Herramienta práctica y de bajo costo, para medir el índice de área foliar en uva de mesa
En la búsqueda de un método no destructivo, práctico y de bajo costo para monitorear el desarrollo del follaje, se evaluó el desempeño de la aplicación para Smartphones VitiCanopy para medir el Índice de Área Foliar, la cual fue liberada en el año 2016 por la Universidad de Adelaida, en Australia. La hipótesis planteada para este trabajo fue: la ‘app’ puede diferenciar plantas de uva de mesa según su follaje y se relaciona significativamente con uno de los métodos alternativos no destructivo (indirecto) que utiliza las mediciones de Luz PAR.
Existen diversas metodologías directas (destructivas) e Indirectas (no destructivas) para medir el área foliar en distintas especies vegetales (Monteith y Unsworth 2013). Sin embargo, hasta ahora no existían antecedentes acerca de un método indirecto que fuera fácil de usar, sencillo de interpretar y más aún, gratis.
Por ello es que en 2016 un grupo de investigadores de la Universidad de Adelaida, en Australia, liberó una aplicación para ‘smartphones’ llamada VitiCanopy que permite medir el IAF en forma consistente y correlacionable con la realidad del huerto (De Bei, 2016). La ‘app’ fue diseñada para medir el IAF en uvas viníferas tradicionales, sin embargo, como se demostrará más adelante, esta herramienta podría tener un uso promisorio en uva de mesa, principalmente en las variedades que se están plantando actualmente en Chile y Perú.
USO DE LA ‘App’
Tal como se indica en sus especificaciones, la aplicación mide el IAF sobre la base una fotografía digital tomada en forma perpendicular, por debajo del follaje y apuntando hacia el cénit. Los algoritmos incluyen modelos desarrollados anteriormente en vides (Fuentes et al, 2012), manzanos (Poblete-Echeverría et al, 2015) y cerezos (Carrasco-Benavides et al, 2016), sobre la base de la aplicación de la ley de flujo lumínico o Ley de Beer y la digitalización de la imagen, desarrollado para ‘smartphones’ por De Bei et al (2016).
Una vez obtenida la foto, el dato es guardado en la memoria del teléfono, y puede ser enviado por correo electrónico como un archivo CSV (compatible con Excel®), que además incluye todas las variables utilizadas en el algoritmo más la latitud y longitud geográfica donde se obtuvo cada dato. Mayores antecedentes y detalles vienen incluidos en la ‘app’ (Figura 1).
UBICACIÓN Y VARIEDADES EVALUADAS
El estudio se llevó a cabo en la Comuna de Requínoa, en la Localidad de El Abra, en la Región de O’Higgins en un predio ubicado en 35° 42 ‘ 9” latitud sur; 70° 53 ‘ 6” Longitud oeste. Las mediciones de Luz PAR (Photosynthetically Active Radiation) se realizaron en dos variedades, una vez por semana.
En la variedad Sweet Celebration se eligieron 15 plantas, 5 de cada uno de tres cuarteles, plantados en un marco de 3.5 x 2.0 m. Las plantas muestras estaban ubicadas en forma equidistante formando un cuadrado de 20 plantas de largo por 10 hileras de ancho, con una de las plantas en medio del cuadrado. La segunda variedad fue Timpson, plantada en un marco de 3.5 x 2.0 m, contiguo la variedad Sweet Celebration, donde se eligieron 2 bloques de 10 plantas cada uno ubicados paralelamente a una distancia de 60 m entre sí (20 hileras de separación). Ambas variedades fueron sometidas a las labores de desbrote y deshoje, propias del manejo estándar del productor.
MEDICIÓN DE LUZ PAR
Las mediciones de Luz PAR total sobre el follaje (PARsf) se realizaron con un sensor de luz PAR con rango de medición de 0 a 2500 µmoles m-2 s-1 MQ-100X Quantum Integral Sensor (Apogee Instruments, Utah-USA).
Las mediciones bajo el follaje (PARbf) se realizaron con una barra de 10 sensores con rango de medición de 0 a 2500 µmoles m-2 s-1 MQ-301 Line Quantum Sensor (Apogee Instruments Utah, USA). Cada medición estaba constituida por el promedio de los 10 sensores de la barra. Con este instrumento se realizaron 5 mediciones por planta, a una altura de 60 a 70 cm sobre el suelo y sobre la hilera a 30, 40, 50, 70 y 80 cm de distancia desde el tronco bajo el lado sur del follaje entre las 12:30 y 14:30 h solo en días completamente despejados sin nubes.
