Crecimiento y calidad del tallo floral de Freesia x hybrida en hidroponía

Growth and stem quality of Freesia x hybrida under hydroponics

Érika Miranda-Villagómez¹, J. Alfredo Carrillo-Salazar¹*, María-de-las-Nieves Rodríguez-Mendoza¹, M. Teresa Colinas-León², Manuel Livera-Muñoz¹ y E. Araceli Gaytán-Acuña¹

¹ Recursos Genéticos y Productividad-Fisiología Vegetal, Campus Montecillo, Colegio de Posgraduados. Km 36.5 Carretera México-Texcoco. 56230, Montecillo, Texcoco, Edo. de México. Tel. 01 (595) 952-0200 Ext. 1593. * Autor para correspondencia (asalazar@colpos.mx).

Recibido: 29 de Agosto del 2012
Aceptado: 27 de Mayo del 2013

RESUMEN

Freesia (Freesia x hybrida) tiene alto potencial como flor de corte pero es poco comercializada en México; tolera bajas temperaturas, produce amplia diversidad de colores y tiene un aroma agradable. En esta investigación se evaluó el efecto de la concentración de la solución nutritiva de Steiner en el crecimiento y calidad del tallo floral de Freesia x hybrida cv. 'Patio' generada a partir de cormos de 2.5 cm de diámetro, crecida bajo hidroponía y sombreada con malla roja a 85 %, durante el invierno en el Valle de México. Los tratamientos fueron la combinación factorial de cuatro concentraciones de solución nutritiva (SN) Steiner (25, 50, 75 y 100 %) y dos fechas de siembra (FS) (22 de septiembre y 18 de octubre de 2010), en un diseño completamente al azar. Al inicio de la floración, con la solución Steiner a 100 % se obtuvieron plantas con menores valores de altura de planta (49 cm), longitud del tallo floral (37 cm), área foliar por planta (170 cm²), lecturas SPAD (62), longitud de la espiga (8.5 cm), número de flores por espiga (8), grosor del tallo (3.6 mm), biomasa seca de tallo, hoja y total, mientras que con la concentración de 25 % se obtuvieron los mayores valores de altura de planta (59.4 cm), lecturas SPAD (71.7), longitud del tallo floral (61 cm), longitud de la espiga (11 cm), número de flores por espiga (12), grosor del tallo (5.0 mm) y de vida de florero (12 d). En el número de hojas por planta y en la biomasa seca de raíz no hubo diferencias entre tratamientos. La eficiencia cuántica máxima del fotosistema II (Fm/Fv) fue igual entre tratamientos (P > 0.05) en ambas fechas de medición, con un promedio de 0.81.

Palabras clave: Freesia x hybrida, solución nutritiva, crecimiento, calidad del tallo floral.

ABSTRACT

Keywords: Freesia x hybrida, nutrient solution, plant growth, floral stem quality.

INTRODUCCIÓN

El cultivo de las flores es uno de los agronegocios más rentables en el mundo. Desde la década de los ochentas, Holanda ocupa uno de los primeros lugares como país productor, actividad que ha formado parte de su cultura por décadas. Otros países, como Estados Unidos, Japón e Italia, tienen actualmente altos ingresos por la producción de flores de corte y maceta. Por su parte, países como India, China, Kenia, Ecuador, Colombia y México tienen alto potencial económico, climático, geográfico y comercial para crecer en el ramo (ASERCA, 2006).

Existen especies florícolas cultivadas que tienen alto potencial como flor de corte pero que son poco comercializadas en México. Tal es el caso de freesia (Freesia x hybrida), especie originaria de Sudáfrica (Wang, 2007). Las variedades disponibles en el mercado corresponden a híbridos (Freesia x hybrida) obtenidos mediante cruzamientos entre las especies Freesia alba, F. refracta, F. corymbosa y F. leichtlinnii (Dole y Wilkins, 1999). Freesia x hybrida tiene mayores valores en longitud de vara, tamaño de la flor y resistencia a plagas y enfermedades (Rees, 1992). Esta especie tiene potencial en México porque tolera bajas temperaturas y puede producirse durante el invierno, así como por su aroma y diversidad de colores, aspectos poco explotados en el mercado nacional de flores que pueden ser un atractivo para su consumo. En México la principal demanda de flor de freesia es el 2 de febrero, demanda que se satisface con genotipos quizá introducidos al país después de la conquista de México y cultivados de una forma rústica y tradicional, sin conocer con certeza la especie explotada y sin estadísticas de producción para validar su cultivo a nivel comercial en el país.

