Cambios que genera la radiación impactando la calidad de frutas y vegetales

Dentro de los efectos está la disminución de los tallos, cambios morfológicos y en el metabolismo energético, reducción del área foliar, como por ejemplo en los arándanos y paltos, señala Carlos Castillo, agrónomo y experto internacional de berries y hortalizas, entre otros.

Por Andrea Bustos

La radiación solar es uno de los factores que están afectando las condiciones ambientales de nuestro planeta, ella controla el funcionamiento de todos los ecosistemas de la tierra, tanto terrestres como acuáticos por medio de procesos fotobiológicos (fotosíntesis, fotoperíodo, fototropismos, etc.) como por medio de su acción sobre otros factores ambientales ( temperatura, humedad, precipitación, etc) y la interacción con ciclos naturales (ciclo diarios, anuales, hídricos, etc.) que inciden en la distribución de los organismos sobre el planeta y le dan condiciones para su adaptación.

El experto en cultivos de berries, hortalizas y paltas, el ingeniero agrónomo Carlos Castillo, explica como la radiación y los cambios en la composición espectral afecta a las frutas y vegetales en general, entrega recomendaciones a los productores y da ejemplos de experiencias en algunos cultivos que están siendo afectados por estas condiciones en la capa de ozono.

Una gran parte de la radiación que llega a la tierra, abarca una amplia gama del espectro electromagnético y aproximadamente el 40 % de ella es la que conocemos como luz o radiación visible. Éstá comprende longitudes de onda que van de los 400 a los 700 nm, que abarca los colores violeta, azul, verde, amarillo, naranja y rojo que por ser usado por los vegetales en el proceso de la fotosíntesis, también se le denomina radicación fotosintéticamente activa o PAR.

Dentro de los diferentes rangos de esta radiación electromagnética es el que va de los 280 nm a los 1,000 nm, conocido como rango fotobiológico, ya que comprende longitudes de ondas mas allá de la radiación PAR y que son de importancia en otros procesos fotobiológicos bajo control de fotorreceptores específicos como por ejemplo los fitocromos.

Esta misma radiación solar, la cual ha hecho posible la vida sobre nuestro planeta puede ser perjudicial en altas intensidades o cuando la proporción de ondas aumenta por sobre determinados límites. Altas intensidades de radiación y cambios en la composición espectral pueden afectar importantes procesos en  los organismos, en particular en los vegetales que no pueden moverse y solo les queda adaptarse a tales cambios, explicas Castillo.

La radiación UV y las consecuencias en cultivos

La radicación UV – B es aquella comprendida entre las longitudes de onda entre los 280 a 320 nm. Los otros componentes de la radiación UV  son la radiación UV – A entre los 330 y los 400 nm. Esta es poco absorbida por el O3, por lo que llega en mayor cantidad a la tierra y es una gran señal fotomorfogénica en las plantas y es la menos dañina. Por lo contrario la UV – C es la mas energética y dañina para el ADN , sin embargo por ser la mas absorbida por el O2 y el O3 de la estratosfera prácticamente no llega a la superficie de la tierra.

Durante estos últimos años es el incremento  de la radiación UV – B , esto como producto de la destrucción de la capa de ozono por compuestos como los cloroflurocarbonos, óxidos de nitrógeno, cloro, bromo, azufre y otros. Estos compuestos tienden a formar compuestos estables con el ozono (O3) con una vida media de 50 a 150 años.  

La destrucción de la capa de ozono ha sido mas intensa en las latitudes en la Antártica donde las concentraciones de ozono han disminuido entre un 40 a 50 % respecto a los valores obtenidos en 1,980  y mínimos cambios en la zona del Ecuador en un 3 a 6 %, en donde la radiación  UV es intensa por naturaleza. Debido a esto desde 1980 a la fecha el flujo de radiación UV – B en el rango de los 290 a 315 nm ha aumentado en la tropósfera en promedio del 6 al 14 %.

Dentro de las consecuencias de esto en los cultivos, argumenta Carlos Castillo, “esto ha generado importantes efectos, ya que ingresa y penetra las hojas y es absorbida por cromóforos o moléculas susceptibles al efecto dañino de esta radiación. Muchos de los cambios tanto en monocotiledóneas , como en dicotiledóneas, las monocotiledóneas que presentan hojas delgadas con orientación vertical interceptan menos la radiación UV – B que las dicotiledóneas por presentar estas hojas anchas y de orientación horizontal, por lo tanto están mas expuestas a la radicación y sus efectos. Existen diferentes daños, como la reducción de la longitud de los tallos, con ramas cortas con morfología compacta, esto debido a la oxidación de fitohormonas inductoras del tamaño de las células, como el ácido indolacético ( IAA), el cual es susceptible a ser degradado por la radiación UV – B.”. 

