Rendimiento de fruta y reducción del estrés oxidativo con tierra de diatomeas

Con el fin de buscar estrategias sostenibles para la producción de avellano europeo en la Región de La Araucanía, un grupo de investigadores de la Universidad de La Frontera está evaluando la aplicación de Tierra de Diatomeas (TD) sobre variables fisiológicas, bioquímicas y productivas de este cultivo en la zona sur del país.

En Chile hay unas 30.000 hectáreas (ha) plantadas con avellano europeo (Corylus avellana L.), y con prometedores incrementos de la superficie en los próximos años, especialmente en la zona sur. Sin embargo, los rendimientos promedio han sido irregulares, debido principalmente a factores climáticos, de suelo, genotípicos, reguladores de crecimiento, mecanismos de defensa y nutricionales (Meriño-Gergichevich et al., 2021; Silvestri et al., 2021). Por ello, es necesario buscar estrategias productivas sostenibles y evaluadas para la Región de La Araucanía, que apunten a homogeneizar la productividad, lo que constituyen un importante desafío, considerando además la inocuidad en la producción agroalimentaria. Bajo esta premisa, el proyecto ‘Sostenibilidad y uso eficiente de recursos en la producción de avellano europeo en la zona sur de Chile’ perteneciente al Programa 16PTECFS-66647: Centro Fruticultura Sur, junto a productores y empresas asociadas, se plantearon evaluar la aplicación de Tierra de Diatomeas (TD) sobre variables fisiológicas, bioquímicas y productivas en avellano europeo establecido en la zona sur de Chile, durante la temporada 2021/22. La actividad frutícola en la región se desarrolla principalmente sobre suelos derivados de cenizas volcánicas, que presentan una marcada tendencia a la acidificación. Esto determina la alta tasa de solubilización de aluminio fitotóxico (A^l3+) lo que puede resultar en un aumento de la actividad de este catión en el complejo de bases de intercambio y que se entiende como saturación por aluminio (%). Además, estos suelos se caracterizan por una alta retención de fósforo, lo que impide su disponibilidad para la planta. Esta suma de factores constituyen condiciones adversas para el crecimiento y desarrollo del avellano europeo. Las TD son depósitos fosilizados de diatomeas, que en términos simples son microalgas unicelulares, como se observa en la figura 1. Además, pueden ser usadas como insecticidas, cuando sus características morfológicas lo permiten, con un modo de acción mecánica debido a que sus paredes celulares, llamadas frústulas, ofrecen características abrasivas que causan obstrucción de tráqueas y deshidratación de los insectos al entrar en contacto con la capa lipídica epicuticular de éste. La composición mineralógica de las TD es esencialmente óxido de silicio (SiO₂ 90%), sin embargo, cuenta con otros tipos de óxidos como el de aluminio (Al₂O₃ 4%), el de hierro (Fe₂O₃ 1%) y el de calcio (CaO 0,5%). Las TD han recibido especial atención como fuente de silicio (Si) soluble biodisponible, demostrando su efectividad en aumentar mecanismos de defensa de las plantas y el rendimiento en cultivos como cereales, siendo el más destacado el arroz (Epstein, 1994; Sandhya et al., 2018; López-Fuentes et al., 2020). El Si, a pesar de ser el segundo elemento más abundante en los suelos, no es considerado un nutriente esencial, y en plantas su contenido puede variar entre 0,1 y 10% de la materia seca, también se han reportado especies hiper-acumuladoras (Equisetáceas) que superan esta cantidad (Epstein, 1994; Coskum et al., 2018). Su campo de acción está vinculado, entre otros, por participar de estrategias defensivas de las plantas frente a estreses ambientales,  bióticos y abióticos.  En este último caso, se ha reportado su positiva contribución para mitigar factores estresantes como por ejemplo la salinidad, la sequía, la fitotoxicidad, y las deficiencias nutricionales, a través de su mediación sobre la actividad antioxidante como respuesta al estrés oxidativo en tejidos vegetales, siendo catalogado como uno de sus principales roles metabólicos (Coskum et al., 2018). Sin embargo, muchos de estos estudios solo han sido implementados en cereales y hortalizas, pero experiencias de este tipo, respaldadas científicamente, en cultivos frutales son muy escasas.

