Estrés abiótico y la fisiología del algodón

El algodón (Gossypium hirsutum) es una planta de origen tropical y subtropical cultivada en las estaciones más cálidas, y su desarrollo puede variar con el clima de cada región (Li et al., 2019). La intensidad de la luz disponible en el ambiente puede aumentar o disminuir la temperatura, lo que en consecuencia altera el ciclo del agua, lo que genera días y noches más cálidos o más fríos, nublados o limpios, lluviosos o secos. La disponibilidad de luz, temperatura y agua son condiciones que afectan la productividad potencial y alcanzable de las plantas.

Luz

La absorción de la luz visible que se extiende de 400 a 700 nm, llamada radiación fotosintéticamente activa (PAR), se realiza mediante pigmentos fotosintéticos como las clorofilas a y b y los carotenoides. La PAR está regulada por la intensidad de la radiación, por el movimiento de las hojas, llamado movimiento heliotrópico, y por el coeficiente de extinción de la luz. El movimiento heliotrópico de las hojas de algodón se llama diheliotrópico porque mantiene el limbo foliar perpendicular a los rayos directos del sol, aunque se produce un descenso a medida que se aleja del tercio superior del algodón debido al solapamiento de las hojas, especialmente en días nublados. En esta condición, hay una alta probabilidad de abscisión, especialmente si las flores recién fertilizadas (manzanas con 2-3 días) y los botones de flores jóvenes (2-4 mm) (Figura 1), cuando la reducción de la radiación causada por el exceso de días nublados (>4 días) se produce desde el inicio de la floración (Echer y Rosolem, 2015). Por lo tanto, se deben adoptar estrategias para usar mejor la radiación de baja incidencia, como una densidad de siembra adecuada para reducir el efecto del auto-sombreado (alto índice del área foliar) y/o el uso adecuado de reguladores del crecimiento para reducir la altura de la planta (entrenudos más cortos) y el área foliar (menor IAF). Asimismo, la dirección de las líneas de siembra en dirección norte-sur, en algunos casos (terreno llano), puede mejorar el aprovechamiento de la radiación, pero la dirección de las líneas de la siembra debe respetar, en primer lugar, la conservación del suelo para evitar la erosión, favoreciendo también la circulación del aire para evitar microclimas adecuados para el desarrollo de enfermedades como ramularia y mancha diana (Corynespora).

Temperatura

La temperatura es uno de los principales factores climáticos que afectan el crecimiento del algodón. Cuando se producen altas temperaturas (diurnas superiores a 32 ºC y nocturnas superiores a 24 ºC) durante el periodo de reproducción, se produce una mayor tasa de abscisión de flores y frutos jóvenes (Figura 1), lo que reduce la productividad si no hay ventana de compensación (limitación por algún factor ambiental como sequía o baja temperatura al final del ciclo). La temperatura ambiente ideal para el desarrollo y la reproducción del algodón es de 30/20 °C., y la actividad enzimática es mayor a temperaturas de 28 °C ±3 (Burke & Wanjura, 2010). Las altas temperaturas diurnas tienden a mitigarse mediante el enfriamiento por evaporación cuando hay agua disponible, pero las altas temperaturas nocturnas aumentan la respiración, disminuyendo la viabilidad del grano de polen, la fijación de flores, el número de semillas, el peso de capullos y la productividad. El tiempo de plantación adecuado para el cultivo del algodón, considerando el sistema de producción en el que se inserta, definirá la exposición de la planta a las temperaturas (altas en la floración y bajas en la maduración) de cada región.

Agua

El algodón cultivado en las regiones tropicales y subtropicales tiene una buena disponibilidad del agua, especialmente en el verano, con una reducción gradual con la proximidad del invierno, lo que contribuye a una cosecha eficiente, con el mantenimiento de la calidad de la fibra. Es una planta originaria de climas desérticos o semidesérticos, que ha desarrollado habilidades para lidiar con la deficiencia de agua, pero no con el exceso de agua en el suelo, una condición frecuente en los cultivos de Mato Grosso (Sapezal, Campo Novo do Parecis, Sorriso, Lucas do Rio Verde y Nova Mutum). La disponibilidad de agua reportada en cultivos de alto rendimiento en MT y Bahía (>2500 kg ha-1 de fibra) es de aproximadamente 700 mm. La distribución de la precipitación se vuelve más importante, en algunos casos, que el volumen total en sí. El requerimiento de agua al inicio del ciclo es bajo (2 mm por día desde la emergencia a B1), aumenta de B1 a F1 (6 mm día-1), alcanzando el máximo en el pico de la floración/relleno de las manzanas (8-10 mm día-1), y disminuyendo en la secuencia (2 mm día-1) hasta la maduración. Por lo tanto, incluso si no hay precipitación, un buen control (rotación de cultivos, corrección de la acidez en profundidad, etc.) permitirá que la planta tenga su necesidad de agua satisfecha.
La deficiencia de agua aumenta la producción de ácido abscísico en las raíces de la planta, que a través de la mediación del potasio, reducen la conductancia estomática (apertura), reduciendo la pérdida de agua, pero también la entrada de CO2 (Loka et al., 2020), cesando el crecimiento y la biosíntesis y transporte de fotoasimilados para el llenado de semillas y la formación de fibras. A menudo, debido a la deficiencia de agua, no es necesario aplicar un regulador del crecimiento, ya que las plantas crecen poco y forman menos ramas reproductivas, lo que perjudica la productividad. Por otro lado, el exceso de agua en el suelo reduce la disponibilidad de oxígeno, causa pudrición de la raíz y disminuye la absorción de nutrientes, reduciendo la emisión de nuevos nudos, y dependiendo de la ventana de recuperación, la productividad puede verse afectada.