Formación de poblaciones y selección de variedades de achita de grano blanco

El problema de investigación

1. Identificación del problema

La baja productividad por planta en las variedades de achita en ecosistemas diversos es un problema recurrente en la agricultura, especialmente cuando el potencial productivo de las variedades cultivadas es limitada, como sucede en las principales zonas de cultivo de Ayacucho, Apurimac y Huancavelica, cimentada sobre las variedad Oscar Blanco y recientemente la variedad Centenario. Otros factores relacionados con la baja productividad son: la fertilidad de los suelos, las plagas y enfermedades, las técnicas de manejo del cultivo y los factores climáticos entre otros.

2. Descripción del problema

Contexto social

El ámbito de influencia para la presente investigación comprende los valles interandinos de Ayacucho, Apurimac y Huancavelica, pertenece al ecosistema Quechua (2200 a 3500 msnm). La achita se cultiva entre los 2300 y 3100 msnm, el clima de este ecosistema es templado y seco, con una temperatura media mensual entre 12 ºC (junio) y 25 ºC (noviembre), una humedad relativa promedio de 60 %. La precipitación promedio anual varía entre 450 a 650 mm, la temporada de lluvias está comprendida entre noviembre y marzo.

La población asentada en estos lugares es dependiente de las actividades agrícolas y pecuarias principalmente, la productividad agrícola es baja, en el caso de la achita (Amaranthus caudatus L.) la productividad media de grano esta alrededor de 0.7 toneladas por hectárea, el cultivo es predominantemente estacional, depende de las precipitaciones que ocurren entre noviembre y marzo. La tenencia de la tierra es muy fraccionada y en grandes sectores aun es informal, los ingresos económicos son escasos, la ocupación es limitada, con altas tasas de migración de jóvenes, el acceso a la atención de la salud es casi inexistente, el nivel educativo de la población es deficiente.

Delimitación del problema

El estudio se realizará en el Centro Experimental Canaán de la Facultad de Ciencias Agrarias – Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga, a 2750 msnm, ubicado en el distrito de San Juan Bautista, provincia Huamanga, departamento Ayacucho.

El periodo de cultivo comprenderá la campaña agrícola y 2009 – 2010.

El estudio tendrá repercusión en los agricultores de los valles interandinos de Ayacucho, Apurimac y Huancavelica, acopiadores, comercializadores de granos y población de los mercados de consumo.

3. Formulación del problema

Nominal

La productividad de la achita en los valles interandinos de Ayacucho, Apurimac y Huancavelica esta alrededor de 0.7 toneladas por hectárea en las variedades tradicionales, entre otros factores está asociada a la ausencia de variedades mas rendidoras en ecosistemas diversos. La presente investigación estará dirigida a la obtención de una variedad de panoja erguida y grano blanco almidón, de mayor rendimiento, de buena aceptación para el consumo local y en los mercados nacional e internacional.

Operativa

¿En qué medida el conocimiento de la variabilidad de cultivares de achita en morfología y productividad contribuirá a mejorar el potencial genético y la productividad del grano en el cultivo de achita?

OBJETIVOS

Objetivo general:

Conocer la morfología y las variables cuantitativas de productividad de grano de achita, mediante la formación de poblaciones varietales, caracterización morfológica, evaluación de variables de productividad y selección con fines de obtención de una variedad de panoja erguida y grano blanco almidón.

Específicos:

• 1. Caracterizar morfológicamente 12 poblaciones varietales de achita con panoja erguida y grano blanco, mediante el uso de descriptores morfológicos, para la definición y selección varietal.

• 2. Obtener variables de productividad de 12 poblaciones varietales de achita con panoja erguida y grano blanco, mediante mediciones, con fines de evaluación de la aptitud productiva varietal.

• 3. Aplicar selección para el rendimiento de grano en poblaciones con ideotipo definido, mediante la técnica de selección individual, con fines de mejoramiento de la productividad de grano.

Marco teórico

1. Antecedentes de la investigación

La achita es una especie de origen andino, su cultivo se extiende desde Ecuador hasta el norte de Argentina, desde el nivel del mar hasta los 3000 msnm, el principal producto es el grano que contiene entre 12 a 16 % de proteína, con alto contenido de aminoácidos complementarios como metionina, treonina y triftofano.

