Estudio sobre la composición química de Ilex paraguariensis (planta de la yerba mate) bajo diferentes condiciones de manejo en siete localidades del estado de Paraná
Ilex paraguariensis St. Hil. (erva-mate), el té mate, es un árbol forestal cuya distribución natural en el territorio brasileño abarca los estados de Mato Grosso do Sul, Paraná, Santa Catarina y Rio Grande do Sul. Su importancia económica está además relacionada con la producción de té. El propósito de este estudio es caracterizar la composición química de la hoja en relación con las diferentes condiciones de plantación y manejo. El análisis químico se realizó en plantas de diferentes edades, en áreas naturales, rodales plantados y semilleros. Los elementos más notables observados en el estudio fueron P con valores promedio que varían entre 0,5 y 3,2 g kg-1 DW, valores de Mn entre 346 y 3.330 mg kg-1 DW y valores de Al entre 167 y 1.235 mg kg- 1 D
INTRODUCCIÓN
El árbol de té de mate es una especie de cultivo de suelo típicamente ácido con una distribución natural restringida al 3% del territorio sudamericano, que abarca Argentina, Brasil y Paraguay, entre 21 ° S, 30 ° S de latitud y 48 ° W 30’W, 56 ° W 10’W de longitud. El tipo de clima predominante corresponde a la clasificación de Cfb Koeppen. La altitud varía entre 500 y 1.500 m.s.n.m. (Oliveira y Rotta, 1985).
Dentro de Brasil, Paraná es uno de los Estados más importantes en la producción de té de yerba mate y otros derivados, representando el 33% de participación de la producción mundial (Fossati, 1997).
El propósito de este estudio fue presentar un banco de datos de análisis foliares sobre el árbol del té yerba mate en el estado de Paraná, donde la mayoría de los estudios nutricionales se habían desarrollado hasta la fecha. En este sentido, se creó un banco de datos con la información obtenida de siete áreas naturales de I. paraguariensis. Estas áreas están representadas por Mandirituba, Colombo y Piraquara (primera meseta); União da Vitória, São Mateus do Sul y São João do Triunfo (2º. Meseta) y General Carneiro (3º. Meseta). El clima de toda la región se clasifica como Cfb según la clasificación de Koeppen. La formación geológica de las tres mesetas es distinta. En el 3er. Meseta hay principalmente rocas de basalto (jurásico / cretáceo). En el 2do. Las areniscas de meseta, limolitas y arcillas son los materiales de roca predominantes. En el 1er. Meseta, una asociación de roca cristalina como migmatitas y materiales de la sedimentaria Bassin de Curitiba (Cuaternario). Los suelos del área de estudio son ácidos con valores de pH promedio que van desde 3,7-5,1. Rango de saturación de aluminio de 0 – 79%.
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MATERIALES Y MÉTODOS
Se seleccionaron árboles y plántulas plantadas y naturales para este estudio. Se prestó atención al muestreo de las condiciones más diferentes para obtener una amplia gama de valores de datos nutricionales. Las particularidades y características de las ubicaciones de las muestras se resumen en las Tablas 1, 2 y 3, incluido el tiempo de muestreo, el sistema de manejo y plantación, la geología y el tipo de suelo. La identificación de las áreas de estudio se da en códigos cuyos significados se describen en las Tablas 1 y 2.
