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Agtech

22 de septiembre de 2022
Fruto muy sensible al estrés hídrico:

Cobertura plástica y riego deficitario controlado: potentes instrumentos para enfrentar la sequía en kiwi

Cobertura plástica y riego deficitario controlado: potentes instrumentos para enfrentar la sequía en kiwi

El uso de una lámina de polietileno sobre el follaje retrasa en varias semanas la ocurrencia de estrés hídrico severo en kiwi, cuando el riego es drásticamente disminuido o cesado por completo. Así lo comprobó una reciente investigación liderada por el Dr. Arturo Calderón, académico de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Concepción. Se trata de una buena noticia para un frutal que sufre la amenaza del cambio climático por su alto requerimiento de agua y sensibilidad al estrés hídrico.

Chile es uno de los mayores exportadores de kiwi (Actinidia spp.) en el mundo. Sin embargo, al igual que otras naciones productoras, ha venido experimentando una reducción de la disponibilidad de agua actual y proyectada, así como un incremento tanto de la temperatura del aire como de la demanda evaporativa en muchas zonas de producción, lo cual puede poner en riesgo a esta industria en el país. El cultivo se desarrolla en la zona centro-sur de Chile, área geográfica que alberga la mayor parte de la fruticultura local, y que lamentablemente seguirá siendo afectada por menores precipitaciones, una disminución en la acumulación de nieve y aumentos en la temperatura del aire. El kiwi es conocido por su alto requerimiento de agua (en torno a 10.000 m3/ha) y su baja tolerancia al estrés hídrico, especialmente bajo clima mediterráneo.

El cultivo bajo plástico ha ido ganando popularidad entre los productores para enfrentar adversidades climáticas como lluvia, viento o heladas, y problemas fitosanitarios. Existe evidencia de que la protección de cultivos con mallas o películas plásticas ha tenido los efectos adicionales de disminuir la evapotranspiración de las plantas, incrementar la eficiencia en el uso del agua y mejorar la uniformidad de ciertos atributos de calidad de la fruta. No obstante, son pocos los estudios al respecto en kiwi, de modo que todavía no se ha alcanzado un completo entendimiento del impacto de la protección de los cultivos sobre las relaciones hídricas de la planta y si puede servir como una estrategia de ahorro de agua en este frutal. La posibilidad de utilizar dicha tecnología para ahorrar agua es muy importante, pues de cierta manera aportaría a compensar el negativo impacto ambiental que trae consigo el uso de plásticos en agricultura.

De ahí que el Dr. Calderón impulsara una investigación de tres años (proyecto Fondecyt de iniciación, código 11160876), el cual “no pretendió estimular ni demonizar el uso de plásticos en agricultura, sino más bien dar a los productores herramientas que les permitieran usar estas tecnologías de manera integral. Si tienes un huerto de kiwi bajo plástico, sabrás que la única forma de ahorrar agua consiste en regar menos el huerto, pues el mero acto de poner la cobertura no ahorra ni una sola gota de agua si el riego no es restringido y adaptado a las nuevas necesidades de la planta”.

Por ejemplo, se ha reportado que la protección del cultivo puede cambiar parámetros fisiológicos vinculados a la eficiencia hídrica, como el contenido de clorofila y la conductancia estomática. Los resultados acerca de la incidencia en aspectos de calidad (concentración de sólidos solubles, porcentaje de materia seca, o firmeza, entre otros) han sido variables, poco consistentes. En tal contexto, Calderón aclara:

“Existe mucho de mito con relación a las coberturas. No es poco común escuchar, en foros técnicos o seminarios, cifras sin sustento científico riguroso. Nuestro proyecto nace, en parte, para poner a prueba el rumor de que las carpas plásticas, per se, podían ahorrar cerca de un 30% de agua en huertos de kiwi. Se demostró que esa idea no era cierta, sino que el mayor beneficio estaba dado por un retraso en el desarrollo de un estrés hídrico severo en plantas sin riego”.

