Tommaso Frioni1, Clara Ripa1, Laura Palermo1, Claudia Romano1, Pier Giorgio Bonicelli1
1 Università Cattolica del Sacro Cuore, Piacenza
IN+VITE es un Grupo Operativo para la Innovación financiado por la medida 16.1.01 de la Región Emilia-Romagna, Italia (Focus Area 4B, convocatoria 2022). El objetivo de la colaboración es identificar nuevas soluciones para mejorar la competitividad y la sostenibilidad de la viticultura de secano en las colinas de Emilia-Romaña. Dos acciones del proyecto se centran en estudiar la eficacia y los efectos de hidrogeles y polímeros superabsorbentes en nuevas plantaciones y viñedos adultos, para hacer frente a las problemáticas causadas por el cambio climático. El proyecto está coordinado por la Università Cattolica del Sacro Cuore, y sus partners son Azienda Agricola Lusignani, Azienda Agricola Baraccone y Fabrizio Camorali, Vinidea y Centro Tadini.
Polímeros superabsorbentes, qué son y cómo funcionan
El término polímeros hidrorretentivos, o hidrogeles, se refiere a materiales formados por cadenas poliméricas paralelas entre sí, con numerosos enlaces cross-link, que forman una red rica en grupos hidrófilos y, por tanto, capaces de absorber agua o soluciones (Fidelia y Chris 2011). Por lo tanto, cuando el agua entra en contacto con estos materiales, migra rápidamente dentro de la red polimérica en la que queda almacenada. La cantidad de agua absorbible varía en función de la riqueza de grupos hidrófilos, la longitud de estas cadenas y la naturaleza del polímero. Una vez sumergidos en agua, pueden adquirir la consistencia de un gel. Su uso en el sector agrícola ha sido limitado, sobre todo en Italia, debido a su coste y a aspectos técnicos relacionados con su dificultad de manipulación. Sin embargo, recientemente, el coste de producción de los hidrogeles se ha reducido significativamente y se han desarrollado nuevos polímeros superabsorbentes que son altamente eficaces en la absorción de agua y totalmente biodegradables en el tiempo en el entorno agrícola (Fidelia y Chris 2011). En el contexto actual, se trata de recursos muy prometedores para mejorar la disponibilidad de agua para las plantas, reducir el porcentaje de fallas en la plantación de viñedos, anticipar la entrada en producción y, por último, limitar los volúmenes de riego.
En el marco del proyecto, se llevaron a cabo una serie de pruebas experimentales en laboratorio, en un entorno controlado, y en el campo, con hidrogeles de diversos tipos considerando condiciones hídricas limitantes para el desarrollo de la vid.
En el laboratorio, las pruebas mostraron que 1g de un hidrogel a base de poliacrilato de potasio es capaz de absorber hasta 84g de agua (Tabla 1), cuya velocidad de liberación resultó depender de la temperatura (30 °C y 40 °C). Además, al final de un segundo ciclo de hidratación, se observó que la absorción máxima de agua se reducía en comparación con el primer ciclo, pero en una medida mínima.
Posteriormente, se analizaron las características físicas de un suelo franco arenoso en función de la aplicación del polímero a una dosis de 12,5 mg/g. El sustrato con hidrogel mostró una mayor capacidad de campo de 0,21g de H2O por g, en comparación con el sustrato sin Polygreen. Este resultado no varió tras un segundo ciclo de hidratación (Tabla 1).
Las pruebas realizadas en el laboratorio también mostraron que el hidrogel estudiado permite que aproximadamente el 95% del agua absorbida esté disponible en un rango de potencial hídrico (Ψ) compatible con la absorción por los sistemas radiculares de la vid (Figura 1). En general, la vid es capaz de absorber una solución a niveles de Ψ del suelo comprendidos entre -0,1 MPa y -1 MPa (Deloire et al. 2007).
