El riego deficitario controlado induce mejor calidad a la fruta de hueso

La aridez de los agrosistemas mediterráneos requiere aplicar estrategias de riego deficitario controlado (RDC). Diversos estudios han demostrado la existencia de estrés hídrico en nectarina y melocotón extratemprano al aplicar RDC. El nivel de estrés dependió de la intensidad y duración del RDC. Éste induce una respuesta en la actividad metabólica, aumentando la actividad enzimática e incrementando los niveles de compuestos beneficiosos para la salud como vitamina C, fenoles o antocianinas. Con ello, el producto final adquiere un mayor valor funcional. Además, los melocotones y nectarinas cultivados bajo RDC consiguieron una mayor concentración de sólidos solubles totales, una adecuada calidad sensorial y un importante ahorro de agua de hasta 2.000 m³/ha y año.

España fue el cuarto productor mundial de melocotón y nectarina en el periodo 2000-2013, con una media anual de 1.219.780 t (FAOSTAT, 2015). La producción muestra una tendencia creciente en los últimos años debido a las nuevas variedades adaptadas a condiciones específicas del suelo y clima, a los avances en estrategias de riego y fertilización, así como a las mejoras en técnicas postcosecha y trazabilidad que facilitan las exportaciones (Iglesias, 2013).

El cultivo de frutales de hueso requiere entre 5.000 y 7.000 m³ de agua de riego por ha y año. Zonas como la Cuenca Mediterránea o el sur de Estados Unidos, grandes productores de melocotón y nectarina, se encuentran en una situación de riesgo para los cultivos por la escasez y baja calidad de los recursos hídricos. Por ello, es necesario implantar estrategias de riego que optimicen el uso de agua, manteniendo la producción y la calidad del producto obtenido. Una posible solución es la aplicación de la técnica conocida como riego deficitario controlado (RDC).

La mayor parte de agua de riego se obtiene directamente de fuentes superficiales o subterráneas (Knox y col., 2012). Cuando no hay suficientes recursos para cubrir las necesidades hídricas del cultivo, la optimización del agua disponible mediante estrategias de RDC es indispensable (Pereira y col., 2012). Estas técnicas buscan ahorrar agua minimizando el impacto sobre la cosecha y la calidad del fruto (Chalmers y col., 1989; Naor, 2006).

Para ello, el riego debe adaptarse a cada cultivo en función de su fenología (Goldhamer y Fereres, 2001; Pereira y col., 2002; Naor, 2006; Katerji y col., 2008). El conocimiento del comportamiento del árbol en cada fase fenológica es esencial para identificar los periodos, conocidos como críticos, en los que la disminución o incluso la supresión del riego puede tener efectos adversos. En el caso de frutales de hueso, existen principalmente dos periodos críticos (Torrecillas y col., 2000). El primero corresponde con la segunda fase de crecimiento rápido del fruto. En este periodo, una restricción severa de agua puede reducir el tamaño del fruto y disminuir la cosecha. El segundo punto crítico sucede en la fase de postcosecha temprana, donde un manejo inapropiado de RDC puede afectar a los procesos de inducción y diferenciación floral (Faust, 1989).

Los programas de diseño de riego se basan en indicadores del estado de la planta que regulan numerosos procesos biológicos en la misma (Ortuño y col., 2010). El más preciso y por ello más utilizado en frutales de hueso es la medida de la contracción máxima diaria de tronco (MDS). Las fluctuaciones que se producen a lo largo del día en el diámetro del tronco se deben a la transpiración, que reduce el mismo desde las primeras horas de la mañana (Fernández y Cuevas, 2010). Durante la noche, la hidratación de los órganos es máxima, aumentando dicho diámetro. Es un valor absoluto que no tiene en cuenta la demanda evaporativa. Por ello, se deben normalizar estos valores aplicando el concepto de intensidad de señal (IS), que relaciona los valores de MDS de árboles testigo, regados sin condiciones limitantes de agua en el suelo y el MDS del árbol sometido a RDC (De la Rosa y col., 2013).

