EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA FERTILIZACIÓN QUÍMICA Y ORGÁNICA EN LA COMPOSICIÓN BROMATOLÓGICA DE SEMILLAS DE QUINUA (CHENOPODIUM QUINOA WILLD) EN BOYACÁ – COLOMBIA.

EVALUATION THE EFECT OF THE CHEMICAL AND ORGANIC FERTILIZATION IN THE BROMATOLOGICAL COMPOSITION OF SEED OF QUINOA (Chenopodium quinoa Willd) IN BOYACÁ - COLOMBIA.

Miguel Angel Garcia-Parra¹
José Francisco García-Molano²
Diana Carolina Carvajal Rodriguez³

¹Ingeniero Agropecuario, Estudiante de Doctorado en Ciencias Agrarias y Agroindustriales

²Ingeniero Agrónomo, Ph.D Biologia Vegetal, Docente Fundación Universitaria Juan de Castellanos

³Ingeniera Agropecuaria

¹²³Grupo de investigación en abonos orgánicos fermentados (AOF).

¹mangelgarcia@jdc.edu.co
²jfgm29@hotmail.com
³dcarvajal@jdc.edu.co

Resumen: El consumo de semillas de quinua en el mundo, tiene importancia por su composición nutricional, que se encuentra influenciada por las condiciones edafoclimáticas. Se realizó un experimento con el objetivo de estudiar el efecto de la fertilización en el contenido de nitrógeno orgánico, carbohidratos, extracto etéreo y lignina detergente ácida en semillas de quinua variedad Soracá, desarrollando prácticas agronómicas propias del departamento de Boyacá. El experimento se desarrolló en el municipio de Oicatá durante el transcurso del año 2017, utilizando un diseño completamente al azar con cuatro tratamientos y cuatro repeticiones. Los resultados mostraron diferencias estadísticas significativas en el contenido de extracto etéreo y lignina detergente ácida, mientras que el contenido de nitrógeno orgánico, no se presentó diferencias, al igual que en el contenido de carbohidratos. Concluyendo que el tratamiento con mejores resultados de calidad de grano se presentó en el tratamiento T2, mientras que el tratamiento T1 y T3 desempeñaron el mejor rendimiento por hectárea.

Palabras claves: Clima, Extracto etéreo, Lignina, Nitrógeno orgánico

Resumo: O consumo de sementes de quinoa no mundo é importante devido à sua composição nutricional, que é influenciada pelas condições edafoclimáticas. Uma expericia foi conduzida para estudar o efeito da adubação sobre o teor de azoto orgânico, hidratos de carbono, extracto de éter e ácido variedade detergente lignina sementes Soracá quinoa, desenvolvendo próprio do Departamento de práticas agronómicas. O experimento foi realizado no município de Oicatá durante o ano de 2017, com delineamento inteiramente casualizado, com quatro tratamentos e quatro repetições. Os resultados mostraram diferenças estatísticas significativas no teor de extrato etéreo e lignina em detergente ácido, enquanto o teor de nitrogênio orgânico não apresentou diferenças, como no teor de carboidratos. Conclui-se que o tratamento com os melhores resultados de qualidade de grãos foi apresentado no tratamento T2, enquanto o tratamento T1 e T3 apresentou o melhor rendimento por hectare.

Palavras chave: Clima, Extrato etéreo, Lignina, Nitrogênio.

Introducción

La planta de quinua (Chenopodium quinoa Willd) pertenece a la familia Chenopodiaceae y es originaria de América del Sur, cultivada desde los años 2000 a. C.; de manera principal en Perú, Bolivia, Ecuador y Colombia, caracterizada por las comunidades ancestrales como símbolo de cultura, religiosidad y abundancia (Andrews, 2017). Además, de hacer parte de la gastronomía mediante la elaboración de sopas, coladas, amasijos y bebidas alcohólicas, dadas, las características adquiridas al establecerse en diferentes condiciones agroecológicas que van desde los 0 hasta los 4000 metros de altura, que determina su expresión fenotípica (Calvo, 2014).

A raíz de la colonización española a América en el siglo XV, este cultivo nativo fue desplazado por especies vegetales introducidas, como trigo (Triticum vulgare L), cebada (Hordeum vulgare L.) y avena (Avena sativa L.), ya que la planta de quinua fue confundida como arvense para los cultivos de maíz (Zea mays), dadas a características fenotípicas similares a la especie Chenopodium berlandleri (Jarvis et al., 2017), lo que generó pérdida del conocimiento tradicional de esta planta y reducción en el área de producción (Kerssen, 2015).

