Efecto de la nutrición nitrogenada sobre el balance de carbono en el cultivo de papa (Solanum tuberosum)

Abstract

En los Andes venezolanos se practica actualmente una agricultura muy intensiva que utiliza tecnologías que no están diseñadas para aumentar la eficiencia en el uso de los recursos, sino dirigidas a un aumento de la producción, lo cual trae como consecuencia que los sistemas de producción sean altamente ineficientes y contaminantes. Con la finalidad de aportar conocimientos y alternativas con fundamentos científicos que permitan optimizar el manejo del cultivo de papa como principal rubro de producción de la región se estudió el efecto de la nutrición de nitrógeno sobre las principales respuestas ecofisiológicas asociadas al balance de carbono del cultivo de papa (Solanum tuberosum). La hipótesis de partida, basada en evidencias previas para este cultivo, es que la fotosíntesis no responde linealmente a la disponibilidad de N sino que mantiene tasas fotosintéticas relativamente altas aun en condiciones de déficit, produciéndose entonces un exceso de fotoasimilados. La segunda hipótesis plantea que estos asimilados producidos bajo condiciones de déficit no pueden ser transformados en biomasa con el mismo patrón que en condiciones normales debido a la insuficiencia de N y como consecuencia se producirán cambios en la asignación de los asimilados, destinándolos a la síntesis de biomasa menos costosa en N como las raíces o que estos son respirados en exceso. Un aumento de asignación a las raíces permitiría al cultivo mejorar su nutrición nitrogenada, aumentando la eficiencia de captura de N y estimularía el ciclado del mismo en el suelo a través de la exudación. Como tercera hipótesis se plantea que el cambio de asignación modifica todo el balance de carbono del cultivo, cambiando la importancia relativa de sus diferentes componentes funcionales. Para poner a prueba estas hipótesis, se establecieron tres tratamientos contrastantes de fertilización nitrogenada, utilizando un diseño de bloques al azar con tres réplicas. Los tratamientos fueron: O-N (O Kg N/ha), 133-N (133 Kg N/ha) y 400-N (400 Kg N/ha). Se establecieron curvas de respuesta de la fotosíntesis a la radiación en los diferentes tratamientos a lo largo del desarrollo del cultivo y se determinó el área y contenido de N de las hojas utilizadas para dichas relaciones. Se tomaron medidas del índice de área foliar (LAI) que fueron utilizadas para calcular la producción primaria bruta del cultivo en base a la intercepción de la radiación, las tasas de asimilación neta y eficiencia en el uso de la radiación. La PPN se calculó en base a mediciones de biomasa a través del método de cosechas sucesivas; además de las mediciones de la biomasa, contenido de N y respiración de los diferentes órganos. Finalmente, se desarrolló un modelo que simula el crecimiento del cultivo utilizando prácticamente todos los datos medidos para calcular los diferentes componentes del balance de carbono. En este estudio se encontró que la fotosíntesis por unidad de área foliar presentó diferencias moderadas entre tratamientos contrastantes de fertilización. En el tratamiento O-N se observó que la modificación del área foliar específica (SLA) permitió conservar la concentración de N por unidad de área, lo que presumiblemente se debe a cambios en la asignación de N para funciones fotosintéticas y no fotosintéticas de la hoja, influyendo así sobre la eficiencia en el uso del N. La producción de biomasa total, así como la asignación de biomasa y N a los distintos órganos presentaron diferencias significativas entre tratamientos, manteniendo el siguiente orden: 400N > 133-N > O-N; sin embargo la asignación de la biomasa y N a las raíces y de estolones fue mayor en los tratamientos con limitación de nitrógeno, lo que aumenta la relación raíz:vástago. Estos cambios arquitectónicos constituyen respuestas plásticas de aclimatación, que permitieron respaldar lo planteado en la segunda hipótesis. Con respecto a la tercera hipótesis los resultados corroboran que el cambio de asignación de biomasa modifica el balance de carbono afectando la importancia relativa de los distintos componentes funcionales durante el desarrollo. Por otro lado la respiración aumenta con el suministro de N, debido a la alta correlación existente con la concentración de N, así como con la temperatura; sin embargo las raíces presentaron una mayor tasa de respiración en el tratamiento con mayor déficit de nitrógeno durante todo el desarrollo. Como tendencia general se observó que las respuestas ecofisiológicas del cultivo fueron más evidentes durante la primera fase de su desarrollo y se manifestaron a través de las modificaciones de patrones estructurales y funcionales.