Nutrición y calidad de la fibra del algodón

La fibra de algodón es una célula hiperalargada que surge de las células del tegumento externo de la semilla. Al igual que todas las células vegetales vivas, el desarrollo de las fibras de algodón (Figura 1) responde individualmente a los cambios y diferencias en los macros y microambientes. La calidad de la fibra de cualquier genotipo de algodón es una propiedad compuesta por interacciones complejas entre el potencial genético del genotipo, las condiciones ambientales y las prácticas de manejo. Las propiedades de la fibra, principalmente la longitud y el diámetro, dependen en gran medida de la genética. Por otro lado, la madurez de la fibra, que depende de la deposición de fotosintatos en la pared celular de la fibra, es más sensible a los cambios en el ambiente de crecimiento (Bradow & Davidonis, 2010). La calidad de la fibra de algodón, no la cantidad, determina el uso final y el valor económico del cultivo de algodón y, en consecuencia, las ganancias devueltas a los productores y procesadores.

Figura 1. Fibras de algodón en el desarrollo; tenga en cuenta el inicio y el rápido alargamiento inicial. A) 0 días después de la antesis (DPA); B) 1 DPA; C) 2 DPA (Fuente: Jernsted citado por Hsieh, 2007)

Varios parámetros analizados para la clasificación de la calidad de la fibra del algodón se ven afectados directamente por factores como el clima o el desequilibrio nutricional, entre ellos se encuentran: micronaire, longitud, resistencia, madurez, índice de fibra corta, entre otros. Estos parámetros se determinan mediante el método de Instrumentales de Alto Volumen (HVI). Se ha establecido un sistema de primas y descuentos con respecto a una calidad “base” específica. En general, el valor de la fibra de algodón aumenta a medida que la fibra aumenta en blancura, longitud, resistencia y micronaire. Sin embargo, existen descuentos por valores como micronaire menores a 3,5 y mayores a 4,9; por ejemplo (Bradow & Davidonis, 2010).

Factores que afectan la calidad de la fibra

Las características del dosel de los genotípicos, como la forma de la hojas y los factores macro y microambientales, interactúan para modular la distribución de la luz del dosel, lo que, a su vez, altera la actividad fotosintética en el dosel y en el cultivo (SassenrathCole y Heitholt, 1996). Por lo tanto, la reducción de las tasas fotosintéticas y la modulación de otros factores metabólicos como la nutrición y la corrección del suelo en asociación con intensidades de luz más bajas dieron como resultado un micronaire, una resistencia y un rendimiento de la fibra más bajos; dentro de la formación y las propiedades de la fibra y cómo son sus estructuras (Figura 2) (Pettigrew, 1996).

Figura 2. Representación esquemática de la estructura de la fibra del algodón con sus partes principales (Fuente: Kondo y Sabino, 1989)

La nutrición a su vez afecta la arquitectura de la planta, con tanto el exceso de N aplicado en el cultivo como el retraso en su aplicación que genera frutos más grandes en la parte superior de la planta, con una disminución del tamaño de los frutos de la parte inferior (Boquet et al., 1994),de está forma, alargando así el ciclo y aumentando la proporción de las manzanas que maduran en temporada con menos agua y menor temperatura. Factores que conducen a un menor porcentaje de rendimiento de fibra, fibras de peor calidad, con menor micronaire, longitud, uniformidad, resistencia, alargamiento y confiabilidad (Ferreira et al., 2004).

Nutrición mineral y calidad de la fibra

La calidad de la fibra puede verse afectada de varias maneras, por lo que cualquier deficiencia nutricional, que en consecuencia disminuya la fotosíntesis, la asimilación o el transporte de carbohidratos, puede afectar negativamente la calidad de la fibra, considerando que lo que más se obtiene del metabolismo del algodón, finalmente, es la transformación de carbohidratos en celulosa (Figura 3).

