Importancia del O2 en el sustrato

Importancia del O2 en el sustrato

Nota del autor: En el número de marzo 2009 de Productores de Hortalizas discutíamos la conexión entre riego y oxígeno, así como la utilidad de la estrategia de riego para fomentar un flujo continuo del vital elemento en la zona de la raíz. El presente artículo versa sobre la función del oxígeno en cuanto a optimización de eficiencia de las raíces, productividad de la planta y calidad de frutos.

Las raíces son órganos aeróbicos, por lo que una deficiencia de O2 podría ser fatal. El crecimiento de las raíces — fase de la actividad de la planta que requiere una cantidad de O2 adecuada — y toda la actividad biológica que tiene lugar en la zona de la raíz, consume O2 de manera continua, día y noche. La optimización del contenido de O2 en la raíz es crítica para la absorción eficiente de nutrientes suministrados al cultivo. Las raíces que crecen en un ambiente con más de 85% de humedad (anegado) o menos del 30% (árido) sufren estrés y presentan un ritmo de actividad extremadamente bajo y en consecuencia, un ritmo bajo de absorción de nutrientes y de agua.

Las raíces que crecen lentamente o que producen pocos terminales nuevos, no absorben calcio adecuadamente (riesgo de pudrición apical) ni otros nutrientes que podrían desembocar en problemas fisiológicos de maduración de fruto. El Ca es absorbido por la zona no suberizada más joven, ubicada inmediatamente detrás de los terminales de las raíces en crecimiento.

Consumo de oxígeno

Algunos productores piensan que cuando riegan proporcionan a las raíces de las plantas una cantidad de O2 más que suficiente. Esto no es así, debido al ritmo de consumo de O2 por las raíces de las plantas y al intervalo de tiempo entre sesiones de riego.

Las raíces sólo pueden tomar el O2 disuelto en agua en los poros llenos de aire en el sustrato. A una temperatura del agua de 20ºC, la cantidad de O2 que puede ser disuelta en el agua de riego es 9.1mg/L. A 30ºC, es menos de 7.1mg/L.

Cada planta adulta consume en el sustrato, de 46 a 184 mg de O2/h o de 0.77 a 3.1 mg de O2/min, con un rango de temperatura de sustrato de 20 a 31ºC. Cuanto más cálido esté el sustrato, mayor será el ritmo de consumo de O2 por las raíces, como resultado de un ritmo de respiración más elevado a nivel de las raíces. En consecuencia, el O2 contenido en el agua y entregado a las plantas a través del sistema de goteros, no puede sostener por sí solo la actividad de las raíces.

Además, a medida que desciende el nivel de O2 en la zona radicular, los niveles de productos de respiración de las raíces (CO2 y etileno) ascienden. Las acumulaciones de estos productos pueden inhibir el crecimiento radicular, ya que es importante que esté presente la composición completa del gas en la zona radicular para el desarrollo general de la planta. Grable (1996) sugirió que las raíces al respirar consumen unas nueve veces su volumen de O2 cada día. Por tanto, es necesario que el O2 absorbido por las raíces en la zona radicular sea remplazado a un ritmo suficiente o peligrará la respiracion, o lo que es lo mismo, el funcionamiento adecuado de la planta entera.

Raíces y estomas

La investigación ha indicado claramente que existen varios factores que interaccionan para afectar a la relación entre disponibilidad de O2 en la zona radicular y grado de cerramiento estomatal. Estos factores incluyen temperatura en la zona radicular, edad de la planta, estado de nutrición mineral y duración y grado de hipoxia. A medida que el contenido de O2 desciende, la acumulación de ácido abscísico en las hojas asciende y ello provoca el cerramiento de estomas, lo cual causa una reducción en la absorción de CO2 por las hojas, resultando en un descenso de la actividad fotosintética. Con la reducción de la fotosíntesis viene la reducción del crecimiento de la planta, del desarrollo de las raíces y de la producción de frutos.

Por esta razón, los productores deben regar con mucha frecuencia en los momentos del día en los que el consumo de O2 en las raíces (ritmo de respiración) es más alto, con el fin de generar un drenaje suficiente de manera que el O2 sea empujado hacia el interior del sustrato para contribuir a una actividad óptima de las raíces.

Una estrategia de riego apropiada crea un equilibrio entre los espacios de los poros repletos de agua y los repletos de aire en el sustrato y crea drenaje suficiente para que el O2 penetre en el sustrato en cantidades adecuadas para satisfacer la demanda de respiración en las raíces.

Actividad biológica

Las raíces no son las únicas que consumen grandes cantidades por minuto, sino también la actividad biológica en el sustrato. Esta actividad biológica se manifiesta en forma de organismos benéficos (Trichoderma, Gliocladium, Steinernema, etc.) que han sido agregados por el productor, así como organismos patógenos (Pythium, Phytophthora, Verticillium, etc.) que hayan invadido el sustrato.