Diversos autores han evaluado el crecimiento, desarrollo y calidad de la flor de freesia en función de la nutrición, y han encontrado influencia del nitrógeno en el tamaño de hoja, color de la hoja, número de hojas, longitud del tallo floral, tamaño del cormo, crecimiento vegetativo y el tiempo en aparición del tallo floral. Por su parte, el fósforo causa cambios en el tamaño de la hoja, el tiempo en aparición del tallo floral, tiempo de vida de la espiga floral y el peso del cormo (Thomas et al., 1998; Kidsadawanich y Ruamrungsri, 2005; Ruamrungsri et al., 2011; Khan et al., 2012). En la mayoría de las investigaciones se aplicaron fertilizantes comerciales, tanto en el cultivo en suelo como en mezclas de materiales orgánicos e inorgánicos.

Kidsadawanich y Ruamrungsri (2005) y Ruamrungsri et al. (2011) usaron sustratos y solución nutritiva para cultivar esta especie bajo hidroponía. La hidroponía permite desarrollar plantas en soluciones nutritivas (SN), con o sin el uso de un medio artificial (arena, grava, lana de roca, vermiculita, entre otros) para proveer soporte mecánico a la planta (Lara, 1999). La SN consiste en agua con oxígeno y los nutrimentos esenciales en forma iónica (Steiner, 1961). La cantidad de nutrimentos que las plantas requieren depende de la especie, variedad, etapa fenológica y condiciones ambientales (Carpena et al., 1987). La SN de Steiner es una de las más utilizadas en cultivos hidropónicos, ya que sus propiedades (balance entre aniones y cationes, conductividad eléctrica y potencial osmótico) permiten un buen desarrollo de la planta.

El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la solución nutritiva de Steiner en el crecimiento y calidad del tallo floral de Freesia x hybrida cultivada bajo un sistema hidropónico y sombreado con malla roja a 85 %, durante el invierno en el Valle de México.

El estudio se llevó a cabo en dos fechas de siembra (22 de septiembre y 18 de octubre de 2010), en Texcoco, México, a 2250 m de altitud, 19° 29' LN y 98° 54' LO, con plantas crecidas bajo malla sombra de color rojo (Chromati Net Roja Polysack®, que transmiten 15 % de la radiación solar). Esta malla tiene una relación entre rojo (680 nm) y rojo lejano (740 nm) (R:RL) de 0.82, medida con un radiómetro multiespectral (MSR, por sus siglas en inglés) marca CROPSCAN® (Cropscan Inc. 2001). Esta malla es usada para producir plantas con hojas más grandes, tallos más largos y anchos, y en general con mayor volumen de follaje.

La irradiancia promedio máxima sobre el follaje fue de 45.19 W m^-2 s^-1, y fuera de la malla fue 295.33 W m^-2 s^-1; ésta fue medida con un radiómetro lineal modelo LI-191SE (LI-COR Inc.; Lincoln, Nebraska, USA). La temperatura promedio del aire en el sitio experimental fue 12.3 °C, con máxima de 29.1 °C y mínima de -5.6 °C, y fue medida con un sensor ("data logger") modelo H08-003-02 Hobo® (ONSET Inc.).

Las plantas se obtuvieron a partir de cormos de Freesia x hybrida cv. 'Patio' de 2.5 cm de diámetro. Esta variedad produce flores amarillas, rosadas, rojas, naranja y blancas. Previo a la plantación, los cormos se sumergieron por 15 min en una solución antifúngica (Captan® 0.8 g L^-1 y Benlate® 0.40 g L^-1). La siembra se hizo en bolsas de plástico negro de 15 x 25 cm rellenadas con tezontle (0 5 mm) como sustrato, y se plantaron cinco cormos en cada bolsa.

Los tratamientos consistieron de una combinación factorial de cuatro concentraciones de la solución nutritiva de Steiner 25, 50, 75 y 100 % (NO₃^-, 12 meq; H₂PO₄^-, 1 meq; SO₄^2-, 7 meq; K⁺, 7 meq; Ca²⁺, 9 meq; Mg²⁺, 7 meq; para la solución a 100 %), y dos fechas de siembra F1 (22 de septiembre) y F2 (18 de octubre). La solución se preparó con agua de la llave y se aplicó en riego por goteo, cinco veces al día (5 min cada riego). En cada solución se ajustó el pH a 6, y la conductividad eléctrica (CE) se midió enseguida con un potenciómetro HI 98129 Hanna® (Hanna Instruments Inc., Woonsocket, Rhode Island, USA). La CE fue 1.1, 1.6, 2.1, y 2.6 dS m^-1 para las concentraciones de 25, 50, 75 y 100 % de la SN. Los ocho tratamientos se distribuyeron en un diseño completamente al azar con 25 repeticiones, en donde cada planta fue una repetición.

