Introducción

Ecuador se caracteriza por poseer un cacao fino de aroma con características organolépticas y sabor agradable lo que le permite ser reconocido en el ámbito mundial por la calidad que presentan sus productos derivados. El sector cacaotero nacional representa a un segmento económico importantes para el país.

La baja productividad de las plantas de cacao nacional provoca que muchos agricultores se vean obligados a sembrar nuevas variedades más productivas como los clones de ccn-51, que presentan mayor resistencia a plagas o enfermedades o híbridos que se puedan adaptar con más facilidad a las condiciones climáticas y edáficas del lugar. Más del 70% de la producción mundial de cacao fino y de aroma se encuentra en Ecuador, convirtiéndolo en el mayor productor de este fruto (Mosquera, B. 2015).

Las principales áreas del país donde se cultiva cacao de tipo Nacional son: Naranjal, Tenguel, Balao Chico y Naranjito (provincia del Guayas); ciertas áreas cacaoteras de las provincias de la Sierra (Bolívar y Cotopaxi); y, en la cuenca del Amazonas, donde se han reportado áreas de cacao Nacional en estado silvestre (Quiroz 1997). Existe en Ecuador una gran variedad de materiales genéticos, de los cuales se pueden mencionar: EET 95 EET 96, EET 103 y EET 576. Estas variedades se las puede identificar mediante características taxonómicas y ubicarlas dentro del grupo de cacao Nacional “arriba” (Romero C, et al 2010).

Los frutos de cacao son una drupa bastante grande, los que están sujetos por un pedúnculo que se origina del pedicelo de la flor. Los frutos tienen cinco lóculos, cada lóculo posee dos partes formadas cada una por dos lomos y un surco interno. Su forma varía y esto ha dado lugar a que se pueda realizar una clasificación de distintos genotipos (Enríquez, 2004).

Las semillas son de forma oblonga, tienen un recubrimiento o cutícula que protege a los cotiledones; y en la parte exterior está el mucilago o hilio que es la parte dulce mucilaginosa la cual permite la fermentación de la semilla, además se puede diferenciar algunos genotipos de cacao por su sabor (Enríquez, 2004).

Las poblaciones de cacao provenientes de la Amazonía se denominan forastero. Los tipos criollos y forasteros son considerados como dos subespecies distintas y se pensó que eran originarias de Centro y Sur América, respectivamente. Un tercer grupo se identifica como trinitario y es descrito como híbrido entre criollo y forastero. Las utilizaciones de marcadores moleculares sobre estos individuos han podido dar respuestas sobre la domesticación y más específicamente sobre la deriva genética (Motomayor, 2002).

Los cacaos criollos se caracterizan por ser arboles relativamente bajos y menos robustos respecto a otras variedades. Su copa es redonda con hojas pequeñas de forma ovalada, de color verde y rojizas en estado inmaduro tornándose amarillas y anaranjadas cuando están maduras, las almendras son de color blanco marfil (Perez, 1996).

El cacao forastero es un tipo de cacao mucho más resistente, y por tal razón, abarca el 90% de la producción cacaotera mundial. Su principal característica es su fuerte amargor, alta astringencia y falta de aroma. Las mazorcas son verdes en estado inmaduro, tornándose amarillas en estado de madurez (Quiroz, 2009).

El cacao trinitario proviene de la hibridación entre los grupos criollo y forastero. La mayoría de las variedades conocidas que se cultivan comercialmente en el mundo, se han seleccionado a partir de este grupo (Enríquez, 2004). Fueron seleccionados en trinidad y de ahí su nombre. Sus características botánicas son intermedias entre el criollo y forastero. Los tipos existentes se denominan de acuerdo con los nombres proporcionados en los centros de investigación de donde fueron seleccionados (Arguello, 2001).

El Cacao Nacional se clasifica botánicamente como el tipo forastero, puesto que tiene algunas características fenotípicas de este. Posee un sabor y aroma característico del cacao criollo, muy apreciados en las industrias de todo el mundo. Tradicionalmente se conoce al cacao ecuatoriano como Cacao Arriba, debido a que se cultivaba en la zona superior del río Guayas (río arriba), denominación que se convirtió en sinónimo de buen sabor y aroma floral de jazmín, rosas y lilas (MAG/IICA, 2001).