Se tomaron muestras foliares del medio de la corona con una exposición al norte de un mínimo de 7 y en la mayoría de los casos de 10 árboles, dependiendo del sitio, cada uno de los cuales resultó en una muestra compuesta. En el caso de las plántulas (CAPMU, LJMU), todas las partes sobre el suelo fueron recolectadas y analizadas. En los sitios de plantaciones jóvenes como SB12 y SB75, solo se tomaron muestras de las hojas. La determinación de N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn y Al en la biomasa muestreada siguió los procedimientos descritos por Hildebrand et al. (1976) y Reissmann et al., (1994). Las muestras se sometieron a cenizas secas a 500ºC y se solubilizaron en HCl al 10%. B se determinó según Basson et al. (1969) Para el suelo, se adoptaron dos procedimientos de muestreo. En el primero, se recolectó todo el perfil, incluidos los horizontes A, B y C para la clasificación del suelo. En el segundo, solo se recogió la parte superior (0-20 cm) para la caracterización química del suelo. En este caso, se recogieron 4 muestras de la línea de goteo de cada árbol, que se agruparon en una muestra de suelo compuesta para cada grupo homogéneo de 7 o 10 árboles. Para las plántulas, todo el suelo de 10 bolsas de plástico se mezcló en una muestra compuesta. El análisis químico para macronutrientes, pH, Al3 +, H + y C se realizó de acuerdo con Pavan et al. (1991).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La Tabla 1 muestra las características geológicas y del suelo con sus respectivas localidades y códigos de identificación. La Tabla 2 brinda más detalles sobre las áreas de muestreo y los sistemas de gestión. En las Tablas 3 y 4, se presentan los resultados químicos del suelo y foliares. Los resultados de los análisis de suelo dieron una clara indicación de las condiciones generales de fertilidad en las áreas de muestreo y, al igual que las Tablas 1 y 2, tienen un carácter informativo y de apoyo.
Las diferentes condiciones de manejo, edad y tiempo de muestreo tienen un fuerte efecto en las concentraciones foliares de P, Fe, Mn, Cu, B, Zn y Al. Especialmente para P, Fe, Mn y Al, esto podría notarse (Tabla 4). La concentración foliar de P, por ejemplo, fue muy baja en árboles regenerados naturalmente como se puede ver en la Tabla 2 (Códigos: MAND 1, 2, 3; LJSOL; LJSOM y PI). La muestra SJT, una muestra de árbol regenerado, fue una excepción, ya que su concentración de P (2,8 g kg-1 D.W.) fue inusual para estas condiciones. Podría explicarse en parte como un efecto de variación estacional, considerando que la muestra se recolectó en noviembre, cuando las concentraciones de P son muy altas en este momento (Reissmann et al., 1985). Como se puede ver en la Tabla 4, el suelo P no explicó tal concentración. Otra observación interesante fue que en muestras de baja concentración de P, no se detectaron síntomas visuales de deficiencia de P como se observó en estudios anteriores, lo que podría ser una característica de la especie (Reissmann et al, 1985, 1997; Fossati, 1997; Fossati y Reissmann, 1997). Además, no había dudas sobre la adaptación de la planta a los suelos ácidos, donde uno de los mecanismos más importantes es la solubilización de P a partir de formas fijas / adsorbidas (Marschner, 1995). Se han descrito descripciones de tales mecanismos para Eucalyptus gummifera y Camellia sinensis (Mullete et al., 1974; Jayman y Sivasubramaniam, 1975). Esta solubilización ocurre a través de la acción de ácidos orgánicos en la rizosfera. Al mismo tiempo, a medida que promueven esta solubilización, también protegen las raíces o toda la planta de las concentraciones de metales nocivos. Este conocimiento se ha aplicado con éxito en la práctica. En algunos casos específicos, la aplicación de materia orgánica demostró ser tan efectiva como la cal para reducir la toxicidad por Al (Ahmad y Tan, 1986; Miyazawa et al., 1993). Sin embargo, estos resultados pueden ser temporales (Hoyt y Turner, 1975). Algunos ácidos tienen una vida útil muy corta en los suelos, pero se producen continuamente a lo largo de los ciclos de vida de los microorganismos (Sposito, 1989). Se sugirió que los exudados liberados por microorganismos y las raíces