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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
ESCUELA DE POSGRADO
UNIDAD DE POSGRADO EN CIENCIAS BIOLÓGICAS
Influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en Theobroma cacao L.
¨ cacao¨, en la Región San Martín
Autora: Ms. Mendoza Lopez, Karla Luz
Asesor: Dr. Mostacero León, José
TRUJILLO –PERÚ 2021
TESIS
PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE:
DOCTORA EN CIENCIAS AMBIENTALES
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JURADO DICTAMINADOR
Los suscritos, miembros del jurado, declaran que la presente tesis ha sido ejecutada en concordancia con las normas de la Escuela de Posgrado de la Universidad Nacional de Trujillo.
Dr. Heber Max Robles Castillo
Presidente
Dr. Anthony Jordán De la Cruz Castillo Secretario
Dr. José Mostacero León
Asesor
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DEDICATORIA
Dedico mi trabajo de tesis a mis padres: Rina V. López Molina y Víctor R. Mendoza Landeras, quienes en todo momento me apoyaron para alcanzar mis más grandes logros y desarrollarme como profesional.
A mis hermanos Gabriela D. Mendoza López, Víctor Junior Mendoza López y a mi sobrina Kamila Valentina Vela Mendoza, quienes siempre me acompañaron y fueron mi fuente de inspiración y perseverancia en la vida. Les estaré agradecido eternamente.
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AGRADECIMIENTO
A mi asesor, Dr. José Mostacero León, por brindarme su orientación, apoyo y experiencia durante el desarrollo de mi trabajo de tesis. A los miembros del jurado, por sus sugerencias en la mejora del presente trabajo de investigación.
Agradecimientos a la Universidad Católica Sedes Sapientiae por el apoyo financiero, a través del proyecto Concytec – Banco Mundial: “Biorremediación con micorrizas arbusculares nativas en el control del cadmio de clones de Theobroma cacao como estrategia sostenible a la seguridad alimentaria ecológica en la amazonia peruana”. Contrato 105–2018 – FONDECYT– BM– IADT–
AV.
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ÍNDICE GENERAL
Miembros del jurado ... ii
Dedicatoria ... iii
Agradecimiento ... iv
Resumen ... vi
Abstract ... vii
I. INTRODUCCIÓN ... 1
II. MATERIAL Y MÉTODOS ... 4
1. Selección de fincas cacaoteras ... 4
2.Colecta de muestras (suelo, frutos y hojas) ... 6
3. Análisis físico y químico del suelo, frutos y hojas por tratamiento ... 9
4.Cuantificación de esporas de hongos micorrízicos nativos ... 10
5. Tinción de raíces y porcentaje de colonización ... 11
6. Tinción de micelio extraradical de hongos micorrícicos arbusculares nativos ... 12
7. Multiplicación de hongos micorrícicos arbusculares nativos ... 13
8.Preparación de dosis de abono orgánico... 14
9. Análisis estadístico ... 14
III. RESULTADOS ... 15
IV. DISCUSIÓN ... 20
V. CONCLUSIÓN ... 23
VI. RECOMENDACIONES ... 24
VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 25
ANEXOS ... 30
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RESUMEN
El fruto de T. cacao “cacao”, es altamente valorado en el mercado internacional, por ser un cultivo que brinda numerosas vitaminas, minerales, antioxidantes y calorías; del cual se obtiene el principal subproducto que es la elaboración de chocolate. Sin embargo, la presencia del cadmio constituye ser su principal limitante, ya que T. cacao tiene la capacidad de tolerar y fitoacumular en hojas y frutos. Ante ello se propuso como objetivo de investigación evaluar la influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en Theobroma cacao L. ¨ cacao¨, en la Región San Martín. Para ello se colectaron muestras procedentes de fincas cacaoteras, pertenecientes a la región San Martin (Lamas), entre los 400, 600 y 800 msnm. Para ello se examinó la distribución del cadmio en suelo, hojas y semillas de la planta de cacao en tres parcelas (800, 600 y 400 msnm) y la inoculación de un consorcio de micorrizas y compost, con un diseño descriptivo que constó de 12 tratamientos y 216 unidades experimentales, distribuidas en las tres altitudes (400, 600 y 800). Se concluye que el nivel de cadmio excede los límites máximos permisibles en las tres parcelas a 800, 600 y 400 msnm, identificándose que la inoculación de hongos micorrízicos arbusculares y compost favorece la reducción de cadmio en suelo (4.9%) y grano (69.1%), de Theobroma cacao L. ¨ cacao¨ a 800 m.s.n.m, en la Región San Martín.
PALABRAS CLAVE: Hongo; micorriza; cadmio; cacao; compost.
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ABSTRACT
The fruit of T. cacao "cacao" is highly valued in the international market, as it is a crop that provides numerous vitamins, minerals, antioxidants and calories; from which the main by- product is obtained, which is the production of chocolate. However, the presence of cadmium constitutes its main limitation, since T. cacao has the ability to tolerate and phytoaccumulate in leaves and fruits. Given this, it was proposed as a research objective to evaluate the influence of arbuscular mycorrhizal fungi and compost in the reduction of cadmium in Theobroma cacao L. ¨ cacao¨, in the San Martín Region. For this, samples were collected from cocoa farms, belonging to the San Martin region (Lamas), between 400, 600 and 800 meters above sea level. For this, the distribution of cadmium in soil, leaves and seeds of the cacao plant in three plots (800, 600 and 400 m.a.s.l.) and the inoculation of a consortium of mycorrhizae and compost was examined, with a descriptive design that consisted of 12 treatments. and 216 experimental units, distributed in the three altitudes (400, 600 and 800). It is concluded that the cadmium level exceeds the maximum permissible limits in the three plots at 800, 600 and 400 m.a.s.l, identifying that the inoculation of arbuscular mycorrhizal fungi and compost favors the reduction of cadmium in soil (4.9%) and grain (69.1 %) of Theobroma cacao L. ¨ cacao¨ at 800 m.s.n.m, in the San Martín Region.
