Medición de estrés hídrico al mediodía (12:00-15:00 horas) como potencial hídrico del tallo, con la cámara de presión en un parronal de uva en Cauquenes, región del Maule, Chile.

Cuando uno habla de calidad de fruta, se suele pensar que lo más relevante es obtener promedios de sólidos solubles, firmeza, color o materia seca dentro de los rangos aceptados por las empresas exportadoras. Sin embargo, se suele olvidar que en el rubro de la fruta fresca un parámetro muy importante de calidad es la uniformidad. Este concepto no es tan sencillo de entender, pues rara vez se mide, ni en las ciencias hortícolas ni en la industria. Sin embargo, la falta de mediciones no le resta importancia. Por ejemplo, si uno compra uva roja en el supermercado, el consumidor elegirá racimos con todas las bayas perfectamente coloreadas, en desmedro de racimos que presenten bayas anaranjadas, amarillas o verdes. Para el caso de los arándanos, el color de la piel es el parámetro más importante al determinar la fecha de cosecha. La decisión de cuándo cosechar, reviste suma importancia en la industria del arándano fresco, pues la caracterización precisa del mejor momento de hacerlo define la necesidad de mano de obra así como la calidad y condición de la fruta. Las plantas están genéticamente programadas para madurar sus frutos de manera homogénea, o sea, todos debiesen madurar de una sola vez. No obstante, dentro de la planta, cada fruto está ubicado en una posición sujeta a una importante variabilidad en las condiciones microclimáticas y en la relación fuente-sumidero, entre otros factores determinantes de la maduración. Como resultado, la fruta de una misma planta suele comenzar su maduración de manera escalonada, exhibiendo una gran variabilidad al momento de iniciarse dicho proceso. En la uva y en arándano, la maduración de la fruta comienza con el envero (pinta), cuyo signo más visible es el cambio de coloración de la epidermis de la fruta, excepto naturalmente en las variedades blancas. El desarrollo de color es precedido por una rápida acumulación de sólidos solubles en el mesocarpo (pulpa) y una pérdida de firmeza. Es en envero cuando las bayas muestran su máximo nivel de desuniformidad, tanto en color como en la concentración de sólidos solubles (figura 1.1, 1.2 y 1.3). La heterogeneidad en la madurez disminuye a medida que se acerca la fecha de cosecha, incluso algunos expertos hablan de un proceso de resincronización de la madurez con el tiempo.

Nota: un mayor valor de residuales representa menor uniformidad.

Figura 1. Residuales absolutos entre bayas de un mismo racimo (uniformidad en un racimo) para los parámetros de color: 1.1. luminosidad (L). 1.2. verde-rojo (a). 1.3. amarillo-azul (b). Vides Crimson Seedless sometidas a dos tratamientos de riego en 2016: 100% ETc (círculos negros, WET): y 50% ETc (círculos blancos, DRY). Los asteriscos indican diferencias significativas entre tratamientos (LSD, con 95% de confianza). Las barras de error representan ±1 se. (Calderón-Orellana et al., 2019)

Estudios realizados en California han encontrado que el proceso de resincronización de la madurez de las uvas, evaluada como variabilidad en la concentración de sólidos solubles entre racimos de una misma planta, tiene un principio en envero (9 Brix) y un final cerca de cosecha (entre 18 y 24 Brix). Se aprecia en la figura 2 cómo los valores de los residuales absolutos para Brix disminuyen linealmente a medida que el promedio de Brix por planta se incrementa al madurar la fruta. Esto quiere decir que la uniformidad entre racimos de una misma planta aumenta hasta llegar a madurez de cosecha.

Figura 2. Residuales absolutos entre racimos de una misma planta para la concentración de sólidos solubles (Brix) en función del aumento de madurez (Brix por planta) durante los años 2009 y 2010, n=20 (Calderón-Orellana et al., 2014).