sanas de las plantas contribuían de manera importante a la acidez del suelo y al ciclo de oligoelementos en los suelos. Litterfall también juega un papel importante en este proceso. Los suelos debajo de los bosques, que es el hábitat natural de las especies estudiadas, generalmente contienen más ácidos orgánicos que los cultivados (Hue et al., 1986). En su estudio, los ácidos más efectivos que actúan contra la toxicidad del Al fueron cítrico, oxálico y tartárico. Los estudios en esta dirección deben desarrollarse como posibilidades de comprender la acción de erva-mate relacionada con la nutrición de P y la tolerancia al Al en los diferentes sistemas de manejo, especialmente porque los árboles de té de yerba mate que crecen en bosques naturales deben comportarse de manera diferente en relación con los plantados en monocultivo o agroforestería sistemas. Las plántulas y los árboles de té mate plantados muestran concentraciones elevadas de P (Tabla 4). No hubo información completa sobre las prácticas de plantación y vivero, pero podría ser posible que hubieran sido fertilizados en la siembra. Teniendo en cuenta que el P es un elemento muy móvil, el ciclo interno proporcionó a las hojas más jóvenes (muestreadas) una mayor concentración de P. Los altos valores de P en un experimento de encalado (SB12 y SB75) y los investigados por Wisniewski y Curcio (1997) en un campo de tabaco, donde todos los tratamientos recibieron fertilización básica, incluido P, respaldaron esta hipótesis. Sin embargo, los niveles altos de P no están necesariamente correlacionados con una mejor tasa de crecimiento en el árbol de té mate. Este fue el caso de la muestra SB75, representada por un nivel de saturación de base del 75%, donde se observó una reducción del crecimiento del 20% con respecto al control. Sin embargo, tiene el nivel P más alto. Hubo pruebas claras de que esta especie era altamente sensible al encalado y parte del alto nivel de P podría atribuirse a los efectos de concentración debido al crecimiento reducido inducido por el encalado (Reissmann et al., 1994; 1997). Otra característica del árbol de té mate es su baja relación Fe / Mn (siempre <1), debido a los altos niveles de Mn (Reissmann, 1991). Incluso las plántulas tienen altos niveles de Mn. En algunos casos, parece ser un patrón común de árboles forestales. De hecho, merecía atención. Britez (1994) notó que más del 60% de las especies investigadas mostraban un cociente bajo. ¿Cuál debería ser la proporción ideal de Fe / Mn para un crecimiento óptimo y la calidad del té, considerando la alta participación de estos dos elementos en la fotosíntesis? Sin embargo, parece que los niveles de Mn informados no tuvieron un efecto tóxico (Fossati, 1997; Wiesniewski y Curcio, 1997; Wiesniewski et. Al., 1997). Por otro lado, el tipo de análisis foliar realizado (digestión total) no permitió ninguna explicación sobre los requisitos mínimos de Fe y Mn. Los estudios en este campo deben ser optimizados. De manera similar, el análisis químico tradicional del suelo desarrollado hasta la fecha en los sitios investigados no explicaba qué factores del suelo controlaban la variabilidad en los niveles foliares de Mn. Hay una fuerte evidencia solo en el caso de encalado. Se observó una reducción del 57% en la absorción de Mn en relación con el control (SB12) en SB75 (Reissmann et al., 1994). Por otro lado, la concentración más alta (3.300 mg kg-1) en la muestra CAPSEDE fue un suelo muy particular con un horizonte A prominente (> 50 cm de espesor), de color oscuro, cuyo horizonte B favoreció el estancamiento periódico del agua (Reissmann et al. , 1994). Se debe hacer un análisis complementario de suelo y foliar para caracterizar Mn dinamycs en comunidades de té mate. Según lo informado por Shestakov et al. (1991), los complejos de Mn formados con fracciones de ácido fúlvico de bajo peso molecular tienen baja estabilidad termodinámica y se disocian en la primera barrera fisiológica de la planta. Por otro lado, los complejos de alto peso molecular de Mn son absorbidos por las plantas en forma intacta. En este sentido y debido a la naturaleza del manejo del árbol de té mate en las comunidades nativas, los complejos