KEYWORDS: Fungus; mycorrhiza; cadmium; cocoa; compost.
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I. INTRODUCCIÓN
Theobroma cacao L. “cacao”, es un cultivo de gran y relevante importancia para la economía del agricultor y para la industria alimentaria de la amazonia peruana; siendo su consumo recientemente significativo, debido a las condiciones agroecológicas propias de la zona, que promueven y aceleran su desarrollo. Por otro lado, el aumento en capacitaciones, realizadas por instituciones públicas o privadas, sumado a una creciente demanda de productos que garanticen una alimentación saludable, ha conllevado a su agroexportación (Mendoza et al., 2021).
T. cacao “cacao” es un cultivo que mayormente es manejado en sistemas agroforestales, por el hecho de propiciar la fertilidad del suelo, previniendo la erosión de los mismos al mejorar notablemente el ciclo de nutrientes, las características físicas, así como conservar la diversidad de biota microbiana (Arévalo et al., 2015; Notaro et al., 2014). En este sentido los suelos cumplen un papel fundamental para el desarrollo adecuado de la planta, sin embargo, muchas veces acciones antrópicas contribuyen con la absorción y acumulación de agentes contaminantes. Uno de ellos es la presencia de cadmio, contaminante metálico que trae consigo repercusiones en la salud humana (Antoine et al., 2017; AbuShady et al., 2017;
Shakir et al., 2017).
Está demostrado que el Cadmio, presente en el suelo puede translocarse a los diferentes órganos vegetales de T. cacao “cacao”, permaneciendo inclusive durante los procesos de producción y en la fabricación de los derivados del cacao; ocasionando una severa contaminación cruzada, que de no ser tratada, puede atentar contra la calidad de vida de quienes la consuman (Chávez et al., 2015; Codex Alimentarius, 2015; Londño et al., 2016;
Ramtahal et al., 2016).
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Dentro de este contexto, la fuente de origen de contaminación con cadmio en T. cacao
“cacao” es diversa y compleja, por lo que urge buscar alternativas inmediatas y de índole sostenible, que permitan bloquear la absorción de este metal, constituyéndose de esta manera en herramientas tecnológicas idóneas para el cultivo de T. cacao “cacao” (Ahkami et al., 2017; Brow et al., 2017).
Entre las tecnologías para el mejoramiento de suelos agrícolas contaminados, existen investigaciones basadas en la aplicación de hongos micorrícicos arbusculares (HMA), los cuales confieren resistencia, y una alta capacidad para inmovilizar metales pesados, inmediatamente en la raíz, impidiendo de esta manera el avance de estos metales hacia los vástagos aéreos de la planta. Así mismo, se conoce que pueden establecer simbiosis con más del 80% de las plantas, contribuyendo positivamente a la asimilación de micronutrientes, además de generar una mayor tolerancia al estrés hídrico y salino, a elevados niveles de acidez, así como a la resistencia al ataque de patógenos (Gao et al., 2010; Lenoir et al., 2016;
Read, 2013; Smith & Smith, 2011; Smith & Read 2008).
Por otro lado los (HMA), al incrementar la absorción de nutrientes, favorece que la fertilización sea más eficiente, pudiendo ahorrarse cantidades importantes de fertilizantes minerales, además de estimular el crecimiento y desarrollo de las plantas (Medina & Azcón, 2010).
Así mismo la aplicación de abono orgánico (cascará de cacao) como enmienda aporta nutrientes como las sustancias húmicas que favorecen una mejor estructura del suelo, retención de humedad, estimula el crecimiento y favorece la disponibilidad de algunos micronutrientes (Fe, Cu y Zn) para la planta (Bello, 1999).
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Por lo expuesto en los párrafos anteriores, y apelando a la necesidad de realizar investigaciones que fomenten el aprovechamiento sostenible de este recurso; se propuso como objetivo de investigación determinar la influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en cacao (T. cacao L.), en la región San Martín
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II. MATERIAL Y MÉTODOS
1. Selección de fincas cacaoteras
Las fincas para la instalación de las parcelas experimentales de cacao pertenecieron a la región San Martin (Lamas). Donde se identificaron zonas con producción de cacao ubicado en las altitudes de 400, 600 y 800 msnm (Figura 2). Las plantaciones de cacao fueron de 5 años de edad con sistemas agroforestales (Figura 1).
Figura 1. Plantaciones de T. cacao L. “cacao”, en la región San Martin (Lamas).
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Figura 2. Mapa de ubicación de las parcelas de T. cacao L. “cacao”, a diferentes alturas.
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2.Colecta de muestras (suelo, frutos y hojas) 2.1 Suelo:
Se colectaron muestras de biomasa radicular y suelo rizosférico; de 6 plantas de cacao por cada tratamiento (3 repeticiones/por parcela), haciendo un total de 216 unidades experimentales.
