UNIVERSIDAD RURAL DE GUATEMALA JACALTENANGO HUEHUETENANGO HUEHUETENANGO FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y DEL AMBIENTE INGENIERÍA AMBIENTAL VII SEMESTRE QUÍMICA AMBIENTAL ING. PABLO DOMINGO MONTEJO
EXPERIMENTO EN EL CULTIVO DEL FRIJOL ANALIZADO BAJO EL MODELO DE ECOSISTEMAS H.T. ODUM
INTEGRANTES
CARNÉ
MILEIBY EULALIA HURTADO CAMPOSECO
11-073-0010
EDVIN ALFREDO CASTILLO MONTEJO
11-073-0011
VIDKAN SULLIVAN HERRERA MATÍAS
11-073-0024
MYNOR GUADALUPE ALVA SAUCEDO
11-073-0052
LUIS ALBERTO CÁRDENAS CAMPOSECO JACALTENANGO 21 DE JUNIO DE 2014.
11-073-00
ÍNDICE DE CONTENIDOS ÍNDICE DE CONTENIDOS ....................................................................................................................... i I.
INTRODUCCIÓN INTRODU CCIÓN ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... .................. 1
II.
OBJETIVOS OBJETIV OS .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 2 2.1.
General .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................ ...... 2
2.2.
Específicos Específico s ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... .................. 2
III.
MARCO TEÓRICO ................................... ................. ................................... .................................. ................................... ................................... .............................. ............. 3 3.1.
Sistemas y agroecosistemas agroeco sistemas .................................. ................ ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 3
3.2.
La especie Phaseoulus vulgaris L. var. ICTA Ligero .............................................................. 3
3.2.1. 3.2.1 .
Origen .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... .................. 5
3.2.2. 3.2.2 .
Adaptación Adaptaci ón .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 5
3.2.3. 3.2.3 .
Características Caracte rísticas Morfológicas Morfológ icas .................................. ................ ................................... .................................. ................................... .................... 5
IV.
ECOSISTEMA DEL FRIJOL REPRESENTADO CON LA SIMBOLOGÍA DE H.T. ODUM................. ................... .. 6
4.2.
Análisis de agroecosistema con respecto a sus análogos relacionados............. relacionados...................... ................. ........ 6
4.3.
Nivel prioritario priorit ario ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 7
4.3.1. 4.3.1 .
Fuentes de energía .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................. ............... 7
4.3.2. 4.3.2 .
Deposito .................................... .................. ................................... .................................. ................................... ................................... .............................. ............. 7
4.3.3. 4.3.3 .
Productor........... Product or............................. ................................... ................................... ................................... .................................. ................................... .................... 8
4.3.4. 4.3.4 .
Consumidor Consumido r ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 8
4.4.
Comportamiento Comport amiento de los componentes componente s .................................. ................. ................................... ................................... ........................... .......... 8
4.4.1. 4.4.1 .
Ecosistema Ecosistem a del cultivo de frijol con manejo .................................. ................ .................................... .............................. ............ 8
4.4.2. 4.4.2 .
Ecosistema Ecosistem a del cultivo de frijol sin manejo ................................... ................. .................................... .............................. ............ 8
Diagrama del Ecosistema del cultivo de frijol con manejo según modelo de H. T. Odum ........... 10 Diagrama del Ecosistema del cultivo de frijol sin manejo según modelo de H. T. Odum ............. ............. 11 CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 13
i
RECOMENDACIONES ......................................................................................................................... 14 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 15 ANEXOS ............................................................................................................................................. 16 Fertilización y aplicación de insecticida ........................................................................................ 16 Frijol 15 días después de la siembra ............................................................................................. 16 Parcela con manejo ....................................................................................................................... 17 Parcela sin manejo ........................................................................................................................ 18 Actividades .................................................................................................................................... 18
ii
I.
INTRODUCCIÓN
El análisis del ecosistema es central para la comprensión del funcionamiento de la naturaleza de lo estudiado, ya que ayuda a establecer una visión compleja, dinámica y relacionada de la misma, que permite entender las razones de los procesos. Con ello se centra en el estudio de la diversidad de los seres vivos realizado fuera del contexto en el que viven. Los diferentes grupos de organismos se van presentando como un largo catálogo, cuyas características resultan difíciles de interpretar. Ello contribuye a crear una imagen estática y poco relacionada de los seres vivos pero con una gran complejidad. El modelo de Howard Thomas Odum establece todos estos aspectos, como en la interacción entre unos organismos y otros y el ambiente en el que viven donde puede captarse mejor uno de los aspectos fundamentales de los seres vivos: su capacidad de cambio, lo que resulta fundamental para comprender su evolución. Con este modelo de análisis de ecosistemas pueden abordarse aspectos como:
Límites del ecosistema estudiado (dónde empieza y acaba). Concepto de frontera. Relaciones que pueden apreciarse con los ecosistemas circundantes.
