La radiación fotosintéticamente activa comprende las longitudes de onda del espectro visible y es la que utilizan las plantas

para realizar la fotosíntesis y producir carbohidratos. Esto en las plantas se traduce en una mayor cantidad de materia seca, sobre todo en cultivos extensivos, (trigo, maíz, soja, alfalfa, girasol, etc). No así en frutales, debido al sombreado que se genera por el volumen que se presenta por su copa foliar, en la parte interna y baja del árbol. Esto permite que la luz que reciben los árboles se transmita a través del follaje (lo que puede ocasionar cambios en la calidad de esa luz), una par- te es absorbida por las hojas para fotosíntesis y otros procesos bioquímicos, y la otra es reflejada, dando lugar a la luz dispersa o “difusa”. Este tipo de luz no tiene la intensidad ni el resplandor de la luz directa y no genera sombras pronunciadas.

La radiación solar está compuesta por luz infrarroja (sobre un 50%) y visible (45%), ultravioleta (4-7%). La infrarroja y la visible son las principales responsables del calentamiento de la fruta,

mientras que la ultravioleta es responsable del bronceado. Radiaciones máximas de hasta 1.200 watt/m2, saturan por completo la fotosíntesis de las hojas de los cultivos, si hay exceso de radiación solar, el daño que se observa es un color amarillo o marrón, en la parte expuesta al sol del fruto.

El estrés por calor se define como la serie de daños irreversibles en el metabolismo y el desarrollo de las plantas que pueden causar las altas temperaturas, es un fenómeno complejo que involucra la duración del estrés, la tasa de incremento y la temperatura máxima alcanza- da (Porch y Hall, 2013). Cada especie tiene una temperatura mínima, máxima y óptima para su normal desarrollo y sobrevivencia, sin embargo, los cultivos despliegan una amplia plasticidad estructural y fisiológica que les permite adaptarse a diferentes temperaturas. A pesar de ello, la exposición de las plantas a temperaturas muy altas (>50 °C) resulta en un severo daño y co- lapso a nivel celular en cuestión de minutos.

Agronómicamente, la tolerancia al estrés por calor se define como la capacidad de un cultivo para crecer y rendir económicamente bajo condiciones de alta temperatura (Wahid et al., 2007).

El balance de energía de las hojas se utiliza para enlazar la temperatura de las plantas y aire. Las altas temperaturas afectan las relaciones hídricas, la fotosíntesis, la morfología y la fenología de las plantas y cultivos (Qiu y Lu, 2003; Taiz y Zeiger, 2006; Wahid et al., 2007).

Las alteraciones inducidas por las altas temperaturas en las plantas pueden ser directas, (sobre algún proceso fisiológico como la respiración, la estabilidad de las membranas y la aceleración del desarrollo) y/o indirectas (a través de sus efectos sobre la demanda evaporativa del aire y el balance de energía de las hojas y sus consecuencias sobre los estomas, el intercambio gaseoso y las relaciones planta-ambiente) estos procesos están enlazados por la continuidad del agua a lo largo del sistema suelo-planta-atmósfera.

Como consecuencia de la reducción del contenido hídrico de la planta ésta experimenta cambios en su fisiología, afectando la mayor parte de sus funciones vitales, de forma que no hay ningún proceso fisiológico que no esté afectado por este stress, dentro de estos procesos fisiológicos se encuentran la pérdida de turgencia celular, reducción de la tasa de expansión celular, disminución de la síntesis de pared celular, reducción de síntesis de proteínas. De acuerdo a la disminución progresiva del contenido hídrico se ve el efecto sobre el aumento en los niveles de ácido abscísico o cierre estomacal, y cuando el déficit hídrico es muy pronunciado se produce la eliminación de los elementos del xilema, caída de la hoja, acumulación de solutos orgánicos, marchitez de la planta, cambios en la permeabilidad de las membranas, incrementos de la densidad de estomas y tricomas entre otros efectos, todos estos efectos acumulativos usualmente resultan en un pobre crecimiento y reducida productividad de los cultivos (Wahid et al., 2007).