Durante el desarrollo del cultivo se hicieron tres muestreos: a la cuarta hoja recientemente madura (30 d después de plantación, DDP), séptima hoja recientemente madura (58 DDP), y flores abiertas o inicio de la floración (145 DDP), con cinco repeticiones por tratamiento y muestreo. En las plantas muestreadas se midió: área foliar (AF) con un integrador LI-3100® (LI-COR, Inc., Lincoln, NE, USA); altura de planta, con una cinta métrica desde la base hasta el ápice de la hoja más joven; número de hojas por planta; y biomasa seca (g) de cada órgano. Las muestras se secaron en una estufa de aire forzado a 70 °C durante 72 h, y se pesaron en una balanza electrónica modelo 1474 (Sartorius AG®, Göttingen, Deutschland) con precisión de 0.1 g.

En dos fechas (13 de diciembre y 25 de enero) se midió la fluorescencia inducida con un aparato Handy PEA (Hansatech Instruments Ltd., King's Lynn, Norfolk, UK) en cinco hojas de plantas diferentes; cada hoja fue una repetición por tratamiento. Se midió el nivel de fluorescencia cuando el aceptor de electrones en la plastoquinona (Qa) está completamente oxidado (F0), y cuando Qa está completamente reducido (Fm); la fluorescencia variable (Fv), y la eficiencia quántica máxima del fotosistema II (Fv/Fm) (Hansatech Instruments Ltd., 2006). El índice de verdor fue medido con un aparato SPAD 502 (Minolta Co. Ltd., Osaka, Japan) en tres hojas expandidas en la parte media de la hoja de cinco plantas por tratamiento, como propuesieron Bullock y Anderson (1998).

La cosecha de los tallos florales se hizo cuando la primera flor mostró su color. En esa etapa se midió la longitud y grosor del tallo, con una cinta métrica y un vernier digital modelo CALDI-6MP (TRUPER®, China), así como la longitud y número de flores de la espiga. En 10 tallos florales por tratamiento se evaluó la vida en florero mediante: el peso de la biomasa hidratada (cada 2 d) en cada tallo floral; el registro diario del número de flores abiertas; y días a senescencia.

Los datos de las variables se sometieron a un análisis de varianza y a comparaciones de medias con la prueba de Tukey (α = 0.05), mediante el programa estadístico SAS versión 9.2 (SAS Institute, 2010). Con el programa Curve Expert® ver. 1.2.2 (http://www.curveexpert.net/) se encontró un modelo de buen ajuste estadístico (R²) para modelar el comportamiento de la longitud del tallo floral.

Altura de planta

En el primer muestreo hubo diferencias significativas entre las soluciones nutritivas (P ≤  0.05), en el segundo muestreo no hubo efecto de concentraciones ni de fechas de siembra (P > 0.05), y en el tercer muestreo hubo efecto significativo de fechas de siembra y de concentraciones de la solución nutritiva (P ≤  0.05). Las plantas de menor tamaño en el primero y tercer muestreo fueron las nutridas con solución nutritiva Steiner a 100 %, y las más altas correspondieron a la concentración de 25 % (Cuadro 1).

Número de hojas y área foliar

En el número de hojas no hubo diferencias significativas entre tratamientos (P > 0.05); cada planta formó de 10 a 11 hojas. En área foliar se detectaron diferencias significativas (P ≤  0.05) entre concentraciones en los tres muestreos, y también entre fechas en el segundo y tercer muestreo (Cuadro 2). La Solución Steiner a 50 % favoreció al área foliar medida en el primer muestreo con 51.4 % más que las plantas con menor área que correspondieron a la concentración de 100 %. En el segundo muestreo las plantas tuvieron 19 % más área foliar con la solución nutritiva a 75 % que con el resto de las concentraciones, mientras que en el tercer muestreo la mayor área foliar correspondió a la SN de 50 % (Cuadro 2).