Académicos de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Concepción (UdeC), de la Universidad de California, Davis, y de la Facultad de Ciencias Forestales de la UdeC, se plantearon como objetivo evaluar la incidencia de las cubiertas plásticas sobre las relaciones hídricas de la planta, en la calidad de la fruta y el rendimiento del huerto. Los ensayos se llevaron a cabo durante dos temporadas (2018 y 2019) en un huerto comercial de la variedad Hayward plantado en 2006 en San Nicolás, región de Ñuble. Conducido en pérgola a 4,0 x 3,0 m, con riego por microaspersión, el rendimiento promedio había sido de 35 a 40 t/ha en promedio durante los 5 años precedentes.

Por qué el kiwi necesita tanta agua

El kiwi es originario del sur de China, donde predominan condiciones húmedas y cálidas debido a los vientos monzónicos durante la época de crecimiento. Allí desarrolló características morfológicas típicas de un abundante suministro de agua, como una gran área foliar y alta conductancia estomática. Por lo tanto, necesita de un abundante riego para obtener elevados rendimientos. Tiene escasas defensas frente a un estrés hídrico a causa de su baja regulación de los estomas, además de una tendencia a sufrir cavitación incluso ante pequeños déficits de agua.

UN EXPERIMENTO DISEÑADO PARA EVALUAR EL MÁXIMO DE FACTORES POSIBLES

El diseño experimental comparó plantas bajo cubierta plástica con plantas al aire libre. En ambos casos se probó la aplicación de riego completo versus un riego deficitario controlado.

El plástico se instaló a 70 cm sobre el follaje durante 180 días cada temporada, desde la última parte de la fase I de desarrollo del fruto (aproximadamente 80% del tamaño final) hasta la senescencia de las hojas. Las fechas se presentan en el cuadro 1. Se usó polietileno transparente de baja densidad, de 180 µm.

Las plantas sin cobertura permanecieron al aire libre durante toda la temporada.

El riego completo (RC) correspondió al volumen de agua suficiente para suplir al menos el 100% de la evapotranspiración del cultivo (ETc) a lo largo de la temporada, manteniendo un potencial hídrico de las hojas sobre -1,0 megapascales (MPa). El potencial hídrico de la hoja es una evaluación de estrés hídrico, en donde valores más negativos representan plantas más estresadas.

En el riego deficitario controlado (RDC) el suministro de agua se suspendió desde una semana después de instalado el plástico hasta que las plantas llegaron a un promedio de potencial hídrico de la hoja de -1,3 MPa. Alcanzado ese valor se reponía el riego hasta lograr el mismo valor de potencial hídrico de las plantas regadas comercialmente (RC). En 2018 el proceso duró 27 días bajo plástico y 35 al aire libre; en 2019, 27 y 38 días, respectivamente. Las fechas se indican en el cuadro 1.

Cuadro 1. Características de los tratamientos.

Después de la cosecha se volvió al riego normal en todo el huerto. En un exhaustivo programa, se midieron los parámetros detallados en el cuadro 2. En las líneas que siguen se presentan los resultados de aquellos que tuvieron los resultados más significativos desde el punto de vista del manejo del kiwi.

Cuadro 2. Parámetros evaluados en la investigación.

UNA CONSIDERABLE REDUCCIÓN DE LA RADIACIÓN SOLAR Y SUS EFECTOS

A pesar de las expectativas de lograr una reducción considerable de la demanda atmosférica de agua bajo condiciones de cobertura, se encontró que el suelo se desecaba con la misma velocidad con y sin cobertura. De hecho, la demanda evaporativa atomosférica, evaluada como el déficit de presión de vapor sobre el dosel de la planta, fue levemente superior bajo la carpa (1%).

Sí se detectó un considerable efecto de la lámina plástica sobre la radiación solar, cambiando no solo la cantidad de radiación, sino también la calidad de la misma. Los valores de densidad de flujo de fotones fotosintéticamente activos (PPFD), que se usa para medir la disponibilidad de la fracción de radiación solar responsable de la fotosíntesis, disminuyeron en torno al 30%. Esto se tradujo en pequeñas mejoras en la fotoquímica de las hojas y de su capacidad para ser fuente de carbohidratos a la fruta, como el aumento de la eficiencia del fotosistema II y de la eficiencia del uso intrínseco del agua. A pesar de que los efectos de los tratamientos no fueron consistentes en la calidad de la fruta ni en los rendimientos, se observó que el uso de RDC bajo carpa redujo el ablandamiento de la fruta a mayores niveles de madurez. El Dr. Calderón comenta:

“Varias investigaciones han encontrado disminuciones en el ablandamiento de la fruta proveniente de plantas bajo RDC. En el presente trabajo, esto se logró solamente bajo plástico, lo cual debe estar relacionado con un descenso paulatino del estado hídrico de las plantas. Lo anterior quiere decir que no da lo mismo cortar el riego sin control: se requiere evaluar el estado hídrico de las plantas si se desea regar deficitariamente y obtener beneficios de dicha práctica. Una disminución del ablandamiento es positiva”.

