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Nutrición

17 de octubre de 2022
Mediante aplicación de Acadian® Organic (Ascophyllum nodosum) y su impacto en propiedades físicas y biológicas del suelo, tras una temporada de aplicaciones

Mitigación del daño por estrés salino en nogales Chandler

Mitigación del daño por estrés salino en nogales Chandler

Un reciente estudio evaluó el efecto de la aplicación vía riego de Acadian® Organic, como fuente de Ascophyllum nodosum, en la respuesta vegetativa y productiva en nogales de la variedad Chandler, afectados por salinidad. Además, se dimensionó su efecto en las propiedades físicas y biológicas del suelo. Los resultados presentados en este artículo corresponden a la primera de las tres temporadas de evaluación de este trabajo.

Por Ing. Agr. Ms. Sc. Víctor Beyá-Marshall; Ing. Agr. Dr. Francisco Najera; Ing. Agr. Dr. Óscar Seguel e Ing. Agr. Dr. Thomas Fichet. Departamentos de Producción Ágricola e Ingeniería y Suelos, Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile.

Ms. Sc. Víctor Beyá-Marshall.

Dr. Francisco Najera.

Para lograr altos rendimientos y de calidad en nogales se requieren tan­to suelos como aguas de riego que tengan un nivel y composición de sales deseables, ya que esta especie es sensible a la salinidad (Grieve et al., 2012), en especial, la variedad Chandler, que es más sensible que Serr, sobre todo al ser injertada sobre Juglan regia, uno de los portainjertos más utiliza­dos, pero más sensibles a las sales (Caprile y Grattan, 2006; Akca y Sahin, 2022).

En general, los problemas de salinidad en el campo se asocian a una disminución de la dis­ponibilidad de agua en el suelo, tasas reduci­das de infiltración de agua en suelos salino-só­dicos y acumulación de elementos específicos a niveles tóxicos en los tejidos de las plantas (Grieve et al., 2012). En esta línea, diversas in­vestigaciones señalan que, por sobre el umbral de 1,5 dS/m, cada aumento de 1,0 dS/m en la salinidad promedio de la zona de raíces gene­ra una disminución en la tasa de crecimiento del árbol y en el potencial de producción de un 18% y 21%, respectivamente (Fulton et al., 1997). Bajo este contexto, la aplicación de extractos de algas, a base de Ascophyllum nodosum (Acadian® Organic), ha demostrado estimular diferentes genes asociados a la to­lerancia a condiciones abióticas desfavorables para las plantas, logrando mitigar el estrés por sales en diversas especies, entre ellas el palto (Beyá-Marshall et al., 2022); no obstante, su efecto en nogales aún no ha sido reportado.

Dr. Thomas Fichet.

Dr. Óscar Seguel.

Por ello, un estudio realizado por investi­gadores de la Universidad de Chile evaluó el efecto de la aplicación vía riego de Acadian® Organic, como fuente de Ascophyllum nodo­sum, en la respuesta vegetativa y productiva en nogales Chandler, afectados por salinidad, dimensionando también su efecto en las pro­piedades físicas y biológicas del suelo.

Las condiciones de suelo al inicio del ensa­yo (ver en el cuadro del costado los datos del establecimiento y metodología del ensayo) muestran que, a pesar de las lluvias y riegos de invierno, el suelo se encontraba en niveles de riesgo incrementales de toxicidad por sales (Fulton et al., 1997), siendo similares ambos sectores bajo estudio (1,8 CE dS/m). Respecto a la calidad del agua de riego, durante el pe­riodo de mayor demanda hídrica, se encontró siempre por sobre el rango límite para el culti­vo del nogal, el cual es 1,1 dS/m y 142 mg/L de cloruros; así, la conductividad eléctrica es­tuvo cercana a 2,0 dS/m d y los cloruros entre 250 y 300 mg/L, durante toda la temporada, siendo valores de alto riesgo de acumulación de sal y, por consecuencia, de toxicidad (Fulton et al., 1997). De esta manera, los nogales del ensayo estuvieron siempre en condiciones de alta salinidad.