Biomasa seca de cormo y planta

En esta variable no hubo diferencias significativas entre fechas de siembra (P > 0.05), pero sí entre concentraciones de la SN y en su interacción con fechas (P ≤  0.05). En la concentración de 50 % de la SN se registró la mayor biomasa seca de cormo en el primer muestreo en ambas fechas de siembra, mientras que en el segundo muestreo únicamente hubo diferencias significativas en la primera fecha de siembra en donde las plantas crecidas en la solución a 100 % presentaron la menor biomasa de cormo (Figura 1A y B). En el tercer muestreo se observó mayor biomasa seca de cormo en la primera fecha de siembra con 75 % de la concentración de la SN (Figura 1 A), y en la segunda fecha de siembra con la concentración de 25 % (Figura 1 B).

En el primero y segundo muestreo la acumulación de biomasa seca en tallo, raíz y hoja fue igual entre tratamientos, mientras que en el tercer muestreo las plantas crecidas con 100 % de la solución Steiner acumularon la menor cantidad de biomasa en tallo y hoja (Figura 1 C, D, E, F, G y H). En la biomasa seca de raíz no se observaron diferencias entre tratamientos. En el tercer muestreo la menor biomasa seca total se obtuvo con 100 % de la SN de Steiner.

Fluorescencia inducida en la hoja

La fluorescencia inicial (F0) fue igual en todas las concentraciones de la SN aplicadas en ambas fechas de medición (Cuadros 3 y 4). En la fluorescencia máxima (Fm) se encontraron diferencias significativas entre soluciones nutritivas en la segunda fecha de medición (Cuadro 4), donde la concentración de la SN a 75 % obtuvo el menor valor. En la interacción concentración de SN x fecha de muestreo, los valores mayor y menor de Fm fueron obtenidos con las concentraciones de 50 y 75 %, respectivamente.

Lecturas SPAD

Las lecturas SPAD en las hojas de freesia presentaron diferencias estadísticas entre tratamientos (P ≤  0.05). Las plantas desarrolladas con SN a 25 % presentaron los valores más altos en comparación con las que crecieron en SN a 100 % (Cuadro 5). Entre fechas de plantación no se observaron diferencias significativas (P > 0.05). La mejor interacción correspondió a la concentración de 25 % en la segunda fecha de siembra.

Tallo floral

El corte de tallos florales se efectuó a los 149 DDS en la primera fecha de siembra y a los 141 DDS en la segunda fecha. La concentración de la SN, las fechas de siembra y su interacción tuvieron efectos significativos (P ≤  0.05) en la longitud del tallo floral. La mayor longitud de tallo floral se obtuvo con las SN de 25 y 50 %, con valores de 59.6 y 61.6 cm de longitud media (Figura 2), mientras que la menor fue con la SN de 100 % que tuvo cerca de 1/3 menos altura que con la SN de 25 %. Entre fechas de siembra no hubo diferencias significativas (P > 0.05).

Las concentraciones de la SN y fechas de siembra, así como su interacción, tuvieron efectos significativos en longitud de la espiga, número de flores por espiga y grosor del tallo (Cuadro 6). Con la concentración de 25 % se obtuvieron los mayores valores en longitud de espiga, número de flores por espiga y grosor de tallo, en ambas fechas de siembra. La menor longitud de espiga en la primera fecha y menor grosor de tallo en la segunda fecha fueron obtenidos con el tratamiento de SN 100 %. No se observaron diferencias significativas entre tratamientos (P > 0.05) en el peso de la biomasa fresca de tallos florales. Los tallos florales con tratamiento a concentración de 25 % tuvieron mayor vida en florero (14 d) debido a su mayor número de flores. El resto de los tratamientos duraron un promedio de 11 d. Los botones florales formados en la espiga abrieron en todos los tratamientos.

DISCUSIÓN

La máxima longitud de tallo se obtuvo con las concentraciones de 25 y 50 % de la solución Steiner. Con el modelo Steinhart-Hart (Figura 2) se pudo predecir que la longitud máxima de 65.3 cm del tallo floral sería con 34.7 % de la solución Steiner. El modelo también predijo una caída de la longitud del tallo floral más pronunciada cuando disminuye la concentración de la solución nutritiva por debajo de 34.7 % de la solución Steiner que cuando aumenta sobre este valor.