Para obtener la muestra de suelo, como primera actividad se realizó la limpieza de malezas en todo el contorno de la planta en dirección vertical a la copa. Posteriormente se procedió a realizar hoyos de 0 a 25 cm en los 4 puntos cardinales del tronco de la planta y a una distancia homogénea a la copa de las ramas, se extrajo un corte de 0 a 20 cm de suelo y se tomó como muestra. En total se recolectó 12 muestras por parcela, llegando a un total de 36 muestras. Asimismo, se recolectó 1kg de muestra del suelo para análisis fisicoquímico de suelos, siendo en total 3 kg en todas las parcelas. Sumado a ello se realizaron colectas de suelo rizosférico, así como de raíces secundarias y terciarias de la mismas plantas, a una distancia de 30 cm del tallo principal en tres puntos diferentes de 0-20 cm de profundidad, en base a lo propuesto por León (2006), luego se depositó en bolsas plásticas con los datos respectivos de colecta y fueron traslado a las instalaciones del laboratorio. Cabe resaltar que todos los materiales utilizados durante la colecta se desinfectaron con alcohol antes y después de extracción de las muestras, para evitar problemas de contaminación cruzada.
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Figura 2. Proceso de extracción de muestras de suelo para análisis de cadmio, en el cultivo de T. cacao L. “cacao”.
2.2 Frutos:
Las muestras de fruto fueron colectadas de 6 plantas de cacao por cada tratamiento (3 repeticiones/por parcela), haciendo un total de 216 unidades experimentales. Se tomaron datos referentes al tamaño, diámetro, número de semillas y peso de semilla, para luego ser llevadas en bolsas de polietileno al laboratorio, para su posterior procesamiento.
Figura 3. Colecta de la muestra de fruto de T. cacao L. “cacao”, para análisis de cadmio.
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2.3. Hojas:
La muestra consistió en la colecta de 3 hojas, de cada una de las 6 plantas de cacao (3 repeticiones/por parcela), haciendo un total de 216 unidades experimentales. Se seleccionaron aquellas hojas libres de enfermedades y lesiones ocasionadas por insectos.
Cada muestra se recolecto de la parte baja, media y alta de la planta. Se depositaron en sobres de manila y se transportaron al laboratorio. Se consideró solamente hojas sin enfermedades y enteras.
2.4 Instalación de parcelas e incorporación de abono más HMA:
Después de haber realizado toda la recolección de muestras (suelo, hoja y fruto) se procedió a realizar el proceso de limpieza alrededor de las plantas de los tratamientos seleccionados a abonar y se agregó la cantidad determinada de abono (2kg) por planta de cada tratamiento ya identificado con anterioridad y se utilizó una balanza para su pesado y un recipiente para facilitar su transporte dentro de la parcela.
Una vez agregado el abono a las plantas se taparon con hojarasca para evitar la pérdida del material por efectos de la lluvia, estos procesos se realizaron en cada parcela intervenida.
Figura 4. Obtención de muestras de hojas de T. cacao L. “cacao”, para análisis de cadmio.
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3. Análisis físico y químico del suelo, frutos y hojas por tratamiento:
Las muestras procedentes de las parcelas demostrativas ubicadas en la Región de San Martin (Lamas), fueron enviadas al laboratorio ICT (Instituto de Cultivos Tropicales), para determinar el nivel de cadmio, empleándose el método de digestión acida EPA-3050B (HNO3 + HCl + H2O2) y Espectrofotometría de Absorción Atómica. Así mismo para la caracterización del suelo se determinó la textura empleando Hidrómetro, cálculo de pH empleando potenciómetro, conductividad eléctrica usando conductímetro , determinación de carbonatos (método Gas-volumétrico), cálculo de fosforo disponible (Método Olsen modificado), potasio y sodio (Espectroscopia de absorción atómica), materia orgánica (Método Walkley -black), calcio y magnesio (Espectroscopia de absorción atómica), acidez Figura 5. Instalación de parcelas e incorporación de abonos y HMA en el cultivo de T.
cacao L. “cacao”.
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intercambiable ( Método volumétrico KCL), acidez potencial (Woodruff modificado), CIC pH 7.0 (acidez potencial + suma de bases), Fe-Cu-Zn-Mn (Método Olsen modificado + Espectroscopia de absorción atómica), boro (Extracción + Espectrometría) y azufre (Extracción+ turbidimetría) (Mendoza et al., 2021).
4.Cuantificación de esporas de hongos micorrízicos nativos:
Esta se llevó a cabo siguiendo la metodología propuesta por León (2006) (técnica del tamizado húmedo y decantación), con algunas modificaciones. Para ello, como primer paso, se realizó la elaboración de soluciones azucaradas de 20 % y 60 % y se procedió a refrigerar por 20 minutos. Luego se realizó el proceso de decantación y tamizado, que consiste en pesar 10 gr de muestra de suelo rizosférico multiplicado, el cual se agregó a un recipiente con capacidad de 5 litros de volumen y se llenó de agua hasta la tres cuartas partes y se agitó constantemente para separar las esporas de las partículas del suelo, se dejó reposar por unos segundos y en seguida se depositó con cuidado sólo el sobrenadante en los tamices de 250 y 38 µm; este proceso se replicó 5 veces y se descartó el restante del recipiente. Luego el contenido retenido en el tamiz de38 µm se depositó en tubos de falcón previamente conteniendo una solución azucara de 20 ml al 60 % y 10 ml al 20 % y luego se sometió a centrifugar por 5 minutos a 3500rpm, una vez concluido el tiempo se sacó y se depositó la muestra nuevamente a un tamiz de 38 µm y se enjuago hasta dejar sin contenido de solución azucarada y se procedió a disponer en una Placa de Petri para su posterior evaluación.
Figura 7. Cuantificación de esporas de Hongos micorrízicos nativos (HMA), en el cultivo de T. cacao L. “cacao”.
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5. Tinción de raíces y porcentaje de colonización:
Esta se llevó a cabo siguiendo la metodología de Phillips y Hayman (1970), para ello, se depositaron las raíces en tubos de ensayo de 16x150 mm conteniendo una solución de hidróxido de potasio (KOH) al 10% hasta cubrir la muestra, las cuales se dejaron en KOH por 3 horas. Después fueron colocadas en baño maría a 90°C durante 60 minutos con la finalidad de remover el contenido citoplasmático y clarificar el tejido cortical.