Sin embargo, durante las últimas décadas, instituciones públicas y privadas nacionales e internacionales han aunado esfuerzos para rescatar este cultivar. Razón por la cual, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) declaró al 2013, el año internacional de la quinua tras reconocer que es la principal alternativa de seguridad y soberanía alimentaria en diferentes regiones del mundo, ya que según lo encontrado por Miranda y Colaboradores (2013), la semilla presenta potenciales características nutricionales entre ellas, proteína, Carbohidratos, fibra, aminoácidos, extracto etéreo, vitaminas, minerales y es libre de gluten).

De acuerdo a lo anterior, existen factores como el suelo y el clima, influyentes en la composición bromatológica y funcional del grano de quinua, influenciadas por las propiedades físicas, químicas y microbiológicas del suelo, que disponen de los minerales absorbidos por la raíz, así como la temperatura, precipitación y humedad relativa, que determinan el comportamiento fisiológico de las plantas (González et al., 2017). De esta manera, la aplicación de fertilizantes en las plantas de quinua según Conde (2016), es una de las principales prácticas agronómicas que permite darle a la planta los elementos necesarios para que pueda crecer y desarrollarse, expresando su máximo potencial genético, que se verá reflejado en semillas de buena calidad.

Es por eso, que uno de los principales compuestos nutricionales de la quinua es el extracto etéreo que se encuentra en el embrión de la semilla, y que se ha sido objeto de investigación, ya que durante los últimos años, el hombre ha buscado en diferentes especies la síntesis y producción lipídica de origen vegetal, que le permita ser aprovechada para el consumo humano (Bernal et al., 2011).

Además, el contenido de nitrógeno en las semillas, permite conocer la dinámica de absorción de este elemento, desde el suelo a través de la planta, para conformar estructuras de aminoácidos, proteínas y demás moléculas nutricionales y funcionales (El-murtada, 2011). Así como, el contenido de lignina que también es determinante en la palatabilidad de la quinua (Bergesse et al., 2015), y la presencia de carbohidratos principalmente amilasa y amilopectina que se encuentran en el perisperma (Li & Zhu, 2017).

Una de las brechas del conocimiento del cultivo de la quinua y la relación entre suelo – planta y clima, es la evaluación del efecto de las condiciones del medio en la composición del grano de quinua, que determina el valor nutricional y económico de éste pseudocereal, por lo que, el objetivo ésta investigación fue evaluar la fertilización química y orgánico-mineral en el contenido de nitrógeno orgánico total, carbohidratos, lignina detergente acida y extracto etéreo en semillas de quinua variedad Soracá en Boyacá.

Materiales y métodos
 
La investigación se desarrolló en la finca san Miguel en el municipio de Oicatá (Colombia) 5º37’18” N – 73º18’33” O a 2748 msnm, con una temperatura media de 12ºC y precipitación de 12 meses (enero a diciembre de 2017) de 356.2 mm, y humedad relativa media de 75%. Datos obtenidos de la estación climática IDEAM (Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia UPTC).

Se utilizaron semillas de quinua variedad Soracá suministradas por el grupo de investigación Abonos Orgánicos Fermentados (AOF) de la Fundación universitaria Juan de Castellanos (Tunja). Los fertilizantes utilizados fueron escorias thomas (et), urea (u), abono orgánico – mineral victoria (aomv). El abono aomv fue elaborado a partir del compostaje de bovinaza, equinaza, gallinaza y la adición de roca fosfórica; minerales como sulfatos de cobre (Cu), hierro (Fe), zinc (Zn), manganeso (Mn), magnesio (Mg) y ácido bórico (H3Bo3). Los días a floración y ciclos productivos fueron determinantes del plan de fertilización con rendimientos por hectárea que difieren de las condiciones del clima y suelo (Figura 1).

De esta manera, se realizó un diseño completamente al azar con 4 tratamientos y cuatro repeticiones, cada uno con 25m2. Los tratamientos se elaboraron de acuerdo al análisis de suelos T0: correspondió al testigo, T1: 6 Kg de aomv, T2: 3 Kg de aomv + 100g de U y 50 g de st y T3: 200g de u y 100g de st. Las variables evaluadas fueron: contenido de nitrógeno orgánico total (Kjeldahl), Carbohidratos (Fehiling), Lignina detergente ácida (Van Soest H2SO4) y extracto etéreo (Soxhlet SM 5520D), el muestreo para el análisis de la semilla de realizó cosechando plantas al azar de cada unidad experimental.