Existen varios tipos de caracterización entre las que se pueden mencionar:

• Caracterización morfológica

• Caracterización molecular

• Caracterización física

• Caracterización fisiológica

Caracterización Morfológica. Un descriptor es un atributo cuya expresión es fácil de medir de la forma, estructura o comportamiento de una accesión. Sirve para discriminar entre fenotipos. Los descriptores son altamente heredables, pueden ser detectados a simple vista y se expresan de igual forma en todos los ambientes (Franco e Hidalgo, 2003). Los órganos más importantes para la descripción morfológica son aquellos que están menos influenciados por el ambiente. Los más importantes son: la flor y el fruto (Enríquez, 2004). Han sido empleados para caracterizar el germoplasma de las colecciones en diferentes centros de investigación tales como el CATIE, el ICGT y el ICGD, entre otros (End et. al., 2010).

Pound (1933), señala que algunas características de la flor y la semilla son de suma importancia en la caracterización de clones de cacao, lo cual es confirmado por Dejean (1984) y Ostendorf (1965). Enríquez y Soria (1967), proponen una lista de 11 caracteres para la evaluación de las flores, que fueron usados por Engels (1983) y Bartley (2000.). Para la caracterización morfológica Williams y Damania (1981) recomiendan 35 frutos. Las características de las almendras: ancho, largo, espesor, peso húmedo sin testa, peso seco sin testa, porcentaje de testa y pulpa, están entre los mejores descriptores para caracterizar una población, usando una muestra de 12 a 20 mazorcas (Braudeau, 2000).

Esta investigación pretende realizar un estudio de caracterización del cultivo de cacao con visión a proporcionar información referente a las diferentes características físicas y morfológicas del cultivo de cacao presentes en el cantón Naranjal de la provincia del Guayas.

Materiales y Métodos

Esta investigación se realizó en diez fincas distribuidas en diferentes parroquias del cantón Naranjal, provincia del Guayas, con las coordenadas UTM: X 653706,31m; Y 9704447,94m, latitud: 02° 40' 23,34" S y longitud: 79° 37' 2,35" W con un comportamiento climatológico dado por temperatura máxima: 31.5 °C, temperatura mínima: 19.8 °C, temperatura media: 25.7 °C, humedad Relativa: 95%, altitud: 25 msnm.

El cantón Naranjal cuenta con alrededor de 1500 hectáreas cultivadas de cacao nacional, dentro de la zona cacaotera tipo nacional se encuentran pequeñas plantaciones de superficie que van de entre 5 a 10 hectáreas (Municipalidad de Naranjal 2010). Las fincas de Cacao Nacional pertenecen por lo general a pequeños productores que van de entre una a diez hectáreas, no cuentan con infraestructuras óptimas de tecnología productiva, sistemas de riego ni métodos especializados de fertilización, muchas de estas son producidas de manera silvestre, en donde solo se realizan prácticas de limpieza una vez al año, generando un bajo nivel en producción y rendimiento de estas fincas.

Se realizó un muestreo no probabilístico, seleccionando 10 fincas distribuidas en la zona. En cada finca se estableció un reconocimiento de variedades existentes dentro de la plantación, luego se seleccionó los 10 mejores arboles al azar, resistentes a plagas y enfermedades, altamente productivos, color de mazorcas característicos, olor, tamaño, forma de las mazorcas, entre otras para la evaluación de las diferentes variables de caracterización (Águila et. al., 2012).

Las variables empleadas para el proceso de caracterización de frutos, flores y árbol fueron las siguientes: largo del fruto, ancho del fruto, peso de la cáscara, espesor de la cáscara en el lomo, espesor de la cáscara en el surco, número de semillas por fruto, peso de semillas por fruto, largo de semillas, ancho de semillas, espesor de semillas, forma del fruto, constricción basal.

En Flores: largo del sépalo, ancho del sépalo, largo de la lígula, ancho de la lígula, largo del estaminodio, largo del ovario, ancho del ovario, forma de la lígula, largo del pedúnculo. Para realizar la caracterización de las flores se tomaron 5 flores por planta de las diez plantas seleccionadas de las 10 fincas evaluadas.

