REVISTA BIO CIENCIAS

PALABRAS CLAVE

KEY WORDS

RESUMEN

ABSTRACT

El litchi (Litchi chinensis Sonn), es un cultivo alternativo con potencial para las zonas que cuentan con clima subtropical. En México, el 98 % de superficie establecida con litchi corresponde a cv. ‘Brewster’; sin  embargo,  posee  muchos problemas  para  mantener  una  producción  estable,  a  través  de  sus  ciclos  de producción. A nivel mundial los datos de rendimiento por hectárea fluctúan de 1 a 15 t. En México, los rendimientos también fluctúan en ese rango. Los investigadores que han trabajado con este frutal coinciden que gran parte del problema que conlleva a la obtención de bajos rendimientos es la falta de un programa adecuado de nutrición. Toda la información existente en cuanto a la fertilización de este cultivo se ha generado en otros países, principalmente en la India, EUA y Australia. Su requerimiento de K⁺ es mayor en comparación con N y P. Debido a que el K⁺ es un nutrimento que tiene incidencia en rendimiento y calidad de fruto, la presente revisión de literatura se enfoca a los estudios de nutrición potásica que se han desarrollado a nivel nacional e internacional, y se concluye que es necesaria más investigación que permita la correcta toma de decisión en cuanto a la cantidad y el momento de aplicación de potasio.

The lychee (Litchi chinensis Sonn) is a potential alternative crop for areas with subtropical climate.  In Mexico, cv. ‘Brewster’ dominates 98 % in terms of established surface; however, it has many problems to maintain stable production through its production cycles. Worldwide, yield per hectare ranges from 1 to 15 t. In Mexico, yields also fluctuate in that range. Researches who have worked with it agree that much of the problem that leads to low  yields  is  the  lack  of  a  proper  nutrition  program.  All existing information regarding the fertilization of this crop has been generated in other countries, mainly India, USA and Australia. Its need for K⁺ is higher compared to N and P. Since K⁺ is a nutrient that has an impact on yield and fruit quality, this paper review focuses on studies that have been done on potassium nutrition on lychee and concludes that more research is needed to take correct decision about the amount and time for potassium application.

Introducción

Introduction

El litchi (Litchi chinensis Sonn.) es un frutal exótico, originario de China. En los últimos años este frutal exótico ha adquirido interés entre los productores agrícolas mexicanos  debido  a  la  demanda  de  fruto  en  EUA,  Canadá  y  la  Unión Europea, así como al creciente mercado nacional (Osuna et al., 2008).

Los rendimientos promedio a nivel mundial fluctúan de 1 a 15 t ha^-1  (Menzel, 2001).  En México se tiene una superficie establecida 3,738 has con un volumen de producción de 19,888 t. los datos de rendimiento por hectárea fluctúan de 1.83 a 11.5 t (SIAP, 2013).

La problemática de bajos rendimientos del cultivo de litchi, en huertos (>5 años) inicia con ausencia de floración, caída de fruto y se intensifica con el fenómeno de alternancia productiva (Magalhães et al., 2009). Estos dos últimos factores es posible reducirlos de manera significativa con manejo adecuado de la nutrición, en este sentido, el K⁺ es importante debido a que es uno de los macroelementos minerales esenciales y se le atribuyen funciones fisiológicas importantes.

Lychee (Litchi chinensis Sonn.) is an exotic fruit from China; in the past years this exotic fruit has acquired interest among Mexican agricultural producers due to the fruit’s demand in the USA, Canada and the European Union, as well as the national growing market (Osuna et al., 2008).

Average yields at a worldwide level fluctuate from 1 to 15 t ha^-1 (Menzel, 2001). In Mexico there is an established surface of 3,738 ha, with a production volume of 19,888 t. Yield data per hectare range from 1.83 to 11.5 t (SIAP, 2013).

The problem of low yield of lychee growth in orchards (>5 years) begins with the absence of flowering, fruit drop and it is intensified with production alternation (Magalhães et al., 2009). The last two factors are possible to be reduced significantly with the adequate nutrition; in this sense, K⁺ is important by being one of the essential mineral macroelements and it is attributed with important physiological functions.

