Artículo original

Cuantificación de biomasa en sistemas cacaoteros (Theobroma cacao L.) de la provincia Duarte, República Dominicana

Quantificação de biomassa em sistemas de cacau (Theobroma cacao L.) da província Duarte, República Dominicana

0000-0001-7580-7931Pedro Antonio Núñez Ramos^{1  *}  , 0009-0004-1496-5556Lix Martínez Amarante²  , 0009-0004-0984-1209Rafael Castillo Tavera²  , 0000-0001-9732-4930José Richard Ortiz³  , 0000-0002-1217-6877Víctor Camilo Pulido-Blanco⁴ 

¹Instituto Nacional de Investigaciones (INIA), Facultad de Ciencias Agronómicas y Veterinarias, Universidad Autónoma de Santo Domingo (UASD), Instituto Dominicano de Investigaciones Agropecuarias y Forestales (IDIAF), República Dominicana.

²Universidad Autónoma de Santo Domingo, Santo Domingo, República Dominicana

³Instituto Dominicano de Investigaciones Agropecuarias y Forestales (IDIAF), República Dominicana.

⁴Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (AGROSAVIA). Colombia

RESUMEN

Theobroma cacao (cacao) en República Dominicana es uno de los principales rubros de exportación, registrando un crecimiento sostenido en los últimos cinco años. Son más de 36.000 productores en el país, beneficiando indirectamente a más de 300 mil personas. El país tiene un gran potencial para la producción de cacao, pero debido a la falta de fertilización de las plantaciones combinado con la falta de información sobre el aporte de nutrientes provenientes de la mineralización de biomasa en los sistemas de producción, se presentan bajos rendimientos. El estudio se desarrolló en la provincia Duarte en el período de julio 2016 a junio 2017, con el objetivo de cuantificar la producción de biomasa en cuatros sistemas agroforestales: cacao en monocultivo (C), cacao más Erythrina spp. (C+ Am), cacao más Persea americana (C+Ag), y cacaos más cítricos (C+Ci). Se usó un diseño experimental en arreglo multifactorial 4x15x12: con cuatro sistemas agroforestales, en quince localidades y doce fechas de muestreo, donde se consideró a cada finca como una repetición. Se instalaron cuatro trampas de tubo y maya de saco por finca, con un área de 1 m². La biomasa promedio por ubicación y fecha se analizó mediante análisis de varianza y prueba de Duncan (P=0,05 %). La mayor producción promedio de biomasa se obtuvo en C+Am con 49,3 T ha^-1año^-1 (41,08 % del total). Le siguió el sistema C con 27,02 T ha^-1año^-1, C+Ag con 22,2 T ha^-1año^-1 y C+Ci con 17,2 T ha^-1año^-1. La producción neta anual fue de 120 T ha^-1año^-1, siendo 115,2 T ha^-1año^-1 atribuible a la especie en estudio, y 4,2 T ha^-1año^-1 a otras especies. Los valores demuestran una alta producción de biomasa en los sistemas agroforestales asociados al cacao.

Palabras-clave: sistema agroforestal; carbono; sombra; materia orgánica; residuos; mantillo.

RESUMO

O cacau (Theobroma cacao L.) na República Dominicana é um dos principais itens de exportação, registrando crescimento sustentado nos últimos cinco anos. São mais de 36 mil produtores no país, beneficiando indiretamente mais de 300 mil pessoas. O país tem grande potencial para a produção de cacau, mas devido à falta de fertilização das plantações aliada à falta de informações sobre a contribuição dos nutrientes provenientes da mineralização da biomassa nos sistemas de produção, ocorrem baixos rendimentos. O estudo foi desenvolvido na província Duarte no período de julho de 2016 a junho de 2017, com o objetivo de quantificar a produção de biomassa em quatro sistemas agroflorestais: cacau em monocultura (C), cacau mais papoula (Erythrina spp. Walp.) (C+ Am ), cacau mais abacate (Persea Americana Mill.) (C+Ag) e cacau mais cítricos (C+Ci). Foi utilizado um delineamento experimental em arranjo multifatorial 4x15x12: com quatro sistemas agroflorestais, em quinze localidades e doze datas de amostragem, onde cada fazenda foi considerada uma repetição. Foram instaladas quatro armadilhas com tubo de PVC e tela de saco por fazenda, com área de 1 m². A biomassa média por local e data foi analisada por análise de variância e teste de Duncan (p=0,05 %). A maior produção média de biomassa foi obtida em C+Am com 49,3 T/ha/ano (41,08 % do total). Seguiu-se o sistema C com 27,02 T/ha/ano, C+Ag com 22,2 T/ha/ano e C+Ci com 17,2 T/ha/ano. A produção líquida anual foi de 120 T/ha/ano, sendo 115,2 T/ha/ano atribuíveis às espécies em estudo e 4,2 T/ha/ano às demais espécies. Os valores demonstram uma elevada produção de biomassa nos sistemas agroflorestais associados ao cacau.

