1 Facultad de Ciencias Agropecuarias, Grupo de Investigaciones Agrícolas, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja (Colombia).
2 Autor para correspondencia: jgalvarezh@gmail.com
Fecha de recepción: 16-08-2014 Aprobado para publicación: 10-11-2014
La fresa es un cultivo de gran importancia económica para muchos agricultores de Colombia, principalmente para los de clima de frío de Boyacá y Cundinamarca; sin embargo, en estas zonas el bajo nivel de tecnificación del sistema de producción y el desconocimiento del manejo adecuado del riego en el cultivo de fresa conlleva al uso ineficiente del recurso hídrico. Por lo anterior, el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de diferentes láminas de riego sobre la producción y calidad poscosecha de los frutos de fresa var. Ventana. Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con cinco tratamientos y cuatro repeticiones. Los tratamientos correspondieron a cinco láminas de riego determinadas por cinco coeficientes multiplicadores de la evaporación (0,8; 1,0; 1,2; 1,4 o 1,6 de la evaporación medida dentro del invernadero). Para la siembra se utilizó turba rubia como sustrato, las aplicaciones se realizaron mediante sistema de riego por goteo. La lámina de riego de 1,6 presentó los mejores resultados de masa fresca de hojas, masa seca de hojas, corona y peciolos, área foliar y sólidos solubles totales de frutos; mientras que la lámina de riego de 1,4 obtuvo los mejores resultados de masa fresca de corona y peciolos, raíz, masa seca de raíz, frutos y relación de madurez. El coeficiente de riego de 1,4 presentó los mejores rendimientos y mantuvo una alta eficiencia en el uso del agua. El manejo de diferentes láminas de riego afecta las características organolépticas de los frutos de fresa.
Palabras clave adicionales: uso eficiente del agua, estrés hídrico, evaporación, productividad, poscosecha.
Abstract
The strawberry is a crop of great economic importance for many farmers in Colombia, mainly in the cold climatic zones of Boyacá and Cundinamarca; however, in these areas, the low level of technology in the production system and the lack of proper irrigation management in the strawberry cultivation lead to an inefficient use of water resources. Therefore, the objective of this research was to evaluate the effect of different water levels on the production and postharvest quality of strawberry fruits, var. Ventana. A completely randomized design with five treatments and four replications was used. The treatments consisted of five water levels as determined by five evaporation multiplication coefficients (0.8, 1.0, 1.2, 1.4 or 1.6 times the evaporation measured inside the greenhouse). Peat moss was used as a substrate for the planting; the water applications were carried out using a drip irrigation system. The irrigation coefficient of 1.6 provided the best results for the leaf fresh mass, dry mass of the leaves, crown and petioles, leaf area and total soluble solids of the fruit; while, the irrigation level of 1.4 resulted in the highest fresh mass of the crown and petioles, and roots, root dry mass, fruit and maturity index. The irrigation coefficient of 1.4 presented the best yield and maintained a high water efficiency. The management of different levels of water affects the organoleptic properties of strawberry fruits.
Additional key words: water use efficiency, water stress, evaporation, productivity, postharvest.
Introducción
La fresa (Fragaria sp.) es un cultivo de gran importancia económica para muchos agricultores del país, principalmente para los de clima frío de Boyacá y Cundinamarca. Este cultivo tiene una demanda de 1.254,6 mm de agua durante su ciclo, pero el agricultor generalmente abusa de este recurso aplicando cantidades superiores a las requeridas por la planta, ya sea por desconocimiento o por considerar que con una mayor cantidad de agua se obtienen mayores rendimientos (Vázquez-Gálvez et al., 2008). El riego se debe realizar de forma óptima en el cultivo de fresa debido a que este cultivo es sensible al déficit hídrico (Hanson y Bendixen, 2004), viéndose afectado fuertemente el crecimiento de las plantas y la producción (Krügeret al., 1999), además, el estado hídrico de la planta tiene acción directa sobre procesos metabólicos y fisiológicos, dando como resultado una mayor resistencia estomática (Pires et al., 2006).
