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Aspectos de manejo agroclimático en tomate de invernadero

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El clima, factor que maximiza la producción del cultivo

La problemática de los cultivos en campo abierto y la creciente demanda de productos libre de pesticidas han originado un cambio en los sistemas de producción, aumentando día con día el cultivo bajo condiciones protegidas. En la producción de cultivos actúan diferentes factores que definen, de acuerdo a su grado de influencia, el potencial productivo de las hortalizas. Entre estos factores podemos citar el potencial genético de los híbridos, el suelo o sustrato, según sea el caso, riego, manejo agronómico, clima, incidencia de plagas y enfermedades, entre otros. Todos los factores interactúan unos con otros, por lo que el éxito de la producción que se obtenga dependerá directamente del conocimiento que tengamos en el manejo de estos factores para propiciar las condiciones óptimas de desarrollo de los cultivos.

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Temperatura

La temperatura de 24 horas es controlada por la rapidez con que los azúcares son producidos (fotosíntesis neta), distribuida y usada por la planta (respiración y transpiración).

La regulación de la temperatura promedio 24 h está fuertemente unida a la disponibilidad de luz para la planta. Bajos niveles de luz, la disponibilidad de azúcares de los procesos fotosintéticos están en su máximo. Sin embargo, la distribución de estos azúcares a las raíces, hojas o frutos es de nuevo controlado por la temperatura. El diferencial entre la temperatura del día y la noche y la rapidez con que varíe determinará qué tan vigoroso será el amarre de fruto.

El principio usado es qué áreas cálidas de la planta realizan un fuerte jalón de los asimilados. Cuando las temperaturas caen rápidamente a la caída del sol, los frutos en desarrollo retienen temperaturas más tiempo que las hojas. Esto resulta en que los azúcares son más dirigidos al desarrollo del fruto que de la hoja. Similarmente, las temperaturas cálidas de la raíz ejercen presión de raíz que favorecen la distribución de ciertos nutrientes hacia el fruto (por ejemplo el Ca). En condiciones de baja luminosidad, la temperatura promedio 24 h es reducida en orden para conservar los limitados asimilados producidos. Esto restringe la cantidad de azúcar usada por la planta durante la noche en la respiración. La temperatura promedio de 24 h a 20.5°C es la misma que 12 h a 18°C más 12 h a 23°C u 8 h a 17.5°C más 16 h a 22°C.

Las temperaturas promedio de 24 h tienen una relación lineal directa entre el aumento de crecimiento y desarrollo entre 10 y 20°C. Investigaciones han revelado que dentro intervalos de tiempo específicos y rangos de temperatura, las plantas tolerarán temperaturas arriba o debajo de la estándar recomendada. Los tomates pueden desviarse 3°C arriba de la estándar. El concepto de promediar temperatura puede también ser usado como una herramienta para conservar energía durante temperaturas extremas al aire libre.

La más grande diferencia en grados entre el día y la noche permite dirigir crecimiento generativo. Similarmente reduciendo la diferencia entre el día y la noche la planta se dirige con crecimiento vegetativo.

El óptimo de la fotosíntesis ocurre entre 21 y 22°C. A rangos de temperaturas más bajas (18-19°C), se reduce un 5% y a temperaturas más altas, la eficiencia aumenta solamente 1%. (Gráfica 1).

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El principio de cambiar las temperaturas de los tejidos y frutos durante el ciclo de producción es un concepto importante en el control de clima del invernadero. Las temperaturas del aire y de la planta están usualmente dentro de un grado una de la otra, con excepción de los ciclos de producción de primavera tarde y verano donde el fruto y la planta pueden tener de 10 a 12°C más alta que la temperatura del aire. Una diferencia de 3°C más cálida en el tejido de la hoja puede causar una transpiración 40-50% más alta que cuando no existe este diferencial. El tercio superior de la planta transpira dos o tres veces más que la parte más baja. Por esta razón es importante mantener una estrategia de clima y riego para la parte más alta de la planta durante tiempo caliente. (Gráfica 2).

