Efecto de la Conductividad Eléctrica del Agua de Riego y de la Fertilización Carbónica en la Conservación del Tomate Raf

Efecto de la Conductividad Eléctrica del Agua de Riego y de la Fertilización Carbónica en la Conservación del Tomate Raf 1. Introducción 2. Descripción del ensayo 3. Resultados 4. Conclusiones

Efecto de la conductividad eléctrica del agua de riego y de la fertilización carbónica en la conservación del tomate raf / [Irene Domínguez Pérez... [et. al.] ]. La Mojonera (Almería). Consejería de Agricultura y Pesca, Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera, 2012. 1-20 p. Formato digital (e-book) - (Tecnología Poscosecha e Industria Agroalimentaria y Producción Agraria) Calidad físico química Calidad Sensorial-Tomate Salinidad-CO 2 fertilización carbónica Este documento está bajo Licencia Creative Commons. Reconocimiento-No comercial-sin obra derivada Efecto de la conductividad eléctrica del agua de riego y de la fertilización carbónica en la conservación del tomate raf Edita JUNTA DE ANDALUCÍA. Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera. Consejería de Agricultura y Pesca. Almería, Febrero de 2013. Autoría: Irene Domínguez Pérez 1 Indalecio Jesús Rueda Castillo 1 Antonio Pérez Vicente 1 María Teresa Blanco Díaz 1 Alicia Fayos Moltó 1 María Jesús Sánchez González 1 María José Cabezas González 1 Pilar Lorenzo Minguez 1 Rafael Font Villa 1 Colaboran: Lidia Lara Milagros Torrecillas 1 IFAPA Centro de La Mojonera

1. Introducción En este estudio se evalúa el efecto que sobre la calidad y vida útil del tomate tipo Raf (cv. Delizia) ejerce la conductividad eléctrica (CE) de la solución nutritiva así como la fertilización carbónica mediante el aporte de CO 2 en el invernadero. Se conoce bien que la calidad del tomate Raf está ligada, entre otros factores, a la concentración salina del agua utilizada. La fertilización carbónica de los invernaderos es una técnica de uso incipiente en Almería. Si bien en otras zonas productoras en invernadero presenta grandes ventajas en cuanto a producción, en nuestro ámbito deben tenerse especialmente en cuenta el uso de la ventilación de modo que se proceda a un adecuado intercambio con el exterior y aplicación de CO 2 de manera intermitente cuando los conductos de ventilación se encuentran cerrados, para que estas instalaciones sean rentables. No se conoce el efecto de la fertilización carbónica sobre la calidad y vida útil del tomate Raf y tampoco se conoce cómo interacciona el aporte de CO 2 con el efecto de la salinidad del agua. Este trabajo se ha realizado en colaboración con el grupo de Producción Agraria del centro IFAPA La Mojonera el cual ha llevado a cabo el cultivo de esta variedad de tomate empleando distintas CE con distintas concentraciones de CO 2 Figura 1. Instalaciones de fertilización mineral y carbónica en invernaderos almerienses 3/20

2. Descripción del ensayo En el ensayo se emplearon tomates tipo Raf (cv. Delizia) producidos en el centro IFAPA La Mojonera (Almería), en dos invernaderos multi-túnel iguales de 720 m 2 cada uno, sobre contenedores de 27 l de perlita tipo B12, situando dos plantas por contenedor. Las líneas se dispusieron orientadas Norte-Sur formando un marco de plantación de 2,5 plantas/m 2. Se realizaron 4 tratamientos para evaluar la influencia que en la calidad ejerce la salinidad y el CO 2, considerando además la interacción entre ambos factores (tabla 1). El cultivo fue sometido a distintas CE (tabla 2) en la solución nutritiva (4 y 7 dsm -1 [deci Siemens por metro]) y a distintas concentraciones de CO 2 (350 µmol mol -1 [micro moles por mol], la concentración media natural en la zona y 800 µmol mol -1, conseguido mediante la inyección de CO2 puro desde 6 botellas cuyos emisores estaban distribuidos en la base de las plantas). Tratam. Conductividad Eléctrica solución nutritiva Concentración Carbónico en aire Tratamien tos Salinidad del agua de partida Sal añadida Concentrac ión final de sal (ClNa) dsm -1 µmol mol -1 S7 7 350 S4 4 350 S7C 7 800 S4C 4 800 S4 y SC4 S7 y SC7 2 mm (0,12 g/l) 2 mm (0,12 g/l) 18 mm (1,05 g/l) 38 mm (2,22 g/l) 20 mm (1,17 g/l) 40 mm (2,34 g/l) Tabla 1. Tratamientos en cultivo del tomate (cv. Delizia) Tabla 2. Adición de sal para modificar la conductividad eléctrica de la solución nutritiva 4/20