Las mediciones de luz difusa (PARd) se realizaron con el sensor MQ-100x adaptado por el autor, sobre la base de un método sugerido en un estudio realizado en la Universidad de Wisconsin (Cruse et al, 2015) y en la Universidad de Concepción (Umanzor (2015).
Con las mediciones de luz se determinaron las siguientes ecuaciones:
- % Transmisión PAR = PARbf *100/PARsf
- % PAR interceptado = (PARsf – PARbf)*100/PARsf
- IAF calculado = Ln (Transmisión PAR)/-K (*)
(*) K= 0,604 según Ecuación adaptada de Calvo (2013) y valores obtenidos por García de Cortázar et al (2005)
MEDICIONES DE IAF CON VITICANOPY
La ‘app’ se instaló en un teléfono IPhone 7 plus. Bajo las mismas plantas donde se midió la luz PAR, se tomaron fotografías apuntando el objetivo hacia el Cénit a la misma altura sobre el suelo y a una distancia de 50 cm desde el tronco. La App calcula el índice de área foliar (LAI) y el índice de área foliar corregido (LAIe) según el índice de aglomeración del follaje (Clumping index). El LAIe se consideró como el IAF del estudio.
Mediciones del follaje: Se midió el largo de brotes una vez por semana hasta plena flor, en la variedad Sweet Celebration. En todas las plantas muestra se eligieron 2 brotes de cada cuadrante (norte, sur, este y oeste), completando 8 brotes por cada una a los que se le midió el largo desde la base hasta la primera hoja verdadera.
Variables climáticas: Se obtuvo un registro de temperaturas diarias sobre y bajo el follaje mediante la instalación de registradores digitales. Los registros permitieron calcular los días grados acumulados (GD Acum) desde brotación en adelante.
Análisis Estadístico: El análisis estadístico se realizó con el Sofware Infostat versión 2020, sometiendo los datos al análisis de regresión, para obtener coeficientes de determinación R2 y el RMSE del ajuste.
Resultados: La figura 2 muestra las imágenes obtenidas con la App Viticanopy en un IPhone 7 plus, el día 20 de octubre de 2020 al mediodía durante el deshoje.
El Gráfico 1 muestra las diferencias en el IAF entre las plantas deshojadas y las sin deshoje. Este primer resultado indicó que la ‘app’ diferenció en forma significativa las plantas con menos follaje, coincidiendo con la percepción visual que muestra la figura 2.
Se debe destacar que la precisión de la medición depende de tipo de aparato donde se instale la aplicación y del operador que realiza las mediciones (Pichon et al, 2020), aunque en el trabajo citado se indica que la varianza debida a esos factores es menor que la variabilidad medida entre plantas.
Relaciones Obtenidas: Tal como se muestra en los gráficos 2 y 3, las variables independientes IAF VitiCanopy e IAF calculado, este último obtenido según la ecuación 3, se relacionan positivamente y en forma significativa, con un R2= 0.84 para Sweet celebration y 0.80 para Timpson. Esto valores son muy similares a los obtenidos por De Bei et al (2016) cuando validaron la aplicación para vides viníferas.
Respecto del porcentaje del PAR interceptado (gráficos 4 y 5), también se obtuvo un alto coeficiente de determinación, con un R2 = 0.90 para Sweet Celebration y 0.82 para Timpson.
En cuanto al porcentaje de intercepción y de transmisión por el follaje, también se observó una alta relación con lo medido con la App, con R2 de 0.901 y 0.822 para Sweet Celebration y Timpson, respectivamente (gráficos 4, 5, 6 y 7). Estos resultados con el % de transmisión, son semejantes a otros estudios, donde utilizaron otros métodos indirectos para medir el IAF y otros instrumentos para medir la Luz PAR (Junquera et al, 2015).
Aspecto climático: Al correlacionar la evolución del IAF con la acumulación térmica, el IAF VitiCanopy mostró un R2 = 0.83 y el IAF calculado un R2 = 0.91; aunque este último indicó un mayor RMSE (Figura 8a).
La Figura 8b muestra la evolución de IAF VitiCanopy en la variedad Sweet Celebration por semana de medición. Este resultado es similar al observado por Fuentes et al (2014) donde se midió el IAF en uva vinífera a lo largo de la estación, utilizando el método Alométrico.
