Eficiencia en el uso del agua

La eficiencia en el uso del agua (WUE) se refiere a la relación entre la biomasa vegetal y el agua perdida por transpiración , y puede definirse ya sea en la hoja , en toda la planta o a nivel de población/rodal/campo:

• Nivel foliar: eficiencia fotosintética del uso del agua (también llamada eficiencia instantánea del uso del agua WUE _inst ), que se define como la relación entre la tasa de asimilación neta de carbono de CO ₂ (fotosíntesis) y la tasa de transpiración o conductancia estomática , ^[1] entonces llamado eficiencia intrínseca en el uso del agua ^[2] (iWUE o _Wi )
• Nivel de planta: eficiencia de la productividad en el uso del agua (también llamada eficiencia integrada en el uso del agua o eficiencia de la transpiración, TE), que generalmente se define como la relación entre la biomasa seca producida y la tasa de transpiración. ^[3]
• Nivel de campo: basado en mediciones de CO ₂ y flujos de agua sobre un campo de cultivo o un bosque, utilizando la técnica de covarianza de remolinos ^[4]

La investigación para mejorar la eficiencia en el uso del agua de las plantas de cultivo ha estado en curso desde principios del siglo XX, sin embargo, con dificultades para lograr cultivos con una mayor eficiencia en el uso del agua. ^[5]

La eficiencia intrínseca del uso del agua W _i suele aumentar durante la sequía del suelo , debido al cierre de los estomas y a una reducción de la transpiración y, por lo tanto, a menudo está relacionada con la tolerancia a la sequía . Sin embargo , las observaciones de varios autores ^{[3] [6] [7] [8]} han sugerido que la UEA preferiría vincularse a diferentes estrategias de respuesta a la sequía, donde

• Las plantas con WUE baja podrían corresponder a una estrategia de tolerancia a la sequía , por ejemplo mediante adaptaciones anatómicas que reducen la vulnerabilidad a la cavitación del xilema , o a una estrategia para evitar la sequía/gastar agua a través de una amplia exploración del suelo por las raíces o una estrategia de escape de la sequía debido a la floración temprana.
• mientras que las plantas con alto WUE podrían corresponder a una estrategia para evitar la sequía y ahorrar agua, a través de estomas de cierre temprano sensibles a la sequía.

Los aumentos en la eficiencia del uso del agua se citan comúnmente como un mecanismo de respuesta de las plantas a déficits hídricos del suelo de moderados a severos y han sido el foco de muchos programas que buscan aumentar la tolerancia de los cultivos a la sequía . ^[9] Sin embargo, existen dudas sobre el beneficio de una mayor eficiencia en el uso del agua por parte de las plantas en los sistemas agrícolas , ya que los procesos de mayor rendimiento y disminución de la pérdida de agua debido a la transpiración (es decir, el principal impulsor del aumento del agua). -eficiencia en el uso) son fundamentalmente opuestos. ^{[10] [11]} Si existiera una situación en la que el déficit de agua indujera tasas de transpiración más bajas sin disminuir simultáneamente las tasas fotosintéticas y la producción de biomasa, entonces la eficiencia en el uso del agua mejoraría enormemente y sería el rasgo deseado en la producción de cultivos .

La eficiencia en el uso del agua también es un rasgo muy estudiado en ecología vegetal , donde ya se usó a principios del siglo XX para estudiar los requisitos ecológicos de las plantas herbáceas ^[12] o árboles forestales , ^[13] y todavía se usa hoy en día, para ejemplo relacionado con una limitación del crecimiento de los árboles inducida por la sequía ^[14]

