pimientos hidropnicos - Universidad Nacional Agraria La Molina

Red Hidroponía, Boletín No 47. 2010. Lima-Perú
EFECTO DE LA CALIDAD DE LUZ SOBRE LA ACTIVIDAD DE LA NITRATO REDUCTASA EN
PLANTAS DE LECHUGA CULTIVADAS HIDROPÓNICAMENTE
K. Valverde, M. Chang y A. Rodríguez-Delfín
Universidad Nacional Agraria La Molina
Centro de Investigación de Hidroponía y Nutrición Mineral
INTRODUCCIÓN
El cultivo tradicional de lechuga en suelo presenta algunos problemas fitosanitarios como pudriciones
causadas por hongos y bacterias. Otro problema, es el declive del rendimiento y calidad de la lechuga
cosechada en época de verano, sobre todo, cuando se siembra de octubre a diciembre para ser cosechadas de
enero a marzo (Stucchi, 1999), que corresponde al verano en el hemisferio sur.
La reducción de las tierras agrícolas, la menor disponibilidad de agua de calidad para el riego, y el
aumento de las exigencias del mercado en calidad y sanidad de las hortalizas, especialmente las de consumo
en fresco, han hecho que las técnicas hidropónicas sean potencialmente atrayentes tanto para los productores
como para los consumidores. Con hidroponía, cultivares de lechuga tolerantes al calor, pueden cultivarse a lo
largo del año, incluso en época de verano sin que las plantas produzcan tallo largo y eje floral. El cultivo
hidropónico de lechuga también permite tener mayor precocidad (45-50 días), calidad y sanidad en su
producción. Además del uso de semillas de cultivares de lechuga tolerantes al calor, el uso de mallas de
sombra es otra herramienta que disponen los productores para contrarrestar los efectos de altas temperaturas
sobre la fisiología de las plantas.
La lechuga se encuentra en el grupo de plantas que acumulan una mayor cantidad de nitratos
(Carrasco, 1998). La ingesta de altas cantidades nitratos (>3500 mg kg-1) en hojas frescas, sobre todo en el
verano, puede resultar nociva para la salud humana (Comunidad Europea, 2005). Cultivando lechugas por
medio de la técnica hidropónica, se puede manipular la oferta de nutrientes de forma rápida, especialmente en
sistemas de recirculación, como es el caso del Sistema NFT. La producción de lechugas en sistema NFT,
disminuye la concentración de nutrientes de la solución nutritiva, según la tasa de absorción diaria de
nutrientes a través de las raíces, obteniéndose hasta un 30-40% de reducción del contenido de nitratos en las
hojas (Carrasco, 1998).
Por otro lado, las mallas de sombra se usan en agricultura para proteger los cultivos de la excesiva
radiación solar. En el en el mercado se ofrecen diferentes tipos de mallas de colores, las cuales combinan la
protección física y la filtración diferencial de la radiación solar con el propósito de promover algunas
respuestas fisiológicas deseadas en las plantas que son reguladas por la luz. Las mallas de sombra son
fabricadas con hilos de poliéster y acrílico, en cuya estructura se hallan pigmentos especiales con aditivos
para modificar el espectro en las regiones de la luz visible y/o UV, FR e IR (Shahak, 2004; Polysack, 2008).
La fracción de la luz que pasa libremente a través de los hoyos no cambia en su calidad, mientras que la
fracción que golpea en los hilos se dispersa y se modifica espectralmente (Cohen y Fuchs, 1999; Shahak y
Gussakovsky, 2004).
Los objetivos del presente trabajo fueron: 1) evaluar el efecto de la calidad de luz sobre el crecimiento
y rendimiento de lechuga hidropónica mediante el empleo de mallas de sombra de color y 2) determinar la
actividad de la enzima nitrato reductasa en hojas de lechugas cultivadas en el sistema NFT o recirculante.
MATERIALES Y MÉTODOS
La investigación se realizó en el Módulo de Hidroponía de la Universidad Nacional Agraria La
Molina, Lima, Perú. Altitud 240 metros sobre el nivel del mar; latitud: 12º 05’ sur; longitud 76º 51’ oeste. El
experimento se llevó a cabo en época de verano-otoño (marzo-abril) del 2004.
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El ensayo se condujo bajo un diseño completamente al azar con un arreglo factorial, con 5
repeticiones. Los resultados estadísticos fueron analizados mediante análisis de varianza y las medias de los
tratamientos se compararon con una prueba de significación de Duncan con P<0.05.
