Xylem sap (SAX) in woody crops

In the spring of 2017 I was contacted by Laboratorios Agrama to do with them what I thought was a very interesting essay on possible agronomic applications of xylem sap analysis (from now on SAX) in fruit crops.

The topic interested me because for almost 20 years this issue of SAX has been going around to try to give it a practical application in agronomy. But there are several pitfalls. The first is extraction, which is not easy. The methods used by the research centers were not easily transferable from day to day. And the methods that have been developed for a «simple» extraction, the truth is that they do not finish convincing, because normally they consist of pressing on a petiole until juices begin to come out at one end. These juices end up being a mixture of xylem sap, phloemics, parenchyma cells, …. And, secondly, another important problem is the analysis. First, get enough to analyze and then interpret what is being seen there. Again, the «simple» methods recently developed solve this issue in an expeditious way: the product obtained is added a reagent according to the ion to be determined and a portable colorimeter gives me the concentration of that ion, and the subject is considered to be resolved . Of course, these methods want a quick response of the nutritional status of the tree by analyzing the concentration of ions in their SAX. We will see that this is quite possibly their biggest mistake. Neither the method of extraction is the most appropriate, nor the method of analysis is not precise, nor the SAX serves to make a diagnosis of the nutritional status (and less immediate) of a woody.

What interested me the most about Agrama’s approach is the extraction method. It is a method based on a modified pressure chamber or Scholander chamber, used scientifically since 1965, which allows sap to be extracted from large terminal stems. As the volume of SAX extracted is large, and allows to obtain a vial of more than 5 ml, it can already be easily measured in a laboratory with spectrophotometric methods.

This is the chamber used:

And this is a summary of the method used for the extraction, in this case in citrus:

Another thing that interested me a lot of the approach proposed by Agrama is the utility of the model, of the whole method. We knew that the analysis of SAX does not serve to make a diagnosis of the nutritional status of a woody tree, but we do think that it could serve to make a diagnosis of the efficiency of the fertigation system. We thought we could find good correlations between the analysis of Fertilizer Solution, Saturated Paste Extract or Soil Solution (taken at the height of the center of the irrigation bulb, in the root system), the SAX and the corresponding leaf tissue analyzes. With these correlations we thought to make a model that would allow to correct and adapt the Fertilizer Solution applied in each period according to the actual rate of use by the plant.

And already with a previous trial of the method, carried out in a farm of orange trees and another one of almond trees in Palma del Rio (Córdoba), we started a campaign in 2018 in 3 farms and 4 crops (almond, orange, olive green and table grape). This is the approximate distribution of the parcels tested:

We set ourselves 4 samplings, which we did on May 10, June 29, August 1 and October 17 in some case and November 13 in some other. In each sample, we analyzed the ionic composition of: Fertilizer Solution (the mixture of Irrigation Water with the Fertilizer Salts corresponding to that period), Saturated Paste Extract (extracted with the Fertilizer Solution), SAX and foliar tissue.

Once the campaign is over, we begin to get involved with all the data obtained and we find ourselves with the following surprises:

When we calculate the ratio of ion concentration in SAX with respect to EPS we see that there are 3 macro ions that always appear much more concentrated in SAX than in EPS (PO₄^3-, NH₄⁺ y K⁺) and almost all the micros (B, Cu, Fe , Mn and Zn), less Mo, also appear much more concentrated in SAX than in EPS.

In general, the concentration of NO₃^– is very low and that of NH₄⁺ is very high because normally the plant usually passes enzymatically all nitrates to ammonium for transport in xylem immediately after entering the root. Also noteworthy is the low concentration of Cl and Na, as well as Ca and Mg, in SAX.

On the other hand when we compare the relationships or ratios between related elements in the physiology of nutrition, such as the 4 groups: Ca/B – Ca/K – Ca/Mg, K/Cl – K/Mg – K/N, Na/Ca – Na/K – Na/Mg and P/Fe – P/Mn – P/Zn, in EPS and in SAX, we find this type of data:

We can simply see that the ratios between elements within each group are not the same outside the root as within the xylem, without responding to a common pattern, but the differences in some cases are very high and with some variation between samples.

We continue to entangle and we see that there is virtually no correlation between the concentration of Macroelement ions in SF and in EPS with respect to SAX. But there is a very good correlation between the SF and the EPS as expected!

However, the microelements do not behave the same, and we see that there is a certain correlation between SF and EPS and SAX, in some cases weaker and in others more consistent.

With the SAX values of macros and micros and the values of those elements in leaves we see that there are the same type of correlations, very bad with macros and somewhat better with micros.

The summary of all the correlations is shown below:

So, what is happening here? To what conclusion can all these data lead us? Can we make something clear? !!

To try to unravel the skein we go back to review the literature on the subject, which is very extensive. Here I summarize some articles that have been very important for the conclusions:

