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Eliana Rincon
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS GRADO EN INGENIERIA AGRÍCOLA DEPARTAMENTO DE PRODUCCIÓN AGRARIA Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium Quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. TRABAJO FIN DE GRADO Autor: Arturo Hernangómez Jiménez Tutores: Francisco González Torres Juan Manuel Arroyo Sanz Marzo de 2021 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS GRADO EN INGENIERIA AGRÍCOLA DEPARTAMENTO DE PRODUCCIÓN AGRARIA Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium Quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. TRABAJO FIN DE GRADO Autor: Arturo Hernangómez Jiménez Tutores: Francisco González Torres Juan Manuel Arroyo Sanz Marzo de 2021 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 3 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 4 ÍNDICE DE CONTENIDO ÍNDICE DE CONTENIDO .............................................................................................. 4 ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS .......................................................................................... 6 ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................................................... 8 ÍNDICE DE GRÁFICOS ............................................................................................... 10 ABREVIATURAS Y SIGLAS EMPLEADAS ............................................................. 13 1 ANTECEDENTES .................................................................................................. 15 1.1 Historia del cultivo: ......................................................................................... 16 1.2 Distribución global: ......................................................................................... 17 1.3 Taxonomía y descripción botánica: ................................................................. 19 1.4 Descripción de ciclo biológico y estados fenológicos: .................................... 25 1.5 Plagas y enfermedades frecuentes en el cultivo de quinoa: ............................. 31 1.6 Propiedades medicinales, nutricionales, y culturales del cultivo de quinoa: ... 39 1.7 Variedades cultivadas más frecuentes: ............................................................ 53 1.8 Labores de cultivo necesarias: ......................................................................... 56 1.9 Situación de mercado internacional y nacional: .............................................. 64 1.10 Agricultura ecológica: ...................................................................................... 67 2 OBJETIVOS............................................................................................................ 72 3 METODOLOGÍA ................................................................................................... 74 3.1 Ensayos de campo: ........................................................................................... 75 3.2 Diseño y disposición de los ensayos: ............................................................... 76 3.3 Características agroclimáticas de la zona del ensayo: ..................................... 78 3.4 Características edafológicas: ............................................................................ 85 3.5 Labores realizadas en el cultivo: ...................................................................... 89 3.6 Parámetros evaluados durante el desarrollo del cultivo:.................................. 93 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 5 3.7 Análisis estadístico sobre distintos parámetros morfológicos según el abonado utilizado y las diferentes variedades utilizadas: .......................................................... 98 3.8 Seguimiento de la fenología del cultivo: ....................................................... 100 3.9 Parámetros medidos en la recolección de los ensayos: .................................. 102 3.10 Relaciones entre los parámetros morfológicos analizados y el rendimiento final del cultivo: ................................................................................................................ 103 4 RESULTADOS ..................................................................................................... 104 4.1 Resultados de los parámetros medidos en los ensayos de campo: ................ 105 4.1.1. Control de la velocidad de la germinación y nascencia: ............................. 105 4.1.2. Parámetros evaluados de la altura de las plantas: ....................................... 106 4.1.3. Parámetros evaluados del tallo de las plantas: ............................................ 106 4.1.4. Parámetros evaluados de las hojas de las plantas:....................................... 108 4.1.5. Parámetros evaluados de las inflorescencias de las plantas: ....................... 109 4.1.6. Parámetros evaluados sobre el grano de las plantas:................................... 111 4.2 Análisis estadístico sobre distintos parámetros morfológicos según el abonado utilizado y las diferentes variedades utilizadas: ........................................................ 113 4.3 Seguimiento de la fenología del cultivo: ....................................................... 139 4.4 Parámetros medidos en la recolección de los ensayos: .................................. 142 4.3.1. Rendimiento de cada variedad en kg/ha:..................................................... 143 4.3.2. Peso específico del grano: ........................................................................... 144 4.3.3. Producción de paja (Kg/ha): ........................................................................ 145 4.5 Relaciones entre los parámetros morfológicos analizados y el rendimiento final del cultivo: ................................................................................................................ 146 5 Conclusiones ......................................................................................................... 154 6 Bibliografía............................................................................................................ 159 Bibliografía ................................................................................................................... 160 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 6 ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS Fotografía 1-1 Distribución global del cultivo de quinoa (Bazile et al.) ........................ 18 Fotografía 1-2 Raíz pivotante de planta de quinoa (Universidad Nacional Agraria La Molina) ........................................................................................................................... 20 Fotografía 1-3 Tallo de quinoa (A. Hernangómez) ........................................................ 21 Fotografía 1-4 Hojas de quinoa(A. Hernangómez) ....................................................... 22 Fotografía 1-5 Inflorescencia de quinoa (A. Hernangómez) .......................................... 23 Fotografía 1-6 Fruto cubierto por el perigonio (M. Cogliatti) ........................................ 24 Fotografía 1-7 Germinación de semillas (A. Hernangómez) ......................................... 26 Fotografía 1-8 Aparición de las primeras hojas verdaderas (A. Hernangómez) ............ 27 Fotografía 1-9 Inicio de la formación de la inflorescencia (A.Hernangómez) ............... 28 Fotografía 1-10 Plantas de quinoa con un gran número de flores presentes (A,Hernangómez) ........................................................................................................... 29 Fotografía 1-11 Panoja con frutos listos para ser cosechados (A.Hernangómez) .......... 31 Fotografía 1-12 Eurysacca melanocampta, polilla de la quinoa (L.M. Cruces) ............. 32 Fotografía 1-13 Coleophora versurella (H. Moths) ........................................................ 33 Fotografía 1-14 Epitrix spp, pulguilla de la quinoa (Hortoinfo.) ................................... 34 Fotografía 1-15 Copirtasia turbata (O.L. Moreno) ......................................................... 34 Fotografía 1-16 Planta de quinoa afectada por ataque de mildium (INIA) .................... 37 Fotografía 1-17 Nacobbus aberrans visto a microscopio (J.J. Hirschhorn.) .................. 39 Fotografía 1-18 Compactación de suelo con rodillo (A. Hernangómez) ....................... 59 Fotografía 1-19 Chenopodium álbum L. Bosc (A. Hernangómez) ................................ 62 Fotografía 1-20 Cosecha de quinoa con cosechadora de cereal (ITAGRA) .................. 