Las concentraciones de CO 2 seleccionadas en los tratamientos se hizo de acuerdo con el siguiente criterio: 800 µmol mol -1 es la concentración límite a partir de la cual la fotosíntesis apenas aumenta en la planta (con el invernadero cerrado). El límite inferior de 350 µmol mol -1, es la concentración normal del CO 2 ambiental en un invernadero bien ventilado. En cuanto a la conductividad eléctrica, las cifras escogidas se basan en ensayos previos y en bibliografía consultada. Las plantas se trasplantaron el 29 de septiembre de 2011 y los frutos fueron recolectados el 24 de febrero de 2012 en un ciclo de cultivo otoño-invierno. Tras la recolección los frutos fueron trasladados al laboratorio donde se llevó a cabo un exhaustivo muestreo donde se seleccionaron aquellos tomates que, en ausencia de defectos, presentaban homogeneidad en tamaño y color, con la finalidad de obtener frutos con semejante estado de madurez. Considerando la influencia que la maduración del fruto ejerce en los distintos parámetros de calidad es necesario partir de muestras similares, lo que permitirá determinar la influencia directa que ejercen los tratamientos empleados. Una vez seleccionados los frutos, éstos se agruparon en réplicas constituidas por cinco tomates, para su distribución en las cámaras frigoríficas programadas a la temperaturas en estudio. Cada día de análisis fueron analizadas tres réplicas por tratamiento. De forma paralela se conservaron tres réplicas destinadas a la determinación de la vida útil Las muestras destinadas a la determinación de la tasa respiratoria, producción de etileno y diseño del sistema de envasado fueron cultivadas bajo los distintos tratamientos precosecha en estudio. Se seleccionaran 18 tomates de cada uno de los tratamientos (S7, S4, S7C y S4C), lo que permitió contar con 3 réplicas, constituidas por 3 tomates cada una de ellas, por tratamiento. 25/02/13 5/20

2.1. Análisis de calidad Los análisis de calidad se realizaron el día de la cosecha (día 0), al tercer y al quinto día de conservación. Los parámetros físico-químicos evaluados para determinar la calidad de los frutos fueron: Pérdida de peso (%). Firmeza (N). Color en superficie y pulpa (valores CIELab) ph Sólidos Solubles Totales (ºBrix) Acidez Titulable Licopeno Dichos parámetros se escogieron por ser los más utilizados desde el punto de vista comercial. Para la determinación de contenido de licopeno se realizaron mediciones mediante espectroscopía ultravioleta visible (UV-Vis), tomando los valores de absorbancia obtenidos a 503 nm. El contenido en licopeno se expresó en mg/100g de producto fresco. La metodología empleada para la determinación de los parámetros de calidad físico-química y sensorial así como el contenido de licopeno puede consultarse en Domínguez et al, 2013. 6/20