Si la IS es menor a la unidad, indica que el árbol está sobrerregado; igual o cercano a la unidad, óptimamente regado y mayor a la unidad muestra una situación de déficit hídrico (Conesa y col., 2014). De esta manera, podemos controlar tanto la duración como la intensidad del RDC y diseñar adecuadamente la estrategia.

Asimismo es importante remarcar la firmeza, que influye en la calidad organoléptica, vida útil y transporte (Urban y col., 2014). Está relacionada con las pérdidas de peso. El mejor rango de firmeza para consumo de melocotones y nectarinas se encuentra entre 9 y 13 N (Crisosto y col., 1994). Se ha observado que los frutos sometidos a RDC tienen una firmeza mayor y menores pérdidas de peso que los regados sin restricciones hídricas. Esto puede achacarse a la formación de una cutícula más gruesa como mecanismo de defensa frente al estrés hídrico. Gracias a esta circunstancia, los frutos se mantienen en mejor estado durante la postcosecha, reduciendo el ablandamiento y la deshidratación, siempre y cuando estén acompañados de una correcta temperatura y atmósfera de conservación (Falagán y col., 2014). Algunos autores señalan también una menor incidencia de ataques fúngicos debido a la formación de dicha cutícula (Mpelasoka y col., 2001).

Las clorofilas, los carotenoides y las antocianinas son las responsables del color en melocotones y nectarinas. Durante la maduración, los tilacoides se reorganizan y los cloroplastos que contienen clorofilas se van gradualmente sustituyendo por cromoplastos, que contienen carotenoides (Artés y col., 2002). La concentración de estos pigmentos se ve influenciada por situaciones de escasez de agua donde la planta genera una mayor concentración de estos compuestos antioxidantes para hacer frente al estrés al que está sometido. En definitiva, la aplicación de un RDC proporciona una serie de mejoras individuales cuya suma global otorga en su conjunto una adecuada calidad sensorial.

La ingesta de frutas y hortalizas es beneficiosa para la salud por su riqueza en compuestos bioactivos y el elevado potencial antioxidante que presentan (Szajdek y Borowska, 2008), es decir, son capaces de neutralizar las llamadas especies reactivas de oxígeno e inhibir las enzimas implicadas en las reacciones de oxidación, lo que retrasan los procesos de envejecimiento (Harborne y Williams, 2000; Heim y col., 2002). Estos compuestos bioactivos pueden contribuir a prevenir el desarrollo de cáncer o enfermedades cardiovasculares (Barbagallo y col., 2013). Las frutas y hortalizas frescas contienen dichos compuestos entre los que se encuentran los fenoles o la vitamina C.

Los factores ambientales juegan un papel fundamental en la síntesis y acumulación de compuestos bioactivos en la fruta (Poiroux-Gonord y col. 2010). Se ha demostrado que el estrés hídrico provocado por el RDC induce una señal en la planta influyendo en el metabolismo y promoviendo la activación de sus mecanismos de defensa. En este sentido, se incrementa la concentración de compuestos bioactivos debido al aumento en la acción de enzimas oxido-reductasas como ascorbato peroxidasa (APX; EC 1.11.1.11), catalasa (EC 1.11.1.6) o fenilalanina amonio liasa (PAL; EC 4.3.1.5) (Barbagallo y col., 2013; Falagán y col., 2015a), que intervienen en las rutas de síntesis de estos compuestos.

En concreto y tras diversos estudios, hemos observado que la mayor o menor producción y acumulación de los compuestos bioactivos depende de la duración e intensidad del RDC (Falagán y col., 2015a). Así, en nectarina extratemprana VioWhite 5, se aplicaron tres diferentes estrategias de riego: testigo, regado al 110% de la evapotranspiración del cultivo (ETC) durante todo el ciclo para evitar condiciones limitantes de agua en el suelo (6.540 m³ por ha y año); RDC1, regado al 110% ETC durante los citados periodos críticos y al 85% del testigo durante el resto del ciclo (5.760 m³ por ha y año); RDC2, regado al 110% ETC durante los periodos críticos y al 80 y 60% del testigo durante la segunda fase de crecimiento del fruto y el periodo final de postcosecha, respectivamente (4.490 m³ por ha y año). Se observó que los frutos sometidos a RDC mostraron un mayor contenido en fenoles totales que los frutos testigo, en especial las nectarinas del tratamiento RDC2 que sufrieron un mayor estrés durante el cultivo (Figura 1), detectándose una mayor actividad de la enzima PAL en dicho tratamiento. Además, mostraron un mayor contenido en vitamina C. La vitamina C tiene dos isoformas con actividad biológica: el ácido ascórbico (AsA) y su forma oxidada, el ácido dehidroascórbico (DHA). Debido al estrés hídrico la enzima APX incrementó su actividad interviniendo en la transformación del AsA en DHA y, con ello, aumentando la concentración de la vitamina C total (Figura 2). De esta manera, enzimas como PAL y APX y compuestos como el DHA se revelan como buenos indicadores del estrés hídrico aplicado.

