Tesis / 0031 / I.AG.

I

EFECTO GENERADO POR LOS CAMPOS MAGNÉTICOS INDUCIDOS SOBRE LAS CARACTERÍSTICAS MORFO-FISIOLÓGICAS DE PLANTAS DE Helianthus annuus L. COMO FACTOR POTENCIADOR DEL CRECIMIENTO Y DESARROLLO VEGETAL.

VANESSA SALAZAR TORRES

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL BOGOTÁ D.C. 2016

II

EFECTO GENERADO POR LOS CAMPOS MAGNÉTICOS INDUCIDOS SOBRE LAS CARACTERÍSTICAS MORFO-FISIOLÓGICAS DE PLANTAS DE Helianthus annuus L. COMO FACTOR POTENCIADOR DEL CRECIMIENTO Y DESARROLLO VEGETAL.

VANESSA SALAZAR TORRES

TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO AGROINDUSTRIAL

DIRECTOR ING. DEIVIS SUÁREZ RIVERO INGENIERO AGRÓNOMO MÁSTER EN BIOLOGÍA VEGETAL

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA AGRARIA DE COLOMBIA PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL BOGOTÁ D.C. 2016

III

Nota de aceptaciรณn: ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________

_____________________________________ Firma del presidente del jurado

_____________________________________ Firma del jurado

_____________________________________ Firma del jurado

Bogotรก, D.C.___________de______________de 2016

IV

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a mis padres Neyla Torres Penilla y José Dagnover Salazar Serna por darme la vida y su incondicional apoyo, por forjar mi camino por el sendero correcto.

A mi esposo Jorge Andrés Duque Patiño por ser quien me permitió llegar hasta este punto, por su apoyo y amor incondicional, y a mi hijo Martín Duque Patiño por ser el motor de mi vida, agradezco a Dios especialmente por ser mi guía y poner en mi camino esas personas que me han apoyado en lo largo del camino.

Al Ingeniero Deivis Suárez, mi Director de Tesis, por su presencia incondicional, sus apreciados aportes, críticas, comentarios y sugerencias durante el desarrollo de esta investigación, que me permitió adquirir experiencia en esta rama y optar por el título de ingeniera agroindustrial; en general agradezco a cada una de las personas que hicieron parte de este proyecto y a las que colaboraron de alguna forma para su realización.

Agradezco a la Fundación Universitaria Agraria de Colombia por el apoyo brindado durante mi proceso de formación. A todas las personas que pusieron su granito de arena en la ejecución del proyecto, muchas gracias.

V

CONTENIDO

Página

RESUMEN

1

ABSTRACT

3

INTRODUCCION

5

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

7

2. OBJETIVOS

9

3. MARCO TEORICO

10

3.1. ANTECEDENTES

10

3.2. CAMPOS MAGNÉTICOS

12

3.2.1. Tipos de campos magnéticos

13

3.2.2. Biomagnetismo

16

3.3. EL GIRASOL Helianthus annuus L.

16

3.3.1. Generalidades del cultivo

16

3.3.2. Características de la planta

17

3.3.3. Requerimientos edafoclimáticos

18

3.3.4. Manejo del cultivo

19

3.3.5. producción de semillas y propagación en el cultivo de Helianthus annuus L.

20

3.4. EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE LA AGRICULTURA

20

VI

3.5. LIMITACIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE SEMILLA DE ALTA CALIDAD

21

4. MATERIALES Y METODOS

24

4.1. LOCALIZACIÓN Y UBICACIÓN DEL ESTUDIO

24

4.2. MATERIALES

24

4.2.1 Siembra en semillero

24

4.2.2. Aplicación de campos magnéticos en semillero de girasol Helianthus annuus L.

25

4.2.3. Trasplante

26

4.3 MÉTODOS

27

4.3.1. Evaluación del proceso de germinación de las semillas de Helianthus annuus L.

27

4.3.2. Evaluación de los efectos directamente manifiestos sobre caracteres morfo-fisiológicos de las plantas en estudio

27

4.3.3. Contenido de clorofila y carotenoides en las plantas de girasol

29

4.4. DISEÑO EXPERIMENTAL

30

4.4.1. Contexto del diseño experimental

30

4.4.2. Hipótesis del diseño experimental

30

4.4.3. Variables

31

4.4.4. Análisis estadísticos de los datos

32

5. RESULTDOS Y DISCUSIÓN

33

VII

5.1. EVALUACIÓN DEL PROCESO DE GERMINACIÓN DE LA SEMILLA

33

5.1.1. Porcentaje de germinación

33

5.2. EVALUACIÓN DE LOS PARAMETROS MORFOFISIOLOGICOS DE LAS PLANTAS

36

5.2.1. Número de hojas en las plantas

36

5.2.2. Comportamiento del área foliar

38

5.2.3. comportamiento de las variables masa fresca (M.F) y masa seca (M.S) en las plantas

39

5.2.4. Dinámica de crecimiento

46

5.2.5. Índices de crecimiento y desarrollo

47

5.3. CUANTIFICACION DE LOS EFECTOS SOBRE EL RENDIMIENTO DEL CULTIVO EN ESTUDIO

49

5.3.1. Contenido de clorofila A, B, total y carotenoides

49

CONCLUSIONES

52

RECOMENDACIONES

54

BIBLIOGRAFÍA

55

VIII

LISTA DE TABLAS Página Tabla 1. Ecuaciones para hallar la intensidad de los campos magnéticos

15

Tabla 2. Índices fisiológicos empleados

28

Tabla 3. Diseño experimental planteado

32

Tabla 4. ANOVA para la masa fresca inicial momento I

41

Tabla 5. Pruebas de múltiple rangos para la masa seca momento I (95,0 porcentaje LSD)

41

Tabla 6. ANOVA para la masa seca inicial momento I

42

Tabla 7. Pruebas de múltiple rangos para la masa seca momento I (95,0 porcentaje LSD)

42

Tabla 8. ANOVA para la masa fresca inicial momento II

44

Tabla 9. Pruebas de múltiple rangos para la masa fresca momento II (95,0 porcentaje LSD)

45

Tabla 10. ANOVA para la masa seca momento II

45

Tabla 11. Pruebas de múltiple rangos para la masa seca momento II (95,0 porcentaje LSD)

46

Tabla 12. Índices de crecimiento y desarrollo

48

Tabla 13. Contenido de clorofila y carotenoides

50

IX

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Líneas de campo

14

Figura 2. Bobina utilizada para el montaje de campos magnéticos

15

Figura 3. Lugar de estudio, Fundación Universitaria Agraria de Colombia

24

Figura 4. Montaje final para la aplicación de campos magnéticos

25

Figura 5. Ubicación de las bobinas en el montaje de aplicación de campos magnéticos

26

Figura 6. Procedimiento para la determinación del contenido de clorofila y carotenoides

29

Figura 7. Comportamiento del porcentaje de germinación

33

Figura 8. Representación gráfica número de hojas en las plantas

37

Figura 9. Área foliar inicial y área foliar final

39

Figura 10. Masa fresca y masa seca etapa I

40

Figura 11. Masa fresca y masa seca etapa II

43

Figura 12. Dinámica de crecimiento de las plantas

47

X

LISTA DE ECUACIONES Página Ecuación 1. Intensidad del campo

14

Ecuación 2. Porcentaje de germinación

27

Ecuación 3. Clorofila A

30

Ecuación 4. Clorofila B

30

Ecuación 5. Clorofila total

30

Ecuación 6. Carotenoides

30

XI

LISTA DE SIGLAS

Abreviatura

Significado

M.F

Masa fresca

M.S

Masa seca

C1

14µT

C2

422µT

CM

Campo magnético

g

Gramo

cm

Centímetro

cm2

centímetro cuadrado

µT

Microtesla

A-Fi

Área foliar inicial

A-Ff

Área foliar final

TCR

Tasa de crecimiento relativo

TAN

Tasa de asimilación neta

IAF

Índice de área foliar

TCC

Tasa de crecimiento de cultivo

TAC

Tasa absoluta de crecimiento

1

RESUMEN La disponibilidad de la semilla de alta calidad es una de las mayores preocupaciones para la agricultura en Colombia, la pérdida de habilidad para germinar es precedida por una larga fila de procesos deteriorantes dentro de la semilla que debilitan su desempeño. El análisis de pureza y las pruebas de germinación han sido ampliamente utilizadas en la evaluación de la calidad de las semillas durante aproximadamente un siglo. Sin embargo, en los últimos tiempos se ha dado énfasis en las mediciones de otros componentes de la calidad de semillas tales como: sanidad, pureza genética y vigor, esto, resaltando la importancia que tiene al ser el principal método de propagación. Por esta razón, es necesario mantener la búsqueda de métodos o tecnologías que permitan mejorar la calidad de la semilla teniendo en cuenta que este tipo de material biológico es proclive a la pérdida de vigor y viabilidad durante el almacenamiento prolongado.

Por lo anterior el objetivo de este trabajo analizó el efecto que generan los campos magnéticos inducidos sobre las características morfo-fisiológicas de la planta de Helianthus annuus L. como factor potenciador del crecimiento y desarrollo vegetal. Para ellos se emplearon bobinas de 300 y 1200 espiras en función del tiempo de exposición, resultaron 8 tratamientos: C2T1, C2T2, C2T3 y C2T4 para 422 µT, C1T1, C1T2, C1T3 y C1T4 para 14 µT y un control. Las semillas fueron expuestas a una de las dos inducciones de campo magnético mencionadas durante distintos periodos de tiempo: 60 min (C2T1 – C1T1), 180 min (C2T2 – C1T2), 300 min (C2T3 – C1T3) y permanente (C2T4 – C1T4) durante los 15 días del proceso de germinación.

De los resultados obtenidos se observó, que el tiempo requerido para empezar el proceso de germinación fue menor en las semillas expuestas durante 300 min y de forma permanente, respecto al control para cualquier intensidad de campo magnético, los resultados finales indican que para el tratamiento C1T4 se obtuvo un incremento en la velocidad de germinación y crecimiento de la semillas de girasol (Helianthus annuus L.) durante la etapa I del experimento lo que demuestra que la intensidad de 14 µT con una exposición permanente tiene mayor incidencia en el porcentaje de

2

germinación de las semillas, como también en los contenidos de clorofila y carotenoides en las plantas.

También se encontró que los tratamientos que tuvieron mayor incidencia en el desarrollo de número de hojas fueron C2T4, C2T3, C1T4 y C1T3 plantas que fueron sometidas a los mayores tiempo de exposición a los campos magnéticos, independiente de la intensidad del campo, sobre la dinámica de crecimiento de la planta hubo mayor incidencia en el tratamiento C2T4 de exposición permanente, con una intensidad de 422 µT. La aplicación de campos magnéticos tuvo efecto en el tiempo de germinación, dinámica de crecimiento, número de hojas, altura de la plantas, área foliar, masa fresca (MF), masa seca (MS) y contenido de clorofila y carotenoides en las plantas de girasol (Helianthus annuus L.) Palabra claves: Campos magnéticos, girasol, crecimiento, desarrollo, clorofila y carotenoides.

3

ABSTRACT The germination percentage is not enough to express the seed quality because this concept also involves genetic quality and other aspects of physiological quality besides germination. The loss of ability to germinate is preceded by a long line of deteriorating processes within the seed that weaken their performance, the seed has fundamental importance because it is the main method of propagation. But sometimes this is seriously affected by the action of various factors. Therefore, the search for methods or technologies to improve seed quality is of vital importance, considering that this type of biological material is prone to the loss of vigor and viability during prolonged storage.

This is due to its physical and chemical characteristics, which have been noted by many authors.

