Evaluación del efecto del estrés hídrico en cada fase fenológica sobre la calidad y la producción comercial Estrategias de riego deficitario controlado en el cultivo de tomate de industria El objetivo de este trabajo es evaluar la respuesta del cultivo de tomate de industria a un déficit hídrico variable en cada uno de los diferentes estados fenológicos, como base para el diseño de estrategias de riego deficitario controlado que optimicen la eficiencia en el uso del agua, valorando tanto la producción como la calidad de la cosecha. Rafael Fortes, María del Henar Prieto, José Ángel González, Carlos Campillo. Grupo de Riego y Nutrición. Centro de Investigación Finca La Orden- Valdesequera. Guadajira (Badajoz). El tomate de industria es uno de los cultivos importantes en los regadíos extremeños, ocupando un puesto relevante en la producción total agrícola regional, con una producción media de 1,8 millones t. La superficie total de cultivo ronda las 20.000 ha, todas ellas de regadío, con un rendimiento medio de 80.000 kg/ha. En esta región, el riego es imprescindible para el desarrollo comercial del cultivo y se convierte en uno de los principales factores de producción, determinante no solo de la productividad, sino también de la calidad de la cosecha.así, la modernización de los regadíos extremeños ha sido la principal responsable de que la producción media en la Vegas del Guadiana, que en el año 1996 era de 50.000 kg/ha haya alcanzado los actuales 80.000 kg/ha, al pasar de un riego mayoritario por gravedad a riego localizado por goteo. Disponer de un sistema de riego que permita realizar un control preciso de los volúmenes de agua a aplicar, con una buena distribución en la parcela, abre la puerta a la utilización de tecnologías que mejoren la eficiencia en el uso de agua, con la adopción de programaciones de riego ajustadas a las necesidades del cultivo y estrategias de riego en función de los objetivos productivos perseguidos. En tomate, al igual que en otros cultivos, la reducción del riego por debajo de las necesidades de cultivo (riego deficitario) provoca un descenso de la transpiración y como consecuencia una disminución en la producción de biomasa, que puede afectar a la producción comercial final del cultivo (Nuruddin et al., 2003). Sin embargo, aunque existe el riesgo de que el déficit hídrico provoque una merma en la producción (Kamgar, 1980; Wolf y Rudich, 1988), la calidad del fruto determinada por el color o sólidos solubles totales (ºBrix) puede mejorar (Shinohara et al., 1995), lo que ha provocado el interés por definir estrategias de riego que contemplen someter al cultivo a periodos controlados de déficit hídrico, para mejorar la calidad de los frutos minimizando los efectos negativos sobre la cosecha. El éxito de estas estrategias de riego deficitario controlado depende de una buena definición de la sensibilidad al déficit hídrico del cultivo en los diferentes estados fenológicos por los que atraviesa a lo largo del ciclo y una vez establecidos los periodos menos sensibles, establecer el nivel de estrés soportable para alcanzar los objetivos planteados. 14 VidaRURAL (1/Abril/2013)
Material y métodos En el año 2012 se realizó un ensayo de campo en una parcela del Centro de Investigación La Orden-Valdesequera (Badajoz) propiedad del Gobierno de Extremadura, situada en las Vegas Bajas del Guadiana, (38º53 N y 6º50 O). En dicha parcela se estableció un cultivo de tomate de industria de la variedad H9997 con una densidad de plantación de 33.333 plantas/ha en línea sencilla con una distancia entre ejes de 1,5 m y 0,2 m entre plantas. El riego fue localizado con una cinta de riego por cama de cultivo con goteros de 1,3 l/h y 20 cm de distancia entre goteros. En este ensayo se estudiaron dos factores: (1) el momento de aplicación del riego deficitario y (2) las dosis de riego. En el factor principal (fases fenológicas) se dividió el