Por último, tras realizar estudios comparativos entre la piel y pulpa de melocotones y nectarinas, se ha observado que aquella presenta alrededor de cuatro veces más contenido en compuestos bioactivos que la pulpa (Falagán y col., 2015a, b).

Agradecimientos

Los autores agradecen la financiación recibida del Ministerio de Economía y Competitividad, proyecto AGL2010-19201-C04-02-AGR, que ha permitido la realización de los estudios mencionados en este artículo.

Referencias bibliográficas

• Artés, F.; Mínguez, M.I.; Hornero, D. (2002). Analysing changes in fruit pigments. En: Colour in Food. Improving Quality. Ed. D.B. Mac Dougall. Edit. CRC Press and Woodhead Publishing Ltd. Cambridge, UK. Capítulo 10, 248-282.
• Barbagallo, R.N.; Di Silvestro, I.; Patanè, C. (2013). Yield, physicochemical traits, antioxidant pattern, polyphenol oxidase activity and total visual quality of field-grown processing tomato cv. Brigade as affected by water stress in Mediterranean climate. Journal of the Science of Food and Agriculture 93, 1449-1457.
• Chalmers, D.J.; Mitchell, P.D.; Jerie, P.H. (1983). The physiology of growth control of peach and pear trees using reduced irrigation. In International Workshop on Controlling Vigor in Fruit Trees 146, 143-150.
• Conesa, M.R.; Domingo, R.; Pérez-Pastor, A. (2014). A new approach to ascertain the sensitivity to water stress of different plant water indicators in extra-early nectarine trees. Scientia Horticulturae 169, 147-153.
• Crisosto, C.H.; Johnson, R.S.; Luza, J.G.; Crisosto, G.M. (1994). Irrigation regimes affect fruit soluble solids concentration and rate of water loss of ‘O’Henry’ peaches. HortScience 29, 1169-1171.
• De la Rosa, J.M.; Conesa, M.R.; Domingo, R.; Torres, R.; Pérez-Pastor, A. (2013). Feasibility of using trunk diameter fluctuation and stem water potential reference lines for irrigation scheduling of early nectarine trees. Agricultural Water Management 126, 133-141.
• Falagán, N.; Artés, F.; Gómez, P.A.; Artés-Hernández, F.; Conejero, W.; Aguayo, E. (2014). Deficit irrigation strategies combined with controlled atmosphere preserve quality in early peaches. Food Science and Technology International 21 (7), 547-556.
• Falagán, N.; Artés, F.; Gómez, P.A.; Artés-Hernández, F.; Conejero, W.; Aguayo, E. (2015a). Deficit irrigation strategies enhance health-promoting compounds through the intensification of specific enzymes in early peaches. Journal of the Science of Food and Agriculture, DOI: 10.1002/jsfa.7290.
• Falagán, N.; Artés, F.; Artés-Hernández, F.; Gómez, P.A.; Pérez-Pastor, A.; Aguayo, E. (2015b). Comparative study on postharvest performance of nectarines grown under regulated deficit irrigation. Postharvest Biology and Technology 110, 24-32.
• Fernández, J.E.; Cuevas, M.V. (2010). Irrigation scheduling from stem diameter variations: A review. Agricultural and Forest Meteorology 150, 135-151.
• FAOSTAT. (2015). Statistical Databases. Food and Agriculture Organization of the United Nations. http://faostat3.fao.org/browse/Q/QC/E. (Accessed May, 2015).
• Faust, M. (1989). Physiology of temperate zone fruit trees. John Wiley & Sons, Inc. Estados Unidos de América.