Posteriormente a las raíces se les agrego agua oxigenada (H2O2) durante 1 minuto a temperatura ambiente, para aclarar los pigmentos de la raíz, luego se lavaron con vinagre blanco de 2 a 3 veces, para acidificar las muestras, dejándose reposar por 10 minutos.
Finalmente, las raíces fueron sumergidas en tinte azul Parker (5.7 %), las cuales se dejó reposar por 15 minutos a temperatura ambiente, para luego ser colocadas en baño maría a 90ºC durante 15 minutos, después del tiempo transcurrido estas se lavaron entre 2-3 veces con vinagre para eliminar el exceso de tinta. Por último, las raíces se conservaron en lactoglicerol, hasta su evaluación.
Figura 6. Tinción de raíces de T. cacao L. “cacao”.
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6. Tinción de micelio extraradical de hongos micorrízicos arbusculares nativos:
El procedimiento consistió en pesar 1 g de suelo previamente secado al aire y colocarlo en un vaso precipitado de 200 ml, al cual se le agregó vinagre y se dejó por de 10 minutos, esto fue para dispersar los agregados del suelo y acidificar los segmentos de micelios. Así mismo se agregó 20 ml de solución de tinta PARKER al 5.7 % y se dejó a T° ambiente por 30 minutos. Seguidamente se enrazó hasta los 100 ml con agua destilada y se colocó en baño maría (90 °C) por un periodo de 90 minutos, siendo agitado constantemente. Para eliminar las fracciones más finas del suelo se pasó por un tamiz con de malla (38 μm), el material retenido en el tamiz fue depositado nuevamente en el mismo vaso precipitado con una cantidad de 30 ml de agua destilada. Posteriormente se volvió a llevar las muestras a baño maría (90°C) por 1 minuto y se enrazó hasta los 100 ml (agregando 70 ml con agar-agar al 0.64%), esta solución se dejó por aproximadamente 5 minutos más en baño maría (90°C), obteniendo al final una concentración de solución de agar-agar al 0.45 %. En el baño maría se agitó la mezcla para homogeneizar la suspensión y con la ayuda de una jeringa se tomó 10 ml, el cual se depositó homogéneamente, en una placa Petri y se dejó enfriar hasta la formación de un gel semisólido, el cual posteriormente se llevó a observar en un microscopio estereoscópico a 10X de aumento, colocando en la base de la placa una rejilla cuadriculada de exactamente 0.5 cm2.Las muestras, se contaron fijándose en las intersecciones entre las hifas y líneas en 10ml de solución, basándose en la fórmula de Tennant, (1980). Para determinar la longitud de micelio extraradical se utilizó la siguiente fórmula:
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𝐿𝑀 = 11/14 ∗ 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 ∗ 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎
Figura 7. Proceso de tinción de micelio extraradical del cultivo de T. cacao L. “cacao”.
7. Multiplicación de hongos micorrízicos arbusculares nativos:
Se identificó los siguientes géneros: Glomus, Microkamienskia y Claroideolomus. La multiplicación del inóculo se realizó en camas almacigueras, conteniendo las diferentes fuentes de inóculo de HMA-N que fueron recolectados de las fincas cacaoteras ya mencionadas. Estas fuentes fueron mezcladas con arena lavada de río en proporción de 40:60, así mismo se utilizó arroz (Oryza sativa) como planta trampa, sembradas a una distancia de 20 cm entre surcos y al voleo respectivamente. A los 60 días se suspendo el riego a las plantas de arroz y a los 20 después de esta, se procedió al corte de las plantas con la finalidad de ocasionar en ellas un estrés hídrico, para así las esporas que se encontraban colonizando las plantas de arroz, empiecen el proceso de esporulación e incrementen la cantidad de esporas que hubo en un inicio y al final llegar a obtener un incremento de hasta 5 veces la cantidad inicial, en un periodo de 80 días después de la siembra de los granos de maíz.
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8. Preparación de dosis de abono orgánico:
Para ello, se construyó una cama compostera de 4 x 2 m. de ancho, por 1 m. de alto, con un 3% de pendiente. El abono orgánico se preparó con los rastrojos sobrantes de cacao, los mismos que fueron picados y agregados a las camas composteras, seguido de agua, para finalmente cubrirlos con plástico o hojas. Cabe destacar que 1 vez por semana se realizó la remoción del compost; de igual manera, la descomposición de la materia orgánica fue de aproximadamente 6 meses. Para determinar la calidad del abono se realizó análisis físico químicos como temperatura, humedad, materia orgánica, pH, nitrógeno keldan, amonio y nitrato, conductividad eléctrica, relación C/N y fósforo.
9. Análisis estadístico:
Se empleó un diseño en bloque incompleto balanceado, con 12 tratamientos y 216 unidades experimentales, distribuidas en las tres altitudes (400, 600 y 800). Los resultados fueron analizados con el software libre R Studio versión 4.0.3., empleándose la prueba estadística t Student y ANOVA.
Tabla 1. Diseño experimental para evaluar la influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en T. cacao L. “cacao”, en la región San Martín.