El exceso de sales reduce la disponibilidad de agua en el suelo, lo que disminuye la ab­sorción por parte de las raíces. Los suelos sali­nos tienen una mayor capacidad para retener agua, pero requieren que los árboles ejerzan más energía para absorberla. Es así como los árboles que crecen en suelos salinos pueden mostrar síntomas de estrés hídrico, aunque el suelo parezca o se sienta como si tuviera su­ficiente agua. La sintomatología se relaciona a árboles con un crecimiento inadecuado de los brotes, un tamaño reducido de la nuez, una mayor incidencia de quemaduras solares y marchitamiento/deshidratación de la “ma­riposa”; a su vez, el tejido necrótico (marrón, muerto) a lo largo de las puntas y los márgenes de las hojas es un indicador de un exceso de absorción y acumulación de sal (Fulton et al., 1997).

“El exceso de sales reduce la disponibilidad de agua en el suelo, lo que disminuye la absorción por parte de las raíces. Los suelos salinos tienen una mayor capacidad para retener agua, pero requieren que los árboles ejerzan más energía para absorberla”.

En este sentido, al evaluar el crecimiento de brotes al final de la temporada, ambos trata­mientos mostraron similar largo de brote, pero el grosor de los brotes en el tratamiento con Acadian fue mayor (Figura 1A). Al respecto, Valdebenito et al. (2017) reportaron que el ta­maño de la nuez depende del área foliar, largo del brote, el peso específico de la hoja y el gro­sor del dardo, pues un área foliar mayor per­mite una mayor captura de luz, y brotes más largos y gruesos tendrían una mayor capaci­dad de almacenamiento de carbohidratos que los brotes más cortos y delgados (Kelc et al., 2007). Según Solar et al. (2006), el diámetro de un brote anual se correlaciona positivamen­te con su longitud y con el número de flores femeninas que lleva. A su vez, al evaluar el Índice SPAD, el cual se asocia al color verde de las hojas (clorofila), mostró ser mayor con Acadian; no obstante, al eva­luar la capacidad del fotosistema II de utilizar la energía luminosa que reciben las hojas (Fv/Fm), no se observaron dife­rencias significativas entre tratamientos (Figura 1B), teniendo ambos tratamien­tos la capacidad del sistema en condi­ciones óptimas (~0,8 Fv/Fm) (Maxwell y Johnson, 2000). Teniendo en cuenta esto, se esperaría que los brotes con ma­yor grosor e índice SPAD, alcanzado con Acadian, podrian desarrollar una mayor fructificación la próxima temporada.

Figura 1. A) Crecimiento (cm) y grosor (mm) de brotes al final de la temporada. B) Indice SPAD y relación Fv/Fm de la capacidad del Fotosistema II (PSII) en nogales “Chandler” tratados con Acadian vía riego. Evaluación realizada previo a cosecha, en el foliolo terminal de la 2da hoja de brotes previamente marcados al inicio del ensayo. Letras diferentes indican diferencias significativas entre tratamientos según la prueba de comparaciones múltiples LSD-Fisher (5%) para una misma variable. n.s.: sin diferencias significativas. Melipilla, Región Metropolitana.

Al analizar el índice NDVI, se observó un incremento significativo de la expre­sión vegetativa del huerto a partir de la tercera aplicación de Acadian (fin de diciembre), diferencia que se mantuvo durante el resto de la temporada (Fi­gura 2A) y que fue posible visualizar a simple vista (Figura 2B), donde el sector Testigo muestra un color más oscuro/ café, dado probablemente por la ma­yor superficie quemada/necrosada de las hojas, mientras que el sector tratado con Acadian muestra un color verde y de tonalidad más clara, asociado a menor daño. Hay que recordar que, en general, los cloruros se acumulan en las hojas du­rante toda la temporada, pero el daño se manifiesta a partir de enero o febrero en adelante, lo que coincide con la respues­ta de NDVI observada entre tratamien­tos, donde se observa un decaimiento del NDVI a partir de finales de enero.