La apertura de los estomas es uno de los principales procesos fisiológicos afectados bajo condiciones de estrés hídrico (Taiz y Zeiger, 2006), y es muy importante porque es el principal control del paso del agua durante los intercambios gaseosos. Por otra parte, las condiciones de exceso de agua también son perjudiciales para el crecimiento de la fresa, el estado fitosanitario y el rendimiento (Kirnaket al., 2003). En este contexto, los estudios que dan apoyo al uso racional del agua en distintas condiciones ambientales deben ser de gran importancia (Hanson y Bendixen, 2004).
León et al. (2003) indican que la fresa requiere alta humedad para su establecimiento y así lograr plantas bien desarrolladas, de igual manera, en la etapa de maduración y cosecha, estas plantas presentan altas necesidades hídricas, además, lo más conveniente es aplicar pequeñas dosis con alta frecuencia, debido a que el sistema radical es superficial, por lo que recomiendan una frecuencia de riego de 2 d, no obstante, los productores prefieren aplicar riego en exceso para evitar periodos de deficiencia hídrica, pero la alta humedad puede ocasionar lixiviación de nutrientes (Ojeda-Real et al., 2008), así como también un aumento en la incidencia de enfermedades (Merchán-Gaitán et al., 2014).
]]> Mediante la regulación del riego se logra un balance entre el crecimiento vegetativo y reproductivo, ya que un exceso de vigor en las plantas tiene efectos negativos sobre la composición química de algunos frutos, como en el caso de la vid (Dry et al., 2001). Además, con el tiempo, el agua ha adquirido mayor importancia ya que es un recurso limitado y no siempre disponible (GWP, 2000) y actualmente ya se han aumentado las restricciones para el uso de este líquido (Leskovar y Pccini, 2005). Según Ryuet al. (2014), la programación del riego puede ahorrar alrededor de un 50% de agua y el riego por goteo podría influir favorablemente en la altura de la planta, el índice de área foliar, el peso del fruto y la calidad en un 10-15%. Así, en los últimos años la investigación sobre la eficiencia en el uso del agua ha aumentado y se ha elevado la inversión en investigación con el fin de desarrollar planes y sistemas de riego que hagan la producción de alimentos y el manejo del recurso agua más sostenible (Cosgrove y Rijisberman, 2014).Por lo anterior, el objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de diferentes láminas de riego sobre la producción y calidad poscosecha de fresa, como una alternativa viable para aumentar la producción y la calidad de los frutos y que a la vez garanticen un uso eficiente del agua.
Materiales y métodos
El experimento se realizó en un invernadero de plástico en la ciudad de Tunja (Boyacá), que se encuentra a una altitud de 2.690 msnm y tiene las siguientes coordenadas: longitud 73°23' oeste, latitud 5°32' norte. La temperatura media dentro de la cubierta plástica fue de 19°C y la humedad relativa del 75%.
Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con cinco tratamientos y cuatro repeticiones. Los tratamientos correspondieron a cinco láminas de riego determinadas por cinco coeficientes multiplicadores de la evaporación (0,8; 1,0; 1,2; 1,4 o 1,6 de la evaporación medida dentro del invernadero), para un total de 20 unidades experimentales (UE). Cada UE estuvo compuesta por tres plantas. Los coeficientes utilizados fueron escogidos de acuerdo con los requerimientos hídricos del cultivo de fresa. Se utilizó turba rubia como sustrato, ya que comercialmente es el más utilizado y para darle un aporte nutricional los primeros días del establecimiento del cultivo. Las plantas de fresa de variedad Ventana fueron sembradas en materas plásticas con capacidad para 4 L de sustrato. Durante la etapa de floración, se aplicó un fertilizante foliar (10 N - 30 P - 10 K) con aminoácidos y nutrientes complementarios: magnesio (Mg), boro (B), zinc (Zn) y cobre (Cu). Los tratamientos de riego se iniciaron 15 d después del trasplante (ddt) finalizaron con la cosecha de los frutos. Las aplicaciones se realizaron mediante sistema de riego por goteo.