• Xylem sap composition: a tool for investigating mineral uptake and cyclingin adult spruce. Etienne Dambrine, Francis Martin, Nathalie Carisey, André Granier, Jan-Erik Hallgren and Kevin Bishop. CRF-INRA. Plant and Soil 168-169:233-241. 1995.
• Xylem sap composition of beech (Fagus sylvatica L.) trees: seasonalchanges in the axial distribution of sulfur compounds. Heinz Rennenberg, Robert Schupp, Vjekoslav Glavac y Hubert Jochheim. Germany. TreePhysiology 14, 541-548. 1994.
• The chemical composition of xylem sap in Vitis vinifera L. Cv. Riesling duringvegetative growth on three different Franconian vineyard soils and as influenced by Nitrogen fertilizer. Andreas Peuke. American Journal of Enologyc and Viticulture 51: 329-339. January 2000.
• Xylem sap mineral analyses as a rapid method for estimation plant-availability of Fe, Zn and Mn in carbonate soils: a case study in cucumber. Nikolai Bityutskil, Kirill Yakkoonene, Anastasiya Petrova y Marina Nadporozhskaya. Universidad de San Petersburgo (Rusia). Journal of SoilScience and plant nutrition. Vol. 17 nº 2. Temuco. Junnuary 2017.
• Xylem sap sampling-new approaches to an old topic. Ulrich Schurr. Universidad de Heidelberg (Alemania). Trends in Plant Science. Vol. 3 nº 8. August 1998.
• Seasonal dynamics of nutrients in leaves and xylem sap of coffee plants as related to different soil compartments. Maya Bundt, Sigrid Kretzschmar, Wolfgang Zech y Wolfgang Wilcke. Universidad de Bayreuth (Alemania). Plant and Soil 197: 157-166. 1997.
• Seasonal variations in mineral concentrations in the trunk xylem sap of beech (Fagus sylvatica L.) in a 42-year-old beech forest stand. V. Glavac, H. Koenies y U. Ebben. Universidad de Kassel (Alemania). New Phytology 116, 47-54. 1990.
• The xylem sap of maple (Acer platanoides) trees-sap obtained by a novel method shows changes with season and height. Volker Schill, WolframHartung, Birgit Orthen y Manfred Weisenseel. Universidad de Karlsruhe(Alemania). Journal of Experimental Botany. Vol. 47, nº 294, pp. 123-133. January 1996.

Almost all the works are German (with some French, some American and some Russian), and almost all of them are also dated from the middle to the end of the 90s. But they end up giving us the key. The bibliography finishes confirming the data that we have been able to see in our essay and that can be summarized in the following points:

1. Unfortunately, we can confirm that wood-based xylem sap data can NOT be used to diagnose the efficiency of the fertigation system. But we have learned a lot from a woody’s nutrition.
2. A fruit tree needs to have a soil solution rich in nutritious ions for its development. The tree is taking, in a process of normal absorption, all this water with ions in solution, passively and actively, and most of it accumulates in reserves, with greater or lesser intensity, in roots, trunk and main branches.
3. The composition of the SAX in each of the parts of the tree is not the same. We have been taking the final sprout SAX which is the tree’s richest sap.
4. The tree is carrying the xylem in a small part directly from what it takes root, and mostly by mobilizing the various reserve organs that it has throughout its architecture, even feeds the final xylem from the phloem.
5. Therefore, the SAX of an outbreak of a fruit tree can not be used to correlate with the Saturated Pasta Extract or Soil Solution in root, or with the Fertilizer Solution applied, neither instantaneously nor in the medium term, because the tree changes the composition of the SAX according to the seasons, the phenological stage, the sprouting, the growths, the fructification, the biotic or abiotic stress, …, which invalidates the method for an agronomic utility on the fertilization system.
6. In fact, as discussed in one of the articles cited, how can we think that a woody crop will make its growth, development or fruition needs depend on the precise composition of the soil solution? And it is true! It is not logical to think that. Especially when the strategy of a woody is based on the immense possibility of accumulating reserves, with respect to any herbaceous plant!
7. One could work on the correlations that have been found between the concentration of ions of microelements in the solution of soil in the root zone and within the xylem sap, in case it would be useful.

Despite this negative conclusion on the initial thesis, we are not discouraged and we are going to teste this 2019 on different herbaceous horticultural crops, to see if we can use the method!

Savia xilemática (SAX) en cultivos leñosos

En primavera de 2017 me contacta laboratorios Agrama para hacer con ellos lo que me parecía un muy interesante ensayo sobre posibles aplicaciones agronómicas de los análisis de savia xilemática (a partir de ahora SAX) en cultivos frutales.

El tema me interesaba porque desde hace casi 20 años se está dando vueltas a este tema de la SAX para intentar darle una aplicación práctica en agronomía. Pero se encuentra con varios escollos. El primero es la extracción, que no es nada fácil. Los métodos usados por los centros de investigación no eran fácilmente trasladables al día a día. Y los métodos que se se han desarrollado para una extracción «sencilla» la verdad es que no terminan de convencer, porque normalmente consisten en hacer presión sobre un peciolo hasta que empiezan a salir jugos por un extremo. Estos jugos terminan siendo una mezcla de savia xilemática, floemática, células de parénquima,…. Y, en segundo lugar, otro importante problema lo plantea el análisis. Primero obtener bastante cantidad para analizar y después, interpretar qué es lo que se está viendo ahí. Nuevamente los métodos «sencillos» últimamente desarrollados, resuelven este tema de manera expeditiva: al producto obtenido se le añade un reactivo según el ión que se quiere determinar y un colorímetro portátil me da la concentración de ese ión, y se da por resuelto el tema. Claro, estos métodos lo que quieren es obtener una respuesta rápida del estado nutricional del árbol por medio del análisis de la concentración de iones en su SAX. Veremos que esto es muy posiblemente su mayor error. Ni el método de extracción es el más adecuado, ni el método de análisis es nada preciso, ni la SAX sirve para hacer un diagnóstico del estado nutricional (y menos inmediato) de un leñoso.

Lo que más me interesó del planteamiento que hace Agrama es el método de extracción. Es un método basado en una cámara de presión o cámara de Scholander modificada, usado a nivel científico desde 1965, que permite extraer savia de tallos terminales de gran tamaño. Como el volumen de SAX extraída es grande, y permite obtener un vial de más de 5 ml, ya se puede medir fácilmente en un laboratorio con métodos de espectrofotometría.

