GERMINACION DE SEMILLA DE CAFE CATURRA 1
Descripción
Agronomia Costarricense 21(2): 207-216, 1997
EFECTO
DEL
SUSTRATO
Y
SU
CONDICION
HIDRICA
Eric
Guevara
2/*,
Jorge
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semilla
SOBRE
GERMINACION DE SEMILLA DE CAFE CATURRA 1
para
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.
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el la
208
AGRONOMIA COSTARRICENSE
La semillade cafe usualmenterequiereenire 45 y 60 dfasparagerminar.Uno de los factores mas crfticos en la germinaci6nde estaespecie, tanto en laboratoriocomo en el suelo,es el endocarpo,conocido tambien como "pergamino". Su remoci6npermite que la semilla germine en un plazade 14 a 21 dfas.Par 10anterior,se han realizado numerosasinvestigacionespara determinarel efectodel pergaminosabreel procesode germinaci6n.Valia (1980); Osei-Bonsu et al..(1989)Y Bendafia(1962)consideranque el pergaminoimpone una barreramecanicaque limila la entrada de agua en las semillas; Klar (1972),par suparte,no encontr6diferenciassignificativas entre diferentestratamientosde humedady temperaturadel suelosabrela germinaci6n de semillasde cafe, aunqueobserv6un mejar efecto cuandoel potencial matrico del suelo rue de -3 atm con un intervalo de riego de 5.8 dfas. Sin embargo,Huxley (1964), a traves de una serie de experimentos,demostr6que el endocarpono constituyeuna barreraal aguay que su presenciaretardala germinaci6nal limitar la disponibilidadde oxfgenoal embri6n. Barbozay Herrera(1990) Y Guevaraet al. (1992),siguiendolas recomendaciones de AOSA parala germinaci6n de semillasdecafe,observaron seriosproblemasen experimentoslIevadosa cabo en condicionesde laboratorio,debidoen particular a los nivelesde aguaenel sustrato.Altos nivelesde aguaprodujeronunainhibici6nparcial0 total de la germinaci6n. A pesarde la informaci6ndisponible, no existencriteriosprecisosen relaci6ncon los niveles6ptimosde humedaddel sustratoen laspruebasde germinaci6nde la semillade cafe. El objetivo del presentetrabajo rue determinar el contenidode humedadapropiadoen 2 sustratos(arenay papel para germinaci6n)para
Las semillas,con y sin endocarpo,secolocaron en bandejascon papel para germinaci6n Anchor (3 capas)asf como en arenade rio previamente lavada y acondicionadacon base en los criterios recomendadospar AOSA (1989).A ambossustratosse les suministr6 3 niveles diferentesde humedad:50%; 75% y 100%de la capacidadde retenci6nde aguade carla uno. Para determinarlos contenidosde humedaden el papel de germinaci6n,se tomaron3 pliegos,se humedecieronhasta saturaci6ny se determin6 su peso,luego se secaronen una estufaa 80°C durante 24 h Y se pesaronde nuevo.Con esteprocedimientose determin6la cantidadde aguanecesariaparaalcanzar100%de humedaddel sustrato. Par relaci6n matematicase determinaron las cantidadesde agua correspondientesa 50 y 75% de humedad.En el casode la arenase us6 el mismo procedimiento, excepto en que las muestrasse secaronen una estufa a 103°C du- " rante 72 h. Con el fin de corregir cualquier desviaci6n en el contenidode humedaddel sustrato duranteel experimento,las bandejasse pesaron 2 vecespar dfa y se les adicion6 el aguaque se habfaevaporado. Cuandose utiliz6 papel para germinaci6n las semil)asse colocaronen bandejasplanasde aceroinoxidable de 50 x 50 cm. Cuandose us6 arena,se emplearonbandejasde maderacon un rondo de aceroinoxidable(50 x 50 x 5 cm). Las bandejasse colocaron en una camarade germinaci6n a 30°C y 98% de humedadrelativa. En todos los casosseevalu6 el numerode semilias germinadas.Adicionalmente,seevalu6: el porcentajede germinaci6n, la velocidad de germinaci6n,la longitud del hipoc6tilo y el peso secode las plantulas. Se estudi6 ademas la evoluci6n tanto del
evaluar adecuadamente el proceso germinativo
peso fresco como del peso seco durante
de la semillade Coffeaarabica var. Caturra.