El género Amaranto es un cultivo predominantemente de autopolinización con cantidades variables de alogamia (Hauptli y Jain, 1985; citado por Kauffman, 1992). Las especies cultivadas de amaranto de grano son monoicas. Líneas de tipo homogénea han sido desarrolladas a partir de amaranto desarrolladas en ambiente aislado controlando la cantidad de polinización cruzada. Se han desarrollado líneas uniformes en solo unas generaciones de autopolinización y selección. Algunas de estas líneas están disponibles en programas de mejoramiento en las que pueden combinarse los caracteres útiles seleccionando del germoplasma reunido. Se han documentado las técnicas básicas para la emasculación y polinización (Murray, 1938, refinado por Kauffman, 1981 y mencionado por Kauffman, 1992).

La achita tiene panículas con flores masculinas y femeninas y es de autopolinización; sin embargo también señala que las flores pueden ser polinizadas por el viento (National Academy Press, 1989).

Según la FAO (1997), una planta ideal de achita para la agricultura moderna y agroindustria en general debe tener las siguientes características:

a) Tamaño de planta reducida con panoja grande, compacta y erecta, puesto que el amaranto es una planta alta, hay que seleccionar para reducir su altura y evitar la tendedura o acame que es tan común en algunas regiones.

b) Plantas de corto periodo vegetativo y maduración rápida, puesto que mientras más tiempo permanece la planta en el campo, es más susceptible a daños causados por plagas y factores abióticos, es necesario seleccionar plantas que maduren dentro de un tiempo óptimo de acuerdo a la zona de cultivo, teniendo en cuenta las condiciones climáticas y duración del día.

c) Plantas de elevado potencial de rendimiento, generalmente lo primero que se considera es un rendimiento alto, siendo ello importante para cualquier productor que piensa sembrar amaranto, por ello no se debe descuidar los otros criterios.

d) Plantas que presenten uniformidad de maduración de granos en la misma panoja, puesto que la desuniformidad que se observa actualmente hace que los granos al llegar antes que otros a la maduración, provoca la dehicencia de los primeros, ocasionando pérdidas de consideración y dificultades de cosecha mecanizada.

e) Plantas que presenten sincronia de maduración de planta/semilla, muchos genotipos de amaranto cultivado, muestran granos maduros en la panoja, sin que la planta haya perdido su alto contenido de humedad, esto provoca con frecuencia presencia de granos húmedos que requieren un secamiento cuidadoso, para evitar que se fermenten o pudran.

f) Plantas con alta calidad alimenticia. En los materiales genético se han observado diferentes contenidos de proteína y cualidades nutritivas, así como facilidad de reventado o molienda.

g) Plantas que reúnan las características y necesidades de los procesadores de alimentos y agroindustriales.

h) Plantas que presenten resistencia al ataque de plagas y enfermedades, siendo este objetivo de mediano y largo plazo

Los principales componentes de rendimiento del amaranto son: días a la floración, número de hojas, diámetro del tallo, altura de planta a la madurez fisiológica, tasa del rendimiento económico, e índice de llenado de las semillas, por tanto para seleccionar rendimiento indirectamente se debe tener en cuenta estos caracteres (FAO, 1997).

Taboada (1998), en un estudio sobre efecto de niveles de NPK y 5 densidades de siembra en el rendimiento de achita variedad PUH, en Canaán a 2750 msnm Ayacucho, menciona lo siguiente: los rendimientos observados varían entre 2150 kg/ha, equivalente a 10.75 g/planta, (debido a 75 – 225 – 75 de NPK con 200000 plantas/ha) y 9312 kg/ha, equivalente a 31.04 g/planta, (debido a 300 – 150 – 150 de NPK empleando 300000 plantas/ha.).

Chacón (1982), en un estudio sobre evaluación agronómica de 83 líneas de Amaranthus sp, en la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco, encontró que el rendimiento de semillas por planta dentro de las 83 líneas es variable, siendo su promedio de 6.25 g.