Esta es la cámara utilizada:

Y este es un resumen del método utilizado para la extracción, en este caso en cítrico:

Otra cosa que me interesó mucho del planteamiento que proponía Agrama es la utilidad del modelo, de todo el método. Sabíamos que el análisis de SAX no sirve para hacer un diagnóstico del estado nutricional de un leñoso, pero sí pensamos que podría servir para hacer un diagnóstico de la eficiencia del sistema de fertirrigación. Pensábamos que podríamos encontrar buenas correlaciones entre los análisis de Solución Fertilizante, Extracto Pasta Saturada o Solución de Suelo (tomada a la altura del centro del bulbo de riego, en pleno sistema radicular), la SAX y los análisis del tejido foliar correspondiente. Con estas correlaciones pensábamos hacer un modelo que permitiera corregir y adaptar la Solución Fertilizante aplicada en cada periodo de acuerdo con la tasa real de aprovechamiento por parte de la planta.

Y ya con algún ensayo previo del método, realizado en una finca de naranjos y otra de almendros en Palma del Rio (Córdoba), empezamos una campaña en 2018 en 3 fincas y 4 cultivos (almendro, naranjo, olivar de verdeo y uva de mesa). Esta es la distribución aproximada de las parcelas ensayadas:

Nos planteamos 4 muestreos, que realizamos en 10 de mayo, 29 de junio, 1 de agosto y 17 de octubre en algún caso y 13 de noviembre en algún otro. En cada muestreo analizamos la composición iónica de: Solución Fertilizante (la mezcla del Agua de Riego con las Sales Fertilizantes correspondientes a ese periodo), Extracto Pasta Saturada (extraído con la Solución Fertilizante), SAX y tejido foliar.

Una vez terminada la campaña empezamos a enredar con todos los datos obtenidos y nos vamos encontrando con las siguientes sorpresas:

Cuando calculamos el ratio de concentración de iones en SAX con respecto a EPS vemos que hay 3 iones macros que siempre aparecen mucho más concentrados en SAX que en EPS (PO₄^3-, NH₄⁺ y K⁺) y casi todos los micros (B, Cu, Fe, Mn y Zn), menos Mo, también aparecen mucho más concentrados en SAX que en EPS.

En general la concentración de NO₃^– es muy baja y la de NH₄⁺ muy alta porque normalmente la planta suele pasar de manera enzimática todos los nitratos a amonio para su transporte en xilema nada más entrar en raíz. Es destacable también la baja concentración de Cl y Na, así como de Ca y Mg, en SAX.    

Por otro lado cuando comparamos las relaciones o ratios entre elementos relacionados en la fisiología de la nutrición, como son los 4 grupos: Ca/B-Ca/K-Ca/Mg, K/Cl-K/Mg-K/N, Na/Ca-Na/K-Na/Mg y P/Fe-P/Mn-P/Zn, en EPS y en SAX, nos encontramos este tipo de datos:

Simplemente podemos ver que los ratios entre elementos dentro de cada grupo no son los mismos fuera de la raíz que dentro del xilema, sin responder a un patrón común, pero las diferencias en algunos casos son muy altas y con cierta variación entre muestreos.

Seguimos enredando y vemos que prácticamente no hay correlación ninguna entre la concentración de iones de Macroelementos en SF y en EPS con respecto a la SAX. Pero si hay muy buena correlación entre la SF y el EPS como era de esperar!!

Sin embargo, los microelementos no se comportan igual, y vemos que sí hay cierta correlación entre SF y EPS y la SAX, en algunos casos más débil y en otros más consistente.

Con los valores de SAX de macros y micros y los valores de esos elementos en hoja vemos que hay el mismo tipo de correlaciones, muy malas con macros y algo mejores con micros.

El resumen de todas las correlaciones se expone a continuación:

Entonces, ¿qué está pasando aquí?¿a que conclusión nos pueden llevar todos estos datos?¿podemos sacar algo en claro?!!

Para intentar desenredar la madeja volvemos a repasar la bibliografía sobre la materia, que es muy extensa. Aquí resumo algunos artículos que han sido muy importantes para las conclusiones:

1. Xylem sap composition: a tool for investigating mineral uptake and cycling in adult spruce. Etienne Dambrine, Francis Martin, Nathalie Carisey, André Granier, Jan-Erik Hallgren and Kevin Bishop. CRF-INRA. Plant and Soil 168-169:233-241. 1995.
2. Xylem sap composition of beech (Fagus sylvatica L.) trees: seasonal changes in the axial distribution of sulfur compounds. Heinz Rennenberg, Robert Schupp, Vjekoslav Glavac y Hubert Jochheim. Germany. Tree Physiology 14, 541-548. 1994.
3. The chemical composition of xylem sap in Vitis vinifera L. Cv. Riesling during vegetative growth on three different Franconian vineyard soils and as influenced by Nitrogen fertilizer. Andreas Peuke. American Journal of Enologyc and Viticulture 51: 329-339. January 2000.
4. Xylem sap mineral analyses as a rapid method for estimation plant-availability of Fe, Zn and Mn in carbonate soils: a case study in cucumber. Nikolai Bityutskil, Kirill Yakkoonene, Anastasiya Petrova y Marina Nadporozhskaya. Universidad de San Petersburgo (Rusia). Journal of Soil Science and plant nutrition. Vol. 17 nº 2. Temuco. Junnuary 2017.
5. Xylem sap sampling-new approaches to an old topic. Ulrich Schurr. Universidad de Heidelberg (Alemania). Trends in Plant Science. Vol. 3 nº 8. August 1998.
6. Seasonal dynamics of nutrients in leaves and xylem sap of coffee plants as related to different soil compartments. Maya Bundt, Sigrid Kretzschmar, Wolfgang Zech y Wolfgang Wilcke. Universidad de Bayreuth (Alemania). Plant and Soil 197: 157-166. 1997.
7. Seasonal variations in mineral concentrations in the trunk xylem sap of beech (Fagus sylvatica L.) in a 42-year-old beech forest stand. V. Glavac, H. Koenies y U. Ebben. Universidad de Kassel (Alemania). New Phytology 116, 47-54. 1990.
8. The xylem sap of maple (Acer platanoides) trees-sap obtained by a novel method shows changes with season and height. Volker Schill, Wolfram Hartung, Birgit Orthen y Manfred Weisenseel. Universidad de Karlsruhe (Alemania). Journal of Experimental Botany. Vol. 47, nº 294, pp. 123-133. January 1996.

