Manejo Integrado del Calcio en el Manzano - unifrut.com.mxP. S. 2014) Manejo Integrado del Calcio en...

Manejo Integrado del Calcio en el ManzanoM.C. David Ignacio Berlanga Reyes

Dr. Claudio Rios Velasco

Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C.Unidad Cuauhtémoc

Fisiología y Tecnología de Alimentos de la Zona Templada

Centro de Investigación CONACYT

XX SIMPOSIUM INTERNACIONAL SOBRE EL MANZANO5-7 de Noviembre de 2014

Cd. Cuauhtémoc, Chihuahua, México

Comercializador:• Velocidad de maduración• Desórdenes fisiológicos

Calidad

Consumidor:• Ausencia de daños• Color• Tamaño• Forma• Sabor• Valor nutrimental• Textura (crujencia, firmeza)

Productor:• Resistencia a plagas y enfermedades• Capacidad de crecimiento• Resistencia a daños mecánicos• Facilidad de cosecha

“Atributos que hacen atractiva la producción, manejo y consumo de la fruta”

Parámetros


Nutrición

Iluminación

Agua

Polinización

Plagas y enfermedades

Genética

Estrés

Daños mecánicos

• Ausencia de daños

• Sabor

• Color

• Tamaño

• Forma

• Valor nutrimental

• Textura (crujencia, firmeza)

• Susceptibilidad a plagas y enfermedades

• Susceptibilidad a daños mecánicos

• Velocidad de maduración

• Desórdenes fisiológicosCentro de Investigación CONACYT

Ca-LIDADNutrición

• Color

• Tamaño

• Valor nutrimental

• Textura (crujencia, firmeza)

• Susceptibilidad a plagas y enfermedades

• Susceptibilidad a daños mecánicos

• Velocidad de maduración

• Desórdenes fisiológicosCentro de Investigación CONACYT

Distribución celular• Muy restringido su movimiento a través de membranas

• Hasta el 90% de calcio total en manzanas puede estar relacionado con pared celular

• Hasta el 50 % del calcio total puede estar enlazado a pectatos

Firmeza de tejidos

• Enlaces estables pero reversibles en paredes celulares y membrana plasmática

• La actividad de la poligalacturonasa es inhibida fuertemente por altas concentraciones de calcio

• Reducción en susceptibilidad al ataque de patógenos y a la toxicidad a excesos de sodio

Maduración de frutos

• Estabilidad de membrana plasmática

• Regula la velocidad de respiración

• Regula producción de etileno

• Control de velocidad de maduración

• Resistencia a efectos de estrés

El calcio y la calidad de la fruta


Ca2+

Pared celular

Citoplasma

Vacuola

MitocondriaMembrana plasmática

Lámina media (pectatos de calcio)

Microfibrillas de celulosa enpared celular

Cualquier catión que desplace al Ca2+

inducirá síntomas de deficiencia


Fosfatos y oxalatosde calcio

Membrana celular


Calcio en el suelo

• Conforma el 3.6% en la corteza terrestre es de (más abundante que la mayoría de los nutrimentos)

• Está formando principalmente fosfatos y carbonatos de calcio (insolubles)

• Muy poca movilidad en el suelo (aplicación e incorporación antes de la plantación)

• Da estructura al suelo (aireación, penetración de raíces y agua)


K

K

H

Mg

K

- --

-

Na

Na

Complejoarcillo-húmico

H

H

H

MgMg

Mg

K

-

--

-

--

-

-

NaNa

H

H

Mg

Mg

K

-

- -

-Na

H

H

H

H

K

K K

H

H

Solución delsuelo

Fuerza de retención: H>Ca>Mg>NH4>K>Na

Ca

Ca

Ca

Ca

CaCa

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca

Ca Ca

Ca

Ca

Ca

Na

Na

Na +

+++

++

+

+

+

+

+

++

++

++

++

++

++


--

-

-

-

--

Capacidad de Intercambio Catiónico

• Importante indicador de fertilidad y potencial productivo de un suelo

• Se refiere a la capacidad de adsorber cationes de un suelo

• Es la capacidad de almacenar nutrimentos del suelo

• Está dado por el contenido de materia orgánica y arcillas• Idealmente: Ca = 65-85% de la CIC

Mg = 6-12%K = 2-5%H = 20%Na<15%

Textura del suelo CIC (meq/100 g)

ArenosoFranco arenoso

FrancoFranco limoso

Arcilloso

2-63-87-1510-1815-30


Descalcificación del suelo

• Extracción por las cosechas (80 a 100 kg de CaO/Ha/año)

