Absorción – Pilar 3 de Eficiencia Hídrica Agrícola

by Sep 3, 2019

Pregunta clave

¿Cuán bien se está absorbiendo el agua en las raíces?

Este pilar es uno de los más importantes, ya que tiene que ver con la propia capacidad de la planta para tomar el agua y moverla desde el suelo al interior de sus raíces.

Y aunque existan diversos mecanismos entre todas las especies del reino vegetal, este artículo se centra en las plantas vasculares, que son las que comúnmente se usan en agricultura.

De base, es fundamental poder responder la pregunta ¿Por qué se mueve el agua en una planta?.

Y la respuesta en simple es: Porque las hojas botan el agua al aire y lo que se pierde, se recupera en las raíces, permitiendo un flujo constante que viaja desde el suelo hacia el aire. Un esquema completo sobre este fenómeno se puede observar en la imagen inferior.

Fuente: Nature.com

Este proceso, es el que se conoce como “transpiración” y permite que el agua se pueda mover a través de cada planta, en contra de la gravedad, para finalmente salir a través de los estomas; que son las “ventanas” que conectan el interior con el exterior de una planta.

La transpiración es un proceso de muchas variables, pero en general se ve afectada por influencias que suceden en 2 espacios principales:

  1. Aéreo
  2. Subterráneo

Espacio aéreo

En este espacio, las hojas son las que lideran el proceso de transpiración, a través de la apertura o cierre de los estomas.

Cuando los estomas se abren, el agua fluye hacia el exterior (así como el CO2 fluye al interior) si se presentan las condiciones adecuadas y cuando se cierra, el flujo se detiene.

Este proceso es controlado por diferentes factores, como son:

  • Presión de aire
  • Radiación
  • Temperatura
  • Viento
  • Humedad ambiental
  • Humedad en raíces

Por lo que, cada vez que la pérdida de agua es elevada a través de las hojas, también lo es la absorción de agua en las raíces; que deben reponer el agua perdida.

Es por esto, que el uso de zonas protegidas o cortavientos pueden favorecer de forma importante el desarrollo del cultivo; ya que disminuyen la intensidad del viento, la radiación directa y en muchos casos genera un “microclima favorable” para las condiciones de desarrollo vegetal.

En investigaciones realizadas sobre el efecto de zonas protegidas en hortalizas y cereales, la evapotranspiración máxima siempre fue menor en zonas protegidas, variando entre un 44% a 80% de la evapotranspiración de una zona no protegida; dependiendo del diseño, material y ventilación.

Sin embargo, la evapotranspiración no se correlaciona de la misma forma con los resultados de cosecha, ya que en estos mismos estudios anteriormente mencionados, se observaron valores de cosecha superior desde 6% en trigo hasta valores tan altos como 99% de cosecha total extra en caso de alfalfa. 

Esta respuesta también es similar en frutales. Por ejemplo, en cultivo de uvas con malla, la diferencia promedio de evapotranspiración (evaporación directa desde suelo + transpiración) entre octubre y marzo fue de hasta 50%, según estudios realizados en Chile, liderados por INIA.

En paralelo, es importante destacar que las plantas poseen un rango de tolerancia de temperatura mínima y máxima para poder realizar efectivamente el proceso de fotosíntesis. Debido a lo anterior, en general para las variedades de interés agrícola, la fotosíntesis comienza a perjudicarse desde los 30° C, por lo que una protección contra las temperaturas extremas también favorece este proceso.

En este ámbito, se considera una evapotranspiración óptima como un 100% de eficiencia, mientras que un valor de evapotranspiración que se aleja de esa condición, disminuye la eficiencia.

Fórmula de referencia: 1/[ET referencial / ET óptima]

Espacio subterráneo

En este espacio, el desarrollo radicular y la simbiosis con microorganismos son las que afectan el potencial absorbente del sistema radicular.

Para que las raíces desarrollen un óptimo potencial absorbente, existen diferentes factores que considerar, tales como:

  • Compactación de suelo
  • Humedad
  • Nutrientes
  • Bioestimulación (mediada por hormonas o microbiología de suelo)
  • Micorrización (Leer: ¿Qué son las micorrizas?)

Respeto a la compactación de suelo, desde hace muchos años que se logró establecer una relación entre el nivel de compactación de suelo con la capacidad de penetración que poseen las raíces, siendo los cultivos permanentes los más afectados por la compactación. En general, una menor compactación permite un mayor desarrollo radicular y por lo tanto, un mejor aprovechamiento del agua. Por ejemplo, una raíz de tomate en diferentes suelos compactados y descompactados, se desarrolló hasta 260% mejor que en condiciones de suelo compactado.