Casi todos los trabajos son alemanes (con algún francés, algún americano y algún ruso), y casi todos también están fechados desde mediados a finales de la década de los ´90. Pero nos terminan de dar la clave. La bibliografía termina de confirmar los datos que hemos podido ver nosotros en nuestro ensayo y que se pueden resumir en los siguientes puntos:

1. Desgraciadamente constatamos que NO se pueden utilizar los datos de savia xilemática en leñosos para diagnosticar sobre la eficiencia del sistema de fertirrigación. Pero hemos aprendido mucho de la nutrición de un leñoso.
2. Un árbol frutal necesita tener una Solución de Suelo rica en iones nutritivos para su desarrollo. El árbol va tomando, en un proceso de absorción normal, todo este agua con iones en disolución, de manera pasiva y activa y, la mayor parte la va acumulando en reservas, con mayor o menor intensidad, en raíces, tronco y ramas principales.
3. No es la misma la composición de la SAX en cada una de las partes del árbol. Nosotros hemos estado tomando la SAX de brote final que es la savia más rica que tiene el árbol.
4. El árbol va cargando el xilema en una pequeña parte directamente de lo que toma de raíz, y en mayoritariamente por movilización de los distintos órganos de reservas que tiene a lo largo de su arquitectura, incluso alimenta el xilema final desde el floema.
5. Por lo tanto, no se puede utilizar la SAX de un brote de un frutal para correlacionar con el Extracto Pasta Saturada o Solución de Suelo en raíz, ni con la Solución Fertilizante aplicada, ni de manera instantánea ni a medio plazo, por que el árbol cambia la composición de la SAX de acuerdo con las estaciones, el estado fenológico, las brotaciones, los crecimientos, la fructificación, los estrés bióticos o abióticos,…, lo que invalida el método para una utilidad agronómica sobre el sistema de fertilización.
6. De hecho, como se comenta en uno de los artículos citados, ¿cómo podemos pensar que un cultivo leñoso va a hacer depender sus necesidades de crecimiento, desarrollo o fructificación, de la composición puntual de la solución de suelo?, Y es verdad!! No es lógico pensar eso. Sobre todo cuando la estrategia de un leñoso se basa en la posibilidad inmensa de acumular reservas, respecto a cualquier planta herbácea!!!
7. Se podría trabajar sobre las correlaciones que se han encontrado entre la concentración de iones de microelementos en la solución de suelo en zona radicular y dentro de la savia xilemática, por si fuera de utilidad.

 

A pesar de esta conclusión negativa sobre la tesis inicial, no nos desanimamos y vamos a ensayar este 2019 sobre distintos cultivos hortícolas herbáceos, a ver si le damos utilidad al método!!!

 

Reflexiones sobre Momento Óptimo o Crítico de Recolección de la aceituna

El momento ideal para recolectar las aceitunas con destino a almazara sería aquel en el que se cumplieran las siguientes premisas:

1. Las aceitunas deben contener la mayor cantidad de aceite posible

2. El aceite debe ser de la mayor calidad

3. Los daños que sufra el olivo en la recolección deben ser mínimos (descortezados, caída de ramón, heridas, roturas,…).

4. Se debe intentar perjudicar lo mínimo la cosecha del año siguiente (inducción de vecería por recolección muy tardía,…).

5. El coste de recolección debe ser lo más bajo posible (la resistencia al desprendimiento del fruto no debería ser muy elevada, evitar operación con barro o con lluvia,…)

Ahí es nada!!

El momento de mayor cantidad y calidad del aceite contenido en las aceitunas se sitúa en una fecha muy próxima a la desaparición de las aceitunas verdes en el olivo y al máximo de aceitunas en envero. Este momento coincide además con los máximos valores de peso  en húmedo, de contenido en aceite sobre peso seco, de polifenoles y componentes volátiles, de ciertos esteroles, así como máximo relativo en la materia seca y en el peso de aceite por aceituna.

A nivel muy práctico y para determinar este momento óptimo o crítico se proponen varios métodos:

1. Tomar unos 2 Kg de aceitunas situadas a la altura del operador y en las cuatro orientaciones del árbol. Homogeneizar la muestra, separar 100 drupas o frutos y clasificar en las siguientes categorías:

0- Piel verde intenso

1- Piel verde amarillento

2- Piel verde con manchas rojizas en menos de la mitad del fruto. Inicio de envero.

3- Piel rojiza o morada en más de la mitad del fruto. Final de envero.

4- Piel negra y pulpa blanca.

5- Piel negra y pulpa morada sin llegar a la mitad de la pulpa.

6- Piel negra y pulpa morada sin legar al hueso.

