Aumento en el rendimiento de un cultivo orgánico de la vid mediante la aplicación de compuestos con polímeros naturales

Hortensia Ortega Ortíz y Eduardo Alfonso Treviño López (CIQA)

La doctora Hortensia Ortega Ortíz es investigadora del Departamento de Materiales Avanzados y el maestro Eduardo Alfonso Treviño López, del Departamento de Biociencias y Agrotecnología, ambos del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA). Contacto: Cinthia Maribel Ramírez en el correo cinthia.ramirez@ciqa.edu.mx

Los métodos de cultivo orgánicos están ganando popularidad, especialmente, en el sector vitivinícola, debido a la cultura y al papel social desempeñado por la vinificación y la atención prestada al ciclo de producción completo. Datos recientes reportan que se cultivaron más de 280 mil hectáreas (ha) de uvas orgánicas en todo el mundo en 2018, lo que constituyó alrededor de cuatro por ciento del área de cultivo de uva del mundo (7,5 millones de ha). Estos métodos de cultivo se caracterizan porque se les aplica menor cantidad de fertilizantes y pesticidas, lo que implica la necesidad de definir estrategias alternativas para la nutrición y protección de las plantas. En ese sentido, se presenta un estudio de la aplicación de la formación de complejos de quitosán con poliácido acrílico (CS-PAA) en el cultivo de la uva.

Propiedades del quitolsán

El quitosán (poli(β-1,4-D-glucosamina) es un polímero natural que se obtiene, principalmente, de los desechos del exoesqueleto de los crustáceos, por lo que puede usarse en cosmética, medicina y también en plantas como las hortalizas, induciendo patrones moleculares asociados con mecanismos de defensa que pueden conducir a un aumento en las actividades enzimáticas de la hoja, lo que provoca estrés biótico y abiótico de las plantas.

En forma de hidrogeles de quitosán, es posible inmovilizar el hongo Trichoderma harzianum, el cual presenta una viabilidad por más tiempo en comparación a su uso en forma de suspensión. También se descubrió que las plantas tratadas con quitosán aumentan la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), lo que implica varias interacciones planta / patógeno. Además, se pudo demostrar que la resistencia inducida por quitosán en plantas se relaciona con un mayor contenido de antioxidantes (polifenoles y fitoalexinas).

En términos generales, la aplicación de quitosán ha mostrado efectos positivos en el crecimiento de las plantas, tanto en la estimulación de la germinación de semillas como en el crecimiento de partes de la planta como raíces, retoños y hojas.

Características del complejo de CS-PAA

La formación de complejos de quitosán con poliácido acrílico (CS-PAA), además de poseer las propiedades de sus componentes, tienen la ventaja de ser solubles en agua y mejorar las propiedades que posee individualmente cada polímero. Pueden aplicarse al suelo o al agua, con el objetivo de quelatar metales, inducir tolerancia al estrés en plantas, aglomerar partículas de suelo, entre otras, sin riesgo de contaminación, ya que son totalmente biodegradables.

Adicionalmente, se encontró un efecto promotor del crecimiento aplicando complejos de quitosán al cultivar plantas en suelos pobres de zonas áridas. Semillas de tomate sembradas en suelo calcáreo tratado con diferentes concentraciones de ácido benzoico y complejo de CS-PAA hicieron posible que se presentara un efecto positivo sobre el crecimiento y la producción del fruto, tanto al aplicar el complejo de CS-PAA como con el ácido benzoico. En cuanto a la calidad del fruto, fue posible mantener la firmeza en el transcurso de varios días al aplicar solamente el complejo de CS-PAA.

En cuanto a la posibilidad de mejorar el contenido de azúcares en los frutos de la vid, aunque no se dispone de trabajos previos en esta especie, sí se tienen resultados en otros cultivos, como el tomate o el Agave tequilana; en este último, fue notable el aumento del contenido de azúcares tanto en las hojas como en los órganos de almacenamiento (Patente MX 265296, 2009).

En un estudio reciente, se encontró que el complejo de CS-PAA modifica el metabolismo redox, al aumentar la actividad enzimática en el cultivo de lechuga y usar los complejos de biopolímeros adicionados con selenio incrementó el peso seco en tejidos de las plantas de lechuga.

Actualmente, en el territorio mexicano, la plantación de viñedos cubre alrededor de 70 mil has de cultivo, de las cuales la mayor parte de las variedades son de uvas blancas y rojas. En el año 2017 hubo una producción históricamente baja debido al cambio climático, ya que dio origen a enfermedades causadas por hongos (mildiú y oídio), aunque la producción de la región vitivinícola en el estado de Coahuila ha aumentado gracias a la inversión privada en el municipio de Parras de la Fuente.

Resultados de los efectos del CS-PAA en la vid

La uva de la variedad Cabernet Sauvignon es originaria de Francia y se considera el cepaje número uno de los racimos tintos en el mundo; la variedad se ha difundido de áreas templadas a cálidas en todo el mundo. Sus racimos son pequeños o muy pequeños con bayas redondas pequeñas y con epidermis muy gruesa, azulada, con abundante pruina, muy jugosa de sabor y aroma peculiar. Algunas características mencionadas en el catálogo general de las variedades y los clones de uva de vino son las siguientes: variedad homogénea; las diferencias se refieren a la forma del racimo y al vigor; sus cepas son medianamente vigorosas; sarmientos tendencialmente elevados; no acepta suelos fértiles, ni húmedos que inducen en la planta a una escasa lignificación dependiendo de los ambientes.

Los polifenoles son los fitoquímicos más importantes que se encuentran en la uva y que poseen muchas actividades biológicas y beneficios que promueven la salud. Entre los compuestos fenólicos se incluyen principalmente antocianinas, flavonoides, resveratrol y ácidos fenólicos. Se ha reportado que estos compuestos presentan efectos anti-cancerígenos, anti-obesidad y anti-inflamatorios. También promueven la salud del corazón, mejoran la inmunidad y fortalecen los huesos.

Con base en los estudios realizados previamente con estos complejos en hortalizas, se plantearon los siguientes objetivos: determinar los efectos del CS-PAA, aplicado en distintas etapas fenológicas de la vid, sobre la brotación, el cuajado del fruto y el llenado del mismo. Además, se buscaba verificar si el Cs-PAA aplicado en los frutos en la última etapa de crecimiento y maduración causa cambios en la composición del fruto.

Entre los resultados que obtuvimos en el presente estudio de la uva, el tratamiento con el complejo presentó diferencias estadísticas en el rendimiento, incrementando en 18 por ciento. Esto representa un aumento en la producción de uva de 9.07 ton/ha en comparación con los tratamientos donde sólo se aplica el quitosán, ya que disminuyeron el rendimiento desde un seis a un 12.8 por ciento, en comparación con el testigo. De esta forma, se demuestra que la aplicación del complejo de quitosán con poliacrilato afecta el metabolismo primario de la planta positivamente. Además, se modificaron las características de calidad como los grados Brix y la vitamina C.

El análisis estadístico indicó que no existieron diferencias significativas entre los tratamientos para el pH y los sólidos solubles totales; al igual que otros autores, no se encontraron un efecto significativo de los sólidos solubles y el pH, pero sí se observó una mayor concentración de grados ºBrix (carbohidratos totales).

Fuente: México es Ciencia

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