Estudios del comportamiento fisiológico de la semilla del maracuyá (p. edulis f. flavicarpa degener), la granadilla (p. ligularis juss.) y la gulupa (p. edulis f. edulissims) y zonificación agroecológica como estrategia para una agricultura eco-eficiente y de conservación

Abstract

El maracuyá, la granadilla y la gulupa son las principales especies de Passiflora L. por su importanciaeconómica, ya que sus frutos son comercializados tanto a nivel nacional e internacional como fruta fresca y procesada. Estas especies son cultivadas en aproximadamente 11.000 has y generan cerca de 210 jornales rurales/ha/año. A pesar de este potencial, no existe información sobre el comportamiento fisiológico de la semilla para su conservación y estudios sobre la zonificación agroecológica que permita a los productores tomar decisiones acertadas para preservar los mejores genotipos y para el establecimiento de los cultivos en zonas óptimas con mejores rendimientos y calidad del fruto. El objetivo de esta investigación es aplicar protocolos para la conservación ex situ de las semillas mediante la evaluación de los procesos germinativos, y establecer las mejores zonas agroecológicas para el desarrollo óptimo de los cultivos para el presente y futuro (año 2050s) por medio de información primaria y modelación con SIG. El estudio del comportamiento fisiológico se desarrolló durante los años 2009 a 2011 con semillas de diferentes accesiones colectadas en Colombia y bajo un diseño experimental completamente al azar con cuatro a cinco tratamientos (tres repeticiones), siguiendo el protocolo de Hong and Ellis (1996). Los resultados muestran que las semillas conservadas en refrigeración (bolsas de aluminio, 4-6°C) durante 1, 3, 6, y 24 meses, obtuvieron una germinación promedio para el maracuyá del 91%, en la granadilla 63% y para la gulupa 77%. Por otro lado, cuando fueron sometidas a secado con el flujo continuo de aire y posteriormente al almacenamiento en condiciones bajo cero (-20°C) las semillas mantienen los porcentajes óptimos de germinación (80%). Para el estudio de zonificación se visitaron 115 cultivos en 15 departamentos, los cuales fueron georeferenciados y caracterizados (manejo agronómico y calidad del fruto). El análisis de datos se realizó con la ayuda de los modelos de nicho ecológico Ecocrop, Bioclim (Diva-GIS) y Maxent, de acuerdo a la ecofisiología del cultivo. El mejor modelo fue seleccionado con el parámetro de ROC (0,71, especificidad/sensibilidad), las variables escogidas de Bioclim (temperaturas y precipitaciones), la no presencia en las áreas naturales protegidas y bajo los criterios de expertos verificados en campo y en Google Earth©. El modelo generado con Maxent identificó tres zonas de probabilidad de éxito para el establecimiento de los cultivos (Z1: 40–60%, Z2: 61–80% y Z3: 80%) y con mayor probabilidad en la zona andina cubriendo un total de 3’728.600 has (300 a 1.300 m.s.n.m.) para el maracuyá, 2’259.300 has (1.500 a 2.700 m) para la granadilla y un área 3’321.100 has (1.500 a 3.100 m) para la gulupa. El efecto del cambio climático causará una pérdida drástica entre un 39,5% a 74,8% para las tres especies, pero a su vez aparecen nuevas zonas en altitudes superiores. La vulnerabilidad del cultivo frente al cambio climático dependerá de la capacidad de adaptación de acuerdo a la plasticidad genética de la especie (ecofisiología, genotipo x ambiente) y de las nuevas prácticas agronómicas respecto a la variabilidad climática y la disposición de los recursos naturales y socioeconómicos de cada zona. Finalmente, los resultados recomiendan a los productores conservar las semillas en condiciones de refrigeración (4 a 6°C), por un tiempo no superior a 12 meses para la granadilla y gulupa, y 24 para el maracuyá, ya que la germinación y el vigor no se ven afectados. Adicionalmente, la zonificación generada permitirá a las cadenas productoras tomar mejores decisiones para el establecimiento del cultivo y mitigar las pérdidas económicas en el futuro.

//Abstract. The yellow passion fruit, sweet passion fruit and purple passion fruit are the main species of Passiflora L. its economic importance because its fruits are marketed both domestically and internationally as fresh fruit and processed. These species are cultivated in about 11,000 hectares and generate about 210 rural wages/ha/year. Despite this potential, there is no information on the physiological behavior of the seed for conservation and agro-ecological zoning studies that allow producers to make rigth decisions to preserve the best genotypes and to establish crops in optimal areas with better yields and fruit quality. The objective of this research is to implement protocols for the ex situ conservation of seeds by germinating process evaluation, and establish best agroecological zones for optimal crop development for the present and future (year 2050s) through information primary and modeling with GIS. The study of the physiological behavior was developed during the years 2009 to 2011 with different seed accessions collected in Colombia and under design a completely randomized with four to five treatments (three replicates), following the protocol of Hong and Ellis (1996). The results show that seed saved cooling (foil bags, 4-6°C) for 1, 3, 6, and 24 months, obtained an average germination of 91% passion fruit, sweet passion fruit in 63% and for purple passion fruit 77%. On the orther hand, when they were subjected to drying with continuous air flow and then to storage in freezing conditions (-20°C) seeds maintain optimum germination percentages (80%). For the study of zoning visited 115 crops in 15 departments, which were georeferenced and characterized (agronomic and fruit quality). Data analysis was performed with the help of ecological niche models Ecocrop, Bioclim (Diva-GIS) and Maxent, according to the crop ecophysiology. The best model was selected with the parameter of ROC (0.71, specificity/sensitivity) of Bioclim selected variables (temperature and precipitation), the nonpresence in the protected areas and under the criteria of experts in the field and verified Google Earth ©. The model generated with Maxent identified three areas of probability of success for crop establishment (Z1: 40-60%, Z2: 61-80% and Z3:80%) and hig probability in the Andean zone covering a total of 3'728.600 hectares (300-1300 m) for yellow passion fruit, 2'259.300 hectares (1500-2700 m) for sweet passion fruit and an area of 3'321.100 hectares (1500-3100 m) for purple passion fruit. The effect of climate change will cause a drastic loss between 39.5% to 74.8% for the three species, but in turn there are new areas at higher altitudes. The growing vulnerability to climate change will depend on the ability to adapt according to the genetic plasticity of the species (ecophysiology, genotypexenvironment) and new agronomic practices regarding climate variability and disposition of natural resources and socio-economic each zone. Finally, the results recommend to save seed producers under refrigeration (4-6°C) for a period not exceeding 12 months for sweet passion fruit and purple passion fruit, and 24 for the passion, as germination and vigor unaffected. Additionally, zoning generated chains allow producers make better decisions for crop establishment and mitigate economic losses in the future.