Composición Florística, estructura y servicios ecosistémicos en sistemas agroforestales con Theobroma cacao L. en el departamento del Huila

Resumen

47 plots (1000 m2 each) with agroforestry systems (AFS) were characterized based on the floristic composition and aspects of the vegetation structure. Statistical analyses (analysis of main components, conglomerates and univariate variance) were used to form AFS typologies based on these aspects, richness, density of individuals and incident ra-diation. After defining the types of PBS, the yield of cocoa in each of them was evaluated, as well as its relationship with floristic composition, aspects of structure, richness, density of individuals that make up the AFS, incident radiation, and it was compared with cocoa production systems with free TEL exposure (14 plots of 1000 m2 each). Carbon storage in aboveground biomass was compared between production systems (PBS and TEL). In order to know how the flow of sap and water potential of cocoa trees is influenced by the floristic composition, aspects of structure, incident radiation and microclimatic conditions of PBS types, measurements were made of sap flow (Vs), water potential, relative air humidity (RHa), average day temperature (Ta), photosynthetically active radiation (PAR), vapour pressure deficit (VPD), soil temperature, volumetric water content in the produc-tion systems (PAS and TEL) at two times (wet season – maximum precipitation and mini-mum dry season precipitation). Vegetation was classified into seven groups based on characteristic species – dominant or differential: PBS dominated by Guarea guidonia and Pseudosamanea guachapele, Erythrina poeppigiana and Matisia cordata, Musa paradi-siaca, Gliricidia sepium and Cordia alliadora, Gmelina arborea, Psidium guajava and PBS dominated by Manguifera indica. Two types of PBS were discriminated: multiple complex with high diversified shade (CMAD) and simple complex with low specialized shade (EDB), statistically different due to the richness of tree species, the Shannon and Sim-pson Index, total density of individuals, density of musaceae, crown area, crown area of musaceae, basal area, average hours of shade per year, leaf area index (transmitted radiation) and variance in the morning, midday and afternoon. Correlation analysis allowed to explain the direct and indirect effects between the variables radiation, structure (they affect 78% of the total variability of cocoa yield in an agroforestry system). It was found that the radiation component (shadow hours and Foliar Area Index variables) was the most important factor that influenced yield variability. The cocoa bean yield presented a higher value in TEL (71 Kg/plot and 719 Kg/ha), although there were no significant dif-ferences with the PBS type EDB (63 kg/plot and 703 Kg/ha).
The AFS type CMAD registered the lowest value (36 kg/plot and 338 kg/ha). The highest values of total carbon stored in aboveground biomass were recorded in Ficus dendrocida, Sapium cuatrecasii, Enterolobium cyclocarpum, Erythrina poeppigiana, Ficus pallida, Guazuma ulmifolia, Cedrela montana, Ficus hartwegii, Erythrina fusca and Jacaranda caucana (between 5.9 and 1.2 Mg of carbon in 0.1 ha). In the carbon stored in the stem, the species with the highest content were Sapium cuatrecasii (45.29%) and Enterolobium cyclocarpum (44.74%) and species such as Casearia corymbosa (40.72%), Pseudosa-manea guachapele (44.33%), Anacardium excelsum (33.48%) and Maclura tinctoria (32%) are typical of Dry Forest ecosystems. The AFS CMAD stored the highest amount of carbon in aboveground biomass (4.43 Mg C/0.1 ha), followed by the AFS EDB (1.7 Mg C/0.1 ha) and the lowest value in the TEL free-exposure system (0.3 Mg C/0.1 ha). Du-ring the monitoring period the values of cocoa sap flow in the productive systems varied between 0.25 L h-1 and 0.18 L h-1 with the lowest value recorded in the AFS – CMAD and the highest value in the TEL plot. The water potential farthest from zero (-1.49 Mpa) was observed in the TEL plot and the one closest to zero (-0.47 Mpa) was recorded in CMAD. The behavior observed in the flow of sap and water potential in cocoa plants depends on the meteorological conditions RHa (%), Ta (ºC), PAR (μmol m-2 s-1) and VPD (kPa) and varies according to the time of year, the time of day and the cocoa production system (PBS or free exposure).