It is why the objective of this paper is to analyze the effect of induced magnetic fields generated over the morpho-physiological characteristics of the plant Helianthus annuus L. as an enhancer factor of plant growth and development. For them coils of 300 and 1200 turns depending on the time of exposure were used, as a result there were 8 treatments: C2T1, C2t2, C2T3 and C2T4 to 422 ÂľT, C1T1, C1T2, C1T3 and C1T4 to 14 ÂľT and control. The seeds were exposed to one of two inductions in the magnetic field mentioned during different periods of time: 60 min (C2T1 - C1T1), 180 min (C2T2 C1T2), 300 min (C2T3 - C1T3) and permanent (C2T4 - C1T4) during the 11 days of the germination process.

From the results it was observed that the time required to start the germination process was lower in the seeds that were exposed for 300 min and in a permanently way, with respect to control any magnetic field strength, the final results indicate that for the C1T4 treatment was obtained an increase in the speed of germination and growth of sunflower seeds (Helianthus annuus L.) during stage 1 of the experiment which shows that the intensity of 14 mT with a permanent exhibition had the greatest impact on the percentage of seed germination, also in the content of carotenoids and chlorophyll in plants.

4

It was also found that treatments that had the greatest impact on the development of number of leaves were C2T4, C2T3, C1T4 and C1T3 plants q were subjected to the greatest time of exposure to magnetic, independent fields of the field intensity on the dynamics plant growth had increased incidence of treatment C2T4 permanent exhibition with an intensity of 422 ÂľT. The application of magnetic fields had an effect on the time of germination, growth dynamics, number of leaves, plant height, leaf area, fresh mass (MF), dry matter (DM) and chlorophyll content and carotenoids in plants sunflower (Helianthus annuus L.) Keywords: carotenoids.

Magnetic

fields,

sunflower,

growth,

development,

clorophyll

and

5

INTRODUCCIÓN El girasol (Helianthus annuus L.) es una planta anual originaria de América, pertenece a la familia Asteraceae y una de sus características más reconocidas es su flor que está siempre dirigida al sol y sigue su trayectoria; la flor puede llegar a tener 30 centímetros de diámetro y en ella encontramos las semillas. En países como Venezuela la adaptabilidad de este rubro ha sido demostrada desde el siglo pasado, presentándose como una alternativa para ser sembrado después de cosechar el maíz en los Llanos Occidentales. Los agricultores llegaron a manejarlo y conocerlo apropiadamente logrando sembrar más de 70.000 hectáreas durante la década de los 80’s. Por tal razón, la producción de girasol se debe mantener como una alternativa en las regiones de reconocida adaptabilidad al cultivo (Meleán, 2009).

En la actualidad el girasol se cultiva principalmente como planta para la obtención de aceite y aunque en los últimos años se está viendo un aumento en su uso como flor cortada, sobre todo para decoración de escenarios, escaparates, mesas, entre otros, se vuelve paradójico ver que el mayor uso de girasoles es artificiales, en su mayoría compuestos de tela y plástico, desplazando a un costado a la flor natural. Por otro lado, también se puede cultivar como planta ornamental en maceta, aunque para ello se utilizan los llamados cultivares enanos o dentro de jardines en donde prima sobre todo la vistosidad de los capítulos, colores y tamaños (Melgares, 2001).

El cultivo de girasol como flor cortada se puede implementar en invernadero o al aire libre, aunque en esta última modalidad depende en muchos caos de las zonas y las épocas en las que se puede realizar el cultivo (Altman et al, 1996). La finalidad del cultivo como flor cortada es distinta respecto al oleaginoso, el de boca o el forrajero. En los dos primeros se suelen buscar plantas con capítulos grandes y con una alta producción de semillas por planta; en el forrajero adicional se busca un alto peso de la planta. Por el contrario, en el ornamental se busca un capítulo no demasiado grande ya que ello impediría su uso como flor por lo que diámetros inferiores a 8 centímetros se consideran adecuados para estos fines.

6

Debido a las diferentes exigencias en calidad, tamaño, uso, color, tiempo, entre otros; se ve la necesidad de buscar métodos que permitan un mejoramiento continuo de estos aspectos encontrando que el uso de campos magnéticos influye en la germinación y crecimiento de especies de interés agronómico y forestal. Y aunque existe bibliografía que muestra un posible efecto estimulante de campos magnéticos estacionarios sobre el crecimiento de plántulas y germinación de semillas, hasta la fecha solo hay hipótesis lo que dificulta establecer mecanismos de acción concretos (Florez, 2005).

Tomando como referente el planteamiento de Méndez (2013), donde señala que “la aplicación de campos magnéticos producen efectos físicos sobre los organismos biológicos, por lo cual, su utilización en la agricultura se ha incrementado paulatinamente”, por tal razón es que esta investigación pretendió determinar el efecto generado por los campos magneticos sobre las carecteristicas morfo-fisiológicas en plantas de girasol (Helianthus annuus L.), evaluando como factores el proceso de germinación de la semilla, índices de crecimiento y desarrollo de la planta, producción de biomasa, entre otros. Dado lo anterior, este trabajo está dividido en cinco capítulos, siendo: capítulo 1 dedicado al planteamiento del problema (este evidencia la problemática real con la germinación de las semillas); un capítulo 2 donde se plasman los objetivos de la investigación, tanto generales como específicos; por su parte el capítulo 3 está enfocado hacia el marco teórico que soporta esta investigación (este plasma elementos propios del cultivo así como referentes a la generación de los campos magnéticos e indicadores de crecimiento y desarrollo vegetal); en el capítulo 4 se detalla la metodología seguida incluido el diseño experimental y en detalle el cómo se realizó el procesamiento estadístico de datos y el capítulo 5 donde se muestran los resultados y discusión (en este se da respuesta a cada objetivo específico planteado desde la experimentación). Posterior a los cinco capítulos, se dedica un espacio para las principales conclusiones y recomendaciones del estudio, así como para las referencias bibliográficas que permitieron la estructuración del documento.

7

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Para un pequeño, mediano o gran productor, contar con semillas de calidad ha sido siempre un factor determinante a la hora de esperar buenos rendimientos agrícolas, la disminución del poder germinativo de la semilla que se presenta en algunas ocasiones se puede asociar a diferentes factores del producto y del medio que lo rodea, entre los que se encuentra un mal manejo post-cosecha (Rico, 2014). Por ello, es urgente la búsqueda de métodos o tecnologías que permitan mejorar la calidad de la semilla, lo que se convierte en un reto de vital importancia teniendo en cuenta que este tipo de material biológico es propenso a la pérdida de vigor y viabilidad durante el almacenamiento prolongado (Delouche, 2002).

Ante tal situación, el agricultor se encuentra con semillas con un poder germinativo reducido, lo que se traduce en empleo de mayor volumen de semillas por unidad de superficie o disminución del número de plantas en la misma. Es por esto que surge el interés en buscar herramientas que permitan estimular los embriones de las semillas con baja viabilidad para de esta forma estimular la germinación e inducir cierta resistencia a los factores exógenos que limitan su desarrollo (factores manifiestos en el cambio climático). Una de las tecnologías que ha surgido con el propósito de estimular la respuesta post-germinación de las plantas, es precisamente el tratamiento magnético de semillas (Yao et al. 2004).

Es importante señalar que el éxito de las investigaciones en esta área del conocimiento con el empleo específico de esta técnica ha sido inestable en el tiempo. Lo que se debe entre otras causas, a que no se conocen con precisión los mecanismos de interacción de estos agentes con el material biológico, ni la influencia de los numerosos factores que modifican su campos,

donde

acción (Podleśny, 2004). Caso similar a lo que sucede en los se

han

implementado

agentes

físicos

electromagnéticas como el LASER (Hernández et al. 2010).

basados

en

ondas

8

Por otra parte, es de señalar que en la actualidad se han estudiado los efectos del campo magnético sobre el material biológico, pero aún existe poca evidencia sobre el efecto de los campos eléctricos y electromagnéticos. Dichos estudios han estado encaminados a conocer como pueden ser modificados los efectos en función de los dos parámetros de exposición fundamentales: la intensidad del campo (inducción magnética) y el tiempo. Entre las primeras investigaciones sobre los efectos de este agente físico en tejidos vegetales, se encuentran los trabajos de Sawostin en 1930 (Hayden, 1971), quien estudió la incidencia de un campo magnético de 700 mT sobre algunos parámetros biofísicos y fisiológicos a nivel celular en (Nitella flexilis L). En la rama de las Ciencias Agrícolas desde comienzos del siglo XX se han venido realizando trabajos experimentales con vistas a conocer los efectos del campo magnético en el crecimiento y desarrollo de las plantas (fundamentalmente mediante el tratamiento de semillas) (Galland, et al. 2005).

Hay que destacar que dentro de las principales ventajas de aplicación del campo magnético en semillas se encuentra el hecho de que estas poseen una mayor facilidad de manipulación con riesgos mínimos a posibles daños en comparación con tejidos de la hoja, raíz o tallo. De otro lado, una de las razones fundamentales por la cual se ha difundido en el mundo el tratamiento de semillas con campos magnéticos, radica en el impacto que ha tenido en la recuperación de semillas que poseen baja calidad en determinadas especies vegetales (Alexander et al. 1995). De esta forma, la exposición de semillas de girasol (Helianthus annuus L.) a campos magnéticos inducidos busca aumentar su poder germinativo, proporcionando un tiempo de germinación menor y un porcentaje mayor al que se conoce, mejorando el desarrollo y rendimiento de las plantas (Méndez, 2013).

Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, el presente proyecto pretendió plantear diversas alternativas y estrategias para mejorar la adaptación del cultivo de girasol a los factores adversos del clima, y dar solución a la siguiente pregunta: ¿Qué efecto generan los campos magnéticos inducidos sobre las características morfofisiológicas de plantas de Helianthus annuus L. como factor potenciador del crecimiento y desarrollo vegetal?

9

2. OBJETIVOS En aras de dar solución a la pregunta planteada, el objetivo general de este trabajo es: Analizar el efecto que generan los campos magnéticos inducidos sobre las características morfo-fisiológicas de plantas de Helianthus annuus L. como factor potenciador del crecimiento y desarrollo vegetal.

Para lo cual se plantean los siguientes objetivos específicos: 

Evaluar el proceso de germinación de semillas de Helianthus annuus L., bajo el efecto de los campos magnéticos inducidos con diferentes intensidades.



Determinar los efectos directamente manifiestos sobre caracteres morfofisiológicos de las plantas en estudio dada la inducción de los campos magnéticos.



Establecer la incidencia de los campos magnéticos sobre la síntesis de clorofilas y carotenoides en plantas de girasol sometidas a campos magnéticos inducidos.

10

3. MARCO TEÓRICO

3.1.

ANTECEDENTES.

La aplicación del electromagnetismo es un fenómeno complejo, que encierra una serie de condiciones experimentales que abarca desde diferentes formas de aplicación, tiempo de exposición, inducciones magnéticas, frecuencias, intensidades y tipos de campos electromagnéticos. Desde principios de la década de los 80 comenzaron a publicarse trabajos científicos que demuestran que los sistemas vivos son sensibles a campos magnéticos (Isaac, 2011).

De lo anterior no escapan los agro-ecosistemas, es por ello que en la esfera de la agricultura se ha empleado tratamiento magnético al agua de riego que permite contar con un líquido físicamente modificado, con una tensión superficial menor, con mayor conductividad eléctrica, solubilidad, coagulación y cristalización, lo que la hace más ligera, pura y fluida respecto al agua en estado normal, para proporcionar a la planta una mejor asimilación de nutrientes, acelerar los ciclos de maduración, evitar las puntas quemadas, entre otros beneficios (Mendez, 2013 ).