cultivo del tomate en cuatro fases fenológicas: (i) Desde el transplante al inicio de la floración (fase de transplante T ). (ii) Inicio a fin de floración (fase de floración F ). (iii) De inicio de cuajado a la aparición de frutos rojos (fase de cuajado C ). (iv) Maduración (fase de fruto rojo R ). Como factor secundario (dosis de riego) se establecieron tres dosis de riego en función de la evapotranspiración de cultivo (ET c ): 100% ET c, 50% ET c y 25% ET c. Estas tres dosis se aplicaban al tratamiento que estaba en el estado fenológico señalado por el factor principal. El resto del ciclo de cultivo se mantenía el riego al 100% de la ET c (cuadro I). La ET c se calculó aplicando la fórmula: ET c = ET o *K c, siendo ET o la evapotranspiración del cultivo de referencia, calculado según la fórmula de Penman y Monteith, modificada (Allen et al., 1998). K c es el coeficiente de cultivo del tomate según los valores tabulados en FAO 56 (Allen et al, 1998), que posteriormente fueron Toma de medidas en parcela de ensayo durante el año 2012. CUADRO I. Momento del ciclo en el que se encuentra el cultivo (estado fenológico), fecha de inicio deltratamiento de riego, duración delmismo y tratamientos de riego en vigor. Transplante Floración Crecimiento frutos Fruto rojos Días ciclo (inicio) 0 40 60 85 Duración fase 40 20 25 25 Tratamientos T100 100% ETc 100% ETc 100% ETc 100% ETc T50 50% ETc 100% ETc 100% ETc 100% ETc T25 25% ETc 100% ETc 100% ETc 100% ETc F50 100% ETc 50% ETc 100% ETc 100% ETc F25 100% ETc 25% ETc 100% ETc 100% ETc C50 100% ETc 100% ETc 50% ETc 100% ETc C25 100% ETc 100% ETc 25% ETc 100% ETc R50 100% ETc 100% ETc 100% ETc 50% ETc R25 100% ETc 100% ETc 100% ETc 25% ETc corregidos por Campillo (2007) para las condiciones locales de Extremadura. Los datos meteorológicos procedían de una estación situada en la misma finca perteneciente a la red Redarex (http://sw-aperos.juntaex.es/redarex/). En la fase de floración el estrés soportado por F50 y F25 fue mucho más intenso que en los tratamientos en los que se redujo el aporte de agua en otra fase.al igual que en la fase anterior, la recuperación fue rápida, volviendo a valores de potencial hídrico similares al tratamiento control tras el incremento en la dosis de riego El diseño del ensayo fue de parcela dividida con cuatro repeticiones, con un total de 36 parcelas elementales. El tamaño de la parcela elemental fue de tres camas de cultivo de 10 m de longitud cada una, siendo la central donde se realizaba toda la toma de datos. En la entrada de cada parcela elemental se instaló un medidor de caudal. El estado hídrico de las plantas se determinó con una cámara de presión midiendo el potencial hídrico foliar al mediodía solar (Ψ Hoja, bares) con cámara de presión (Model 3005, Soil Moisture Equipment, Santa Barbara, CA, EE.UU.) y cámara de presión portátil (Pump Up) sobre cuatro hojas por cada parcela elemental. En cada parcela elemental se (1/Abril/2013) VidaRURAL 15
CUADRO II. Cantidad de agua aplicada mediante riego, necesidades de cultivo y los porcentajes de agua aplicada respecto a la ET c. Agua aplicada (mm) ET c (mm) Agua aplicada en relación a ET c (%) T100 652 631 103 T50 648 631 103 T25 594 631 94 F50 510 631 81 F25 488 631 77 C50 572 631 91 C25 556 631 88 R50 587 631 93 R25 543 631 86 caracterizó la evolución de la cubierta midiendo semanalmente el porcentaje de suelo cubierto por el cultivo con fotografías digitales según la metodología propuesta por Campillo et al (2008). El tomate se recogió al alcanzar cada tratamiento el 80% de fruto rojo, sobre la zona central de cada parcela elemental, con una superficie de 12 m 2. Se cortó y pesó la totalidad de las plantas de la zona de recolección de cada parcela elemental, para posteriormente separar los frutos en campo, pesando por separado el fruto podrido, fruto verde y fruto comercial. Para medir los parámetros de calidad, se cogieron