7- Piel negra y pulpa morada totalmente hasta el hueso.

Se llama Índice de Madurez (IM) al sumatorio del número de frutos de cada categoría por el valor numérico de su categoría dividido por 100, es decir, siendo A, B, C, D, E, F, G, H, el número de frutos de cada categoría 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 respectivamente, el índice de madurez es:

            IM = (A x 0 + B x 1 + C x 2 +…+ H x 7) / 100

Para variedades que desarrollan normalmente el color (Picual, Hojiblanca, Lechín, Cornicabra,…), el momento óptimo de recolección es cuando el IM alcanza valores próximos a 3,5.

En variedades de menos color (Arbequina), el momento óptimo de recolección se alcanzaría con valores de IM próximos a 3. En el caso de esta variedad este método basado en el color del fruto se adapta peor a determinar el momento óptimo de madurez porque es capaz de llenar toda la pulpa de aceite sin cambiar drásticamente de color.

2. También se puede determinar el momento ideal de recolección analizando periódicamente distintos parámetros que cuando están acercandose a un valor determinado nos indican el cénit de la madurez del fruto. Estos parámetros son:

Rendimiento graso total sobre muestra húmeda a partir del 20%

Rendimiento graso sobre muestra seca a partir del 45%

Humedad de la aceituna menor del 55%

Hasta aquí todo muy bien. Yo creo que todos entendemos que hay un proceso de llenado de aceite especialmente en la pulpa (mesocarpio de la drupa) que  junto con el hueso (endocarpio) constituye el fruto; que comienza desde un momento determinado del desarrollo inicial del fruto posterior al endurecimiento de hueso y que acaba cuando la aceituna ha llenado todas las vacuolas de las células de paréquima del mesocarpio, destinadas a este elemento de reserva y que coincide con el cambio de color externo e interno del fruto. Y también creo que todos entendemos que si no atinamos con este momento óptimo por delante podemos perder potencial de aceite por hectárea y si nos pasamos perderemos calidad de aceite y podemos provocar vecería y encarecer la recolección por meternos en período de lluvia.

Pero, exactamente ¿cómo es el proceso de formación de la grasa o aceite y su acumulación en el fruto (proceso denominado lipogénesis)?

La composición media de un fruto de aceituna en su momento normal de madurez sería la siguiente:

Es en esa porción variable entre el 70 y el 80% del peso seco total del fruto llamada mesocarpio, dónde se está jugando todo este proceso.

Lo primero de todo es la formación de los ácidos grasos.

Los ácidos grasos se sintetizan en el citosol (la solución líquida de la que está relleno el citoplasma), partiendo de moléculas de acetil-CoA que se producen dentro de la mitocondria.

Exactamente la localización en la célula vegetal sería la siguiente:

Creo que en este esquema es muy interesante ver el tamaño relativo de la vacuola en la célula vegetal, que en el caso del parénquima del mesocarpio en aceituna, va a terminar lleno de triglicéridos de reserva.

El proceso de formación de ácidos grasos se inicia con el Acetil-Coenzima A, una molécula compleja y sillar del metabolismo, cuyo esquema sería:

A partir de esta molécula se forma el Malonil-Coenzima A, con el siguiente proceso catalizado por la Acetil-CoA Carboxilasa (ACC):

En un proceso de Elongación, que utiliza como base moléculas de Malonil-CoA, en varios ciclos, cada uno de los cuales tiene cuatro pasos característicos (Condensación, Reducción del acetoacetil-ACP, Deshidratción y Reducción del crotonil-ACP) se forma el primer ácido graso saturado, el Ácido Palmítico (C16) siguiendo el siguiente esquema:

El ácido palmítico es el precursor del ácido esteárico y de ácidos graso saturados de cadena más larga , así como de los ácidos monoinsaturados palmitoleico y oleico.

La estructura tridimensional de los ácidos grasos saturados e insaturados podría ser la siguiente:

Lo interesante de las insaturaciones es que da una inestabilidad a la molécula que hace que su punto de fusión sea muy bajo (que esté prácticamente líquido a temperatura ambiente, vamos), mientras que los saturados, al ser muy estables, normalmente a esta temperatura están en estado sólido. Con ello la célula, dependiendo de la combinación de saturados-insaturados y lo largo de la cadena del ácido, puede conseguir una consistencia de las membranas o de los tejidos de reserva determinada. Estos puntos de fusión dependiendo de la estructura se resumen en la siguiente tabla:

El proceso no termina aquí. A partir de estos ácidos grasos o sus distintas combinaciones, y del ácido fosfatídico, se componen los Triglicéridos, la molécula compleja que definitivamente se va a acumular como reserva energética en la vacuola, siguiendo el siguiente proceso:

Desde el punto de vista esquemático celular el proceso de formación de triacilglicéridos sería:

Y desde un punto de vista mucho más esquemático éste proceso sería:

Después de la antesis y la fecundación tiene lugar un período de intensa multiplicación celular donde se define el número total de células que van a componer el fruto. Acto seguido tiene lugar el proceso de maduración del embrión y del endurecimiento de hueso.  Inmediatamente después empieza el proceso de elongación celular y es cuando comienzan los procesos de lipogénesis. Esto se puede situar en el tiempo en nuestras latitudes a partir de mediados de junio, más o menos. La lipogénesis, como hemos visto, termina muy cerca del envero del epicarpo que puede ser un poco variable  pero se sitúa en torno a finales de noviembre-principios de diciembre.

