La industria de los frutos secos está en rápida expansión. Entre los cultivos de frutos secos, el avellano europeo (Corylus avellana L.) reviste gran interés debido a su valor nutricional, con un cultivo global que abarca más de 660.000 hectáreas en todo el mundo. Sin embargo, tanto el rendimiento como la calidad de las avellanas pueden verse seriamente limitados por una polinización insuficiente, un problema que los investigadores están abordando artificialmente.
En un artículo de un equipo internacional de investigadores de Italia (Universidad de Perugia; Consejo Nacional de Investigación (CNR); Fundación para la Educación Agrícola (Fondazione per la Istruzione Agraria de Perugia); Centro Nacional para el Futuro de la Biodiversidad), Brasil (Universidad Estatal del Oeste de Paraná (UNIOESTE)) y España (Universidad de Sevilla), que examina técnicas agronómicas para aumentar el rendimiento de las avellanas.
Características de la polinización del avellano y el cambio climático
El avellano es una especie monoica polinizada por el viento, lo que significa que posee flores masculinas y femeninas separadas, flores dioicas y está sujeta a fuertes variaciones interanuales de rendimiento. Este fenómeno, común en otros cultivos frutales, se conoce como fructificación alterna o bienal y consiste en una mayor producción de frutos en el año de floración, lo que suprime la floración en el año de floración, resultando en una menor carga de frutos.
Varios estudios han demostrado que el rendimiento de los cultivos y la producción de polen están estrechamente vinculados, y que el cambio climático, con sus cambios fenológicos (como la polinización, la antesis, la fecundación y el cuajado), puede alterar la sincronización entre la liberación de polen y la receptividad de las flores femeninas, reduciendo así la eficiencia de la polinización. De hecho, por ejemplo, la liberación asincrónica de polen y la receptividad de las flores femeninas, junto con las condiciones climáticas adversas (p. ej., lluvias intensas o escasez de polinizadores) durante el período de polinización, pueden reducir significativamente la probabilidad de una polinización exitosa.
Al mismo tiempo, para evitar fluctuaciones interanuales en el rendimiento, es necesario asegurar la presencia de polen en las avellanas, incluso de forma artificial.
El avellano presenta autoincompatibilidad esporofítica, su polinización anemófila ocurre en invierno en condiciones de bajas temperaturas y alta humedad relativa, mientras que la formación de los óvulos comienza en marzo y la fecundación ocurre a finales de mayo o durante las tres primeras semanas de junio, cuatro a cinco meses después de la polinización, cuando el diámetro de las nueces es de 7-10 mm.
Además, las flores masculinas y femeninas maduran y florecen en momentos diferentes.
En el caso de la avellana, los caracteres hortícolas más importantes, como el peso de la nuez, el porcentaje de grano y el grosor de la cáscara, son altamente heredables, y las fuentes de polen pueden aumentar el peso de la nuez y el grano y disminuir el porcentaje de frutos vacíos.
Puede producirse una caída considerable de racimos florales antes de la fecundación, a finales de abril o mayo. Esta caída depende de la dominancia apical que existe a lo largo de los brotes anuales y del pedúnculo del amento.
La formación de frutos sin semillas es un fenómeno complejo. Cuando no se produce la fertilización o cuando el grano no crece lo suficiente tras la fertilización, pueden aparecer frutos vacíos. Además de los factores genéticos y culturales, algunos parámetros climáticos pueden influir significativamente en estos fenómenos.
Así pues, dado que casi todas las variedades cultivadas de avellana presentan autoincompatibilidad, y la parte comestible es la semilla, es decir, el grano, la polinización y la fecundación son esenciales para el crecimiento del embrión y el desarrollo del óvulo en la avellana. Sin fecundación, el embrión no crece, ni tampoco la semilla; por lo tanto, la incompatibilidad y el mecanismo de dicogamia pueden favorecer la selección de variedades polinizadoras.
En este contexto, la polinización artificial se convierte en una herramienta importante para mejorar la eficiencia de la polinización y el cuajado del fruto. En el caso del avellano, se han realizado ensayos en países como Chile y Sudáfrica, fuera del área de distribución natural de la especie, es decir, en Europa y Asia Occidental, donde los avellanos se enfrentan a nuevas condiciones agroecológicas en términos de variabilidad climática y características pedológicas que amenazan el proceso de polinización y dificultan la producción de frutos.
El cambio climático plantea desafíos multifacéticos para la producción de avellana, afectando diversas etapas de crecimiento y desarrollo, desde la diferenciación floral y la antesis hasta la polinización y el cuajado. Los cambios en las condiciones climáticas, especialmente las temperaturas, afectan el inicio y la progresión de las etapas fenológicas de crecimiento en todas las zonas productoras de avellana.
En Italia, el segundo país productor más grande del mundo después de Turquía, la producción de avellanas se ha visto gravemente afectada en los últimos años por el cambio climático, que también ha afectado la producción de polen o ha reducido la sincronía de la liberación de polen y la receptividad de las flores femeninas, lo que ha llevado a una reducción de la eficiencia de la polinización.