Respecto del desarrollo del follaje, las mediciones de largo de brote se correlacionaron significativamente con el IAF VitiCanopy (R2 = 0,95) y con el IAF calculado (R2 = 0,96), según muestra el gráfico 9.
Determinación del punto de mayor sombreamiento bajo el parrón con el uso de la ‘app’ VitiCanopy: En diversos estudios se ha podido determinar la superficie foliar necesaria para uva de mesa, que para el caso de la variedad Red Globe, emparentada con variedad Sweet Celebration, varía entre 6 a 9 cm2 de hojas por gramo de fruta (Silva, 2020). Lo anterior se puede traducir a un IAF de 2.4 a 3.6 para una producción de 40.000 kilos por hectárea (estimación del autor).
El gráfico 10 muestra la relación entre el IAF VitiCanopy y la luz PAR total y difusa bajo el follaje de la variedad Sweet Celebration, existiendo un punto en la gráfica en que bajo los 100 µmoles m-2 s-1 de luz total y a partir de un IAF de alrededor de 2.5 la luz difusa comienza a ser la misma que la luz total incidente en el lugar de medición.
Si observamos el gráfico 11, el porcentaje de luz difusa se acerca al 100% bajo los 100 µmoles m-2 s-1, e incluso el sensor comienza a captar más luz difusa que la luz total incidente. En este punto, la percepción visual coincide con las mediciones (figura 3). La observación es la misma en distintas épocas de la estación, según muestran las líneas de tendencia para distintos estados fenológicos. Resultados similares se han obtenido relacionando la luz directa y la luz difusa en otras especies (Shtai et al, 2020; Tang et al, 2015), donde en la medida que la luz directa disminuye, la proporción de luz difusa aumenta exponencialmente.
Luego es posible decir que bajo los 100 µmoles m-2 s-1 y sobre un IAF de 2,5 la sombra podría ser excesiva para la variedad Sweet Celebration bajo las condiciones de este estudio.
Como se señaló anteriormente, la figura 3 muestra como la precepción visual coincide con las mediciones del IAF VitiCanopy y en forma inversa a la medición de luz PAR bajo el follaje. Es importante destacar que las labores de apertura de ventanas o canales de luz en el huerto, cuando el follaje presenta síntomas visuales de exceso de sombra, no modifican significativamente el ambiente lumínico directamente bajo el follaje, tal como se muestra en la figura 4. Se puede ver que a pesar de haber un “canal de luz” entre las hileras, debajo del follaje donde se ubican los racimos, la medición de luz PAR en Pinta representa menos del 1% de la luz total incidente en el huerto, según se indica en la tabla de la figura 3.
Según se pudo observar a lo largo de este estudio, las labores de apertura de espacios de luz se deberían acompañar de un aclareo en la zona de los racimos y deberían ser orientados a superar los 100 µmoles m-2 s-1 bajo el follaje o un IAF de 2.5.
CONCLUSIONES
VitiCanopy es una herramienta útil para comparar el manejo del follaje en distintas condiciones, permitiendo dar un valor objetivo al resultado del trabajo realizado en las hojas.
Se pudo determinar un valor numérico del exceso de sombra bajo el follaje con el uso de la App o, alternativamente, con el uso de instrumentos de medición de luz PAR. En el caso de este estudio, se estima que un exceso de sombra se comienza a percibir con un Índice a Área Foliar de 2.5 (VitiCanopy) o alternativamente con una medición promedio cercana a los 100 µmoles m-2 s-1 medidos hacia el Cénit, a 60 cm del suelo por debajo del follaje sobre la hilera.
Si bien existen otras técnicas más sofisticadas para determinar el IAF o el estado del follaje, como el uso de drones o imágenes satelitales, debido al creciente uso de cubiertas plásticas permanentes que bloquean la observación, el uso de una App como la de este estudio es una herramienta que debería ser considerada para el manejo de la uva de mesa.
AGRADECIMIENTOS
Ing. Agrónomo Sigfedro Fuentes, Ph. D., Associate Professor in Digital Agriculture, Food and Wine Sciences at the University of Melbourne, co-creador de VitiCanopy, por su inestimable apoyo y consejos. También agradezco el apoyo brindando por Agrícola Pimpihue en la realización de este estudio.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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