2.2. Determinación de vida útil La determinación de la vida útil se realizó mediante una evaluación de calidad visual general de los tomates, empleada por varios autores (Artés et al,1999). Para ello se conservaron tres réplicas procedentes de cada uno de los tratamientos, las cuales fueron evaluadas en función de su calidad visual general, empleando la escala 9-1 y considerando 5 como el límite de comercialización. La vida útil de los tomates viene determinada por el número de días que los tomates fueron evaluados favorablemente ( 5). 2.3. Conservación La cámara frigorífica se dispuso a una temperatura de 20ºC y 90% de humedad relativa. 2.4. Composición atmosférica La concentración de CO 2 en la atmósfera del invernadero se midió de forma continua mediante analizadores, instalados a 2 metros de altura, que determinan la absorción de infrarrojo del gas (IRGA). Estos analizadores estaban conectados al controlador de clima CDC, el cual gestionaba la ventilación, sombreado, etc. 2.5. Análisis estadístico El análisis estadístico de los datos obtenidos se realizó mediante el test de varianza unidireccional (ANOVA) y la prueba Tukey (p<0.05). 7/20

3. Resultados 3.1. Parámetros físicos La conductividad eléctrica de la solución nutritiva afectó a la firmeza y al color de la piel. La fertilización carbónica afectó a la perdida de peso y también al efecto de la salinidad sobre la firmeza. Con el tiempo todos los parámetros físicos evolucionaron al madurar el fruto. En la tabla 3 se muestran la significación estadística de las diferencias entre los tratamientos y sus interacciones. Factor\Variable Pérdida Peso Firmeza Color piel C. pulpa CE ns *** *** ns CO 2 *** ns ns ns CE x CO 2 *** *** ns ns Tiempo *** *** *** *** CE x CO 2 x Tiempo ns ns ns ns N 24 360 540 36 Tabla 3 Análisis de la varianza de pérdida de peso, firmeza, color según la CE (Conductividad eléctrica) de la solución nutritiva y la concentración de CO 2 empleadas durante su cultivo. ns: no significativo, * p 0.05, ** p 0.01, *** p 0.001 8/20

En la figura 2 se representa la pérdida de peso experimentada por los tomates durante el periodo de conservación. Con mayor concentración salina se produce menos pérdida de peso a los 3 ya los 5 días en atmósfera normal, pero con adición de CO 2 son los frutos cultivados con menos concentración salina los que pierden menos peso. Estudios preliminares afirman que el aporte de CO 2 podría ocasionar un aumento en el contenido de materia seca. Este hecho sumado a una menor tasa de transpiración, también asociada a concentraciones de CO 2 superiores, explicarían los resultados obtenidos, sin embargo dicha influencia es sólo significativa cuando los frutos son cultivados con una menor CE. Pérdida de peso (%) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 b a ab c b a ab c S7 S4 S7C S4C 0,5 0,0 3,0 5,0 Días de conservación Figura 2. Pérdida de peso a 20 ºC de tomates cultivados bajo diferentes CE y distintas concentraciones de CO 2. [S4: conductividad 4dSm -1, S7: conductividad 7 dsm -1 ; C: 800 µmol mol -1 CO 2, sin C 800 µmol mol -1 CO 2] Letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas entre tratamientos 9/20

En la tabla 4 se muestran los valores de firmeza obtenidos para los distintos frutos. Los tomates con mayor CE en la solución nutritiva y sin aporte de CO 2 (S4) fueron los que presentaron una mayor firmeza en el día 3 y en el día 5. La fertilización carbónica disminuye la firmeza de los tomates cultivados con la concentración salina elevada y no afecta a los otros. Todos los tomates presentaron una firmeza superior a 10 N considerado límite aceptable de firmeza. Estudios previos en tomate han mostrado que el efecto de la salinidad en la firmeza de los frutos depende de la variedad de tomate en estudio así como de la metodología empleada para la determinación de este parámetro. Y no hay otras evidencias de efecto de la concentración carbónica en la firmeza del tomate. Día 0 Día 3 Día 5 S7 35,00 a 19,00 a 16,56 a S4 30,55 b 16,10 b 12,13 b S7C 35,08 a 17,76 ab 13,29 b S4C 36,68 a 17,48 ab 12,97 b Tabla 4. Firmeza de tomates (cv. Delizia) almacenados a 20ºC, cultivados a diferentes CE de la solución nutritiva y concentraciones de CO 2. [S4: conductividad 4dSm -1, S7: conductividad 7 dsm -1 ; C: 800 µmol mol -1 CO 2, sin C 800 µmol mol -1 CO 2 ]. Letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas entre tratamientos 10/20