Los mismos análisis se realizaron en el suelo franco-arenoso mencionado anteriormente. En ausencia de hidrogel, éste libera el 95% del agua disponible a Ψ entre -0,01 MPa y -0,15 MPa. Esto significa que una gran parte del agua retenida por el sustrato se pierde después rápidamente por evaporación o en condiciones de ausencia de estrés hídrico para la vid. Para el mismo sustrato con hidrogel añadido, se observó que la correlación entre el agua disponible y el Ψ a la que se libera se desplazaba hacia la derecha (Figura 1). Concretamente, el rango de agua disponible entre 0,2 y 0,05g H2O/g de sustrato se libera a Ψ más alto que el sustrato sin Polygreen, pero aún por debajo del umbral de -1MPa. Esto significa que la adición de hidrogel permite a un suelo arenoso retener más agua que de otro modo se perdería por evaporación o en ausencia de condiciones limitantes para la vid.
Respuesta de la vid a la aplicación del hidrogel
En 2023, se estudió la eficacia de dos hidrogeles diferentes en vides de Sangiovese cultivadas en macetas en condiciones semicontroladas en un área exterior del Departamento de Ciencias de la Producción Vegetal Sostenible (Università Cattolica del Sacro Cuore, Piacenza). En particular, se compararon vides a las que se aplicó un hidrogel a base de poliacrilato de potasio (H1) y vides a las que se aplicó uno a base de derivados orgánicos (H3) con un Control no tratado.
Durante estos ensayos, además de evaluar la respuesta de la vid a un déficit hídrico progresivo, se caracterizó la curva de respuesta de la fotosíntesis a valores crecientes de luz fotosintéticamente activa (PAR), antes y después de un periodo de déficit hídrico particularmente severo impuesto artificialmente mediante la suspensión del riego.
En el periodo anterior al estrés hídrico severo, las hojas de las cepas H1 mostraron valores de fotosíntesis superiores a los de las hojas control. En particular, la diferencia entre las tesis aumentó progresivamente con valores de PAR > 400 μmol m-2 s-1. Con saturación lumínica (PAR > 1200 μmol m-2 s-1), las cepas con H1 presentaron una fotosíntesis neta de 15 μmol m-2 s-1, las cepas con H3 presentaron una fotosíntesis neta de 13 μmol m-2 s-1, mientras que en el control, la asimilación no superó los 11 μmol m-2 s-1 (Fig.2). Tras el estrés hídrico severo, a pesar de haber restablecido todos los volúmenes hídricos, las hojas del control no fueron capaces de asumir tasas fotosintéticas positivas e, incluso en saturación lumínica, la asimilación neta fue inferior a 1 μmol m-2 s-1. En las cepas con SH1 y SH3, aunque las hojas no mostraron valores de asimilación neta comparables a los del periodo de pre-estrés hídrico, la fotosíntesis neta fue sin embargo significativamente superior a la del control independientemente del umbral de PAR examinado, hasta valores cercanos a 8 μmol m-2 s-1.
En 2023, el hidrogel H1 se estudió durante la plantación de un viñedo de Sauvignon Blanc en la zona de Colli Piacentini. El polímero se colocó bajo los sistemas radiculares de los esquejes enraizados a una dosis de 30 g/planta. Durante la temporada se controló el crecimiento de los brotes y los principales parámetros fisiológicos y el estado hídrico de las vides. Las plantas en las que se aplicó H1 presentaron en julio un potencial hídrico basal y foliar a mediodía superior al del testigo (+0,04 MPa). Al final de la campaña, aunque no se detectaron fallas en ambas tesis, la suma de la longitud de los dos sarmientos que quedaron fue superior en las vides tratadas con hidrogel (+21 cm). El ensayo continúa para comprobar el resultado de la aplicación cuando entre en producción el viñedo.
Referencias bibliográficas
Deloire, A. «L’INFLUENZA DELLO STATO IDRICO DELLA VITE SULLO STILE DI VINO.» (2007).
Fidelia, N., & Chris, B. (2011). Environmentally friendly superabsorbent polymers for water conservation in agricultural lands. Journal of Soil Science and Environmental Management, 2(7), 206-211.