Tratamientos
Consorcio de Micorrizas Arbusculares
Altitud (msnm)
Dosis/abono (kg/planta)
Dosis/HM (gr/planta)
T1 Testigo (Inóculo in situ) 400 0 0
T2 Testigo (Inóculo in situ) 400 2 0
T3 Testigo (Inóculo in situ) 600 0 0
T4 Testigo (Inóculo in situ) 600 2 0
T5 Testigo (Inóculo in situ) 800 0 0
T6 Testigo (Inóculo in situ) 800 2 0
T7 Mariscal Cáceres 400 0 80
T8 Mariscal Cáceres 400 2 80
T9 Mariscal Cáceres 600 0 80
T10 Mariscal Cáceres 600 2 80
T11 Mariscal Cáceres 800 0 80
T12 Mariscal Cáceres 800 2 80
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III. RESULTADOS
La tabla 02, resume la estadística descriptiva del estudio, influencia de hongos micorrizicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en T. cacao L. ¨ cacao¨, en la Región San Martín, según variable de estudio, fases de evaluación y altura. Por otro lado, la tabla 03 resume la prueba T-Student para grupos independientes, según la comparación de variables de estudio. Demostrándose la existencia de diferencias significativas (p<0.05) para las variables pH, MO(%), N(%), P(ppm), K(ppm), Cd suelo, Cd hoja y Cd granos, comparando los valores en las fase de evaluación inicial y final, a una altitud de 400 y 600 m.s.n.m. ; presentando una media significativamente mayor en la fase final. Por otro lado también se demuestra la existencia de la diferencias significativas (p<0.05), a una altitud de 800 m.s.n.m. para las variables pH, micelio, Cd hoja y Cd granos, presentando una media significativamente mayor en la fase final, así mismo, no se presentó diferencia significativa (p>0.05) para las variables colonización y micelio a una altitud de 400 m.s.n.m., tampoco se identificó la presencia de diferencias significativas (p>0.05) en la variable colonización y micelio, a una altitud de 600 m.s.n.m. Por otro lado las variables M.O(%), N(%), P(ppm), K(ppm), Colonización (%) y Cd suelo, no se encontró diferencia significativa, a una altura de 800 m.s.n.m., sin embargo en cada variable se visualizó un media significativamente mayor en la fase final.Por otro lado la tabla 4, presenta los resultados del análisis de varianza, presentando un p-valor de significancia menor que 0.05 (p<0.05) entre los niveles de altura según cada fase de evaluación (evaluación inicial y final), para las variables pH, M.O(%), N(%), P(ppm), K(ppm), Cd suelo, Cd hoja, Cd granos, observándose que los valores medios de cada variable entre las diversas altitudes
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difieren significativamente, no encontrando diferencias significativa (p>0.05), en las variables colonización y micelio (%) , comparando los diferentes pisos altitudinales (400, 600 y 800 m.s.n.m.).
Tabla 2. Estadística descriptiva para evaluar la influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en T. cacao L. “cacao”, en la región San Martín , según variable de estudio, fases de evaluación y altura.
Clasificación Variable Fase de evaluación
Estimación de la media*
Altura 400 Altura 600 Altura 800
Propiedades Químicas
ph Inicial 6.225 (6.216;6.234) 6.215 (6.206;6.224) 6.150 (6.140;6.160) Final 7.103 (6.830;7.375) 6.963 (6.897;7.028) 6.680 (6.287;7.073) M.O(%) Inicial 2.790 (2.780;2.800) 2.970 (2.960;2.980) 4.200 (4.190;4.210) Final 5.298 (4.828;5.767) 4.508 (4.013;5.002) 4.278 (3.499;5.057) N(%) Inicial 0.128 (0.120;0.136) 0.128 (0.120;0.136) 0.190 (0.180;0.200) Final 0.238 (0.217;0.259) 0.203 (0.181;0.225) 0.193 (0.157;0.228) P(ppm) Inicial 4.885 (4.876;4.894) 6.015 (6.006;6.024) 5.445 (5.436;5.454) Final 7.200 (4.414;9.987) 13.600 (8.106;19.094) 7.050 (2.221;11.879)
K(ppm)
Inicial 177.500 (176.581;178.418)
140.500 (139.581;141.419)
114.500 (113.581;115.419)
Final 439.750
(371.304;508.196)
266.250 (148.339;384.161)
147.500 (64.000;231.000)
Colonización
Inicial 59.963
(51.123;68.802)
48.713
(26.076;71.349) 68.525 (37.362;99.688)
Final 66.883
(55.630;78.135)
58.910 (29.381;88.439)
72.495 (43.091;101.900)
L. Micelio
Inicial 19.045
(14.481;23.609)
19.488
(12.727;26.248) 17.940 (14.099;21.781)
Final 21.478
(18.220;24.735)
21.208
(17.586;24.829) 24.010 (19.451;28.569)
Variables Fúngicas Cd suelo Inicial 0.303 (0.249;0.356) 0.428 (0.373;0.482) 0.341 (0.302;0.380) Final 0.548 (0.500;0.595) 0.599 (0.537;0.661) 0.324 (0.288;0.360) Cd hoja Inicial 0.356 (0.210;0.502) 1.625 (1.196;2.054) 0.991 (0.348;1.634) Final 2.099 (1.935;2.264) 3.519 (2.767;4.271) 3.112 (2.646;3.577) Cd granos Inicial 0.076 (0.072;0.080) 0.285 (0.122;0.448) 0.888 (0.611;1.164) Final 1.455 (1.158;1.752) 1.373 (0.800;1.945) 0.272 (0.201;0.342)
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Tabla 3.Prueba T-Student para evaluar la influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en T. cacao L. “cacao”, en la región San Martín, según la comparación de variables de estudio por fase de evaluación.