De determinarse una adecuada fecha de cosecha, la fruta elegida exhibirá la máxima uniformidad de madurez desde el comienzo del envero, sin embargo, si la fruta no es retirada a tiempo, esta mayor uniformidad puede perderse en unos pocos días. Esto se observa en la figura 2 cuando las plantas tienen un promedio de Brix mayor a 24, pues los residuales absolutos de Brix entre racimos aumentan su valor, indicando una disminución de la uniformidad. En dicho contexto, una recolección tardía de los racimos puede dejarlos expuestos a variables climáticas que disminuyan su uniformidad. Por ejemplo, en zonas donde las plantas se ven sometidas a un estrés hídrico severo, defoliación temprana y alta radiación solar (densidad de flujo de fotones fotosintéticamente activos, PPFD, mayor que 2.000 mmol/m2s) se ha observado una disminución de la uniformidad de madurez asociada a un aumento de la deshidratación de racimos. En el escenario climático actual, los huertos de uva de mesa enfrentarán condiciones edafoclimáticamente estresantes cada vez mayores, pues se ubican mayoritariamente en áreas geográficas con un clima semiárido. Estimaciones recientes han establecido que en la zona centro-sur de Chile, de no mediar reducciones de importancia en la emisión de gases de efecto invernadero en el mundo, se podría esperar un aumento cercano a los 4°C y una disminución de los depósitos de nieve cercanos al 40%. El riego deficitario controlado (RDC) corresponde a una práctica cultural en donde la aplicación de agua de riego es inferior a la máxima demanda evaporativa del cultivo (ETc) durante ciertos períodos de tiempo. Este manejo ha sido validado en muchos cultivos frutales, no solo como una herramienta de ahorro de recursos hídricos, sino también para obtener un mejor resultado económico en los huertos. En el RDC, la máxima rentabilidad del agroecosistema se obtiene cuando la planta se encuentra ya en una situación de estrés hídrico fisiológico (figura 3).

Figura 3. Relación teórica entre rentabilidad del huerto y estrategia de riego (déficit: <100% ETc; 100% ETc; y sobrerriego: >100% ETc) para cultivos frutales sometidos a riego deficitario controlado (Calderón-Orellana, 2020).

En estos casos, el estrés hídrico no es algo que se quiera evitar, sino más bien aplicar y controlar en su justa medida. En el RDC ocurre algo similar a lo que se puede ver en los deportistas, a quienes una pequeña dosis de estrés les permite lograr objetivos importantes. Dentro de los múltiples beneficios documentados del RDC en frutales se encuentran mejoras en la eficiencia de secado en frutos deshidratados, disminuciones en el ablandamiento de la fruta durante el almacenamiento, mejoras en la coloración de la fruta, incrementos en la capacidad antioxidante, aumento de la velocidad de maduración, mayor facilidad de cosecha, y aumentos en la intensidad de aromas y sabores, entre otros. A pesar de los importantes beneficios comprobados en el mundo, esta práctica no ha sido adoptada en la fruticultura chilena, principalmente por el temor de sobreestresar a las plantas, pues existe el erróneo concepto de que el estrés hídrico resulta nocivo siempre. Es necesario entonces recordar que el daño o beneficio obtenido al estresar hídricamente una planta dependerá de 1) el momento de ocurrencia del estrés, 2) su duración y 3) la severidad de ese estrés. Para evitar caer en una situación de estrés hídrico severo que pueda mermar la productividad o la calidad de la fruta, se requiere un preciso control del estado hídrico de la planta (foto 1). Bajo esta perspectiva, se puede decir que el RDC constituye una práctica de riego de altísima precisión, pues se monitorea de manera continua la severidad del estrés hídrico asociada al manejo del agua en los huertos. En las temporadas 2015 y 2016 se realizó un estudio en el cv. Crimson Seedless (Proyecto Conicyt 821320062), en donde se gestionó la aplicación del RDC a partir de la medición precisa de la demanda hídrica del cultivo y del estado hídrico de la planta. El seguimiento se realizó a partir de la integración de la técnica “surface renewal” para evaluar ETc (foto 2) y del empleo de la cámara de presión (bomba de tipo Schölander) para evaluar estrés hídrico. El método biometeorológico de “surface renewal” para calcular la evapotranspiración (ET) comenzó a ser empleado a comienzos de los 90 en California.

Foto 2. Hidrómetro y anemómetro sónico en una estación de “eddy covariance” y “surface renewal” ubicada en un parronal de uva de mesa Crimson Seedless en Isla de Maipo, Región Metropolitana, Chile. Foto: Arturo Calderón.

