Aumentar el CO2 en los invernaderos de climas suaves

Optimización de la respuesta al incremento de CO2 en cultivos de invernadero en condiciones de clima Mediterráneo

I+D+i
El incremento de la [CO2] es uno de los principales determinantes del crecimiento y la productividad de los cultivos; y tiene el potencial de mitigar el efecto negativo del uso de aguas de baja calidad. No obstante, este potencial puede verse reducido con una exposición prolongada de las plantas a elevado CO2. La forma en el que el N es aportado (NO3 – o NH4 + ) puede afectar tanto al crecimiento como a las relaciones de intercambio del CO2 y H2O en las hojas. Así mismo, la aplicación de una alta concentración de calcio en el medio radicular puede reducir la absorción de boro, y aumentar la tolerancia de las plantas a este estrés.

El pimiento es uno de los cultivos hortícolas más importantes en España, localizado fundamentalmente en el sureste del país.

El aumento de la [CO2] atmosférico está provocando cambios en la frecuencia e intensidad de los fenómenos meteorológicos adversos. En la cuenca mediterránea, se prevé un incremento de la temperatura y largos periodos de sequía. De este modo, la escasez de agua unida a la elevada salinidad de acuíferos sobreexplotados o aguas con una concentración relativamente alta de boro, procedentes de la reutilización de aguas residuales o de desaladoras, pueden agravar la situación de la agricultura en estas zonas.

En la tesis doctoral de Dª. María Carmen Piñero Zapata,  Optimization of the Response to CO2 Increase in Greenhouse Crops under Mediterranean Climate Conditions, se llevaron a cabo diversos experimentos usando plantas de pimiento, en los que el factor común fue una elevada [CO2], en combinación con estrés abiótico (salinidad-NaCl y boro). Además, se estudiaron los efectos de diferentes tratamientos de fertilizaciones nitrogenadas (solo NO3 – o NO3 – /NH4 + ), y diferentes concentraciones de calcio, en relación a varios parámetros fisiológicos y agronómicos, con el objetivo de optimizar el manejo del cultivo de pimiento bajo escenarios de ambientes adversos.

A partir de los resultados obtenidos se concluyó que una elevada [CO2] provocó cambios en el balance hormonal de la planta de pimiento, los cuales generaron a su vez cambios positivos sobre el crecimiento, el intercambio de gases y la concentración foliar de nutrientes. La concentración de IAA fue reducida en las raíces de las plantas control, lo cual coincidió con un incremento en el peso seco de la raíz y mayor respiración radicular. Además, la alta concentración de CK en las raíces, podría prevenir la aclimatación fotosintética a alto CO2, ya que el nivel foliar de N se incrementó en comparación con las cultivadas a [CO2] ambiental. Asimismo, los efectos negativos causados por salinidad en los distintos parámetros estudiados, fueron reducidos por el alto CO2. Sin embargo, el aporte RESUMEN de NH4 + a la solución nutritiva afectó negativamente sobre el crecimiento de esta especie, mientras que tuvo efectos positivos sobre otros parámetros como la eficiencia en el uso del agua, los compuestos fenólicos y aminoácidos totales.

A nivel del fruto, el aporte de NH4 + combinado con elevado CO2, aumentó los niveles de fenoles totales, poliaminas y recuperó los niveles control de proteínas, las cuales fueron reducidas por la elevada [CO2]. Sin embargo, también tuvo efectos negativos reduciendo la acumulación de licopenos y minerales.

El exceso de boro provocó daños en la permeabilidad de la membrana de las raíces y un desequilibrio nutricional en las plantas. La mayor concentración de calcio en la solución nutritiva, mostró que el aporte adicional de calcio restableció parcialmente el balance nutricional, así como disminuyó la peroxidación lipídica.

Estos trabajos ponen de relieve la importancia de una fertilización adecuada para mitigar los efectos negativos de los estreses abióticos, así como la necesidad de estudiar estos efectos bajo elevada [CO2], ya que las respuestas de las plantas difieren significativamente si se comparan con previos estudios realizados bajo la actual [CO2] atmosférica.

A la vista de los resultados obtenidos durante la realización de esta tesis, podemos concluir:

1. El estrés salino incrementó la concentración foliar de ABA, lo cual provocó una importante reducción de la conductancia estomática y la inhibición del crecimiento.

2. La elevada [CO2] provocó una reducción en la concentración de IAA en las raíces de las plantas control, lo cual coincidió con un mayor peso seco de la raíz y mayor respiración radicular.

3. A elevada [CO2] se observó una mayor concentración de CK en las raíces (especialmente tZR), lo cual podría prevenir la aclimatación fotosintética por elevado CO2, ya que la mayor concentración foliar de N presente en las plantas crecidas bajo estas condiciones, está relacionada en el papel de la CK en la absorción de nutrientes.

4. La elevada [CO2] provocó una reducción en la transpiración, unida a una reducción de la concentración de iones cloruro y sodio, siendo alterada por el aporte de NH4 + .

5. El aporte de NH4 + en la solución nutritiva no provocó cambios sustanciales en la actividad de la ascorbato peroxidasa, ni en la peroxidación lipídica, al igual que no alteró la osmolaridad ni el potencial hídrico de plantas crecidas bajo estrés salino.

6. La combinación de elevada [CO2] y NH4 + , provocó un incremento en la eficiencia del uso del agua, tanto bajo estrés salino como en condiciones control.

7. El estrés salino incrementó la concentración total de aminoácidos en hoja, mientras que el aporte de NH4 + la redujo. Sin embargo, la elevada [CO2] produce el efecto contrario en plantas con aporte de NH4 + bajo condiciones control y salinidad. Bajo elevada [CO2] y estrés salino, el NH4 + reduce la concentración de aminoácidos mientras que bajo condiciones control lo incrementa.

8. La aplicación de NH4 + , de elevado CO2, o la combinación de ambos, redujo la acumulación de licopenos en frutos y el valor de a*, aunque esta reducción no era apreciable a simple vista. En general un elevado CO2 redujo la concentración de minerales en los frutos.

Si bien la aplicación de NH4 + redujo la concentración de calcio bajo condiciones control, ésta fue restituida a un CO2 elevado. A su vez, la combinación (NH4 + y elevado CO2) incrementó el nivel de fenoles totales y poliaminas en frutos.

9. La concentración de aminoácidos en los frutos fue incrementada por la combinación de elevada [CO2] y NO3 – como única fuente de N.

10. El exceso de B afectó más a las raíces que a la parte aérea, siendo el impacto menor cuando crecieron a [CO2] elevada.

11. La interación de B y elevada [CO2] redujo la fotosíntesis e incrementó la peroxidación lipídica. Sin embargo, el aporte combinado de Ca y elevada [CO2] redujo la peroxidación lipídica causada por el alto nivel de B.

12. El B afectó a la permeabilidad de la membrana de las raíces, causando un desequilibrio nutricional en las plantas, el cual fue reducido con el aporte adicional de Ca en la solución nutritiva.

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