Referencias

1. Farquhar, GD; Rashke, K. (1978). "Sobre la resistencia a la transpiración de los sitios de evaporación dentro de la hoja". Fisiología de las plantas . 61 : 1000-1005. doi : 10.1104/pp.61.6.1000. PMC  1092028 .
2. Meinzer, FC, Ingamells, JL, Crisosto, C. (1991). "La discriminación de isótopos de carbono se correlaciona con el rendimiento de granos de diversas poblaciones de plántulas de café". HortScience . 26 (11): 1413-1414.
3. Maximov, NA (1929). La planta en relación con el agua . George Allen & Unwin LTD Londres.
4. Tallec, T.; Béziat, P.; Jarosz, N.; Rivalland, V.; Ceschia, E. (2013). "Eficiencia en el uso del agua de los cultivos en climas templados: comparación de enfoques agronómicos, de ecosistemas y de rodales". Meteorología Agrícola y Forestal . 168 : 69–81. doi :10.1016/j.agrformet.2012.07.008.
5. Vadez, V.; Kholova, J.; Medina, S.; Kakkera, A.; Anderberg, H. (2014). "Eficiencia de la transpiración: nuevos conocimientos sobre una vieja historia". Revista de Botánica Experimental . 65 (21): 6141–6153. doi : 10.1093/jxb/eru040.
6. Ehleringer, JR (1993). "Variación en la discriminación de isótopos de carbono de las hojas en Encelia farinosa: implicaciones para la competencia del crecimiento y la supervivencia a la sequía". Ecología . 95 : 340–346. doi :10.1007/BF00320986. ISSN  0029-8549.
7. Kenney, AM, McKay, JK, Richards, JH, Juenger, TE (2014). "Selección directa e indirecta sobre el tiempo de floración, eficiencia en el uso del agua (WUE, δ13C) y plasticidad de WUE ante la sequía en Arabidopsis thaliana". Ecología y Evolución . 4 (23): 4505–4521. doi :10.1002/ece3.1270. ISSN  2045-7758. PMC 4264900 . 
8. Campitelli, BE, Des Marais, DL, Juenger, TE (febrero de 2016). "Interacciones ecológicas y el efecto de aptitud de la eficiencia en el uso del agua: la competencia y la sequía alteran el impacto de los alelos naturales MPK12 en Arabidopsis". Cartas de Ecología . 19 (4): 424–434. doi :10.1111/ele.12575. ISSN  1461-023X.
9. Condon, AG, Richards, RA, Rebetzke, GJ, Farquhar, GD (2004). "Mejoramiento para una alta eficiencia en el uso del agua". Revista de Botánica Experimental . 55 : 2447–2460. doi :10.1093/jxb/erh277. ISSN  0022-0957.
10. Bacon, M. Eficiencia en el uso del agua en biología vegetal. Oxford: Blackwell Publishing Ltd., 2004. ISBN 1-4051-1434-7 . Imprimir. 
11. Blum, A. (2009). "El uso eficaz del agua (EUW) y no la eficiencia en el uso del agua (WUE) es el objetivo de la mejora del rendimiento de los cultivos bajo estrés por sequía". Investigación de cultivos extensivos . 112 : 119-123. doi :10.1016/j.fcr.2009.03.009.
12. Iljin, V. (1916). "Relación de la transpiración con la asimilación en plantas esteparias". Revista de Ecología . 4 : 65–82. doi :10.2307/2255326.
13. Bates, CG (1923). "Requisitos fisiológicos de los árboles de las Montañas Rocosas". Revista de Investigación Agrícola . 24 : 97–164.[1]
14. Linares, JC; Camarero, JJ (2012). "Del patrón al proceso: vincular la eficiencia intrínseca del uso del agua con la disminución de los bosques inducida por la sequía". Biología del cambio global . 18 : 1000–1015. doi :10.1111/j.1365-2486.2011.02566.x.

Otras lecturas

• Vadez, V., Kholova, J., Medina, S., Kakkera, A., Anderberg, H. (2014). "Eficiencia de la transpiración: nuevos conocimientos sobre una vieja historia". Revista de Botánica Experimental . 65 (21): 6141–6153. doi : 10.1093/jxb/eru040. ISSN  1460-2431.
• Lambers, H.; Chapín, FS; Pons, TL (2008). Ecología fisiológica vegetal. Nueva York: Springer. ISBN 9780387783413.
• Tambussi, EA; Bort, J.; Araús, JL (2007). "Eficiencia en el uso del agua en cereales C3 en condiciones mediterráneas: una revisión de aspectos fisiológicos". Anales de biología aplicada . 150 (3): 307–321. doi :10.1111/j.1744-7348.2007.00143.x.
• Condon, AG, Richards, RA, Rebetzke, GJ, Farquhar, GD (2004). "Mejoramiento para una alta eficiencia en el uso del agua". Revista de Botánica Experimental . 55 : 2447–2460. doi :10.1093/jxb/erh277. ISSN  0022-0957.
• Cregg, BM (2004). "Mejora de la tolerancia de los árboles a la sequía: consideraciones teóricas y prácticas". Acta Horticulturae . 630 : 147-158. doi :10.17660/ActaHortic.2004.630.18. ISSN  0567-7572.