La lámina de riego se aplicó de acuerdo con los coeficientes establecidos en los tratamientos, para lo cual se midió diariamente la evaporación en un tanque evaporímetro construido a escala del tanque clase A (diámetro de 29 cm y altura de 6,1 cm) con el fin de poder establecer la cantidad de agua a aplicar y el consumo de agua durante todo el cultivo. Para determinar las dosis de agua a aplicar se utilizó la siguiente ecuación:
En donde, Etp = evapotranspiración en mm medida en el tanque evaporímetro; C = coeficiente multiplicador; A = área de la matera (cm2); r = eficiencia del riego (0,9). Las variables de respuesta determinadas (al finalizar la cosecha) fueron masa fresca y seca de raíz, corona y peciolos, hojas (incluyendo las descartadas en los deshojes realizados) y frutos, para lo cual, se tomaron las plantas, se dividieron en los respectivos órganos y se secaron en una mufla a 70°C durante 48 horas, luego se pesaron en una balanza electrónica de precisión 0,001. El área foliar se evaluó con un medidor portátil de área foliar CI-202 (Seedmech-Wintersteiger, Ried, Austria). La eficiencia en el uso del agua se determinó al dividir la masa seca de hojas en el agua total aplicada en cada tratamiento.
Para determinar los datos de las variables de calidad, se realizó recolección manual (tres cosechas). Los frutos se cosecharon según la Norma Técnica Colombiana para Fragaria NTC 4103 (Icontec, 1996) y se les midieron sus características fisicoquímicas. Se determinó la acidez total titulable (ATT) calculada como porcentaje de ácido cítrico, utilizando una mezcla de 5 g de jugo de frutos y agua destilada a la cual se le agrego 3 gotas de fenoftaleína, luego se realizó la titulación con hidróxido de sodio (NaOH) y la valoración se basó en el cambio de color como indicador, el porcentaje de acidez se halló con la siguiente fórmula:
]]>En donde: A = volumen de NaOH gastado; B = normalidad del NaOH (0,097); C = peso equivalente expresado en g de ácido predominante en el fruto (ácido cítrico 0,064 g meq-1); D = peso en gramos de la muestra utilizada (5 g).
La concentración de sólidos solubles totales (SST) se halló a través de mediciones de °Brix con un refractómetro digital marca Hanna HI 968033 (Hanna Instruments, Eibar, España) de rango 0 a 85% con precisión 0,1 °Brix. La relación de madurez (RM) se halló mediante la relación SST/ATT.
Los datos fueron sometidos a pruebas de normalidad, posteriormente se realizó un análisis de varianza y luego una prueba de comparación de promedios de Tukey al 5%, para cada uno de los tratamientos evaluados. Los análisis se realizaron con el software estadístico SAS® v. 8.1e (SAS Institute Inc., Cary, NC).
Resultados y discusión
Masa fresca de órganos
Se presentaron diferencias estadísticas significativas (P≤0,05) en la masa fresca de hojas, corona y peciolos, raíz y frutos. Para el caso de la masa fresca de hojas, las plantas con mejor resultado (mayor peso) fueron las de la aplicación de un coeficiente de riego de 1,6 con un peso de 23,11 g, para corona y peciolos, el mejor coeficiente fue el de 1,4, pero este no presentó diferencias con el coeficiente de 1,6 (figura 1A y 1B). En cuanto a la masa de raíz, el coeficiente de 1,0 presentó los mayores valores (figura 1C), concordando con los resultados obtenidos por Álvarez-Herrera et al. (2010), en romero.
Por otra parte, la cantidad de agua en los frutos depende de otros factores como el estatus hídrico de estos, Kader (2013) menciona que la cantidad de agua es directamente proporcional al déficit de presión de vapor entre el órgano y el ambiente, por lo que a mayor déficit de presión de vapor, menor cantidad de agua y así menor masa fresca.
Con cada lámina de riego aplicada se obtuvieron diferentes valores de masa fresca para cada órgano, esto debido a que, según Galván-Tovar et al. (2003), la acumulación de masa fresca de corona y peciolos, y en especial la de hojas es más sensible al déficit hídrico que la de la raíz. Igualmente, mayores aplicaciones de agua hacen más eficiente el proceso de transporte de nutrientes a través del xilema y el floema, de esta manera las hojas, corona y peciolos reciben más agua y nutrientes, por otra parte, la existencia de diferencias en la masa fresca de raíces y en la parte aérea (corona, peciolos y hojas) se presenta por el ajuste osmótico efectuado, que permite regular las pérdidas en el follaje (Balaguera et al., 2008) aumentando la acumulación de biomasa fresca.