Para intentar conseguir una mayor eficiencia de polinización, también es necesario evaluar la posibilidad de recurrir a la distribución artificial de polen para el avellano, como ya se ha hecho para otras especies polinizadas por el viento como el nogal.
La polinización artificial de las avellanas requiere una selección cuidadosa de las plantas polinizadoras.
El polen se puede aplicar en seco o húmedo utilizando diferentes equipos, como tecnologías de vibración que no requieren polen externo, tecnologías de aplicación en seco que requieren polen limpio y tecnologías de aplicación en húmedo que incluyen una solución portadora junto con el polen.
En el caso de las avellanas, la polinización artificial ha mostrado resultados prometedores, especialmente en regiones con condiciones climáticas desfavorables. Las investigaciones demuestran que la polinización artificial puede aumentar la producción de frutos, aunque la viabilidad del polen varía según la variedad.
Los polinizadores influyen en la forma del fruto, por lo que la compatibilidad es esencial al seleccionar plantas polinizadoras para evitar cambios en las características del fruto. Estos cambios, conocidos como efecto xenia, afectan la morfología del fruto, provocando cambios en la forma, el tamaño y el peso del grano. Las variedades polinizadas pueden alterar la composición bioquímica de los frutos, y el proceso de polinización de las plantas es importante no solo para determinar la productividad, sino también para garantizar la calidad comercial del fruto.
El objetivo de este estudio fue:
(a) evaluar la eficiencia de la polinización artificial realizada con un pulverizador manual utilizando polen de tres cultivares polinizadores (Camponica, Nocchione y San Giovanni) en comparación con la polinización abierta en un huerto comercial con el cultivar Tonda Francescana ®;
(b) evaluar los efectos paternales sobre el número de semillas normales por nuez, y evaluar los efectos de diferentes fuentes de polen tanto en la cantidad como en la calidad (efecto xenia) de la producción del cultivar Tonda Francescana®;
(c) estudiar la relación entre los parámetros de la forma de la nuez, teniendo en cuenta las diferentes variedades de polinizadores.
Cómo los investigadores polinizaron las avellanas
El estudio se llevó a cabo en árboles de 6 años de la variedad ‘Tonda Francescana®’ cultivados en el huerto comercial de la Fondazione per l`Istruzione Agraria en Perugia (Italia), ubicado en la región de Umbría.
El huerto de nogales de 1 hectárea, con 9 surcos, se gestiona con riego y las plantas se cultivan por tallos individuales. La distancia entre plantas es de 3,5 m y entre surcos de 5 m.
Se eligieron como polinizadores las variedades comerciales ‘Camponica’, ‘Nocchione’ y ‘San Giovanni’, sin tener en cuenta en esta etapa el desprendimiento del polen y la aparición de flores pistiladas, sino solo la compatibilidad de los polinizadores, basándose en referencias literarias, considerando que el polen sería rociado artificialmente.
‘Camponica’ y ‘Nocchione’ ya habían sido probados como polinizadores de ‘Tonda Francescana ®’ en el mismo entorno que este estudio, y los resultados demostraron que eran polinizadores adecuados; se utilizó polen de ‘San Giovanni’ porque era el único disponible comercialmente.
Se comparó la polinización artificial con la polinización por el viento (polinización abierta tardía o control) contando flores, cuajados de frutos y frutos recolectados de plantas polinizadas por el viento ubicadas en el mismo huerto pero lo suficientemente lejos como para no recibir polen distribuido artificialmente.
Cuando los amentos de los polinizadores seleccionados estaban a punto de caer, se recogió el polen y se almacenó en un frasco en el congelador. El polen se recolectó con un aparato Pollen AspiraPollenMini2 (Biotac, Verona, Italia).
Esta máquina consta de dos mangueras de 4 metros, ligeras y antiestáticas para evitar la electroestática en el polen. Está equipada con su propio motor y diseñada para facilitar su transporte, con dos ruedas y patas telescópicas que facilitan su movilidad en el campo.
La máquina no tiene componentes metálicos que entren en contacto con el polen, por lo que su viabilidad no se ve afectada. La viabilidad del polen se estimó en torno al 50%, lo cual coincide con los datos obtenidos para las variedades Camponica y Nocchione.
Se aplicó polinización artificial a tres hileras largas de 60 plantas cada una, dejando una hilera como control y polinizada por el viento. En cuatro árboles de cada hilera polinizada, se seleccionaron cuatro ramas pequeñas, con un promedio de 15 ± 0,89 bolas florales por rama, para el conteo de flores, que se colocaron e identificaron con etiquetas de alambre. Las flores masculinas (amentos) no se eliminaron hasta la antesis femenina debido a la autoincompatibilidad esporofítica propia del avellano.
Las bolas de flores femeninas se polinizaron dos veces durante el período de plena floración: la primera aplicación el 19 de febrero de 2024 y la segunda el 27 de febrero de 2024, aplicando polen al estigma con un pulverizador manual, utilizando solo polen, sin aditivos ni excipientes inertes.