Por otro lado, es posible bioestimular el desarrollo radicular a través de diferentes hormonas; lo que se ha estudiado hace muchos años. Pero en los últimos 20 años también se ha descubierto que la bioestimulación es posible gracias a una gran variedad de moléculas, que incluso son producidas por los propios microorganismos que viven en la rizósfera; los que se han agrupado en una categoría denominada “PGPR”; del inglés “Plant Growth Promoting Rhizobacteria” o en español “Rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal”.

Finalmente, las micorrizas también juegan un rol fundamental, ya que pueden ampliar el volumen de suelo explorado de la planta a lugares donde las raíces no pueden llegar, lo que logran gracias a sus micelios; que en algunos casos pueden llegar a medir 200 metros por gramo de suelo. Esto permite una mejor absorción de agua y nutrientes. Por ejemplo, en ciruelos inoculados de 18 meses, la conductividad hidráulica logró ser 5 veces mayor a la de un ciruelo sin tratar con micorrizas.

En este ámbito, se considera el potencial que puede alcanzar una planta en términos de conductividad hidráulica; lo que ciertamente varía entre especies y sus condiciones de desarrollo, por lo que se define como 100% de eficiencia un potencial óptimo para la especie a analizar.

Finalmente, asumiendo que la nutrición y riego son adecuados, los factores que van a favorecer un mejor desarrollo de raíces son:

  • Poseer un suelo vivo: con microorganismos que estimulen el crecimiento radicular.
  • Contar con un suelo descompactado: para que la exploración de raíces ocurra en un gran volumen de suelo.
  • Una raíz micorrizada: para que la planta pueda acceder a recursos a los que no puede llegar con sus raíces, gracias al efecto de las micorrizas presentes.

RESUMEN DE CIFRAS – PILAR III

Referencias
  1. Effects of Shelter on Plant Water Use – J.E. DAVIS and J.M. NORMAN, 1988
  2. The Development of Plant Roots: New Approaches to Underground Problems – John W. Schiefeibeina & Philip N. Benfey, 1991
  3. Soil Compaction and Root Growth: A Review – Paul w. Unger & Thomas C. Kaspar, 1994
  4. Effect of shelter on temperate crops: A review to define research for Australian conditions – I. K. NUBERG, 1998
  5. Water relations, drought and vesicular-arbuscular mycorrhizal symbiosis – Robert M. Augé, 2000
  6. Unverstanding shoot and root development – C. Matthew, E.N. van Loo, E.R. Thom, L.A. Dawson & D.A. Care, 2001
  7. Comparison of Water Consumption between greenhouse and Outdoor Cultivation – Peter Tipis Ole Mpusia, 2006
  8. The impact of mycorrhizal symbiosis on tomato fruit quality – Salvioli, A., Novero M., Lacourt, I. & Bonfante, P., 2008
  9. Soil beneficial bacteria and their role in plant growth promotion: a review – Rifat Hayat & Safdar Ali & Ummay Amara & Rabia Khalid & Iftikhar Ahmed, 2010
  10. Soil Diversity & Agriculture – ELO, ECPA, RIFCON, E-sycon, 2010
  11. Quantifying the impact of soil compaction on root system architecture in tomato (Solanum lycopersicum) by X-ray micro-computed tomography – Saoirse R. Tracy, Colin R. Black, Jeremy A. Roberts, Craig Sturrock, Stefan Mairhofer, Jim Craigon & Sacha J. Mooney, 2012
  12. Hydraulic Conductivity in Mycorrhisated Prunus Plants – G. Tataranni, G. Montanaro, B. Dichio & C. Xiloyannis, 2012
  13. Mycorrhiza in Citrus: Growth and Nutrition – Ibrahim Ortas, 2012
  14. Water uptake and transport in vascular plants – Andrew J. McElrone, Brendan Choat, Greg A. Gambetta & Craig R. Brodersen, 2013
  15. Mechanisms and applications of plant growth promoting rhizobacteria: Current perspective – Munees Ahemad & Mulugeta Kibret, 2013
  16. Modes of greenhouse water savings – N. O’Connor, K. Mehta, 2016
  17. Vapour pressure deficit control in relation to water transport and water productivity in greenhouse tomato production during summer – Dalong Zhang, Qingjie Du, Zhi Zhang, Xiaocong Jiao, Xiaoming Song & Jianming Li, 2017
  18. Irrigation of Greenhouse Crops – Georgios Nikolaou, Damianos Neocleous, Nikolaos Katsoulas and Constantinos Kittas, 2019