64 Fotografía 3-1 Ubicación del ensayo (Visor SIGPAC) .................................................. 75 Fotografía 3-2 Triángulo de clasificación textural de suelos USDA. (Soil Survey Staff) ........................................................................................................................................ 87 Fotografía 3-3 Sembradora y plato de siembra con los cuales se sembró el ensayo. (A. Hernangómez) ................................................................................................................ 90 Fotografía 3-4 Escarda entre hileras para el control de malas hierbas. (A. Hernangómez) ........................................................................................................................................ 91 Fotografía 3-5 Abono convencional NPK 20-8-8 y abono ecológico NPK 4-3-3. (A. Hernangómez) ................................................................................................................ 92 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 7 Fotografía 3-6 Esquema de mesa densimétrica empleada para la limpieza de grano .[Seed Procesing. Type 46050000] ................................................................................. 93 Fotografía 3-7 Presencia de estrías en tallo de quinoa. (A. Hernangómez) ................... 95 Fotografía 3-8 Panoja amaratiforme y panoja glomerulada. (Rojas et al.)..................... 97 Fotografía 3-9 Medición del ancho de la hoja de quinoa con cinta métrica. (A. Hernangómez) ................................................................................................................ 99 Fotografía 3-10 Balanza de Schopper (A. Hernangómez) ........................................... 102 Fotografía 3-11 Balanza romana (A. Hernangómez) ................................................... 103 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 8 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1-1 Contenido nutricional en diferentes variedades de quinoa (FAO). ................ 41 Tabla 1-2 Contenido de aminoácidos esenciales de diferentes variedades de quinua .... 44 Tabla 1-3 Contenido de minerales en el grano de quinoa, maíz y cebada (Koziol, 1992) ........................................................................................................................................ 47 Tabla 1-4 Contenido de vitaminas en el grano de quinoa (mg/100 g de materia seca) (Repo-Carrasco, R., 2003) .............................................................................................. 49 Tabla 1-5 Variedades registradas en Bolivia (FAO) ...................................................... 55 Tabla 1-6 Variedades registradas en Perú (FAO) ........................................................... 56 Tabla 3-1 Tabla de temperaturas medias mensuales (AEMET) ..................................... 80 Tabla 3-2 Tabla resumen de datos meteorológicos mensuales durante el ciclo del cultivo. ............................................................................................................................ 85 Tabla 3-3 Composición textural del suelo. ..................................................................... 86 Tabla 3-4 Composición de macronutrientes del suelo.................................................... 87 Tabla 3-5 Composición de micronutrientes en el suelo. ................................................ 88 Tabla 3-6 Tabla de parámetros analizados del suelo. ..................................................... 88 Tabla 3-7 Nutrientes aportados con el abono convencional NPK 20-8-8. ..................... 91 Tabla 3-8 Nutrientes aportados con el abono ecológico NPK 4-3-3. ............................. 92 Tabla 4-1 Tabla de hábitos de crecimiento en las diferentes variedades ensayadas. ... 106 Tabla 4-2 Tabla descriptiva de la forma del tallo de las variedades ensayadas. .......... 107 Tabla 4-3 Tabla de los colores del tallo de cada variedad ensayada. ........................... 107 Tabla 4-4 Tabla de presencia de estrías en las diferentes variedades ........................... 107 Tabla 4-5 Tabla de la forma de la hoja de las variedades ensayadas. .......................... 108 Tabla 4-6 Tabla descriptiva de la forma de los bordes de las hojas. ............................ 109 Tabla 4-7 Tabla descriptiva de los colores de las hojas de todas las variedades ensayadas. ..................................................................................................................... 109 Tabla 4-8 Tabla de visibilidad de anteras de las variedades ensayadas. ...................... 110 Tabla 4-9 Tabla descriptiva del color de las panojas de las variedades ensayadas. ..... 110 Tabla 4-10 Tabla descriptiva de las formas de la panoja de las variedades ensayadas. 110 Tabla 4-11 Tabla descriptiva de la densidad del fruto en la panoja de las diferentes variedades. .................................................................................................................... 111 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 9 Tabla 4-12 Tabla descriptiva de la persistencia del fruto en la panoja en la madurez fisiológica. .................................................................................................................... 111 Tabla 4-13 Tabla descriptiva sobre el color del perigonio del fruto de las diferentes variedades. .................................................................................................................... 112 Tabla 4-14 Tabla descriptiva sobre elcolor del pericarpio del fruto de las variedades ensayadas. ..................................................................................................................... 112 Tabla 4-15 Tabla sobre el color del episperma del fruto de las variedades ensayadas. 113 Tabla 4-16 Tabla sobre análisis de varianza de la altura de las plantas en cada uno de los muestreos ...................................................................................................................... 114 Tabla 4-17 Análisis de varianza de la longitud del peciolo de las plantas en cada uno de los muestreos. ............................................................................................................... 121 Tabla 4-18 Análisis de varianza de la longitud del limbo de la hoja en cada uno de los muestreos. ..................................................................................................................... 125 Tabla 4-19 Análisis de varianza del ancho del limbo de la hoja en cada uno de los muestreos. ..................................................................................................................... 128 Tabla 4-20 Análisis de varianza del grosor del tallo en cada uno de los muestreos. ... 131 Tabla 4-21 Análisis de varianza de la ramificación del tallo en cada uno de los muestreos. ..................................................................................................................... 134 Tabla 4-22 Análisis de varianza de la longitud de la panoja en cada uno de los muestreos. ..................................................................................................................... 137 Tabla 4-23 Tabla sobre el desarrollo fenológico de las variedades ensayadas según la escala BBCH. ............................................................................................................... 140 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 10 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfica 1-1 Gráfico de los principales productores mundiales de quinoa (International Business Made Easy) ...................................................................................................... 65 Gráfica 1-2 Organigrama del proceso a segir para la obtención de licencia y certificado de producción ecológica (A. Hernangómez). ................................................................. 69 Gráfica 1-3 Gráfico circular de superficie ecológica por comunidades autónomas (MAPA). ......................................................................................................................... 70 Gráfica 3-1 Croquis de la disposición del ensayo (A. Hernangómez) ........................... 77 Gráfica 3-2 Gráfico de temperaturas máximas y mínimas a lo largo del ciclo de cultivo (Agencia Estatal de Meteorología, AEMET). ................................................................ 79 Gráfica 3-3 Gráfico de temperaturas máximas y mínimas mensuales de los últimos 20 años. (AEMET). ............................................................................................................. 