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Flores

21 de octubre de 2022
En el cultivo de flores

Fertilización y su impacto en salinidad, contaminación y la huella hídrica

Fertilización y su impacto en salinidad, contaminación y la huella hídrica

El nitrógeno tiene un efecto positivo sobre la productividad de un cultivo de flores bajo invernadero. Sin embargo, aplicaciones por encima de la demanda real de los cultivos, pueden afectar negativamente su productividad, su calidad, su impacto ambiental y, eventualmente, su preferencia en mercados que valoran la sustentabilidad y huella ecológica de los productos.

Por Raúl I. Cabrera, Department of Plant Biology, Rutgers University, Bridgeton, New Jersey 08302 (EE UU).

En comparación a cultivos agronómicos, y otros hortícolas, la producción de cultivos de flores (de corte) en invernadero son de los más intensivos, recibiendo muy altas aplicaciones de fertilización y riego. En el Cuadro 1 se puede apreciar algunas de las aplicaciones de fertilizante nitrogenado y agua en varios cultivos ornamentales, apreciándose como los cultivos de flor cortada (y de planta de flor en maceta), sobrepasan a otras especies dentro del ramo de la horticultura ornamental.

Para maximizar un crecimiento vigoroso y acelerado de sus cultivos, los productores de flores recurren a suministros continuos y altos de agua y fertilizantes, en particular nitrógeno (N). Como el N es en general el nutriente mineral que mayor efecto tiene sobre la productividad de los cultivos, se presume que aplicaciones altas y frecuentes del mismo reducirán la posibilidad de deficiencias, y mantendrán tasas máximas de crecimiento. Aunado al hecho que los costos asociados al uso de fertilizantes y aplicación de agua (en exceso) son relativamente mínimos en cultivos florícolas, históricamente se ha generado un ineficiente ciclo vicioso en su uso, que puede llevar a consecuencias desastrosas a los ambientes aledaños a estos invernaderos de flores.

Cuadro 1. Tasas de aplicación anual de fertilizante nitrógeno (N) y riego en algunos cultivos. (Datos de Cabrera, 2021).

NITRÓGENO Y SU EFECTO COMO AGENTE SALINIZANTE

A menudo se ignora el hecho que al aplicar fertilizantes se están aplicando sales que contribuyen al potencial osmótico del agua de riego y la solución residente en el suelo o sustrato. La respuesta favorable de un cultivo a aplicaciones incrementales de fertilizante eventualmente alcanza un nivel óptimo o máximo de fertilización. Aplicaciones adicionales de fertilizante por encima del óptimo no son absorbidas por el cultivo, y su acumulación en la solución del suelo incrementa su salinidad. Una salinidad alta afecta negativamente la absorción de agua, llevando a un consecuente estrés hídrico, que por muy bajo que sea, reduce directa e inmediatamente la elongación (longitud/tamaño) y crecimiento (peso), y eventualmente el número, de los tallos florales cosechados. Estas consecuencias pueden apreciarse en la Figura 1, que presenta los resultados de un estudio de fertilización nitrogenada en un cultivo de rosas.

Figura 1. Datos promedios anuales de biomasa seca, número de flores cosechadas y nitrógeno foliar en rosas ‘Royalty’ fertirrigadas con diferentes concentraciones de nitrógeno. Datos de Cabrera (2000).

Una interpretación rápida de los datos en la Figura 1 sugieren que los niveles óptimos de N aplicado en fertirriego oscilan entre 90 y 150 ppm, y mayores aplicaciones reducen los rendimientos de flores y biomasa cosechada. Las reducciones en biomasa y flores observadas en plantas fertirrigadas con 220 ppm N fueron atribuidas a niveles más altos de sales solubles (salinidad) en este tratamiento. La conductividad eléctrica (CE), en efecto una medida práctica y rápida de salinidad, en plantas fertirrigadas con 220 ppm N fue mayor a 4 dS/m, siendo en promedio 0.6 dS/m más alta que en los demás tratamientos. La literatura, y estudios nuestros, sobre los efectos de salinidad en rosas de invernadero apuntan a que estos cultivos merman su productividad de flores y biomasa cuando al CE de la solución del suelo supera 3 dS/m. Interesantemente, este estudio reveló que las plantas de rosa estabilizaron su concentración foliar de N para los tratamientos de 90 a 220 ppm N, promediando 3.25%, lo que sugiere un estricto control de las rosas sobre la absorción y acumulación de N en sus tejidos.