El estrés por calor afecta la tasa de desarrollo de los cultivos, que se acelera hasta cierto punto y se reduce después de cierto nivel, y controla en gran medida la fenología de las plantas. Además, la respuesta varía según la etapa fenológica, el cultivo y los diferentes genotipos. Los efectos también dependen de si el estrés por calor se debió a altas temperaturas nocturnas o diurnas (Wahid et al., 2007).

Cuando las plantas se encuentran en condiciones óptimas de temperatura, las hojas tienen una vida promedio de 200 días, mientras que bajo altas temperaturas, su vida se reduce a 120 días (Alves, 2002), el sistema radicular también sufre alteraciones, ya que el crecimiento y la respiración de las raíces están estrechamente asociados con los de la parte aérea a través de complejas relaciones.

Cultivos agronómicos

El exceso de radiación solar y las altas temperaturas son factores que frecuentemente afectan el crecimiento y el rendimiento de los cultivos pero además inducen otros tipos de estrés que se desarrollan simultáneamente, como la poca disponibilidad de agua, provocando quemaduras en hojas y frutos, senescencia y caída de hojas, flor, fruto, pérdida del vigor o inhibición de la germinación de las semillas, inhibición del crecimiento del tallo y la raíz, pérdida de la viabilidad del polen y decoloración y daños de frutos, que afectan negativamente el rendimiento de los cultivos.

Las aplicaciones preventivas de dióxido de silicio (SiO2) de origen biogénico y alta calidad inocua ya que está libre de metales pesados y microorganismos patógenos en árboles frutales, cucurbitáceas, hortalizas, leguminosas, ornamentales, etc. minimizan los efectos del stress hídrico y calórico, el silicio es el elemento más abundante en la tierra después del oxígeno, y tiene una concentración muy importante como dióxido de silicio en el tallo de la mayoría de las plantas terrestres (entre el 1 y el 10% de su peso seco), especialmente de los cereales, resulta muy beneficioso para las plantas bajo estrés biótico (provocado por organismos vivos como insectos, bacterias) o abiótico (sequía, heladas). Este dióxido de silicio en forma de ácido ortosilicico se acumula en las plantas, su concentración varía en función de la disponibilidad de agua o la temperatura, el efecto beneficioso en las plantas no está bien definido, al parecer influye en el equilibrio hídrico de la planta, el ajuste osmótico, la fotosíntesis, la defensa antioxidante o el balance de nutrientes. En condiciones de sequía con estas aplicaciones se ha observado que las plantas resisten mucho mejor el stress, manteniendo mayor cantidad de agua en la planta, la reducción en la transpiración de las hojas, la verticalidad del follaje en horas pico, las plantas estresadas en estas condiciones de sequía se ha observado que producen mayor cantidad de tricomas que de acuerdo con la literatura es en estas partes en donde se concentra con mayor frecuencia el silicio y es lo que permite el endurecimiento y orientación del follaje. En las áreas sin tratamiento el follaje permanece debilitado, la orientación es hacia el suelo, la concentración de tricomas es mucho menor.

Efectos por alteraciones en la temperatura


CULTIVO

CÓMO AFECTA LAS ALTAS TEMPERTURAS.

Jitomate

Temperaturas diurnas por encima de 35 °C provocan que la germinación de las semillas se reduzca en 54%, por encima de 40 °C la inhibe completamente.

Café

Temperaturas por encima de 35 °C inhiben su germinación.

Lechuga y apio

Cuando las semillas son cosechadas a más de 25 °C, presentan mayor latencia termo inducida.

Cebolla

Temperaturas por encima de 32 °C en las etapas iniciales del desarrollo de las plantas, pueden provocar aparición prematura del bulbo.