Palavras-Chave: sistema agroflorestal; carbono; sombra; matéria orgânica; resíduos; cobertura morta.

INTRODUCCIÓN

En la República Dominicana hay plantadas unas 150.000 hectáreas de cacao, con unos 36.000 productores directos y 36.236 fincas registradas ^{(IICA, 2023)}, con un nivel de rendimiento promedio entre 390 kg/ha^-1 y 436 kg/ha^-1 de cacao seco ^{(IICA, 2017}, ²⁰²³). CODESPA (2024) indica que los rendimientos anuales pueden llegar a fluctuar entre 500 a 600 kg/ha^-1 de cacao seco, incluso un 5 % de los productores por encima de eso, lo que sigue siendo bajo cuando se comparan con otros países con plantaciones clónales de Ecuador y Trinidad y Tobago con 1000 y 1.500 kg/ha^-1, respectivamente (CODESPA, 2024).

Entre las principales regiones productoras de cacao del país están las regiones agropecuarias Nordeste, la cual posee un 61 % de la producción; Este (13 %), Central (10 %), Norte, (9 %) y Norcentral (7 %). Las plantaciones de cacao cubren un 13 % de la cubierta boscosa dominicana, generando servicios ambientales como generadores de agua, consumidores de dióxido de carbono y habitas para la fauna (^{Ministerio de Agricultura, 2014}).

La producción del cacao es sensible a las condiciones ambientales: el árbol de cacao en la fase de producción demanda grandes cantidades de nutrientes, los cuales, si no son suplidos a tiempo, se expresará en rendimientos relativos reducidos ^{(Rodríguez-Velázquez et al., 2022)}. Sin embargo, en los suelos no se encuentran las cantidades requeridas de estos nutrientes, por lo que se hace obligatorio su aplicación ^{(Rodas et al., 2022)}. En el país el P, K y Mg son los nutrientes que limitan la productividad del grano (González-González, 2020). Los cacaotales dominicanos son sistemas de producción con bajo uso de insumos (plaguicidas y fertilizantes), donde alrededor del 95 % de los productores no fertilizan sus plantaciones y el 5% restante que lo hace, no es forma continua o sistemática, ni basado en recomendaciones técnicas, previo análisis de suelos (^{Batista, 2009}).

Así, una alternativa de fertilización es la incorporación de materia orgánica (MO) como aporte al suelo y la correspondiente mineralización e inmovilización, procesos claves en el ciclo de nitrógeno (N) y otros nutrientes en el sistema suelo-planta (Villar-Santamaria, 2023). Estos procesos son altamente complejos, pues la materia orgánica es una mezcla muy heterogénea, constituida principalmente por restos vegetales, y asociada a la actividad de los microorganismos y a variaciones ambientales como la temperatura, humedad, pH y el estado de energía del suelo (Villar-Santamaria, 2023). En los monocultivos de cacao se genera gran cantidad de residuos vegetales; sin embargo, su lenta descomposición no permite una entrega oportuna de nutrientes a las plantas y mucho menos en plantaciones de cacao no fertilizadas (Mora-Ramos & Cabrera-Rubiano, 2020).

Un aporte de MO es la hojarasca de otras especies asociadas que compensa los requerimientos nutricionales de los diferentes sistemas de producción en cacao (cacao y frutales, por ejemplo), que se estima en un 40 % (Mora-Ramos & Cabrera-Rubiano, 2020). En países como Colombia, Costa Rica, Trinidad y Tobago, Venezuela y Ecuador, se ha estudiado los cacaotales desde esta perspectiva, con la finalidad de disponer de una base de datos que permita cuantificar el flujo de residuos orgánicos en las plantaciones y sus aportes en el reciclaje de nutrientes. En Colombia, Mora-Ramos & Cabrera-Rubiano (2020) reportaron hasta aproximadamente 20 T/ha/año de producción de hojarasca en sistemas cacaoteros asociados con acacia (Acacia mangium) y yopo (Anadenanthera peregrina L.). Así, en localidades productoras de cacao del mundo, se dispone de informaciones relacionadas con los aportes de biomasa, materia orgánica y nutrientes.