Cuadro 2. Rendimientos de flores-biomasa, CE y potencial osmótico promedio de la solución del suelo, y la concentración promedio de N en la zona radical y su contribución a la CE en rosas de invernadero. Las plantas fueron fertirrigadas por un año con soluciones nutritivas con diferentes niveles de N o láminas de riego lixiviado (estos tratamientos recibiendo una concentración de 150 ppm N). Datos de Cabrera et al., 1993.

Otro estudio de nutrición nitrogenada en rosas de invernadero provee mayor resolución sobre el impacto de niveles elevados de N tanto en productividad, como en salinidad y su eficiencia de uso (y por ende su potencial de contaminación). Brevemente, en éste estudio rosas ‘Royalty’ injertadas en ‘Manetti’ fueron plantadas en micro-lisímetros (macetas de 20 L), modificadas con un sistema de drenaje que permitió imitar las características hidráulicas de un suelo mineral. Esto permitió también colectar los drenajes, que técnicamente constituyen la solución lixiviada por debajo de la zona radical en un cultivo establecido en un suelo mineral. Las plantas crecieron por un año siendo sujetas a dos ensayos: uno de fertirrigación con solución nutritiva completa con concentraciones de N de 90, 150 y 230 ppm y una fracción lixiviada (FL= drenaje) fija de 25%; y el otro ensayo, con una sola solución nutritiva completa con 150 ppm de N, pero usando tres láminas de riego que produjeran FL (drenajes) de 10, 25 y 50% del volumen aplicado. Un resumen de los resultados se presenta en el Cuadro 2.

Aunque los tratamientos de 90, 150 y 230 ppm de N (con drenajes de ~25%), no tuvieron efectos significativos sobre los totales anuales de biomasa seca y número de flores cortadas por planta, se aprecian reducciones en el peso por tallo, que se correlacionan inversamente con los aumentos de CE asociados con incrementos en la concentración de N aplicado. Incrementos en la concentración de N aplicado contribuyeron a acumulaciones mayores de N en la solución del suelo, así como en su CE o salinidad. En el ensayo de plantas fertirrigadas con 150 ppm N, pero con diferentes láminas de riego, sus rendimientos respondieron diferencial e incrementalmente a los aumentos en FL (drenaje). Esta respuesta se debe a que los aumentos en los volúmenes de riego aplicados y drenados redujeron drásticamente la CE, o salinidad, en la solución del suelo.

Observe como los valores de CE y sus respectivos potenciales osmóticos (indicador propio de estrés salino), que fueron más bajos en los tratamientos recibiendo 90 ppm N y FL de 50% tuvieron los mayores valores de biomasa seca y peso por tallo comparados al resto. Como se mencionó anteriormente en la discusión de los resultados del otro estudio (Figura 1), los cultivos de rosa merman significativamente su productividad de flores y biomasa cuando la CE de la solución del suelo supera 3 dS/m (correspondiente a un potencial osmótico menor a -100 kPa). Nótese lo significativo de la contribución del N a la CE total, mostrado en la última columna del Cuadro 2. Todo el exceso de N aplicado que se mantiene en la solución del suelo, al no ser absorbido por el cultivo, puede constituir, en promedio, un poco más de la mitad de la CE total. Así pues, además de no ser absorbido y utilizado por las rosas, el N puede representar una significativa fracción de la salinidad a la que se exponen las raíces de este cultivo, reduciendo los rendimientos de flores que se pretendían incrementar con aplicaciones elevadas de fertilizante N.

Cabe mencionar que en este estudio no se encontraron diferencias en los niveles de N foliar entre los distintos tratamientos, promediando 3.1% para todo el año del experimento. Esta observación, junto con los datos mostrados en la Figura 1B, confirman nuestra hipótesis de un remarcable control o regulación de las plantas de rosa sobre la absorción, metabolismo y acumulación máxima de N en sus tejidos.