80 Gráfica 3-4 Gráfico de temperaturas medias diarias a lo largo del ciclo de cultivo. (AEMET). ....................................................................................................................... 81 Gráfica 3-5 Temperaturas medias (ºC) de los últimos 20 años. (AEMET). ................... 82 Gráfica 3-6 Gráfico de barras sobre la precipitación mensual de los últimos 20 años... 83 Gráfica 3-7 Gráfico de rachas de viento diarias a lo largo del ciclo de cultivo.............. 84 Gráfica 3-8 Gráficos circulares de perfil ideal y perfil real de relaciones catiónicas presentes en el suelo. ...................................................................................................... 89 Gráfica 4-1 Gráfico de velocidad de germinación de las diferentes variedades ensayadas. ..................................................................................................................... 105 Gráfica 4-2 Gráfico de barras del porcentaje de plantas encamadas. ........................... 108 Gráfica 4-3 Evolución de la altura del cultivo a lo largo del ciclo en cada una de las 8 variedades ensayadas (valores promedio de los 3 niveles de abonado). ...................... 115 Gráfica 4-4 Evolución de la altura del cultivo a lo largo del ciclo en cada una de las 8 variedades ensayadas en el bloque sin abonado o testigo. ........................................... 117 Gráfica 4-5 Evolución de la altura del cultivo a lo largo del ciclo en cada una de las 8 variedades ensayadas en el abonado convencional ...................................................... 118 Gráfica 4-6 Evolución de la altura del cultivo a lo largo del ciclo en cada una de las 8 variedades ensayadas en el abonado ecológico. ........................................................... 119 Gráfica 4-7 Evolución de la altura del cultivo a lo largo del ciclo en cada una de los 3 niveles de abonado........................................................................................................ 120 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 11 Gráfica 4-8 Evolución de la longitud del peciolo a lo largo del ciclo en cada una de las 8 variedades ensayadas (valores promedio de los 3 niveles de abonado). ...................... 122 Gráfica 4-9 Evolución de la longitud del peciolo a lo largo del ciclo en cada una de los 3 niveles de abonado........................................................................................................ 124 Gráfica 4-10 Evolución de la longitud del limbo de la hoja a lo largo del ciclo en cada una de las 8 variedades ensayadas (valores promedio de los 3 niveles de abonado). .. 126 Gráfica 4-11 Evolución de la longitud del del limbo de la hoja a lo largo del ciclo en cada una de los 3 niveles de abonado. .......................................................................... 127 Gráfica 4-12 Evolución de la anchura del limbo de la hoja a lo largo del ciclo en cada una de las 8 variedades ensayadas (valores promedio de los 3 niveles de abonado). .. 129 Gráfica 4-13 Evolución de la anchura del del limbo de la hoja a lo largo del ciclo en cada una de los 3 niveles de abonado. .......................................................................... 130 Gráfica 4-14 Evolución del grosor del tallo a lo largo del ciclo en cada una de las 8 variedades ensayadas (valores promedio de los 3 niveles de abonado). ...................... 132 Gráfica 4-15 Evolución del grosor del tallo a lo largo del ciclo en cada una de los 3 niveles de abonado........................................................................................................ 133 Gráfica 4-16 Evolución de la ramificación del tallo a lo largo del ciclo en cada una de las 8 variedades ensayadas (valores promedio de los 3 niveles de abonado). .............. 135 Gráfica 4-17 Evolución de la ramificación del tallo a lo largo del ciclo en cada una de los 3 niveles de abonado. .............................................................................................. 136 Gráfica 4-18 Evolución de la longitud de la panoja a lo largo del ciclo en cada una de las 8 variedades ensayadas (valores promedio de los 3 niveles de abonado). .............. 138 Gráfica 4-19 Evolución de longitud de la panoja a lo largo del ciclo en cada una de los 3 niveles de abonado........................................................................................................139 Gráfica 4-20 Gráfico de barras sobre el rendimiento del grano de las variedades ensayadas en kg/ha. ...................................................................................................... 143 Gráfica 4-21 Gráfico de barras sobre el peso específico del grano de las variedades ensayadas. ..................................................................................................................... 144 Gráfica 4-22 Gráfico de barras sobre la paja producida tras la cosecha de las variedades ensayadas. ..................................................................................................................... 145 Gráfica 4-23 Relación entre el rendimiento final y el peso específico de los granos... 146 Gráfica 4-24 Relación entre el rendimiento final y la altura de la planta ..................... 147 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 12 Gráfica 4-25 Relación entre el rendimiento final y la longitud del peciolo. ................ 148 Gráfica 4-26 Relación entre el rendimiento final y el peso específico de los granos... 149 Gráfica 4-27 Relación entre el rendimiento final y la longitud del limbo de la hoja. .. 150 Gráfica 4-28 Relación entre el rendimiento final y el grosor del tallo. ........................ 151 Gráfica 4-29 Relación entre el rendimiento final y la ramificación del tallo. .............. 152 Gráfica 4-30 Relación entre el rendimiento final y la longitud de la panoja................ 153 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 13 ABREVIATURAS Y SIGLAS EMPLEADAS €. Euros µ. Micras µS. Microsiemens a.de C.. Antes de Cristo AEMET. Agencia Estatal de Meteorología ATP. Adenosín trifosfato CaCO3. Carbonato Cálcico cent. Céntimos cm. centímetro CPVO. Oficina Comunitaria de Variedades de Plantas FAO. Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura g. Gramos h. Hora ha. Hectáreas HDL. Lipoproteinas de alta densidad hL. Hectólitro INIA. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria ITAGRA. Centro Tecnológico Agrario y Agroalimentario K. Potasio K2O. Óxido de potasio kg. Kilogramo km. Kilómetros L. Litro LDL. Lipoproteínas de baja denseidad m. Metros m.s.n.m.. Metros sobre el nivel del mar m2. Metros cuadrados Mcal. Megacoloría mEq. Miliequivalentes mg. Miligramos mm. Milímetros Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 14 N. Nitrógeno ºC. Grados centígrados P. Fósforo P2O5. Óxido de fósforo S. Azufre SO3. Óxido de azufre t. Tonelada UE. Unión Europea USDA. Departamento de Agricultura de los Estados Unidos Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 15 1 ANTECEDENTES Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 16 1.1 Historia del cultivo: La quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) es un cultivo originario de Sudamérica, proveniente de los alrededores del Lago Titicaca (Perú y Bolivia) habiéndose extendido por todo el altiplano sudamericano (Mujica & Jacobsen, 2006). Fue domesticada hace miles de años por las poblaciones prehispánicas de la región andina. Se cree que su domesticación pudo haber ocurrido entre los años 5.000 y 3.000 a.de C. (Tapia, 1979). Antes de su domesticación, la quinoa silvestre se utilizaba para la alimentación mediante la ingesta de sus frutos y hojas. Tras su domesticación, la planta tuvo un amplio rango de modificaciones morfológicas respecto a su estado silvestre, tales como la condensación de la inflorescencia en el extremo terminal de la planta, la pérdida de altos niveles de pigmentación y los mecanismos de dispersión de la semilla (Jacobsen, Izquierdo, Mujica, & Marathee, 2001). En su domesticación, esta especie fue adaptada a diferentes condiciones agroclimáticas, donde se descubrió que tenía un buen desarrollo a una altura de 4.000 m.s.n.m. , si bien los trabajos posteriores de mejora han conseguido su extensión a otras áreas con condiciones orográficas diferentes. En su época preinca, las poblaciones nativas practicaron con la quinoa una agricultura intensiva, utilizando el abonado, los riegos y las rotaciones de cultivos para mantener una alta producción. Además, usaron ciertos mecanismos como los denominados “warus” o “suqakollos”, que eran camas de cultivo elevadas para conectar todas las calles mediante riego por inundación (Mujica, El origen de la quinua y la historia de su domesticación., 2015). Para aquellas poblaciones, la quinoa se convirtió en uno de los alimentos básicos en su dieta debido a su alto valor nutritivo (especialmente proteico) y su gran adaptabilidad a las condiciones ambientales andinas donde otros cultivos no son capaces de asegurar un buen rendimiento. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 17 En la época inca, se le dio el nombre de “kinwa” (quinoa en el idioma quechua), y a su fruto se le nombró “chisiya mama” lo cual significa grano madre, al cual le atribuyeron poderes mágicos que hicieron que en la época de siembra y cosecha se celebraran fiestas religiosas (Mujica, 2015). Durante las marchas de conquista del imperio inca, fue utilizada como alimento del ejército de tal manera que a medida que el imperio inca se hacía más grande, la quinoa iba expandiéndose por la superficie sudamericana, desde Chile hasta Colombia gracias a su gran adaptabilidad a diferentes condiciones agroclimáticas y pronto se empezó a utilizar en todo el imperio como fuente alimenticia relevante. Tras la llegada de los europeos a América, la mayor parte de su superficie cultivada fue sustituida por cereal. El primer español que habla sobre el cultivo de quinoa fue Pedro de Valdivia, quien descubrió la importancia alimenticia de esta especie para el pueblo inca. Tras él, Garcilaso De la Vega describió su semejanza con el cultivo de mijo y habló sobre el envío de las primeras semillas a Europa, fallido debido a las altas condiciones de humedad durante el trayecto por mar (Jacobsen, Izquierdo, Mujica, & Marathee, 2001). 1.2 Distribución global: El cultivo de quinoa tiene mayor importancia en Perú, Bolivia y Ecuador, los cuales fueron los primeros países que comenzaron a sacar rendimiento a este cultivo. Además, la quinoa también se ha sembrado en el resto de países que comprenden la región andina como Colombia, Venezuela, Chile y Argentina (Tapia, 1979). Según estadísticas de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura), desde 1990 hasta 2018, se ha pasado de una superficie de 47.585 ha a 195.342 ha; de todoslos países productores, casi un 80% de la superficie total cultivada se concentra en Bolivia (118.913 ha) y Perú (64.223 ha) (Rojas, Pinto, & Soto, 2010). Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 18 Con el paso de los años, este cultivo ha ido atravesando fronteras llegando hasta los continentes europeo y asiático, siendo producido en Europa en Francia, Inglaterra, Suecia, Dinamarca, Italia, Holanda y el sur de España; en Asia, en el Himalaya y las planicies del norte de la India (Gandarillas, 1979). Desde los años 80, el cultivo de quinoa ha experimentado un notable crecimiento a nivel global. Debido a sus características nutricionales, se comenzaron a desarrollar ensayos en esta década por parte de investigadores de Europa y Norteamérica, con la intención de desarrollar este cultivo en estos continentes. Las primeras pruebas en Estados Unidos se realizaron en Colorado, y a partir de ahí fue expandiéndose por otros estados. En Canadá también se realizaron pruebas y actualmente se cultiva en las planicies de Saskatchewan y Ontario (Bazile, 2013). En Europa, investigadores de Cambridge como Galwey y Risi realizaron ensayos experimentales, donde obtuvieron buenos resultados. En Inglaterra se usa el cultivo de quinoa como cobertura y en ocasiones se siembra mezclada con colza (Bazile, 2013). Fotografía 1-1 Distribución global del cultivo de quinoa (Bazile et al.) Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 19 Superficie de quinoa cultivada en España: En el continente europeo, la quinoa es un cultivo relativamente nuevo, y nuestro país, se sitúa como uno de los países en los que el cultivo va adquiriendo una cierta importancia, con una superficie cultivada total de 1.693 ha. Andalucía es con diferencia, la comunidad autónoma que más se ha especializado en este cultivo ya que se lleva sembrando desde hace más de 10 años. Las principales áreas de producción en esta comunidad se encuentran distribuidas por el valle del río Guadalquivir, siendo la provincia de Córdoba la que más superficie posee con un total de 1.320 ha, lo cual supone un 78% de la producción total española (Calvo, 2020). Otra comunidad autónoma que está experimentando el auge de este cultivo es Castilla y León, con un total de 70 ha sembradas en el año 2019. 1.3 Taxonomía y descripción botánica: Comúnmente, en la literatura anglosajona o europea, a la quinoa se la engloba en el grupo de los pseudocereales, aunque en la literatura de los países de origen se le denomina “granos básicos”. El grupo de los pseudocereales está formado por especies de hoja ancha, que tienen usos y modos de cultivo similares al de los cereales. Sus frutos o semillas, pueden molerse para convertirlos en harina, y como característica general, ninguna especie de este grupo contiene gluten en su semilla. Pertenecen a este grupo especies de familias botánicas diferentes a las gramíneas como la quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) de la familia Chenopodiaceae;, el amaranto (Amaranthus hypochondriacus L.) de la familia Amaranthaceae y, el alforfón o trigo sarraceno (Fagopyrum esculentum M.), de la familia Polygonaceae, entre otras... En cuanto a su descripción taxonómica, la planta de quinoa, se engloba dentro de la división Magonoliophyta, en la clase Magnoliopsida, subclase Caryophyllidae, de la orden Caryophyllales, siendo la familia Chenopodiaceae, género Chenopodium, el cual tiene casi 250 especies (Rojas, Mamani, Pinto, Alanoca, & Ortuño, 2008). En este género, se puede distinguir entre especies productoras de grano como Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 20 Chenopodium quinoa Willd., especies productoras de verdura como Chenopodium nuttalliae Safford., o medicinales como Chenopodium carnosolum Moq. La quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), es una planta de carácter anual, dicotiledónea, que puede llegar a medir desde 20 cm a 3 m de altura dependiendo de la variedad y las condiciones agroclimáticas. Son plantas que se pueden mostrar en diversos colores, que van desde verde a morado y rojo con tonos intermedios entre ellos, esto depende de los pigmentos que tengan. Las plantas de quinoa se dividen en las siguientes partes morfológicas (Rojas, Mamani, Pinto, Alanoca, & Ortuño, 2008): ¾ Raíz: Posee una raíz pivotante, gruesa y profunda, de tal manera que es capaz de aguantar bastante tiempo en escasez de lluvias debido a que consigue explorar horizontes más profundos y a su vez conseguir más agua. A parte de la raíz pivotante, posee un sistema de raíces secundario, que consiste en raíces adventicias que provienen de la raíz pivotante, estas son mucho más finas que la anterior y mucho menos profundas. La longitud de la raíz puede variar desde 80 cm hasta 1,5 m en función de la variedad y las condiciones de sequía que haya. Fotografía 1-2 Raíz pivotante de planta de quinoa (Universidad Nacional Agraria La Molina) ¾ Tallo: Su tallo, cambia de forma, siendo cilíndrico en la zona más próxima al suelo y cambiando a anguloso conforme va ganando en altura. A medida que pasa Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 21 el tiempo del cultivo, este tallo pasa de ser blando, verde y fibroso cuando la planta se encuentra en sus primeros estados fenológicos, a un tallo un tallo hueco, de un color más amarillento y sin presencia de fibras. Esto se debe principalmente a la pérdida de humedad de la planta. No siempre posee un color verde en sus primeras fases, sino que puede ser también amarillo, rojo, rosado o púrpura. Según la ramificación que presente el tallo, este puede ser de varios tipos: x De hábito sencillo: solo presenta un tallo con una inflorescencia terminal definida. x De hábito ramificado: puede presentar ramas laterales con la misma longitud que el tallo principal, o bien puede presentar ramas secundarias de menor longitud que el tallo principal, dándole a la planta una forma cónica. Fotografía 1-3 Tallo de quinoa (A. Hernangómez) ¾ Hojas: Las hojas se dividen en el peciolo y la lámina, los peciolos varían en tamaño, pero suelen ser largos y muy finos, siendo más largos los peciolos que salen directamente del tallo a los que salen de las ramas secundarias; por su lado superior están acanalados. En la lámina, se distinguen tres venas que provienen del final del peciolo. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 22 Las hojas son polimórficas, en la parte inferior de la planta, comienzan siendo de forma triangular o romboidal, siendo de un tamaño superior que las de hojas que rodean la inflorescencia que, a su vez, pueden ser triangulares o lanceoladas. En sus bordes, podemos distinguir entre láminas con el borde entero o con el borde dentado, estas últimas, varían de un número de dientes de 3 a 20.En la superficie de la planta (tanto en hojas como en el tallo), se pueden apreciar una serie de gránulos que contienen partículas de oxalato de calcio, que hacen a la planta capaz de retener una fina capa de agua que aumenta la humedad relativa alrededor de la hoja, y así conseguir que la transpiración sea menor. Fotografía 1-4 Hojas de quinoa (A. Hernangómez) ¾ Inflorescencia: La inflorescencia es tipo panoja, ya que tiene un eje principal desarrollado, del cual salen ejes secundarios y algunos terciarios. Tiene una longitud variable, de unos 15 cm las más pequeñas a unos 70 cm las más grandes. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 23 Si los glomérulos están insertados al eje o los ejes secundarios y tienen una forma rectangular, se ve que tiene cierto parecido a la panoja del género Amaranthus, por ello se la denomina amarantiforme. Si los glomérulos en vez de estar insertados en el eje secundario se encuentran insertados en el eje terciario, y en vez de ser rectangulares son más redondeados, panoja se denomina glomerulada. También, podemos encontrar formas distintas entre ambos tipos de inflorescencia. Según la longitud de los ejes secundarios o terciarios que tenga la inflorescencia, se puede clasificar entre compacta, intermedia o laxa, siendo compacta cuando los granos son más pequeños y más pegados al eje principal, y laxo cuando los granos son más grandes y los ejes secundarios y terciarios se despegan más del eje principal. Fotografía 1-5 Inflorescencia de quinoa (A. Hernangómez) ¾ Flores: Sus flores son muy pequeñas y densas, se agrupan en glomérulos que después forman la inflorescencia. Pueden ser hermafroditas, pistiladas o androestériles, las hermafroditas se encuentran al final del glomérulo, y son más grandes que las pistiladas, llegando a medir hasta 5 mm. El porcentaje de Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 24 flores hermafroditas en la planta varía de un 2% a un 98%, por lo que el número de frutos posteriormente formados puede llegar a ser muy variable. Tanto pétalos como sépalos son del mismo color, por lo que es difícil diferenciarlos. Poseen cinco tépalos, cinco estambres, los cuales rodean el pistilo, que en su interior tiene un ovario súpero rodeado por dos o tres estigmas plumosos. ¾ Fruto: El fruto es de tipo aquenio indehiscente, siendo muy pequeño, de un tamaño de unos 2,5 mm. La semilla está recubierta por un perigonio, al frotarlo se desprende con facilidad, aunque en algunos casos se puede quedar pegado al grano incluso después de la trilla realizada en la cosecha, dificultando su procesamiento más tarde. El grano está envuelto por el episperma, y este se compone de cuatro capas, la última es una capa externa que es la que determina el color de la semilla, es de una superficie rugosa y quebradiza, y tiene cierta importancia porque tiene un alto contenido en saponinas. Las saponinas, son unos compuestos glucósidos que hacen que cuando se coma la quinoa, le otorguen un sabor amargo, por lo que antes de que esta sea ingerida, es necesario eliminarlos. Están consideradas un factor anti nutritivo ya que tienen además una acción hemolítica (desintegran los glóbulos rojos de la sangre) (Gallardo, Gonzales, & Ponessa, 1997). Fotografía 1-6 Fruto cubierto por el perigonio (M. Cogliatti) Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 25 ¾ Semillas: Se dividen en tres partes: x Epispermo: capa adherida al pericarpio del fruto, que cubre la superficie de la semilla. x Embrión: formado por la radícula y los dos cotiledones, ocupando aproximadamente un 30% del total del volumen de la semilla. x Perispermo: supone el tejido de almacenamiento de reservas de la semilla, por lo que fundamentalmente se compone de almidón y ocupa un 60% del volumen total de la semilla. El color de la semilla varía en función de la capa que se presente al observarlo, ya que puede que en ocasiones lo veamos con el pericarpio, de tal manera que presente unos colores blancos, amarillo, rojo, púrpura o negro; en otras ocasiones lo veremos con el pericarpio ya desprendido y presente un color marrón, blanco, rojo, gris o negro; o puede que los veamos tras el perigonio, y se verán verdes, rojos o púrpuras. 1.4 Descripción de ciclo biológico y estados fenológicos: La planta de quinoa pasa por una serie de estados fenológicos explicados a continuación (Quillatupa, 2009): ¾ Germinación y nascencia: La primera fase de la quinoa corresponde a la semilla seca antes de ser sembrada. Una vez está depositada en el campo, y se dan las condiciones de humedad, aireación y temperatura apropiadas, germina rápidamente. De las tres estructuras que componen la semilla, la primera en aparecer es la radícula, que se inyecta en el suelo y a partir de ahí comienza a desarrollar lo que será el sistema radicular de la planta. Una vez la radícula ha salido, de la semilla sale el hipocotíleo, creciendo hacia la superficie y una vez que esta se ha alcanzado, despliega los dos cotiledones, que se desplegarán cada uno en sentido opuesto al otro, y cogerán un tono verde que significa que la planta está comenzando a realizar la fotosíntesis. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 26 Fotografía 1-7 Germinación de semillas (A. Hernangómez) ¾ Aparición de primeras hojas verdaderas: Una vez los cotiledones están en la superficie desplegados, aparece el primer par de hojas verdaderas, que al igual que los cotiledones, crecen en direcciones opuestas, de manera perpendicular al sentido en el que nacieron los cotiledones. Tras ellas aparecen muy rápidamente el tercer y cuarto par de hojas verdaderas, y una vez aparece el quinto par, se ve como salen las primeras yemas axilares y el desprendimiento de los dos cotiledones. Cuando ya lleva 10 pares de hojas verdaderas las yemas axilares pasan a formar las primeras ramas. Además, en esta etapa, es la primera vez que podemos comenzar a distinguir sobre el ápice de crecimiento, el comienzo de la formación del botón floral. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 27 Fotografía 1-8 Aparición de las primeras hojas verdaderas (A. Hernangómez) ¾ Ramificación: Se interpone con la etapa de formación de hojas verdaderas, ya que es a partir del quinto par de hojas verdaderas cuando comienzan a desarrollarse las yemas axilares que posteriormente acabaran siendo ramas laterales. A medida que se va iniciando la formación de ramas por las yemas, se puede distinguir en la superficie de las hojas y estas ramas las partículas de oxalato de calcio que se depositan sobre su superficie. Es una etapa en la que se desarrolla mucha masa vegetativa, tanto por la formación de nuevas ramas como por la formación de nuevas hojas. ¾ Iniciación del botón floral: A partirdel primordio floral que se ha formado previamente en la fase de desarrollo de hojas verdaderas, se puede distinguir como en su interior, tras una capa abundante de hojas se comienza a destapar el botón floral, que se irá Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 28 desarrollando hasta formar una estructura piramidal que dará lugar a la inflorescencia. ¾ Formación de la inflorescencia: La inflorescencia, crece a partir del botón floral, es una estructura cónica o piramidal, que va desarrollando los glomérulos o grupos de pequeñas flores muy contraídas, que adoptan formas globulares. La agrupación de estos glomérulos y su elongación deja inicialmente un eje principal de la inflorescencia, de la que después saldrán ejes secundarios y ejes terciarios, dejando al final la inflorescencia ya bien definida, pudiendo llegar a medir hasta 70 cm, dependiendo de la variedad y las condiciones de cultivo que haya sufrido el cultivo. A partir de esta fase, comienza a suceder una defoliación en la parte basal de la planta. Fotografía 1-9 Inicio de la formación de la inflorescencia (A.Hernangómez) ¾ Floración: Las flores situadas en los glomérulos de la inflorescencia inician su apertura, abriéndose tanto hermafroditas como pistiladas al mismo tiempo. Debido al color amarillo vivo que muestran las anteras de las flores hermafroditas, somos capaces de poder verlas a simple vista. Dependiendo de la variedad observada, suelen comenzar a abrirse primero las flores que se encuentran en el ápice del glomérulo y tras