El color se analizó mediante el ángulo Hue. En las Tablas 5 y 6 se muestran los resultados de color obtenidos en los distintos días de análisis tanto en la superficie como en la pulpa de los frutos. Se observa que debido al proceso de maduración las muestras evolucionan de un color verde inicial a una coloración rojiza asociada a valores de ºHue inferiores. Tras el periodo de conservación se alcanzaron valores medios de ºHue superiores a 50 para las medidas en superficie e inferiores a 43 en pulpa, lo que refleja una mayor coloración rojiza en el interior del fruto. En la figura 3 se puede observar la evolución del color en el tratamiento S4 No se observaron diferencias significativas en los valores de ºHue obtenidos en la pulpa de los frutos sometidos a distintos tratamientos. En cambio, los tomates cultivados con mayor CE en la solución nutritiva (S7 y S7C), presentaron en superficie una tonalidad más rojiza (valores inferiores de ºHue). El mismo efecto fue descrito anteriormente por distintos autores en tomates cultivados bajo distintas CE. Día 0 Día 3 Día 5 S7 98,26 b 68,77 b 50,37 b S4 101,98 a 78,28 a 57,19 a S7C 98,53 b 68,20 b 50,41 b S4C 102,44 a 82,51 a 54,78 a Tabla 5. Color (ºHue) en superficie de tomates (cv. Delizia), cultivados bajo diferentes CE de la solución nutritiva y distintas concentraciones de CO 2. [S4: conductividad 4dSm -1, S7: conductividad 7 dsm -1 ; C: 800 µmol mol -1 CO 2, sin C 800 µmol mol -1 CO 2 ]. Letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas entre tratamientos 11/20

Día 0 Día 3 Día 5 S7 103,66 55,33 44,89 S4 105,31 58,16 36,28 S7C 99,83 53,78 42,80 S4C 106,94 57,23 38,47 Tabla 6. Color (ºHue) en pulpa durante la conservación a 20ºC de tomates, cultivados en diferentes CE de solución nutritiva y de CO 2. Figura 3. Color en superficie (ºHue) de tomates cultivados con una menor CE y sin aporte extra de CO 2 (S4). Tras la recolección (A), día 3 (B) y día 5 (C). 12/20

3.2. Parámetros químicos La conductividad eléctrica afectó al ph y al contenido en solidos solubles totales y en ácido cítrico. La fertilización carbónica afectó solo al contenido en ácido cítrico e interaccionó con la salinidad para los tres parámetros. Con el tiempo se vieron afectados también esos tres parámetros. En la siguiente tabla (Tabla 7) se muestran la significación estadística de las diferencias entre los tratamientos y sus interacciones. Factor/Variable ph SST Ac. Cítrico CE *** *** *** CO 2 ns ns * CE x CO 2 * *** * Tiempo CE x CO 2 x Tiempo N * *** * ns * ns 36 36 36 Tabla 7. Análisis de la varianza de ph, sólidos solubles (SST) y ácido cítrico en muestras de tomate según la CE de la solución nutritiva y la concentración de CO 2. ns: no significativo, * p 0.05, ** p 0.01, *** p 0.001 13/20