NITRÓGENO: ACUMULACIÓN EN EL SUELO Y SU POTENCIAL COMO CONTAMINANTE

Las concentraciones de N observadas en los drenajes de este último estudio (en la penúltima columna del Cuadro 2), son representativas de la solución del suelo por debajo de la zona radical (o rizósfera) de un cultivo de rosas creciendo en una cama de suelo. En general, los drenajes tuvieron concentraciones de N superiores a las aplicadas, promediando entre 240 y 440 ppm para la mayoría de los tratamientos. Interesantemente, estos datos experimentales dan soporte a las concentraciones de N que medimos, en el mismo período de nuestro estudio (1989-1991), en un muestreo de perfiles de suelo debajo de camas de producción en cultivos comerciales de rosas en California (Figura 2).

Figura 2. Concentraciones de N en perfiles de suelo debajo de camas de producción en cultivos de rosas en California. Las muestras fueron colectadas en tres fincas con suelos de diferente textura, y los valores de N son expresados en base a suelo seco (gráficos en la izquierda) y su correspondiente concentración de nitratos en la solución el suelo (SS, gráficos en la derecha). Datos de Cabrera and Evans (2001).

Tomando en cuenta que la mayoría de las raíces de un cultivo de rosa se ubican los primeros 30 cm del perfil del suelo, observamos concentraciones inusitadamente altas de N por debajo de este, expresadas tanto en suelo seco como su correspondiente concentración en la solución del suelo. En suelos de textura arenosa las concentraciones de N tendieron a mantenerse constantes con profundidad, hasta 2 metros, mientras tendían a reducirse en suelos con texturas franco-arcillosas. Los productores de rosas de California aplicaban en ese entonces (décadas de 1980 a 1990) fertirriego con concentraciones de N de 200 a 300 ppm, o hasta más. Un cálculo rápido de la acumulación de N en esos perfiles de suelo (de 2 metros de profundidad) indicó niveles de más de 500 hasta 1,700 kg de N por hectárea, los cuales fueron comparables a los previamente reportados por otros investigadores para suelos debajo de cultivos comerciales de rosa y de clavel en Francia.

Los resultados de estos estudios y muestreos en fincas comerciales de flores apuntan a la relativamente pobre eficiencia de uso de fertilizantes nitrogenados, que históricamente y difícilmente no supera más del 50 al 60% del N aplicado. Desafortunadamente, estos resultados y observaciones realzan también el significativo e indeseable impacto ambiental que podrían tener prácticas de fertilización excesiva de N en rosas y en otros cultivos de flor cortada.

NITRÓGENO Y LA HUELLA HÍDRICA

En ciertas regiones productoras y mercados consumidores de muchos productos agrícolas, incluyendo flores, se le está prestando mucha atención a los costos ambientales asociados con estos productos a lo largo de toda su cadena de producción, transporte, distribución, consumo y desecho. Así como se está haciendo con la huella de carbono, en esta última década (a partir del 2010) se ha empezado a considerar la huella hídrica de los productos: que volumen de agua se emplea para producir una unidad o peso de producto. Aunque esta huella hídrica podría asociarse con el clásico concepto de eficiencia de uso de agua, va más allá al incorporar un componente relacionado al potencial de contaminación y la restauración de la calidad del agua de riego desechada (en drenajes y escorrentías) al producir los cultivos.

Brevemente, la huella hídrica (HH), es un indicador de los volúmenes totales de agua consumidos y contaminados para producir una unidad o peso de producto agrícola (expresado en litros/unidad, litros/kg o m3/tonelada), y consta de tres componentes:

‘Azul’ (HHazul) = Es el volumen de agua superficial (incluyendo perdidas por evaporación) y subterránea aplicada para producir el cultivo.

‘Verde’ (HHverde) = Consumo, por el cultivo, del agua de lluvia almacenada en el suelo.

‘Gris’ (HHgris) = Referente a contaminación, es el volumen de agua fresca que se requeriría para diluir o reducir la carga de contaminantes agrícolas producidos a los estándares existentes de calidad de agua (potable o en ambientes naturales).