• Génard, M.; Bertin, N.; Borel, C.; Bussières, P.; Gautier, H.; Habib, R.; Léchaudel, M.; Lecomte, A.; Lescourret, F.; Lobit, P.; Quilot, B. (2007). Towards a virtual fruit focusing on quality: modelling features and potential uses. Journal of Experimental Botany 58, 917-928.
• Goldhamer, D.A.; Fereres, E. (2001). Irrigation scheduling protocols using continuously recorded trunk diameter measurements. Irrigation Science 20, 115-125.
• Harborne, J.B.; Williams, C.A. (2000). Advances in flavonoid research since 1992. Phytochemistry 55, 481-504.
• Heim, K.E.; Tagliaferro, A.R.; Bobilya, D.J. (2002). Flavonoid antioxidants: chemistry, metabolism and structure-activity relationships. The Journal of Nutritional Biochemistry 13, 572-584.
• Iglesias, I. (2013). Peach production in Spain: current situation and trends, from production to consumption. En: Proceedings of the 4th Conference, Innovations in Fruit Growing, p. 75-96.
• Katerji, N.; Mastrorilli, M.; Rana, G. (2008). Water use efficiency of crops cultivated in the Mediterranean region: Review and analysis. European Journal of Agronomy 28, 493-507.
• Mpelasoka, B.S.; Behboudian, M.H.; Mills, T.M. (2001). Effects of deficit irrigation on fruit maturity and quality of ‘Braeburn’ apple. Scientia Horticulturae 90, 279-290.
• Naor, A. (2006). Irrigation scheduling and evaluation of tree water status in deciduous orchards. Horticultural Reviews 32, 111-116.
• Ortuño, M.F.; Conejero, W.; Moreno, F.; Moriana, A.; Intrigliolo, D.S.; Biel, C.; Mellisho, C.D.; Pérez-Pastor, A.; Domingo, R.; Ruiz-Sánchez, M.C.; Casadesus, J.; Bonany, J.; Torrecillas, A. (2010). Could trunk diameter sensors be used in woody crops for irrigation scheduling? A review of current knowledge and future perspectives. Agricultural Water Management 97, 1-11.
• Pedrero, F.; Maestre-Valero, J.F.; Mounzer, O.; Alarcón, J.J.; Nicolás, E. (2014). Physiological and agronomic mandarin trees performance under saline reclaimed water combined with regulated deficit irrigation. Agricultural Water Management 146, 228-237.
• Pereira, L.S.; Cordery, I.; Iacovides, I. (2002). Coping with water scarcity. Technical Documents in Hydrology, 58. UNESCO, París.
• Poiroux-Gonord, F.; Bidel, L.P.R.; Fanciullino, A.L.; Gautier, H.; López-Lauri, F.; Urban, L. (2010). Health benefits of vitamins and secondary metabolites of fruits and vegetables and prospects to increase their concentrations by agronomic approaches. Journal of Agricultural and Food Chemistry 58, 12065-12082.
• Szajdek, A.; Borowska, E.J. (2008). Bioactive compounds and health-promoting properties of berry fruits: a review. Plant Foods for Human Nutrition 63, 147-156.
• Torrecillas, A.; Domingo, R.; Galego, R.; Ruiz-Sánchez, M.C. (2000). Apricot tree response to withholding irrigation at different phenological periods. Scientia Horticulturae 85, 201-215.
• Urban, L.; Staudt, M.; Ripoll, J.; Lauri-López, F.; Bertin, N. (2014). Less can make more - Revisiting fleshy fruit quality and irrigation in horticulture. Chronica Horticulturae 54, 25-30.
• Vallverdú, X.; Girona, J.; Echeverria, G.; Marsal, J.; Behboudian, M.H.; López, G. (2012). Sensory quality and consumer acceptance of ‘Tardibelle’ peach are improved by deficit irrigation applied during stage II of fruit development. HortScience 47, 656-659.