Ecophysiology of soursop seedlings fertilized with calcium silicate under different irrigation frequencies

Resumen Técnico: Ecofisiología de Plántulas de Guanábana Fertilizadas con Silicato de Calcio bajo Diferentes Frecuencias de Riego

Planteamiento del Problema
El guanábano (Annona muricata L.) es un cultivo de fruta tropical de gran valor económico y nutricional, particularmente en las regiones semiáridas de Brasil. Sin embargo, su cultivo se ve severamente limitado por la escasez de agua y los patrones de lluvia irregulares, que inducen estrés por déficit hídrico. Este estrés impacta negativamente el desarrollo morfológico, los procesos fisiológicos (como la fotosíntesis y el intercambio gaseoso) y la estabilidad bioquímica, reduciendo finalmente la biomasa y la calidad de las plántulas. Si bien el riego deficitario es una estrategia de manejo necesaria en regiones con escasez de agua, a menudo compromete la productividad de la planta. Existe la necesidad de identificar estrategias de mitigación complementarias, como la aplicación de silicato de calcio (CaSiO₃), que contiene tanto silicio (Si) como calcio (Ca), elementos conocidos por mejorar la tolerancia al estrés en diversas especies, pero cuya interacción específica en plántulas de guanábana bajo diferentes regímenes de riego permanece poco explorada.

Metodología
El estudio se llevó a cabo en un invernadero de la Universidad Federal Rural del Semiárido (UFERSA) en Mossoró, Brasil, de septiembre a diciembre de 2023. El experimento utilizó un diseño de bloques al azar con un esquema factorial de 4 × 2 y cuatro repeticiones.

• Factores:
  1. Frecuencias de Riego: Se probaron cuatro programas: TR1 (diario), TR2 (cada dos días), TR3 (cada cuatro días) y TR4 (cada seis días).
  2. Fertilización: Presencia o ausencia de silicato de calcio (CaSiO₃) aplicado al suelo en una dosis de 3.5 g por planta.
• Condiciones Experimentales: Las plántulas de guanábana (cultivar Morada) fueron trasplantadas a macetas de 5 L que contenían una mezcla de arena y sustrato comercial. El riego se gestionó gravimétricamente para mantener capacidades específicas de retención de agua. El CaSiO₃ se aplicó 30 días después del trasplante.
• Mediciones: A los 120 días de la aplicación del tratamiento, se evaluaron parámetros de crecimiento (altura, diámetro del tallo, área foliar, volumen radicular), acumulación de biomasa, intercambio gaseoso foliar (transpiración, conductancia estomática, tasa de asimilación de CO₂), fluorescencia de la clorofila a, pigmentos fotosintéticos, marcadores de ajuste osmótico (prolina y azúcares solubles totales) y contenido de nutrientes foliares (K, Ca, Si). La calidad de la plántula se evaluó mediante el Índice de Calidad de Dickson (DQI), y la tolerancia a la sequía se calculó mediante la Eficiencia de Tolerancia a la Sequía (DTE) y el Índice de Sensibilidad a la Sequía (DSI).

Resultados Clave

• Impacto de la Frecuencia de Riego: El déficit hídrico severo (TR4, riego cada seis días) redujo significamente la altura de la planta, el número de hojas, el área foliar, el volumen radicular y la masa seca total en comparación con el riego diario (TR1). TR4 también provocó una reducción en el contenido de clorofila y un aumento en la fluorescencia inicial (F₀), indicando daños en el Fotosistema II. Por el contrario, los intervalos de riego de hasta cuatro días (TR3) mantuvieron el crecimiento y el desempeño fisiológico comparables al riego diario (TR1) en ausencia de CaSiO₃.
• Efecto del Silicato de Calcio (CaSiO₃):
  • Intercambio Gaseoso: Se observó una interacción significativa. Bajo estrés moderado (TR3), la aplicación de CaSiO₃ aumentó significativamente la transpiración (E), la conductancia estomática (gs) y la tasa de asimilación de CO₂ (AN) en comparación con las plántulas no fertilizadas. Específicamente, TR3 con CaSiO₃ exhibió los valores de intercambio gaseoso más altos entre todos los tratamientos, representando incrementos de 142.25%, 122.31% y 68.44%, respectivamente, respecto al desempeño más bajo observado (TR1 sin CaSiO₃).
  • Biomasa y Nutrientes: La aplicación de CaSiO₃ aumentó la masa seca foliar aproximadamente un 15% en todas las frecuencias de riego. Aumentó significativamente el contenido de silicio y calcio en los tejidos foliares, particularmente bajo TR3 y TR4.
  • Ajuste Osmótico: La aplicación de CaSiO₃ reguló la síntesis de prolina. Bajo estrés moderado (TR3), las plántulas sin CaSiO₃ exhibieron una acumulación masiva de prolina (192.30% mayor que las plántulas fertilizadas), mientras que las plántulas fertilizadas mantuvieron niveles de prolina significativamente menores. Esto sugiere que el CaSiO₃ mitigó la intensidad del estrés en TR3, reduciendo la necesidad de la planta de realizar un ajuste osmótico excesivo mediante la síntesis de prolina.
  • Tolerancia al Estrés: La presencia de CaSiO₃ mejoró la Eficiencia de Tolerancia a la Sequía (DTE) y redujo el Índice de Sensibilidad a la Sequía (DSI), particularmente bajo TR3 y TR4.

Contribuciones Clave y Significado
El artículo demuestra que el silicato de calcio actúa como un mitigador efectivo del estrés por déficit hídrico en plántulas de guanábana, específicamente bajo condiciones de riego moderado.

• Mecanismo Fisiológico: El estudio postula que el CaSiO₃ mejora la tolerancia a la sequía al mantener la función estomática y el equilibrio osmótico. La deposición de silicio en las paredes celulares probablemente refuerza la rigidez estructural y reduce la pérdida excesiva de agua, mientras que el calcio actúa como una molécula de señalización para regular la apertura estomática y los mecanismos antioxidantes.
• Viabilidad Agronómica: Los resultados indican que un riego cada cuatro días (TR3) combinado con la fertilización con CaSiO₃ permite ahorros significativos de agua sin comprometer el desarrollo de la plántula, el intercambio gaseoso o la acumulación de biomasa. Esta combinación superó al riego con déficit severo (TR4) y mostró una eficiencia fisiológica superior a las plántulas no fertilizadas bajo el mismo estrés.
• Gestión Sostenible: Los hallazgos sugieren que para la producción de guanábana en regiones semiáridas, la integración de la fertilización con silicato de calcio y el riego con déficit moderado (intervalos de hasta cuatro días) es una estrategia viable para optimizar la eficiencia del uso del agua y mantener la calidad de la plántula.

Conclusión
La aplicación de CaSiO₃ aumenta la tolerancia de las plántulas de guanábana a los regímenes de riego deficitario, principalmente bajo condiciones de estrés moderado (intervalos de riego de cuatro días). Este tratamiento mantiene la regulación estomática, mejora la eficiencia fotosintética y mejora la absorción de nutrientes (Si y Ca), reduciendo así el impacto fisiológico de la escasez de agua. Si bien el riego cada seis días suprime severamente el crecimiento independientemente de la fertilización, la combinación de un programa de riego de cuatro días y la fertilización con CaSiO₃ ofrece un enfoque sostenible para la producción de plántulas en entornos con limitaciones hídricas. Los autores concluyen que se requiere más investigación para evaluar diferentes dosis de CaSiO₃ para expandir plenamente su potencial agronómico para esta especie.