Evaluación del uso eficiente de nutrientes en cuatro clones elite de cacao (Theobroma cacao L.) en la

provincia de los Ríos Ecuador

Edisson Wilfrido Cuenca Cuenca

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias Agropecuarias - Escuela de Posgrados

Palmira, Colombia

2019

Evaluación del uso eficiente de nutrientes en cuatro clones elite de cacao (Theobroma cacao L.) en la

provincia de los Ríos Ecuador

Edisson Wilfrido Cuenca Cuenca

Tesis o trabajo de investigación presentada(o) como requisito parcial para optar al título

de:

Doctor en Ciencias Agrarias

Director:

Ph.D. Juan Carlos Menjivar Flores

Línea de Investigación:

Línea de investigación Manejo de suelos y aguas

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias Agropecuarias - Escuela de Posgrados

Palmira, Colombia

2019

“La agricultura es la profesión propia del sabio,

la más adecuada al sencillo y la ocupación

más digna para todo hombre libre”.

Cicerón

Agradecimientos

A mis padres, Oscar Clovis Cuenca Álava y Lucciola Liduvica Cuenca Álava, porque

creyeron en mí y me sacaron adelante, dándome ejemplos dignos de superación y entrega.

A mi hijo, Edisson Andrés Cuenca Proaño, por el orgullo que siente por mí, el cual fue un

incentivo para poder llegar hasta el final de este objetivo.

A mis hermanos Oscar Gregorio Cuenca Cuenca y María Monserrate Cuenca Cuenca por

sus múltiples deseos de superación y ayuda que me brindaron.

A don Alfonzo Parraga, por haber permitido trabajar en su finca productora la cual ha sido

ejemplo de la zona cacaotera de la comunidad.

A la Universidad Técnica de Manabí por el apoyo brindado, puesto que sin ella no hubiera

sido posible haber podido cumplir ese logro.

A la Agencia Ecuatoriana de Aseguramiento de la Calidad del Agro (AGROCALIDAD), por

su aporte científico.

A los Doctores Juan Carlos Menjivar, Yina Jazbleidi Puentes Páramo, por el

acompañamiento durante esta estancia doctoral, por la orientación humilde, profesional, y

ética que genero nuevos conocimientos afianzando mi formación.

A mis compañeros docentes de la Universidad Técnica de Manabí, y demás amigos por el

apoyo y la paciencia brindada.

Resumen y Abstract IX

Resumen

Los nutrientes son importantes para lograr una buena producción en cacao (Theobroma

cacao L.), sin embargo, el uso excesivo de fertilizantes afecta el medio ambiente y la

rentabilidad del cultivo. Esta investigación tuvo como objetivo determinar el uso eficiente

de nutrientes (EUN) para nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K) en cuatro clones de cacao

fino de sabor y aroma de importancia económica en Ecuador (EET-576, EET-575, EET-

103, y CCN-51). Se utilizó un diseño experimental de parcelas divididas, con cuatro

tratamientos y cuatro repeticiones. Los tratamientos consistieron en aplicaciones de

diferentes dosis de N-P-K (kg ha-1): TR (control), T1 (N59-P29-K118), T2 (N74-P37-K148) y T3

(N88-P44-K176). Los resultados muestran diferencias altamente significativas para la

eficiencia agronómica (EA) y de recuperación (ER) de N-P-K por efecto del clon y

tratamiento; las eficiencias más altas se presentaron para el clon CCN-51 en el T2,

coincidiendo en el tratamiento para los clones restantes, excepto en el EET-103 (T1); las

eficiencias más bajas se obtuvieron en T3 en los cuatro clones. Los mayores rendimientos

se presentaron en el clon CCN-51, segundo el EET-576, tercero el EET-575 en el T2, y

por último el EET-103 en T1. Por otra parte, también se obtuvo diferencias significativas

en la concentración de nutrientes a nivel foliar por efecto del clon, tratamiento e interacción

clon por tratamiento. Todos los clones presentaron preferencia en la absorción de

elementos mayores, por N, K+, Ca2+ y Mg2+; en diferente orden de afinidad P, S, y en

elementos menores, por Na+, Fe2+, Mn2+, Zn2+, B, Cu2+ a excepción del clon EET-575 que

fue diferente. De las ciento treinta y dos relaciones entre nutrientes estudiadas a nivel de

hoja, se encontró que las que más se relacionan positivamente al rendimiento son: N/P,

P/Zn, S/N y Ca/P.

Palabras claves: Concentración de nutrimentos, Eficiencia agronómica, Eficiencia de

recuperación del nutriente, Fertilización, Nutriente esencial, Theobroma cacao.