ellas las de su alrededor; hay variedades por su Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 29 parte que comienzan la apertura de las flores de los glomérulos simultáneamente, independientemente de que se sitúen en el ápice terminal del glomérulo o en sus alrededores. La inflorescencia que se sitúa en el tallo principal suele tardar en florecer algo menos que las panojas de las ramas laterales, pero hay casos en los que sucede de manera simultánea. Un mecanismo importante que sucede en la floración de esta especie, es que no florece todos sus glomérulos a la vez; entran en floración en distinto tiempo debido a que las flores no toleran las temperaturas extremas, y requiere una floración escalonada en el tiempo para asegurar que algunas flores pasan esas temperaturas y son viables para la posterior formación del fruto. Por ello, en una misma panoja la floración puede durar hasta 15 días, dejando las flores abiertas una media de 7 días. La defoliación que empezó en la formación de la inflorescencia sigue ocurriendo, y es una fase en la que el cultivo es sensible a las sequías y temperaturas extremas. Fotografía 1-10 Plantas de quinoa con un gran número de flores presentes (A,Hernangómez) ¾ Antesis: Es la liberación de polen acumulado en las anteras de los cinco estambres de cada flor hermafrodita. La polinización puede ser entomófila, llevada a cabo por insectos de unas plantas a otras, o puede ser anemófila, en la que el viento Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 30 actúa de vector para llevar el polen de unas plantas a otras o en el caso de ser hermafroditas al pistilo de la misma planta. Una vez las anteras de los estambres han cumplido su función y han expulsado el polen que había en su interior, mueren. ¾ Formación del fruto: Tras la fecundación del ovario de las flores, comienza el crecimiento del fruto, donde se observa que pasa por distintos estados, que son los siguientes: x Estado acuoso: al comienzo de la formación del fruto, se encuentra relleno por una sustancia acuosa, donde ya se puede apreciar a los cotiledones en su interior ya formados, debido a que ya se ha empezado a constituir el fruto, las inflorescencias van cambiando del color que tenían las flores al que le da el fruto. x Estado lechoso: cuando los granos ya están totalmente formados, comienzan a recibir los compuestos que consiguen las hojas a través de la fotosíntesis. El fruto va ganando consistencia, y la fase acuosa de la que antes estaba compuesto, va ganando dureza pasando a ser lechosa. El fruto ya tiene un color totalmente distinto al de la inflorescencia por lo que es fácilmente distinguible. A medida que el fruto va adquiriendo esos compuestos provenientes de la fotosíntesis, va aumentando su grosor, quedando los tépalos a su alrededor en forma de estrella de cinco puntas. En esta fase, la planta aumenta su senescencia foliar, de tal manera que afecta a los dos tercios inferiores de la planta. x Fruto en estado pastoso: el fruto engrosado tiene una consistencia pastosa, y su humedad interior ya se acerca a un contenido del 50%. A partir de ahí se comienza a perder cada vez más humedad, ganando en contenido de materia seca, que hace que el grano se acerque cada vez más a la madurez fisiológica. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 31 x Fruto maduro: es el estado en el que el fruto ya ha perdido la humedad suficiente y es apto para ser cosechado o recolectado. Esta madurez se alcanza cuando la humedad es de un contenido que ronda al 12%. Para distinguir cuando ha llegado a esta humedad, se realizan las mismas pruebas en campo que con los cereales, si se puede rallar o partir con la uña, o incluso cuando se muerde el grano se parte fácilmente, significa que el contenido de humedad sigue alto, en torno al 20%, por lo que es cuando no se pueden realizar estas acciones cuando se puede cosechar. También se puede medir esta humedad con un densímetro. Fotografía 1-11 Panoja con frutos listos para ser cosechados (A.Hernangómez) 1.5 Plagas y enfermedades frecuentes en el cultivo de quinoa: La mayoría de los datos que se conocen sobre las distintas plagas y enfermedades que afectan al cultivo de quinoa, han sido tomados en la zona originaria de este cultivo, es decir, en países sudamericanos como Perú, Bolivia, Chile. Son estos países los que más experiencia tienen con este tipo de cultivo y por lo tanto los que tienen un mayor rango de conocimiento sobre los distintos agentes que pueden mermar su rendimiento (Saravia, Plata, & Gandarillas, 2014). Plagas Hay muchas plagas que pueden afectar al cultivo de quinoa, pudiendo ocasionar pérdidas cercanas al 50% de la cosecha, atacando a lo largo del crecimiento vegetativo Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 32 y el almacenaje de las semillas. Podemos distinguir entre distintos grupos de insectos según su forma de ataque al cultivo: ¾ Insectos minadores: Son aquellos insectos que atacan al follaje de la quinoa, siendo la polilla de la quinoa (Eurysacca melanocampta) la especie más abundante y que más daños ocasiona. Se trata de una polilla, que deposita sus larvas en las hojas de la planta. Se dice que son minadoras porque estas larvasproducen galerías en los tallos, hojas e inflorescencias, destruyendo a su vez una cantidad de semillas importante. Suelen atacar por la noche. Tras depositar el huevo sobre las hojas más tiernas, cuando nace la larva se introduce en el parénquima produciendo las galerías, allí muda dos veces y sale otra vez a la superficie, dejando otro orificio, se queda pegada a las hojas alimentándose de estas o de los glomérulos de las inflorescencias. Una vez han alcanzado 1 cm de dimensión, crean su pupa en el suelo entre la hojarasca, y de ahí sale la polilla. El principal problema que presenta es que ataca a la quinoa cuando la planta es joven, produciendo daños que pueden llegar a mermar mucho el rendimiento final de la planta. Fotografía 1-12 Eurysacca melanocampta, polilla de la quinoa (L.M. Cruces) Otro tipo de insecto minador que produce bastantes daños en el cultivo de quinoa es otra polilla, la Coleophora versurella. Sus larvas tienen sus dos primeros estadios en las hojas, donde tienen el efecto minador creando galerías a través de ellas y provocando daños en el parénquima. Tras estos dos primeros estadios larvarios, la larva desarrolla una especie de cesto alargado Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 33 grisáceo, y pasa a atacar a las semillas. En ese cesto que crea es donde produce su pupa. Es una plaga que suele atacar en el periodo de floración y. En el de maduración del fruto. Fotografía 1-13 Coleophora versurella (H. Moths) El ultimo insecto de este tipo que ataca a la planta de quinoa es la mosca minadora (Liriomyza huidobrensis), atraviesa el mesófilo de la hoja para alcanzar el tejido parenquimático en su estado larvario. Las galerías que crean al entrar en el parénquima se oxidan produciendo la muerte de las hojas en las que está. ¾ Insectos masticadores: Son especies de ledidópteros en la que las larvas producen grandes daños en el cultivo de quinoa. Una de estas especies es la pulguilla de la quinoa (Epitrix spp.). Además de a la quinoa, afecta a otras especies como la remolacha o la patata. Es un insecto que ataca a la planta cuando se encuentra en sus fases más jóvenes en las que apenas llega a tener más de 9 pares de hojas verdaderas (Saravia R. , 2005). Se distingue cuando ha infestado el cultivo fácilmente, ya que las primeras hojas que emergen se encuentran atravesadas por numerosos agujeros pequeños. Si la población es muy numerosa, al atacar en un estado tan inmaduro de la planta, puede provocar daños que hagan que se pierda la cosecha posterior, por lo que sería conveniente resembrar la parcela. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 34 Fotografía 1-14 Epitrix spp, pulguilla de la quinoa (Hortoinfo.) La cuncunilla de las hortalizas (Copirtasia turbata) es una de las plagas más importantes, habiendo causado grandes pérdidas de cosecha en la zona de origen de la quinoa, es decir, los alrededores del Lago Titicaca (Simmons & Pogue, 2004). Las hembras de esta especie ponen los huevos en el envés de las hojas y los tallos, las larvas al nacer son de un color verdoso, con estrías oscuras. Se alimentan masticando la superficie del follaje de la planta, además, atacan a los botones florales y los glomérulos de las inflorescencias. Una vez han finalizado su desarrollo larvario, van al suelo, y ahí pupan (Lamborot Chastia & Guerrero, 1999). Fotografía 1-15 Copirtasia turbata (O.L. Moreno) Hay otra especie similar a la anterior, que es la cuncunilla verde (Rachiplusia nu), al igual que la cuncunilla de las hortalizas, ponen sus huevos en el envés de las hojas, comiéndose estas a medida que van creciendo. No es una plaga que haya causado muchos daños en los cultivos de quinoa. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 35 El último insecto de este tipo que ataca a la quinoa, pero en menor medida, es la polilla del amaranto (Achryra similalis), utiliza la planta de quinoa para esconderse de sus depredadores, creando tela entre sus hojas. De vez en cuando, sale de estas telas, y se alimenta del follaje y de las inflorescencias. Es una plaga que causa más daños en cultivos de acelga, melón o patatas, por lo que no produce muchas pérdidas en el cultivo de quinoa al usarla simplemente de refugio. ¾ Insectos chupadores: Son distintas especies de pulgones, atacan a las panojas cuando el grano se encuentra en estado lechoso justo antes de llegar a su madurez. Se distinguen por que las panojas tienen una textura pegajosa debido a la excreción de sustancias adhesivas de estos pulgones. Son especies como Aphis gossypii o Macrodiphum euphorbiae, se alimentan de la savia de las plantas, originando el pliegue y enrollado de las hojas. Enfermedades En cuanto a enfermedades, la quinoa es sensible a distintos hongos, bacterias y virus fitopatógenos explicados a continuación (FAO, 2016): ¾ Mildium (Peresnospora variabilis): Es la enfermedad más grave que ataca al cultivo de quinoa. Se trata de una serie de manchas pequeñas e irregulares, de un color amarillento, blanquecino o incluso rosado dependiendo del color de cada variedad. En el envés de las hojas, se observa un micelio gris, que es donde se encuentran los hongos oomiceto con sus ooesporas. Estas manchas de diversos colores que crea con aspecto polvoriento producen una pérdida de área fotosintética en la hoja, perjudicando gravemente su desarrollo y por lo tanto, bajando en gran cantidad su rendimiento. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 36 El resultado, es que las plantas afectadas pierden mucho en altura, teniendo lo que comúnmente se denomina “enanismo del cultivo”, y una senescencia de las hojas prematura al no poder realizar la fotosíntesis. Si ataca a la planta en sus fases fenológicas más críticas y de manera severa, puede provocar unas pérdidas totales de la cosecha. Las humedades relativas altas, cercanas al 90% y temperaturas templadas, en torno a los 20ºC, favorecen el desarrollo de este hongo. Para evitarla, es recomendable el uso de variedades resistentes ya que, si ataca al cultivo de variedades susceptibles, es muy probable que disminuya mucho el rendimiento final. En el caso de que se presente, es aconsejable hacer rotaciones de cultivos que no sean hospedantes de este hongo, y evitar el monocultivo, ya que las ooesporas quedan en los residuos de la cosecha del año anterior (Solveig & Ames, 2000). Existen ciertos tipos de fungicidas químicos que con una serie de aplicaciones pueden acabar con este hongo, siendo recomendado tratar con una disolución formada por Mancozeb y Mefenoxan (FAO, 2016). En cuanto a control ecológico, existen una serie de biofungicidas no dañinos con el medioambiente, como extractos de plantas que poseen ciertas propiedades para el control de hongos, por ejemplo, extractos de ajo o extracto de equisetos. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivode quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 37 Fotografía 1-16 Planta de quinoa afectada por ataque de mildium (INIA) ¾ Podredumbre radicular: Esta enfermedad se debe a hongos tipo Rhizoctonia o del tipo Fusarium. Sobre todo, afecta a campos de regadío de quinoa, ya que la humedad relativa alta del suelo favorece la entrada de estos hongos a las raíces (Saravia, Plata, & Gandarillas, 2014). Debido la entrada de estos hongos patógenos, se comienza a observar cómo hay plántulas de quinoa que sufren una caída. Para controlarla, lo mejor es prevenirla utilizando semillas sanas y desinfectadas de quinoa, y procurar que en las condiciones de riego no haya una humedad permanente en el suelo. Si el hongo ya ha entrado en la plantación, se puede hacer un control químico con diversos fungicidas, siendo los más utilizados el Benomyl, y una mezcla de los productos Captan y Thiram. En el caso de trabajar en agricultura ecológica, lo mejor es aplicar ciertos fungicidas que cumplen la normativa de productos fitosanitarios ecológicos como la mezcla de Bacillus spp. y Trichoderma spp. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 38 ¾ Podredumbre marrón del tallo: Está causada por el hongo Phoma exigua, el cual, produce numerosas lesiones, que se manifiestan en forma de manchas circulares de color marrón con los bordes grises. Si se observa detenidamente, se puede observar que en el interior de esas lesiones marrones, se aprecian unos puntos pequeños que son los picnidios, las estructuras reproductoras de los hongos. La presencia de muchas manchas hace que el tejido que compone el tallo de la planta se reblandezca y que la planta se doble al no tener la suficiente consistencia. La vía de entrada de este hongo a la planta de quinoa es a través de heridas que presente la planta previamente (Danielsen, Bonifacio, & Ames, 2004). Para evitarlo, es bueno evitar planificar rotaciones de cultivo que incluyan al cultivo de patata, ya que en esta especie es común también esta enfermedad, y tras su recolección, los rastrojos en el suelo albergan a este hongo hasta la entrada del próximo cultivo. Es importante también el uso de semilla sana y desinfectada, y evitar las condiciones de humedad relativa alta y temperatura templada, ya que es cuando más daños y más propagación tiene este hongo. Para tratarlo de manera química, se requieren fungicidas como Benomyl, y la mezcla de los productos Captan y Thiram (FAO, 2016). Si el cultivo fuese ecológico, hay que realizar un tratamiento de fungicidas categorizados de ecológicos como Trichoderma lignorium (FAO, 2016). ¾ Mancha ojival del tallo: Causada por hongos del género Phoma, afecta a hojas, tallo e inflorescencia, produciendo ataques, que crean manchas con el centro gris, rodeadas de un borde marrón oscuro. Es una enfermedad de la que no se tiene mucha información ya que es poco frecuente en el cultivo de quinoa, pero es bastante agresiva, ya que cuando entra en el cultivo puede causar la defoliación entera de la planta (FAO, 2016). Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 39 ¾ Nemátodos: En las regiones andinas han tenido mucha importancia, ya que existen especies como Nacobbus aberrans o Thecavermiculatus andinus, que provocan muchas pérdidas (Saravia, Plata, & Gandarillas, 2014). Estas especies entran por las raíces de la planta mediante la creación de nódulos en estas mismas, allí se hospedan las hembras, depositando sus huevos mediante una matriz gelatinosa hasta que estos nacen y después se comienzan a multiplicar, de tal manera que en su estancia se van alimentándose de los tejidos radiculares. Otro nemátodo muy común que ataca a este cultivo es Globodera spp. también conocido como nemátodo de la patata, que normalmente no supone un problema para el cultivo de quinoa, pero se ha visto que en ciertas variedades, sus raíces son estimuladores de incubación, aunque tras esta, dejan la planta y realizan la fase de multiplicación en especies cercanas. Fotografía 1-17 Nacobbus aberrans visto a microscopio (J.J. Hirschhorn.) 1.6 Propiedades medicinales, nutricionales, y culturales del cultivo de quinoa: La quinoa es una especie con muchas propiedades beneficiosas, es por ello que es un cultivo que está siendo muy demandado últimamente. Las propiedades de la quinoa se dividen en tres grupos: Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 40 Propiedades nutricionales: La quinoa es una planta que se ha comenzado a utilizar mucho en los últimos años en alimentación humana debida sobre todo a sus propiedades saludables. La FAO considera a la quinoa una semilla básica para la alimentación humana y son muchos los organismos internacionales que promueven su consumo. Su principal virtud nutricional es su alto contenido en aminoácidos esenciales, ya que supera el aporte mínimo que necesita incluir una persona adulta en su dieta sin necesidad de consumir productos de origen animal. Es por ello que es un alimento muy importante para dietas vegetarianas y/o veganas. Además, su alto contenido en fibra dietética ayuda a prevenir la obesidad y las enfermedades cardiovasculares, y es apta para celiacos puesto que su fruto no contiene gluten (Cardoso & Tapia, 1979). De la quinoa no solo sus semillas y frutos son aprovechables, si no que sus hojas son muy nutritivas y están comenzando a ser usadas para la realización de ensaladas o para dar distintas presentaciones a los platos debido a su variación de colores. El contenido proteico del grano de quinoa es el principal responsable de su auge en estos últimos años. Varía entre un 13,81% y un 21,9%. Además, la planta de quinoa es el único alimento que contiene todos los aminoácidos esenciales en su grano, por lo que la proteína que aporta es mucha y de muy buena calidad. ¾ Contenido proteico: Como se ha citado previamente, el contenido proteico del grano de quinoa es el principal atractivo para sus consumidores. El contenido de proteína en el grano de quinoa varía entre 2,8 g por cada 100 g de porción comestible si se presenta en forma de grano cocido, a 12,3 g por cada 100 g en sémola de quinoa, teniendo una media ponderada de 12,3 g por cada 100 g (Romero, 1981). Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 41 Tabla 1-1 Contenido nutricional en diferentes variedades de quinoa (FAO). En cuanto a cantidad, es muy similar a la de los cereales, teniendo el trigo un contenido de 11,73 g de proteína por cada 100 g, y la cebada 10,6 g por cada 100 g. Es por su calidad por lo que realmente se diferencia, tiene un contenido Composición química de la quinua en 100 g de porción comestible Nombre Energía Agua Proteína Grasa Carbohi- Fibra Ceniza Calcio Fósforo Hierro (kcal) (g) (g) (g) dratos (g) (g) (g) (mg) (mg) (mg) Afrecho de Quinua 347 14.1 10.7 4.5 65.9 8.4 2.7 573 342 4 Harina de Quinua 341 15.7 9.4 3.4 77.1 3.1 2.5 161 161 3.7 Hojuelas de quinua (flakes)374 7 8.5 3.7 78.6 3.8 2.2 114 160 4.7 Sémola de Quinua 376 12.6 19.5 10.7 53.8 8.3 3.4 76 0 3.6 Quinua Blanca (Junin) 363 11.8 12.2 6.2 67.2 5.7 2.6 85 155 4.2 Quinua Blanca (Puno) 376 10.1 11.5 8.2 66.7 5.1 3.5 120 165 0 Quinua Wild Cruda (Perú) 374 11.5 13.6 5.8 66.3 1.9 2.5 56 242 7.5 Quinua Cocida 101 79 2.8 1.3 16.3 0.7 0.6 27 61 1.6 Quinua dulce blanca (Junin) 373 11.1 11.1 7.7 67.4 6 2.7 93 355 4.3 Quinua W.dulce blanca (Puno) 370 11.2 11.6 5.3 68.9 6.8 3 115 226 5.3 Quinua W.dulce rosada (Junin) 382 11 12.3 7.2 67.1 7 2.4 80 344 4.5 Quinua rosada (Puno) 368 10.2 12.5 6.4 67.6 3.1 3.3 124 205 5.2 Quinua dulce Quitopamba 367 9.1 17 5.5 66 2.4 Quinua amarga Nariño 366 9.4 16.9 5.5 66 2.2 Otras Quinuas 361 10.2 13.7 6.3 63.8 2.7 Quinua Pasankalla 381 9.7 10.6 6.3 70.4 _ 3 47 347 4.2 Quinua común amarilla (Chile) 389 9.8 13 7.4 66.8 _ 3 94 140 16.4 Quinua (Ecuador) 353 13.1 14.2 4.1 66.2 3.9 2.4 68 430 6.6 Quinua dulce (Bolivia) 346 11.8 10.5 0.2 75.6 _ 1.9 58 347 5.4 Quinua Real (Bolivia) 377 9.7 11.8 5.7 69.7 _ 3.1 51 414 9.7 Quinua Coitu (Bolivia) 375 10.2 13.5 5.4 68.1 _ 2.8 62 250 3.1 Quinua Pito (Bolivia) 393 7 12.3 6.3 71.8 _ 2.6 57 438 8.8 QuinuaQaslala (Bolivia) 379 9.2 10.4 5.3 72.3 _ 2.8 67 345 6.7 Quinua (Colombia) 346 13 16.4 2 65.6 _ 3 55 354 5 Promedio ponderado 357.4 13.6 12.3 5.4 66 4.9 2.6 104 261 5.4 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 42 de aminoácidos esenciales (aquellos que el organismo no puede fabricar por sí mismo y necesitan ser incorporados de fuentes externas) mucho mayor que el que aportan los cereales, en 100 g de quinoa, hay casi un quíntuple de lisina, un poco más del doble de isoleucina, valina, metionina, fenilalalina, treonina y cantidades mucho más altas de leucina que en 100 g de trigo (Ruales & Nair, 1992). En cuanto al contenido de aminoácidos “no esenciales” o banales (aquellos que el organismo no necesita que se aporten externamente ya que por sí mismo los puede sintetizar) como serina, arginina, alanina, cisteina o glicina aparecen en un contenido mucho más alto que en el caso del trigo. La lisina es el aminoácido esencial más importante de la semilla de quinoa ya que es el que se encuentra con mayor abundancia, este aminoácido colabora en la formación de anticuerpos, por lo que mejora el sistema inmunitario, además sirve para el metabolismo de ácidos grasos e influye en la respiración celular entre otras virtudes. Otros tres aminoácidos pertenecientes a la semilla de quinoa, la isoleucina, valina y leucina, actúan en conjunto para producir energía muscular, mantener los niveles de azúcar en sangre y prevenir daños hepáticos. La metionina de la quinoa es utilizada por el hígado para producir s-adenosine- metionina, sustancia que el organismo utiliza para enmendar enfermedades hepáticas, depresiones o trastornos cerebrales entre otros. La fenilalanina, la treonina y el triptófano también son aminoácidos que se encuentran en importantes cantidades en el grano de quinoa y tienen sus distintos beneficios. La fenilalanina es un estimulante cerebral y actúa como elemento principal de los neurotransmisores que activan el estado de alarma o la sensación de alivio de dolor. La treonina ayuda a las labores de desinfección del hígado, facilita la absorción de otros nutrientes en el aparato digestivo y participa en la formación de colágeno de los huesos. El triptófano por su parte Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 43 es el precursor del neurotransmisor de serotonina, el cual se activa en situaciones de estrés, ansiedad, insomnio o depresión. La arginina en la fase de crecimiento es considerada como un aminoácido esencial ya que estimula la liberación de la hormona del crecimiento y ayuda a mejorar la actividad de los linfocitos. La alanina ayuda en la fabricación de energía destinada a sistema nervioso y músculos, mientras que otro de los aminoácidos de esta planta, la glicina también actúa como neurotransmisor y como regulador de la función motora (Ruales & Nair, 1992). Otro de estos aminoácidos que posee la quinoa y no se encuentra en cereales como el trigo es la prolina, esta participa en la cicatrización de úlceras y lesiones y en la reparación de articulaciones (Shabala & Mackay, 2012). El ácido aspártico tampoco es muy común en los cereales y es un aminoácido que es muy importante en el mantenimiento del sistema cardiovascular. El ácido glutámico ayuda a fabricar energía destinada al correcto funcionamiento del cerebro. La cisteína es otro de los aminoácidos presentes en el grano de la quinoa que ayuda a mejorar el sistema inmunitario. También se encuentra en el grano contenido de serina, la cual es actúa de hidratante natural, y por último se encuentra la tirosina, que tiene efecto antiestrés. Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 44 Tabla 1-2 Contenido de aminoácidos esenciales de diferentes variedades de quinua De la semilla de quinoa, entre un 16% y un 20% de su peso lo constituyen proteínas de alto valor biológico, presentando todos los aminoácidos Contenido de aminoácidos esenciales de diferentes variedades de quinua (mg/g de proteína) Variedad de quinua Isoleucina Leucina Lisina Metionina Fenilalanina Tirosina Treonina Triptófano Valina Histidina Quinua 36 60 56 24 41 54 35 11 45 46 Quinua real de Puno 65 60 79 45 49 57 8 53 Quinua blanca de Huacayo 56 54 58 41 40 24 40 7 47 Quinua blanca de reno 65 51 81 50 53 51 7 75 27 Quinua blanca de Jauja 69 63 76 55 48 22 54 7 76 Quinua rosada de Puno 65 61 71 47 46 25 49 8 59 27 Quinua rosada de Cajamarca 68 58 73 51 47 30 52 9 59 Quinua de Pasto 42 53 51 21 52 42 51 29 Quinua de Ecuador 37 81 43 26 51 41 39 Quinua de Bolivia 41 84 46 24 51 35 39 52 25 Quinua Blanca 65 51 70 32 36 26 54 8 46 Quinua amarilla- grande 56 43 59 28 30 43 9 43 42 Quinua amarilla pequeña 65 46 65 28 30 52 52 10 49 32 Quinua rosada (Junin) 69 65 69 20 40 45 13 30 Promedio ponderado 57 59 64 35 44 34 47 9 52 33 Trabajo de fin de grado Arturo Hernangómez Jiménez Estudio comparativo del cultivo de quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) entre las modalidades de agricultura convencional y ecológica. 45 (esenciales y banales), y estando exenta de gluten, proteína que, sí que incluyen los cereales, por lo tanto, significa que es un alimento apto para celiacos. Además, tiene un perfil de aminoácidos esenciales que es muy parecido al perfil que aportan alimentos de origen animal como los huevos, la leche de vaca o la carne de ternera. Las proteínas de la quinoa son de tipo globulina y albúmina principalmente, y los aminoácidos esenciales que forman la estructura de estas proteínas, unidos mediante enlaces peptídicos, son similares a los aminoácidos esenciales que forman las proteínas de caseína de la leche (Repo-Carrasco, 1998). El problema que presenta la quinoa es la presencia de saponinas presentes en la cáscara del grano de quinoa, siendo responsables de un sabor muy amargo.
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