Evaluation of Integrated (Irrigation-Fertigation) Measures Taken Against Drought in Potatoes in Terms of Mathematical Modeling of Crop Water Production Functions (CWPF)

A medida que el planeta se calienta, los patrones de lluvia y calor en los que los agricultores han confiado durante generaciones están cambiando, trayendo periodos secos más largos y sequías más intensas. Para cultivos como las patatas, que son vitales para la seguridad alimentaria mundial, estos cambios representan una seria amenaza. El desafío no es solo mantener vivas las plantas, sino saber exactamente cuándo necesitan agua y nutrientes para sobrevivir sin desperdiciar recursos preciosos. Los científicos saben desde hace tiempo que las plantas pasan por distintas etapas de la vida, desde la germinación hasta la floración y, finalmente, la producción de los tubérculos que comemos. La idea central que impulsa la investigación reciente es que la necesidad de agua de una planta no es constante; cambia dependiendo de en qué etapa de su vida se encuentre. Si un agricultor riega demasiado o muy poco en el momento equivocado, el cultivo podría sobrevivir pero producir menos alimento o patatas de menor calidad. Para resolver esto, los investigadores utilizan modelos matemáticos para trazar exactamente cuánta agua necesita una planta en cada etapa para producir la mejor cosecha. Estos modelos actúan como una guía, ayudando a los agricultores a decidir cuándo irrigar y cuándo contenerse, especialmente cuando el agua es escasa.

En un estudio reciente realizado en la región de Mármara, en Turquía, un investigador se propuso poner a prueba estas ideas en cultivos de patata que enfrentan condiciones de sequía del mundo real. Trabajó en un campo de investigación cerca de Bursa, plantando una variedad de patata industrial popular conocida como Hermes, que se utiliza a menudo para la fabricación de patatas fritas. Durante dos temporadas de cultivo, de 2019 a 2020, el investigador experimentó con diferentes estrategias. Dividió sus parcelas de patata en grupos y aplicó agua en intervalos de seis días. Nutrientes específicos de la planta —fósforo, potasio, calcio y azufre— se aplicaron mediante riego por goteo en momentos correspondientes a las cuatro etapas principales de la vida de la patata: el crecimiento vegetativo inicial, la floración, la formación del tubérculo y el periodo final de maduración. El objetivo era ver qué combinación de agua y nutrientes producía la mayor cantidad de patatas y la mayor calidad, medida por la cantidad de materia seca dentro del tubérculo. La alta materia seca es crucial para las patatas porque significa una mejor textura y sabor, especialmente para su procesamiento en patatas fritas. El investigador también realizó un seguimiento de cuánta agua utilizaban realmente las plantas midiendo el agua perdida al aire a través de las hojas y el suelo, un proceso conocido como evapotranspiración.

El investigador descubrió que las patatas no eran igualmente sensibles a la escasez de agua en cada etapa de su vida. El momento más crítico para el agua fue cuando los tubérculos se estaban formando. Si las plantas no recibían suficiente agua durante este periodo específico, el rendimiento caía significativamente. La etapa de floración y el crecimiento vegetativo temprano también fueron importantes, pero ligeramente menos que el periodo de formación del tubérculo. Sorprendentemente, la etapa final de maduración fue el momento en que las patatas podían soportar la menor cantidad de agua sin sufrir una pérdida importante en el peso total. Esto significa que un agricultor podría potencialmente ahorrar una cantidad significativa de agua reduciendo el riego durante el final de la temporada sin perjudicar el tamaño total de la cosecha. Sin embargo, el estudio reveló un complejo compromiso respecto a la calidad. Si bien dar a las plantas abundante agua durante toda la temporada producía el mayor peso total de patatas, en realidad reducía la calidad. Cuanta más agua recibían las plantas, menor era el contenido de materia seca, lo que resultaba en patatas menos densas y potencialmente menos adecuadas para su procesamiento.

Para dar sentido a estos resultados, el investigador probó cinco modelos matemáticos diferentes para ver cuál podía predecir mejor la relación entre el uso de agua y la producción de patata. Estos modelos son esencialmente diferentes formas de calcular cómo responde el crecimiento de una planta al estrés hídrico. El investigador comparó las predicciones de cada modelo con los datos reales que recolectó en el campo. Descubrió que dos modelos específicos, conocidos como los modelos de Rao y Minhas, eran mucho más precisos que los demás. Estos dos modelos predijeron correctamente cómo responderían las patatas a la escasez de agua en cada etapa, coincidiendo con las observaciones del mundo real con una precisión notable. Los otros modelos tendían a ser menos fiables, ya fuera sobreestimando o subestimando el impacto del estrés hídrico. Este hallazgo es significativo porque proporciona a los planificadores agrícolas una mejor herramienta para la toma de decisiones. Al utilizar los modelos más precisos, los agricultores pueden crear calendarios de riego que maximicen la cantidad de alimento producido minimizando la cantidad de agua utilizada.

El estudio también destacó la importancia del tiempo cuando se trata de nutrientes. El investigador aplicó nutrientes específicos mediante riego por goteo en momentos correspondientes a las cuatro diferentes etapas fenológicas junto con el programa de riego regular para ayudar a las plantas a resistir la sequía. Encontraron que, si bien estos nutrientes ayudaron, el momento de la aplicación del agua siguió siendo el factor dominante en la determinación del resultado final. Los datos mostraron que en los años con lluvias intensas, las plantas eran menos sensibles al estrés hídrico, pero en los años más secos, las diferencias entre las estrategias de irrigación se volvieron mucho más pronunciadas. El investigador concluyó que para la región de Mármara, y probablemente para climas similares, el mejor enfoque es centrar los recursos hídricos en la etapa de formación del tubérculo. También señaló que, si bien los modelos son herramientas poderosas, deben probarse y ajustarse para diferentes condiciones locales para asegurar que sigan siendo precisos. El trabajo proporciona un camino claro hacia adelante para la gestión de los cultivos de patata en un mundo que se calienta, mostrando que una gestión del agua cuidadosa y basada en la ciencia puede ayudar a los agricultores a mantener tanto altos rendimientos como alta calidad, incluso cuando las lluvias no son fiables.