En el caso de sustratos orgánicos tales como fibra de coco, debe tomarse en consideración la edad o madurez del sustrato. Materiales inmaduros o no compostados en los cuales el nivel de actividad biológica es muy alto (p.ej. el proceso de compostaje no ha sido completado), no sólo contendrán un nivel alto de Ácidos Grasos Volátiles (AGV) sino que el ritmo de consumo de O2 también será muy alto debido a la presencia de organismos biológicamente activos que están presentes y en proceso de descomponer la materia orgánica. Se ha demostrado que la presencia de AGV en la composta ha demorado el crecimiento de plantas de hortalizas cultivadas en recipientes. Los sustratos inorgánicos no presentan tendencias de reducción de O2 como resultado de un proceso de compostaje incompleto, no se descomponen ni contienen, al menos al principio, organismos biológicamente activos que puedan consumir O2.

Configuración del sustrato

Esto nos lleva al asunto relativo a la configuración del sustrato discutido en artículos previos. Una columna de sustrato alta (25 a 30 cm) se drena demasiado rápido; es decir, el agua pasa a través de las raíces con demasiada rapidez como para que las raíces sean capaces de absorber agua u O2. Además, la zona más activa de la raíz se encuentra de 5 a 7 cm por debajo de la superficie del sustrato. Ésta es la zona en la cual son generadas la mayor parte de las raíces nuevas, y en consecuencia es la zona con mayor actividad en cuanto a absorción de nutrientes tales como calcio (El Ca es absorbido más activamente tras la cofia de la raíz en raíces no suberizadas).

Por otra parte, existe la falsa creencia de que las raíces en una columna alta de sustrato tienen acceso a gran cantidad de aire. Lamentablemente, las raíces de tomate, pepino y pimientos no pueden absorber oxígeno directamente del aire. El O2 debe ester disuelto en agua para que las plantas puedan absorberlo. En consecuencia, es esencial que la zona con raíces más activas tenga la cantidad de agua y O2 adecuada presente en todo momento para mantener un desarrollo saludable de las raíces y la absorción de nutrientes.

La configuración óptima del sustrato para producción de tomate, pepino y pimiento es una con forma de salchicha de 100 x 20 x 12 cm en el caso de sustrato de fibra de coco, y de 100 x 20 x 7.5 cm para lana de roca. Esta configuración proporciona la mejor oportunidad para crear un equilibrio entre los espacios de los poros de aire y los de agua; proporciona el contenido de agua adecuado a través del sustrato y un ritmo de drenaje controlable y apropiado a lo largo del día. Los productores que no proporcionan el drenaje suficiente durante el día están sofocando a sus plantas.

Drenaje suficiente

El uso de plantas de tomate injertadas no sólo tiene la ventaja de proporcionar una planta más vigorosa, mejor calidad de fruto y una producción mejorada en la segunda etapa del cultivo, sino que el portainjertos está mejor adaptado al uso eficiente del agua, absorción de nutrientes, resistencia a enfermedades y habilidad de soportar niveles de O2 más bajos en el sustrato. Pero ¿que significa “drenaje suficiente” a través de un día de riego? Pensemos en un día de riego con cuatro (4) periodos:

  • En el Periodo 1 (entre el alba y las 10:00 de la mañana) el productor debe preocuparse principalmente de incrementar el contenido de agua en el sustrato de manera que esté preparado para las demandas de transpiración del cultivo. La cantidad total de drenaje durante P1 requiere un promedio del 15% de drenaje y normalmente tiene lugar en la última sesión de riego del periodo.
     
  • El Periodo 2 (pico de luminosidad solar o desde las 10:00 h a las 15:00 h) o “periodo de drenaje,” es empleado para proporcionar suficiente O2 (y agua) a las raíces, para mantener el control sobre CE y pH en el sustrato, y para eliminar algunos productos de respiración no deseables. Durante P2 las demandas de transpiración, y en consecuencia las demandas para funcionamiento eficiente de las raíces, serán las más elevadas. Dependiendo de la intensidad luminosa prevaleciente (luminosidad total), P2 va a crear la mayor cantidad de drenaje, y durante la época del año más cálida y con mayor luminosidad, podría ser necesario obtener un drenaje de 40 a 50% para satisfacer las demandas de O2 de las plantas y proporcionar influencia vegetativa.
     
  • El Periodo 3 es de transición antes de la noche y se define como el intervalo de tiempo entre las 15:00 h y el ocaso. El drenaje en P3 puede oscilar entre 15 y 20%.
     
  • El Periodo 4 se emplea sólo si la temperatura nocturna es elevada (>25ºC) y en consecuencia el ritmo de respiración de las raíces es todavía elevado. Como resultado, las sesiones de riego durante la noche son la excepción y no la regla y sólo se aplican si el sustrato lo requiere.

Conclusiones

Si a los productores les preocupa el costo asociado con los porcentajes de drenaje, deberían adoptar un programa de reciclaje. Esto no sólo reduce sus costos de fertilizante en un 30% aproximadamente, sino que también preserva el medioambiente. Aunque el productor no pueda ver la actividad en la zona radicular, debe ser consciente de las necesidades de O2 de las raíces, de modo que éstas puedan operar de manera óptima. Si se presta atención cuidadosa a las necesidades de las raíces, será posible optimizar la producción y la calidad del fruto a lo largo del año.

 

El autor es experto en tecnología de invernadero y actualmente labora como consultor privado para productores de hortalizas y otros cultivos. Parte de este artículo fue publicado en el boletín eHortalizas del 23 de octubre 2008 como respuesta a la pregunta de varios lectores. Para más información escriba a [email protected]

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