Por otra parte en un estudio realizado por Fung et al, (2007) en plantas de romero (Rosmarinus officinalis L.), se encontró que el agua de riego expuesta a un campo magnético de 0,06 T incrementó significativamente la longitud del tallo, obteniéndose un valor de 15,5 cm respecto al tratamiento control, con el que se obtuvo un valor de 11,6 cm; de igual forma, para la variable longitud de raíz se tuvo resultados positivos con la aplicación del campo magnético de 0,06 T, encontrando valores de 12,23 cm, frente a las plantas control cuyos valores fueron de 5,20 cm. Para Duarte et al, (2005) resultó efectiva la magnetización del agua en el riego de plantas ornamentales como las

11

Arecaceae que se encuentran en las zonas tropicales de Cuba, Brasil, Australia, África y Asia, aumentando el crecimiento de las plantas y el número de hojas por cada una.

También encontró que con el tratamiento magnético del agua de riego se atenúan las obturaciones de los emisores de riego, logrando un caudal medio mayor, así como un coeficiente de uniformidad de riego más elevado que para el tratamiento testigo.

Carbonell et al, (2004) encontraron que el riego de semillas de pasto barrera (Brachiaria decumbens Stapf.) con agua tratada con campos magnéticos incrementó el porcentaje y la velocidad de germinación en aproximadamente un 10% en todos los tratamientos expuestos, además, que el tratamiento de riego con agua estimulada durante 60 min presentó la mayor tasa de germinación con un 18% respecto al control. Incluso, se encuentra que la solubilidad de nutrientes es mucho mayor con agua expuesta a campos magnéticos. Kleps (1996) citado por Carbonell et al, (2004), realizó un análisis sobre suelos regados con agua tratada magnéticamente y obtuvo valores más altos de nitrógeno, fósforo y potasio.

De igual forma se ha empleado esta técnica para incrementar la germinación de semillas, el crecimiento y desarrollo de las plantas, incremento del peso de los frutos y con ello de los rendimientos, así como el mejoramiento de los procesos metabólicos. En un estudio realizado por Rặcuciu et al, (2008) sobre la exposición de semillas de maíz (Zea mays L.) a campos magnéticos de baja intensidad (50 µT), se reveló que hubo una influencia estimulante sobre las plantas en sus primeras etapas de desarrollo, encontrando un considerable incremento de la masa de tejido fresco, mayor asimilación de pigmentos, una cantidad más elevada de clorofila, aumento del nivel promedio de los ácidos nucleicos y una longitud promedio mayor de las plantas; sin embargo, cuando la intensidad del campo magnético fue mayor (100 y 150 µT), obtuvo un efecto inhibitorio en los parámetros medidos.

Otro estudio realizado por Marks et al. (2010) evidenció que estos autores estimularon semillas de papa (Solanum tuberosum L.) con campos magnéticos variables de 20 µT, 40 µT y 80 µT, encontrando que la exposición tuvo un efecto significativamente positivo y directamente proporcional a la inducción magnética y al tiempo empleado sobre la

12

germinación, longitud del tallo, número de ramificaciones y cantidad de hojas de la planta, respecto de las plantas control.

Según investigaciones realizadas para el uso de campos magnéticos en la agricultura como método potenciador estimulante del crecimiento y el rendimiento de las plantas, esta tecnología constituye una solución prometedora de la producción agrícola y de la situación alimentaria y nutricional, de forma sostenible y en armonía con el medio ambiente (Isaac, 2011).

3.2.

CAMPOS MAGNÉTICOS.

Los campos magnéticos se originan por el movimiento de cargas eléctricas o materiales magnéticos, por consiguiente, cuando es generado por partículas en movimiento se manifiesta un campo magnético en el conductor donde circula, en este caso, cuando un aparato eléctrico está funcionando coexisten en su entorno un campo eléctrico y magnético. La intensidad del campo magnético depende de la intensidad de la corriente eléctrica y de la posición del punto donde se mide. Con respecto a la distancia de la fuente, la intensidad del campo magnético es mayor cuando es más próximo y disminuye al aumentar la distancia. Las unidades para medir el campo magnético son, su intensidad o su densidad de flujo. La intensidad se expresa en amperios por metro (A/m), y la densidad, en el sistema internacional se expresa en Teslas (T) o sus fracciones, en particular el microtesla (µT) (Pérez, 2015).

Indiscutiblemente el interés del hombre por el fenómeno del magnetismo se remonta a las primeras civilizaciones y hay registros de por lo menos 600 años a.c que evidencian el conocimiento de la electricidad estática. Los campos magnéticos afectan a todos los seres vivos, motivo por el cual son objeto de investigación a nivel mundial y evidencia de ello, es la existencia de ciertas algas y bacterias que utilizan el geomagnetismo para orientarse. En los humanos, los campos magnéticos pueden afectar a nivel neuronal, existiendo controversia en cuanto a su influencia en la salud y la posibilidad de provocar efectos nocivos (líneas de alta tensión, antenas de telefonía móvil, Wi-Fi y electrodomésticos). Sin embargo, las aplicaciones de estos campos son muy variadas y el magnetismo resulta esencial en nuestra tecnología como medio ideal de

13

almacenamiento de datos en cintas y discos magnéticos, además, de sus aplicaciones médicas utilizando equipos para diagnóstico RMN y para tratamiento basados en la magnoterapia (Carbonell et al. 2013).

3.2.1. Tipos de campos magnéticos.

El interés de estudiar los campos magnéticos está enmarcado desde el siglo XIII, donde grandes personajes de la historia como Pierre Pélerin de Maricourt

(1200-1299),

escribió el primer tratado sobre las propiedades de los imanes, describiéndolos a través de una roca denominada basalto, la cual era encontrada luego de las actividades volcánicas en el fondo del océano, con el tiempo estas rocas sufrían un proceso de enfriamiento que las solidificaba reteniendo en ellas una imagen que dejaba entrever unas líneas que indicaban la dirección del campo magnético de la tierra (Isaac, 2011).

De esta manera, se dio inicio al estudio es los CEM, entendiéndolos como interacciones entre las cargas eléctricas ya sean constantes o estáticos, y variables en el tiempo o dinámicos. Los campos estáticos se producen cuando la corriente eléctrica es continua, es decir, fluye siempre en la misma dirección. Los campos variables se originan cuando la corriente eléctrica que los produce varía en el tiempo; estos se clasifican a su vez en CM pulsantes y CM alterno, en función de la variación de tensión que los produce (Méndez, 2013).

Dicho de otra manera, un campo magnético puede ser generado por dos fuentes, una por un material magnético que se encuentra en la tierra de manera natural, y otro creado por el movimiento de cargas eléctricas a través de un conductor. 

Materiales magnéticos.

Los materiales existen magnéticos de forma natural, o que tienen el potencial de convertirse en imanes son: hierro, hematita, magnetita, gases ionizados, (como el material del que están hechas las estrellas).

14



Campo magnético generado por movimiento de cargas.

Un campo magnético, es una fuerza creada como consecuencia de la interacción en el movimiento de cargas eléctricas, conocido también como flujo de electricidad. Una barra imantada o un cable que lleva in situ corriente pueden influir en otros materiales magnéticos por inducción produciendo un "campo magnético”.

Dichos campos suelen representarse mediante "líneas de fuerza" (ver figura 1), las cuales permiten imaginar la dirección y sentido del campo que se genera en presencia de las cargas, en cualquier punto, la dirección del campo magnético es igual a la dirección de las líneas de fuerza, y la intensidad del campo es inversamente proporcional al espacio entre las líneas (la figura 2 muestra el solenoide empleado en el estudio).

Figura1. Líneas de campo

Fuente. El autor

Como resultado de estudios, el campo magnético cuenta con una base matemática realizados por autores como Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), Carl Friedrich Gauss (1777-1855), Michael Faraday (1791-1867) que han permitido el trabajo y aplicación en las diferentes áreas de estudio, las cuales son utilizadas para determinar la densidad de flujo e intensidad del campo que se requiere (Isaac, 2011).

15

La densidad de flujo magnĂŠtico B en espacio libre estĂĄ relacionada con la intensidad de campo a partir de la Ec 1.

(EcuaciĂłn 1) đ??ľ = đ?œ‡0 H Donde: đ?œ‡0 es conocida como la constante de permeabilidad en el espacio libre e igual a 4đ?œ‹ Ă— 10−7 đ??ť/đ?‘š.

H estĂĄ definida como la intensidad de campo magnĂŠtico.

Figura 2. Bobina utilizada para el montaje de campos magnĂŠticos

Fuente. El autor La ecuaciĂłn definida para hallar el campo magnĂŠtico es: đ??ľ

=

đ?œ‡0 đ?‘–đ?‘ đ??ż

(�)

Donde: đ?œ‡0 = 4đ?œ‹ Ă— 10−7 đ??ť/đ?‘š. Permeabilidad en el espacio libre đ?‘– Corriente aplicada al dispositivo electrĂłnico đ?‘ NĂşmero de espiras đ??ż Alto de la bobina

Tabla 1. Ecuaciones para hallar la intensidad de los campos magnĂŠticos

16

No de espiras

Ec

Intensidad de campo MagnĂŠtico B

300

đ??ľ=

1200

đ??ľ=

4đ?œ‹ Ă—10−7 (2.3đ?‘šđ??´)300

đ??ľ = 14.4 đ?œ‡đ?‘‡

0.06đ?‘š 4đ?œ‹ Ă—10−7 (2.3đ?‘šđ??´)1200

đ??ľ = 442 đ?œ‡đ?‘‡

0.06đ?‘š

Fuente. El autor 3.2.2. Biomagnetismo.

El electromagnetismo forma parte de la vida de todos los seres vivos en el mundo, tecnologĂ­as como la televisiĂłn, la telefonĂ­a celular y hasta la levitaciĂłn, se basa en esta fuerza primordial de la naturaleza. La ciencia y la tecnologĂ­a se han integrado para que mediante el biomagnetismo, se logre imitar la forma en la que la naturaleza se comporta, creando soluciones a diferentes problemĂĄticas de salud en seres humanos, crecimiento y desarrollo vegetativo, rendimiento en animales de producciĂłn (MĂŠndez, 2013).

Una de las aplicaciones del biomagnetismo estĂĄ en la agricultura, en el cual se han realizado numerosos experimentos con el objetivo de incrementar el rendimiento en cultivos, mejorar caracterĂ­sticas agronĂłmicas, quĂ­micas y biolĂłgicas en las plantas, y mitigar algunos problemas presentes en suelos y aguas empleados para fines agrĂ­colas (Isaac, 2011).

3.3.

EL GIRASOL (Helianthus annuus L.)

3.3.1. Generalidades del cultivo.

Debe su nombre a la propiedad que posee en el comienzo de la floraciĂłn, de girar su inflorescencia en el sentido de la marcha solar. Con el avance de la floraciĂłn dicho movimiento se paraliza. El girasol es una planta anual; debe su nombre a la propiedad que posee en el comienzo de la floraciĂłn, de girar su inflorescencia en el sentido de la marcha solar, con el avance de la floraciĂłn dicho movimiento se paraliza (MeleĂĄn, 2009)

17

Uno de los principales cultivos utilizados para la extracción de aceite en el mundo. Los españoles la introdujeron en Europa como planta ornamental, llegando a Rusia en el siglo XVIII, este cultivo ha mostrado un excelente comportamiento para la producción de aceites y otros subproductos, de hecho la importancia de aceites comestibles cayó por debajo del 90% cuando se realizaba su cultivo en forma comercial durante la segunda parte de la década de los años 80. Por otro lado, su cultivo en forma sustentable contribuiría con la oferta de aceite comestible de origen nacional y junto con aceite de otras especies vegetales, pudiera coadyuvar a disminuir la dependencia de materias primas extranjeras y sustentaría la seguridad y soberanía alimentaria (Gómez, 2010).