• Lixiviación por el agua (200 a 300 kg Ca/Ha/año, dependiendo de abundancia de Ca y lluvia),

sobre todo en suelos ácidos

• Fertilización nitrogenada en forma amoniacal (Amoniaco anhidro>Sulfato de amonio>urea>Nitrato

de amonio). De manera general, 100 kg de (NH4)2SO4 aplicados al suelo, 45 kg de Ca son lixivados

• Riegos

• Estos procesos conducen a una acidificación del suelo


Absorción del calcio• Es absorbido por las raíces en forma de catión divalente (Ca++)

• Las plantas son muy poco eficientes en absorber calcio a comparación de otros nutrimentos (en la solución del

suelo el calcio es 10 veces más concentrado que el potasio, sin embargo la absorción de calcio es menor que la

de potasio)

• La raíz del manzano es poco eficiente para absorber calcio de la solución de suelo


• Cantidad de calcio en solución del suelo (65 a 85% de CIC)

• La absorción del calcio es solamente a través de las puntas raíces jóvenes (a diferencia del K y P)

• Portainjerto

• Los frutales tienen poca cantidad de pelos radicales

• Disponibilidad de carbohidratos (disponibilidad poscosecha)

• Compactación del suelo (aireación)

• Competencia con maleza

• Materia orgánica

• Poda de raíces

• Fósforo

1101001,00010,000

PastosHerbáceas

Hoja anchaHerbáceas

Plantas leñosas

Árboles frutales

Longitud de raíces por superficie de suelo (cm/cm2)


Disponibilidad de agua

• Agente solvente de nutrimentos en suelo y en la planta

• Transporta los nutrimentos dentro de la raíz y los distribuye dentro de la planta

• Riego para colocar el nutrimento en el lugar adecuado

• Estrés hídrico reduce disponibilidad, absorción y distribución del calcio en el árbol

• Altos niveles de sales reducen capacidad de absorción de agua

pH de la solución del suelo

• Se refiere a la reacción ácida o básica de la solución del suelo

• Concentración de iones H+ y OH-

• Al bajar el pH se incrementa la solubilidad del CaCO3 y se libera el calcio disponible (Ca2+) para la absorción

de las raíces


Competencia con cationes

• Es esencial un adecuado balance entre diferentes nutrimentos

• NH4+ en suelo compite con el calcio, no ocurriendo con NO3

-

• Potasio y magnesio


Ca++K+ Ca++

Ca++

Ca++

Ca++

K+

K+

K+

K+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

NH4+

Mg++ Mg++

Mg++

Mg++

Mg++

Movimiento y distribución delcalcio en el árbol

Xilema• Vasos leñosos de células muertas

• Savia bruta (agua, sales minerales, hormonas de la raíz)

• Dirección de movimiento de raíz a brotes

• Movimiento pasivo mediante el flujo de transpiración

• Presión de raíz


Floema• Elementos del tubo criboso y células acompañantes, tejido vivo

• Savia elaborada (agua, azúcares, aminoácidos)

• Relación fuente-demanda

• pH alcalino (poca solubilidad del calcio)

aguaglúcido



Movimiento del calcio

• Se mueve casi exclusivamente en xilema (flujo de transpiración), casi ausente en floema

• Se favorece mucho más el transporte a hojas que a frutos (transpiración)

• Presión de raíz, controla el flujo de calcio a órganos de reducida transpiración (salinidad en suelos)

• Una gran parte del calcio de los frutos entra durante las primeras 4-6 semanas después de floración

(división celular), posteriormente el calcio se diluye

• Fuentes de auxinas jalan calcio

• La movilidad se reduce por la adhesión con las paredes de los vasos de xilema

• Sinergismo con otros cationes

• Es casi nula la redistribución del calcio vía floema

• Disponibilidad de agua de manera constante

• Regular relación hojas:frutos (raleo, fertilización, poda, espolonados vs. std, )

• Evitar excesos de K+ y/o Mg2+

• Las aspersiones con calcio deben ser sobre frutos


Flujo de agua por transpiración


Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+

Mg2+

Mg2+

Mn2+

Mn2+

Adhesión del calcio y otroscationes a paredes de vasos

xilémicos

Zn2+

Zn2+

Consumo de calcio en manzano

Frutos (8 kg/Ha)

Hojas (86 kg/Ha)

Ramas (28 kg/Ha)

Tronco (46 kg/Ha)

Raíces (86 kg/Ha)


Existen diferencias varietales en el consumo de calcio determinado genéticamente

Distribución del calcio en el fruto

• Presencia de semillas (fuente de auxinas)

• Tamaño del fruto

• Desbalances nutrimentales

• Boro (estabiliza al calcio en la pared celular y facilita su transporte al fruto)

