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Dendrómetros de tronco y fruta: Detección de signos tempranos de estrés hídrico en árboles frutales antes de las señales visuales

Escrito por Victor Blanco, Postdoctoral Research Assistant WSU TFREC- Horticulture;  Jenny L. Bolivar-Medina, ITT WSU Extension; Erica Casagrande-Biasuz Postdoctoral Research Assistant WSU-TFREC Horticulture; Noah Willsea, Graduate Student Horticulture WSU-TFREC Horticulture; and Lee Kalcsits, Endowed Chair WSU Horticulture. Junio, 2022.

 

Para ver la versión en Inglés haga click aquí.

 

Todos hemos oído que al que madruga Dios le ayuda, y eso se puede aplicar cuando está programando el riego de su huerto de manzanos y quiere saber lo antes posible si sus árboles están sufriendo estrés hídrico. La detección temprana del déficit hídrico no deseado es importante para evitar cualquier penalización en el tamaño de la fruta, el rendimiento y el crecimiento del árbol. Sin embargo, su detección no es sencilla, los signos de estrés hídrico en manzano no son perceptibles a simple vista, y cuando lo son es tarde para evitarlos. Es por eso que el uso de sensores de precisión como los dendrómetros puede ser crucial y facilitar mucho esa tarea.

 

¿Qué es un dendrómetro y qué mide?

Los dendrómetros son sensores que han sido ampliamente estudiados y miden continuamente las pequeñas fluctuaciones (contracción y expansión) en el diámetro del tronco o del fruto como consecuencia de la variación del flujo de savia. Los dendrómetros de tronco y fruto pueden usarse para mejorar la programación del riego en frutales ya que permiten detectar, identificar y cuantificar el estrés hídrico.

 

Four images of two types of dendrometers. A, and B show a point dendrometer for a tree, before installation in A and after installed in an apple tree in B. Pictures C and D show fruit dendrometers. Before installation in image C and after in image D. installed in the trunk of an apple tree . Figure B shows an apple fruit attached to a fruit dendrometer
Figura 1. Dendrómetro puntual antes (A) y después de su instalación en el tronco de un manzano (B) y dendrómetro de fruto antes (C) y después de ser instalado en una manzana (D) de un huerto comercial ubicado en el estado de Washington, temporada 2021.

 

Dendrómetros de tronco

Los dendrómetros de tronco (Figura 1A) son dispositivos que se fijan al tronco o rama del árbol y miden la fluctuación diaria de su diámetro. Las variaciones del diámetro de un tronco siguen un patrón diurno y estacional pero también se ven afectadas por la disponibilidad de agua del suelo, las condiciones ambientales, la transpiración del árbol, la carga frutal, la edad y el estado de salud del árbol, entre otros factores. En consecuencia, al registrar cómo cambia el diámetro del tronco del árbol podemos evaluar cómo está el árbol y si se encuentra en condiciones de déficit hídrico. Esos cambios diarios en el diámetro del tronco de un manzano adulto se miden en micrómetros (µm), 1 µm = 0.0000394 pulgadas.

 

¿Cómo interpretar las fluctuaciones del diámetro del tronco?

Para programar el riego, los índices más interesantes derivados de las fluctuaciones diarias del diámetro del tronco son:

 

  1. Máxima contracción diaria (MDS por sus siglas en inglés, Maximum Daily Shrinkage)
  2.  Tasa de crecimiento del tronco (TGR por sus siglas en inglés, Trunk Growth Rate)

La MDS se calcula como la diferencia entre el diámetro máximo y mínimo del tronco registrado durante el mismo día. Mientras que la TGR es la diferencia entre el diámetro máximo del tronco registrado en dos días consecutivos (Figura 2). Generalmente, el diámetro máximo del tronco se registra diariamente al amanecer y el diámetro mínimo diario del tronco se mide entre el mediodía y las primeras horas de la tarde, cuando la demanda de evaporación es más alta.