3.3.2. Características de la planta Es una planta herbácea, que alcanza según las variedades, suelo y clima hasta 4 metros de altura. Sus hojas son muy grandes, de 10 a 25 centímetros de longitud por casi otro tanto de ancho. Lo que se conoce comúnmente con el nombre de flores son cabezuelas que pueden ser solitarias o estar en número variado. Dentro de esta especie existen numerosos tipos o subespecies cultivadas como plantas ornamentales, oleaginosas y forrajearas. El ciclo vegetativo del girasol comprende de 110 a 180 días según variedades, zona donde se cultiva y época de siembra (Meleán, 2009).

Posee una raíz fuertemente pivotante, que profundiza en poco tiempo hasta 1,00-1,20 m, a los 30 días de haber germinado, en caso de presentarse un estrés hídrico esta raíz puede penetrar hasta llegar en algunos casos hasta los dos metros de profundidad. Es de un solo tallo, cilíndrico, estriado longitudinalmente, pubescente, relleno en el centro con tejido esponjoso y que termina en un capítulo. No produce macollos y su altura puede variar entre 1,50 m. en los híbridos actuales hasta 3 m. en los silvestres que en general son ramificados en la parte superior. Sus hojas son cordiformes, largamente pecioladas, aserradas en sus bordes, con la lámina pubescente en ambas caras y tienen las nervaduras bien notables, ubicándose a lo largo del tallo en forma alternada.

Tienen la particularidad de desarrollar poca superficie ante la falta de agua (Ezequiel, 2012).

18

La inflorescencia llamada también capitulo o cabeza, está formada por dos tipos de flores que se encuentran insertadas en un receptáculo rodeado por brácteas protectoras. Las primeras llamadas flores igualadas son estériles y poseen una corola semejante a un pétalo su color puede variar de amarrillo a anaranjado. Las segundas denominadas tubulosas llevan órganos de reproducción y están situadas en arcos espirales del exterior hacia el centro del disco. La polinización la realizan principalmente los insectos como la abeja; después de la fecundación de la flor el ovario se trasforma en fruto y el óvulo en semilla, el pericarpio o cáscara es seco, fibroso y de color variable el cual protege la semilla o la almendra (Meleán, 2009).

3.3.3. Requerimientos edafoclimáticos La temperatura es el factor más importante en el control de la germinación de semillas siendo la óptima cercana a los 26ºC, con temperaturas máximas de 40ºC y mínimas entre 3 y 6ºC. El umbral de temperatura de suelo (0 a 5 cm) a partir del que se inician normalmente las siembras es de entre 8 y 10ºC. Temperaturas menores demoran la emergencia afectando el vigor de las plántulas, la eficiencia de implantación y el rendimiento (Duarte, 2003).

Aunque el girasol es una planta resistente a la sequía, es importante q haya humedad disponible en el suelo en el momento de la siembra, y sobre todo en la etapa de formación del capítulo si es que se quieren obtener abundantes cosechas. La humedad relativa es otro factor importante, debido a las regiones agrícolas preferentemente con bajo porcentaje de humedad, ya q de lo contrario será un medio propicio para algunas enfermedades de la planta (Ezequiel, 2012).

La disponibilidad de agua actúa sobre la imbibición de las semillas, sobre el crecimiento posterior de la plántula. Su exceso disminuye la cantidad de aire en el suelo. La calidad de la semilla (viabilidad, poder germinativo, vigor de la plántula) es otro factor importante para el logro de emergencias rápidas y parejas (Duarte, 2003).

En lo que respecta al fotoperiodo, la planta es típicamente indiferente al número de horas luz, sin embargo las mejores condiciones serán cuando se tenga de 12 a 14

19

horas luz. El girasol extrae del suelo grandes cantidades de nutrientes gracias a su desarrollado sistema radicular. No obstante es común utilizar fertilizantes para su cultivo, sin embargo la dosis varia ampliamente dependiendo de un área a otra, por lo cual es conveniente determinar el estado del suelo para precisar la fertilización (Ezequiel, 2012).

3.3.4. Manejo del cultivo. 

Riego

Se trata de una planta que aprovecha el agua de forma mucho más eficiente en condiciones de escasez. Su sistema radicular extrae el agua del suelo a una profundidad a la que otras especies no pueden acceder. El girasol adapta muy bien su superficie foliar a la disponibilidad de agua en el medio. Es un cultivo de secano, pero responde muy bien al riego incrementando el rendimiento final. Si se realiza un subsolado profundo se facilita la penetración del agua, el drenaje y la aireación del terreno, mejorando de forma considerable el resultado del riego. Requiere poca agua hasta unos diez días después de la aparición del capítulo donde se aplicará 50-60 litros por metro cuadrado. A partir de este momento las necesidades hídricas aumentan considerablemente y se mantienen hasta unos 25-30 días después de la floración aportando un segundo riego de 60-80 litros por metro cuadrado en plena floración (Meleán, 2009 ). 

Abono

Debido a la elevada capacidad del sistema radicular del girasol para extraer nutrientes, este no es muy exigente en cuanto ha abonado. Las dosis de abono se ajustarán en función de los elementos nutritivos del suelo y del régimen de precipitaciones y de riegos. La absorción de nutrientes se concentra en los primeros estadios de desarrollo de la planta. Es un cultivo muy sensible a la toxicidad por aluminio, dificultando su desarrollo radicular y como consecuencia en la parte aérea aparecen síntomas de estrés hídrico o carencia de otros nutrientes como fósforo o magnesio (Gómez, 2010).

20



Aprovechamientos

Las semillas de girasol son una fuente de grasas y energía, además de hidratos de carbono y proteínas. En la alimentación de las aves de corral la harina de soja sólo sustituye parcialmente a la harina de girasol, debido a que su contenido en lisina es inferior. Las cáscaras que quedan después de la extracción del aceite se pueden moler y emplear como ingrediente en las raciones de los rumiantes. La levadura forrajera se obtiene de las cáscaras y constituye un valioso alimento proteico para los animales y aves de corral. Las cabezas de girasol se emplean en la alimentación de los ovinos y bovinos, y la harina obtenida con dichas cabezas sirve de ración a los bovinos adultos y a las aves de corral. El girasol es además una excelente planta melífera (Duarte, 2003).

3.3.5. Producción de semillas y propagación en el cultivo de (Helianthus annuus L.) Se realiza a través de semillas, las cuales son bastante grandes (30 a 65 unidades por gramo) y con un alto porcentaje de germinación (85- 95%), lo que hace posible sembrarlas directamente en las camas donde va a desarrollarse la producción. Sin embargo, lo más recomendable es realizar un semillero, bien sea en suelo o en bandejas con turba para posteriormente realizar trasplante. El uso de semilleros permite un fácil manejo de la etapa de germinación, pudiendo mantenerse una humedad y temperatura constante y obtener una germinación pareja además de poder descartar las plántulas que no se desarrollen adecuadamente o que sean afectadas por plagas y enfermedades. El rango de temperatura óptimo para la germinación es de 21 a 24 °C, con una iluminación mínima de 1000 lux y máxima de 5000 lux. Bajo éstas condiciones, la germinación ocurre aproximadamente entre 2 y 7 días. El sustrato debe estar desinfectado y poseer buena capacidad de retención de humedad sin que llegue a estar encharcado (Marentes, 2013).

3.4.

EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE LA AGRICULTURA.

El cambio climático probablemente tendrá impactos significativos en el sector agropecuario en Colombia, los análisis indican que para el 2050 es probable que se

21

presenten aumentos significativos de la temperatura, precipitación más errática y mayor prevalencia de plagas y enfermedades. Para atender las múltiples implicaciones socioeconómicas de estos cambios, el gobierno debe priorizar la adaptación, invirtiendo en evaluaciones regionales, investigación y desarrollo, transferencia de tecnologías a los agricultores y capacitación en su uso (Charlotte, 2013).

Considerando que, el sector agropecuario es altamente dependiente del clima dicho cambio climático influye directamente sobre el crecimiento y el desarrollo de plantas y cultivos, los balances hidrológicos, la frecuencia, tipo e intensidad de las siembras, así como en la severidad de la erosión de la tierra. También afecta, entre otras variables, la disponibilidad y temporalidad de los sistemas de irrigación. Diversos estudios para distintas regiones y países han confirmado que el calentamiento global es ya un problema al que se debe prestar gran atención por sus repercusiones sobre el bienestar de los seres humanos. Los últimos años han sido registrados como los más cálidos históricamente a nivel mundial (IPCC, 2007), por lo que hacia el futuro se espera que la Tierra siga presentando cambios climatológicos al modificarse los patrones de temperatura y precipitación. Algunos estudios han argumentado que como resultado del cambio climático se tendrían efectos adversos sobre la seguridad alimentaria ya que los rendimientos de algunos cultivos importantes disminuirían al igual que la productividad pecuaria. De igual forma se reduciría la disponibilidad de agua para la agricultura como para el consumo humano (Ordaz, 2010).

Es por esto que los gobiernos y los productores rurales a nivel mundial, especialmente el pequeño productor deberán adaptar sus agros ecosistemas a patrones climáticos variables e inestables, debido a que el cambio climático afectará el acceso a los alimentos, como así también su disponibilidad, estabilidad y uso. Por ejemplo, para el año 2050 el precio de los principales alimentos básicos podría aumentar entre un 30 por ciento (en el caso del arroz) y un 100 por ciento (en el caso del maíz) debido a los menores rendimientos de los cultivos (Ortiz, 2012).

3.5.

LIMITACIONES PARA LA PRODUCCIÓN DE SEMILLA DE ALTA CALIDAD.

22

Las limitaciones que contribuyen a impedir la producción tanto en suficiente cantidad y como en calidad son de dos categorías fundamentales. La primera refiere a las condiciones materiales, infraestructura, personal calificado y recursos económicos. La segunda está muy relacionada con limitaciones de tipo biológico y tecnológico. De manera general, ambas han sido consideradas en la parte correspondiente a la situación de la producción de semillas a nivel mundial como elemento de propagación (Nava, 2009).

En tal sentido, ha existido un esfuerzo de importancia por parte de los centros de investigación para abordar la temática unida a la experiencia de profesionales (Suárez et al, 2016). De este esfuerzo se ha estructurado lo que se denomina “Cadena tecnológica o proceso tecnológico para la producción de semillas de pastos y forrajes” que conduce a disminuir limitaciones y ordenar, dentro de la mayor objetividad posible, los procesos que son necesarios instrumentar para tratar de cumplir los objetivos de cantidad y calidad de este recurso agrícola. Estos elementos no constituyen dogmas y deben ajustarse a condiciones particulares de aplicación y estar encaminados a su perfeccionamiento.

La mejor relación calidad – rendimiento para cada especie puede considerarse un máximo teórico que se obtiene bajo aquel complejo de condiciones que son el producto de las interacciones más favorables entre las posibilidades genéticas de la especie y el medio bajo el cual las semillas son producidas, cosechadas, procesadas y almacenadas. Muchos factores relacionados al clima y agudizados con el cambio climático afectan la obtención de este máximo teórico y disminuyen la calidad de las cosechas, como sincronización de la floración, deficiencias minerales del suelo que provoquen bajos rendimientos, condiciones de almacenamiento, siembras tempranas de semillas con dormancia a las que no se les haya aplicado tratamiento para liberarlas de ese estado, elevadas temperaturas durante el secado, daños mecánicos durante la cosecha y otros (Febles et al, 2015). De aquí que los estudios relacionados con “Procedimientos Tecnológicos” deben enfocarse hacia los siguientes aspectos: 

Selección del área.