La amplia respuesta de freesia a diferentes concentraciones de nutrimentos fue reportado antes por Smith y Danks (1985). El exceso de nutrientes disminuye el potencial osmótico del sustrato por altos niveles de sales y esto aumenta la conductividad eléctrica (CE). A diferencia de lo que ocurre en el suelo donde la salinidad es causada por una mezcla de iones inorgánicos, en hidroponía la salinidad es causada por los nutrimentos añadidos, que en los suelos de invernadero holandeses un tercio de los iones corresponden de N y K (Sonneveld et al., 2004).

El exceso de sales nutritivas ocasiona daños en la raíz y en el crecimiento del cultivo, como ocurre en gerbera (Gerbera hybrida) al reciclar la solución nutritiva drenada cuya CE es alta (Savvas y Gizas, 2002), así como en gladiolo (Gladiolus grandiflorus Hort) (Haouala y Salhi, 2011) y en freesia cuando son irrigadas con agua con alto contenido de sales, que causan disminución en rendimiento de flores, longitud de la espiga, así como en longitud del tallo floral, diámetro y número de flores por planta (Aydinsakir et al., 2010), similar a lo obtenido en nuestra investigación.

En la solución Steiner a 100 % de concentración la CE fue de 2.6 dS m^-1, que excede el rango óptimo de 1.5 a 2.0 dS m^-1 para el crecimiento de la freesia según Larson (1988), pero no al umbral máximo de 2.4 dS m^-1 que propusieron Sonneveld et al. (2004). Por sus consecuencias observadas en la presente investigación en el crecimiento y calidad del tallo floral, se puede considerar que esta concentración de la SN no es recomendable para freesia. Sin embargo, la eficiencia cuántica máxima del fotosistema II (Fm/Fv) fue igual entre las concentraciones evaluadas de la SN, por lo que en este contexto se infiere que las reacciones fotoquímicas de estas plantas no estuvieron bajo estrés con la concentración máxima.

Como nutrimento, el fósforo contribuye en la persistencia de la espiga floral y días a floración de freesia (Khan et al., 2012), y la deficiencia de fósforo y nitrógeno producen tallos cortos en freesia (Kidsadawanich y Ruamrungsri, 2005) y Spartina foliosa (Trnka y Zedler, 2000). La falta de uno de los tres más importantes elementos, como son nitrógeno, fósforo o potasio, puede reducir las concentraciones de los otros elementos en los tejidos, como se ha reportado en freesia (Kidsadawanich y Ruamrungsri, 2005) y en Lilium longiflorum 'Nellie White' (Niedziela et al., 2008). Sin embargo, esto depende de la concentración del elemento limitante como lo reportaron Verlinden y MacDonald (2007) quienes en plantas de Limonium encontraron que las concentraciones de P de 0 a 60 mg L^-1 alteraron significativamente la longitud del tallo, mientras que las concentraciones de N de 100 a 400 mg L^-1 no tuvieron efecto.

En cambio, en la presente investigación se observó que con 100 y 25 % de la solución Steiner se obtuvieron las menores y mayores lecturas SPAD, respectivamente. Ésta es una medida indirecta de la concentración de clorofila y en consecuencia de la cantidad de nitrógeno en las hojas. Se puede considerar entonces que el menor potencial osmótico que debió ocurrir en la zona radical con la dosis completa de la solución Steiner, disminuyó la absorción de N por la planta, así como la de P y otros elementos nutritivos. Estos resultados indican que el cultivo no requiere altas concentraciones nutrimentales, lo que es una ventaja para bajar costos de producción.

Freesia es considerada como una planta ornamental que aún está en proceso de domesticación, y con una dosis de 100N:50P:200K mg L^-1 es suficiente para producirla en un sustrato compuesto de arena, cascarilla de arroz y fibra de coco (Ruamrungsri et al., 2011). Con la solución Steiner a 100 % se aplicó más nitrógeno (168 mg L^-1) y potasio (273 mg L^-1) pero menos fósforo (31 mg L^-1) que la recomendada por estos autores. Sin embargo, con V4 de esta cantidad, es decir con 42N:8P:68K mg L^-1, se pueden producir freesias de calidad a partir de cormos de 2.5 cm de diámetro crecidos bajo malla sombra roja con 15 % de transmisión de la radiación solar, lo cual concuerda con Thomas et al. (1998) quienes indicaron que la freesia es una especie que demanda bajos niveles de nutrientes. Al respecto, los cormos funcionan como una fuente de carbohidratos y nutrientes para el crecimiento de la planta de freesia, porque a partir de cormos de menor tamaño las plantas responden favorablemente al aumentar la dosis de fertilizante (Zurawik y Placek, 2011).

CONCLUSIONES

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