En la República Dominicana, es necesario obtener estas informaciones para que los productores puedan poner en práctica e implementar un programa de fertilización de sus plantaciones basadas en el conocimiento de los aportes de la MO y nutrientes que entran al sistema, condiciones de suelo-clima y requerimientos nutricionales del cultivo. Por lo anterior, este estudio cuantificó el aporte de la biomasa, principalmente hojarasca, de los sistemas de producción del cacao (cultivo + plantas asociadas) en el país para generar informaciones técnicas para su manejo adecuado.

MATERIALES Y MÉTODOS

Zona de estudio

El estudio se realizó en la provincia Duarte, entre los 19°182 N y 70°152 O, iniciando en julio 2016 y finalizando en junio 2017, con la distribución de las parcelas en los municipios y distritos municipales como se señala en la Tabla 1.

Tabla 1 Relación de fincas, localidades, productores y áreas de estudio 

Nº	Municipio	Comunidad	Productor	Hectáreas
1	Hostos (DM)	La Gina	Harry Asqueas	101
2	Pimentel	Campeche Arriba	Jesús Remigio	70
3	San Francisco	Mata Larga	EE. Mata Larga (IDIAF)	63
4	La Peña (DM)	La Mesa	Víctor García	38
5	La Peña (DM)	Pontón	Oriol Negrín	31
6	La Peña (DM)	La Peña	Jorge Luis Ramos	16
7	San Francisco	El Cercado	Dr. Pedro Compre	16
8	Castillo	Magua	Faustino Hernández	13
9	Castillo	Las Caoba	Isaac Ureña Hernández	8
10	San Francisco	La Joya	Awilda Reyes	5
11	Pimentel	San Felipe Arriba	Pedro Hernández	3
12	Pimentel	San Felipe Abajo	Héctor Hernández	2
13	Castillo	Los Cafés	Ramón Emilio Rubio	1
14	La Peña (DM)	Cogité	Juan Gómez Castillo	1
15	Villa Riva	El Indio	Rafael Rojas	1
Total	15	15	15	369

La temperatura promedio anual en el recorrido trazado (Figura 1) alcanzó los 26.2° C, una humedad relativa promedio anual de 80 %, con una precipitación media anual de 1687 mm, y velocidades de viento entre 8-11 km/hora para la época de estudio (AccuWeather, 2017).

Elaborado por los autores

Fig. 1.  - Ubicación de las quince fincas donde se realizó la investigación, identificadas por el nombre del propietario. 

Diseño experimental

Theobroma cacao, Persea americana, cítricos (naranja dulce - Citrus sinensis-, agria - C. aurantium -, limón - C. limon L-, toronja - C. paradisi -) y Erythrina spp., de las quince fincas ya mencionadas en las fechas ya citadas (Figura 2A, utilizando un arreglo multifactorial 4x15x12 (sistema x localidades x fechas), donde cada finca se convirtió en una repetición. Los sistemas fueron: 1. cacao en monocultivo (C), 2. cacao más amapola (C+ Am), 3. cacao más aguacate (C+Ag), y 4. cacaos más cítricos (C+Ci). Cada sistema tuvo 15 repeticiones para un total de 60 por trampa. Siguiendo la metodología de ^{Jaimez y Franco (2000}), en cada parcela se colocaron cuatros trampas, constituidas por un marco de tubo de PVC de 1 m² con patas en los vértices, con un diámetro de 20 cm, y una altura desde el marco de 30 cm, para una altura total de 50 cm, cubiertas por una malla de saco que facilitara el drenaje de las aguas de lluvia y evitar la descomposición anaeróbica de la biomasa (Figura 2C). Cada mes fue colectado el material vegetal en cada trampa, separado, pesado en húmedo y en seco y empacado (Figura 2B). El peso fue expresado en toneladas métricas por hectárea.

Las trampas se ubicaron de 1 a 3 m de distancia del tronco de los árboles. En la Estación Experimental de Mata Larga, IDIAF, se identificaron las especies fuente de la biomasa vegetal colectada.

Elaborado por los autores

Fig. 2.  - A. Levantamiento de la biomasa proveniente del cultivo Theobroma cacao, Persea americana, cítricos (naranja dulce - C. sinensis-, agria - C. aurantium -, limón - C. limon L-, toronja - C. paradisi -) y Erythrina spp. B. Pesaje de la biomasa tanto húmeda como seca. C. Trampa cuadrangular de 1 m² para colecta de biomasa vegetal de los árboles de estudio. 