La productividad del agua, medida como kilos de fruta por metro cúbico, no arrojó diferencias estadísticas significativas ni en la variable de cobertura ni en la variable de riego. Sin embargo, las plantas con RDC bajo plástico registraron el valor más alto en las dos temporadas, indicando que la restricción de riego en combinación con el plástico puede mejorar la eficiencia en el uso del agua (cuadro 3).

Cuadro 3. Productividad del agua en kilos de fruta por metro cúbico.

El beneficio más importante del plástico fue un retardo de dos semanas en la ocurrencia de estrés hídrico severo en las plantas con déficit de riego (RDC). Aquellas al aire libre sobrepasaron los -1,2 MPa en 7 días y mostraron un porcentaje de defoliación cercano al 24%, mientras las cubiertas lo hicieron en 14 días (figura 1).

Figura 1. Valores de potencial hídrico de hojas desde cuaja a cosecha (noviembre-abril) de dos tratamientos de riego (RC 100% ETc; RDC: 0% ETc) bajo condiciones de A) sin cobertura, 2018; B) con cobertura de polietileno, 2018; C) sin cobertura, 2019; D) con cobertura, 2019. Los asteriscos indican diferencias significativas (P < 0,05, n = 4). Las flechas negras y blancas indican la fecha de aplicación de los tratamientos de cobertura y riego, respectivamente. Las flechas grises indican la fecha en que se volvió a aplicar riego. Las barras de error representan + 1 se.

LA CLAVE ESTUVO EN EL ESTATUS DE LA PLANTA, NO EN LA HUMEDAD DEL SUELO

Los resultados sugieren que las cubiertas plásticas por sí solas pueden disminuir marginalmente el uso de agua. En cambio, al combinarse con el RDC ahorran una cantidad sustancial del recurso hídrico. Esto puede ser de considerable importancia para los campos de kiwi establecidos en condiciones de clima mediterráneo.

El diseño experimental comparó plantas bajo cubierta plástica con plantas al aire libre.

Bajo RDC tanto las plantas al aire libre como las cubiertas alcanzaron el mínimo contenido de agua de 0,3 m3/m3 en 3 semanas. Por lo tanto, el mejor estatus de las plantas bajo cubierta con RDC parece relacionarse a un menor riesgo de deficiencias hidráulicas como la cavitación, más que a una reducción significativa de la humedad del suelo. Esto debilita el argumento de que en kiwi el uso de plásticos reduce la ETc en más de 30%.

Si bien la disminución de firmeza de la fruta asociada con un incremento de la concentración de sólidos solubles fue similar en todos los tratamientos hasta 5,5 Brix, sobre dicho valor las plantas bajo cobertura sujetas a RDC mantuvieron su firmeza (19 lb), probablemente debido a los moderados niveles de estrés hídrico (entre -1,0 y -0,8 MPa) sostenidos por más tiempo. Los otros tratamientos, en cambio, continuaron bajando en firmeza (hasta 16-17 lb). Dado que las plantas bajo techo con déficit hídrico exhibieron un menor ablandamiento de la fruta a mayor nivel de madurez, el uso combinado de cultivo protegido y déficit hídrico controlado parece muy prometedor. Por ejemplo, podría verse un efecto positivo en el almacenamiento en frío, y sería posible una cosecha a una madurez mayor sin disminución de la firmeza.