Entonces, visto todo lo anterior, ¿porqué es tan variable año a año, por variedades, por zonas, el rendimiento graso incluso sobre materia seca?¿Qué puede influir a la vista del conocimiento de todo el proceso anteriormente descrito para que sea tan complicado determinar para cada variedad en cada finca en cada localidad y cada campaña el Momento Óptimo de Recolección y sacar todo el potencial de aceite por hectárea posible?

– La condición climática durante todo el proceso de lipogénesis afecta mucho a la cantidad total o final de aceite a acumular porque como todo proceso metabólico natural necesita un umbral de temperaturas para su correcto funcionamiento. En nuestras latitudes entre junio y diciembre ocurren los dos extremos, temperaturas muy elevadas, incluso muchos días por encima de 36-38ºC y más adelante, con frutos todavía verdes, heladas de hasta -4/-5ºC. Evidentemente ambos factores detienen la lipogénesis durante un periodo más o menos largo o definitivamente.

– Con la poda se controla la respuesta vegetativa del árbol y se regula la producción. Ésta práctica permite actuar, con un determinado margen, sobre el tamaño de los frutos, principalmente sobre la relación pulpa/hueso. Esto junto con mejora de la iluminación y de la aireación que supone la poda permite afirmar que esta práctica de cultivo favorece una correcta lipogénesis.

– Influencia de una correcta fertilización. El uso correcto del N favorece un cierto retraso de la maduración que, por lo tanto, alargaría el proceso de lipogénesis. Por otro lado hay una clara correlación positiva entre el contenido de K en fruto y la cantidad final de aceite en el mismo, por el importante papel que juega este elemento en la lipogénesis.

– Influencia del riego. En un olivo bien dotado de humedad durante el ciclo, los frutos son uniformes con relación pulpa/hueso alta y forman el aceite en cantidad adecuada. Por el contrario, la falta de humedad en el suelo en las etapas previas a la madurez, provoca la existencia de frutos pequeños con lipogénesis dificultosa.

– Influencia del manejo fitosanitario. Básicamente la influencia que puede tener un adecuado control de plagas es evitar la presencia de plagas (Parlatoria, Aspidotus, Lepidosaphes, Saissetia,…) que depriman por su acción el brote, la hoja o el propio fruto, y dificulten o interrumpan con ello la correcta lipogénesis. Por la misma razón se han de evitar enfermedades que influyen directa o indirectamente sobre desarrollo de fruto como Spilocaea, Macrophoma o Gloesporium.

– Influencia de la Variedad. Aparte de otros temas genéticos como sensibilidad o resistencia a enfermedades, a plagas,…, la época de maduración, la facilidad o resistencia a la abcisión, el tamaño del fruto y su relación pulpa/hueso, influyen de manera notoria en la calidad y cantidad final de aceite a obtener. En estas imágenes se pueden ver algunos ejemplos:

         

Al fin y al cabo tener mayor o menor porcentaje de pulpa sobre el peso total de la aceituna, siendo la pulpa o mesocarpio el principal responsable de la mayor parte del aceite que es capaz de acumular el fruto es algo muy determinante.

Bueno, no sigo más porque esto se podría hacer interminable… (y todavía no me he metido con la «calidad» del aceite, solo con la «cantidad»!!!).

Pero espero que con estas reflexiones en alto seamos capaces entre todos de mejorar las técnicas para sacar todo el potencial posible a nuestras variedades de aceituna para aceite y mejorar así la tan dañada (por esta y otras muchas causas) rentabilidad de nuestras explotaciones.

Viaje técnico a Francia

Acabo de volver de una semana de viaje al sureste de Francia, a la desembocadura del valle del Ródano. He ido de la mano de mis principales asesorados en fruta de hueso, PRIMOR. Son uno de los mejores equipos técnicos que he podido encontrar en el mundo porque aúnan una vocación profesional, un nivel técnico y una humanidad fuera de lo común.

El área concreta que hemos visitado es la siguiente:

Esta zona es toda de suelos aluviales del gigantesco delta que forma el Ródano en su desembocadura. Son suelos de textura variable pero algo pesados en algunos casos y con mucha, mucha piedra (canto rodado) en toda su superficie. La principal característica del clima es el viento, el Mistral, que hemos podido sufrir en todo su esplendor. La temperatura baja de por sí en esta época (nos nevó en serio una mañana) nada tiene que ver con la sensación térmica heladora cuando corre el Mistral a 40-80 Km/h y siempre en dirección prácticamente N-S. En toda la zona se cultiva con cortavientos gigantes de chopo y ciprés y la orientación de la mayoría de las plantaciones termina siendo E-W.

Es una zona muy importante de cultivo de frutales de hueso (melocotón, nectarina y albaricoque) y pepita (básicamente manzana aunque también hay pera).

Nosotros en concreto íbamos a ver en una zona de producción muy diferente a la nuestra (que es el Valle del Guadalquivir en las provincias de Sevilla y Huelva y la costa W de Marruecos), distintas técnicas de cultivo para reflexionar sobre como aplicarlas a nuestro área de producción y poder así resolver nuestros problemas o mejorar nuestras técnicas y nuestra eficiencia en la producción de fruta.

