Obtención y caracterización fisicoquímica de un sustrato nutritivo hecho a partir de cáscaras de cacao para la producción de plántulas de hortalizas / Obtaining and physicochemical characterization of a nutritive substrate made from cacao shells for the production of vegetable seedlings

En el beneficiado del cacao se producen una gran cantidad de residuos, las mazorcas generalmente son desechadas dentro de los mismos cultivos y genera problemáticas como la proliferación de insectos y microorganismos patógenos. De estos desechos las cáscaras son las de mayor relevancia. La Escuela de Ingeniería Química de ITCA-FEPADE evaluó añadirle valor a este subproducto, incorporando desechos de cáscara de cacao en la formulación de un sustrato para el cultivo de plántulas de hortalizas. El objetivo de esta investigación fue obtener un sustrato orgánico que sirva de soporte material y nutritivo a partir de cáscaras de cacao criollo. La biomasa vegetal se caracterizó teniendo en cuenta parámetros como el porcentaje de humedad, pH, porcentaje de cenizas, contenido de potasio, nitrógeno y fósforo. Se ejecutaron pruebas comparativas de formulación del sustrato, siembra, cultivo y crecimiento de las plántulas de hortalizas de tomate y pepino, obteniendo como resultado la fórmula óptima de un sustrato y abono orgánico y el mejor medio de desarrollo. De los resultados obtenidos se concluye que, a partir de un adecuado procesamiento y aprovechamiento de las cáscaras de cacao, se puede transformar este desecho en un producto biomaterial alternativo que genera una opción de bioprospección agroindustrial. Los valores obtenidos en la caracterización fisicoquímica de las cáscaras de las mazorcas, dependen de condiciones como el tipo de suelo, variables agrometeorológicas, calidad de agua, abono y especie de la planta de cacao. El escenario de siembra condiciona el desarrollo óptimo de las plántulas; los factores como requerimiento de agua, distribución de nutrientes y estabilidad de las plántulas, se ven afectados por la relación del espacio de germinación. Como resultado de la caracterización fisicoquímica, se obtuvo: pH de 5.7, cenizas 18.83%, humedad 73.56%, celulosa 21.39%, lignina 39.81%, nitrógeno total 0.02%, fósforo total 0.02% y ausencia de potasio.

In the cacao beneficiation, a large amount of waste is produced, generally, the cacao pods are discarded within the same crops and generate problems such as the proliferation of insects and pathogenic microorganisms. The shell are the most relevant this waste. In Escuela de Ingeniería Química of ITCA-FEPADE the incorporation of cacao shell waste in the formulation of a substrate for growing vegetables was evaluated because the giving benefit to these by-products. The objective of this research was to obtain a substrate that serves as material and nutritional support for vegetable seedlings, from creole cacao shells. The vegetal biomass was characterized taking into account parameters such as moisture percentage, pH, ash percentage, potassium, nitrogen and phosphorus content. Subsequently, comparative tests of formulation, planting and growth of vegetable tomato and cucumber seedlings were carry out, obtaining as result, the optimal formula for the substrate and the best development environment. It concludes that, through an adequate processing and use of the cacao shell, it is possible to transform a waste into an alternative biomaterial product that generates an agro industrial bioprospecting option. The values obtained in the physicochemical characterization of the shells of cacao pods depend on conditions such as soil type, agrometeorological variables, water quality, fertilizer and cacao plant species. The planting environment determines the optimal development of the seedlings, factors such as water requirement, nutrient distribution and seedling stability seems affected because relation of the germination space. The results of the characterization were a pH of 5.7, ashes 18.83%, humidity 73.56%, cellulose 21.39%, lignin 39.81%, total nitrogen 0.02%, total phosphorus 0.02%, and total phosphorus 0.02% and an absence of potassium.

Respuestas fotosintéticas de cacao cultivado sin sombra a alta y baja radiación en áreas de baja demanda evaporativa / Photosynthetic response to low and high light of cacao growing without shade in an area of low evaporative demand

ABSTRACT Cacao (Theobroma cacao L.) breeding programmes in Ecuador have focused on obtaining high-yield clones with improved disease resistance. Cacao clones should also have photosynthetic characteristics which support increased productivity. Regarding the weather conditions at the coast of Ecuador, where most of the year there are overcasts and low air evaporative demand, there is the possibility to grow cacao without overhead shade. This study focused on the photosynthetic response at two different photosynthetic photon flux densities (PPFD) of Ecuadorian cacao clones. Seven-year old cacao clones were evaluated: eight clones of Nacional type and two commercial clones (CCN 51 and EET 103), used as controls. All clones showed an increase of 35 % on average in net photosynthetic rate (A)with increasing PPFD from the light saturation point for cacao (i.e. 400 μmol m-2 s-1) to high values (1000 μmol 2 s-1). Such light responsiveness in A has not been reported before. Higher A was associated with higher apparent electron transport rate, while high stomatal conductance was maintained under both PPFD conditions. Under high PPFD, low non-photochemical quenching values were found, suggesting low energy dissipation. All clones showed high maximum quantum yields of PSII (Fv/Fm), suggesting the absence of damage of the photochemical system.

RESUMEN Los programas de mejoramiento de cacao (Theobroma cacao L.) en Ecuador se han centrado en la obtención de clones de alto rendimiento con mayor resistencia a las enfermedades. Estos clones también deben tener características fotosintéticas que apoyen una mayor productividad. En las condiciones climáticas en la costa de Ecuador, donde la mayor parte del año hay alta densidad de nubes y baja demanda evaporativa, existe la posibilidad de cultivar cacao sin sombra. Este estudio se centró en la respuesta fotosintética de clones de cacao del Ecuador en dos diferentes densidades de flujo de fotones fotosintéticos (PPFD). Se evaluaron diez clones de cacao de siete años de edad: ocho clones de tipo Nacional recientemente desarrollados por el Instituto Nacional de investigaciones Agropecuarias, y dos clones comerciales utilizados como controles (CCN 51 y EET 103). Todos los clones de cacao mostraron un aumento del 35 % en promedio en la tasa fotosintética neta (A) con el incremento del PPFD desde el punto de saturación de luz para el cacao (400 μmol m -2 s -1) hasta valores altos (1000 μmol m -2 s- 1). Dicha respuesta de A a estas condiciones de luz alta no se ha reportado en cacao. La tasa fotosintética neta se asoció con una mayor velocidad aparente de transporte de electrones (J), mientras que la alta conductancia estomática (gs) se mantuvo en ambas condiciones de PPFD. En condiciones de alto PPFD, se encontraron bajos valores del coeficiente de extinción no fotoquímico (NPQ), lo que sugiere una baja disipación de energía, además de presentarse altos rendimientos cuánticos máximos de PSII (Fv / Fm), indicando la ausencia de daño del sistema fotoquímico.