23



Siembra y establecimiento.



Distancia de siembra o plantación.



Manejo del cultivo.



Control de plagas y enfermedades.



Cosecha.



Secado.



Envasado o embalaje.



Almacenado.



Chequeo de bancos y fincas de semilla.

24

4. MATERIALES Y MÉTODOS 4.1.

LOCALIZACIÓN Y UBICACIÓN DEL ESTUDIO.

El proyecto de investigación (control de cultivo y resultados de productividad) se realizó en el laboratorio de metrología de la Fundación Universitaria Agraria de Colombia (Etapa I) e invernaderos de la universidad (Etapa II), las pruebas de laboratorio se llevaron a cabo en el laboratorio de instrumentación analítica de la universidad con domicilio en

Calle 170 No 54A -10

Bogotá D.C (Colombia), localizado en las

coordenadas a 4°45´70´´N y a 74°03´12´´ O, una elevación 2650 m sobre el nivel del mar, una humedad relativa del 94% y una temperatura anual promedio de 14°C. Figura 3: Lugar de estudio, Fundación Universitaria agraria de Colombia

Fuente: Google Earth

4.2.

MATERIALES.

4.2.1. Siembra en semillero.

Para la realización del experimento se emplearon lotes de semillas de Helianthus annuus L. suministrada por la por la empresa Recolsemillas S.A.S. Inicialmente se realizó la siembra de las semillas en bandejas de germinación de 200 orificios de 25 cm3 cada uno, con fibra de coco previamente desinfectada y humedecida como

25

sustrato, con el fin de proporcionar a las semillas las condiciones óptimas para su germinación y facilitar la posterior labor de trasplante. Cada bandeja se rotuló con el tratamiento respectivo. Se ubicó un tratamiento por cada bandeja para un total de 9 unidades experimentales, incluyendo el control.

4.2.2. Aplicación

de

campos

magnéticos

en

semilleros

de

girasol

(Helianthus annuus L.) Posteriormente a la siembra de las semillas se llevó a cabo el montaje para la aplicación de campos magnéticos en éstas, utilizando bobinas de 300 y 1200 espiras respectivamente para cada intensidad (14µT y 422µT) y tiempo de exposición (60 min, 180 min, 300 min y 15 días). El circuito constó de 8 bobinas y 4 fuentes de poder, el montaje final del circuito para la aplicación de campos magnéticos de acuerdo a cada tratamiento y ubicadas al centro de la bandeja y con las líneas del campo saliendo del solenoide tal como se muestra en las figuras 4 y 5.

Figura 4. Montaje final para la aplicación de campos magnéticos en la semilla de girasol (Helianthus annuus L.).

Fuente. El autor

26

Figura 5. Ubicación de las bobinas en el montaje de aplicación de campos magnéticos

Fuente. El autor Durante el proceso de germinación de la semilla y exposición a los campos magnéticos las bandejas permanecieron en el laboratorio de metrología de Uniagraria donde se mantuvieron a una temperatura promedio de 23ºC y a una humedad relativa de 43%, incluyendo la bandeja de control. Donde se realizó un registro diario del porcentaje de germinación de las semillas hasta el día del trasplante.

4.2.3. Trasplante Transcurridos 11 días después de iniciada la germinación, se realizó el trasplante; se seleccionaron 30 plántulas al azar por cada tratamiento de las bandejas de germinación; cada plántula en la etapa ll es una unidad experimental, la cual se ubicó en materas con una capacidad de 3 kg de suelo aproximadamente, se ubicaron 3 plantas por cada matera 10 materos por tratamiento, donde se siguió el proceso de registro diario de numero de hojas, altura de la planta y área foliar de la misma.

27

4.3.

MÉTODOS.

4.3.1. Evaluación del proceso de germinación de las semillas de Helianthus annuus L. 

Porcentaje de germinación: dado por la relación que existe entre número de semillas sembradas y las germinadas. Para determinar este porcentaje se utilizó la siguiente fórmula:

(Ecuación 2) Porcentaje de germinación =

# semillas germinadas ∗ 100 # semillas sembradas

(Baskin, 2001).

4.3.2. Evaluación de los efectos directamente manifiestos sobre caracteres morfo-fisiológicos de las plantas en estudio. 

Número de hojas por plantas: Se realizó por conteo del número de hojas totalmente extendidas.



Área Foliar (cm2): Se determinó marcando la silueta de todas las hojas de tres plantas por tratamiento (cada una por independiente) en papel bon de una misma resma, estas se recortan y se determina el peso de cada unidad en balanza analítica. Adicionalmente se pesa un (1) cm 2 de papel utilizado y por regla de tres se determinará el área foliar de cada planta por tratamiento. Esta medida se realiza a los quince días posteriores al inicio de la germinación y treinta días después de la primera medición.



Masa fresca de la planta (g): Se calculó por medio de una balanza analítica el peso fresco de tres plantas por cada uno de los. Esta medida se realizó a los quince días posteriores al inicio de la germinación y treinta días después de la primera medición.

28



Masa seca de la planta (g): Se midió por deshidratación de tres plantas por cada uno de los tratamientos a 60 °C durante 24 horas y posteriormente se pesaron en la balanza analítica SartoriusŽ.



DinĂĄmica de crecimiento: se tomaron 10 plantas por cada bandeja de forma aleatoria y se evaluĂł su altura 1 vez por semana. Este procedimiento se mantuvo durante el periodo experimental y para cada tratamiento por independiente.



Ă?ndices de crecimiento y desarrollo: Estos se ven reflejados en la tabla 2.

Tabla 2. Ă?ndices fisiolĂłgicos empleados.

Ă?ndice de crecimiento

Valor instantĂĄneo

TCR

1 �� � ��

TCR=

TAN

1 đ?‘‘đ?‘¤ đ??´đ??š đ?‘‘đ?‘Ą

(đ?‘‡2−đ?‘‡1) TAN= (đ??żđ?‘›đ??´đ??š2−đ??żđ?‘›đ??´đ??š1)

Tasa de crecimiento relativo

Valor promedio en un

SĂ­mbolo

intervalo de tiempo(T2-T1)

(đ??żđ?‘›đ?‘Š2−đ??żđ?‘›đ?‘Š1) (đ?‘‡2−đ?‘‡1)

Tasa de asimilaciĂłn neta

Ă?ndice de ĂĄrea foliar

IAF

đ??´đ??š đ??´đ?‘†

TCC

1 đ?‘‘đ?‘¤ đ??´đ?‘ đ?‘‘đ?‘Ą

TAC

�� ��

DAF

-

AFE

đ??´đ??š đ?‘€đ??š

Unidades

g/(g dĂ­a)

(đ?‘Š2−đ?‘Š1)

g/(cm2 dĂ­a)

(đ??´đ??š2−đ??´đ??š1)

IAF=

(đ??´đ??š2+đ??´đ??š1) 2 1 đ??´đ?‘

Dimensional segĂşn las unidades

Tasa de crecimiento del

TCC=

1

đ??´đ?‘

Ă—

(đ?‘Š2−đ?‘Š1) (đ?‘‡2−đ?‘‡1)

g/(cm2 dĂ­a)

cultivo Tasa absoluta de crecimiento DuraciĂłn de ĂĄrea foliar Ă rea foliar especifica

dw

đ?‘Š2−đ?‘Š1

TAC=

đ?‘‡2−đ?‘‡1

(đ??´đ??š2+đ??´đ??š1)Ă—(đ?‘‡2−đ?‘‡1)

DAF=

2

đ??´đ??š2 đ??´đ??š1 + đ?‘Š1

AFE= đ?‘Š2

2

g/dĂ­a

cm2/dĂ­a

cm2/g

( dt = derivada de la funciĂłn, AF=ĂĄrea foliar, AS= ĂĄrea del suelo, MF= masa seca foliar, T= tiempo, W= masa seca) Fuentes: (SuĂĄrez et al, 2016).

29

4.3.3

Contenido de clorofila y carotenoides en las plantas de girasol.

Para la determinación de los pigmentos clorofila (A, B y Totales) se empleó la espectrofotometría. El procedimiento de determinación se observa en la figura Figura 6. Procedimiento para la determinación del contenido de Clorofila y carotenoides.

Fuente: (Suárez et al, 2016).

Posterior a la extracción de las soluciones y determinadas las absorbancias (con el empleo de espectrofotocolorímetro UV), se desarrollan las siguientes ecuaciones (ecuaciones 2 a la 5) para obtener el contenido de clorofilas y carotenoides en mg/L.

30

(EcuaciĂłn 3) đ??śđ?‘™đ?‘œđ?‘&#x;đ?‘œđ?‘“đ?‘–đ?‘™đ?‘Ž đ?‘Ž = (12.25 ∗ đ??´663đ?‘›đ?‘š ) − (2.79 ∗ đ??´647đ?‘›đ?‘š ) (EcuaciĂłn 4) đ??śđ?‘™đ?‘œđ?‘&#x;đ?‘œđ?‘“đ?‘–đ?‘™đ?‘Ž đ?‘? = (21.5 ∗ đ??´647đ?‘›đ?‘š ) − (5.1 ∗ đ??´663đ?‘›đ?‘š ) (EcuaciĂłn 5) đ??śđ?‘™đ?‘œđ?‘&#x;đ?‘œđ?‘“đ?‘–đ?‘™đ?‘Ž đ?‘Ąđ?‘œđ?‘Ąđ?‘Žđ?‘™ = (7.15 ∗ đ??´663đ?‘›đ?‘š ) − (18.7 ∗ đ??´647đ?‘›đ?‘š ) (EcuaciĂłn 6) đ?‘?đ?‘Žđ?‘&#x;đ?‘œđ?‘Ąđ?‘’đ?‘›đ?‘œđ?‘–đ?‘‘đ?‘’đ?‘ =

(1000 ∗ đ??´470đ?‘›đ?‘š ) − (1.82 ∗ đ??śđ?‘™đ?‘œđ?‘&#x;đ?‘œđ?‘“đ?‘–đ?‘™đ?‘Ž đ?‘Ž) − (85.02 ∗ đ??śđ?‘™đ?‘œđ?‘&#x;đ?‘œđ?‘“đ?‘–đ?‘™đ?‘Ž đ?‘?)

198

Estas ecuaciones tienen en cuenta los coeficientes de absortividad molar de estos pigmentos cuando se encuentran los tres presentes en una misma soluciĂłn de acetona al 80%.

4.4.

DISEĂ‘O EXPERIMENTAL.

4.4.1. Contexto del diseĂąo experimental.

El experimento se desarrollĂł con un diseĂąo factorial con dos factores (Intensidad del campo inducido x Tiempo de permanencia de la inducciĂłn del campo), la base del diseĂąo experimental radica en el montaje de 8 bandejas de germinaciĂłn con 200 semillas por tratamiento y su efecto posterior en 200 plantas por cada tratamiento, expuestas a dos intensidades de campos magnĂŠticos 14 ÂľT y 422 ÂľT y tiempos de exposiciĂłn de 60min, 180min, 300min y 15 dĂ­as; aplicado a las semillas en estudio (Helianthus annuus L.).

4.4.2. HipĂłtesis del diseĂąo experimental.

H0: la intensidad de los campos magnĂŠticos y el tiempo de exposiciĂłn a estos no inciden significativamente sobre la germinaciĂłn, crecimiento y desarrollo de cultivo de Helianthus annuus L.