Un efecto consistente en los tratamientos con cobertura fue el menor daño de sol, como se aprecia en el cuadro 4. La reducción de la incidencia del daño por sol es primordial en kiwi, ya que no solo perjudica el valor cosmético de los frutos, sino que también ha sido vinculado a una mayor colonización de Alternaria spp. En este aspecto, un efecto negativo del déficit hídrico, tanto bajo cobertura como al descubierto, fue que las plantas sufrieron mayor daño de sol (cuadro 4), indicando que una severidad de estrés hídrico de -1,3 MPa puede ser nociva para la fruta. El riesgo potencial de aplicar un nivel excesivo de estrés hídrico al sensible cultivo del kiwi subraya el valor de monitorear cuidadosamente el estatus hídrico de la planta, incluso en los huertos bajo techo.

Cuadro 4. Porcentaje de fruta afectada por distintos niveles de daño de sol.

Explicación de términos técnicos

Cavitación: disfunción fisiológica que ocurre en el xilema de las plantas cuando algunos vasos se llenan de aire, perdiendo su capacidad de transportar agua, sales minerales y demás nutrientes.

Conductancia estomática: velocidad a la que el vapor de agua o el dióxido de carbono (CO2) pasan a través de los estomas.

Déficit de presión de vapor (DPV): variable que se correlaciona con las tasas de transpiración de las plantas. Por ejemplo, un alto DPV debido a la sequedad del aire aumenta las fuerzas de transpiración en la planta.

Eficiencia intrínseca del uso de agua: diferencias relacionadas con la capacidad de la hoja para regular la fotosíntesis y la conductancia estomática, que son independientes de las condiciones atmosféricas al momento de la medición.

Fotosistema II: complejo proteico situado en la membrana, donde se agrupan estructuras fotosintéticas que captan la luz y la transforman en energía útil para la planta. Se caracteriza por ser rico en clorofila b, la cual alcanza su absorbancia máxima entre los 453 y 642 nm.

Potencial hídrico: se refiere a la energía potencial del agua, es proporcional al trabajo requerido para mover un mol de agua pura a temperatura y presión ambiental a otro estado a la misma temperatura. Sirve como índice para saber el estado hídrico de las plantas: un óptimo estado se sitúa alrededor de -0,5 megapascales (MPa), en tanto que más allá de -1,2 MPa se habla de un estrés hídrico severo en kiwi.

EVIDENCIA EMPÍRICA DE QUE LA COBERTURA ES UNA TÉCNICA DE ALIVIO

En contraste con varias investigaciones que encontraron más Brix y materia seca en kiwis con riego deficitario, en el huerto de San Nicolás no se vieron efectos consistentes sobre la madurez de la fruta. No obstante, las plantas con déficit de riego tuvieron diámetros ecuatoriales menores en ambas temporadas (cuadro 5). Esto estuvo asociado probablemente con el severo estrés hídrico durante la fase III de desarrollo del fruto cuando la tasa de crecimiento lateral de fruta fue la más alta de la temporada. La reducción del diámetro ecuatorial inducida por el estrés hídrico puede ser beneficiosa para los productores pues las frutas alargadas son preferidas a las redondeadas en el mercado. Pero el mayor porcentaje de defoliación observado en 2019 y el mayor daño de sol en la fruta de los tratamientos con RDC puede indicar que dicho beneficio no compensaría los efectos perjudiciales derivados de un nivel demasiado severo de estrés hídrico.

Cuadro 5. Diámetro de los frutos.

Como gran conclusión, el estudio descrito generó evidencia empírica de que el cultivo protegido constituye una técnica de alivio frente al estrés hídrico en plantas de kiwi bajo condiciones de clima mediterráneo. Ello quiere decir que, frente a la imposibilidad de regar, las carpas reducen la caída en el estado hídrico de la planta, frenando la deshidratación de los tejidos. Sin embargo, la capacidad de ahorrar agua solo se logra cuando se riega menos, lo cual se debe realizar sobre la base de un monitoreo riguroso y continuo del estado hídrico de la planta (potencial hídrico de la hoja o el tallo). De tal manera, el uso combinado de carpas con riego deficitario controlado aparece como una alternativa de manejo sustentable del recurso hídrico, a pesar del impacto negativo que puede tener el uso de plásticos en agricultura cuando no son debidamente reciclados. Esto es particularmente relevante en el actual escenario de cambio climático, en el cual la escasez de agua amenaza con producir considerables pérdidas de rendimiento y calidad del kiwi, un cultivo ampliamente conocido tanto por sus altos requerimientos de agua como por su baja tolerancia al estrés hídrico.

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