 

Graph showing data analyzed from dendrometers showing data points used for calculating MDS and TGR
Figura 2. Evolución del diámetro del tronco del 16 al 18 de julio y cálculo de la máxima contracción diaria (MDS) y tasa de crecimiento del tronco (TGR) de un manzano en el estado de Washington, temporada 2021

 

¿Cómo pueden ayudarte los dendrómetros de tronco en la detección del estrés hídrico y la programación del riego?

La disponibilidad de agua del suelo y la demanda evaporativa afectan al patrón diario de contracción y expansión del tronco. Si los árboles no están bajo condiciones de estrés hídrico, los valores de TGR serán positivos y los valores de MDS variarán según las condiciones ambientales. Sin embargo, bajo estrés hídrico temprano, el tronco del árbol detiene su crecimiento, por lo que los valores de TGR disminuyen a valores cercanos a cero, y los valores de MDS aumentan como resultado del agotamiento del almacenamiento de agua en el tronco. Por lo tanto, un incremento constante en los valores de MDS mientras que los valores de TGR están cerca de cero debe considerarse como la respuesta del árbol en condiciones de déficit hídrico (Figura 3). Si el déficit hídrico continúa, los valores de TGR se volverán negativos y los valores de MDS aumentarán hasta un valor umbral donde el tronco del árbol no tiene reservas de agua. En ese momento los valores de MDS disminuirán rápidamente. Este nivel de estrés hídrico podría tener un efecto negativo a largo plazo en la vida y productividad del árbol.

 

Two graphs showing data of TGR and MDS . Figure A shows data from well watered trees. and figure B shows data from a stress tree. Graphs are divided vertically and each division has a different color. Color yellow, shows values of TGR =0, Green is TGR higher than 0; orange, TGR less than 0 and MDS high; and red, TGR lower than 0 and MDS low
Figura 3. Evolución de las fluctuaciones del diámetro del tronco, la contracción diaria máxima (MDS) y la tasa de crecimiento del tronco (TGR) de dos árboles jóvenes bajo dos escenarios de agua diferentes, después de un evento de riego (A) y sin ese evento de riego (B) y rangos de estrés hídrico según los dendrómetros.

 

En ese sentido, más que comparar valores absolutos de MDS, para evaluar el estado hídrico de los árboles y disminuir el efecto de factores como el suelo y las condiciones climáticas, la carga de cultivo o la fenología del árbol, Goldhamer y Fereres (2001) propusieron el uso de la Intensidad de la señal MDS, calculada como la relación entre los valores MDS de aquellos árboles que queremos evaluar y los MDS de árboles sin estrés hídrico que se encuentran en el mismo huerto en las mismas condiciones ambientales y manejo con las mismas prácticas (árbol de referencia).

La intensidad de la señal-MDS es una variable adimensional, en la que los valores de uno o cercanos a él indican que el árbol que estamos evaluando no tiene estrés hídrico, y los valores superiores a uno indican niveles de estrés hídrico (Figura 4).

 

Two graphs. First graph shows trunk diameter fluctuation. Blue line represents data from a tree with no water stress. Red line data from water stressed tree. Figure B MDS data.
Figura 4. Fluctuación del diámetro del tronco de dos manzanos sin condiciones de estrés hídrico (azul) y sometidos a estrés hídrico (rojo) del 15 de julio al 15 de agosto de 2021 en el estado de Washington (A) y la intensidad de señal de la máxima contracción diaria del tronco (SIMDS) de los mismos árboles (B). La figura muestra cómo se puede registrar el mismo valor de MDS (140 µm) en árboles bien regados en algunas condiciones ambientales (25 de julio de 2021) y en árboles con estrés hídrico en diferentes condiciones ambientales (10 de agosto de 2021). Los valores absolutos de MDS no pueden ser utilizados como una referencia para programar el riego, mientras que la intensidad de señal de la MDS corrige la variación entre árboles y entre huertos.

 

Dendrómetros de fruto

Los dendrómetros de fruto monitorean el crecimiento de la fruta al medir las variaciones en su diámetro en tiempo real. Son útiles para saber cómo la estrategia de riego aplicada puede estar afectando el crecimiento de la fruta y para detectar estrés hídrico temprano y evitar penalizar su tamaño (Figura 1 C y D).