Variables

La variable respuesta fue la biomasa aérea seca recogida por cada trampa en cada localidad por fecha. Estuvo representada casi que exclusivamente por hojarasca de los sistemas agroforestales evaluados. Los datos se expresan en unidades de masa por m².

Manejo del experimento

Las plantaciones de T. cacao L. recibieron una poda, el control de maleza se realizó de manera manual dos veces al año. No se aplicó fertilizantes o insecticidas. La recolección de los frutos se realizó de diez a quince días en los períodos de cosecha. Aquellas plantas donde se colocaron las trampas no recibieron poda para evitar la alteración de la biomasa caída. A los árboles frutales como el aguacate Persea americana no se le aplicó un manejo agronómico. No se efectuó ninguna labor para la especie amapola.

Análisis de los datos

Se realizó prueba de Levene para homogenidad. Los datos fueron transformados a rangos de raíz cuadrada, ya que las variables no cumplieron con la normalidad y homogeneidad de varianzas (0.01 %). A los datos transformados se realizó análisis de varianza con una comparación de Rangos Múltiples de Duncan al 0.05 %. Se usó el programa estadístico Infostat^{(Di Rienzo et al., 2016)}.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Aporte de biomasa por sistema de sombra

Erythrina spp como árbol sombra tuvo un aporte de 4,134.6 Kg ha^-1 de biomasa, superando en un 82 % al segundo sistema de producción de biomasa estudiado: cacao solo. La sombra de cítricos produjo la menor cantidad de biomasa con 1,426.4 Kg ha^-1, inferior en un 62 % al sistema de cacao solo (Tabla 2).

Tabla 2.  - Aporte promedio mensual de la biomasa según las especies asociada al cacao (Kg/ha) 

Especies	Biomasa Promedio producida	PRM
Cítricos (naranja dulce - C. sinensis-, agria - C. aurantium -, limón - C. limon L-, toronja - C. paradisi -)	1,426.4	a
Persea americana	1,804.2	b
Theobroma cacao	2,271.1	c
Erythrina spp.	4,134.6	d

PRM= Prueba de rango múltiple Duncan al 0.05 %.

Producción de biomasa de los sistemas agroforestales de cacao

El cultivo de cacao aportó 27 T ha^-1año^-1 de biomasa, el cultivo de amapola 49.3 T ha^-1año^-1, el cultivo de Persea americana 22.2 T ha^-1año^-1 de biomasa, y el cultivo de cítricos 17 T ha^-1año^-1. La biomasa proveniente de distintas platas no identificadas fue de 4.2 T ha^-1año^-1. El total de biomasa en los sistemas de producción de cacao durante el año fue 120 T ha^-1. Así, la amapola aporto un 41.15 % de la biomasa producida, el cacao un 22.5 %, Persea americana un 18.51 %, y los cítricos un 14.18 %. El 3.57 % restante corresponde a plantas no identificadas.

Estos son valores muy altos de producción de biomasa colectada en trampas de caída, principalmente hojarasca, cuando se comparan con estudios en sistemas agroforestales de cacao en el trópico latinoamericano (Tabla 3). De hecho, el valor de C+Am reportado es el más alto registrado para un sistema agroforestal de este tipo, reafirmando que esta asociación es la más altamente productora de hojarasca en los sistemas de cacao, y una de las más populares por sus múltiples beneficios ecosistémicos junto al laurel.

Tabla 3 Producción de biomasa colectada en trampas de caída, principalmente hojarasca, en sistemas agroforestales de cacao en el trópico latinoamericano 