con el fin de establecerlasvariacionesen el contenido de agua. Para ello, se pesaronsemillas con y sin pergamino,las cualesse colocaronsobre pap~lde germinaci6ncolocadosobrebandejas metalicasplanas.Se determin6el peso fresco carla2 h durantelas primeras 12 y luego cada 24 h las siguientes120 h. El analisisde los datosse realiz6 con base en un disefio irrestricto al alar, con un arreglo factorial de los tratamientos(2 sustratosde germinaci6n,presenciay ausenciade endocarpoy 3 contenidosde agua).Cadatratamientoconst6de 4 repeticionesde 50 semillascarlauna.
MATERIALES Y METODOS Esteexperimentoserealiz6en el Centropara Investigaciones en Granos y Semillas (CIGRAS)dela UniversidaddeCostaRica.Seutiliz6 semillacertificadade la variedad"Caturra"suministradapar el lnstituto del Cafe (ICAFE), con 90%de germinaci6n.Paraevitarproblemasfitopatol6gicos,la semillasetrat6concaplany carboxin (Vitavax),en unadosisde I gikg de semilla.
5 dfas,
GUEVARA et aI.: Efecto del sustratosabrela germinaci6nde semilla de cafe
RESULTADOS Efecto del tipo de sostrato y so condicion de homedad El efecto del tipo de sustrato y de canticladescrecientesde humedadsobrela germinacion de las semillas se observa en la Figura I. La mejor germinacion se observo cuando el
209
sustrato estuvo al 50% de su capacidad de retencion de agua. Sin embargo,en ausenciadel endocarpo, ni el contenido de humedad, ni el tipo de sustrato afectaron significativamente (DC= 0.05) la germinacion. En semilla con pergamino 0 endocarpo,los contenidos de humedad de 75 y 100% indujeron una menor germinacion y esteefecto Cuemas drastico cuando se utilizo arena.
Germinacion(%) 100
60 80
,
40
20
0 Fig. I.
*papel
(sp) .papel
(cp) +arena (sp) .arena (cp)
Efecto del contenido de agua del sustrato sabre la capacidad germinativa de semillas de cafe CatulTa en presencia (cp) 0 ausencia (sp) del pergamino (endocarpo). Resultados obtenidos al cabo de 35 dias en papel y 65 dias en arena.
Las Figuras 2 y 3 presentanel porcentaje de semillasgerminadasa travesdel tiempo. Las semillassin pergaminogerminaronrapida e independientemente del nivel de humedadcuando seuso papelcomo sustrato,alcanzandoun maximo (80o/c)a los 25 dias despuesde sembradas, que semantuvoaproximadamente constantehasta los 35 dias.En presenciade pergamino,la germinacion total Cuemenor y presentoun retardo de 10 dias en comparaci6ncon el grupo anterior. EI nivel de humedaddel sustratoafect6 la capa-
cidad germinativa,especialmentecon el sustrato completamentesaturadode agua. Los mejores resultadosse obtuvieron con 50% de humedad, aunqueno existierondiferenciasimportantescon respectoa 75%. Al utilizar arena se apreciaron variacionesconsiderablesen cuanto al tiempo y al porcentajede semilias germinadas.Aqui, en ausenciade pergamino,los mayoreso/cde germinacion se observaroncon 50 y 75o/cde humedad (88 y 87o/crespectivamente),sin que se detectaran diferenciasestadisticasentre ambas.Con el
210
AGRONOMIACOSTARRICENSE
Semillasgenninadas(%) 100
80
60
40 20
0 0
5
10
15
20
25
30
35 ;
Tiempo (dias) Fig. 2.