Chile tomate, frijol y cacahuate

Cuando la temperatura mínima nocturna sobrepasa los 20 °C y las diurnas los 33-35 °C, se afecta la viabilidad del polen y la fertilización, lo que da como resultado altos porcentajes de aborto floral y un efecto significativamente negativo en el llenado de frutos y vainas.

Papaya

Las altas temperaturas causan pobre viabilidad del polen. (altas temperaturas inducen la producción de mayor cantidad de flores masculinas, que las flores no produzcan frutos, y cuando lo hacen, son alargados y de poca calidad comercial).

Maíz

A temperaturas superiores a 35 °C por más de ocho días durante el desarrollo reproductivo, sufren una reducción del 74% en el rendimiento (falta de fecundación y de desarrollo del grano en las mazorcas, resultado de la desecación de los estigmas y los granos de polen).

Arroz

5 °C más que la temperatura ambiental (mínimas de 26-27 °C y máximas superiores a 33 °C), la fertilidad de las espiguillas decayó a un 37-38%, consecuencia de la reducción del 51% en la producción de polen y del 43% en el número de granos de polen sobre los estigmas.

Tomate

Las altas temperaturas producen efectos similares a los observados en chile; cuando la temperatura nocturna sube por encima de 20 °C se da producción deficiente de polen y se reduce la fertilización, lo que causa la caída de botones y flores.

Fresa

Las altas temperaturas afectan la viabilidad del polen y la cantidad y calidad de los frutos.

El dióxido de silicio como protector de rayos solares. La aplicación foliar produce una ligera capa blanca que protege a las plantas, y especialmente a los frutos sensibles, de los golpes de sol en las horas de mayor intensidad, al reflejar el espectro de los rayos infrarrojos y ultravioletas, evitando quemaduras y daños que afectan al desarrollo de las plantas y al aspecto de los frutos, flores, hortalizas, etc. Los golpes de sol también provocan estrés en los cultivos, ya que paralizan su desarrollo vegetativo y el nor- mal crecimiento de las plantas y frutos.

Los daños por quemaduras solares en frutas sensibles como la piña, el melón, la sandía, el aguacate, etc. En muchas hortalizas, dañan su aspecto y coloración, y son rechazadas para su compra, lo que origina pérdidas económicas muy graves.

Los tratamientos foliares con este dióxido de silicio, a razón de 4-5 kilos en 200–400 litros de agua/ha, cada 15 días han demostrado proteger de una forma muy alta los cultivos contra la incidencia de los rayos solares.

El uso de otros materiales como el caolín, carbo- nato de calcio, etc. para el control de quemaduras han demostrado buen control contra estas incidencias pero estos productos son Silicatos de aluminio, en donde el silicio que se encuentra en las moléculas de estos productos son de estructura cristalina y no tiene nada que ver con el silicio que contiene el dióxido de silicio con el cual se corrieron estas pruebas, pues este Silicio es de origen orgánico y de estructura amorfa, no contiene aluminio en porcentajes altos como los que contiene por ejemplo, los caolines (40 % aproximadamente), lo que lo hace muy tóxico para cualquier cultivo.

Efectos de los golpes de calor en las plantas y la producción.

Los árboles jóvenes y especies, como los manzanos, árboles con poco follaje y fruta muy expuesta, son susceptibles de sufrir quemaduras por irradiación solar.

La radiación infrarroja del sol transfiere energía e incrementa la temperatura. El calor excesivo causa daños al desarrollo de la planta y el fruto. Mayor calor produce más evaporación, menor absorción de agua y una planta más débil y con follaje menos denso, que a su vez expone a la fruta a mayor radiación.

La radiación y el aumento de la temperatura producen mutaciones y daños irreversibles en los cultivos. Si se alcanzan índices de radiación UV de entre 8 y 10, los daños incluyen rotura celular superficial, deshidratación y decoloración.

Las temperaturas mayores de 29°C también afec- tan al color del fruto, y el empeoramiento de la apariencia le resta valor comercial. El planchado solar detiene la síntesis del caroteno y el pigmento rojo de ciertas frutas.