Sistema	Biomasa (T/ha/año)	País	Fuente
Cacao + C. alliodora	35	Costa Rica	Fassbender et al. (1990)
Cacao + C. alliodora	28	Costa Rica	Fassbender et al. (1990)
Cacao	20.3	Colombia	Mora-Ramos & Cabrera-Rubiano (2020)
Cacao + Anadenanthera peregrina	16.2	Colombia	Mora-Ramos & Cabrera-Rubiano (2020)
Cacao + Acacia mangium	15	Colombia	Mora-Ramos & Cabrera-Rubiano (2020)
Cacao + Inga sp.	12.3	Ecuador	Barragán (2008)
Cacao + Schizolobium parahybum	11.6	Ecuador	Barragán (2008)
Cacao + Pouteria sapota	10.9	Venezuela	Jaimez y Franco (2000)
Cacao + leguminosas	9,4	México	Guadalupe et al. (2009)
Cacao + Persea americana	8.9	Venezuela	Jaimez y Franco (2000)
Cacao agroforestal sin especificar	8.4	Costa Rica	Alpizar et al. (1985)
Cacao + frutales	8.1	México	Guadalupe et al. (2009)
Cacao + Persea americana + Annona muricata	7.3	Venezuela	Jaimez y Franco (2000)
Cacao agroforestal sin especificar	6.7	Bolivia	Rivero y Mérida (2009)
Cacao + Erythrina spp.	6.5	Costa Rica	Alpizar et al. (1985)
Cacao + Cordia spp.	5.8	Costa Rica	Alpizar et al. (1985)
Cacao + Myrica spp.	5	Ecuador	Barragán (2008)
Cacao + Dalbergia glomerata	4.8	Honduras	Infocacao (2015)
Cacao solo	4.4	Bolivia	Rivero y Mérida (2009)
Cacao + Dipterix panamensis	4.4	Honduras	Infocacao (2015)
Cacao + Guarea grandifolia	4.3	Honduras	Infocacao (2015)
Cacao + Terminalia superba	4	Honduras	Infocacao (2015)
Cacao + Cojoba arborea	2.8	Honduras	Infocacao (2015)
Cacao solo	1.5	Colombia	Leiva-Rojas (2012)
Promedio	16

Cacao (T. cacao) en todos los casos. Fuente: Elaborada por los autores.

Estos hallazgos concuerdan con los estudios de ^{Leiva-Rojas (2012)} y Mora-Ramos & Cabrera-Rubiano (2020), donde los sistemas agroforestales doblan la producción de hojarasca del monocultivo de cacao. Si se tiene en cuenta los altos requerimientos nutricionales del cacao y autoabastecimiento de hasta un 40 %, como contribución de la MO del propio sistema. Además del servicio ecosistémico de provisión de las especies forestales, esto cobra aún más relevancia en el balance productivo del sistema. No obstante, la sola provisión de MO es insuficiente para cubrir las demandas de nutrientes de la planta, sobre todo en elementos menores pobres o inexistentes en los tejidos vegetales de la hojarasca, por lo que no se debe confiar la nutrición de un cultivo agroforestal únicamente a esta fuente.

Con respecto a la República Dominicana, se corrobora que la baja producción del país que promedia la mitad a un tercio del rendimiento de países como Ecuador (CODESPA, 2024), contrasta con sus ventajas comparativas como el alto aporte de MO que se encontró en este estudio. Lo anterior implica plantear que el deficiente manejo de las plantaciones de cacao, principalmente en el suministro oportuno de nutrientes esenciales como P, K y Mg, estos limitan los rendimientos en cacao seco, siendo el cuello de botella que impide la expresión del potencial genético de los cultivares.

Por lo anterior, la escasa cultura de fertilización de los sistemas productivos de cacao en la isla (que incluye a Haití), que ronda sólo el 5% de las fincas registradas (^{Batista, 2009}), debe comenzar por la ampliación de la práctica de fertilización asociada a un mayor flujo de residuos en las plantaciones de cacao y el país, con especial énfasis en el aporte de elementos nutricionales esenciales para el cacao.

CONCLUSIONES

Los sistemas productivos de cacao en asocio con especies forestales perennes, en este caso, los sistemas agroforestales de cacao producen aproximadamente el doble de MO, principalmente como hojarasca, que los sistemas en monocultivo.

En la asociación de cacao más Erythrina spp., se corrobora que el sistema agroforestal más productivo de residuos y MO es la combinación de Theobroma cacao y Erythrina spp. con una producción de aproximadamente 50 T ha^-1año^-1.

El deficiente manejo de nutrientes en las plantaciones de cacao con elementos clave como P, K y Mg limitan los rendimientos de cacao seco. Esto impide la expresión del potencial de los cultivares de cacao en la República Dominicana, y no los niveles de MO disponible.

AGRADECIMIENTOS

A los 15 productores seleccionados de cacao en la provincia Duarte por facilitar sus fincas para el establecimiento de la investigación. Al Instituto Nacional de Investigaciones (INIA), Facultad de Ciencias Agronómicas y Veterinarias, Universidad Autónoma de Santo Domingo (UASD), e Instituto Dominicano de Investigaciones Agropecuarias y Forestales (IDIAF), por facilitar recursos para financiar la investigación.

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Recibido: 27 de Mayo de 2024; Aprobado: 07 de Agosto de 2024

^*Autor para correspondencia: [e-mail]

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Los autores han participado en la redacción del trabajo y análisis de los documentos.