
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
10 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
Jma
x (
mo
l m-2
s-1
)
0
20
40
60
80
100
120
140
40 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
100 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
En general menor Jmax en mayor sombra: menor capacidad de transporte de electrones
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
10 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
Rd
( m
ol m
-2 s
-1)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
40 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
100 % Radiacion
E. p I. j I. o I. p I. v
En pleno sol mayor Vcmax, Jmax pero a costa de una mayor Rd, es caro energéticamente tener mayor capacidad fotosintética
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
E. poeppigiana
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An
(m
ol m
-2 s
-1)
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
I. juinicuil
Hora del dia
6 8 10 12 14
I. oerstediana
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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%
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
6 8 10 12 14
gs (
mol
m-2 s
-1)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
Hora del dia
6 8 10 12 14 6 8 10 12 14 16
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%
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
6 8 10 12 14
EU
A in
stan
tane
a (
mol
CO
2 m
ol-1
H2O
)
-1
0
1
2
3
4
Hora del dia
6 8 10 12 14 6 8 10 12 14
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%
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
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An
(m
ol m
-2s-1
)
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6
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10% RAD40% RAD100% RAD
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Día más nubladopero baja HR
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
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mol
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2 m
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H2O
)
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10% RAD40% RAD100% RAD
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I. p
un
cta
ct
I. v
eraLa EUA depende de
las condiciones ambientalestambién de la especies
Días mas nublados menor EUAI. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia
Día más nubladopero baja HR
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
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10% RAD40% RAD100% RAD
23 Dic 2011
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eraLa EUA depende de
las condiciones ambientalestambién de la especies
Días mas nublados menor EUAI. juinicuil mas eficiente en sombra, o al menos en sombra intermedia
Día más nubladopero baja HR
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Resultados: intercambio gaseoso
10% Sol Pleno Sol
An
(m
ol m
-2s-1
)
0
2
4
6
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10Plantas Aclimatadas a 100% Plantas Aclimatadas a 10%
10% Sol Pleno Sol
EU
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a (
mol
CO
2 m
ol-1
H2O
)0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
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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
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Tratamiento de Radiacion (%)
0 20 40 60 80 100
Altu
ra r
elat
iva
a P
leno
Sol
(%
)
0
20
40
60
80
100
120
140
E. poeppigiana I. juinicuilI. oerstedianaI. pucntactaI. vera
Tratamiento de Radiacion (%)
0 20 40 60 80 100
Dia
met
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a P
leno
Sol
(%
)
0
20
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100
120
Resultados: crecimiento y partición de biomasa
La reduccion en altura y diametro segun la radiacion no es lineal, tampoco es igual entre especies
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IntroducciónIntroducción
ObjetivosObjetivosPreguntasPreguntas
MaterialesMaterialesMétodosMétodos
ResultadosResultados
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
Radiacion (%)
0 20 40 60 80 100
Bio
mas
a re
lativ
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Ple
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%)
0
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40
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E. poeppigiana I. juinicuilI. oerstedianaI. punctacta I. vera
Radiacion (%)
0 20 40 60 80 100
Are
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lativ
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Ple
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%)
0
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Resultados: crecimiento y partición de biomasa
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
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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.
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Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
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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.
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
Comportamiento fisiológico de cinco especies leguminosasComportamiento fisiológico de cinco especies leguminosas
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Muchas Gracias!
Merci beaucoup!
Thanks very much!
Harvin Martin Centeno Velasquez
Wilson Ricardo Cabezas Espinales
24 Mayo, 201224 Mayo, 2012Wilson Espinales, Harvin Centeno Wilson Espinales, Harvin Centeno
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