LA EXPERIENCIA EN CAMPO

Una primera experiencia consistió en establecer una unidad experimental en un huerto de avellano de la Comuna de Perquenco (38,25 LS; 72,21 LO) (Figura 2), trabajando con los cultivares Tonda di Giffoni (TDG) y Barcelona, ambos en su décima hoja y bajo un sistema de conducción de mono eje con un marco de plantación de 5x3m, como producción convencional. En ambos casos, el nivel de pH del suelo fue en promedio de 5,27 lo que corresponde a un suelo de tipo Inceptisol (Andic Durudepts)(CIREN, 2002)(Tabla 1). Tabla 1. Propiedades químicas de suelo, características productivas y rendimiento en huerto de avellano europeo (cultivares Tonda di Giffoni y Barcelona) establecido en Comuna de Perquenco, Región de La Araucanía (2021/22). CORFO 16PTECFS-66647, BIOREN-UFRO, Universidad de La Frontera.   Figura 2. Huerto de avellano europeo Cultivar Tonda di Gifffoni en la Comuna de Perquenco (38,25 LS; 72,21 LO) donde se estableció el ensayo de campo. Temporada 2021/22. CORFO 16PTECFS-66647, BIOREN-UFRO, Universidad de La Frontera. Para ello, los cultivares fueron tratados con TD (120 kg ha^-1), realizándose cuatro aplicaciones cada 20 días, entre noviembre y diciembre de 2021, y teniendo un tratamiento control con el manejo tradicional del huerto. Se realizaron dos cosechas (21/03 y 07/04 de 2022), para luego trasladar las avellanas a las dependencias de la UFRO, estabilizarlas y determinar su rendimiento (kg pl^-1/ha^-1), propiedades antioxidantes en hoja y el grado de estrés oxidativo (contenido de malondialdehido-MDA). Cabe destacar que el muestreo de hojas se realizó en febrero de 2022.

PRINCIPALES RESULTADOS

Rendimiento de fruta: El rendimiento de TDG se incrementó en 35% con la incorporación de TD (Figura 3A). Para Barcelona, la aplicación de TD registró un aumento de 17% el rendimiento de fruta respecto del tratamiento control (P≤0,05). En términos de rendimiento por hectárea se obtuvieron para TDG y Barcelona, 2.153 y 1.256 kg ha^-1 respectivamente, lo que determinó aumentos significativos respecto de los tratamientos controles establecidos para cada cultivar (Figura 3B). En este sentido, TDG demostró una mayor receptividad a la aplicación de TD, mientras que en Barcelona no se registraron cambios sustanciales. Es importante señalar que la ubicación de ambos cuarteles es muy cercana, con condiciones de establecimiento similares. Figura 3. (A) Rendimiento total por árbol (kg pl-1) en cultivares TDG y Barcelona, tras la aplicación de TD (120 kg ha-1), Perquenco, Región de La Araucanía (2021/22). Barras representan el promedio de tres réplicas ± EE. Letras distintas indican diferencias entre tratamientos (P≤0,05). (*) indica diferencias entre cosecha para un mismo tratamiento según ***:P≤0,001; **:P≤0,01; *:P≤0,05; NS: no significativo. Propiedades antioxidantes en hojas: El contenido de fenoles totales en las hojas presentó valores similares en ambos cultivares tratados con TD, y en comparación a hojas colectadas de árboles establecidos como control (Figura 4A). En el caso de Barcelona, sus hojas exhibieron un contenido de polifenoles promedio 35% más alto que TDG (P≤0,01), donde la aplicación de TD no logró diferenciarse del tratamiento control. Los fenoles totales, corresponden a compuestos con una importante actividad antioxidante, sin embargo, no hubo una directa relación entre el aumento de estos metabolitos secundarios y la actividad antioxidante, medida a través de la metodología de DPPH (Figura 4B). En relación con esta variable, no se observaron diferencias entre los tratamientos, sin embargo, sí se determinó una diferencia entre cultivares independiente del tratamiento (P≤0,05). Esto último indica que es probable que la actividad antioxidante esté regulada por otros compuestos, que pueden ser de origen enzimático o no enzimáticos y constitutivos del genotipo. Cuando las plantas crecen bajo condiciones ambientales adversas se altera el estado oxidativo/reductor en sus células, lo que se traduce en una menor actividad metabólica de la planta. En este caso se encontró una fuerte interacción entre los cultivares y los tratamientos aplicados, observándose una fuerte reducción del estrés oxidativo en hojas  de ambos cultivares luego de la aplicación de TD. TDG presentó una disminución en la peroxidación de lípidos de un 51% y del 36% para Barcelona(P≤0,001; Figura 4C).