Clasificación Variable Fase de evaluación
Altura
400 p-valor* Altura
600 p-valor* Altura
800 p-valor*
Propiedades Químicas
ph Inicial (6.225) a
0.000 (6.215) a
0.000 (6.150) a
0.005
Final (7.103) b (6.963) b (6.680) b
M.O(%) Inicial (2.790) a
0.000 (2.970) a
0.000 (4.200) a
0.772
Final (5.298) b (4.508) b (4.278) a
N(%) Inicial (0.128) a
0.000 (0.128) a
0.000 (0.190) a
0.836
Final (0.238) b (0.203) b (0.193) a
P(ppm) Inicial (4.885) a
0.038 (6.015) a
0.022 (5.445) a
0.368
Final (7.200) b (13.600) b (7.050) a
K(ppm)
Inicial (177.500)
a 0.001
(140.500)
a 0.015
(114.500)
a 0.297
Final (439.750) b
(266.250) b
(147.500) a Colonización
(%)
Inicial (59.963) a
0.175 (48.713) a
0.417 (68.525) a
0.778
Final (66.883) a (58.910) a (72.495) a
Micelio (cm) Inicial (19.045) a
0.217 (19.488) a
0.510 (17.940) a
0.018
Final (21.478) a (21.208) a (24.010) b
Variables Fúngicas Cd suelo Inicial (0.303) a
0.000 (0.428) a
0.000 (0.341) a
0.496
Final (0.548) b (0.599) b (0.324) a
Cd hoja Inicial (0.356) a
0.000 (1.625) a
0.000 (0.991) a
0.000
Final (2.099) b (3.519) b (3.112) b
Cd granos Inicial (0.076) a
0.000 (0.285) a
0.001 (0.888) a
0.000
Final (1.455) b (1.373) b (0.272) b
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Tabla 4. Análisis de Varianza del estudio la influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en T. cacao L. “cacao”, en la región San Martín, según la comparación de variables de estudio por fase de evaluación y altura.
Clasificación Variable Fase de
evaluación p-valor* Promedio (Grupos homogéneos)**
Altura 400 Altura 600 Altura 800
Propiedades Químicas
ph Inicial 0.000 (6.225) a (6.215) b (6.150) c Final 0.022 (7.103) a (6.963) a (6.680) b M.O(%) Inicial 0.000 (2.790) a (2.970) b (4.200) c Final 0.010 (5.298) a (4.508) b (4.278) b N(%) Inicial 0.000 (0.128) a (0.128) a (0.190) b Final 0.010 (0.238) a (0.203) b (0.193) b P(ppm) Inicial 0.000 (4.885) a (6.015) b (5.445) c Final 0.015 (7.200) a (13.600) b (7.050) a K(ppm) Inicial 0.000 (177.500) a (140.500) b (114.500) c
Final 0.000 (439.750) a (266.250) b (147.500) c Colonización Inicial 0.202 (59.963) a (48.713) a (68.525) a
Final 0.495 (66.883) a (58.910) a (72.495) a L. Micelio Inicial 0.793 (19.045) a (19.488) a (17.940) a Final 0.249 (21.478) a (21.208) a (24.010) a
Variables Fúngicas
Cd suelo Inicial 0.001 (0.303) a (0.428) b (0.341) a Final 0.000 (0.548) a (0.599) a (0.324) b Cd hoja Inicial 0.001 (0.356) a (1.625) b (0.991) c Final 0.001 (2.099) a (3.519) b (3.112) b Cd granos Inicial 0.000 (0.076) a (0.285) a (0.888) b Final 0.000 (1.455) a (1.373) a (0.272) b
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Tabla 5. Diseño en Bloque incompleto balanceado del estudio la influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en T. cacao L. “cacao”, en la región San Martín, según variable de estudio, tratamiento, altura y fase de evaluación final.
Tratamiento Variable Cd suelo Cd hoja Cd granos
p-valor* 0.041 0.000 0.000
T1
Promedio (Grupos homogéneos)**
0.6170ef 2.000ab 1.720c
T2 0.6170ef 1.860a 1.720c
T3 0.590cdef 2.977bcd 2.457d
T4 0.670f 4.760f 1.377c
T5 0.367ab 2.270ab 0.237a
T6 0.310a 2.957bcd 0.217a
T7 0.487cd 2.450abc 1.700c
T8 0.470bc 2.087ab 0.680ab
T9 0.530cde 2.350ab 0.550ab
T10 0.607def 3.990ef 1.107bc
T11 0.300a 3.390cde 0.407a
T12 0.3200a 3.830def 0.227a
* El p-valor es significativo al 5% (p<0.05).
** Las medias con letras diferentes son significativamente diferentes (Identificación de grupos homogéneos con post hoc de Duncan).
Según la tabla 5, el p-valor de significancia del diseño experimental en bloque incompleto balanceado, resultó ser menor que 0.05 (p<0.05), dando a conocer que existe diferencia significativa en el efecto medio de los tratamientos sobre las variables cd suelo, cd hoja y cd granos, así mismo, se evidencia que no existe diferencia significativa en los efectos de los tratamientos T11, T6, T12 y T5, así mismo son los tratamientos que permitieron minimizar la variable cd suelo, en tanto que, en la variable cd hoja, los tratamientos que permitieron minimizar la variable respuesta, y no presentaron diferencia significativa en el efecto medio fueron los tratamientos T2, T1, T8, T5, T9 y T7, por último son los tratamientos T6, T12, T5, T11, T9 y T8 los tratamientos que no presentaron diferencia significativa de sus efectos sobre la variable cd granos, así como, lo que permitieron minimizar la variable respuesta.
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IV. DISCUSIÓN
Del análisis estadístico, se puede visualizar que el valor p-de significancia del análisis de varianza (tabla 2 y 3), resultó ser menor a 0.01 para las variables pH, MO (%), N (%), P(ppm), K(ppm), Cd suelo, Cd hoja y Cd granos, a una altitud de 400 y 600 m.s.n.m.; de la misma manera a una altitud de 800 m.s.n.m. para las variables pH, micelio, Cd hoja y Cd granos. Demostrándose la existencia de diferencias estadísticas significativas entre las características físico químicas del suelo a diferente altitud y la concentración de cadmio (ppm), lo cual se evidencia en regiones de geografía accidentada como evidencia el Perú (Chica & López, 2020; Flores et al., 2017).