X Evaluación del uso eficiente de nutrientes en cuatro clones elite de cacao

(Theobroma cacao L.) en la provincia de los Ríos Ecuador

Abstract

The nutrients are important to achieve a good production in cocoa (Theobroma cacao L.),

however, the excessive use of fertilizers affects the environment and the profitability of the

crop. This research aimed to determine the efficient use of nutrients (EUN) for nitrogen (N),

phosphorus (P) and potassium (K) in four clones of fine cocoa of flavor and aroma of

economic importance in Ecuador (EET-576, EET -575, EET-103, and CCN-51). An

experimental design of divided plots was used, with four treatments and four repetitions.

The treatments consisted of applications of different doses of N-P-K (kg ha-1): TR (control),

T1 (N59-P29-K118), T2 (N74-P37-K148) and T3 (N88-P44-K176). The results show highly significant

differences for the agronomic (EA) and recovery (ER) efficiency of N-P-K due to clone effect

and treatment; the highest efficiencies were presented for clone CCN-51 in T2, coinciding

in the treatment for the remaining clones, except in EET-103 (T1); the lowest efficiencies

were obtained in T3 in the four clones. The highest yields were presented in the clone CCN-

51, second the EET-576, third the EET-575 in the T2, and finally the EET-103 in T1. On

the other hand, significant differences were also obtained in the concentration of nutrients

at leaf level by clone effect, treatment and clone interaction by treatment. All the clones

showed preference in the absorption of major elements, by N, K+, Ca2+ and Mg2+; in different

order of affinity P, S, and in minor elements, by Na+, Fe2+, Mn2+, Zn2+, B, Cu2+ with the

exception of clone EET-575 that was different. Of the 132 relationships between nutrients

studied at leaf level, it was found that those that most relate positively to yield are: N/P,

P/Zn, S/N and Ca/P.

Keywords: Concentration of nutrients, Agronomic efficiency, Nutrient recovery efficiency,

Fertilization, Essential nutrient, Theobroma cacao.

Contenido XI

Contenido

Pág.

Resumen ........................................................................................................................ IX

Lista de figuras ............................................................................................................ XIV

Lista de tablas ............................................................................................................. XVI

Lista de abreviaturas .................................................................................................. XVII

Introducción .................................................................................................................... 1

1. Marco conceptual ..................................................................................................... 5

1.1 Cacao a nivel mundial...................................................................................... 5

1.2 Cacao en Ecuador ........................................................................................... 6

1.3 Generalidades del cacao ................................................................................. 7

1.4 Fases fenológicas del cacao ............................................................................ 7

1.4.1 Botón floral ............................................................................................ 8

1.4.2 Floración ............................................................................................... 9

1.4.3 Fructificación ......................................................................................... 9

1.4.4 Maduración fisiológica ........................................................................... 9

1.5 Ecofisiología del cacao .................................................................................. 10

1.5.1 Temperatura ....................................................................................... 10

1.5.2 Precipitación pluvial ............................................................................ 11

1.5.3 Sombreamiento ................................................................................... 13

1.5.4 Viento .................................................................................................. 13

1.6 Características del sistema radicular y suelo ................................................. 14

1.7 Materiales de cacao ecuatoriano ................................................................... 15

1.8 Nutrición del cacao ........................................................................................ 16

1.9 Uso eficiente de nutrientes ............................................................................ 19

XII Evaluación del uso eficiente de nutrientes en cuatro clones elite de cacao

(Theobroma cacao L.) en la provincia de los Ríos Ecuador

1.10 Factores que afectan el uso eficiente de nutrientes ....................................... 20

1.10.1 Clima .................................................................................................. 21

1.10.2 Suelo .................................................................................................. 22

2. Materiales y métodos ............................................................................................. 25

2.1 Localización .................................................................................................. 25

2.2 Caracterización de la zona en estudio ........................................................... 25

2.2.1 Clima .................................................................................................. 25

2.2.2 Suelo (Typic Haplustalfs) .................................................................... 25

2.3 Caracterización del material Vegetal ............................................................. 26

2.4 Diseño experimental ...................................................................................... 26

2.5 Variables de respuestas ................................................................................ 27

2.5.1 Evaluación de las propiedades del suelo ............................................ 27

2.5.2 Evaluación química en órganos de las plantas de cacao .................... 28

2.6 Análisis estadístico de la información ............................................................ 29

2.7 Técnicas o métodos de laboratorio utilizados ................................................ 29

2.7.1 Recolección de la muestra de suelo ................................................... 29

2.7.2 Determinación de las características físicas de suelo ......................... 29

2.7.3 Determinación de características químicas de los suelos ................... 30

2.7.4 Recolección de la muestra de tejidos foliares y Almendra .................. 30

2.7.5 Determinación química en órganos de cacao ..................................... 31

2.7.6 Evaluación agronómica en cacao ....................................................... 31

2.8 Conducción del experimento ......................................................................... 33

2.8.1 Preparación de las plantas de cacao antes de instalar la

investigación ..................................................................................................... 33