Tabla 1. Resultados del ciclo vegetativo, de los días al 50% de la floración y el rendimiento de semillas por hectáreas de plantas de quinua cultivadas en el municipio de Oicatá.
Elaborado: Autores

Los datos fueron colectados y tabulados en Excel®, posteriormente se realizó prueba de homogeneidad de varianza (Batllett), prueba de normalidad (Shapiro – Wilk), análisis de varianza con ANOVA y prueba de comparación de promedios de Tukey con un nivel de significancia de P<0.05, utilizando el programa R versión 3.3.0® mediante el paquete agricolae.

Resultados.

Contenido de nitrógeno orgánico

El contenido de nitrógeno orgánico presente en semillas de quinua variedad Soracá respecto al plan de fertilización, no presentó diferencias significativas entre tratamiento (T0: 2.20.1; T1:2.3±0.04; T2:2.5±0.2; T3:2.0±0.04), sin embargo el tratamiento dos mostró el mejor promedio en contenido nitrogenado con una amplia distribución de los datos respecto de la media (Figura 2).

Figura 1: Contenido de nitrógeno orgánico en semillas de quinua (Chenopodium quinoa Willd), respecto del plan de fertilización. Letras distintas indican diferencias significativas según la prueba de Tukey (P≤ 0,05), n=16. ± Error estándar
Fuente: Autores

Carbohidratos

La presencia de carbohidratos en los pseudocereales es un componente agroindustrial de gran importante. En la figura 2, se evidencia que no hay diferencias estadísticas significativas (T0:46.9±3.2, T1:48.6±3.6, T2:48.53.7, T3:47.2±1), en tanto que los planes de fertilización no incidieron en el contenido e de amilasa y amilopectina presente en la semilla de quinua, sin embargo el tratamiento T2 presento la media más alta.

Figura 2: Contenido de carbohidratos en semillas de quinua (Chenopodium quinoa Willd), respecto del plan de fertilización. Letras distintas indican diferencias significativas según la prueba de Tukey (P≤ 0,05) n=16. ± Error estándar.
Fuente: Autores

Contenido de extracto etéreo

Los tratamientos presentaron diferencias significativas, respecto al contenido de extracto etéreo en semillas de quinua, observando en la figura 3, que el T2 (6.5±0.4) y T3 (6.7±0.3) presentaron el promedio más alto en comparación al tratamiento T0 (3.7±1.1 y al tratamiento T1 (4.1±1.1), esto como respuesta de la influencia del plan de fertilización y el efecto de la translocación de elementos y minerales desde el suelo hasta las semillas.

Figura 3: Contenido de extracto etéreo en semillas de quinua (Chenopodium quinoa Willd), respecto del plan de fertilización. Letras distintas indican diferencias significativas según la prueba de Tukey (P≤ 0,05), n=16. ± Error estándar
Fuente: Autores

Lignina detergente ácida

Los contenidos de lignina detergente ácida, presentaron diferencias significativas entre tratamientos, evidenciando que el tratamiento testigo expresó el mayor porcentaje (4.05±0.1%) en comparación a los tratamientos T1 (3.05±0.4, T2 (3.1±0.2) y T3 (2.3±0,4).

Figura 4: Contenido de lignina detergente ácida en semillas de quinua (Chenopodium quinoa Willd), respecto del plan de fertilización. Letras distintas indican diferencias significativas según la prueba de Tukey (P≤ 0,05) n=16. ± Error estándar.
Fuente: Autores

Discusión

El contenido proteico de semillas de quinua se encuentra en promedio en 15% (Elsohaimy et al., 2015), siendo determinado por la presencia de nitrógeno total multiplicado por el factor de conversión general (6.25) (Greenfield & Southgate, 2006). Además éste es influenciado por la disponibilidad de nitrógeno en el suelo, ya que la presencia de materia orgánica a nivel rizosférico, facilita la absorción de minerales por las raíces (Bello et al., 2016), lo que concuerda con Bilalis et al. (2012), quienes afirman que la producción orgánica de quinua favorece la síntesis de sustancias nutricionales y funcionales presentes en las semillas, Además Thanapornpoonpong (2004), reconoce que suministro de fertilizante nitrogenado, en conjunto con las condiciones climáticas influyen en el contenido de nitrógeno presente en la semilla, sin embargo las elevadas aplicaciones de este elemento, es reflejado en plantas grandes y vigorosas, que no necesariamente representa alta productividad y calidad de semilla (Garcia et al. 2017), como fue el caso del tratamiento T3.  