Se emplearon cinco cultivares de lechuga: Asterix (tipo hoja de roble); Crufia y Dark Green Boston
(tipo mantecosa); Fanfare y Prize Head (tipo crespa). Las plantas de lechugas fueron cultivadas bajo cuatro
tratamientos lumínicos: 1) control (sin malla), 2) con malla negra 50% sombra, 3) con malla azul 50% sombra
y 4) con aluminizada 50% sombra. Las dimensiones de cada microambiente cubierto con malla fueron de 12.0
m x 4.2 m. Para conocer las condiciones micro ambientales de los diferentes ambientes, se realizaron
mediciones de la temperatura diurna y nocturna, radiación solar y radiación fotosintéticamente activa (PAR)
(Cuadros 1 y 2).
Cuadro 1. Valores medios del PAR (µE m-2 s-1) y radiación (W m-2) registrados durante el mediodía del
verano-otoño 2004.
Marzo
Abril
Promedio
PAR
307.9
239.4
273.7
Control
Radiación
183.7
160.6
172.2
Malla negra
PAR
Radiación
152.2
101.8
135.3
92.0
143.7
96.9
Malla azul
PAR
Radiación
166.7
119.6
126.4
90.0
146.5
104.8
Malla aluminizada
PAR
Radiación
81.2
63.0
83.2
54.6
82.2
58.8
Cuadro 2. Valores de las temperaturas diurnas y nocturnas (°C) registrados durante el experimento.
Marzo
Abril
Promedio
Control
25.3
25.2
25.3
Temperatura diurna (oC)
negra
azul
aluminizada
27.8
28.3
27.1
26.6
25.6
26.3
27.2
26.9
26.7
Temperatura nocturna (oC)
Control
negra
azul
aluminizada
21.5
22.3
22.7
21.9
20.4
20.9
20.6
20.9
20.9
21.6
21.7
21.4
Se sembraron semillas de los 5 cultivares en arena de cantera de 0.5 mm de diámetro, previamente
lavada y desinfectada. La siembra se hizo en contenedores de 0.4 m x 0.4 m x 0.1 m previamente forrados
interiormente con polietileno negro de 6 micras de espesor. La distancia entre hileras fue de 5 cm. y entre
semillas 1 cm.; cada semilla se colocó a 0.5 cm de profundidad.
Se empleó un sistema NFT para cultivar las plantas de lechuga. La producción de lechuga en sistema
NFT tiene 3 etapas: a) almácigo (15 días), b) primer transplante (15 días) y c) transplante definitivo (30 días).
En la etapa del almácigo, inicialmente los riegos fueron sólo con agua hasta la germinación de las semillas.
Luego se hicieron riegos diarios con solución nutritiva preparada con solución hidropónica La Molina, la cual
consta de dos soluciones concentradas A y B (Rodríguez-Delfín et al., 2004). La solución nutritiva tuvo la
siguiente concentración (mg L-1): N 190 (130 mg L-1 NO3-, 60 mg L-1 NH4+), P 35, K 210, Ca 150, Mg 45, S
70, Fe 1.0, Mn 0.5, B 0.5, Zn 0.15, Cu 0.10 y Mo 0.05, con una conductividad eléctrica (CE) de 1.8 dS m-1, y
un pH ajustado entre 6.0-6.5.
A los 15 días, las plántulas fueron transplantadas a un sistema de raíz flotante pequeño, en
contenedores de las mismas dimensiones, previamente forrados interiormente con polietileno de color negro
de 6 micras de espesor. Durante esta etapa del primer transplante, las plántulas de lechuga crecieron durante
15 días bajo sombra con diferentes colores de malla (negra, azul y aluminizada) y sin sombra (tratamiento
control). Finalmente, las plántulas fueron colocadas en vasos plásticos de 1 onza de volumen y fueron
transplantadas a los respectivos canales de cultivo del sistema NFT. Cada bloque de 8 canales de cultivo fue
cubierto por un tipo de malla de sombra. En total fueron cubiertos 3 bloques con malla negra, azul y
aluminizada, respectivamente.
Se evaluó el peso fresco y seco de la planta, peso fresco de raíces, área foliar y altura de planta. Para la
determinación de la actividad de la NR se realizaron colecta de hojas a la cosecha (52 días después de la
siembra) utilizando la metodología descrita por Harper y Hageman (1972) y adaptada por Álvarez (Segura,
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1990). La cosecha de las plantas se hizo al medio día. Para determinar la actividad de la enzima nitrato
reductasa, se empleó una curva estándar preparada a partir de una solución de 10 ppm N como NaNO2.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Crecimiento
Se encontraron diferencias significativas del peso fresco y peso seco de planta, peso fresco de la parte
aérea, número de hojas, área foliar y altura de planta entre cultivares y ambientes así como en la interacción
entre ambos factores (Cuadros 3 y 4). Los mayores (228.6-392.9 g planta-1) y menores (128.6-191.6 g planta1
) rendimientos se obtuvieron en las plantas de lechuga cultivadas bajo malla de sombra de color negro y bajo
el tratamiento control (sin malla) respectivamente. Con respecto a los cultivares, el mayor (224.48 g planta-1)
y menor (164.42 g planta-1) rendimiento se obtuvo en Fanfare y Asterix respectivamente. La misma tendencia
se observó en el peso fresco de la parte aérea.