Palacios (1997), en un estudio preliminar sobre el efecto de decapitación apical en el rendimiento de 38 entradas de achita, obtiene en la variedad Oscar Blanco: 5660.60 kg/ha (sin decapitación), 6963.90 kg/ha (primera decapitación) y 5958.90 kg/ha (segunda decapitación), cuya densidad de plantas fue 1 m. entre surcos y 10 cm entre plantas.

Pacheco y Quispe (2008), aplicaron selección masal estratificada en la variedad de achita Oscar Blanco en las condiciones ambientales de Ayacucho, consiguiendo una mejora respecto a la población original de 4 %.

2. Teorias o enfoques

Origen y distribución de la achita

La achita Amaranthus caudatus L. es originaria de la zona andina del Perú (Sumar, 1993). Los fundamentos principales de esta teoría son:

• La gran variedad de formas nativas encontradas en los departamentos de Ayacucho, Cusco y Cajamarca.

• En los valles interandinos sudamericanos se pueden hallar todos los colores de pericarpio de la achita que se conocen en el mundo.

• La diversidad de nombres vulgares, en idiomas nativos, con los que se conoce la achita.

• Los indicios arqueológicos reportados por Macera, Martos y Ravines al excavar las cuevas de Junín (Pachachamay y Panauloca), encontraron restos de vegetales como la tuna y el amaranto que al ser sometidos a las pruebas del carbono 14 evidencian una antigüedad de 12000 aac.

En América se conoce hasta cuatro especies del género Amaranthus (León, 1964):

Amaranthus hipochondriacus. Norteamérica

Amaranthus caudatus. Ecuador, Bolivia, Perú y Argentina.

Amaranthus cruentus. Guatemala

Amaranthus edulis. Norte de Argentina

Taxonomía

Según Sumar (1980), la posición taxonómica de la achita es la siguiente:

Reino : Vegetal

División : Fanerógama

Tipo : Embryophita Siphonógama

Subtipo : Angiosperma

Clase : Dicotiledonea

Subclase : Archyclamydae

Orden : Centrospermales

Familia : Amarantaceae

Genero : Amaranthus

Especie : Amaranthus caudatus L.

La achita posee un número cromosómico de 2n = 32 (León, 1964). El mismo autor menciona los nombres vulgares: "achis" (norte del Perú), "achita", "coyos" (centro del Perú) "coimi" (Perú, Bolivia y Argentina), "millmi" (Bolivia), "chaquilla" (Argentina), "kiwicha" (Perú, centro y sur), "trigo inca" (noroeste de Argentina), "quinua" y "quinua del valle" (Argentina).

Características botánicas

Raíz:

La achita presenta una raíz pivotante corta de quince centímetros de largo, gruesa provista de raicillas laterales (León, 1964).

Tallo:

Las plantas de achita poseen tallos generalmente fibrosos, con fibras elásticas y esponjosas, que le permiten ceder sin romperse a la presión de los vientos fuertes. El color varía de acuerdo al ecotipo, entre el verde claro y el encarnado. La altura de la planta se halla determinada por su eje principal, y las ramas en caso de tenerlas, no llegan a la altura del eje principal. El tamaño total de la planta oscila entre los 60 y 280 cm (Sumar, 1993).

En cuanto a la arquitectura de la planta se reconocen las siguientes tipos: Erectos, semierectos, decumbentes, con inflorescencia única y terminal, con ramas que nacen cerca de la base del tallo.

Hojas:

Las hojas son simples, enteras con nervaduras pronunciadas en el envés, de formas variables entre lanceoladas, elípticas y romboides, la longitud varía entre 6.5 y 14 cm; la coloración del haz es variable de acuerdo al ecotipo, y puede ser verde-amarillento, verde intenso, rojo o púrpura; el peciolo es largo y también de variados colores (Sumar, 1993).

Inflorescencia:

La inflorescencia esta constituida por agrupaciones de pequeñas flores llamados glomérulos y a este conjunto se le denomina panoja; de longitud variable que van de 15 a 90 cm, de diversos colores como amarillo, rosado púrpura, rojo y dorado, tomando la inflorescencia diferentes posiciones; erectas, semierectas, decumbentes, las que son de forma glomerulada y amarantiformes (Sumar, 1993; León, 1964).