De los datos obtenidos de la tabla 2, se puede inferir que la zona productora de cacao a una altitud de 400, 600 y 800 msnm, predominan suelos del tipo arcilloso y franco, con un pH ligeramente acido, no existiendo problemas de salinidad, con contenido de materia orgánica medio, de contenido de nitrógeno es normal, de contenido de fósforo bajo y potasio medio, nivel de calcio alto, magnesio y sodio normal respectivamente. Cabe resaltar que la condición física química del suelo determina la disponibilidad del cadmio. Hernández et al.
(2019), ha demostrado que la presencia de Zn, S, P, y K en suelos agrícolas contribuyen a evitar la toxicidad por cadmio. De todos ellos el K no favorece la absorción y translocación de cadmio, mucho menos su bioacumulación, razón por la cual en algunos tratamientos se evidencio una menor bioacumulación de cadmio (Llanos, 2020; Samet et al., 2017).
La presencia de cadmio en las parcelas de 400, 600 y 800 m.s.n.m es indicador que actividades antrópicas contribuyen con su presencia y a su bioacumulación (Oc, et al., 2018).
Si bien se puede generar toxicidad en los cultivos agrícolas Furcal & Torres (2020), sostienen que T. Cacao, puede metabolizar y tolerar la presencia de este contaminante,
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bioacumulándose en las hojas y los frutos. El contenido de cadmio presente en suelo, hojas y frutos en la región San Martin (Lamas) a 400, 600 y 800 m.s.n.m excede a los límites máximos permisibles evidenciándose valores mínimos de 0,076 ppm y máximos de 3,112 ppm, esto se debe a la alta capacidad que tiene el cadmio de translocarse y bioacumularse.
Por otro lado, se identificó que la presencia de cadmio en hoja es mucho mayor que en suelo y grano, afirmándose que la contaminación del agua contribuye a dicho efecto, ya que aparte de ser empleada para el riego, también es empleada para la aplicación de agroquímicos foliares, lo cual ha conllevado a superar el límite máximo permisible de 0.5 ppm en hoja (García, 2019; Serrano et al., 2008).
Durante el empleo de hongos micorrizicos arbusculares y compost, se visualizó una considerable reducción de cadmio en grano para los tratamientos 5, 6, 11 y 12. De la misma manera una ligera reducción de cadmio en el suelo para el tratamiento 11 y 12. Por otro lado no se observó una reducción de los niveles de cadmio en hoja, lo cual es indicador que hay influencia en la reducción de cadmio en suelo y grano en T. cacao “cacao”, para la región San Martin (Figura 18, 19 y 20). Si bien los géneros empleados (Glomus, Microkamienskia y Claroideolomus), tuvieron un porcentaje de colonización regular, se logró la retención y posterior bioacumulación del cadmio a 800 m.s.n.m. Cabe mencionar que investigaciones de Pérez et al. (2019), sostienen que el empleo de Glomus macrocarpum, Rhizoglomus
intraradices y HFMA-nativos, contribuyen con reducir y/o limitar la translocación de metales pesados, entre ellos el cadmio para el cultivo de T. cacao “cacao”. De la misma manera Florida et al. (2019), sostiene que la incorporación de materia orgánica y compost favorece la colonización de hongos micorrizicos arbusculares, contribuyendo también con la retención del cadmio y evitando su concentración en T. cacao.
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De los resultados obtenidos en la tabla 2 y tabla 4, se evidencia que existe una mayor concentración del contaminante cadmio en hoja, comparando el resultado inicial con el final, afirmándose que el tipo de suelo franco arcilloso y arcilloso; contenido de materia orgánica
; pH ácido; sumado las condiciones climáticas han influenciado en la movilización del cadmio causando el incremento de la concentración de dicho elemento, generando graves repercusiones en el cultivo de T. cacao “cacao”, para la región San Martin (Trinidad et al., 2017; Tuesta et al., 2017; Vallejos et al., 2019).
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V. CONCLUSIÓN
Se concluye que la inoculación de hongos micorrízicos arbusculares y compost favorece la reducción de cadmio en suelo en un 4.99 % y en grano en un 69.1 %, para el cultivo de Theobroma cacao L. ¨ cacao¨ a 800 m.s.n.m de la Región San Martín.
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VI. RECOMENDACIONES
• Para futuras investigaciones se recomienda en empleo de otros géneros de hongos micorrízicos arbusculares, para evaluar si contribuyen con la reducción de cadmio, para el cultivo de Theobroma cacao L. ¨ cacao¨.
• Complementar la investigación con un análisis de agua de las principales fuentes, para corroborar si verdaderamente constituyen ser el medio de contaminación con cadmio.
• Realizar por lo menos tres análisis de suelo correspondiente a características fisicoquímicos antes y después del ensayo; debido a que influye en la acción de la materia orgánica y movilidad del cadmio.
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VII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ANEXOS
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Figura 10. Identificación e instalación de parcelas.
Figura 11. Toma de Muestras de suelos.
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Figura 12. Toma de diámetro del fruto de cacao y recojo de semillas.
Figura 13. Etiquetado y embolsado de las muestras de cacao por tratamiento y planta.
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Figura 14. Abonamiento de las parcelas de cacao.
Figura 15. Muestras para colonización de micelios.
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Figura 16. Placas Petri con agar para evaluación de micelios.
Figura 17. Colonización de Hongos micorrizicos arbusculares
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Tabla 6. Caracterización de suelo (Parcela 800 msnm), en plantaciones cacaoteras de la región San Martin (Lamas).