Cuadro 3. Efecto del micro ambiente lumínico sobre el crecimiento en plantas de lechugas cultivadas en
sistema NFT
Parámetros
Control
negra
azul
aluminizada
Peso fresco total (g)
123.64c
275.97a
183.78b
181.30b
Peso seco total (g)
8.64b
9.47a
6.42c
6.17c
Altura de planta (cm)
17.20b
26.80a
26.35a
27.13a
Área foliar (dm2)
22.44c
38.41a
27.67b
27.42b
Peso fresco raíz (g)
26.68a
28.20a
17.41b
16.83b
*Promedios dentro de la misma columna con diferentes letras son diferentemente significativas a p < 0.05.
Cuadro 4. Comparación de medias de los diferentes parámetros de crecimiento en 5 cultivares de lechuga
cultivada en sistema NFT.
Parámetros
Asterix
Crufia
Dark
Fanfare
Prize Head
Boston
Peso fresco total (g)
164.42d
183.99c
203.72b
224.48a
197.04bc
Peso seco total (g)
6.38c
7.73b
6.78bc
9.93a
7.31b
Altura de planta (cm)
20.47d
20.92d
22.42c
33.87a
26.06b
Área foliar (dm2)
26.25c
29.30b
29.25b
32.11a
29.73b
Peso fresco raíz (g)
15.04c
25.65a
25.26a
22.42b
21.87b
*Promedios dentro de la misma columna con diferentes letras son diferentemente significativas a p < 0.05.
En relación al peso seco total, se encontró mayor contenido de materia seca en las plantas cultivadas
bajo malla de sombra de color negro (9.47 g planta-1) y aluminizada (8.64 g planta-1). El cultivar que produjo
mayor (9.93 g planta-1) y menor (6.38 g planta-1) contenido de materia seca fue Fanfare y Asterix
respectivamente.
Fanfare obtuvo mayor área foliar (32.11 dm2) y Crufia menor área foliar (26.25 dm2). Las plantas
que crecieron en el ambiente protegido con malla negra desarrollaron mayor área foliar (38.41 dm2) y menor
área foliar (22.44 dm2) en el ambiente sin malla.
Las diferentes respuestas de crecimiento observado en los 5 cultivares de lechuga evaluados, es el
resultado de la interacción del genotipo de cada cultivar y el microambiente lumínico donde crecieron y
desarrollaron.
La calidad de luz, el PAR y la temperatura son componentes ambientales importantes para el
crecimiento y desarrollo de las plantas. Con el tratamiento de malla azul, las plantas de lechuga fueron más
compactas y de menor tamaño, mientras que, con el tratamiento de malla aluminizada, las plantas mostraron
tallos largos y delgados. El efecto de temperatura también explicaría el mayor y menor crecimiento en las
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plantas cultivadas con malla negra y azul respectivamente. El alargamiento del tallo en plantas con tallo corto
como la lechuga, es un efecto de altas temperaturas, debido principalmente a una mayor producción de
giberelinas, lo que ocurre en condiciones naturales en verano, cuando los días son largos y calurosos.
La razón R/FR representa un factor importante en la regulación de reacciones mediadas por el
fitocromo (Batschauer, 1998; Taiz y Zeiger, 2006). La razón R/FR no cambia mucho con las mallas de
colores; en cambio, la razón Azul/R es mayor (1.2) en ambientes cubiertos con malla azul, y menor (0.63) en
ambientes cubiertos con malla roja. En ambientes cubiertos con malla negra y aluminizada la razón Azul/R es
de 0.8 (Shahak y Gussakovsky, 2004). La mayor razón de luz Azul/R explica el menor crecimiento (menor
peso seco y fresco, Cuadro 3) de las plantas de lechugas cultivadas con malla azul. Briggs, citado por Zolla
(1995), sostiene que la luz azul afecta el desarrollo de las plantas, una de las respuestas es la inhibición del
crecimiento del tallo.