Influencia del contenido de humedaddel papel de genninaci6n sobrela capacidadgenninativa de semilias de cafe Caturracon y sin pergamino.
nivel de humedadde 100% se retardo la germinacion,aunqueat cabode 65 dfas rue similar en los 3 nivelesde humedad(Figura 3). En presencia de pergamino.la diferencia en germinacion entre los niveles de humedad rue mucho mas drastica,alcanzando67o/c,42% y 4% con humedadesde 50%, 75o/cy 100%, respectivamente. En esteultimo casosepuededecir que la germinacionrue fuertementeinhibida. Evolucion del peso fresco, del peso secoy del contenido de humedad de la semina durante su imbibicion La Figura 4 muestrala evolucion del peso frescoy secode semillasde cafe durante5 dfas. En presenciade pergaminose apreciaun comportamientoerratico del peso fresco durantelas primeras8 h. A partir de este momentoy hasta las 96 h se observo una tendenciacrecientela cual posteriormenteseestabilizo.En ausenciade pergaminoel pesofresco mostro el mismo com-
portamiento,aunquecon una magnitud de oscilacion de pesototal menor. En relacion con el pesoseco,tanto en presenciacomoen ausenciade pergamino,seobservo un comportamientosimilar al del pesofresco durantetas primeras 10 h. Posteriormente,el peso secopracticamenteno mostro variacionesimportantes. La Figura 5 permite apreciarla evoluci6n del contenidode humedadde la semilla con y sin pergamino.En amboscasosel contenidode humedadmostro un aumentorelativamenteconsistentehastalas 24 h en semilla con y sin pergamino,cuando tiende a estabilizarse.Cabecomentar que durantelas primeras to h los cambiosde humedadfueron erraticos. Caracterfsticas de las plantulas obtenidas El numerode plantulasanormalesrue significativamentemayor (oc=O.Ot)cuandose utilizo arenaa 100%de sucapacidadderetencionde agua
GUEVARAet al.:Efectodel sustratosobrela germinaci6n desemilladecafe
211
Semillas germinadas (%) 100 Humedaddel sustrato
... 50%sp + 75%sp * 100%spa 50%cp +75% cp . 100%cp 80
60 VP I
I c:: -
,J
40
1 (j::
20
'1
0 0 Fig. 3.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Tiempo (dfas) Influencia del contenido de humedadde la arena sobre la germinaci6n de semillas de cafe Caturra con y sin pergammo. 0.5
g/semilla
I'" PFcp e PFsp*
PScp - PSsp
I
0.4
0.3
0.2
0.1
.--
"- 1 0
Fig. 4.
0
2
4
6
8
10
12
24
48
72
96
120
Tiempo (dfas) Evoluci6n del peso fresco (PF) y del pesoseco(PS) de semillasde cafe (Caturra) en presencia(cp) 0 ausencia(sp) de pergamino.Resultadospromediode 10 semillaspor rnedici6n.
212
AGRONOMIACOSTARRICENSE
60
Humedad (%)
55
50
"
45
1+ cpespl
40 35
30 Fig. 5.
""""'.'
0
"'.'
2
,
';'
'.'.."."""'
4
6
8
]0
]2
24
48
72
96
]20
Tiempo (dfas) Evolucion del contenido de humedad de semi lias de cafe (CatulTa) en presencia (cp) 0 ausencia (sp) de pergarnino. Resultados promedio de 10 semillas par medicion.
y semilla con pergamino(Cuadro I). En las demas combinacionesde sustratoy"conrenido de humedadno hubo efecto sabreel desarrollonorrna] de las plantu]as.Asimismo, e] usa de arena con humedadde saturaci6n(]OO%) redujo en mas de 45% (oc= 0.0]) el numero de plantulas normales0 % de germinaci6n.Finalmente,resulta evidenteque la germinaci6nrue considerablementemayoren todoslos casasen que se utiliz6 semilla sin pergamino. EI peso seco de las plantulas rue mayor cuandoseemple6arenacomosustrato(Cvadro2), exceptocuandosesembr6semilfacon pergamino
en papely en arenaal ]00% de 5aturaci6n,en cuyo casoel pesorue sustancialmente menor.Las semillas sin pergaminoprodujeronp]antulasmaspesadasque las semillascon pergamino.Ademas,el contenidode humedadde] sustratopracticamente no tuvo efectosabreel pesosecode ]as plantulas cuandoestasprovenfande semillassin pergarnino. La Figura 6 muestrael efecto de los tratamientossabre]a alturafinal de ]asp]antu]as.Es evidentequela sernillasin pergarninoprodujop]antulasmejordesarrolladas y conmayoralturaenambos sustratosy quela arenafavoreci6unamayoraltura en comparaci6ncon el uso de pape].Sin embargo,
