Uso de cafeína en la bioestimulación para sandía

En la actualidad se están aplicando distintos fitorreguladores (reguladores del crecimiento vegetal) en la agricultura intensiva, con diversos objetivos: incrementar el desarrollo radicular, incrementar la fijación de nutrientes e intervenir en procesos metabólicos de la planta, con la finalidad de tener mayor resistencia a estreses abióticos y bióticos o incrementar la resistencia frente a patógenos y plagas de los cultivos. Otras aplicaciones buscan mejorar los parámetros productivos del cultivo como precocidad, calidad del fruto (color, dulzor, pH, acidez o firmeza) y rendimiento.

Los fitorreguladores son sustancias que están en las plantas y funcionan como coordinadores de su crecimiento y desarrollo; se conocen como fitohormonas, hormonas de las plantas y reguladores de crecimiento. Cuando la industria agroquímica obtiene sintéticamente las fitohormonas, se acuña el término Regulador del Crecimiento de Plantas (PGR – Plant Growth Regulator), que se definen como compuestos orgánicos, que no son nutrientes y que en pequeñas cantidades, promueven, inhiben o modifican cualquier proceso fisiológico de la planta. La importancia de las fitohormonas se encuentra en la función que desempeñan como sustancias transductoras después de la percepción de un estímulo ambiental. Además de las fitohormonas, existen otras sustancias que intervienen en el desarrollo de las plantas; a estos compuestos se les denomina metabolitos secundarios y desempeñan una función importante en la adaptación de los vegetales al medioambiente.

Los metabolitos secundarios son compuestos químicos que cumplen funciones no esenciales en las plantas, ya que no intervienen en el metabolismo primario, pero les confiere unas claras ventajas selectivas al intervenir en las interacciones ecológicas entre la misma y su ambiente.

Mientras que los metabolitos primarios están presentes en cada célula de la planta que es capaz de reproducirse, los metabolitos secundarios están presentes, sólo accidentalmente y, no son imprescindibles para la vida. Se clasifican en cuatro grupos diferentes: terpenoides o terpenos, fenoles o compuestos fenólicos, Glicósidos y Alcaloides. Los alcaloides lo constituyen un gran grupo de compuestos nitrogenados derivados, mayoritariamente, de aminoácidos, aunque algunos son derivados de purina y pirimidina; es el caso de la cafeína, producto con el que se realiza el experimento que describiremos. Su estructura es similar a las citoquininas y ambas derivan de la purina.

La cafeína en su estado puro es una sustancia inodora y de sabor amargo. La fórmula molecular es C8H10N4O2. Está constituida por un 49.48% de carbono, 5.19% hidrógeno, 28.85% nitrógeno y 16.48% de oxígeno. Se trata de un compuesto con una estructura 1,3,7-trimetil-xantina perteneciente al grupo bioquímico de las purinas metiladas o alcaloides purinas de origen vegetal.

Con la cafeína se ha experimentado para reducir los problemas de plagas y enfermedades en las plantas. Altas concentraciones de cafeína en hojas jóvenes, frutos y botones florales de algunas especies, actúan como defensa al proteger los tejidos jóvenes frente a herbívoros y patógenos. Algunos ejemplos sobre tomate y calabaza: Pulverizando cafeína a una concentración de 1% sobre hojas de tomate disuade la alimentación de las larvas de Manduca sexta. En tratamientos aplicados en hojas de calabaza “Napa” contra babosas (Veronicella cubensis), actúa como repelente y disminuye su alimentación. Aplicaciones de cafeína sobre orquídeas infestadas de caracoles (Zonitoides arboreus), cultivadas en invernaderos, fueron letales ya que actuaba como una neurotoxina.

La cafeína y su función alelopática

En 1984, Rice definió la alelopatía como un efecto positivo o negativo, directo o indirecto, de un vegetal (incluidos los microorganismos) sobre otro, por acción de los compuestos químicos liberados al medio ambiente. Cuando las plantas donantes de los compuestos fitotóxicos y las plantas receptoras son de la misma especie, se está ante un caso especial de la alelopatía llamado autotoxicidad. En las plantaciones de café, las hojas y frutos caídos introducen cantidades considerables de cafeína sobre la capa superficial del suelo que afectan parcialmente a la germinación y, hacen que el desarrollo sea más lento debido al contenido de cafeína que hay en la superficie del suelo. Según diversos autores, los lixiviados de suelos de plantaciones de café y extractos de hojas y raíces del mismo, muestran un efecto alelopático sobre malezas.

La cafeína como estimulante del crecimiento vegetal o reductor del mismo

Según diversas investigaciones, la cafeína tiene una estructura química análoga a las citoquininas naturales, las cuales son derivados de la base púrica adenina (6-aminopurina), regulan la división celular, la inducción floral, la germinación de semillas, la formación de nuevas yemas y la senescencia de órganos vegetales. La síntesis de esta hormona se hace en las raíces.

Objetivo del experimento

Evaluar el posible efecto bioestimulante de la cafeína, aplicada a dos dosis diferentes, sobre parámetros de rendimiento y calidad en el fruto de sandía triploide, cultivar Reina de Corazones. Los parámetros de rendimiento estudiados fueron: kg/m² y peso medio del fruto. Como parámetro de calidad externa se evaluó cicatriz pistilar. Los parámetros de calidad interna medidos fueron: sólidos solubles (ºBrix), grosor de la corteza (mm) y firmeza (kg/m²).

Materiales y métodos

El experimento fue llevado a cabo durante dos años consecutivos en campañas de primavera, coincidiendo con el calendario de producción de los agricultores profesionales de la región. Las instalaciones utilizadas para el experimento fueron las de la Fundación “Finca experimental Universidad de Almería – Anecoop” (36º 51´ 78″ latitud Norte y 2º 17´ 08″ longitud Oeste), localizadas en la provincia de Almería (España). El cultivo se realizó bajo invernadero multitúnel sin calefacción con suelo arenado. La altura a la canal era de 4.5 m. La cubierta era polietileno translúcido de 200 micras de grosor. La fertirrigación se realizó utilizando un sistema de riego por goteo, con goteros autocompensantes de 3 L/h de descarga (tabla 1).

El invernadero constaba de un total de 12 subsectores originales de riego dividido en dos tablares, norte y sur. El marco de los goteros para la sandía fue de 1.10 m x 0.5 m, obteniendo una densidad de 1.82 goteros/m2.

Diseño experimental y tratamientos evaluados

La superficie total cultivada fue de 1692 m2, dividida en 12 bloques, cada uno con su respectiva abonadora. Sobre la nutrición empleada, igual para todos los tratamientos, se aportan las dosis de cafeína (2.25 µmol para T1 y 9 µmol para T2). Al testigo (T0) no se le aplicó cafeína. El diseño experimental utilizado fue de bloques al azar con cuatro repeticiones por tratamiento (gráfico 1).

Gráfico 1: Distribución de las parcelas elementales y tratamientos

El marco de plantación utilizado en el cultivo de la sandía fue de 4 x 1 m. obteniendo una densidad de plantación de 0.25 plantas/m2. Se tomó toda la repetición como parcela elemental, las cuales se dividieron con una manta térmica blanca para evitar que los brotes de las distintas paracelas se entrecruzaran lo que hubiese hecho imposible las mediciones. (figura 1)