Characteristics of the cultivation

El litchi (L chinensis Sonn), el cual se originó al sur de China y posiblemente al norte de Vietnam, pertenece a la familia Sapindaceae la cual posee al menos 125 géneros y 1000 especies. Se cree que el centro de origen principal se ubica entre los 23° y 27° latitud norte, en la parte subtropical del sur de China, norte de Vietnam y Malasia (Mitra, 2002). El fruto es una drupa no climatérica, de consistencia leñosa, textura rugosa, sabor agridulce, excelente aroma, alto valor nutritivo y un atractivo color rojo intenso en madurez de consumo (Wang et al., 2010; Sarin et al., 2009; Valle et al., 2008). Se come en estado fresco, congelado, enlatado o deshidratado (ASERCA, 1996).  Su forma de reproducción es vía sexual y asexual. La vía asexual es la más común a través de acodos aéreos debido a que por la vía sexual los árboles tardan hasta 10 años o más para producir (Mitra y Ray, 2005). A nivel mundial México ocupa el séptimo lugar con una producción de 19,888 t, equivalente a 0.17 % de la producción (GHD, 2013; SIAP, 2013); el destino de exportación es Estados Unidos. Debido a que el cv. Brewster es quien domina, en cuanto a superficie establecida, la producción se concentra en los meses de julio y agosto (ASERCA, 1996).

Lychee (L chinensis Sonn), which was originated in the South of China and probably North Vietnam, belongs to the family Sapindaceae which possess at least 125 genres and 1000 species, the principal center of origin that is believed to be located among the 23° and 27° north latitude, in the subtropical part in the south of China, north Vietnam and Malasia (Mitra, 2002). The fruit is a non-climateric drupe, of woody consistency, rough texture, bittersweet taste, excellent aroma, high nutritional value and an attractive intense red color in consumption mature (Wang et al., 2010; Sarin et al., 2009; Valle et al., 2008). It is eaten fresh, frozen, canned or dehydrated (ASERCA, 1996). Its reproduction form is both sexual and asexual. Asexual way of reproduction is the most common through aerial bends because from the sexual way trees take up to ten years or more to produce (Mitra and Ray, 2005). At a worldwide level, Mexico occupies the seventh place with a production of 19,888 t, equivalent to 0.17 % of the production (GHD, 2013; SIAP, 2013); exportation destiny is the United States. Due to the cv. Brewster dominating in regard of established surface, production is concentrated in the months of July and August (ASERCA, 1996).

Importancia del potasio

Importance of potassium

Dentro  del  rubro  de  nutrición  vegetal  17  elementos  se  consideran  como esenciales, de los cuáles el K⁺ es un macronutriente, por lo que, se requiere en grandes  cantidades  para  el  crecimiento  y  desarrollo  normal  de  los  cultivos. Algunas de sus funciones principales son: osmoregulación, síntesis de almidones, activación de enzimas, síntesis de proteínas y movimiento estomático (Marschner, 2012). Su deficiencia se manifiesta en una disminución de absorción de CO₂, lo que reduce el proceso de fotosíntesis, al inducir una resistencia al intercambio gaseoso por parte del mesófilo (Terry y Ulrich, 1973), esto limita el desarrollo de la fruta y por lo tanto el rendimiento (Menzel et al., 1992).

Within the topic of vegetal nutrition, 17 elements are considered as essential, from which K⁺ is a macronutriment, therefore it is required in great amounts for growth and normal development for the crops. Some of its main functions are: osmoregulation, starch synthesis, enzyme activation, protein synthesis and stomata movement (Marschner, 2012). Its deficiency is manifested in a diminishment of absorbance of CO₂, which reduces the photosynthesis process by inducing a resistance to gas exchange from the mesophyll (Terry and Ulrich, 1973), this limits the development of fruit and therefore the yield (Menzel et al., 1992).

Potasio en el suelo

Potassium on the soil

El K⁺ se halla en la mayoría de los suelos en cantidades relativamente altas. Su contenido como K₂O varía de 0.5 % (que equivale a 5 000 mg de K₂O por Kg de suelo) a 3 % (que equivale a 30 000 mg Kg^-1), dependiendo de su textura; sin embargo, el 92 % al 98 % no está disponible para la planta. La fracción arcillosa es la que presenta un mayor contenido de este nutriente, por lo que los suelos arcillosos  y  limoso-arcillosos  son  más  ricos  que  los  limo-arenoso  y  arenosos (Navarro y Navarro, 2000).