Por otro lado, el mayor crecimiento (mayor peso seco y fresco, Cuadro 3) hallado en las plantas
cultivadas con malla negra, se explica porque este color de malla genera un bajo porcentaje de dispersión de
luz (11%), en comparación con las malla azul (26%) y aluminizada (62%) respectivamente (Shahak y
Gussakovsky, 2004). Plantas cultivadas con malla roja y negra muestran mayores tasas de fotosíntesis que
plantas cultivadas con malla de color azul y aluminizada (Shahak, 2004).
Concentración de Nitritos
Se encontraron diferencias significativas entre cultivares y ambientes así como en la interacción
entre ambos factores. En el Cuadro 5 se muestra la concentración de nitritos en hojas de los 5 cultivares
evaluados. Las plantas de lechugas cultivadas en el ambiente cubierto con malla aluminizada tuvieron una
mayor concentración de nitritos (1.07-1.15 µM g PF-1 h-1) a excepción de las plantas del cultivar Crufia (0.54
µM g PF-1 h-1).
Cuadro 5. Concentración de nitrito (µM g FW-1 h-1) en hojas de 5 cultivares de lechuga cultivadas en 4
ambientes lumínicos diferentes.
Cultivares
Control
negra
azul
aluminizada
Promedio
Asterix
0.62c
0.61b
0.55bc
1.07c
0.71b
Crufia
0.66b
0.59c
0.52d
0.54d
0.58c
Dark Green Boston
0.69ª
0.65a
0.56b
1.15a
0.76a
Fanfare
0.62c
0.62b
0.56b
1.15a
0.74ab
Prize Head
0.65b
0.59c
0.67a
1.09b
0.75a
0.65b
0.61c
0.57d
1.00a
Mean
*Promedios dentro de la misma columna con diferentes letras son diferentemente significativas a p < 0.05.
La mayor acumulación de nitritos en las hojas explicaría una mayor actividad de la enzima NR,
debido a la reducción de nitrato en nitrito (Taiz y Zeiger, 2006). Menores concentraciones de nitritos (0.520.56 µM g PF-1 h-1) se hallaron en las plantas cultivadas dentro del microambiente cubierto con malla azul. En
el ambiente control (sin malla), las concentraciones de nitritos en hojas fluctuaron entre 0.62-0.69 µM g PF-1
h-1. Carrasco y Burrage (1992) encontraron que en el día, la actividad de la NR era de 0.87 µM NO2- g PF-1 h-1
en plantas de lechugas cultivadas con una concentración de 10 mM de NO3-, mientras que, en la oscuridad, la
actividad fue de 0.50 µM NO2- g PF-1 h-1
Entre cultivares, la mayor concentración de nitritos se encontraron en Dark Green Boston y Fanfare,
mientras que la menor concentración en Crufia. Coronel et al (2009) reportaron mayor actividad de la NR en
el cv Asterix (tipo hoja de roble) cultivado hidropónicamente, y menor actividad, en el cv Manuela (tipo
mantecosa) cultivado en suelo en otoño.
La luz, los niveles de carbohidratos y otros factores ambientales estimulan una proteína fosfatasa que
desfosforila un residuo serina de la nitrato reductasa, activándola (Taiz y Zeiger, 2006). La regulación de la
actividad de la NR a través de la fosforilación y defosforilación provee un control más rápido que puede ser
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alcanzado a través de la síntesis o degradación de la enzima. La malla aluminizada, por ser una malla
termoreflectora, tiene la propiedad de atenuar la radiación y la temperatura del microambiente donde
desarrollan las plantas, proveyendo además una óptima transmisión de luz difusa, condiciones que habrían
favorecido una mayor actividad de la NR (Valverde, 2008) pero no un óptimo crecimiento (Cuadro 3). Los
contenidos de nitrato pueden ser reducidos en lechuga por interacción de reguladores de crecimiento (GA3 +
Kinetina) y por interrupción de la nutrición de NPK, aunque el mejor método para disminuir los contenidos de
nitratos en lechuga es disminuyendo la concentración de nitrógeno en la solución nutritiva (Sady et al., 1995).
CONCLUSIONES
Los riesgos de acumulación de nitratos en lechugas cultivadas en NFT son bajos, ya que se encontró
mayor actividad de la NR, principalmente en el ambiente cubierto con malla aluminizada. Se recomienda
cultivar en verano variedades de lechuga tolerantes al calor. El uso de malla de sombra puede amortiguar el
efecto de altas temperaturas, evitando o retrasando el alargamiento del tallo y la floración de la planta,
Literatura citada
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Rodríguez-Delfín, A., Chang, M., Hoyos, M. y Falcón, F. 2004. Manual Práctico de Hidroponía. 4th. Ed.
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