La huella hídrica de flores cortadas de rosas producidas en la región florícola aledaña al Lago Naivasha en Kenia (África) fue estimada a través de un modelo que incorporó datos climáticos (para estimar precipitación, evapotranspiración y requisitos de agua y riego para los cultivos) y los volúmenes de flores exportadas procedentes del área productiva de esa región (estimada con mapas de distribución geográfica de áreas cultivadas). La huella hídrica para un tallo de rosa (con un peso fresco de 20 a 35 g) de esta región se estimó ser de 7 a 13 litros, distribuidos en un 22% HHverde, 45% HHazul y 34% HHgris (Cuadro 3).

Usando los datos experimentales de productividad de flores, uso de agua, drenajes producidos y concentraciones de N que obtuvimos en nuestro estudio de nutrición nitrogenada en rosas en California (resumido en el Cuadro 2), pude cuantificar la huella hídrica promedio para cada uno de los tratamientos. Ésta osciló entre 6 y 20 litros por tallo (Cuadro 3), lo que confirma los datos modelados para la zona florícola de Kenia. Sin embargo, la huella hídrica para las rosas (experimentales) de California tuvo diferencias muy significativas para la contribución de sus componentes, los cuales promediaron 0% HHverde, 42% HHazul y 54% HHgris. Como las rosas de California fueron producidas exclusivamente dentro de un invernadero (comparado a las de Kenia que incluían producción a la intemperie y en invernadero), no recibieron agua de lluvia, y por eso el 0% de contribución de HHverde.

Cuadro 3. Huella hídrica estimada (modelada) para flores cortadas de rosa en la región florícola del Lago Naivasha en Kenia (Mekonnen et al., 2012), y la calculada con datos de ensayos de fertirriego en rosas en un invernadero experimental en California (con datos de Cabrera et al., 1993).

Por otro lado, aportes altos y continuos de fertilizante N (mayores a 150 ppm) en California, que generaron drenajes con concentraciones muy altas de N en los mismos, requerirían de grandes volúmenes de agua fresca para diluir esas concentraciones a niveles (iguales o menores a 10 ppm N) que no contaminen cuerpos de agua superficial o subterránea en el entorno de esos invernaderos. Así pues, obsérvese como la HHgris para la mayoría de los tratamientos del estudio en California superan, y muy significativamente para algunos tratamientos, la eficiencia de uso de agua aplicada (que sería representada por la suma de HHverde más HHazul). Es de suponer que cualquier programa de mercadotecnia (promoción comercial) o consumidor final que valore la huella hídrica de flores, y otros productos agrícolas, potencialmente les restarían consideración o consumo a aquellos con huellas hídricas altas y/o con contribuciones muy altas de HHgris.

LLEVANDO RESULTADOS DE INVESTIGACIÓN A LA PRÁCTICA

Aplicaciones altas de fertilizantes y agua, por encima de la demanda real de los cultivos, pueden afectar negativamente su productividad y calidad, así como su impacto ambiental; y eventualmente su consumo o preferencia en mercados que valoran la sustentabilidad y huella ecológica de los productos.

Afortunadamente, la aplicación, incorporación o adaptación de algunos de los resultados y recomendaciones de estudios y avances de investigación auguran aumentos en la eficiencia y sustentabilidad de sistemas comerciales de producción de flores. He tenido la oportunidad de visitar recientemente cultivos de flores en Colombia, y otras regiones productoras/exportadoras, y darme cuenta de los adelantos y racionalidad técnica que muchos productores están incorporando en cuanto al manejo de agua de riego y fertilización. Por ejemplo, algunas fincas están fertirrigando muy eficientemente sus cultivos de rosas, en camas de suelo, con concentraciones de N menores a 100 ppm, con un monitoreo de la humedad y potencial mátrico del suelo con sencillos, económicos y confiables tensiómetros manuales, los cuales pueden también leerse electrónicamente y conectarse a sistemas de riego automatizado. Concluyo con la tesis que un uso eficiente y sostenible de los recursos agua y fertilizante requieren ultimadamente del monitoreo, captura e interpretación continua de datos que, aunados al conocimiento y experiencia del personal técnico, ayuden a la toma rápida y racional de acciones que sostengan la productividad y calidad de los cultivos, con la menor huella ecológica posible.

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