31

H1: la intensidad de los campos magnéticos y/o el tiempo de exposición a estos inciden significativamente sobre la germinación, crecimiento y desarrollo de cultivo de Helianthus annuus L. 4.4.3. Variables.

Dentro del diseño experimental se tuvieron en cuenta las siguientes variables: 



Variables independientes 

Intensidad de los campos



Tiempo de exposición

Variables dependientes  % de germinación  Contenidos de clorofilas y carotenoides  Crecimiento y Desarrollo

Para las variables se va a utilizar un modelo bifactorial (2X4) de la siguiente forma: Factor A: intensidad del campo inducido  A1= 14 µT  A2= 422 µT

Factor B: tiempo de permanencia de la inducción del campo  B1= 60min  B2= 180min  B3= 300min  B4= 15 días

32

Tabla 3. Diseño experimental planteado

FACTORES

Tiempo de exposición (60min) T1

Tiempo de exposición (180min) T2

Tiempo de exposición (300min) T3

Tiempo de exposición (15 días) T4

T1C1

T2C1

T3C1

T4C1

T1C2

T2C2

T3C2

T4C2

Intensidad del campo inducido (14 µT) C1 Intensidad del campo inducido (422 µT) C2

Fuente: el autor 4.4.4. Análisis estadístico de los datos.

Se realizó un análisis de varianza (ANOVA) simple entre las medias de las muestras por tratamiento con un nivel de significancia del 95% (α=0,05) para establecer si existen diferencias significativas para las variables en evaluación. En caso de no presentarse diferencias significativas entre las muestras se realizó una prueba de rangos múltiples empleando el paquete estadístico Statgraphics Centurion.

33

5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

5.1.

EVALUACION DEL PROCESO DE GERMINACIÓN DE LA SEMILLA

5.1.1. Porcentaje de germinación.

A partir de los datos registrados en las mediciones durante la etapa l, se observó el comportamiento del porcentaje de germinación en función del tiempo para cada tratamiento, incluyendo el control (testigo). Lo anterior puede evidenciarse en la siguiente figura.

Figura 7. Comportamiento del porcentaje de germinación en función de cada tratamiento.

80 70

% de germinación

60 50 40 30 20 10 0 Día 4

C2T4

Día 5

C2T3

Día 6

Día 7

C2T2

Día 8

C2T1

C1T1

Día 9

Día 10

C1T2

Día 11

C1T4

control

Fuente: el autor En la figura anterior se presenta la curva de germinación de los diferentes tratamientos y el control. Se puede apreciar que las semillas iniciaron su proceso de germinación a partir del día 4 de exposición a los campos magnéticos, presentando porcentajes de

34

germinación en un rango de 0 a 2,5% encontradas en los tratamientos C2T3 (300 minutos – 422µT) y C1T4 (15 días – 14µT); los tratamientos que no presentaron brotes para tal día, fueron los provenientes de semillas expuestas durante 60 minutos (C2T1 – 422µT y C1T1 – 14µT), 180 minutos (C2T2– 422µT y C1T2 – 14µT), 300 minutos (C1T3 – 14µT), permanente (C2T4 – 422µT) y el control, lo cual indica que el factor tiempo de exposición de las semillas a campos magnéticos, tuvo mejor incidencia sobre el tiempo de germinación de las plántulas, en comparación con el control, demostrando que a mayor tiempo de exposición a los campos magnéticos (300 minutos y permanente) se reduce el tiempo necesario para obtener un porcentaje de germinación determinado de las semillas, independiente del tipo de intensidad del campo magnético.

Lo observado coincide con lo propuesto por Carbonell et al, (2004), donde concluyeron que la aplicación de campos magnéticos genera una reducción en el tiempo necesario para obtener un número determinado de semillas germinadas, obteniendo mejores resultados con tratamientos crónicos. Así mismo (Isaac, 2011), indican que el proceso de germinación en maíz se ve favorecido entre un 2 y 3% con una inducción de 4 μT por 3 minutos. Por su parte Ahamed et al, (2013) Concluyeron que semillas de pimiento (Capsicum annuum L.) tratadas magnéticamente germinan 24 h antes que el control.

Los resultados al finalizar el tiempo de exposición de las semillas a los campos magnéticos (día 11) indican que para el tratamiento C1T4 (14µT - permanente) se alcanzó un incremento en la velocidad de germinación y crecimiento de la semillas de girasol (Helianthus annuus L.), alcanzando un porcentaje de germinación de 75%, se puede concluir que la menor intensidad de los campos magnéticos a un mayor tiempo de exposición tuvo mayor incidencia en el porcentaje de germinación comparado con los demás tratamientos y el control. Al llegar el día 11 de la etapa I los tratamientos incluyendo el control llegaron a un porcentaje de germinación en un rango de 52,5 a 75%, siendo los de mayor porcentaje los expuestos a una intensidad de exposición de 14µT y el menor porcentaje el control.

Esta observación concuerda con el resultado obtenido por Hincapié et al, (2010) quienes reportaron que el tiempo de germinación analizado en las

de semillas de

Leucaena leucocephala Lam. expuestas al tratamiento magnético, es mayor que el

35

tiempo y ritmo de germinación del control, notándose un aumento de la acentuación de este efecto para el tratamiento de 125 µT, 60 minutos (Pittman, 1963). También observaron que el tratamiento magnético producía un incremento en la velocidad de germinación y crecimiento de maíz y judías y una mayor pigmentación.

Los resultados, como se puede observar en la figura 7 indican que al incrementar la intensidad y el tiempo de exposición al campo magnético, se redujo el tiempo de germinación de las semillas. Al respecto, Flórez et al., (2007) señalan que el efecto de la aplicación de campos magnéticos en la germinación de las semillas no está muy bien identificado; sin embargo, plantean que su respuesta se atribuye a diversos mecanismos, entre los que se destacan la estimulación enzimática de la α-amilasa y βamilasa (Rochalska y Grabowska, 2007; Vashisth y Nagarajan, 2010), la dinámica de absorción del agua debido a la variación en la permeabilidad de la membrana celular (Osipova, 1990; Pietruszewski, 2011), transformaciones bioquímicas y orientación de las semillas con respecto a los campos magnéticos, donde su aplicación en sistemas biológicos puede explicarse mediante la transferencia de energía o electrones sobre la materia con contenido de radicales libres, que son atraídos o repelidos en función de su carga (Galland y Pazur, 2005).

Un incremento de la carga de dichos radicales crea una bioestimulación dentro de la semilla, que permite acelerar procesos tales como: biosíntesis de proteínas, actividad enzimática y la movilización de algunas sustancias de reserva hacia el eje embrionario, hecho que da lugar a la ruptura del endospermo y posteriormente a la emergencia de la radícula. Sin embargo, para que los procesos descritos anteriormente inicien dentro de la semilla, la respiración debe activarse, para así proporcionar el aporte de energía en forma de ATP y nutrientes para el crecimiento del embrión. Las semillas ricas en proteínas, como las de ají reaccionan más favorablemente a la aplicación de campos magnéticos que aquellas ricas en almidón y lípidos (Flórez et al., 2012). Autores como Rochalska y Orzeszko-Rywka (2008) afirman que los embriones que han tenido un mejor suministro de componentes orgánicos como lípidos, carbohidratos, proteínas, entre otros, presentan un desarrollo más rápido y adecuado de las plántulas, lo cual puede indicar que la activación temprana de la respiración de las semillas incrementa el

36

vigor de las plantas, y posiblemente genera mejores respuestas fisiológicas durante todo el ciclo vegetativo.

5.2.

EVALUACIÓN DE PARAMETROS MORFO-FISIOLOGICOS DE LAS PLANTAS

5.2.1. Número de hojas en plantas.

El conteo del número de hojas de las plantas se realizó durante la etapa II (los primero 15 días después del trasplante de las mismas), la figura 8 se realizó con base al promedio del número de hojas contadas en cada planta por tratamiento. En la semana 1 el tratamiento C1T4 (14µT – 15 días) presentó un número de hojas mayor que las de los demás tratamientos y el control, teniendo esta un promedio de 5 hojas y el resto de tratamientos 4 hojas.

Para la semana 2, las plantas tuvieron un incremento en el número de hojas para todos los tratamientos y el control donde los tratamientos C2T3, C2T1, C1T3 C1T1, C1T2 y el control llegaron a tener un promedio de 5, mientras que para las plantas a exposición de 15 días a los campos magnéticos el incremento fue de 6 hojas por plantas para cada intensidad; el tratamiento C2T2 no presentó incremento en el número de hojas a la semana 2.

En la semana 3 el incremento en el número de hojas fue mayor para los tratamientos C1T4, C2T3 y C1T3 con 8 hojas cada una; para los tratamientos C2T4, C2T1 y C1T1 se incrementó el número de hojas a 7 cada una y los tratamientos que presentaron menor número de hojas siguen siendo C2T2, C1T2 con un promedio de 6 hojas por planta, mientras que el control en la semana tres siguió teniendo el mismo promedio de 5 hojas que en la semana 2.

En la semana 4 el número de hojas de las plantas se vio mayor en los tratamiento C2T4 (15 días – 422µT), C2T3 (300 min – 422µT), C1T4 (15 día – 14µT) y C1T3 (300 min – 14µT); lo cual muestra que el desarrollo de las hojas se comportó mejor con las plantas

37

q fueron sometidas a mayor tiempo en los campos magnéticos independientemente de la intensidad de cada campo.

Los tratamientos con menor tiempo de exposición (C1T2 y C2T1) a los campos magnéticos y el control tuvieron un promedio de número de hojas igual, a la semana 4 su promedio fue de 7 hojas por planta.

Figura 8. Representación gráfica número de hojas en las plantas

12

10

# DE HOJAS

8

6

4

2

0 S E M AN A 1

S E M AN A 2

S E M AN A 3

C2T4

C2T3

C2T2

C2T1

C1T2

C1T3

C1T4

control

S E M AN A 4

C1T1

Fuente: el autor Los resultados de la figura muestra como la intensidad menor del campo (14µT) tuvo mayor incidencia en el crecimiento de número de hojas durante las 4 semanas donde se midió este parámetro, desde la semana 1 fue la que mayor número de hojas tuvo, y al llegar la semana 4 obtuvo un número de 10 hojas por planta. Los que nos indica q la menor intensidad de los campos a un tiempo mayor de exposición favorece al crecimiento de número de hojas de las plantas de girasol (Helianthus annuus L.).

38

Anaya et al., (2011) encontraron resultados similares mediante la aplicación de campos en hongos y levaduras, al obtener respuestas variables para diferentes tratamientos, con efectos estimulantes, inhibitorios o sin efecto alguno; esto se debe posiblemente a la dinámica no lineal que poseen los sistemas biológicos, como también a que la influencia de los campos depende de otros factores, como la intensidad y la frecuencia del campo electromagnético, el número de pulsos, las características del sistema a tratar, las condiciones del cultivo y algunos factores intrínsecos del sistema en cuestión.

5.2.2. Comportamiento del área foliar (AF) en plantas.

En la figura 9 se refleja el A-Fi (Área Foliar inicial) y A-Ff (Área Foliar final) de las plantas de girasol (Helianthus annuus L.). El A-Fi se realizó antes del trasplante (etapa I) y el A-Ff se realizó 15 días después del trasplante (etapa II). Esta evidencia que los tratamientos que presentaron un A-Fi mayor fueron C2T4 (15 días - 422µT), C2T3 (300 min – 422µT) y C1T4 (15 días - 14µT) con valores de 0,5300 cm2, 0,5453 cm2 y 0,5045 cm2 respectivamente, los otros tratamientos obtuvieron un valor en el área foliar similar en un rango de 0,4036 cm2 a 0,4650 cm2, siendo el valor más bajo para el tratamiento C1T2 (180 min - 14µT). Lo anterior indica que, los campos magnéticos no presentaron mayor incidencia en el A-Fi de las plantas ya que los tratamientos que obtuvieron los valores mayores no superan a los tratamientos con el menor valor y del control.