Este nutrimento se clasifica generalmente en cuatro formas: estructural (potasio de reserva), fijado, intercambiable y en solución del suelo. La forma intercambiable, es la forma disponible del potasio en el suelo, en el que las plantas lo pueden absorber fácilmente, esta fracción de K⁺ está absorbida en la superficie de las partículas de arcilla y materia orgánica, se encuentra en equilibrio con la solución del suelo y se desplaza rápidamente cuando las plantas absorben el potasio está presente en la solución; potasio que está en la  solución del suelo, está disuelto y es  inmediatamente disponible para las plantas, sin embargo, las cantidades presentes son muy pequeñas, cuando la planta extrae el que está en la solución del suelo, su concentración se repone inmediatamente por el K+ intercambiable (Aguado et al., 2002).

Aproximadamente, el 90 % del K⁺ que la planta absorbe, accede a la raíz por difusión. La reposición de este elemento a la solución del suelo es a partir del K⁺ intercambiable,  retenido  electrostáticamente  por  las  cargas  negativas  que presentan la superficie y los bordes de las láminas de arcilla (Haby et al., 1990). La deficiencia de potasio es común en suelos ácidos, suelos arenosos con alta precipitación y en suelos donde se fija el potasio de forma no intercambiable. Se debe  conocer  que  los  niveles  de  potasio  soluble  del  suelo  son  solamente indicadores de disponibilidad momentánea. Para la exitosa producción de cultivos es importante que la concentración de potasio en la solución del suelo se mantenga a un nivel satisfactorio a través del ciclo de cultivo (Ramírez, 1991).

K⁺  is found in most soils in relatively high amounts. Its content such as K₂O varies from 0.5 % (equivalent to 5,000 mg of K₂O per Kg of soil) to 3 % (equivalent to 30,000 mg Kg^-1), depending on its texture; however, from 92 % to 98 % it is not available for the plant. The clay fraction is the one that presents a higher content of this nutriment, so the clay and loam-clay soils are richer than loam-sandy and sandy soils (Navarro and Navarro, 2000).

This nutriment is generally classified in four forms: structural (reserve potassium), fixed, exchangeable and in soil solution. The exchangeable form is the available form of potassium on the soil, in which plants can absorb it easily; this fraction of K⁺ is absorbed in the surface of the particles of clay and organic matter, it is found in balance with the soil solution and it displaces quickly when plants absorb the one that is present in the solution; potassium in soil solution is dissolved and is immediately available for plants, however, present amounts are very small and, when the plant extracts the one that is in the soil solutions, its concentration is replenished immediately by the exchangeable K+ (Aguado et al., 2002).

Approximately 90 % of the K⁺ that the plant absorbs accesses the root by diffusion. Reposition of this element to the soil solution comes from exchangeable K⁺, retained electrostatically by the negative charges that surface and edges of the clay foils present (Haby et al., 1990).Potassium deficiency is common in acid soils, sandy soils with high precipitation and soils where potassium is non-exchangeable fixed form. It must be acknowledge that soluble potassium levels of the soil are mere indicators of momentary availability. For the successful production of crops, it is important that potassium concentration in the soil solution is kept at a satisfactory level through the crop cycle (Ramirez, 1991).

Potasio en tejido foliar

Potassium in foliar tissue

El primer síntoma de deficiencia de potasio en las hojas de litchi es la pérdida de color, en los bordes de las hojas, posteriormente se desarrollan áreas necróticas en los ápices y progresan de forma gradual hacia la base de la hoja, las hojas maduras caen prematuramente, los árboles florecen pero no hay amarre de fruto (Menzel y Simpson, 1987).

En el caso del cultivo de litchi, los estándares de concentración foliar de K⁺ tienen variación, en África es de 1.0 %, Australia es de 0.8 %  a 1.2 %, mientras que para la India 0.69 a 1.28 % (Menzel y Simpson, 1987; Menzel et al., 1992).