Cuadra I. Efecto del sustratoutilizado para germinar semillasde cafe CatulTacon y sin pergarnino,as1como su contenidode humedadsabrelas caracteristicasde plantulasobtenidas(Valorespromediode 15 plantulas) Contenido Humedad
Semilla
Plantu!as(%) Papel
Arena
(%)
Germinadas
Normales
Anormales
Germinadas
Normales
Anormales
50 75 100 50 75 100
88.5 89.0 91.0 81.5 78.0 35.5
84.0 84.5 85.5 77.0 75.5 28.0
4.5 4.5 5.5 4.5 2.5 7.5
90.5 92.0 89.5 79.0 62.0 20.5
84.0 86.0 83.5 73.0 56.0 7.0
6.5 6.0 6.0 6.0 6.0 13.5
,
Sin pergamino Con pergamino
GUEVARA et aI.: Efecto del sustratosobrela gerrninaci6nde sernilla de cafe
213
Cuadro2. Efecto del sustratoy de su hurnedadsobreel pesosecode lag plantulasde cafe Caturraprovenientesde sernillascon y sin pergarnino.ResultadosaI cabode 35 dias. Contenidode
Pesosecoprornediode las plantulas(g)
hurnedad(%)
Papel
Arena
50 75 100
0.38a 0.38a 0.38a
0.56b 0.71a 0.69a
50 75 100
0.28ab 0.33a O.2lb
0.51a 0.42b 0.07C
Sin pergarnino
Con pergarnino
Muestrascon una rnisrnaletra no difieren significativarnenteentre sf.
Altura (cm) 7
50
75
100
50
Sin pergamino
100
Con pergamino
Papel Fig. 6.
75
50
a
ab
75
100
Sin pergamino
50
75
100
Con pergamino Arena
Influencia del pergarnino, del tipo de sustrato y del contenido de hurnedad del rnisrno sobre la altura prornedio de plantulas de cafe. Barras con una rnisrna letra no difieren significativarnente entre sf. Resultados despues de 35 dias despues de la siernbra.
214
AGRONOMIA COSTARRICENSE
cuandola semillacon pergaminosesembroen arena,elaumentoenla cantidaddeaguadel sustratoredujo el crecimientode las plantulas.Las plantulas masaltasseobtuvieronconsemillasin pergaminoy enarenacon75%desaturacion dehumedad, queno difirio (oc= 0.05) de la respuestaobservadacon el mismo sustratopero al 100% de saturacion. Con el empleo de papel, la altura de las plantulas provenientesde semilias sin pergaminofue mayor (oc= 0.05) que las de las que provenfan de semilla con pergamino.Sin embargo,con este sustratono se observarondiferenciasdebidas a la humedad. DISCUSION De acuerdocon los resultadosobtenidosen este experimentose confirmo que la presencia del pergaminoen sustratoscon altos niveles de aguaobstaculizoe incluso de algunaforma inhibio la germinacion.Si seconsideraque en ausencia del pergamino,los nivelesde aguadel sustrato no tuvieron mayor influencia sobrela germinaciony que no seobserv6diferenciasen la tasa de absorcionde aguaen presencia0 ausenciadel mismo (Figuras 4 y 5), es posible concluir que bajo condicionesde alta humedaden el sustrato, el pergaminoactuacomo una barreralimitante al suministrode oxfgenohaciael embrion,consideracion que concuerdacon los resultadosobtenidos por Huxley (1964).Aunque el suministrode oxfgenoesindispensableparael inicio del proceso germinativo,las cantidadesinicialesnecesarias son relativamentebajas(Bewley y Black 1994)y estassonsuministradasa travesdel aguade imbibicion. Puedeasumirse,por 10tanto,que el inicio del procesogerminativoocurrede igual forma en semillascon y sin pergamino,aun cuandoel sustrato estesaturadode agua.Durantelas primeras etapasdel procesogerminativo,las membranasde las mitocondriasno son totalmente funcionales, por 10que normalmenteseda un procesoanaerobico (Bewley y Black 1994).Es tan solo con la reorganizacionde las membranasmitocondriales que se inicia el procesorespiratorio normal. Al respecto,Guevaraet al. (1992) sumergieronsemillas de cafe en diferentestratamientospor espacio de 6 h, sin que esto influyera negativamente sobre el proceso germinativo, si, posteriormente,las semillasse colocabanen condiciones adecuadasde oxfgeno.