En la figura 9, de A-Ff se observa que las plantas de los tratamientos C1T1 (60 min 14µT) y C2T1 (60 min - 422µT) fueron las que obtuvieron los mayores valores por encima de los demás tratamientos 11,6917 cm 2 y 12,0265 cm2 respectivamente, con este resultado se observó que los tratamientos expuestos a los campos magnéticos (14 µT y 422 µT) a los tiempos de exposición más bajos (60 min) tuvieron mayor incidencia en el A-Ff de las plantas con respecto al control,

indicando en este caso que la

estimulación ejercida por el campo magnético tuvo efectos favorables en el incremento del A-Ff, de igual forma se notó que los tratamientos obtuvieron resultados mayores por encima del control.

39

Figura 9. Área foliar inicial (figura izquierda) y área foliar final (figura derecha) de las plantas de girasol (Helianthus annuus L.).

0,6000

14,0000 12,0000

Área foliar (Cm2)

Área foliar (Cm2)

0,5000 0,4000 0,3000 0,2000 0,1000

10,0000 8,0000 6,0000 4,0000 2,0000 0,0000

0,0000

Fuente: el autor Según los resultados observados en las figuras referente al área foliar se aprecia que las plantas de girasol (Helianthus annuus L.) manifestaron una respuesta favorable a los tiempos bajos de exposición a campos magnéticos (60 min), por encima del control, los demás tratamientos expuestos a diferentes tiempos y las dos intensidades tuvieron un comportamiento homogéneo para el A-Ff de las plantas en estudio.

5.2.3. Comportamiento de las variables masa fresca (MF) y masa seca (MS) en plantas.

En la figura 10 podemos observar los indicadores de masa fresca y masa seca durante la etapa I para todos los tratamientos incluido el control.

El análisis para peso seco y peso fresco, no arrojo diferencias significativas entre los tratamientos

analizados,

durante

esta

etapa

los

tratamientos

tuvieron

un

comportamiento casi homogéneo para la acumulación de masa fresca y masa seca incluido el control, donde los rangos obtenidos para los indicadores de M.F y M.S fueron 2,154 g – 1,297 g y 0,281 g – 0,048 g respectivamente. Donde los valores más altos se obtuvieron en el tratamiento C2T2 (180 min – 422µT) y los valores menores para el tratamiento C1T2 (180 min - 14µT) que estuvo por debajo del control.

40

Esto demuestra que la aplicación de los campos magnéticos en las plantas de girasol (Helianthus annuus L.) no tuvo mayor incidencia en la acumulación de masa fresca y masa seca en la etapa I del experimento frente a los resultados obtenidos en el control.

Por otro lado se pudo evidenciar que para el campo magnético mayor 422µT los tratamientos que obtuvieron valores mayores fueron los expuestos a tiempos intermedios de exposición (180 y 300 min) y el campo magnético de 14µT el valor mayor fue para el tratamiento expuesto a un tiempo de 60 min.

Figura 10. Masa fresca y masa seca etapa I en las plantas de girasol (Helianthus annuus L.).

2,500

MASA (gr)

2,000

1,500

1,000

0,500

0,000 Control

C2T4

C2T3

C2T2 M.F

C2T1

C1T1

C1T2

C1T3

C1T4

M.S

Fuente: el autor La tabla ANOVA muestra la varianza de los datos en dos componentes: un componente entre-grupos y un componente dentro-de-grupos. La razón-F, que en este caso es igual a 1,74973, es el cociente entre el estimado entre-grupos y el estimado dentro-degrupos. Puesto que el valor-P de la razón-F es mayor o igual que 0,05, no existe una diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las 9 variables con un nivel del 95,0% de confianza.

41

Tabla 4. ANOVA para la masa fresca inicial momento I. Fuente Entre grupos Intra grupos Total (Corr.)

Suma de Cuadrados

Gl

Cuadrado Medio

Razón-F

Valor-P

2,92509

8

0,365636

1,75

0,1544

3,76141

18

0,208967

6,6865

26

Fuente: el autor Dado lo anterior se realizó una prueba de rangos múltiples, esta se muestra en la tabla 4. En la tabla se han identificado 2 grupos homogéneos según la alineación de las X's en columnas. No existen diferencias estadísticamente significativas entre aquellos niveles que compartan una misma columna de X's. El método empleado para discriminar entre las medias es el procedimiento de diferencia mínima significativa (LSD) de Fisher. Con este método hay un riesgo del 5,0% al decir que cada par de medias es significativamente diferente, cuando la diferencia real es igual a 0.

Evidentemente los mayores resultados de masa fresca se obtuvieron en el momento inicial para los tratamientos C2T2 y C2T3, presentando los resultados más bajos para C1T2.

Tabla 5. Pruebas de Múltiple Rangos para la Masa Fresca momento I (95,0 porcentaje LSD).

VARIANTES C1T2 C2T4 CONTROL C1T3 C1T4 C2T1 C1T1 C2T3 C2T2

Media 1,29653 1,37137 1,39897 1,4153 1,48383 1,5816 2,0263 2,1259 2,15397

Grupos Homogéneos X XX XX XX XX XX XX X X

Fuente: el autor Contrario a lo que se mostró en masa fresca en el momento inicial, la tabla ANOVA mostró una variación significativa. Puesto que el valor-P de la prueba-F es menor que

42

0,05, existe una diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las 9 variables con un nivel del 95,0% de confianza. Para determinar cuáles medias son significativamente diferentes de otras, se realizó una Pruebas de Múltiples Rangos.

Tabla 6. ANOVA para la masa seca inicial momento I. Fuente Entre grupos Intra grupos Total (Corr.)

Suma de Cuadrados

Gl

Cuadrado Medio

Razón-F

Valor-P

0,184695

8

0,0230869

2,54

0,0480

0,163655

18

0,00909196

0,34835

26

Fuente: el autor En la tabla de la prueba se han identificado 3 grupos homogéneos según la alineación de las X's en columnas. No existen diferencias estadísticamente significativas entre aquellos niveles que compartan una misma columna de X' resultando los mejores valores para el tratamiento C1T1, quien no difiere estadísticamente del C2T1, pero si del resto de los tratamientos evaluados. El método empleado para discriminar entre las medias es el procedimiento de diferencia mínima significativa (LSD) de Fisher. Con este método hay un riesgo del 5,0% al decir que cada par de medias es significativamente diferente, cuando la diferencia real es igual a 0.

Tabla 7. Pruebas de Múltiple Rangos para la Masa Seca momento I (95,0 porcentaje LSD).

VARIANTES C1T3 C1T2 C1T4 C2T4 CONTROL C2T2 C2T3 C2T1 C1T1

Media 0,0479667 0,0481333 0,0564 0,0662333 0,0711 0,0773667 0,0806333 0,219633 0,293667

Grupos Homogéneos X X XX XX XX XX XX XX X

Fuente: el autor

43

En la figura 11 se observa la biomasa de masa fresca y masa seca para las plantas de girasol (Helianthus annuus L.) en la etapa II del experimento. Donde se puede evidenciar que para los dos indicadores M.F y M.S hubo mayor respuesta para el tratamiento C1T4 (15 día – 14µT) por encima de los demás tratamientos y del control quien en esta etapa obtuvo los valores menores para los dos parámetros.

El tratamiento C1T4 obtuvo resultados superiores al control, demostración que evidencia que la exposición a campos magnéticos de 14µT presentó mayor incidencia que los demás tratamientos empleados sobre las plantas de girasol, específicamente en la acumulación de materia fresca de las mismas. Para esta variable queda entonces también evidenciado que con los campos magnéticos de menor intensidad (14µT) y a un mayor tiempo de exposición (15 días) arrojó mejores resultados en cuanto la acumulación de biomasa, obteniendo una M.F y M.S de

8,376 y 0,847

respectivamente.

Figura 11. Masa fresca y masa seca etapa II en las plantas de girasol (Helianthus annuus L.).

9,000 8,000 7,000

MASA (gr)

6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000 Control

C2T4

C2T3

C2T2 M.F

C2T1

C1T1

C1T2

C1T3

C1T4

M.S

Fuente: el autor Este resultado es similar al reportado por Vásquez et al.,(2006), quienes encontraron que al exponer semillas de fríjol (Phaseolus vulgaris L.) con corriente continua, el

44

tratamiento que acumuló mayor materia seca fue el de menor intensidad de campo electromagnético (125 µT) con un tiempo de exposición de 10 minutos, respecto a los demás tratamientos con intensidades de 250 µT y tiempos de 30 y 60 minutos de estimulación, y también respecto al testigo.

La tabla ANOVA para la masa fresca en el momento II evidencia diferencias significativas. La razón-F, que en este caso es igual a 8,10998, es el cociente entre el estimado entre-grupos y el estimado dentro-de-grupos. Puesto que el valor-P de la prueba-F es menor que 0,05, existe una diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las 9 variables con un nivel del 95,0% de confianza.

Tabla 8. ANOVA para la masa fresca inicial momento II. Fuente Entre grupos Intra grupos Total (Corr.)

Suma de Cuadrados

Gl

Cuadrado Medio

Razón-F

ValorP

101,945

8

12,7431

8,11

0,0001

28,2831

18

1,57128

130,228

26

Fuente: el autor

Para determinar cuáles medias son significativamente diferentes de otras, tomando como referente el ANOVA correspondiente, se determinó que los resultados más bajos de masa fresca en el segundo momento la presentaron las plantas control, mientras que los mejores resultados para las plantas bajo el tratamiento C1T4, quien, aunque no difiere de los tratamientos C2T4, C1T3 y C2T3, si lo hace con respecto al resto de forma significativa. La prueba efectuada permitió detectar la presencia de 4 grupos homogéneos según la alineación de las X's en columnas.

45

Tabla 9. Pruebas de Múltiple Rangos para la Masa Fresca momento II (95,0 porcentaje LSD).

VARIANTES CONTROL C2T1 C1T1 C2T2 C1T2 C2T4 C1T3 C2T3 C1T4

Grupos Homogéneos

Media 1,97267 3,09097 3,82817 3,87887 4,91677 6,23977 6,5456 6,8053 8,37607

X XX XX XX XX XX XX XX X

Fuente: el autor La tabla 10 refleja el análisis de varianza para la masa seca en el momento II. La razónF, que en este caso es igual a 4,17205, muestra que existen diferencias significativas entre las muestras. Lo anterior puesto que el valor-P de la prueba-F es menor que 0,05, lo que confirma la existencia de una diferencia estadísticamente significativa entre las medias de las 9 variables con un nivel del 95,0% de confianza.

Tabla 10. ANOVA para la Masa Seca momento II. Fuente Entre grupos Intra grupos Total (Corr.)

Suma de Cuadrados

Gl

Cuadrado Medio

Razón-F

Valor-P

1,298

8

0,16225

4,17

0,0057

0,700017

18

0,0388898

1,99802

26

Fuente: el autor Se han identificado, al observar la prueba de múltiples rangos para la Masa Seca en el segundo momento, 4 grupos homogéneos, los que se pueden apreciar según la alineación de las X's en la columna al efecto. Cabe señalar que no existen diferencias estadísticamente significativas entre aquellos niveles que compartan una misma columna de X's. Se presentó una conducta muy similar en Masa Seca a la presentada

46

en Masa Fresca, siendo C1T4 el tratamiento de mejores resultados y las plantas control las de más bajos valores, difiriendo significativamente entre ellas.