Hay que tener en cuenta que en nuestra zona de producción solo se producen variedades low-chil (de bajas necesidades de horas-frío) que suponen producciones menores pero muy precoces. De hecho esto complica mucho el cultivo del melocotonero que es un árbol de hoja caduca totalmente adaptado a zonas de inviernos fríos o muy fríos y que necesita vernalización para florecer correctamente en primavera. Las variedades seleccionadas para zonas cálidas lo son porque tienen muy bajas necesidades de reposo pero los ciclos son de locos. La floración es a finales de enero-principios de febrero, endurecimiento de hueso en marzo y recolección a partir de finales de abril y durante el mes de mayo. Es decir, desde floración a recolección, hay entre 80 y 120 días de ciclo. Y en ese corto período hay que hacerlo todo: riego para fertilizar, meter Ca en multiplicación celular para mejorar condición de fruta, K para engorde, N para crecimiento vegetativo,… Y a finales de mayo, con todo el calor del sur, el suelo húmedo y un atracón de fertilizantes y toda la competencia por fruta quitada de en medio, domina si puedes el crecimiento del árbol para que no se dispare durante TODO el verano hasta la entrada en reposo después de defoliación.

La zona del Ródano que hemos visitado, igual que lo pueden ser Lérida y Huesca, es la zona propia de cultivo de melocotonero con una entrada en reposo claro en otoño, buena o muy buena vernalización en invierno, floración en febrero-marzo, endurecimiento de hueso en abril-mayo y recolecciones desde junio hasta septiembre. Claro que las producciones van desde las 30 Tm/ha hasta las 90 Tm/ha en los mejores casos y casi siempre con pesos medios de fruto entre 150 y 200 g. Imaginaros si hay tiempo aquí para regar y fertilizar y que la planta pueda tomar todos los nutrientes en tiempo y forma.

Pudimos ver distintos tipos de conducción de la arboleda que buscan aumentar la superficie productiva a base de atados y formación de un tunel donde se pueden hacer regulaciones de carga muy altas.

Estos sistemas de conducción requieren adaptar la maquinaria para poder tratar y recolectar con un techo muy bajo, y para eso también hay soluciones…este tractor con cabina no mide más de 1,80 m!!

También pudimos ver como esta cada vez más generalizado el uso de sensores en finca para control de humedad del suelo (con sondas de capacitancia), caudalímetro en la línea de goteo, temperatura de suelo y ambiente, pluviometría y dendrometría (para medir elongaciones y contracciones de tronco, rama y/o fruto). Estos sensores ya cada vez más se instalan no con datta-logger para descarga manual de datos sino con sistema de comunicaciones via Módem GPRS a un servidor y que podamos ver los datos en tiempo real y graficados a través de una página web.

 

Otro tema que nos preocupaba mucho era buscar soluciones para un mejor control de hierba en lomo o bien mediante cubiertas artificiales o mediante aperos escarificadores. También buscábamos sistemas para descompactación de suelos con contenidos muy altos de elementos finos no estructurantes (básicamente limos) y bajos niveles de materia orgánica. Vimos varias posibles soluciones para evaluar con calma…

Otro tema muy importante en el que hemos notado una especial sensibilización en Francia es en el tema de la eliminación de residuos procedentes de los tratamientos fitosanitarios. Los distintos tratamientos herbicidas, fungicidas e insecticidas, hechos con dos o más cubas generan una serie de efluentes por derrames en el llenado, por sobrante en el fondo de cuba, por limpieza de los envases, etc…, que hay que poder gestionar y eliminar de manera sostenible y económica en finca. Para ello se están ensayando y poniendo ya a punto distintos sistemas de los que vimos una muestra amplia en el SERFEL y en algunas fincas de productores que los tienen ya implementados. Este sistema se está ya ensayando y dentro de muy poco se podrá ya contratar en España. Os daré información más detallada de este tema en breve.

Otro tema que yo quería destacar especialmente del dinamismo y el nivel de la fruticultura en Francia es como se refleja esto en algunas de sus asociaciones profesionales.

Una de ellas es el GRCETA (Groupe Régional Centre d`Etude Technique Agricole). Es una asociación privada para una región concreta, para un grupo de cultivos determinado y formado por una asociación de agricultores, que buscan tener información técnica actualizada de primera mano, en nuevas técnicas de cultivo, variedades, patrones, mecanización,…Disponen de un grupo de técnicos asesores que visitan las explotaciones periódicamente y que son gente de verdad con mucha experiencia. En concreto el GRCETA de esta zona es el de Saint Remy de Provence, y la persona que nos atendió (la que nos atiende siempre porque es un encanto y además íntimo amigo y antiguo compañero de fatigas y de Christophe Bouchet, el Director Técnico de PRIMOR) es Bruno Hucbourg. Una cosa que me encanta es que en sus estudios y presentaciones siempre están muy pegados al terreno, a la realidad del productor y siempre incluyen estudio económico!!!

Otro organismo muy interesante es el SERFEL (Station d´Experimentation Fruits a noyau de la Facade Mediterraneene) de Saint Gilles. Ahí siempre nos atiende genial Phillippe Blanc (también antiguo amigo de Christophe) y su mujer Valérie Gallia. Esta estación experimental financiada por productores, empresas privadas y algún organismo oficial, dispone de una finca de cerca de 30 ha para experimentación en todo lo referente a fruta de hueso (melocotón, nectarina, cerezo, olivo,..), publican y comunican. Y siempre en sus estudios y presentaciones incorporan estudio económico.

Hay más organismos con centros de investigación y de experimentación repartidos por todas las zonas productoras de Francia, como el SEFRA, el INRA o el CTIFL.

Para el agricultor francés es muy importante el mercado interno. Están muy orientados a la comercialización y son capaces de asociarse de manera inteligente y tienen fuerza. No hay más que ver como van todos a una cuando detectan una amenaza para sus mercados o sus productos.

Yo creo que en esto el sector agrícola español tenemos muchísimo que aprender. No digo que no tengamos centros de investigación, de experimentación, de formación y de transferencia de tecnología, pero no los siento nada pegados a la realidad del productor. Y no veo estudios ni presentaciones que incluyan serios y realistas estudios económicos. Y los productores en muchas de nuestras zonas productoras ni se plantean invertir en asociaciones técnicas y tienen  muchos problemas para el asociacionismo agrario y todavía hay mucha distancia entre el mercado de destino y la zona de producción.