Los resultados presentados en los tratamientos reflejan que el suministro de diferentes cantidades de agua conlleva a una variación en la división celular y en la absorción de oxígeno, que son esenciales en los procesos metabólicos primarios de la planta como la fotosíntesis y la respiración, indispensables en el crecimiento y desarrollo de la planta lo que contribuye a incrementar la masa fresca (Taiz y Zeiger, 2006). Balaguera et al. (2008) mencionan que el aumento de absorción de agua y nutrientes promueven la síntesis de compuestos fotoasimilados en la parte aérea, razón por la cual, es probable que se registre el incremento de masa fresca en las estructuras de la planta. Igualmente, suministrar diferentes láminas de riego puede activar o incrementar los mecanismos de resistencia de las plantas a situaciones de sequía, induciendo la formación de raíces (Ramírez-Palma et al., 2005) más fibrosas y activas aumentando así el potencial de estas para una mayor absorción de nutrientes, reflejándose esto en la acumulación de biomasa en los diferentes órganos de la planta (Kumar y Dey, 2011).
Masa seca de órganos
El efecto de las láminas de riego influyó en la acumulación de masa seca de hojas, corona y peciolos, raíz y frutos, ya que se presentaron diferencias significativas entre tratamientos. El coeficiente de riego de 1,6 presentó los mejores resultados en masa seca de hojas y corona y peciolos, con 7,0 y 7,8 g, respectivamente, mientras que el coeficiente de 1,0 y 0,8 obtuvo los menores valores en hojas (figura 2A) y corona y peciolos (figura 2B). Los resultados encontrados pueden deberse a que con una mayor lámina de riego aplicada las hojas y corona y peciolos reciben más agua y nutrientes, aumentando su crecimiento y por ende presentando mayor reserva de fotoasimilados (Álvarez-Herrera et al., 2010).
En cuanto a la masa seca de raíz y frutos, el coeficiente de 1,4 alcanzó la mayor masa seca con 12,95 y 2,19 g, mientras que con la lámina de 0,8 se obtuvieron los menores valores de masa fresca de raíz (figura 2C y 2D). Probablemente estos resultados debidos a que una menor difusión de oxígeno en la zona radicular causada por la falta de agua disminuye el crecimiento de la raíz (Álvarez-Herrera et al., 2008). Por otra parte, el bajo contenido de agua disminuye los procesos de fotosíntesis, además de que el transporte de nutrientes minerales es menos eficiente a través de los haces vasculares de la planta (Prieto et al., 2010).
De acuerdo con lo anterior, se resalta la importancia del adecuado manejo del agua, ya que es uno de los factores que más limita la producción de biomasa en la planta, pues se ha comprobado que existe una relación directa entre la masa fresca y la masa seca, debido a que una mayor disponibilidad de agua influye directamente en la masa seca de la planta (Tadeo, 2000). La producción de materia seca en la parte aérea de la planta está altamente relacionada con la intercepción de la radiación fotosintéticamente activa, donde a medida que disminuye la disponibilidad de agua en el suelo se incrementa la traslocación de carbohidratos a la raíz (Núñez et al., 2005). Así mismo, excesos de agua estresan a las raíces, por lo que hay mayor síntesis de etileno y menor suministro de fitorreguladores como citoquininas y giberelinas al tallo disminuyendo el crecimiento longitudinal del tallo y la acumulación de biomasa (Baracaldo et al., 2014), afectando la adsorción y transporte de nutrientes y así la producción.