• Estrés hídrico puede inducir salida de calcio del fruto

• Optimizar polinización

• Regular tamaño (raleo, fertilización)

• Evitar excesos de K+ y Mg++

- Ca

+ Ca

- Ca

+

+

+

+

+

+


Desórdenes fisiológicos relacionados con calcio

• Contenido de calcio en pulpa

• Relación Ca/N, Ca/K, Ca/Mg, Ca/K+Mg


Bitter pit


Corazón acuoso

Degradación senescente

Sensibilidad a patógenos

Tratamientos con calcio


Aplicaciones al suelo

• Carbonato, hidróxido y óxido de calcio son utilizados para adicionar calcio y subir el pH

• Sulfato de calcio adiciona calcio y tiende a disminuir el pH

• Óxido e hidróxido son más rápidos en subir el pH

• Nitrato de calcio es neutro en su reacción

• Tamaño de la partícula

• Aplicaciones al suelo de carbonato, hidróxido o sulfato de calcio al suelo mostraron mayor firmeza y retraso

en la maduración de frutos, en comparación con aspersiones foliares (trabajo en la región)


Aspersiones foliares

• Suele ser la única herramienta utilizada para nutrir los frutos con calcio

• La aplicación va dirigida a frutos (volumen de aspersión, densidad de copa, adyuvantes)

• En frutos jóvenes (vellosidades y ceras sobre epidermis) impiden penetración del calcio

• Radio iónico (K+ se mueve 10 veces más rápido que Ca2+ a través de la cutícula)

• Velocidad de secado

• Posibilidad de daño foliar o a fruto con altas concentraciones

• Generalmente los productos con mayor contenido de calcio son los más eficientes

• pH de la solución no mayor que 8

Tratamientos de inmersión o baños poscosecha

• Deben verse como un complemento a los tratamientos precosecha y no como sustituto

• Un buen tratamiento poscosecha puede ser tan eficiente como los de precosecha

• Potencial para causar daño al fruto (lenticelosis)

• Cloruro de calcio es el más utilizado (1.5 a 2.0 %)

Tratamientos con calcio

Manejo poscosecha


Momento de cosecha

Cosecha temprana

• Menor calidad del fruto cosechado (color, sólidos solubles, aromas)

• Menor tamaño del fruto (menor tiempo de crecimiento)

• Mayor firmeza

Cosecha tardía

• Menor capacidad de almacenamiento

• Menor firmeza

• Promoción de desórdenes fisiológicos como corazón acuoso

• Mayor tamaño


Etileno

Respiración

Crecimiento fruto

Madurezconsumo

senescenciaMadurezfisiológica

Climatérico

No climatérico


Respiración:

• Los frutos son organismos vivos

• Proceso de oxidación (uso de O2) para convertir materiales orgánicos (carbohidratos, ácidos

orgánicos y lípidos) en compuestos simples (CO2) con liberación de energía útil y calor

• El calor vital (importante en el diseño del equipo de refrigeración y materiales de empaque,

a mayor velocidad de respiración del producto será mayor el calor generado)

• La respiración es un índice de la vida de almacenamiento del producto

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 673 kcal

1 mg CO2/kg/h 220 BTU /Ton/día


Factores que afectan la respiración:

• Internos (variedad y estado de madurez a la cosecha)

• Externos (Temperatura y gases atmosféricos como O2, CO2, C2H4, CO)

Temperatura(°C)

Actividadbiológica

Velocidad dedeterioración Vida poscosecha

010203040

1x3x9x27x81x

1x3x9x27x81x

30 días10 días3.3 días1.1 día0.4 días

Asumiendo que la temperatura óptima para el almacenamiento de una fruta es 0°C y su vida

poscosecha a esta temperatura es de 30 días, y su Q10=3 entonces:

Implicaciones del proceso de respiración

• Actividad metabólica

• Pérdida de compuestos orgánicos (reserva y materia seca)

• Pérdida de componentes de sabor y del valor alimenticio

• Pérdida de calidad organoléptica

• Producción de energía y calor

• Senescencia de tejidos y pérdida de peso seco

• Requerimiento de ventilación

• Relacionado con el diseño y materiales de empaque

• Uso de recubrimientos superficiales

• Reducción de oxígeno para controlar intensidad respiratoria (AC, AM, almacenamiento hipobárico)


Metionina

SAM

ACC

Etileno

Inhiben Promueven• Ácido amino ethoxy hexanoico

(AHA)

•Maduración•Estrés•Heridas•Polinización•Senescencia•Auxinas

•Aminoetoxivinilglicina (AVG)•Ácido aminooxalacético (AOA)•Rhizobitoxina•Streptomyces•Pseudomonas aeruginosa• CO2