Figura 2. A) Índice de vigor NDVI durante la temporada 2021-2022, en nogales ‘Chandler’ en condiciones de salinidad tratados con Acadian vía riego; * indica diferencias significativas respecto al testigo. B). Fotografía aérea tomada a ambos sectores del ensayo el día 31/03/2022. La separación entre los dos sectores está dada por la línea roja. Melipilla, Región Metropolitana.

En términos productivos, si bien no existieron diferencias significativas en los componentes del rendimiento (carga frutal, tamaño de fruto y productividad), se observó un incremento numérico de entre 5 a un 6% en producción y tama­ño de fruto, respectivamente (Cuadro 1). De hecho, en la Figura 3, se puede observar que el tratamiento con Acadian presenta un desplazamiento de la curva de distribución de calibres hacia catego­rías más grandes. Se observa que el testi­go fue el que presentó menor proporción de frutos en la categoría “>34 mm”, con sólo un 13% de los frutos, mientras que el tratamiento con Acadian presentó un 25% de los frutos en esta categoría. Esto indica que las primeras 3 aplicaciones tuvieron un efecto temprano en el ca­libre de la fruta, dado que durante ese periodo es donde se define el tamaño (mm) de la nuez. En relación a esto, los mercados están en la búsqueda de cali­bres mayores (>32 mm), a pesar de que las categorías fijadas para la exportación comienzan desde el calibre 28 (>28 mm) hacia arriba. La producción media del ensayo fue de ~6.300 kg/ha.

Cuadro 1. Componentes del rendimiento y calidad de nueces en nogales ‘Chandler’ en condiciones de salinidad tratados con Acadian vía riego. Melipilla, Región Metropolitana. * Los datos de carga frutal y productividad por árbol fueron estandarizados al tamaño de planta promedio del ensayo, expresada fPARi. Falta de llenado: <12,5% de la nuez con deshidratación; Letras diferentes en cada columna indica diferencias significativas entre tratamientos según la prueba de comparaciones múltiples LSD-Fisher (5%).

Figura 3. Proporción de frutos por categoría de calibre en nogales ‘Chandler’ en condiciones de salinidad tratados con Acadian vía riego. Medias con letras diferentes indican diferencias significativas; prueba de DGC (p<0,05). Barras verticales indican el error estándar.

En relación al color de la nuez, am­bos tratamientos presentaron la mayor proporción de sus frutos (>94%) en las categorías “Clara” y “Extra Clara” (datos no mostrados). En este sentido, se ha reportado que un riego deficitario con­trolado permite nueces más claras; no obstante, tanto un déficit hídrico seve­ro como un exceso de riego aumenta el porcentaje de nueces más oscuras (Lam­pinen, 2018; Fichtner et al., 2019; Lo­bos, 2020). En esta línea, Fichtner et al. (2019) han demostrado que la falta de carbohidratos puede causar el oscureci­miento de la cutícula de la nuez, el cual puede ser el resultado del exceso o la fal­ta de agua, así como de las condiciones de sombra al interior del dosel, que a su vez se ve agravado por la deficiencia o el exceso de agua.

Respecto de otras características de la nuez, si bien ambos tratamiento pre­sentaron una baja proporción de fruta deshidratada grave o “reseca” (<3,7%) (datos no mostrados), es decir, fruto cuya semilla presenta, a simple vista, un grado de sequedad o deshidratado que afecta a más del 12,5% y menos del 25% de su superficie, incluyendo ambas mita­des, alterando su forma por efecto de su arrugamiento, si se observó un proble­ma de falta de desarrollo o “llenado” de la semilla (deshidratación leve: menos del 12% de la nuez deshidratada) (Cua­dro 1). Este defecto fue significativa­mente mayor en el testigo, con un 40% de las nueces afectadas, mientras que en el tratamiento con Acadian se redujo a un 28%. En este sentido, la industria tolera hasta un 10% en la categoría “Ex­tra” con una deshidratación grave (Chi­leNut, 2012), por lo que el tratamiento con Acadian es efectivo en mitigar este daño. En general, este defecto se debe a un estrés hídrico durante la fase de llenado de la semilla (Lobos, 2020), el cual comienza a partir de diciembre en adelante, periodo en el cual las sales acumuladas en el tejido foliar empiezan a mostrar sintomatología de daño y, por consecuencia, reducen la capacidad fo­tosintética de la planta, evidenciado en el menor NDVI del testigo (Figura 2). Es esperable que, en una siguiente tempo­rada de aplicaciones, la respuesta positi­va en los componentes del rendimiento se haga más evidente, dado que el pro­ceso de desintoxicación de la planta por salinidad requiere de entre 2 a 3 tem­poradas, en base a experiencias previas.