]]> Por otro lado, las modificaciones en los patrones de acumulación de materia seca en los diferentes órganos se pueden explicar mediante la alteración en la tasa fotosintética, dado que en plantas de fresa expuestas a encharcamiento, se produce un rápido cierre de los estomas (Casierra-Posada y Vargas, 2007); así también, la variación en la masa seca del fruto, se podría explicar en la relación que este tiene con la masa seca de raíces, ya que ante la existencia de mayor cantidad de raíces, se incrementa la capacidad para obtener una absorción más eficiente de nutrientes y agua, aumentando la disponibilidad de asimilados para el desarrollo de los frutos (Viloria et al., 1998). Porro et al. (2010) reportan que en uva una menor cantidad de agua aplicada reduce el tamaño de los frutos pero no la masa seca de los mismos.Área foliar
Esta variable presentó diferencias estadísticas significativas entre las láminas de riego, en donde las plantas que fueron sometidas a la mayor aplicación de agua, presentaron un mayor desarrollo y mostraron los valores más altos de área foliar, así la mejor respuesta se obtuvo con el coeficiente de riego de 1,6 con 958,72 cm2 (figura 3). Lo anterior es similar a lo ocurrido en investigaciones de café con aplicación de distintos niveles de riego, en las cuales Casierra-Posada et al. (2009) encontraron que bajas láminas de riego generan reducción del área foliar, lo que disminuye la transpiración con el fin de evitar la deshidratación de las hojas. También se obtuvo una disminución en el crecimiento de las hojas en plantas de girasol sometidas a riego limitado (Cellieret al., 1998). Además, coincide con lo encontrado por Núñez et al. (2005) en plantas de fríjol, quienes obtuvieron reducción en el área foliar y disminución de número de hojas, cuando las plantas se desarrollaron bajo condiciones de déficit hídrico.
Al respecto, las plantas con mayor área foliar y ambiente favorable son capaces de utilizar mejor la energía solar siendo más eficientes en el proceso de fotosíntesis (Jarma et al., 1999). Por otra parte, como consecuencia del déficit hídrico, uno de los primeros efectos que se manifiestan en las hojas a nivel ecofisiológico es la reducción de la apertura estomática afectando la fotosíntesis y evitando la evapotranspiración (Chaves et al., 2010; Ibáñez et al., 2011), además se disminuye la turgencia y la expansión celular, por tal razón el crecimiento de las hojas se reduce afectando el área foliar. Igualmente el bajo contenido de agua no solo limita el tamaño sino también el número de hojas originado por una disminución en la tasa de crecimiento del tallo (Taiz y Zeiger, 2006).
Sólidos solubles totales (SST) de los frutos
En esta variable se presentaron diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos. Los frutos provenientes de plantas regadas con un coeficiente de 1,6 presentaron los valores más altos de SST con 7,58 °Brix, seguido deltratamiento que fue regado con una lámina de 1,4 con 7,11 °Brix, por otra parte los coeficientes de 0,8 y 1,0 no presentaron diferencias significativas y el coeficiente de 1,2 registró los valores más bajos con 5,52 °Brix (figura 4), resultados similares a los encontrados por Zenget al. (2009) en melón, donde los valores de SST disminuyeron a medida que disminuyó la lámina de riego aplicada. Contrario a lo anterior se ha reportado un aumento de los SST debido a la disminución de la lámina de riego en frutos como manzana (Paréset al., 2010), durazno (Rufat et al., 2010), vid (Satta et al., 2011) y tomate (Beckles, 2012; Wang et al., 2011).
Acidez total titulable (ATT) de los frutos
Se presentaron diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos, en donde los promedios más altos de ATT fueron obtenidos en los frutos regados con un coeficiente de 0,8 con 3,97%, mientras que los coeficientes de 1,2 y 1,6 no presentaron diferencias significativas, y a su vez las aplicaciones de agua de 1,0 y 1,4 de la evaporación presentaron los valores más bajos con 3,14% y 3,05%, respectivamente (figura 5), lo que permite afirmar que la lámina de riego influyó en el contenido de ATT en los frutos de fresa. Según Marschner (2002) con un déficit de agua, los frutos probablemente presentan una mayor respiración, situación que origina la conversión de ácidos a azúcares de forma más rápida. En tomate algunos autores (Patané et al., 2011; Favati et al., 2009; Marouelli y Silva, 2007) reportan que cuando las plantas de tomate sufren de estrés hídrico tienen una reducida absorción de agua, e incrementan la producción de ácidos en los frutos como mecanismo de adaptación al estrés.