Hay muchas cosas que se detectan en viajes como este, que son un auténtico y permanente «brain storming». Una de ellas es que ya están pasando cosas en la fruticultura de nuestro país vecino que van a llegar inexorablemente y más pronto que tarde a nuestra agricultura, como por ejemplo, el hecho claro y permanente de reducción de materias activas, el hecho de tener que gestionar los efluentes de los tratamientos fitosanitarios de una manera autónoma, sostenible y económica o el hecho de que se está imponiendo cada vez más el uso real de técnicas de Producción Integrada frente a la pujanza del sector «BIO».

Bueno creo que ya he vertido muchas ideas por hoy y tampoco quiero saturar.

Mi primera publicación en un blog

Animado por mi buen amigo Ricardo Aguayo (que escribe un fantástico blog llamado criandonaranjos.com), aquí me voy a lanzar a escribir en mi blog recién creado.

Antes que nada presentarme. Soy un Ingeniero Agrónomo, especialista en fitotecnica (producción vegetal), dedicado en la mayor parte de su carrera profesional (empecé a ejercer en el año 1995, luego unos 19 años si no me salen mal las cuentas) a los cultivos leñosos. Hoy en día, y desde hace casi 9 años, asesoro agronómicamente plantaciones de cítricos (naranjo, mandarino, pomelo), de fruta de hueso (melocotón, nectarina, paraguayo, albaricoque y ciruelo) y olivar (destino almazara principalmente).

Asesorar agronómica significa vistar la explotación con una cierta periodicidad, diagnosticar y recomendar en todo lo relacionado con riego, fertilización, poda y manejo fitosanitario. Siempre dentro de los protocolos de producción que se estén manejando (Producción Integrada, Condicionalidad, Global GAP, Nature Choice,…) y siempre conscientes de que esta divina actividad tiene que intentar por lo menos ser rentable con lo cual hay tener muy en cuenta en todo momento los costes en que se está incurriendo, siendo parte de la asesoría la optimización de los costes de producción.

A mi me preocupa, como a todos los productores y directores técnicos que asesoro, maximizar la rentabilidad de la explotación y que se comercialice lo mejor posible, pero realmente mi trabajo es conseguir que se PRODUZCA lo mejor posible.

Y dentro del ámbito de la producción pienso dirigir en todo lo posible las entradas que haga en este blog a comentar abiertamente todos los problemas e inquietudes técnicas  y científicas en la producción de fruta fresca que me van surgiendo constantemente en la actividad profesional diaria. Mi idea es compartir estas inquietudes, algunas más técnicas y algunas más científicas, con idea de recibir feedback o retroalimentación por parte de otros técnicos, investigadores o productores y con ello mejorar nuestro nivel de conocimiento para poder afrontar problemas de manera más profunda y eficiente.

Algunos problemas, de manera muy general que me preocupan:

– cálculo muy ajustado de las dosis de riego óptimas necesarias para satisfacer la demanda hídrica de cultivos leñosos normalmente sobre lomo y normalmente con sistemas de riego por goteo. Como complementar de la mejor manera medidas de estación metereológica agroclimática (que normalmente proporciona ETo) con sensores FDR o TDR de medida en continuo de humedad del suelo y otras medidas como podrían ser las proporcionadas por dendrómetros, cámara de Scholander, porómetro, flujo de savia,…

– cálculo muy ajustado de las dosis de nutriente requeridas por el cultivo en cada fase de su desarrollo. El problemas es determinar por medio de la medida de la biomasa del árbol  las extracciones totales bastantes exactas para cada nutriente. Después determinar, para el volumen de suelo explorado por raíces, de qué nutrientes dispone la planta en la solución de suelo correspondiente. Y por último con que solución fertilizante debo complementar en cada momento para conseguir optimizar la nutrición del cultivo en cada fase de su desarrollo.

– como podemos mejorar las técnicas de poda, seguramente por medios mecánicos (pequeñas sierras con motor de 2 tiempos, o pequeñas motosierras eléctricas con baterías de larga duración), segadoras que ayuden a remangar bajeras o sierras de discos que rebajen los árboles en altura, de manera que se disminuya al máximo la intervención de operarios.

– como podemos conseguir en cultivo sobre lomos en terrenos con cierta pendiente aplicar los caldos herbicidas a bajo o ultrabajo volumen sin aumentar mucho la velocidad de aplicación. En lomo, como no podemos ir muy rápido para no terminar mojando los árboles, nos vemos obligados a aplicar altas dosis de caldo y al final de materia activa herbicida que terminan generando resistencias y otros problemas aparte del económico.

– otra línea sería la de como podríamos hacer muy comprensible, muy clara todo lo conocido sobre fisiología vegetal especialmente de la nutrición de frutales para poder explicar mucho mejor el modo de acción de los distintos fertilizantes y/o productos relacionados (muchos de ellos hormonales) para así poder utilizar mucho mejor estas herramientas o desechar rápidamente las que no sirvan

– establecer una tupida red de datos (ya procesados y con conclusiones!!) de ensayos de experimentación agrícola de manera que nadie experimente sobre algo que ya está hecho ni nadie deje de hacer algo necesario porque no sabe o no conoce

– …

En fín, tanto temas relacionado con todo lo que expongo anteriormente más desarrollado y concreto, como mil temas más de interés que seguro que irán surgiendo.

Me pongo a ello!!