• a. Glomeruladas, cuando los glomérulos están insertos al raquis principal mediante ejes glomerulares presentando formas globosas.

• b. Amarantiformes, cuando los glomérulos están insertos directamente a lo largo del raquis principal.

La inflorescencia de acuerdo a su densidad se clasifica:

• a. Laxa: Cuando los glomérulos insertos al raquis son bastante separados.

• b. Intermedia: Se caracteriza cuando los glomérulos insertos al raquis no están muy separados ni contiguas entre sí.

• c. Compactas: Cuando los glomérulos insertos al raquis se encuentran bastante tupidos.

Flores:

El número de flores de cada uno de estos dicacios es variable, con flores masculinas y femeninas dispuestas en la inflorescencia en forma sesil o ligeramente pedunculada. Las flores estaminadas o pistiladas están compuestas de una bráctea externa y cinco sépalos verduscos, dos externos y tres internos, los primeros ligeramente más grandes. En las flores estaminadas hay cinco estambres de filamentos delgados y largos terminados en anteras que se abren en dos sacos. Las flores pistiladas tienen un ovario semiesférico que contiene un solo óvulo, con tres ramas estigmáticas. La mayoría de los amarantos son polinizados por el viento (León, 1964).

Fruto y semilla:

La achita es una planta dicotiledónea, los frutos son pixidios y cada uno contiene una sola semilla. La cubierta de la semilla es lustrosa; el embrión es curvo y colocado alrededor del de un pequeño endosperma (perisperma), semejante al de la quinua, pero sin contenido de saponina (Nacional Academy Press, 1989).

3. Sistema conceptual

El marco conceptual para La presente investigación esta listado em orden alfabético.

• 1. Aptitud Productiva. Es la productividad promedio de grano de achita por planta de una muestra representativa, expresado en unidades de peso y que está asociado a caracteres de porte de planta (tallos, hojas, panoja, biomasa).

• 2. Base Genética. Es el conjunto de genotipos presentes en un sistema de producción y que se encuentran marcadamente arraigados a un medio ecológico.

• 3. Caracterización morfológica. Es el registro de un conjunto de caracteres cualitativos (color, forma, tipo, etc) en base a descriptores morfológicos.

• 4. Colecciones. En el material genético adquirido (muestra de semillas) para su reproducción o mantenimiento en un banco de germoplasma o programa de mejoramiento genético, puede ser usado en la conformación de compuestos.

• 5. Compuesto. Es el conjunto de genotipos reunidos en un sistema de reproducción (alógama o autógama) para la conformación de un compuesto varietal o uso como polinizadores de una población homogénea para aprovechar el vigor híbrido.

• 6. Descriptores Morfológicos. Es el conjunto de especificaciones o manual para la estandarización de técnicas de toma de datos de caracteres morfológicos.

• 7. Ideotipo. Es el conjunto de características deseables que debe reunir una variedad de achita al final del proceso de formación varietal.

• 8. Productividad de Grano. Es el rendimiento en peso de grano de achita por planta o por muestra de plantas, puede ser expresado en peso por unidad de superficie cultivada.

• 9. Selección. Es el procedimiento de separación de individuos o conjunto de individuos para formar la próxima generación de individuos a partir del material seleccionado.

• 10. Selección Masal Estratificada. Es la técnica de selección aplicada con el propósito de disminuir el efecto ambiental en el material seleccionado y la estimación de parámetros genéticos.

• 11. Variedad de Achita. Es un conjunto de individuos con características particulares y de comportamiento uniforme en un sistema de producción.

Hipótesis y variables

1. Hipótesis

Hipótesis general

En Ayacucho, si se conoce la morfología y las variables cuantitativas de productividad de grano de achita, mediante la formación de poblaciones varietales, caracterización morfológica, evaluación de variables de productividad y selección, se obtendría una variedad de panoja erguida y grano blanco almidón.