 

¿Cómo interpretar las fluctuaciones del diámetro de fruto y cómo pueden ayudarle los dendrómetros de fruto?

Al contrario de lo que ocurre con las fluctuaciones del diámetro del tronco, en fruto no se utiliza la máxima contracción diaria (MDS) del fruto, ya que no es lo suficientemente sensible para detectar el estrés hídrico. Por eso, nos enfocamos en la tasa de crecimiento del fruto (FGR por sus siglas en inglés Fruit Growth Rate). El FGR es calculado como la diferencia entre el diámetro máximo del fruto registrado en dos días consecutivos (Figura 5). Si el FGR disminuye a números cercanos a cero, indica que el crecimiento del fruto es limitado y podría estar relacionado con un déficit de agua. Además, los valores de FGR son diferentes entre variedades y durante la etapa de desarrollo del fruto.

 

figure formed by three graphs. graph A, fruit diameter changes through time from july 5 to july 26, 2021. it also has a close up from the data close to july 12. Graph B, MDS data , and graph C, fruit growth rate.
Figura 5. Fluctuaciones del diámetro del fruto de una manzana ‘Honeycrisp’ del 5 al 24 de julio de 2021 en el estado de Washington (A) y la contracción máxima diaria del fruto, MDS (B) y la tasa de crecimiento del fruto, FGR (C) calculadas por el mismo periodo.

 

Fortalezas y debilidades de los dendrómetros de tronco y fruto 

Aunque los dendrómetros de tronco y fruto pueden ser herramientas extremadamente útiles para el control del estrés hídrico en su huerto, tienen puntos fuertes y débiles que deben considerarse antes de cambiar sus estrategias de gestión. A continuación, se presenta una tabla con estas consideraciones.

 

Dendrómetros Ventajas Desventajas
 

 

Tronco

–  Mediciones en tiempo real, continuas y directas del estado hídrico del árbol.

– Detección temprana de estrés hídrico.

– Rápida respuesta a los cambios en el estado hídrico del árbol.

– Necesidad de calcular la MDS y TGR.

– Es difícil trabajar con valores absolutos, es necesario comparar los árboles con un árbol de referencia en el huerto.

– Muy dependiente de otros factores, no solo del estrés hídrico.

 

Fruto

Medición directa del crecimiento del fruto y cómo se ve afectado por el riego.

– Tecnología precisa y exacta

– Alta variabilidad entre frutos incluso en el mismo árbol.

– Alto mantenimiento, es necesario verificar que el dendrómetro esté adherido a la fruta.

 

 

Referencias

D.A. Goldhamer and E. Fereres. 2001. Irrigation scheduling protocols using continuously recorded trunk diameter measurements. Irrigation Science, 20, pp. 115-12.

 

Agradecimientos

Washington Tree Fruit Research Commission – Proyecto: Validation of plant-based sensors for making irrigation decisions

 

Contactos

 

Victor Blanco, Ph.D.
Postdoctoral Research Associate
Tree Fruit Physiology- Kalcsits Lab
WSU Tree Fruit Research & Extension Center
Wenatchee, WA
Fundación Seneca
(Región de Murcia, Spain, 21261/PD/19)
email: victor.blanco@wsu.edu

 

Jenny L. Bolivar-Medina, Ph.D
ITT- WSU Extension- – Tree Fruit Horticulture
WSU-Irrigated Agriculture Research and Extension Center
24106 North Bunn Road
Prosser, WA 99350
phone: 509-786-9201
email: j.bolivarmedina@wsu.edu

 

Lee Kalcsits
Associate Professor
Endowed Chair
Tree Fruit Environmental Physiology and Management
WSU Tree Fruit Research & Extension Center
Wenatchee, WA
phone: 509-293-8764
email: lee.kalcsits@wsu.edu

 

Erica Casagrande-Biasuz
Postdoctoral Research Assistant
WSU-TFREC Horticulture
e.casagrandebiasuz@wsu.edu

Noah Willsea
Graduate Student Horticulture
WSU-TFREC Horticulture
noah.willsea@wsu.edu

 

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