Resumen

Se caracterizaron con base en la composición florística y aspectos de la estructura de la vegetación 47 parcelas (1000 m2 cada una) con sistemas agroforestales (SAF), luego mediante análisis estadísticos (análisis de componentes principales, de conglomerados y varianza univariado) se conformaron tipologías de SAF basadas en esos aspecto, la ri-queza, densidad de individuos y radiación incidente. Luego de definir los tipos de SAF se evaluó el rendimiento del cacao en cada uno de ellos y su relación con composición flo-rística, aspectos de la estructura, la riqueza, densidad de individuos que conforman el SAF, radiación incidente y se comparó con sistemas de producción de cacao a libre ex-posición TEL (14 parcelas de 1000 m2 cada una). El almacenamiento de carbono en biomasa aérea se comparó entre los sistemas de producción (SAF y TEL). Para conocer como se ve influenciado el flujo de savia y potencial hídrico de los árboles de cacao por la composición florística, aspectos de la estructura, radiación incidente y las condiciones microclimáticas de los tipos de SAF, se realizaron mediciones del flujo de savia (Vs), potencial hídrico, humedad relativa del aire (RHa), temperatura media del día (Ta), la radiación fotosintéticamente activa (PAR), déficit presión de vapor (VPD), temperatura del suelo, contenido volumétrico del agua en los sistemas de producción (SAF y TEL) en dos momentos (época húmeda – máxima precipitación y época seca mínima precipita-ción). La vegetación se clasificó en siete grupos con base en las especies característi-cas- dominantes o diferenciales: SAF dominados por Guarea guidonia y Pseudosamanea guachapele, Erythrina poeppigiana y Matisia cordata, Musa paradisiaca, Gliricidia sepium y Cordia alliadora, Gmelina arborea, Psidium guajava y SAF dominados por Manguifera indica. Se discriminaron dos tipologías de SAF: complejo múltiple con alta sombra diver-sificada (CMAD) y complejo simple con baja sombra especializada (EDB) diferentes estadisticamente por la riqueza de especies arbóreas, los Índice de Shannon y Simpson, densidad total de individuos, densidad de musáceas, área de copa, área de copa de mu-sáceas, área basal, promedio horas sombra año, índice de área foliar (radiación transmi-tida) y la varianza del mismo en la mañana, medio día y tarde. El análisis de correlacio-nes permitió explicar los efectos directos e indirectos entre las variables radiación, es-tructura (inciden en un 78% en la variabilidad total del rendimiento del cacao en un sis-tema agroforestal). Se encontró que el componente de radiación (variables horas sombra e Índice de Área Foliar) fue el factor más importante que influyo sobre la variabilidad del rendimiento. El rendimiento del grano de cacao presentó un mayor valor en TEL (71 Kg/parcela y 719 Kg/ha), aunque no se presentaron diferencias significativas con el SAF tipo EDB (63 kg/parcela y 703 Kg/ha). El SAF tipo CMAD registró el menor valor (36 kg/parcela y 338 Kg/ha). Los mayores valores de carbono total almacenado en biomasa aérea se registraron en Ficus dendrocida, Sapium cuatrecasii, Enterolobium cyclocar-pum, Erythrina poeppigiana, Ficus pallida, Guazuma ulmifolia, Cedrela montana, Ficus hartwegii, Erythrina fusca y Jacaranda caucana (entre 5,9 y 1,2 Mg de carbono en 0.1 ha). En el carbono almacenado en tallo las especies con mayor contenido fueron Sapium cuatrecasii (45,29%) y Enterolobium cyclocarpum (44,74%) y especies como Casearia corymbosa (40,72%), Pseudosamanea guachapele (44,33%), Anacardium excelsum (33,48%) y Maclura tinctoria (32%) son propias de ecosistemas de Bosque Seco. El SAF CMAD almacenó la mayor cantidad de carbono en biomasa aérea (4,43 Mg C/0.1 ha), seguido del SAF EDB (1.7 Mg C/0.1 ha) y el menor valor en el sistema a libre exposición TEL (0,3 Mg C/0.1 ha). Durante el periodo de monitoreo los valores de flujo de savia de cacao en los sistemas productivos variaron entre 0.25 L h-1 y 0.18 L h-1 con el menor valor registrado en el SAF – CMAD y el mayor valor en la parcela TEL. El potencial hídri-co más alejado de cero (-1.49 Mpa) se observó en la parcela TEL y el más cercano a cero (-0,47 Mpa) se registró en CMAD. El comportamiento observado en el flujo de savia y el potencial hídrico en plantas de cacao depende de las condiciones meteorológicas RHa (%), Ta (ºC), PAR (μmol m-2 s-1) y VPD (kPa) y varía según la época del año, la hora del día y el sistema de producción de cacao (SAF o de libre exposición).