3.2.1. Acidez (ph) En la Tabla 8, se muestran los valores de ph obtenidos durante la conservación de los frutos. Sin aporte extra de CO 2 los tomates cultivados con una mayor CE exhibieron valores de ph inferiores. Este descenso concuerda con resultados obtenidos por distintos grupos de investigación. Los valores de ph no sobrepasaron los valores de 4,5, valor límite considerado como adecuado en calidad de tomate. Tanto la acidez como el contenido de sólidos solubles totales mostraron diferencias significativas entre los distintos tratamientos en estudio. Día 0 Día 3 Día 5 S7 4,37 b 4,36 b 4,40 b S4 4,46 a 4,42 a 4,45 a S7C 4,36 b 4,38 b 4,45 b S4C 4,38 ab 4,42 ab 4,44 ab Tabla 8. ph durante la conservación a 20ºC de tomates (cv. Delizia) cultivados bajo distintas CE y distintas concentraciones de CO 2. [S4: conductividad 4dSm -1, S7: conductividad 7 dsm -1 ; C: 800 µmol mol -1 CO 2, sin C 800 µmol mol -1 CO 2 ]. Letras distintas en la misma columna indican diferencias significativas entre tratamientos 14/20

3.2.2. Contenido en solidos solubles Durante el periodo de conservación (Figura 4), las muestras cultivadas con una mayor CE (S7) presentaron un mayor contenido en SST, seguidas de aquellas que bajo las mismas condiciones de salinidad fueron sometidas al aporte extra de CO 2 (S7C). La menor concentración de SST fue en muestras cultivadas con una menor CE y CO 2 atmosférico (S4). El aumento en ºBrix y disminución de la acidez está vinculado al proceso de maduración durante la conservación de los frutos. El aumento de SST es atribuido a un aumento en las concentraciones de fructosa y glucosa. SST (ºBrix) 10 9 8 7 6 5 4 2 0 0 3 5 Días de conservación S7 S4 S7C S4C Figura 4 Concentración de SST (ºBrix), durante la conservación en días (0-3-5) a 20 ºC, en tomates (var. Delizia) cultivados bajo diferentes CE y concentraciones de CO 2. Esta acumulación de azúcares y ácidos orgánicos puede deberse a una adaptación de la planta al estrés por el contenido elevado de ClNa, garantizando una absorción de agua adicional y permitiendo ajustar la relación osmótica entre suelo y planta. El aumento de la conductividad eléctrica (CE) del suelo, mediante la aplicación de una solución iónica alta o mediante la restricción del riego, estimula la concentración de azúcar en el fruto. Este resultado ha sido observado en otros estudios con diversos genotipos, ensayados tanto en invernadero como en campo. 15/20

3.2.3. Contenido en ácido cítrico La concentración de ácido cítrico estuvo en todos los casos dentro de los niveles considerados adecuados, entre 0,2-0,6%. Los frutos cultivados con una mayor CE y CO 2 atmosférico o enriquecido (S7 y S7C) mostraron mayor contenido en ácido cítrico (Figura 5). No se observaron diferencias significativas como consecuencia del aporte de CO 2 en los tomates cultivados con una menor CE. Figura 5. Acidez (% ac. cítrico), durante la conservación a 20 ºC, en tomates (cv. Delizia) cultivados bajo diferentes CE y concentraciones de CO 2. Sin embargo el aporte de CO 2 en condiciones de mayor salinidad conllevó una disminución de la acidez, lo que coincide con lo obtenido por otros autores. Un aumento en la concentración azucares y acidez resulta en tomates con mejor sabor, resultando que frutos cultivados bajo mayores CE son los preferidos por los consumidores. Bajas concentraciones de azúcares y un elevado contenido en ácidos produce un tomate ácido. Si el contenido de azúcares es alto y el de ácido es bajo se produce un sabor suave y cuando ambos son bajos resultan en frutos sin sabor. 16/20