Figura 3. Contenido de celulosa y reductores de azúcar en las fibras de algodón durante su desarrollo. Medios de dos cultivos de G.hirsutum (Fuente:adaptado de Abidi et al., 2010)

Sin embargo, el hecho de que la deficiencia pueda causar problemas de calidad no significa que la aplicación de nutrientes como el potasio (K) o el nitrógeno (N) mejorará necesariamente la calidad de la fibra (Constable y Bange, 2007).
El exceso de N puede resultar en una menor calidad, ya que afecta directamente el índice de madurez de la planta (Madani y Oveisy, 2015), contribuyendo a una extensión del ciclo, por lo tanto, los frutos maduran en condiciones climáticas no ideales; el exceso de N también puede reducir el índice de micronaire, reduciéndolo a medida que aumenta la dosis de N (Raphael, 2019); mientras que, la deficiencia de N puede afectar la longitud y la resistencia de la fibra, así como el micronaire (Read et al., 2006). La obtención de fibras de calidad comienza con la elección del cultivo, la temporada, la población de plantas y una nutrición adecuada. La dosis de N apropiada para la productividad y la calidad debe considerar el contenido de materia orgánica del suelo, la textura del suelo y la productividad deseada. Además, la subdivisión de la fertilización debe considerar el potencial de pérdidas de N en el suelo (lixiviación y volatilización), la longitud de la ventana de cultivo, con el fin de evitar la deficiencia o estimular el crecimiento en una época que no es adecuado para la maduración de los frutos.
El K puede mejorar el alargamiento y espesor de la pared secundaria de la fibra, así como la resistencia (Waraich et al., 2011). Este macronutriente tiene un gran efecto en la madurez de la fibra y también en el micronaire, con menos efecto en la longitud y en la resistencia (Zhao et al., 2013). El K se asocia con el transporte de azúcares, por lo que su deficiencia puede afectar la deposición de microfibrillas de celulosa en la pared secundaria de las fibras, cambiando la resistencia, el espesor y el micronaire (Kappes et al., 2016).
Aunque el K es un elemento móvil en la planta, al ser translocado a los frutos, se acumula en las paredes de las manzanas y no se transloca en grandes cantidades para las semillas o a las fibras, por lo que, si la planta de algodón está bien nutrida con K durante el ciclo, difícilmente resultará en pérdida de productividad o calidad (Rosolem y Mikkelsen, 1991). Para el macronutriente fósforo (P), se sabe que aplicado al algodón no da como resultado un cambio en la calidad de la fibra, excepto en el rendimiento del beneficio (Tewolde y Fernández, 2003; Saleem et al., 2011), sin embargo el suelo corregido y con niveles adecuados de P, son esenciales en el cultivo del algodón.
Para los macronutrientes secundarios, en el escenario actual se observa poco sobre el efecto del calcio (Ca) y el magnesio (Mg) en la calidad de la fibra de algodón, por otro lado, el azufre mejora el micronaire y la uniformidad de la longitud (Gormus, 2014), sin embargo también se reportan resultados negativos en la uniformidad de la longitud (Gormus y El Sabagh, 2016).
Los micronutrientes a su vez son esenciales en el control para obtener una fibra de calidad, entre ellos, el boro (B) ha sido reconocido universalmente como el micronutriente más importante para la producción del algodón. Se reportó una mejor calidad de fibra (finura, uniformidad y resistencia) con la aplicación B. Los cultivos de alto rendimiento de Australia (1800 y 2400 kg ha-1 de fibra) absorbieron y exportaron 320 y 560 y 70 y 62 g ha-1 de B (Rochester, 2007).
Dentro de la nutrición, se sabe que cualquier factor que afecte la fotosíntesis del algodón, desde los macro hasta los micronutrientes, puede afectar la calidad de la fibra producida, e incluso si algunos nutrientes son ligeramente deficientes, puede que no haya problemas de calidad con el algodón producido. Los factores que afectan directamente también pueden estar relacionados con el uso excesivo de fertilizantes que empeoran la calidad de la fibra, así como la aplicación incorrecta de nitrógeno, fósforo y también boro. En conclusión, una nutrición equilibrada y en cantidad suficiente para alcanzar la productividad esperada también garantizará una buena calidad de la fibras. Se debe prestar especial atención a las regiones con bajas temperaturas en la fase de maduración, ya que en esta condición incluso los cultivos bien nutridos se verán limitados por la baja actividad metabólica de las enzimas involucradas en la síntesis de celulosa, lo que tiende a limitar el aumento de peso y la calidad de la fibra.