Hipótesis específicas

• 4. En Ayacucho, si se caracterizar morfológicamente 12 poblaciones varietales de achita con panoja erguida y grano blanco, mediante el uso de descriptores morfológicos, se definiría el biotipo de una variedad de achita.

• 5. En Ayacucho, si se obtiene variables de productividad de 12 poblaciones varietales de achita con panoja erguida y grano blanco, mediante mediciones, se obtendría una variedad de mayor rendimiento de grano.

• 6. En Ayacucho, si se aplica selección para el rendimiento de grano en poblaciones con ideotipo definido, mediante la técnica de selección individual, se obtendría una variedad de mayor rendimiento de grano.

2. Variables

3. Operacionalización de variables

Descriptores morfológicos

Se considerarán los caracteres morfológicos de planta, tallo, panoja y grano según descriptores morfológicos.

Caracteres de precocidad.

• Madurez fisiológica (dds). Se registrará los días transcurridos entre la fecha de siembra y cuando el 50 % de plantas en observación (20) presenten madurez fisiológica. Un criterio para determinar la madurez fisiológica aún no ha sido establecido; el cambio de color de la panoja es el indicador más utilizado. En panojas verdes, cambian de color verde a oro y panojas rojas cambian de color rojo a café rojizo. Las semillas son duras y no es posible enterrarles la uña. Al sacudir la panoja, las semillas ya maduras caen.

• Madurez de cosecha (dds). Se registrará los días transcurridos entre la fecha de siembra y cuando el 50 % de plantas en observación (20) presenten madurez de cosecha. Las hojas senescen y caen, la planta tiene un aspecto seco de color café. Generalmente se espera que disminuya la humedad de la semilla.

Caracteres de productividad

• Altura de planta a la madurez fisiológica (cm). Se tomará la medida entre el cuello de la raíz y la base de la panoja principal.

• Longitud de la panoja (cm). Se tomará la medida (en la madurez fisiológica) entre la base de la panoja y el extremo distal de la misma.

• Peso de panoja (g). Las panojas marcadas se cosecharán por separado, las mismas que servirán para determinar el peso de la panoja (en la madurez de cosecha).

• Peso de grano/panoja (g). Luego de la trilla de las panojas cosechadas por separado se registrará el peso de grano por panoja.

• Peso de 1000 semilla (g). Se tomaran 3 repeticiones del peso de 100 semillas por muestra, luego serán expresadas en peso de 1000 semillas.

• Número de granos/panoja. Se determinará en base al peso de 1000 semillas y peso de grano por panoja.

• Número de plantas/m2. Se tomará el número de plantas de los dos surcos centrales eliminando un metro en los extremos de cada surco, este conteo será reducido al número de plantas por metro cuadrado.

• Rendimiento (kg/ha). Se registrará el peso del grano trillado, esta medida se expresará en kg/ha.

Metodología de la investigación

1. Tipo de investigación

Tipo : Estudio concurrente (observación, prospectivo, longitudinal, comparativo)

Nivel : Aplicada

2. Población.

Cada población base estará formada por plantas desarrolladas en el campo de cultivo, para tomar la muestra se tendrá mínimo de 100 plantas, excepto la población del compuesto que será de 1200.

3. Muestra.

El tamaño de la muestra estará basado en las correspondientes fórmulas:

En resumen, para caracteres cualitativos se tomará una muestra de 12 plantas, mientras que para caracteres cuantitativos se tomarán 20 plantas.

4. Métodos

Ubicación del experimento

El presente trabajo de investigación se conducirá en los terrenos del Centro Experimental Canaán de la Facultad de Ciencias Agrarias de la UNSCH, se ubica a 13º 08" 00" latitud sur, 74º 13" 00" longitud oeste y a una altura de 2750 msnm, en el distrito de Ayacucho, provincia de Huamanga y departamento de Ayacucho.

La información será procesada en el Laboratorio de Semillas y Laboratorio de Recursos Fitogenéticos de la UNSCH.

Condiciones climáticas de lugar de ensayo

Los datos climáticos (temperatura y precipitación) correspondientes al lugar de ensayo se tomarán de la Estación Meteorológica de Pampa del Arco (2750 msnm).