Caracterización de los factores abióticos. Concepto de biotopo en algunas ocasiones.
Caracterización de los seres vivos que viven en el ecosistema. Concepto de biocenosis.
Estudio de la diversidad y abundancia de especies en el ecosistema.
Ocupación del espacio por los organismos. Identificación de hábitats. Identificación de comunidades. Estratificación.
Relaciones entre los organismos del ecosistema: depredación, simbiosis, mutualismo, competencia... Redes y pirámides tróficas.
Adaptaciones (formas de movimiento, formas de respiración, adaptaciones al sustrato...).
¿Cómo cambia el ecosistema con el tiempo?
Ritmos biológicos: diurno, estacional, etc.
Sucesión
¿Cómo interactúa con otros ecosistemas?
Ciclos biogeoquímicos
Contaminación
Concepto de biosfera. La hipótesis Gaia.
1
II. 2.1.
OBJETIVOS
General
Realizar un análisis en un agroecosistema y un ecosistema natural bajo el modelo de H.T. Odum en el cultivo de Phaseolus vulgaris L. de la variedad ICTA Ligero.
2.2.
Específicos
Conocer los componentes que conforman cada uno de los ecosistemas.
Elaborar un diagrama bajo el modelo y la simbología de H.T. Odum para el análisis de agroecosistemas.
Analizar la interacción de los componentes que conforman el agroecosistema y/o ecosistema natural.
Explicar la razón de las variaciones de los resultados obtenidos en cada ecosistema.
2
III. 3.1.
MARCO TEÓRICO
Sistemas y agroecosistemas Un sistema es un conjunto de elementos o componentes que interactúan entre sí, formando un ente o unidad con una estructura definida que llevará a cabo una (s) función (es) determinada (s). En función jerárquica, la agrupación de los elementos, conforman niveles subordinados denominados sub-sistemas. Son características de un sistema poseer limites (estar definidos en el tiempo y en el espacio ejemplo: una cerca) y formar una arquitectura característica (disposición de los componentes). Los sistemas pueden ser abiertos si poseen entradas y/o salidas. Un automóvil tiene como entradas combustibles, lubricantes, agua y oxigeno atmosférico y sus salidas están constituidas por movimiento y la expulsión de gases y ácidos a la atmosfera resultantes de la combustión. La ecología basa la mayor parte de sus estudios en tratar algunos niveles de organización de Odum (preferencialmente y enumerados de manera deductiva: la biosfera, los ecosistemas, las comunidades y las poblaciones. Estos estudios pueden ser llevados a cabo desde 4 puntos de vista: a) Energético b) Cíclico c) Poblacional d) Comunidades o ecosistemas
3.2.
La especie Phaseoulus vulgaris L. var. ICTA Ligero Es una especie perteneciente a la familia de las fabáceas. El frijol es una especie que presenta una enorme variabilidad genética, existiendo miles de cultivares que producen semillas de los más diversos colores, formas y tamaños. Si bien el cultivo se destina mayoritariamente a la obtención de grano seco, tiene una importante utilización hortícola, ya sea como ejote verde o como ejote con granos. Estos últimos productos se destinan fundamentalmente al mercado fresco, a la industria de alimentos congelados y a la elaboración de recetas tradicionales guatemaltecas.
3
En Guatemala, el frijol es uno de los componentes básicos de la dieta alimenticia de la mayoría de la población, especialmente de grupos humanos de escasos recursos. Este grano contiene 22% de proteínas de alta digestibilidad, es un alimento de alto valor energético, contiene alrededor de 70% de carbohidratos totales y además aporta cantidades importantes de minerales (Ca, Mg, Fe), Vitaminas A., B1-1 lamina, B2Kivoflavina, C-ácido ascórbico, también es importante, porque al ser una leguminosa tiene la cualidad de realizarla actividad simbiótica con bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico (Ehizpbium phaseoli) y así contribuye gratuitamente a mejorar la fertilidad de los suelos. La variedad que fue estudiada durante el experimento fue la variedad ICTA Ligero ya que es una variedad que fue desarrollada por el Gobierno de Guatemala a través del Instituto de Ciencia y Tecnología Agrícolas para adaptarse en gran medida a las condiciones en las cuales se ha introducido, en nuestro caso en el Nor Occidente del país. Características agronómicas de las variedades mejoradas de frijol en Guatemala liberadas por el ICTA.