2.8.2 Podas ................................................................................................. 34

2.8.3 Fertilización ........................................................................................ 34

2.8.4 Riego .................................................................................................. 35

2.8.5 Cosecha ............................................................................................. 35

3. Resultados y discusión ......................................................................................... 37

3.1 Evaluación de las propiedades del suelo ....................................................... 37

3.1.1 Físicas ................................................................................................ 37

3.1.2 Químicas ............................................................................................ 38

Contenido XIII

3.2 Comparación de la absorción y distribución de nutrientes en hojas y almendras

y su relación con el rendimiento y calidad en los clones EET-576, EET-575, EET-103

y CCN-51 en la provincia de Los Ríos-Ecuador ....................................................... 40

3.2.1 Distribución de nutrientes en hojas y almendras en clones de cacao .. 40

3.2.2 Contenido de nutrientes en hojas y almendras y su relación con el

rendimiento en clones de cacao ........................................................................ 46

3.2.3 Evaluación de la calidad de almendra de cacao .................................. 50

3.2.4 Contenido de nutrientes en hojas y almendras y su relación con la

calidad en almendras de cacao ......................................................................... 53

3.3 Evaluación de la eficiencia agronómica, fisiológica y la eficiencia de

recuperación de NPK en cuatro clones (CCN-51, EET-103, EET-575 y EET-576) y su

relación con el rendimiento en un suelo de la provincia de Los Ríos-Ecuador .......... 55

3.3.1 Eficiencia agronómica de N-P-K en clones de cacao .......................... 56

3.3.2 Eficiencia recuperación de NPK en clones de cacao ........................... 58

3.3.3 Eficiencia fisiológica de NPK en clones de cacao ................................ 62

3.3.4 Evaluación del índice de grano, índice de mazorca y rendimiento en

clones de cacao ................................................................................................ 64

3.3.5 Uso eficiente de nitrógeno, fósforo y potasio y su relación con el

rendimiento en cacao ........................................................................................ 68

3.4 Correlación de las relaciones entre nutrientes y su efecto en el rendimiento del

cultivo de cacao ....................................................................................................... 69

3.5 Evaluación de la extracción de NPK necesarias para producir 1000 kg de

almendras de cacao de sabor y aroma en EET-576, EET-575, EET-103 y CCN-51 en

la provincia de Los Ríos-Ecuador ............................................................................. 75

4. Conclusiones .......................................................................................................... 77

Bibliografía .................................................................................................................... 78

Contenido XIV

Lista de figuras

Pág.

Figura 1-1: Temperatura madia del año 2014 en la provincia de Los Ríos y Guayas .. 11

Figura 1-2: Precipitación media mensual (1965-2014) y precipitación mensual 2014 de la

provincias de Los Ríos. .................................................................................................... 12

Figura 3-1: Distribución de nutrientes en hojas de cacao EET-576, EET-575, EET-103

y CCN-51……….. ........................................................................................................... 41

Figura 3-2: Distribución de nutrientes en almendras de cacao EET-576, EET-575,

EET-103 y CCN-51. ........................................................................................................ 44

Figura 3-3: Contenido de nitrógeno en hojas y almendras de cacao y su relación con

el rendimiento……….. ..................................................................................................... 46

Figura 3-4: Contenido de Fósforo en hojas y almendras de cacao y su relación con el

rendimiento………… ....................................................................................................... 47

Figura 3-5: Contenido de Potasio en hojas y almendras de cacao y su relación con el

rendimiento………. ......................................................................................................... 48

Figura 3-6: Contenido de Nitrógeno en hojas y su relación con el porcentaje de

proteína en almendras de cacao. .................................................................................... 53

Figura 3-7: Contenido de Azufre en hojas y almendras y su relación con el porcentaje

de proteína en almendras de cacao. ............................................................................... 54

Figura 3-8: Eficiencia agronómica de nitrógeno en clones de cacao ........................ 56

Figura 3-9: Eficiencia agronómica de fósforo en clones de cacao ............................ 57

Figura 3-10: Eficiencia agronómica de potasio en clones de cacao ............................ 57

Figura 3-11: Eficiencia de recuperación de nitrógeno en clones de cacao ................. 58

Figura 3-12: Eficiencia de recuperación de fósforo en clones de cacao ..................... 60

Figura 3-13: Eficiencia de recuperación de potasio en clones de cacao ..................... 60

Figura 3-14: Eficiencia fisiológica de nitrógeno en clones de cacao ........................... 62

Figura 3-15: Eficiencia fisiológica de fósforo en clones de cacao ............................... 63