3.2.4. Contenido en licopeno El contenido de licopeno se ve únicamente influenciado por la concentración salina empleada durante el cultivo de los frutos y el tiempo de conservación. Durante la conservación aumenta la concentración de licopeno (figura 6) debido a que en el proceso de maduración tiene lugar la degradación de las clorofilas y la biosíntesis de carotenos, fundamentalmente licopeno, al cual se asocia a la coloración roja característica del fruto. Contenido en licopeno (mg/100g p.f.) 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 S7 S4 S7C S4C 0 3 5 Días de conservación Figura 6. Contenido de licopeno (mg/100g p.f.) durante el periodo de conservación de los frutos tratados con diferentes CE en la solución nutritiva y distintas concentraciones de CO 2. Los frutos cultivados bajo una mayor CE presentaron una mayor concentración de licopeno, lo cual concuerda con lo descrito por algunos autores para ciertas variedades (pero no en todas). En este caso, el estrés producido por la elevada CE podría activar procesos fisiológicos que conlleven a la biosíntesis de este caroteno así como la capacidad antioxidante del fruto. En este estudio, el aporte de CO 2 no influyó en la concentración de licopeno. Existe cierta controversia con respecto al efecto que este gas ejerce en la acumulación de metabolitos secundarios. 17/20

3.3. Vida útil La determinación de la vida útil estuvo basada en la apreciación de los parámetros físicos del fruto. Para ello los evaluadores consideraron la apariencia visual externa, color (coloración uniforme y característica de la variedad de tomate), envejecimiento (debido a la pérdida de peso) y firmeza del fruto. La vida útil de los tomates vino determinada por el número de días que los tomates fueron evaluados favorablemente ( 5), considerando 5 como límite de comercialización. Los frutos con mayor vida útil fueron los tratados con una mayor CE de la solución nutritiva y sin aporte extra CO2 (S7) (Figura 7). Este tratamiento fue considerado apto para su comercialización hasta el séptimo día de conservación a una temperatura de 20ºC y con una humedad relativa del 90%. Los frutos que menos vida útil obtuvieron fueron los cultivados con una menor CE y sin aporte extra de CO2 (S4). Días de conservación 8 7 6 5 4 3 2 1 0 S7 S4 S7C S4C Tratamientos Figura 7. Vida útil de los frutos conservados a 20ºC y 90% H.R., tratados con diferentes CE y distintas concentraciones de CO 2. 18/20

4. Conclusiones Los resultados obtenidos ponen de manifiesto la influencia positiva de un aumento en la Conductividad Eléctrica de la solución nutritiva en la calidad del tomate tipo Raf cv. Delizia, si bien este efecto se vio afectado por la concentración de CO 2 presente durante el cultivo. Sin aporte extra de CO 2, un aumento de la CE resultó en frutos con mayor firmeza, phs inferiores y un mayor contenido en SST y en ac. cítrico. En una atmósfera enriquecida en CO 2, un aumento de la salinidad resultó en una disminución de los sólidos solubles totales (ºBrix) y de acidez. El color en la superficie de los frutos y el contenido de licopeno se vieron únicamente afectados por la CE empleada durante el cultivo, resultando los frutos más salinos con un mayor contenido en licopeno. El aporte de CO 2 podría beneficiar la calidad postcosecha de los frutos cuando estos son cultivados con una menor salinidad en la solución nutritiva (CE), como consecuencia de una menor pérdida de peso durante la conservación de los mismos. La mejor calidad y vida útil se consigue cuando los tomates son cultivados en presencia de una elevada salinidad y sin aporte extra de CO 2. 19/20

Efecto de la Conductividad Eléctrica del Agua de Riego y de la Fertilización Carbónica en la Conservación del Tomate Raf Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera Edificio BLUENET. Avda. Isaac Newton nº 3 Planta 2ª Parque Científico y Tecnológico Cartuja `93 41092 Sevilla (Sevilla) España Teléfonos: 954 994 593 / 954 994 666 Fax: 954 994 664 e-mail: webmaster.ifapa@juntadeandalucia.es www.juntadeandalucia.es/agriculturaypesca/ifapa