VARIEDAD
DÍAS A FLORACIÓN
ICTA Ostúa
38-40
COLOR DE FLOR Morado
COLOR DE VAINA Blanca
ICTA Santa. Gertrudis
38-40
Morado
Blanca
70-75
ICTA Ligero
29-30
Morado
Blanca
64-70
ICTA Texel
49
Morado
Blanca
110
ICTA Altense
50-53
Morado
Crema
120
ICTA Hunapú
50
Morado
Morado
115
ICTA PeténA™
33-35
Morado
Beige
78
DÍAS A TOLERANCIA A RENDIMIENTO COSECHA ENFERMEDADES QQ/MZ. 70-75
4
Mosaico dorado, roya y mosaico común Mosaico dorado, bacterlosis y roya Mosaico dorado, bacteriosis y roya Ascochyta antracnosls y roya Ascochyta antracnosis y roya Ascochyta, antracnosis y roya Roya y mosaico
ADAPTACIÓN M.S.N.M.
20-29
50-1200
20-29
50-1200
20-25
50-1200
38
1500-2300
38
1500-2300
38
1500-2300
40
500-1500
ICTA Sayaxché
35-42
ICTA 45 SuperchivaACM Fuente: ICTA
dorado Morado Beige 88 Roya y mosaico dorado Morado Beige 120 Roya y ascochyta ACM: Alto contenido de minerales
50
500-1500
25
1800-2400
3.2.1. Origen ICTA LIGERO es una variedad producto de la cruza entre las líneas OOR 385 del CIAT y JU-90-4 del ICTA, realizada por el Programa de Frijol del ICTA en el Centro de Producci6n de Jutiapa.
3.2.2. Adaptación Esta variedad se adapta bien a alturas basta de 1200 metros sobre el nivel del mar, así como a la siembra en terrenos planos y laderas; se puede sembrar también en monocultivo o asociada con maíz y sorgo. Su precocidad le permite a las siembras de primera (mayo- junio) escapar a los efectos de la canícula.
3.2.3. Características Morfológicas ICTA LIGERO es de habito de crecimiento determinado, pero la carga mayor se da en la base de la planta; su altura es de 60 centímetros y la tloraci6n ocurre entre 29 y 30 días después de la siembra; el color de la flor es lila; la vaina madura es de color crema, con seis granos de color negro oscuro; la madurez fisio16gica se presenta a los 64 días y puede cosecharse a los 71 días antes, si el clima está seco. El concepto del equilibrio dinámico no es limitado a los simples cambios de estado. Con frecuencia está aplicado al análisis cinético de reacciones químicas para obtener información útil sobre la proporción de reactivos y productos que formarán el equilibrio. Debería ser notado que en un equilibro las concentraciones de los reactivos y las concentraciones de los productos son constantes. El término también tiene otras aplicaciones. Siempre se refiere a una situación estable mantenida por procesos en equilibrio. Por ejemplo, en ecología, una población de organismos que no cambia resulta equilibrando el índice de natalidad y el índice de mortalidad. En el campo de la salud también se ha llegado a emplear el término de equilibrio dinámico. Un cuerpo saludable se encuentra en un estado de equilibrio dinámico cuando todos los procesos internos se encuentran
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en armonía y balance. Los procesos anabólicos y catabólicos trabajan en armonía y todas las células que forman el organismo trabajan en conjunto para m antener este equilibrio.
IV.
ECOSISTEMA DEL FRIJOL REPRESENTADO CON LA SIMBOLOGÍA DE H.T. ODUM
4.1.
Energese: Sistemas de Energía A finales de la década de 1960 los circuitos electrónicos modelos de simulación ecológicos de Odum fueron reemplazados por un conjunto más general de símbolos de la energía. Cuando se combina para formar diagramas de sistemas, estos símbolos fueron considerados por Odum y otros a ser la lengua de la macroscopio que podrían representar los modelos generalizados de flujo de la energía: "Al describir estos patrones y reducir las complejidades de los ecosistemas a los flujos de energía, Odum cree, permitiría el descubrimiento de los principios generales de los ecosistemas". Algunos han tratado de vincularlo con los universales lingüísticos científicos proyectos que han aparecido a lo largo de la historia de la filosofía natural.