un total de dos muestras por parcela elemental de 50 frutos rojos cada una, donde se pesó el fruto y posteriormente las muestras fueron trituradas por separado y se midieron los siguientes parámetros sobre el zumo: ºBrix (refractómetro Refracto 30PX - the routine portable refractometer), ph (ph-metro digital Lange), color (relación a/b, colorímetro Gardner System/05). El análisis estadístico de los datos consistió en una Anova. Cuando se detectaron diferencias significativas se realizó una comparación de medias aplicando el test de Tukey. Se utilizó el paquete estadístico SPSS versión 15 para Windows. Resultados En el cuadro II se presenta el agua recibida por cada tratamiento (agua de riego más pluviometría efectiva) durante el ciclo de cultivo, las necesidades del cultivo (ET c ) y el porcentaje de agua aplicado en relación a la ET c. Los tratamientos deficitarios en la fase de transplante (T50 y T25), recibieron más agua de la que estaba prevista debido a la pluviometría y el riego aplicado para el establecimiento de las plantas. En los tratamientos C25 y F25 se aplicó un 20% menos de agua que en el control. Cámara de presión portátil Pump-up (PSM Instrument Company) utilizada en la medida de potencial hídrico de la hoja. FIGURA 1 Valores de potencial hídrico de hoja en bares, para los distintos tratamientos de riego a lo largo de las distintas fases del ciclo de cultivo. Potencial hídrico Las diferencias en cuanto a momento y volumen de agua aplicada en los diferentes tratamientos tuvieron un claro reflejo en la evolución estacional del estado hídrico de los mismos (figura 1). En la fase de trasplante, a pesar de que se igualaron los volúmenes de agua recibidos en los tres tratamientos (el control y los tres deficitarios), sí se llegan a detectar diferencias en el estado hídrico, de forma que T100 mantuvo valores más altos de potencial hídrico que T50 y T25 tras el transplante, sin diferencias entre estos dos últimos. Pasado el periodo de estrés, T50 y T25 restablecieron los valores de potencial hídrico en hoja hasta igualarse con T100, tras restablecer el nivel de riego según las necesidades del cultivo. En la fase de floración el estrés soportado por F50 y F25 fue mucho más intenso que en los tratamientos en los que se redujo el aporte de agua en otra fase, llegando a valores de po- 16 VidaRURAL (1/Abril/2013)
tencial de 18 bares. F25 responde más rápido a la reducción del riego, pero estos dos tratamientos deficitarios llegan a alcanzar un mismo valor mínimo.al igual que en la fase anterior, la recuperación fue rápida, volviendo a valores de potencial hídrico similares al tratamiento control tras el incremento en la dosis de riego. Durante el crecimiento de los frutos, la bajada del potencial en C50 y C25 es muy rápida, principalmente en el tratamiento deficitario severo. A diferencia de las anteriores etapas, la recuperación no es completa, no igualándose en ningún momento con los valores del tratamiento control. Por último, en la maduración los tratamientos deficitarios tuvieron peor estado hídrico que el control, con diferencias entre ellos acordes al agua recibida. FIGURA 2 Evolución de suelo cubierto en porcentaje, para los distintos tratamientos de riego a lo largo de las distintas fases del ciclo de cultivo. Desarrollo de la cubierta vegetal En la figura 2 se muestra la dinámica de desarrollo de la cubierta vegetal en los diferentes tratamientos. En el caso de los tratamientos aplicados en la fase de transplante y floración, las diferencias en estado hídrico no se reflejan en un retraso en el desarrollo de la cubierta. Sin embargo, en la fase inmediatamente posterior, los tratamientos deficitarios experimentaron una merma considerable en el porcentaje de suelo cubierto por el cultivo, que solo se recupera e iguala al control en momentos próximos a la recolección. En los estados fenológicos posteriores, al inducirse