Agrega que, otro de los grandes efectos es la reducción del área foliar, esta ha sido muy documentada en distintas especies como arveja, pimientos, soya, etc. Esta se refleja en la presencia de hojas mas pequeñas, que se refleja como el efecto de esta radiación que inhibe la expansión del epitelio de la cara adaxial que es la que normalmente recibe los flujos de radicación mayores a la abaxial, demostrando. Se ha demostrado que es la expansión de las células epiteliales la que regula el crecimiento foliar y lo que causa su reducción es un entrecruzamiento de los enlaces formados entre carbohidratos ácido ferúlico. 

Esto finalmente reduce la extensibilidad de la pared celular y por lo tanto no hay crecimiento, esto fue expuesto por Liu y colaboradores que obsevaron un incremento de ácido ferúlico en el epitelio de hojas de cebada como respuesta a la radiación UV – B. Por otra parte muchos estudios sugieren que la primera causa de la reducción del área foliar está asociada a la inhibición de la división celular.

Uno de los efectos más graves dentro de los procesos mas importantes por este tipo de radiación UV – B son aquellos relacionados con el metabolismo energético como la fotosíntesis, como la inactivación del complejo colector de luz II que es el Fotosistema II y el aceptor del Fotosistema I, siendo el Fotosistema II el mas afectado y por lo tanto se detiene la fosforilación oxidativa y por lo tanto no hay síntesis de ATP y NADPH, tampoco se puede sintetizar RUBISCO que es la 1 – 5 ribulosa difosfato por lo que no puede tampoco hacer glucosa y se colapsan todos los procesos metabólicos y se paralizan las plantas.

 Por otro lado también los fotones de este tipo de radiación son mas energéticos destruyen la estructura de aminoácidos aromáticos como la Tirosina, Fenilalanina y triptófano alterando su funcionalidad como proteínas lo que inhibe la producción de las mismas poniendo en riesgo la vida de las plantas. También esto genera la disminución de clorofilas y otros pigmentos debido a la degradación de la proteína D1 que provoca la desorganización de los centros de reacción y esto reduce la presencia de cloroplastos con un menor número de granas y menor cantidad de tilacoides por grana.

“Todo esto es lo que hemos estado viendo en los últimos tres años y es Perú una de las regiones más afectadas por tener de forma natural debido a su posición con respecto al Ecuador una mayor exposición a la radiación UV – B , además que si le agregamos el efecto del Niño, la alta concentración de los niveles de CO2 en la atmósfera que a ocasionado el calentamiento global y que este tipo de radiación al chocar la superficie del suelo arenoso es refractado ocasionando la vibración de los cristales heptahédricos que las componen y con esto acumulando energía, dado que su forma redondeada entre los 0.0625 a los 2 milímetros  tiene mayor capacidad de absorción de radiación UV – B y está se convierte en parte de la estructura de las mismas lo que sube la temperatura de los suelos, que son los que predominan en toda la zona agrícola de Perú", detalla Castillo.

Esto lo podemos ver con el calentamiento del suelo por encima de los 40 grados centígrados lo que ocasiona el estrés en la raíz de las plantas y ocasiona que cierren los estomas y con esto la planta deja la respiración aeróbica y comienza a hacer respiración anaeróbica y con esto no hay intercambio de O2 y CO2 entre la planta y el ambiente, si las raíces dejan de respirar las plantas no tomas agua y menos nutrientes, esto se da cuando la temperatura del suelo se encuentra por encima de los 28 grados centígrados, esto es lo que ha ocasionado que las plantas no tengan condiciones para producir, agrega.

El caso de los paltos

Enfatiza el profesional  en que hay que recordar que las raíces controlan el comportamiento de las hormonas en la planta, pero estás se inhiben por encima de los 30 grados centígrados en el suelo, entonces porque no florearon los arándanos el año pasado en la campaña 2022 – 2023 , principalmente de la variedad Ventura, es porque las temperaturas por encima de 28 grados no le dieron las condiciones para que sus raíces regularan el comportamiento hormonal y por lo tanto no florearon y cuando la radiación bajo después del invierno tuvieron una floración tardía en agosto o septiembre y la se atrasó la producción afectando a los productores, es por eso que se deben buscar manejos agrícolas y el uso de tecnología que permita refractar la luz, como es el caso de los protectores solares que refracten la luz y protejan a las plantas de la radiación UV – B y con esto evitar que las plantas dejen de transpirar y puedan mantener una tasa de fotosíntesis normal. 