La restricciondel pasodel oxfgenohaciael embrionprobablementesedebaa la formacionde una pelfcula de aguaalrededorde la semilla, que provoca(en forma extema)unacondicionparcialmente anaerobica.La accion negativadel pergamino sobre la germinacionse presentaentonces en condicionesde alta humedaddel sustrato,en estecasocuandola humedadfue de 75 y 100%. La semilla de cafe imbibida no presentareposoy por 10tanto su metabolismoestaactivo y susceptible a los diferentes factores extemos (Come 1983).Si la semilla permaneceen estacondicion por un tiempo prolongado,se afectarfasu potencial germinativo.En general,semillastotalmente recubiertasde aguano germinan(Come 1983),ya que en estoscasosel agualimita la disponibilidad de oxfgenoparael metabolismodel embrion. El mayor porcentaje de germinacion en arenacon 50% de saturacionde aguaconcuerda con la recomendacionhechaparala germinacion de cereales(Renard 1975).En presenciadel endocarpo,la germinaciones siempremenoren este sustrato,en comparacioncon la germinacion sobre papel. Ello sugiereque en arena,ademas de estar el pergaminosaturadocon agua,existe una capa extema de Ifquido que 10recubre,con 10cual el suministrode oxfgenose ve disminuido. Este fenomenoes muy comunen estetipo de sustrato(Renard 1975), El mayor crecimientoobservadoen ausencia del pergaminose pudo deber a que estassemillas germinaroncon anterioridadalas semilias con pergamino(Figura 2), con 10cual iniciaron su crecimientomas temprano.Es interesantenotar, sin embargo,que el crecimiento fue mayor en plantas provenientesde semilias sembradas en arenaque en papel. Es probable que ello se debio a que en esta ultima condicion, la semilla estuvodirectamenteexpuestaa la luz por It>que no necesitoelongartanto el hipocotilo como las plantulasque crecieronen arena(Figura 6). Adicionalmente,en arenala adherenciade la planta al sustratofue firme, y el sistemaradical presentoun mejor desarrollode falcessecundarias, que Ie permitieron una mejor absorcion de agua(y probablementenutrimentos)y por 10 tanto, un mayor crecimiento. Por ello, el uso de papel como substrato, aunque adecuadopara evaluar la germinacion,no 10es para estudiarel posteriorcrecimientoy desarrollode la plantula. La ausenciade diferencias(oc= 0.01) en la longitud de las plantasevidenciaque una vez germi-
GUEVARAet al.:Efectodel sustratosobrela germinacion desemilladecafe
215
nada la semilla, el nivel de agua del papel deja de teneT influencia.
GUEVARA, E.; HERRERA, J.; ALIZAGA, R. 1992.Efecto de la cianamida hidrogenadaen la semilla de cafe
De todo 10 anterior se uede sintetizar ue d ..: dp I .11 d q, una a ecua a germmaclon e a semi a e cafe con pergamino requiere un manejo cuidadoso en el suministro de agua, con el fin de teneTuna oxigenaci6n apropiada tanto en el suelo como en condi-
(Coffea.arabica)c~.c:aturra.II. In~uenciaso~reel
d
. ' . Clones de laboratono.
. . En las condiciones
metabohsmo germmatlvo. Agronomla Costamcense
16(2):177-185. HERRERA,J.; GUEVARA,E.; BARBOZA,R. 1989.Efecto dela cianamida hidrogenada en la semillade cafe (Coffea arabica) cv. Caturra. I. Influencia en la germinacion. Turrialba 39(3):287-292.
de este
experimento, ello se logr6 cuando el suministro de agua fue no mayor del 50% de la capacidad del sustrato.Los criterios de germinaci6n obtenidos en el presentetrabajo esmn siendo utilizados de forma
HUXLEY,P.A.1964.Somefactorswhichcanregulategerminationandinfluenceviabilityof coffeeseeds. Proc. Int. SeedTest.Assoc.29(1):33-65.
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