organometálicos del suelo son importantes en su nutrición. Esto también es cierto para Al como se discutió anteriormente en relación con P. Como se muestra en la Tabla 4, la concentración de Al también varió enormemente. Se encontraron más de 1,000 mg kg-1 en algunas muestras recolectadas en agosto y septiembre. Se cree que en esos meses la proporción de hojas más viejas en relación con las más jóvenes en las muestras es mayor. Esto puede explicar en parte esta tendencia teniendo en cuenta que el Al se acumula en los tejidos más antiguos. Del límite establecido por Chenery y Sporne (1976), se puede concluir que el árbol de té mate pertenecía al grupo de las especies de acumulador de Al. Sin embargo, mientras estudiaba la variación estacional de elementos en el «Cerrado» brasileño, Medeiros y Haridasan (1985) encontraron que en los acumuladores de Al, independientemente del tiempo de muestreo, la concentración de Al nunca estuvo por debajo de 900 mg kg-1 y varió de 10.000 a 18.000. mg kg-1. Recientemente, Britez (1994) y Britez & Reissmann (1997) reportaron para el Bosque Atlántico en el litoral «Ilha do Mel» del estado de Paraná, especies con concentraciones de Al de 20,000 mg kg-1 en el follaje. Por lo tanto, el árbol de té mate parece acumular cantidades relativamente bajas de Al. Deben participar otros mecanismos de tolerancia al Al. Teniendo en cuenta las diferentes posibilidades de adquisición de P discutidas anteriormente, supusimos que el árbol de té mate podría ser una especie tolerante a Al y, como Mn, este elemento merecía más investigación. Quizás esta tolerancia no solo esté relacionada con los mecanismos de la rizosfera del árbol del té mate solo, y otros componentes del ecosistema, por ejemplo, otras especies que crecen en asociación con el árbol del té mate también son importantes en términos de liberar compuestos orgánicos que pueden formar complejos Alabama. Al menos, no hay evidencia de una correlación existente entre el suelo y el Al foliar. Teniendo en cuenta el patrón ácido de los suelos donde crece el árbol de té mate, se deben investigar otros mecanismos de tolerancia al Al, como los propuestos por Haug y Shi (1991) a nivel celular.
Otros elementos, como Cu, B y Zn también mostraron grandes variaciones entre las diferentes muestras (Tabla 4). En el caso de Cu, se pudo observar un mínimo de 6 mg kg-1 y un máximo de 22 mg kg-1. Para Zn, esta variación fue dramáticamente mayor: EMB79 y EMB81 representaron una plantación de mate bajo una Araucaria angustifolia y un refugio Pinus taeda, respectivamente. Ambos valores fueron muy bajos, estando en un nivel de deficiencia para la mayoría de las especies (Drechsel y Zech, 1991). El valor de Zn para EMB81 fue incluso más bajo que el de Cu. A pesar de esto, no se observaron síntomas visuales. Para B (como para Zn), se detectaron valores extremos sin ningún síntoma de deficiencia en el follaje. El otro grupo de elementos, representado por N, K, Ca y Mg podría clasificarse en un rango de variación normal para la mayoría de los árboles tropicales y subtropicales. El gran lapso observado en algunos de los elementos analizados también podría ser el resultado de una alta variabilidad genética.
CONCLUSIONES
Los resultados llevaron a la conclusión de que el árbol de té mate está bien adaptado a los suelos ácidos. Sus bajas concentraciones de P, Al y Mn altas y las bajas relaciones Fe / Mn son características específicas de esta especie que crece en tales condiciones. La alta variación observada para B, Cu y Zn también debe notarse. El desarrollo de investigaciones que tengan en cuenta las diferencias entre los árboles de té mate que crecen en los bosques nativos y los que se producen en plantaciones asociadas o no con prácticas agrícolas son decisiones importantes considerando la importancia de esta especie para la economía y la biodiversidad. Aunque no se ha desarrollado una investigación específica sobre las interacciones entre los compuestos orgánicos y los mecanismos de la rizosfera, parece que esas interacciones son muy importantes y merecen atención en el futuro cercano.
Realizadores
Carlos Bruno ReissmannI
Maria Izabel RadomskiII
Ruth Maria Bianchini de QuadrosIII