•Maduración•Senescencia

• Bajo oxígeno•Alto dióxido de carbono•Alta temperatura•Cobalto•Níquel•Cobre•Ácido acetil salicílico•Ácido cítrico•Benzoato de sodio•Dinitrofenol•Ácido alfa-amino isobutírico

½ O2Fe++


Etileno

Receptor

Núcleo

CitoplasmaMembranas

celulares

Proteínas

DNA RNAm

Retículoendoplásmico

Mensajerosecundario

Ribosomas

Enzimasmaduración

• CO2• Plata• 2,5 Norbornadieno• 1-Metilciclopropeno (MCP)


Transpiración• Los productos hortofrutícolas frescos son altos en su contenido de agua (75-95%), y su HR interna es considerada de 100%

• Evento fisiológico que involucra la evaporación de agua de los tejidos vegetales (pérdida de agua)

• Ésta es acelerada por una alta temperatura y/o una baja humedad relativa

• Los frutos permanecen frescos en poscosecha en tanto retengan el agua acumulada

• Este proceso es uno de los principales factores determinantes para el deterioro de los productos

• Vapor de agua

Espacios intercelulares

Células de parénquima

Aberturas naturales (lenticelas)

Roturas en epidermis

Cutícula

1

2

3

4

5

••

•

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••• •

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••

••• •

•

•••

Atmósfera

12

3 4

5 ••

•


Efecto de las pérdidas de agua:

• Pérdidas de peso comercial

• Marchitamiento

• Pérdidas en apariencia

• Fallas en maduración

• Pérdidas en textura

• Cambios en balance hormonal de estado juvenil a senescente

Factores que afectan la velocidad de transpiración:

Internos:

• Características anatómicas y morfológicas

• Relación superficie/volumen

Externos:

• Temperatura

• Diferencial de la presión de vapor de agua entre la atmósfera interna del fruto y

del exterior

• Velocidad del aire

• Entre un producto enfriado y uno no enfriado la diferencia en la pérdida de peso es notable

Un producto a 25°C y 30 % de HR, perderá agua 36 veces más rápido que a 0°C y 90 % HR

• Al reducir la temperatura del aire se reduce la DPVA y por lo tanto la pérdida de agua y la

posibilidad de marchitamiento

• 85-90% HR para frutos, y 95-100 % HR para hortalizas de hoja

• Algunos productos muestran marchitamiento superficial cuando pierden 2-5 % de su peso inicial,

la manzana muestra marchitamiento cuando pierde 5-8 % de su peso inicial.

Las pérdidas de peso por transpiración pueden ser calculadas mediante la fórmula:

P = β x S (PVp – PVa)Donde: P = Pérdida de peso (g/h)

β = Coeficiente de transpiración (g de agua/m2/h/mm Hg)

S = Superficie externa del producto (m2)

PVp = Presión de vapor de agua en el producto

PVa = Presión de vapor de agua del aire circundante

Preenfriamiento y almacenamiento

Preenfriamiento:

Remoción del calor de campo de los frutos inmediatamente después de cosecha y antes de su almacenamiento

Importante: velocidad de enfriamiento

La temperatura es el factor más importante para mantener la calidad y prolongar la vida de almacenamiento y

anaquel de las frutas

Relación velocidad de enfriamiento : deterioro de los productos

El preenfriamiento

• Reduce la velocidad de respiración

• Inhibe la producción de etileno

• Reduce la velocidad de transpiración

• Evolución de otros factores de deterioro (ataque de microorganismos)

21 3 4 5 6 7

2

1

3

Pérd

ida

de p

eso

(%)

Retraso en el enfriamiento (horas)

21°C

26°C

32°C

38°C

Efecto del retardo en el enfriamiento en la pérdida de peso en uvas expuestas adiferentes temperaturas de campo


Factor de calidad 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Cultivar

Portainjerto

Polinización

Carga de fruta

Tamaño de fruta

Crecimiento vegetativo

Distancia de plantación

Manejo hídrico

Control y tipo de malezas

Contenido de materia orgánica del suelo

Textura del suelo

Contenido de calcio en el suelo

Contenido de fósforo en el suelo

pH del suelo

Salinidad del suelo

Salinidad del agua de riego

Compactación del suelo

Forma del nitrógeno aplicado

Fertilización nitrógeno, potasio y magnesio

Aplicaciones de calcio al suelo

Aplicaciones de calcio foliares

Cosecha (temprana o tardía)

Enfriamiento (velocidad y temperatura)

Tratamientos para inhibir (AVG, MCP)

Gracias por su atención

[email protected]@ciad.mx

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