Figura 3-16: Eficiencia fisiológica de potasio en clones de cacao ............................... 64

Contenido XV

Figura 3-17: Relación entre el índice de mazorca, índice de grano y el rendimiento en

cacao 67

Figura 3-18: Eficiencia agronómica y de recuperación de nitrógeno, fósforo y potasio y

su relación con el rendimiento ........................................................................................ 68

Figura 3-19: Relación N/P en hojas y su relación con el rendimiento en clones de

cacao………….. ............................................................................................................. 70

Figura 3-20: Relación P/Zn en hojas y su relación con el rendimiento en clones de

cacao………….. ............................................................................................................. 72

Figura 3-21: Relación S/N en hojas y su relación con el rendimiento en cacao. ........ 73

Figura 3-22: Relación Ca/P en hojas y su relación con el rendimiento en cacao ....... 74

Contenido XVI

Lista de tablas

Pág.

Tabla 1-1: Etapas fenológicas del cultivo de Cacao en Ecuador 2012-2013 .................... 8

Tabla 1-2: Ventajas y desventajas del sombreamiento definitivo del cacao ................ 13

Tabla 1-3: Características de los suelos para el cultivo de cacao ............................... 14

Tabla 1-4: Características de algunos clones de cacao ecuatoriano. .......................... 15

Tabla 1-5: Nutrientes esenciales, fecha de aceptación como esencial, y

descubridores…… .......................................................................................................... 16

Tabla 2-1: Características del material vegetal ........................................................... 26

Tabla 2-2: Descripción de los tratamientos ................................................................. 27

Tabla 2-3: Metodología y extractantes usados para el análisis químico del suelo ....... 30

Tabla 2-4: Descripción de la determinación de la concentración de nutrientes en hoja y

almendra de cacao ......................................................................................................... 31

Tabla 3-1: Caracterización física del suelo ................................................................. 37

Tabla 3-2: Caracterización química del suelo ............................................................. 39

Tabla 3-3: Significancia de la concentración de nutrientes en hojas de cacao ............ 41

Tabla 3-4: Significancia de la concentración de nutrientes en almendras de cacao .... 44

Tabla 3-5: Significancia de la calidad de almendra de cacao ...................................... 50

Tabla 3-6: Evaluación de grasa (%), proteína (%), fibra (%), cenizas (%), y pH en

almendras en clones de cacao ........................................................................................ 50

Tabla 3-7: Significancia de la eficiencia en el uso de nitrógeno, fósforo y potasio en

clones de cacao .............................................................................................................. 56

Tabla 3-8: Significancia de los tratamientos en la variables agronómicas en clones de

cacao………… ................................................................................................................ 65

Tabla 3-9: Evaluación del IG (g grano-1), IM (Mazor. kg-1) y del rendimiento (kg ha-1) en

cuatro clones de cacao ante variables agronómicas. ...................................................... 65

Tabla 3-10: Cantidad de NPK necesarios para producir 1000 kg-1 de grano seco en

clones de cacao. ............................................................................................................. 75

Contenido XVII

Lista de abreviaturas

Abreviatura Término

Ao Arena

Ar Arcilla

°C Grados centígrados

CC Capacidad de campo

CCN Colección Castro Naranjal

cm Centímetro

cm3 Centímetro cúbico

cmol Centimoles

Dap Densidad aparente

DH2O Densidad del agua

Dr Densidad real

EA Eficiencia Agronómica

EAK Eficiencia agronómica de potasio

EAN Eficiencia agronómica de nitrógeno

EAP Eficiencia agronómica de fósforo

EET Estación tropical experimental Pichilingue

EF Eficiencia fisiológica

EFK Eficiencia fisiológica de potasio

EFN Eficiencia fisiológica de nitrógeno

EFP Eficiencia fisiológica de fósforo

XVIII Evaluación del uso eficiente de nutrientes en cuatro clones elite de cacao

(Theobroma cacao L.) en la provincia de los Ríos Ecuador

ER Eficiencia de recuperación

ERF Eficiencia de recuperación del fertilizante

ERK Eficiencia de recuperación de potasio

ERN Eficiencia de recuperación de nitrógeno

ERP Eficiencia de recuperación de fósforo

EUN Uso eficiente de nutrientes

g gramo

ha hectárea

IEE Índice de estabilidad estructural

IG Índice de grano

IM Índice de mazorca

kg kilogramo

L limo

LAA Lámina de agua almacenable

m Metros

m.s.n.m. Metros sobre el nivel del mar

meq Miliequivalentes

mg Miligramos

mm Milímetros

P Probabilidad

pH Potencial hidrogeno

PMP Punto de marchitez permanente

Prof. Profundidad

T Tratamiento

TR Tratamiento referencial

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