Sanyal y Mitra (1990), encontraron que la concentración de macronutrientes en tejido foliar de litchi cv. Bombai disminuyó en la panícula emergente e incrementó gradualmente después de cosecha, además la posición de la hoja y posición de la rama, por lo que recomiendan que para muestreo con fines de diagnóstico nutricional se tiene que muestrear en los cuatro puntos cardinales del árbol, los dos primeros pares de hoja del brote maduro, sin daños físicos ni enfermedades; para la determinación de N, P y K⁺,  la época de muestreo recomiendan que sea en agosto o septiembre; mientras que Menzel et al., (1992) proponen para cultivares ‘Tai So’, ‘Haak Yip’ y ‘Wai Chee’, el muestreo foliar se haga en la hoja recién madura bajo el flujo vegetativo o racimo floral y el momento de muestreo es durante la maduración del flujo vegetativo que aparezca a principios de otoño, hasta emergencia de panícula, ya que  durante  tres  años  de  estudio  la  concentración  de  la  mayoría  de  los nutrientes se mantuvo estable.

The first symptom of potassium deficiency in the leaves of lychee is the loss of color in their edges; posteriorly, necrotic areas are developed in the apex and progress gradually to the base of the leaf; mature leaves fall prematurely, trees blossom but there is no fruit mooring (Menzel and Simpson, 1987).

In the case of lychee growth, foliar concentration standards of K⁺ have variation, in Africa is of 1.0 %, in Australia it ranges from 0.8 % to 1.2 %, while for India it is from 0.69 % to 1.28 % (Menzel and Simpson, 1987; Menzel et al., 1992).

Sanyal and Mitra (1990), found that concentration of macronutrients in foliar tissue of lychee cv. Bombai decreased in the emergent panicle and increased gradually after the harvest, in addition to the position of the leaf and the branch, so it is recommended that for sampling aimed for nutritional diagnosis, it has to be sampled in the four cardinal points of the tree, the first two pairs of leaf from the mature bud, with no physical damage or diseases. For the determination of N, P and K⁺, it is recommended that the sampling time is in August or September, while Menzel et al., (1992) propose that for cultivars ‘Tai So’, ‘Haak Yip’ and ‘Wai Chee’, the foliar sampling must be made in the mature leaf under the vegetative flow or floral wreath, and the sampling moment is during the vegetative flow maturing that shows at the beginning of the Fall, until the panicle emergence, since during three years of study, concentration of most of the nutriments kept stable.

Fertilización potásica y su efecto en rendimiento y calidad de fruto

Potassium fertilization and its yield effect and fruit quality

El requerimiento de potasio por este cultivo es mayor que lo que requiere de nitrógeno y fósforo, uno de los efectos que se han observado cuando se aplica K⁺ en  otoño,  es  reducción  de  crecimiento  vegetativo  e  incremento  de  floración (Pathak y Mitra, 2010). Las dosis de K⁺ que se recomiendan son muy variables, y están recomendados desde dos enfoques, el primero es por edad del árbol desde el primer año de plantación hasta el cuarto año, donde las dosis de K⁺ varían dependiendo del país, por ejemplo para Florida, E.U. las dosis van de 15, 20, 40 y 80 g de K⁺ por árbol anualmente, en árboles de 1, 2, 3 y 4 años de edad, mientras que para Australia en árboles de la misma edad las dosis son de 100, 150, 220 y 300  g  de  K⁺  por  árbol  al  año,  el  segundo  enfoque  hace  referencia  en  una producción esperada de 100 kg de fruto por árbol, también la dosis es variable entre países, quien más baja dosis aplica es China con 180 g de K⁺ por árbol al año y el país que más aplica es Australia con 730 g (Menzel y Simpson, 1987).

En condiciones experimentales se han evaluado dosis de hasta 1.25 kg de K⁺ por planta por año y se ha concluido que el fraccionamiento de la dosis y los momentos de aplicación tienen efecto directo en rendimiento y calidad de fruto, existiendo una correlación  positiva  entre  el  contenido  foliar  y  el  rendimiento,  así  mismo  con actividad fotosintética, conductancia estomática y uso eficiente de agua (Pathak y Mitra, 2010).  La aplicación de riego junto con el fertilizante también tiene efecto significativo, reduciendo caída de fruto (Reza et al., 2007).