EFECTO EN LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y BIOLÓGICAS DEL SUELO

El tratamiento con Acadian mostró una menor densidad aparente en profundi­dad (Figura 4A; 50 cm), coincidiendo con una mayor macroporosidad (Figura 4B); sin embargo, tanto el testigo como el tratamiento con Acadian presentaron va­lores óptimos para el crecimiento de raí­ces (Da <1,4 para la clase textural franco arcillo arenosa y macroporosidad mayor a 12%), lo que asegura una buena capa­cidad de resiliencia de las plantas frente a un estrés (Beyá-Marshall et al., 2020; Beyá-Marshall et al. no publicado). Por otra parte, el tratamiento con Acadian presentó una mayor estabilidad de los agregados en todo el perfil (Figura 4C), lo que es un indicador de la estabilidad del sistema poroso frente a los ciclos de riego, manteniendo la funcionalidad del sistema poroso, con un adecuado equili­brio agua-aire en el perfil del suelo, con­tribuyendo potencialmente a una mayor exploración radical y a un mejor despla­zamiento de las sales fuera del sistema radical. Respecto a la humedad aprove­chable, no se observó un efecto significa­tivo (Figura 4D). Estos resultados en pro­piedades fisicas de suelo coinciden con experiencias previas con Acadian enpal­tos (Beyá-Marshall et al., 2022).

Figura 4. Distribución del tamaño de poros (%), densidad aparente (Mg m-3) y Relación de dispersión (%, a menor valor mayor estabilidad) en el perfil de suelo con y sin aplicación de Acadian, luego de 210 días de iniciado los tratamientos (1 mes después de la última aplicación), en un huerto de nogales ‘Chandler’ Región Metropolitana. Barras horizontales representan el error estándar. Da: densidad aparente; HA: humedad aprovechable; Letras minúsculas entre columnas indican diferencias significativas entre tratamientos y profundidad, según la prueba de DGC (0,05); letras mayúsculas indican diferencias entre tratamientos en todo el perfil de suelo según p-valor (<0,10). n.s; sin diferencias significativas.

Respecto a los indicadores biológicos, se puede observar un mayor porcenta­je de materia orgánica (MO) total en el tratamiento con Acadian (Figura 5A y B), indicando una mayor meteorización que contribuye al incremento de MO en el suelo. A su vez, esta mayor MO se debe principalmente a una mayor acu­mulación de la MaOM (Asociación ór­gano-mineral de los grupos orgánicos), MO relacionada con mayor actividad microbiológica, resiliencia, aumento de la CIC y calidad del suelo, similar a lo observado en experiencias previas (Be­yá-Marshall et al., 2022). Así, las mejo­ras en las propiedades físicas de suelo en el tratamiento de Acadian (Figura 4) se deberían, en parte, al aumento de la MO y, principalmente, a una mayor MaOM. Cabe recordar que la MaOM se compone, principalmente, por compues­tos de bajo peso molecular, formados predominantemente por el eficiente pro­cesamiento microbiológico de insumos vegetales lábiles, los cuales están prote­gidos contra la descomposición, gracias a su asociación con superficies minerales (Cotrufo et al., 2013). Por lo tanto, el incremento de la MaOM se debe a una mayor actividad y diversidad microbio­lógica provocada por las aplicaciones de Acadian (Alam et al., 2013 y 2014; Ren­aut, 2019). Al respecto, está ampliamen­te reportado que, durante el crecimiento y desarrollo, las plantas interactúan ín­timamente con los microorganismos del suelo, los cuales influyen positivamen­te en los ecosistemas, contribuyendo a la fertilidad del suelo, la nutrición y la salud de las plantas (Sun et al., 2004; Singh et al., 2011).