4.2.
Análisis de agroecosistema con respecto a sus análogos relacionados El análisis de agroecosistema fue realizado en base a dos parcelas de 20 mt 2 con dimensiones de 4 m X 5 m. las cuales equivalen e 40 m 2. Una fue intervenida con manejo (fertilizantes y demás cuidados) y la otra no recibió ningún tipo de manejo; en tales parcelas fueron sembradas semillas de frijol ( Paseolus vulgaris L.) de la variedad ICTA Ligero con distanciamientos de siembra de 40 cm entre surcos y 20 cm entre cada planta adaptadas a las necesidades y condiciones del terreno. Las parcelas se establecieron en un suelo adecuado para la agricultura, con pendientes promedio del 2%, la densidad de drenaje es media, con una textura correspondiente a suelo franco arcilloso en un clima cálido con temperaturas promedio de 26°C y una altitud de 600 msnm. El uso de los alrededores de las parcelas se distribuye en cultivo de maíz, manía y matorral, la exposición de la parcela va de Este a Oeste.
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El sistema es un Sistema Abierto ya que produce intercambio de materia y energía con el entorno, en este caso para su funcionamiento necesita de nuevas entradas constantemente y las modifica para producir salidas por esto podemos decir que este sistema se comporta de la siguiente manera:
Se mantienen ordenados debido al aporte continuo de energía por lo que aumenta la entropía del entorno.
Están sometidos a perturbaciones externas e internas que alteran su equilibrio inicial: el sistema tiende a alcanzar una nueva situación de equilibrio.
Para comprender su comportamiento hay que conocer sus valores de materia, energía o información que entran en el sistema (inputs), salen del sistema (outputs) y permanecen dentro del sistema.
4.3.
Nivel prioritario
4.3.1. Fuentes de energía
Luz solar: debido a la exposición, orografía y enterno (uso) del terreno la parcela recibe un aproximado de 10.5 horas luz, tomando en cuenta que la parcela recibe luz a partir de las 7 de la mañana y deja de recibirla a las 5:30 de la tar de.
Oxígeno y dióxido de carbono: debido a que es un sistema abierto la parcela recibe las cantidades normales de ambos gases.
Precipitación y riego: en cuanto al riego la parcela tuvo una intensidad 6 horas con una frecuencia de 48 horas. En cuanto a las precipitaciones la parcela recibió más de lo normal debido a que la época lluviosa se adelantó.
Fertilización: se aplicó a los primeros 20 días fertilizantes foliar a una concentración de 25 cc por bomba de 16 lts. Después se realizaron dos aplicaciones de fertilizante granulado 20-20-0.
Entadas socioeconómicas: para la implementación del cultivo en las parcelas fue necesario emplear días de trabajo y recursos económicos para la compra de insumos (semillas, fertilizantes e insecticida).
4.3.2. Deposito
Suelo: el suelo es lugar de almacenamiento de agua y nutrientes y en el se llevan a cabo todos los procesos de interacción. 7
4.3.3. Productor
Frijol: la especie es La especie (Phaseoulus vulgaris L. var. ICTA L igero)
Malezas: la especie predominante es el pasto estrella (Cynodon plectostachium).
4.3.4. Consumidor
Insectos: entre los insectos más comunes observados podemos mencionar a la mosca blanca, saltamontes, escarabajos.
Herbívoros: se observó únicamente conejos.
4.4.
Comportamiento de los componentes
4.4.1. Ecosistema del cultivo de frijol con manejo Dentro del ecosistema para la germinación de las semillas es necesaria la intervención de la luz solar, agua y el suelo y de esta forma alcanzar la temperatura y humedad adecuada. Una vez germinada la semilla inicia la interacción directa entre la planta y el suelo mismo que es el contenedor de agua y nutrientes que son elementos que la planta necesita conjuntamente con la luz solar, oxígeno y dióxido de carbono para que la planta realice la fotosíntesis. Esto se efectúa de manera constante hasta que la planta alcance su máximo desarrollo; paralelo a esto en el suelo se lleva a cabo una serie de procesos como los biogeoquímicos, lixiviación de nutrientes, percolación del agua y la evaporación. Las partes consumidoras (insectos y herbívoros) se alimentan de la planta, procesan nutrientes y agua provenientes del suelo que estaban ya almacenados en la planta para suplir sus necesidades alimenticias y por ende propicia su óptimo desarrollo. Dentro de este ecosistema se llevaron a cabo prácticas de manejo como fertilización, limpias, control de plagas y enfermedades las cuales mejoraron el desarrollo del cultivo aunque en este caso el objetivo no se cumplió a cabalidad debido factores externos como la variación del clima, que a su vez propicio condiciones favorables para el desarrollo de enfermedades, estas mismas condiciones y las condiciones del entorno en combinación impulsaron la propagación de las plagas por lo que el cultivo se vio afectado.