Además, los ácidos generalmente disminuyen durante la maduración, ya que ellos son sustratos respiratorios o son convertidos a azúcares, que pueden ser considerados una fuente de energía y se esperaría que disminuyeran durante la actividad metabólica que se desarrolla en la maduración (Heredia et al., 1997), pues los ácidos orgánicos son después de los carbohidratos, el depósito energético más importante para el fruto (Osterloh et al., 1996).
Relación de madurez de frutos
En esta variable hubo diferencias estadísticas significativas entre las láminas de riego, donde el coeficiente de 1,4 presentó la mayor relación con 2,41; por su parte los coeficientes de 0,8 y 1,0 no presentaron diferencias significativas, mientras que los de 1,6 y 1,2 obtuvieron los valores más bajos (figura 6), lo cual se puede explicar debido al comportamiento de la ATT, ya que esta fue mayor con las menores aplicaciones de agua, mientras que los SST de los frutos de fresa disminuyeron por las bajas láminas de agua.
Uso eficiente del agua
En esta variable se presentaron diferencias estadísticas significativas entre las láminas de riego. El coeficiente de 0,8 tuvo la mayor eficiencia de agua con un 58% (figura 7), no obstante, con esta lámina los rendimientos en cuanto a masa fresca de frutos fueron los más bajos. En el caso de los coeficientes de 1,2, 1,4 y 1,6 no se presentaron diferencias significativas con valores de 46,49%, 42,51% y 45,77%, respectivamente. Lo anterior indica que mantener una mayor eficiencia en el uso del agua no siempre se ve reflejado en un mayor tamaño pero sí en los valores de SST y ATT. Lo cual es acorde a lo reportado por Savic et al. (2011) y Zotarelli et al. (2009), quienes afirman que cuanta menor agua se aplica a las plantas, mayor es la eficiencia en la producción de biomasa.
Las funciones de producción agua/rendimiento se han medido principalmente en cultivos anuales, y muy pocos frutales, donde se ha encontrado que al disminuir el agua en cultivos de vid a un 60% el rendimiento disminuye un 35% (Grimes y Williams, 1990). Erdem et al. (2005) encontraron resultados similares para el cultivo de sandía ya que obtuvieron funciones cuadráticas al relacionar la lámina de riego y el uso eficiente del agua de riego con el rendimiento de frutos. También Irmak et al. (2000) obtuvieron una función lineal positiva entre láminas de riego y el rendimiento de grano de maíz de 0,1 a 0,6 kg m-2, en un rango de 60 a 450 mm.
La razón está en que el proceso base de la producción de la biomasa (la fotosíntesis) y el del gasto de agua (transpiración) se producen a la vez, y la entrada del CO2 y la salida del agua utilizan la misma vía a través de los estomas de las hojas. Cuanto más abiertos están, más fácilmente entra el CO2 pero también más rápidamente se escapa el agua (Medrano et al., 2007), con lo cual en situación de déficit hídrico, el balance favorece a la transpiración y a la baja acumulación de agua en los tejidos.
Conclusiones
Aplicar una lámina de riego de 1,6 veces la evaporación promueve en las plantas de fresa una mayor acumulación de masa fresca de hojas, masa seca de hojas y corona y peciolos, área foliar y SST, aun así, al disminuir la cantidad de agua aplicada a 1,4 veces la evaporación, la raíz de las planta de fresa se vio favorecida así como la masa seca de los frutos y la relación de madurez. La aplicación de una lámina de riego con un coeficiente multiplicador de la evaporación de 1,4 presenta el mayor rendimiento en cuanto a producción de frutos en las plantas de fresa, además esta aplicación mantiene una alta eficiencia en el uso del agua.
Agradecimientos
]]> Este trabajo formó parte del proyecto "Efecto de diferentes láminas y frecuencias de riego sobre la producción y calidad poscosecha de fresa (Fragaria sp.)" con código SGI 1068, realizado con el apoyo de Colciencias y la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC), Tunja, mediante el programa nacional de formación de jóvenes investigadores e innovadores año 2012 "Virginia Gutiérrez de Pineda".Referencias bibliográficas
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