El largo del estaminoide y del estilo. Se los realizó con la ayuda de una hoja milimetrada.

La forma de la lígula y largo del pedúnculo. La medición se logró con la ayuda de una hoja milimetrada. La forma de lígula se basa en la multiplicación del largo de la lígula por ancho de la lígula.

Además, también se tomaron las siguientes características como variables morfológicas del árbol: altura del árbol, vigor del árbol, índice de mazorcas, coloración de frutos, rugosidad de pericarpio, forma del ápice (Ayestas, 2013).

Altura del árbol (m). Se tomó una altura promedio de todas las plantas en cada lote provisto para el ensayo, expresado en metros. Y se lo tomó por inspección visual.

Vigor del Árbol. Para el vigor se tomó en cuenta la siguiente tabla realizada por el INIAP en el 2007 y citada por Mario Águila en el 2012.

1 = 20% Endeble (Frágil)

2 = 40 % Vigor bajo

3= 60% Vigor medio

4= 80 % Vigoroso

5= 100% Muy vigoroso (Águila et. al., 2012)

Índice de Mazorca. Se tomó en cuenta la cantidad de mazorcas sanas encontradas durante todo el tiempo que se realizó este trabajo de tesis.

Peso de Mazorcas (g). Se tomó, con la ayuda de una báscula electrónica, el peso que presenta una mazorca en el momento de la cosecha y se lo expresó en gramos.

Forma del ápice, se utilizó una escala arbitraria con valores de: 1.-Puntiagudo, 2.-Agudo, 3.-Obtuso, 4.- Redondeado, 5.- Pezón, 6.- Dentado.

Diámetro del Fruto (cm). Se tomó en cuenta el diámetro medio de entre todos los frutos de las muestras dentro de cada lote y se realizó con la ayuda de un calibrador de Vernier la medición y se la expresó en centímetros.

Número de Semillas. Se tomó en cuenta la cantidad de semillas obtenidas en cada una de las mazorcas que presentaron los árboles evaluados, teniendo una media por cada árbol.

Coloración de los Frutos. Se realizó el análisis de caracterización mediante la coloración de los frutos y se tomó en cuenta los árboles que tengan la misma coloración y características fisiológicas de los frutos de la misma pigmentación. Esto se realizó mediante la inspección visual directa. Para la identificación de cada tipo de coloración se tomó la siguiente codificación o escala arbitraria: 1= amarillo; 2= rojo; 3= anaranjado; 4= morado; 5= café.

Forma del fruto. Se empleó la escala arbitraria empleada donde: 1=Angoleta, 2=Cundeamor, 3=Amelonado, 4=Calabacín.

Largo del Fruto (cm). Se consideró el largo de la mazorca, promediando entre todos los frutos obtenidos en una planta, se midió con la ayuda de un calibrador de Vernier expresado en centímetros.

Rugosidad del fruto. Se evaluó empleando una escala arbitraria donde: 1=Rugoso, 2=Semi-Rugoso, 3=Liso, 4.- Medianamente liso.

Constricción basal. Se aplicó una escala arbitraria donde: 1=Ausente, 2=Escasa, 3=Intermedia, 4= Bien marcada, 5.- Muy ancha.

Forma del ápice. Se usó una escala arbitraria donde: 1=puntiagudo, 2=agudo, 3=obtuso, 4=redondeado, 5=pezón, 6=dentado.

Forma de la lígula. Se basa en la multiplicación del largo por el ancho de la lígula.

Peso de la Cáscara (g). Se basó en el peso que presentó la cascara de la mazorca al momento de la cosecha, se realizó con la ayuda de una báscula electrónica expresada.

Peso de Semillas Húmedas (g). Se tomó en cuenta cinco semillas por mazorca específicamente en la parte media de cada mazorca, el peso se realizó con la ayuda de una báscula electrónica expresado en gramos.