Figura 5. Materia orgánica total (%), inicial y luego de 6 meses de aplicación de Acadian, de los primeros 10 cm de suelo en un huerto de nogales ‘Chandler’, Melipilla, Región Metropolitana. POM: Materia orgánica particulada; MaOM: Asociación órgano-mineral de la materia orgánica. Letras minúsculas diferentes indican diferencias significativas entre los tratamientos LSD-Fisher (<0,05), para MaOM y, mayúsculas para MO. Barras verticales representan el error estándar. B) Muestras de suelo tamizada para determinación de POM (B1) y MaOM (B2) después de ser hidratadas y ser secadas en horno, con y sin aplicación de Acadian. Se observa formación de agregados y estructuración de las particulas de suelo (B) en la muestra con Acadian, además de una tonalidad más oscura debido a una mayor acumulación de materia orgánica (B1 y B2).

“La aplicación continua de Acadian aumentó la actividad microbiana del suelo, estimulando una mayor acumulación de materia orgánica, lo cual permitió disminuir la compactación (menor densidad aparente), mejorar la estructuración del suelo y aumentar la macroporosidad en profundidad”.

En síntesis, las aplicaciones de Aca­dian vía suelo lograron mitigar el daño por sales en los nogales, lo que se reflejó en una mejor expresión vegetativa (prin­cipalmente mayor actividad fotosintética (Figura 2), más que cobertura (Cuadro 1)), representada por el índice espectral NDVI y, por consiguiente, una mayor proporción de calibres grandes, debido a un mayor tamaño de frutos, los que a su vez presentaron un mejor “llenado”, efecto que se evidenció rápidamente en la primera temporada de aplicaciones. Del mismo modo, dado que la capacidad productiva de los brotes depende de sus características morfológicas, es decir su “calidad” (área foliar, grosor y largo del brote y peso específico de la hoja) y de la exposición lumínica, es esperable que la mejora en el grosor de brote y con­tenido de clorofila con Acadian permita un efecto positivo acumulado tras 2 ó 3 temporadas, dado que el “bienestar” de la planta repercute en mejores reservas, mejor desarrollo, mejor fotosíntesis y acumulación de fotoasimilados. A su vez las aplicaciones de Acadian generaron mejoras significativas en las propiedades físicas y biológicas y, probablemente, también químicas del suelo. La aplica­ción continua de Acadian aumentó la ac­tividad microbiana del suelo, estimulan­do una mayor acumulación de materia orgánica, lo cual permitió disminuir la compactación (menor densidad aparen­te), mejorar la estructuración del suelo y aumentar la macroporosidad en pro­fundidad. Esto último resulta relevante para el riego y el manejo de las sales, dado que una mayor estabilidad del sis­tema poroso frente a los ciclos de riego permitiría una adecuada distribución del agua en el perfil del suelo, mejorando el desplazamiento de las sales y, por con­secuencia, disminuyendo el estrés salino del cultivo. En general, estos resultados coinciden con experiencias previas con Acadian en paltos (Beyá-Marshall et al., 2022) y lo reportado en otras especies en la literatura científica (Jithesh et al., 2012, 2018, 2019; Bonomelli et al., 2018; Di Stasio et al., 2018; Jolinda et al., 2018; Shukla et al., 2018).

CONCLUSIONES

En base a los resultados y bajo las con­diciones en que se realizó el estudio, se puede concluir:

La aplicación mensual de Acadian (4 L/ ha; total 24 L/temporada) vía riego, fue eficaz en mitigar el impacto de un estrés salino en nogales ‘Chandler’, mejorando el estado vegetacional de la planta, lo que repercutió en un mayor grosor de brotes y verdor de las hojas, además de un mayor tamaño de frutos y con mejor calidad de la nuez, al tener menor inci­dencia de deshidratación o falta de desa­rrollo o “llenado”.

A su vez, la aplicación de Acadian in­crementó la calidad del suelo, al gene­rar mejoras en las propiedades físicas (estructura, menor compactación y ma­croporosidad) y biológicas, debido a un incremento de la materia orgánica total, principalmente, de la fracción órgano-mineral de la materia orgánica.

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