4.4.2. Ecosistema del cultivo de frijol sin manejo Al igual que la parcela con manejo se llevaron a cabo la mayoría de los procesos naturales e interacciones de los componentes excepto la de fertilización, control e plagas y enfermedades y las limpias. Debido a esto las condiciones se tornaron demasiado hostiles para el desarrollo,
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aptitud y sobrevivencia del cultivo, por lo que las mismas condiciones lo fueron suprimiendo hasta disminuir su población y el pésimo desarrollo de los individuos que aun permanecieron.
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Diagrama del Ecosistema del cultivo de frijol con manejo según modelo de H. T. Odum
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Diagrama del Ecosistema del cultivo de frijol sin manejo según modelo de H. T. Odum
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Referencias
Camino energético: Flujo de energía o materiales.
Fuente de energía que acompaña cada recurso usado por el ecosistema, como el sol, el viento, las mareas, las olas en las playas, la lluvia, las semillas traídas al sistema por el viento y las aves. Deposito: es un lugar donde la energía se almacena. Ejem: recursos como biomasa forestal, suelo, materia orgánica, agua subterránea, arena, nutrientes, etc. Sumidero de calor: energía dispersada y que no puede ser reutilizada. Como la energía en la luz solar después de la fotosíntesis, o el calor que sale por el metabolismo animal. Estas dispersiones están asociadas a almacenes, interacciones, productores, consumidores y símbolos de interruptores. Interacción: proceso que combina diferentes tipos de flujos de energía o de materiales.
Productor: unidad que hace productos a partir de energía y materiales primarios, como árboles, cosechas o fábricas. Consumidor: unidad que usa los productores como: insectos, ganado, microorganismos, seres humanos y ciudades.
12
CONCLUSIONES
Los ecosistemas están conformados por fuentes de energía en donde podemos hacer mención de precipitación, radiación solar, factores socioeconómicos, también forman parte de ello las reservas de energía en donde se encuentra el suelo en sí, los productores en donde se encuentran el cultivo del frijol y las malezas, también los consumidores como los insectos y algunos herbívoros y los flujos y las interacciones que le dan el sentido al agroecosistema.
En un ecosistema natural las especies nativas siempre van a ser dominantes y para su control siempre va ser necesaria la intervención del hombre (manejo).
En un cultivo con fines de producción el manejo es indispensable para las alcanzar las expectativas de rendimiento.
Dentro de un ecosistema cada componente juega un papel indispensable por lo que la ausencia o deficiente funcionamiento de uno conlleva a una entropía.
13
RECOMENDACIONES
Para evitar contratiempos (plagas y enfermedades) en un cultivo con fines de producción es necesario intervenir en el entorno tratando de crear una zona de amortiguamiento para evitar amenazas externas.
Para la exitosa producción de un cultiva es necesaria la selección y utilización adecuada de los insumos paralelo a esto la aplicación correcta de técnicas de manejo.
Para efectuar manejo en una plantación es necesario conocer antes el equilibrio dinámico del ecosistema a intervenir, esto evitara contratiempos y resultados negativos.
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BIBLIOGRAFÍA
1. CATIE. Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza. Departamento de cultivos y Suelos Tropicales. El Agroecosistema como una unidad de investigación. Robert D. Hart. San Andres, el Salvador, Enero 30- Febrero 2, 198.
2. Mantagnini, F. et al. 1992. Sistemas Agroforestales: principios y aplicaciones en los trópicos.
3. Organización para Estudios Tropicales. San José, C.R. 622p. Ecología Austral 4:123-132,1994 Asociación Argentina de Ecología.
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ANEXOS Fertilización y aplicación de insecticida
Frijol 15 días después de la siembra
16
Parcela con manejo
17
Parcela sin manejo
Actividades
18
Ubicación de las parcelas
19