Tabla 11. Pruebas de Múltiple Rangos para la Masa Seca momento II (95,0 porcentaje LSD).

VARIANTES CONTROL C2T1 C2T2 C1T2 C1T1 C2T3 C2T4 C1T3 C1T4

Media 0,158633 0,250467 0,2756 0,438833 0,524633 0,561 0,650233 0,729733 0,8472

Grupos Homogéneos X XX XX XXX XXX XXX XX XX X

Fuente: el autor 5.2.4. Dinámica de crecimiento.

La figura 12 refleja la curva de crecimiento de las plantas de girasol (Helianthus annuus L.) para cada tratamiento incluido el control, desde la semana 1 hasta la semana 4 de la

etapa II del experimento. Se tomó la altura de las plantas una vez por semana y se calculó el promedio de las mismas para cada tratamiento incluido el control, donde se pudo apreciar que el tratamiento que mostró mayor crecimiento para el período evaluado fue el C2T4 (422µT a 15 días) presentando un promedio en la altura de las plantas de 28 cm para semana 4.

A diferencia del C2T4, los demás tratamientos expresaron una conducta de crecimiento similar durante las 4 semanas de mediciones, manejando un rango de 19 a 24 cm en la semana 4. Cabe resaltar que las plantas que menos crecieron resultaron ser las plantas control y los tratamientos expuestos a los campos magnéticos durante 180 min en las dos intensidades (C2T2 y C1T2).

47

Altura Cm

Figura 12. Dinámica de crecimiento de las plantas

semana 1

semana 2

semana 3

semana 4

C2T4

C2T3

C2T2

C2T1

C1T2

C1T3

C1T4

control

C1T1

Fuente: el autor Lo anterior evidencia que la intensidad de 422µT tuvo una incidencia marcadamente favorable en el crecimiento de las plantas de girasol (Helianthus annuus L.) en comparación con los demás tratamientos y el control.

5.2.5. Índices de crecimiento y desarrollo En la tabla 12 se muestran los resultados obtenidos para los índices de crecimiento y desarrollo de las plantas en estudio, resultados que se sacaron con los valores de acumulación de masa seca, área foliar y masa fresca de las plantas en la etapa II del experimento.

Para la obtención de los resultados de TCR (Tasa de Crecimiento Relativo) se utilizaron los valores obtenidos en la acumulación de M.S para cada tratamiento y el control, donde los mejores resultados se mostraron en los tratamientos sometidos a tiempos de exposición más altos (15 días, 300 min y 180 min) para las dos intensidades (14 µT y 422 µT). De la misma forma para los resultados de TAN (Tasa de Asimilación Neta) se utilizaron los valores de acumulación de M.S de las plantas, en donde se puede

48

apreciar que el mejor resultado fue el obtenido por el tratamiento C1T4 (15 días – 14 µT). A su vez, entre estos resultados, los mejores valores fueron para los expuestos a intensidades más bajas de los campos magnéticos (14 µT).

Tabla 12. Índices de crecimiento y desarrollo

Tratamiento Control C2T4 C2T3 C2T2 C2T1 C1T1 C1T2 C1T3 C1T4

TCR g/(g día) 0,0535 0,1523 0,1293 0,0847 0,0088 0,0387 0,1473 0,1815 0,1806

TAN g/(cm2 día) 0,0035 0,0570 0,0473 0,0120 0,0073 0,0536 0,0283 0,0605 0,0942

IAF 3,04 9,14 9,18 5,16 31,21 30,39 6,74 8,57 12,16

TCC g/(cm2 día) 0,0012 0,0078 0,0064 0,0026 0,0004 0,0031 0,0052 0,0091 0,0105

TAC g/día

DAF cm2/día

AFE cm2/g

0,0058 0,0389 0,0320 0,0132 0,0021 0,0154 0,0260 0,0455 0,0527

9,12 27,42 27,54 15,49 93,64 91,18 20,21 25,70 36,48

6,40 7,24 7,26 6,87 28,92 13,0 7,83 7,83 8,25

Fuente: el autor Para el índice de IAF (Índice de Área Foliar) y DFA (Duración de Área Foliar) los mejores resultados fueron obtenidos para los tratamientos con menor tiempo de exposición a los CM (60 min) para las dos intensidades que a su vez fueron las que obtuvieron un mejor resultado con respecto al área foliar en la etapa II, esto muestra que el menor tiempo de exposición a los campos tuvo una incidencia favorable para estos índices de desarrollo en esta etapa del experimento.

Para los índices de TCC (Tasa de Crecimiento del Cultivo) y TAC (Tasa Absoluta de Crecimiento), los tratamientos que obtuvieron los valores más altos fueron los expuestos a intensidades más bajas a los campos magnéticos (14 µT) con los mayores tiempos de exposición (300 min y 15 días) de esta forma se puede evidenciar que las intensidades más bajas de los campos tienen una incidencia significativa y favorable sobre las plantas de girasol (Helianthus annuus L.).

Para los resultados del AFE (Área Foliar Específica) se tomaron los valores de área foliar y M.F de las plantas en la etapa II, donde los valores más altos fueron los

49

obtenidos por el tratamiento C2T1 (60 min - 422µT), por encima de los demás tratamientos y el control, indicando en este caso que la estimulación ejercida por el campo magnético de mayor intensidad (422µT) y menor tiempo de exposición (60 min) tuvo efectos favorables en el resultado de AFE seguido por el tratamiento C1T1 (60 min - 14µT) que obtuvo un valor alto para este índice de crecimiento.

5.3.

CUANTIFICACIÓN DE LOS EFECTOS SOBRE EL RENDIMIENTO DEL CULTIVO EN ESTUDIO.

5.3.1. Contenido de clorofila A, B, total y carotenoides de las plantas de girasol (Helianthus annuus L.).

En la tabla 13 que observa a continuación tenemos los valores obtenidos para clorofila A, clorofila B, clorofila total y carotenoides para las plantas de girasol (Helianthus annuus L.) en la etapa II del experimento de investigación, donde se puede apreciar que los resultados fueron casi homogéneos para todos los tratamientos.

Para clorofila A los valores más altos se dieron entre un rango de 1,0 – 0,7 obtenidos en los tratamientos que estuvieron expuestos a las intensidades de campos magnéticos más bajas 14 µT, valores que fueron significativamente altos por encima del control y a los demás tratamientos, de igual forma para los resultados de clorofila B donde los valores más altos fueron los obtenidos por los tratamientos C1T1, C1T2 y C1T3. Esto coincide con

lo concluido por Racuciu et al, (2006 ) que en semillas tratadas

magnéticamente encontraron diferencias significativas respecto al contenido de clorofila b y pigmentos carotenoides, aseverando que con inducciones más bajas (50µT) se obtienen resultados más favorables que con magnitudes superiores (100, 150, 200 y 250 µT).

50

Tabla 13. Contenido de clorofila y carotenoides tratamiento C2T4 C2T3 C2T2 C2T1 C1T1 C1T2 C1T3 C1T4 control

plántula 1

Clorofila A 0,5

2 1

0,3 0,5

0,3 0,6

0,6 1,1

0,1 0,1

2 1

0,3 0,4

0,3 0,5

0,6 0,8

0,1 0,1

2 1

0,3 0,4

0,4 0,5

0,7 0,9

0,1 0,1

2 1

0,4 0,7

0,4 0,8

0,8 1,5

0,1 0,2

2 1

0,4 0,7

0,4 0,9

0,8 1,6

0,1 0,2

2 1

0,8 0,4

0,9 0,5

1,8 0,9

0,2 0,1

2 1

1,0 0,8

1,1 0,3

2,1 1,0

0,2 0,5

2 1

0,8 0,2

0,3 0,2

1,1 0,4

0,4 0,1

2

0,5

0,5

0,9

0,1

Clorofila B Clorofila total Carotenoides 0,6 1,2 0,1

Fuente: el autor Indicando de esta manera

que la exposición a campos magnéticos de menor

intensidad tiene una incidencia favorable para los contenidos de clorofila A y B en las plantas de girasol (Helianthus annuus L.) sin importar el tiempo de exposición a que son sometidas, a diferencia de los tratamientos con intensidad de 422 µT y el control. Esto coincide con lo publicado por Dhawi et al, (2009) los que observaron que los campos magnéticos afectan positivamente el contenido de pigmentos, obteniendo mejores resultados con campos magnéticos bajos (100 µT) debido a una estimulación de los pigmentos fotosintéticos, principalmente clorofila a y carotenoides.

Para los valores obtenidos en clorofila total se observa una respuesta homogénea para todos los tratamientos incluido el control, para este resultado no hubo una diferencia significativa de ninguno de los tratamientos expuestos a los campos magnéticos. En cuanto a los resultados de carotenoides el tratamiento C1T4 (15 días – 14 µT) obtuvo

51

unos resultados de 0,5 y 0,4 significativamente por encima del control y de demĂĄs tratamientos, con esto se concluye que los campos magnĂŠticos de intensidades bajas ejercer un resultado favorable para los contenidos de carotenoides en las plantas de girasol (Helianthus annuus L.).

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CONCLUSIONES 

Los campos magnéticos inducidos sobre la planta de girasol (Helianthus annuus L.) constituye un método potenciador estimulante de los índices de crecimiento y desarrollo vegetal de la misma. Encontrando que la exposición tuvo un efecto positivo y directamente proporcional sobre la longitud del tallo, cantidad de hojas, área foliar y biomasa de la planta con respecto al control, siendo las plantas tratadas a campos en menor intensidad (14µT) las que mejor respondieron para estas variables.



Con la aplicación de los campos magnéticos se puede concluir que se produce un aumento en la velocidad de germinación, donde el tiempo de exposición tuvo un efecto positivo sobre esta variable. Este tiempo fue menor (4 días) en las semillas expuestas permanentemente a una intensidad de 14 µT, respecto al control quien inició su germinación dos días después.



El tiempo de exposición menor (60 min/día) a los campos magnéticos de las dos intensidades (14µT y 422 µT) brindó mejores resultados en las variables de área foliar final (11,6917 cm2 y 12,0265 cm2 respectivamente), en las plantas de girasol

(Helianthus annuus L.) así como para los parámetros de desarrollo analizados. 

Se generó una influencia estimulante sobre las plantas en sus primeras etapas de desarrollo, donde el campo magnético de menor intensidad (14 µT) tuvo una incidencia favorable en cuanto a la síntesis de pigmentos activos (clorofilas) en las plantas de girasol (Helianthus annuus L.) con respecto a la intensidad más alta (422 µT) y el control, presentándose conducta similar para los carotenoides.



Este estudio permitió generar nuevo conocimiento en el área de la física (campos magnéticos) aplicada a principios de la agricultura (procesos de germinación, crecimiento y desarrollo) en la medida en que, los escasos estudios hallados hasta el momento, y como se muestra en el cuerpo de este trabajo, solo se enfocaron a la evaluación del proceso de germinación sin tener en cuenta el comportamiento del vegetal posteriormente. Dado esto, se evidenció que con el

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uso controlado de los campos magnéticos a bajas intensidades no solamente se logra una disminución en el tiempo en que inicia la germinación, sino que hay influencia marcada sobre el porcentaje de germinación, así como el crecimiento y desarrollo de la planta y la síntesis de pigmentos.

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RECOMENDACIONES



Profundizar en la investigación de la influencia de los campos magnéticos aplicados a las semillas de girasol (Helianthus annuus L.) y otras especies, incluyendo en estos, estudios de comportamiento anatómico y bromatológico.



Evaluar el efecto de la aplicación de otros tipos de campos inducidos sobre las semillas de girasol (Helianthus annuus L.) y otras especies.

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