Tabla 7. Caracterización de suelo (Parcela 600 msnm), en plantaciones cacaoteras de la región San Martin (Lamas).
Tabla 8.Caracterización de suelo (Parcela 400 msnm), en plantaciones cacaoteras de la región San Martin (Lamas).
Propietario
Altitud (msnm
)
pH CE dS/m
CaCO 3 (%)
M.O (%)
N (%)
P (ppm
)
K (ppm
)
Análisis Mecánico (%) Cationes Cambiables cmol/kg Aren
a
Lim o
Arcill a
Clase Textura
l
CIC Ca 2+ Mg 2+ K
+ Na + Al3+ +H + Ronel
Ramírez 400 6,2
3 0,15 < 0,3 2,79 0,1
3 4,89 178 13,96 27 59,04 Arc 20,62 12,08 1,7 8
0,4
5 0,11 0,00 Propietari
o
Altitud (msnm
)
pH CE dS/
m
CaCO 3 (%)
M.O (%)
N (%)
P (ppm
)
K (ppm
)
Análisis Mecánico (%) Cationes Cambiables cmol/kg Aren
a
Lim o
Arcill a
Clase Textura
l
CIC Ca 2+ Mg 2+ K+ Na + Al3+ +H + Jeiner
Quintos 800 6,1
5 0,13 < 0,3 4,2 0,1
9 5,45 115 13,96 33 53,04 Arc 23,06 15,12 1,87 0,2
9 0,17 0,00
Propietario Altitud
(msnm) pH CE dS/m
CaCO3 (%)
M.O (%)
N (%)
P (ppm)
K (ppm)
Análisis Mecánico (%) Cationes Cambiables cmol/kg Arena Limo Arcilla Clase
Textural CIC Ca 2+ Mg 2+ K+ Na + Al3+ +H + Ivo Ramírez 600 6,22 0,15 < 0,3 2,97 0,13 6,02 141 40,96 33 26,04 Fra 20,47 15,55 2,4 0,36 0,16 0,00
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Figura 18. Evaluación de la influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en granos de Theobroma cacao L. ¨ cacao¨, en la Región San Martín.
Figura 19. Evaluación de la influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en hojas de Theobroma cacao L. ¨ cacao¨, en la Región San Martín.
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Figura 20. Evaluación de la influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en suelo de Theobroma cacao L. ¨ cacao¨, en la Región San Martín.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO DECLARACIÓN JURADA
Los autores suscritos en el presente documento DECLARAMOS BAJO JURAMENTO que somos los autores responsables legales de la calidad y originalidad del contenido del proyecto de investigación científica, así como, del informe de la investigación científica realizado.
TITULO: Influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en Theobroma cacao L. ¨ cacao¨, en la Región San Martín
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA INFORME DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA PROYECTO DE INVESTIGACIÓN ( ) TRABAJO DE INVESTIGACIÓN (PREGRADO) ( ) PREGRADO
PROYECTO DE TESIS PREGRADO ( ) TESIS PREGRADO ( )
PROYECTO DE TESIS MAESTRIA ( ) TESIS MAESTRÍA ( )
PROYECTO DE TESIS DOCTORADO ( ) TESIS DOCTORADO ( X )
El equipo investigador integrado por:
N° APELLIDOS Y NOMBRES FACULTAD
CONDICIÓN (NOMBRADO, CONTRATADO, MERITO, estudiante,
OTROS)
CÓDIGO docente Número de matrícula
del estudiante
Autor coautor
asesor
1 Mendoza López, Karla Luz Posgrado Estudiante 813151918 Autora
2 Mostacero León, José Posgrado Nombrado 1960 Asesor
……… 44598700 FIRMA DNI
……… 17859395 FIRMA DNI Código orcid: https://orcid.org/0000-0003-2556-3013
BIBLIOTECA
DE POSGRADO
- UNT
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
CARTA DE AUTORIZACIÓN DE PUBLICACIÓN DE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN EN REPOSITORIO DIGITAL RENATI – SUNEDU
Trujillo, 15 de octubre de 2021 Los autores suscritos del INFORME DE INVESTIGACIÓN CIENTIFICA
Titulado: Influencia de hongos micorrízicos arbusculares y compost en la reducción de cadmio en Theobroma cacao L. ¨ cacao¨, en la Región San Martín
AUTORIZAMOS SU PUBLICACIÓN EN EL REPOSITORIO DIGITAL INTITUCIONAL, REPOSITORIO RENATI – SUNEDU, ALICIA-CONCYTEC, CON EL SIGUIENTE TIPO DE ACCESO:
A. Acceso abierto:
B. Acceso restringido (datos del autor y resumen del trabajo) C. No autorizo su publicación
Si eligió la opción restringido o No autoriza su publicación sírvase justificar
_______________________________________________________________________________
ESTUDIANTE DE PREGRADO: TRABAJO DE INVESTIGACIÓN TESIS
ESTUDIANTE DE POSGRADO: TESIS MAESTRIA TESIS DOCTORAL
DOCENTE: INFORME DE INVESTIGACIÓN OTROS
El equipo investigador integrado por:
N° APELLIDOS Y NOMBRES FACULTAD
CONDICIÓN (NOMBRADO, CONTRATADO, MERITO, estudiante,
OTROS)
CÓDIGO docente Número de matrícula
del estudiante
Autor coautor
asesor
1 Mendoza López, Karla Luz Posgrado Estudiante 813151918 Autora
2 Mostacero León, José Posgrado Nombrado 1960 Asesor
……… 44598700 FIRMA DNI
……… 17859395 FIRMA DNI
Código orcid: https://orcid.org/0000-0003-2556-3013
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