Más específicamente, la distancia de aplicación desde las flores objetivo durante la pulverización fue de entre 0,5 y 1,0 m. Se realizaron dos aplicaciones de polen para cubrir todo el período de floración femenina, que se extendió del 10 de febrero a finales de febrero, cuando las flores femeninas aún estaban en plena floración, es decir, cuando más del 50 % de los estigmas se habían abierto por completo.
La máquina para el soplado de polen se llama Pollen Blower machine (Biotac, Verona, Italia) y es una herramienta capaz de distribuir polen seco. Consta de un soplador con motor de combustión interna, un microdispensador de polen y una batería. Con un flujo de aire con una velocidad máxima de 600 m³/h, el polen se pulveriza continuamente sobre la planta. La distribución del polen por el microdispensador es ajustable.
Durante la floración, el operador pasa por debajo de las plantas, dirigiendo una corriente de aire hacia ellas. Para la polinización, se utilizaron 0,8 g de polen por planta, equivalente a 48 g por hectárea por aplicación. Se eligió esta cantidad porque se encontraba entre las utilizadas por otros investigadores, cuyos valores oscilaban entre 30 y 150 g por hectárea.
Se aplicó polinización artificial dos veces para cubrir al máximo todo el periodo de floración femenina de ‘Tonda Francescana ® ’, que suele durar de dos a tres semanas.
La polinización artificial se realizó aproximadamente a las 12:00 de la noche, con una temperatura ambiente de 9 °C, una humedad del 65-75 % y una velocidad del viento muy baja (0 km/h) para evitar la contaminación por polen. Los datos meteorológicos se recopilaron utilizando una estación meteorológica Spectrum (Thayer Court, Aurora, IL, EE. UU.) WatchDog 2000 Series, ubicada cerca del jardín.
A principios de junio, las ramas marcadas, 16 por polinizador, se empaquetaron en una bolsa de malla para recolectar todas las nueces.
Resultados y conclusiones
A finales de agosto, se recolectaron 1542 frutos de ramas embolsadas. Para cada rama, el cuajado se expresó como el número de frutos por bola o racimo de flores femeninas.
También se determinaron las siguientes características de las nueces: porcentaje de nueces vacías; nueces con una semilla bien desarrollada y nueces con dos o dos semillas; número de nueces sin semillas viables; porcentaje con una o dos semillas viables; peso de la nuez y la semilla. Además, cada hilera se cosechó con cosechadora (FACMA) para determinar el rendimiento.
La variedad Nocchione logró el mayor cuajado de frutos entre todos los polinizadores y bajo polinización abierta, aumentando el cuajado de frutos en un 22,81% en comparación con la polinización eólica.
Por el contrario, el polen de Camponica y San Giovanni produjo frutos que no se diferenciaron de los obtenidos con polinización no controlada.
También se evaluó el efecto de la polinización artificial en el rendimiento, que dependió del polinizador utilizado. De hecho, el polen de la variedad Nocchione, pulverizado artificialmente, obtuvo el mayor rendimiento por árbol, expresado en kilogramos de frutos secos con cáscara, significativamente superior al obtenido con polinización abierta. Por el contrario, el polen de las variedades Camponica y San Giovanni mostró resultados menos efectivos.
Más específicamente, el polen de Nocchione mostró un aumento del 26,3 % en la producción, mientras que el polen de Camponica y el de San Giovanni mostraron una disminución del 9,2 % y el 38,4 %, respectivamente. En resumen, la polinización artificial con Nocchione resultó en el aumento más efectivo de la producción de Tonda Francescana®.
En cuanto a los efectos de la xenia, la variedad Nocchione, como polinizador de la variedad Tonda Francescana ®, muestra un mayor número de frutos vacíos en comparación con otros polinizadores, sin ninguna influencia significativa en las características de las nueces y los granos, mientras que la variedad Camponica se asocia con nueces y granos más grandes, y la variedad San Giovanni se asocia con un mayor alargamiento de la nuez.
Este estudio demostró la viabilidad de la polinización artificial del avellano como herramienta para asegurar el cuajado del fruto y lograr mayores rendimientos.
En el caso del avellano, que es una especie monoica con tipos de flores dioicas, la asincronía entre flores estaminadas y pistiladas es cada año más frecuente debido al cambio climático, por lo que la polinización artificial puede reducir la dependencia de los polinizadores ya que la polinización puede ocurrir cuando la variedad principal está lista.
La polinización artificial ha demostrado ser una buena herramienta para aumentar la producción, pero solo cuando se utilizó polen de polinizadores eficaces y fue posible utilizarlo en condiciones ambientales desfavorables para la polinización, como lluvias frecuentes o escasez de polen. De hecho, en este estudio, la polinización artificial solo mostró excelentes resultados cuando se utilizó polen de un polinizador particularmente eficaz, previamente evaluado como tal, para el cultivar ‘Tonda Francescana’.
Basado en un artículo de un grupo de autores (Rodrigo José de Vargas, Simona Lucia Facchin, Chiara Traini, Nicola Chinosi, Villa Fabiola, Silvia Portarena, Marta Sánchez-Pinero, Mauro Brunetti, Angela Baiocco, Matteo Stabile, Daniela Farinelli), publicado en la revista Horticulturae 2025 en el portal www.mdpi.com.