Análisis de suelos

La muestra de suelo del campo experimental será tomado a una profundidad de 20 cm, recorriendo el campo para obtener una muestra compuesta que será remitido para el análisis físico químico en el Laboratorio de Suelos Programa de Investigación en Pastos y Ganadería – UNSCH.

Material genético

El material genético estará conformado de 9 selecciones y 3 variedades de achita de grano blanco, procedentes del Programa de Investigación en Cultivos Alimenticios de la Facultad de Ciencias Agrarias – UNSCH, adicionalmente de tendrá un compuesto formado por la mezcla balanceada de las 12 poblaciones base, haciendo un total de 12 poblaciones.

5. Técnicas e instrumentos de recolección de datos

Unidad experimental

La unidad experimental estará conformada de una planta de achita, para tal propósito se instalarán plantas sembradas en 1 surco de 10 m de largo, 0.80 m de distancia entre surcos y una densidad de siembra de 4 kg/ha, en el desahije se dejaran aproximadamente15 a 20 plantas por metro lineal.

Campo de cultivo

En el presente gráfico se puede apreciar el esquema del campo de cultivo

Área efectiva total = 192 m2

Conducción del experimento

El experimento será conducido agronómicamente, en base a las siguientes labores: Preparación del terreno, tratamiento de semilla, siembra, fertilización (80 – 80 – 40 de N P K), riegos, control de malezas, desahije o entresaque, aporque, control de plagas y enfermedades.

6. Procesamiento de datos.

El análisis estadístico se realizará en base a métodos de estadística descriptiva, se obtendrán medidas de resumen como son medidas de tendencia central y dispersión; las variables de interés serán analizadas también mediante medidas de asociación (prueba de independencia y correlaciones).

Aspectos administrativos

1. Equipo de investigación.

M. Sc. José A. Quispe Tenorio Especialista en Mejoramiento Genético de Plantas

Bach. Melitón Huancahuari Matias Técnico de Campo

2. Presupuesto.

3. Cronograma.

Bibliografía

• 1. CHACON J. Evaluación comparativa de 83 lineas de Amaranthus sp. Tesis ingeniero agronomo. Universidad Nacional San Antonio Abad. Cusco, Perú. 1982. 108 p

• 2. FAO. El cultivo del amaranto (Amaranthus spp) producción mejoramiento genético y utilización. Roma, Italia. 1997. 175 p.

• 3. KAUFFMAN C. Special issue on grain amaranth: New potencial for an old crop. Dood Reviews. New York, Estados Unidos. 1992. 188 p.

• 4. LEON, J. Plantas Alimenticias Andinas. Boletín Técnico N° 6 IICA. Lima, Perú. 1964. 65 p.

• 5. MINAG. Boletin Estadístico. Oficina de Información Agraria. Ayacucho, Perú. 2003. 85 p.

• 6. NATIONAL ACADEMY PRESS. Lost Crops of the Incas, Little – Known Plants of the Andes witw Promise for Worldwide Cultivation. Washington. D.C. 1989. 358 p.

• 7. PALACIOS C. Estudio preliminar sobre el efecto de la decapitación apical en el rendimiento de 38 entradas de achita, Canaán 2750 msnm. Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga.Tesis ingeniero agrónomo. Ayacucho, Peru. 1997. 112 p.

• 8. STEEL R. y J. TORRIE. Bioestadística: Principios y Procedimientos. McGRAW-HILL. Bogotá, Colombia. 1985. 376 p.

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• 10. SUMAR L. La kiwicha y su cultivo. Centro de Estudios Rurales Andinos "Bartolomé de las Casas". Cusco, Perú. 1992. 35 p.

• 11. TABOADA C. Efecto de niveles de NPK y 5 densidades de siembra en el rendimiento de achita (Amaranthus caudatus) variedad PUH, Canaán a 2750 msnm. Tesis. Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga. Ayacucho, Perú. 1998. 115 p.

Autor:

Jose Antonio Quispe Tenorio

Enviado por:

Hector Espinoza

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE AGRONOMIA

PROYECTO DE INVESTIGACION

Ayacucho, Perú

2010