Se aplicaron a las variables estudiadas, los cálculos de estadígrafos descriptivos como: media, intervalo de confianza, rango, máximos y mínimos. Se utilizaron los coeficientes de regresión múltiple para determinar el nivel de dependencia del peso del fruto con el resto de las variables asociadas a él. Esto también se aplicó a la dependencia del largo del pétalo a las otras variables asociadas a la flor.

Resultados y Discusión

Caracterización de Árboles

La Tabla 1 muestra los valores de las variables altura del árbol, vigor del árbol e índice de mazorcas. La altura de árbol presentó una media de 7.27 m y un intervalo de confianza de 0.35 m, un valor máximo de 7.61m y un mínimo de 6.93m. El valor medido en una escala arbitraria del 1(bajo), al 5 (muy alto) obtuvo una media de 2.97, un intervalo de confianza de 0.19, alcanzó como valor mínimo 2.78 y un valor máximo de 3.15, es decir, los árboles descritos presentan un vigor medio. Por su parte, el índice de mazorcas alcanzó una media de 15.24, un intervalo de confianza de 0.78, con valor mínimo 14.46 y valor máximo 16.03, para un rango de entre 14 y 16 mazorcas por árbol entre las fincas evaluadas.

Caracterización de Frutos y Semillas

Los resultados obtenidos en la forma del ápice (según la escala nominal aplicada) se muestran en la Tabla 2, con una media de 2.93, con valor máximo de 3.011, y un mínimo 2.84 lo que indica que la forma del ápice se encuentra entre agudos y obtusos. De igual forma en la misma tabla se exponen los valores concernientes a la rugosidad del fruto donde se utilizó la escala arbitraria siguiente: 1.- Rugoso, 2.-Semi-Rugoso, 3.- Liso, 4.- Medianamente liso. La Tabla 2 presentó el promedio de 1.61, valor máximo 1.78 y valor mínimo 1.44 respectivamente es decir el fruto presenta en el rango rugoso.

Una comparación de los parámetros estadísticos descriptivos de las variables anteriores se muestra en la Tabla 3.

En la Tabla 4 se encuentran reflejados los valores de las variables del fruto: peso, largo y ancho.

El peso del fruto presentó un promedio de 588,06 g, el valor máximo para esta variable alcanzó 549,96 g 7 valor mínimo y 626,16 g. En cuanto al largo del fruto (Tabla 4), este presentó una media de 17.04 cm, con un valor mínimo un 16.46 cm y máximo de 17.62 cm. Para el ancho del fruto la misma tabla muestra una media de 8.55 cm, con valor mínimo 8.37cm y valor máximo 8.73cm respectivamente.

La Tabla 5 indica el peso de la cáscara con un valor promedio 480.81 g, valor mínimo 446.56 g y valor máximo 515.03 g respectivamente. También la Tabla 6, muestra el espesor de la cáscara en el lomo con una media de 1.29 cm, un mínimo de 1.21 cm y un valor máximo 1.35 cm respectivamente. Igualmente, y en la misma tabla se observa el espesor de la cáscara en el surco con promedio de 0.96 cm, un valor mínimo de 0.91cm y un valor máximo un 1.03 cm respectivamente.

Como indica la Tabla 6 el número de semillas presentó una media de 30.86 semillas por fruto, un valor mínimo de 29.57, un máximo de 32.16 semillas por fruto. También la Tabla 6 indica el peso de semillas por fruto que alcanzó una media de 107.24 g por fruto, un valor mínimo de 100.02 g y un valor máximo de 114.46 g de semillas por fruto .

A partir de la medición de 5 semillas sin pulpa y testa de cada mazorca, como indica la Tabla 7, el largo de semillas presentó una media de 2.013 cm, un valor mínimo 1.933 cm y un valor máximo 2.093 cm respectivamente. De la misma forma la Tabla 7 expresa que el ancho de semillas presentó una media de 1.06 cm, con valores mínimo y máximo 1.1 cm respectivamente. En la misma tabla el espesor de semillas alcanzó una media de 0.79 cm, con valores mínimo y máximo de 0.44 cm y 1.14 cm.