Sin embargo, no fue hasta el año 2012 en que científicos de UC Davis lograron simplificar el análisis de los datos y de las calibraciones de la metodología. Esta técnica consiste en la medición de flujos energéticos que entran y salen del huerto, los cuales que permiten calcular la ET con una precisión similar a la de métodos de medición directa, como el lisímetro. La cámara de presión o bomba de Schölander es un instrumento de medición del potencial hídrico de las plantas, equivalente al nivel de su estrés hídrico. El uso de ambas herramientas posibilitó tener un control ajustado de la cantidad de agua a aplicar en cada tratamiento, considerando también las precipitaciones caídas durante la temporada. Los resultados (figura 4), mostraron que la aplicación de un RDC moderado y tardío (ambos después de envero) disminuyó el potencial hídrico de la hoja al mediodía (entre las 12:00 y las 15:00 horas) hasta alcanzar una severidad de estrés máxima de -1,3 megapascales (MPa), logrando una disminución equivalente a un 50% del agua aplicada durante toda la temporada.

Figura 4. Valores promedio del potencial hídrico de la hoja al mediodía desde antes de cuaja, entre cuaja y envero, y entre envero y cosecha (noviembre-15 de marzo) de vides Crimson Seedless sometidas a dos tratamientos de riego (WET: 100% ETc y DRY: 50% ETc) en (A) 2015 y (B) 2016. Las barras de error representan ±1 se (Calderón-Orellana et al., 2019).

La determinación de calidad de uva comprobó que el uso de RDC mejoró la uniformidad de color de las bayas en cosecha. El análisis de uniformidad de color consideró la caracterización detallada del color de cada baya en cientos de racimos evaluados, midiendo con un colorímetro los parámetros luminosidad (L), verde-rojo (a), y amarillo-azul (b). Los resultados arrojaron que aquellas plantas sometidas al RDC tuvieron una mejora significativa de la uniformidad entre bayas de cada uno de los parámetros de color evaluados. En la figura 5 se observa cómo la fruta de plantas bajo RDC (DRY) mostraron antes y durante envero una distribución de los residuales absolutos del parámetro de color L (un mayor valor del residual absoluto representa menor uniformidad) similar a la de plantas regadas de manera abundante (WET).

Figura 5. Histogramas de residuales entre bayas de un mismo racimo (uniformidad entre bayas) para el parámetro de color “L” (Luminosidad) en cosecha (18-20 Brix) en vides Crimson Seedless sometidas a dos tratamientos de riego (WET: 100% ETc y DRY: 50% ETc) en 2017, n=80 (Calderón-Orellana et al., 2019).

Sin embargo, después de envero, en la fruta de plantas sometidas a RDC se detectó una distribución mucho más concentrada en el promedio, mientras que la distribución en las plantas con riego completo (WET) fue menos concentrada. No se apreciaron efectos negativos en los componentes del rendimiento, ni en los demás parámetros de calidad analizados en cosecha, tales como concentración de sólidos solubles, forma de la baya, firmeza, color (L, a, b) y peso de baya. Adicionalmente, plantas sometidas a una mayor severidad de estrés hídrico presentaron en cosecha un menor número de bayas verdes que nunca maduraron. Estos resultados son muy importantes, pues validan, por primera vez en un cultivo frutal de alto valor, que el RDC puede mejorar la uniformidad de madurez y lograr grandes disminuciones en la aplicación de agua de riego.

Figura 6. Análisis de regresión lineal de los valores promedio del potencial hídrico de la hoja al mediodía y el porcentaje de bayas verdes que nunca se volvieron rojas dentro de los racimos en el momento de la cosecha (Brix = 20) en 2016 para las vides Crimson Seedless. La línea continua es la regresión ajustada. Cada símbolo representa la media de la vid del porcentaje de bayas verdes por racimo de una muestra de diez racimos por vid, n = 6. (Calderón-Orellana et al., 2019).

Referencias

• Calderon-Orellana, A.; Matthews, M. A.; Drayton, W. M., & Shackel, K. A. (2014). Uniformity of ripeness and size in Cabernet Sauvignon berries from vineyards with contrasting crop price. American Journal of Enology and Viticulture, 65(1), 81-88.
• Calderon-Orellana, A.; Bambach, N.; Aburto, F., & Calderón, M. (2019). Water deficit synchronizes berry color development in crimson seedless table grapes. American Journal of Enology and Viticulture, 70(1), 60-67.
• Calderón-Orellana, A. 2020. Challenges Associated with a Successful Management of Regulated Deficit Irrigation in Commercial Fresh-Fruit Production. Agri Res & Tech: Open Access J. 24(3): 556268. DOI: 10.19080/ARTOAJ.2020.24.556268