La aplicación de 600 g de K₂O por árbol al año, aplicado en dos fracciones, 30 días  antes de floración y 15 días después de amarre de fruto se manifestó en mayor relación grados brix: acidez (64.01) y mayor contenido de ácido ascórbico (49.67 mg 100 g de arilo), estos valores prácticamente se duplicaron en comparación con el tratamiento testigo (Pathak y Mitra, 2010).

Para el caso de México, Maldonado et al., (2012) evaluaron dosis de K⁺ desde 145 g hasta 726 g por árbol al año, concluyen que el efecto de la fertilización se observa dos años después, cabe mencionar que el estudio se realizó en condiciones de agricultura de temporal y que la aplicación tardía del fertilizante (noviembre) pudo afectar su efectividad en el mismo ciclo de producción y en el segundo ciclo, ya que se tuvo una nula producción por árbol , y en el mejor de los casos, 3 kg de fruto/árbol.

Potassium requirement for this cultivate is higher than what it requires from nitrogen and phosphorus, one of the observed effects while applying K⁺ during the fall is the reduction of vegetative growth and the increase of flowering (Pathak and Mitra, 2010). The recommended K⁺ doses are varied and are recommended from two approaches, the first is by tree age, from the first year of planting to the fourth year, when dosis of K⁺ vary depending on the country, in Florida USA, for example, doses go from 15, 20, 40 and 80 g of K⁺ per tree annually, in trees of 1, 2, 3 and 4 years old, while for Australia, in trees of the same age, doses go from 100, 150, 220 and 300 g of K⁺ per tree per year. The second approach refers to an expected production of 100 kg of fruit per tree, doses are variable as well among countries, the lowest applied is by China with 180 g of K⁺ per year per tree and the highest is Australia with 730 g (Menzel and Simpson, 1987).

In experimental conditions, doses of up to 1.25 kg of K⁺ per plant per year have been evaluate, and it has been concluded that the fractioning of the doses and the moments of application have direct effect in yield and fruit quality, existing a positive correlation between the foliar content and yield, as well as with photosynthetic activity, stomal conductance and efficient water use (Pathak and Mitra, 2010). The application of irrigation along with fertilizer also has a significant effect, reducing the fruit drop (Reza et al., 2007).

The application of 600 g of K₂O per tree per year, applied in two fractions, 30 days before blossoming and 15 days after the fruit mooring was manifested in higher relation grades brix: acidity (64.01) and higher content of ascorbic acid (49.67 mg 100 g of aril), these values were practically duplicated in comparison with the control treatment (Pathak and Mitra, 2010).

For Mexico, Maldonado et al., (2010) evaluated doses of K⁺ from 145 g to 726 g per tree per year, they conclude that the effect of the fertilization is observed two years later, it must be mentioned that the study was made in irrigated agriculture conditions, and that the late application of fertilizer (november) could affect its effectiveness in the same production cycle and in the second cycle, since a null production per tree was obtained, and in best case, 3 kg fruits/tree.

Conclusions

El litchi es una alternativa potencial para el campo agrícola mexicano, sobre todo en los climas semitropicales, sin embargo, la información existente en cuanto a su manejo nutricional en su mayoría se ha generado en otros países y en otros cultivares que no corresponden al ‘Brewster’, el cual es el de mayor predominancia en México. Es necesario generar investigación desde el punto de vista de balance nutrimental que propone Rodríguez (1990), en donde se tiene que considerar meta de  rendimiento,  suministro  del  suelo  y  la  eficiencia  de  recuperación  de  los fertilizantes, no tan solo en potasio, sino también en los demás nutrientes esenciales.

Lychee is a potential alternative for the agricultural Mexican field, especially in semi-tropical climates, however, the existing information in regard of its nutritional value has been mostly generated in other countries and other cultivars that do not correspond to ‘Brewster’, which is the most predominant in Mexico. It is necessary to generate research from the nutrimental balance point of view that Rodriguez (1990) proposes, where a yield goal, soil supply and recuperation efficiency of fertilizers must be considered, not only in potassium, but also in the other essential nutriments.