CUADRO III. Producción de frutos rojos (producción comercial), verdes y pasados y parámetros de calidad (ºBrix y relación de color a/b) para los distintos tratamientos de riego. Producción kg/ha Calidad Rojos Verdes Pasados Brix Colora/b T100 129.028 b 11.869 a 3.445 4,96 ab 2,49 abc T50 102.000 b 18.227 ab 2.681 4,80 a 2,56 bc T25 93.275 ab 18.055 ab 2.728 5,18 ab 2,58 bc F50 60.841 a 28.117 bc 3.418 5,68 b 2,26 a F25 57.483 a 37.796 c 2.188 5,56 ab 2,34 ab C50 109.424 b 12.031 a 1.806 5,33 ab 2,60 bc C25 98.228 ab 10.791 a 1.950 5,45 ab 2,70 c R50 124.199 b 4.182 a 3.184 5,02 ab 2,27 abc R25 115.523 b 4.291 a 3.049 5,29 ab 2,51 a Letras diferentes dentro de cada categoría indican diferencias significativas p<0,05. CUADRO IV. Valores recomendados de potencial hídrico de hoja en bares, para situaciones óptimas (bien regado), ligero estrés y estrés. Transplante-Cuajado Cuajado-Fruto rojo Fruto rojo-recolección Bien regado 4a6bar 6a7bar 7a8bar Ligero estrés 6a8bar 7a8bar 8 a 10 bar Estrés > 8 bar > 8 bar > 10 bar el estrés con la cubierta ya completa, se acelera la senescencia de la misma, pero con un efecto menos acusado que la floración. Producción Como se puede ver el cuadro III, los tratamientos más productivos fueron, además del control, los estresados durante la maduración, (R25 y R50). La pérdida de cosecha más importante corresponde a los tratamientos estresados tras el transplante, pero más aún cuando el estrés afectó al periodo de floración. Las producciones más bajas en fruto rojo fueron las correspondientes a los tratamientos estresados en floración. Se observa además un considerable incremento en la producción de fruto verde en estos tratamientos, como consecuencia de un rebrote de la planta tras el periodo de estrés, que dio lugar a un escalonamiento de la producción. El estrés en etapas posteriores supuso una menor pérdida de cosecha. Parámetros de calidad Respecto de los parámetros de calidad considerados, los valores de ºBrix más altos correspondieron a los tratamientos menos productivos y las estrategias de recorte de caudal en la fase de maduración no consiguieron incrementar el ºBrix. Los tratamientos que mejor combinaron una aceptable pérdida de producción, con un mayor valor de ºBrix, fueron los tratamientos C50 y R25. En el caso del color se observa que, dependiendo del momento en que se realice este estrés, puede producir un aumento del índice de color a/b; así, en este estudio un déficit en la fase de crecimiento de los frutos aumentó los valores de color a/b respecto a los otros demás tratamientos. Un aspecto a considerar para entender los resultados obtenidos es que las producciones en todos los tratamientos fueron muy altas, por lo que es posible que se alcanzara el límite de la capacidad de producir asimilados de las hojas y, por tanto, el incremento en ºBrix solo es posible reduciendo la producción. Recomendaciones Los resultados obtenidos permiten detectar los momentos fenológios del cultivo del tomate donde la aplicación de un estrés hídrico puede modificar la productividad y calidad final del producto (figura 3). En la fase de transplante (20% de las necesidades del cultivo), es necesario garantizar el humedecimiento alrededor de las raíces del cepellón para conseguir un buen arraigo de las plantas y la colonización del 18 VidaRURAL (1/Abril/2013)
suelo por la raíz fuera del cepellón. Las dosis de riego teóricas son difíciles de calcular, ya que intervienen parámetros como la lluvia y la disposición del agua aplicada para la planta. En muchas ocasiones durante esta fase se utilizan métodos visuales para calcular los periodos entre riegos, pudiendo ocasionar situaciones de estrés por sobrerriego (implicando un menor desarrollo radicular en profundidad) o por defecto (menor desarrollo de la planta o retraso en la fase de desarrollo). Estas situaciones se agravan en el caso del riego por goteo subterráneo en el cual además no