Para la forma del fruto, empleando una escala nominal arbitraria, se obtuvo un mínimo de 1.583, máximo de 1.935, indicando que las formas del fruto predominante están entre la Angoleta y Cundeamor en las 10 fincas evaluadas, como indica la Tabla 8. En cuanto a la constricción basal, empleando una escala similar, arrojó el valor de 1.855 como el valor mínimo y 2.085 para el valor máximo, es decir, la constricción basal predominante entre las mazorcas evaluadas es escasa. Como se indica también en la Tabla 8.

Un resumen de los estadígrafos descriptivos de las características del fruto y las semillas se presenta en la Tabla 9.

Se realizó el análisis de regresión intentando cuantificar la posible dependencia entre el peso de los frutos con las demás variables de caracterización del fruto y las semillas, los resultados se observan mediante la fórmula siguiente:

Y _(fruto)= I+x1+x.+x.+……….+x₁₂

Donde:

Y = Peso del fruto

I = Intersección

X₁= Largo del fruto

X₂= Ancho del fruto

X₃= Peso de la cascara

X₄= Espesor de la cascara en el lomo

X₅= Espesor de la cascara en el surco

X₆= Número de semillas

X₇= Peso total de semillas por fruto

X₈= Largo de semillas

X₉= Ancho de semillas

X₁₀= Espesor de semillas

X₁₁= Forma del fruto

X₁₂= Constricción basal

Y_(fruto)=0.397+0.0023_x1-0.0004_x2+0.999_x3-0.136_x4+0.074_x5-0.0013_x6+0.999_x7+0.280_x8-0.572_x9+0.002_x10-0.015_x11-0.066_x12.

La Tabla 10 indica, los coeficientes de regresión de las diferentes variables en el peso del fruto, mostrando al peso de la cáscara y el peso total de semillas por fruto los valores positivos y significativos (8.942 y 2.090 respectivamente) con un margen de probabilidad menor al 0.05.

Caracterización de Flores

La Tabla 11 detalla los valores promedios de las variables largo y ancho de sépalos con medias de 0.87 cm, y como valor máximo de ancho de sépalo un promedio de 0.203 cm. En cuanto al largo y ancho de la lígula la medición se la realizó con la ayuda de una hoja milimetrada y se obtuvieron los valores que muestra la Tabla 12 donde se observan medias de 0.67 y 0.213 cm respectivamente.

El largo del estaminoide y del estilo obtuvieron medias de 0.58 y 0.28 cm respectivamente como aparecen en la Tabla 13.

La Tabla 14 refleja promedios para el largo y ancho del ovario de 0.21 y 0.185 cm respectivamente. La Tabla 15 expresa la forma de la lígula, (basada en la multiplicación del largo de la lígula por ancho de la lígula) y el largo del pedúnculo. El largo del pedúnculo (2.01 cm promedio) y la forma de lígula (3.19) se muestran en la Tabla 15.

En la Tabla 16 se muestran las variables descriptivas: promedios, desviaciones estándar e intervalos de confianza generales de todas las variables morfológicas especificadas en las flores.

Los valores de estas variables florales fueron sometidos a un análisis de regresión donde se tomó como variable de referencia o variable independiente el largo del sépalo (y). Las significaciones estadísticas de estos coeficientes de regresión aparecen en la Tabla 17, siendo significativos: ancho de sépalo, largo del ovario, forma de la lígula y largo del pedúnculo.

Y _{(largo/sépalo)=} I+x1+x.+x.+……….+x.

Donde:

Y = Largo del sépalo

I = Intersección

X₁= Ancho del sépalo

X₂= Largo de la lígula

X₃= Ancho de la lígula

X₄= Largo del estaminoide

X₅= Largo del estilo

X₆= Largo del ovario

X₇= Ancho del ovario

X₈= Forma de la lígula

X₉= Largo del pedúnculo

Y_{(largo/sépalo)}=0.289+1.090_x1-0.021_x2+0.136_x3-0.146_x4+0.125_x5+1.386_x6+0.334_x7+0.056_x8-0.063_x9

Variables de acuerdo con el Tipo de Variedades o Razas de Cacao.

Los valores medidos u observados de variables en plantas de acuerdo con su variedad muestran los siguientes resultados.