Así mismo, aunque no se reconocen poblaciones simbióticas para plantas de grupo Chenopodiaceae, la presencia de microorganismos de vida libre, que están presentes en el fertilizante orgánico – mineral victoria, y que es aplicado en los tratamientos T1 y T2, facilitan la disponibilidad de elementos como Nitrógeno y Fósforo, que son indispensables en actividades fisiológicas, metabólicas y energéticas de la planta de quinua (Ortuño et al. 2013).

De otra parte el contenido de carbohidratos en semillas de quinua, según Navruz-Varli & Sandier (2016) están constituidas entre un 52 y 69%, donde predominan moléculas de amilasa y amilopectina, lo que determina el valor de viscosidad y el potencial agroindustrial; sin embargo en el presente estudio se observó que los contenidos de carbohidratos fueron inferiores a lo reportado por este autor. Además Taylor (2009), afirma que la presencia de este componente puede variar del 32 y 69%, lo que puede estar determinado por el diámetro del pericarpio de la semilla como consecuencia del estatus nutricional de la planta, dado a que según Marschner (2014), los cereales y pseudocereales trasportan entre el 80 y el 85% del total de las moléculas y minerales absorbidos desde el suelo trasforman influyendo en el rendimiento y calidad de la semilla. 

Por otro lado Melo (2016), reporta que el contenido de extracto etéreo en semillas de quinua, debe oscilar entre el 5.6%, encontrándose en mayor proporción, en comparación a cereales como avena, maíz y trigo. Sin embargo, el ensayo mostró que los contenidos estuvieron en un amplio rango (3.7±1.1 y 6.7±0.3), seguramente, influenciados por las características edafoclimáticas de zona de producción y la aplicación de fertilizantes químicos y orgánicos que logran variar el contenido de grasa entre 1.1 y 10.7% según lo reportado por Hudson (2012), lo que permite determinar que los tratamientos con fertilización de la mezcla  aomv más u y st (T2) y u más st (T3), son recomendables para la obtención de altos contenidos de grasa.

El alto contenido de grasa presente en las semillas del tratamiento T2, pudo deberse a la influencia que generó la aplicación de materia orgánica disponible en el fertilizante aomv que actuó como hidrorretenedor del agua (García, 2006), facilitando la disolución de los demás minerales aplicados (u y et), logrando así facilitar la absorción de elementos minerales que son constituyentes de carbohidratos, proteínas, grasas, vitaminas y metabolitos secundarios, lo que concuerda con los resultados obtenidos por Wu y colaboradores (2016).

Una de las potencialidades nutricionales de la semilla de quinua es la presencia de ácidos grasos no saturados, con contenidos de ácido oleico entre 23.3 – 24.8; ácido linoleico 53.1–52.3 y ácido linolenico entre 6.2–3.9 (Jacobsen & Sherwood 2002; Vega-Gálvez et al. 2010), presentes principalmente en los plastidios de la frutos, que logra aumentar a medida que se genera la maduración (García, 2012). De ahí, que es fundamental para el consumo en la dieta humana, ya que se le reconocen propiedades nutricionales y medicinales.

El contenido de lignina, representa un valor importante a la hora de determinar la digestibilidad de semillas de quinua, sin embargo, la presencia de la LDA es variable de acuerdo a factores como el grado de maduración y las condiciones en las que se desarrolló la planta respecto de suelo – clima (Frei, 2013). Por esta razón el contenido es variable, ya que el nitrógeno estimula la producción de tejidos nuevos, inhibiendo la producción de lignina y retardando la madurez de las semillas (Zapata, 2013), lo que se puede evidenciar el tratamiento T3 (2.3±0,4), sin embargo, estos datos concuerdan cercanos a lo establecido por (Ligarda et al. 2012), quienes reportan contenidos de LDA en semillas de quinua entre 2.7% y 4.3%, mientras que Marmouzi et al. (2015) encontraron contenidos de 4.44%.

Conclusiones.

Con los resultados obtenidos en el presente experimento y bajo las condiciones planteadas, se puede afirmar que las los planes de fertilización no influyen en gran medida en el contenido de nitrógeno orgánico y carbohidratos presentes en la semilla, a excepción del contenido de extracto etéreo y lignina detergente ácida, quienes mostraron los mejores resultados a la aplicación de los tratamientos T2 y T0 respectivamente. Otro hallazgo importante fue que la aplicación de fertilizante mezcla entre abono orgánico mineral (aomv) y fertilizantes comerciales (u y st), representan un potencial productivo en calidad, mientras que la aplicación por separado de fertilizante aomv (T1)y u+st (T3) mostraron la mejor producción por hectárea.

Agradecimientos. Al ingeniero Agropecuario Marcelino Amado por el patrocino financiero.

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