sabemos si el agua aplicada está siendo utilizada por las raíces. En este estudio se ha demostrado que un ligero estrés en esta fase puede afectar a la producción final del cultivo. En la fase de floración y cuajado (35% de las necesidades del cultivo), el cultivo crece exponencialmente, el porcentaje de suelo cubierto pasa rápidamente de un 10% hasta alcanzar valores superiores a 80% de suelo cubierto y durante este proceso se produce la floración y el cuajado del fruto. Es un periodo crítico en el cultivo, ya que un déficit de agua en este periodo puede provocar un descenso en la producción final y una falta de uniformidad de la concentración de los frutos (con un mayor porcentaje de frutos verdes como hemos visto en este estudio) y potenciar los daños por podredumbre apical, aunque este dato no ha sido observado. Durante la fase de crecimiento de frutos (25% de las necesidades del cultivo) y maduración (20% de las necesidades del cultivo), los frutos verdes aumentan de tamaño hasta llegar a un momento en el cual el fruto comienza a pasar a fruto rojo, finalizando la fase cuando se alcanza un porcentaje mínimo de frutos maduros de un 80-85%. Es un periodo propicio para poder realizar estrategias de riego deficitario, como se ha visto en este trabajo, en el que un déficit hídrico durante esta fase no ha implicado una reducción importante de la producción, principalmente una vez que comienza la maduración, y que sin embargo ha aumentado la calidad del producto final. Con los datos obtenidos de producción, calidad, desarrollo vegetativo y estado hídrico podemos establecer los momentos fenológicos del cultivo del tomate de industria donde se pueden realizar estrategias de riego deficitario que permitan un uso más eficiente del FIGURA 3 Identificación de las distintas fases del cultivo del tomate de industria en función del suelo cubierto (% SS) y el porcentaje de agua consumida por el cultivo durante cada fase. Se indica en símbolo rojo las fases en que no se recomienda hacer riego deficitario, en amarillo las fases en que puede existir un descenso en la producción y en verde el momento en el que se recomienda realizar estrategias de riego deficitario. agua de riego y una mayor calidad del fruto (figura 3) así como los niveles de estado hídrico recomendable en base a medidas de potencial foliar en diferentes fases del cultivo, permitiendo transferir al sector recomendaciones de niveles máximos que no deben sobrepasar en diferentes estados fenológicos del cultivo (cuadro IV). Conclusiones Como conclusiones se puede resaltar que: La floración y transplante son los dos periodos más sensibles al déficit hídrico, de forma que la falta de agua se traduce en una pérdida irreversible de producción. Métodos rápidos como el potencia hídrico y la evolución de suelo sombreado pueden ayudar a detectar la falta de agua en estas fases. El riego deficitario en floración y transplante incrementa el ºBrix a costa de una reducción en la cosecha. Las estrategias de riego deficitario en las últimas fases del cultivo (desde el virado de color del fruto) permiten un ahorro considerable de agua (entre un 10 y un 17%), con el consecuente ahorro energético y económico, sin afectar a la producción final. Agradecimientos Al Gobierno de Extremadura por la financiación del proyecto LOI1102006 cofinanciado por fondos FEDER. Bibliografía Allen R. G., Pereira L. S., Raes, D., y Smith M. 1998. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop requirements. Irrigation and Drainage Paper Núm 56, FAO, Rome, Italy. Campillo, C. 2007. Estudio para el diseño de un sistema de recomendación de manejo de agua en rotaciones de cultivo hortícolas en las vegas del Guadiana.Tesis. Campillo C, Prieto M.H, Moñino M.J y García M.I. 2008. Using digital images to characterize canopy coverage and light interception in a procesing tomato crop. 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