La variable número de semillas por fruto es muy similar entre las 4 variedades presentes en el cantón Naranjal siendo el promedio más alto el perteneciente al cacao tipo forastero con un valor de 34.46 semillas por fruto sobre el resto de las variedades (Tabla 18).

La Tabla 19 muestra que la forma predominante de los tipos forastero y trinitario es cundeamor con expresión intermedia entre cundeamor y angoleta en los tipos criollo y nacional.

El color del fruto, según la escala nominal empleada mostró un coeficiente de variación muy elevado (57.27%). La variedad forastera obtuvo una coloración entre anaranjado y morado, el nacional mostró coloración entre rojo y anaranjado, mientras que el trinitario presentó coloración rojiza, así mismo el criollo es el que muestra coloración amarilla (Tabla 20).

La Tabla 21 referente a la variable rugosidad del fruto del fruto, de acuerdo con la escala nominal empleada, muestra que la variedad forastera tiene un fenotipo con pericarpio liso, por su parte el tipo trinitario ofrece una textura entre semi-rugoso y liso, la variedad nacional con rugosidad también entre semi-rugoso y liso, mientras tanto el de tipo criollo muestra pericarpio rugoso.

De acuerdo con la Tabla 22 referente a la constricción basal, los datos ofrecidos por la escala aplicada indica que las variedades tipo trinitario, forastero y nacional presentan una constricción basal entre escasa e intermedia, y la del tipo criollo de una constricción basal entre ausente y escasa.

En la Tabla 23 se muestran resultados relativos a la forma del ápice, indicando forma obtusa en las variedades de tipo criollo, nacional, trinitario y aguda en el caso del forastero.

Los promedios para largo del fruto se presentan en la Tabla 24, no muestran diferencias significativas entre las 4 variedades, siendo el promedio más alto el de la variedad de tipo criollo con un valor de 17.69 (cm). Sobre el resto de variedades.

Los promedios del ancho del fruto aparecen en la Tabla 25, sin diferencias significativas entre las variedades, logrando el promedio mayor la variedad de tipo trinitario con 8.59cm.

Discusión

Peña (2003) indica que para realizar una caracterización morfológica no se deben tomar en cuenta las características físicas del árbol en si como las antes mencionadas ya que pueden existir diferencias en esta variable de acuerdo con la zona y manejo del cultivo, índice de sombreamiento, etc. En este estudio los coeficientes de variación fueron variables, por ejemplo, resultaron del 10,89% para el ancho de semillas; y 20,26% para el número de semillas/fruto en variables no codificadas a escala; de 20,27% en la rugosidad del fruto; y 57,21% variables codificadas mediante escalas utilizadas de forma arbitraria.

Pesantez (2014), indicó que al caracterizar cacao de tipo nacional en la Estación Experimental Litoral Sur del INIAP, los valores para el coeficiente de variación resultaron de 6.30% para el largo de semillas y 26.28% para el peso total de semillas por fruto, otros autores señalan valores entre 9.22% y 33.85%. Pesantez (2014) señaló que las variables más importantes para realizar un trabajo de caracterización en frutos son el peso del fruto y el número de semillas por fruto teniendo como promedios del peso del fruto 611.97 y la media para número de semillas por futo 32.69, valores que se asemejan al presente trabajo de investigación.

Conclusiones

Las variedades encontradas entre las fincas evaluadas son la variedad de tipo forastero con un 13.68%, criollo con un 62.11%, nacional con un 20% y trinitario con un 4.21%.

Los caracteres de mayor importancia para la caracterización se encuentran en el fruto entre los cuales se tienen en cuenta la forma del fruto, coloración del fruto forma del ápice, constricción basal, rugosidad del fruto, peso del fruto, largo del fruto, ancho del fruto, número de semillas por fruto, peso de lascara. Mientras que en la flor se tiene como características importantes el largo del estilo, largo del sépalo, largo de la lígula, largo del ovario, ancho del ovario, y numero de óvulos por ovario lo cual tiene relación con el número de semillas por fruto.

En este trabajo de caracterización no se ha tomado en cuenta el aspecto fisiológico, físico y molecular de las plantaciones de cacao, lo cual podría generar información específica para producir nuevos materiales genéticos.

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