Un caso bien estudiado en 2023 fue el de los paltos los cuales no llegaron a producir los niveles de materia seca que se necesitaba y esto se explica porque la planta no pudo hacer fotosíntesis, porque este tipo de radiación no permite  que enzimas como el ATPasa Ca y el ATPasa K se produzcan en la cantidad necesaria para la producción y traslocación de K, por lo que la fruta no podía ganar materia seca y no hubo fruta de calidad, además como ya se explico también este tipo de radiación no permite la generación de Rubisco y no hubo glucosa.

Esto genera problemas con el peso de la fruta ya que no gana peso, además la producción de etileno dentro de las plantas se incrementó y la planta aborto más fruta e incremento más pérdidas, pero esto también provocó que se degradaran los aminoácidos como consecuencia de los efectos ya discutidos sobre estos y las proteínas que tiene la radiación UV – B.

Las condiciones actuales no han cambiado con respecto al año pasado. En un informe de la NASA indica que hay explosiones solares desde hace cinco años y que en el 2025 se va a tener la mayor exposición a los efectos de la radiación UV – B debido a las explotaciones del sol, “entonces todavía no hemos salido del problema, al contrario, estamos en un año difícil pero el otro que viene va a estar peor y que las mismas condiciones de radiación se van a repetir en el 2026 y en el 2027 se van a repetir las condiciones de radiación del 2023, esto nos indica que debemos de tomar medidas que nos permitan enfrentar los problemas de una manera eficiente”, dice.

Uso del silicio, ácido glutámico, fertirriego y levaduras

El uso de silicio es fundamental, ya que refracta la luz si lo aplicamos de manera foliar y con esto se reduce la temperatura de las plantas y además no se expone a las plantas a la radiación  UV – B entonces no se detendrá el Fotosistema II y con ello habrá ATP y NADPH, así se tendrá la energía para el mantener el metabolismo de las plantas, se tendrá Rubisco y con ello la glucosa suficiente para producir floración y una buena fructificación, recomienda Carlos Castillo.

Por otro lado si se aplica por el fertirriego tendremos acumulación de P y Ca porque el silicio acarrea estos dos elementos dentro de la planta y además se acumula en la cutícula de la epidermis y con ello se crea una capa protectora que le permiten a las plantas contar con una barrera natural protectora que le permitirá resistir la radiación por las condiciones de la cutícula con alta concentración de silicio amorfo que permite también retener agua en los tejidos y con ello mantenerse hidratada.

El otro elemento que contribuye a generar resistencia son las levaduras, estas generan oxidación en el suelo y mantienen a las raíces activas, además si solubilizan oxígeno en el agua de la solución, esto va a bajar la temperatura del suelo y va a permitir que las raíces tengan una temperatura más amigable para mantenerse activa y que siga tomando agua y nutrientes, además mantienen una baja C.E. y un pH estable. 

Su aplicación foliar genera una capa de levaduras sobre el haz de la hoja generando oxidación que le aporta a la hoja muy cerca, por lo que se incrementa el intercambio de O2 y CO2 por lo que se estimula la tasa de fotosíntesis y se mantiene la actividad metabólica de las plantas generando glucosa y proteínas, además al formar una capa con la segregación de sus metabolitos sobre el haz, se protegen de la radiación y conservan una baja temperatura y controlan la presencia de otros hongos y bacterias, manteniendo las plantas sanas.

Para Castillo, el rey del metabolismo es el ácido glutámico, que con la protección de la radiación UV – B que generan el Silicio y las levaduras, van a permitirle a este aminoácido trabajar de manera eficiente sin ser degradado, el va a formar L – Alanina, L-Prolina y L-Arginina con lo que las plantas van a poder contrarrestar el estrés que se pueda generar debido a las condiciones tan adversas del clima, en primer lugar van a generar la energía para nutrirse de manera mas eficiente, activar las aquaporinas y con ello evitar la deshidratación y conservar agua internamente, mantener con la prolina condiciones de actividad metabólica contra la alcalinidad y el estrés por radiación con lo que se evitan problemas, el glutámico en si es un generador de energía y aceleración de la división celular generando raíces y meristemos apicales.

Otro de los factores que mejora este aminoácido es la actividad fotosintética, al estimular la generación de mayor cantidad de clorofilas, incrementando la fotosíntesis y esto va incrementar el área foliar de las plantas, además que estimula la generación de Bloom que es una cera cuticular que no solo es indispensable en los arándanos como indicador de calidad, pero también es un protector físico, una barrera mecánica que evita el daño por radiación.

El manejo del riego de manera eficiente es indispensable, ya que va a evitar el estrés y va a permitir que las plantas se mantengan activas y transpirando, por lo que la fotosíntesis y la respiración están garantizadas y con esto la traslocación de glucosa que genera el metabolismo que se necesita para mantener a las plantas en condiciones de resistir el estrés y el daño que genera la Radiación UV – B con su lamentables efectos que reducen la producción y que tanto han afectado y pueden afectar el proceso productivo.