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Algunas estrategias de clima durante tiempo caliente son:

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  • Ventilar temprano para mantener el calor fuera tanto como sea posible en la mañana (plantas frías transpiran menos que plantas cálidas).
  • No limitar la ventilación para mantener óptimo el bióxido de carbono o humedad relativa. Temperaturas excesivas son más dañinas que niveles temporales reducidos de CO2 o altos DPV (déficit de presión de vapor).
  • Pantalla mejorará la calidad de fruto con reducción del rendimiento. Ensayos han indicado que un 3% de reducción de luz resulta en una pérdida del 1% del rendimiento.
  • Aspersores en techo son efectivos cuando la calidad del agua es buena. El invernadero puede enfriarse cuando mucho 9°C.
  • Permanecer bajo el cultivo de tomate. Esto ayuda a bajar la transpiración de la cabeza.
    Estos diferenciales de temperatura de la planta pueden afectar negativamente el balance de la planta y la calidad del fruto. La cantidad de área foliar que cubre al fruto (poda y balance de fruto), la altura del cultivo (bajando), neblina, aspersores y mallas sombra pueden jugar un papel en reducir el estrés por calor y por tanto mejorar el vigor de la planta y calidad del fruto (Gráfica 3).

Los niveles de luz durante el año pueden variar desde menos de 100 hasta 3,000 joules/cm2, tienen una presión directa sobre el rendimiento, calidad y actividad general de la planta. Durante niveles limitados de luz en invierno, el ambiente de las plantas puede ser optimizado y regulado para mantener un umbral mínimo para crecimiento activo de la planta (por ejemplo 200 joules/cm2 para tomates). Entendiendo cómo la luz es medida, cuál es el umbral de luz para crecimiento de la planta y cómo vincular los niveles de luz con otros factores ambientales (riego y temperatura son factores clave para un efectivo manejo de la planta).

Medida de la luz

La radiación global se refiere al espectro completo de ondas electromagnéticas provenientes del sol. Dentro del rango total de 300 a 2500 nanómetros (nm), el rango de 400 a 700 nm es el referido a luz usada por las plantas para la fotosíntesis.

Dependiendo de la época del año, la radiación global provee solamente de 45 a 55% de la luz para crecimiento de la planta.

La luz visible, detectada por el ojo humano, está también en el mismo rango que las plantas, esto es, de 400 a 700 nm. Dentro de este rango son diferentes longitudes de onda para los colores. La selectividad de las plantas sobre cuál longitud de onda usan, comparada con la que usan los ojos para ver los objetos es diferente.

Los medidores que miden la luz visible en el rango de 400 a 700 n, pero que no son específicos de ondas para crecimiento de planta, incluyen el luxómetro y foot candela. Ambas medidas son incorrectas para medir la luz de crecimiento de la planta. Para medir correctamente la “luz de crecimiento de planta”, son usados medidores PAR (radiación fotoactiva). Las unidades son medidas en microeinstein por metro cuadrado por segundo (µts-1m-2). Sin embargo, una medida de luz más comúnmente usada es el solarímetro, utilizado por sistemas computaciones para controlar la temperatura y ciclos de riego. Es recomendable colocar el solarímetro fuera del invernadero y asegurar calibraciones periódicas y limpieza para garantizar lecturas correctas.

La radiación total es la suma de longitud de onda detectadas por el ojo, más la no visible usada por la planta. La unidad de medida es watt por metro cuadrado, watts/m2 o joules por metro cuadrado por segundo. Convertir diariamente luz promedio W/m2 a J/cm2/s.
Las plantas son usuarios ineficientes de luz. Solamente del 5 al 20% de la luz que entra al invernadero es usada por la planta para producir azúcares; el balance es reflejado, transmitido o usado en la transpiración. Para que una planta acumule un gramo neto de azúcar, el proceso fotosintético debe ser dos veces más grande que la respiración. En periodos de baja luminosidad, en invierno, la producción de azúcar iguala al consumo que no beneficia a la planta (punto de compensación). Para contrarrestar este fenómeno, variables como la temperatura, bióxido de carbono, humedad relativa y DPV son usados para contrarrestar el factor de baja luminosidad.

Humedad relativa

La humedad relativa (HR) es la cantidad de vapor de agua en el aire a una temperatura dada, comparada con el máximo vapor de agua que el aire puede retener a saturación. El aire entre más caliente puede retener más vapor de agua. Por ejemplo, a 0°C, el aire puede almacenar a 4 a 8 gramos por m3, mientras que a 30°C puede retener 30.4 gramos por m3 de vapor de agua. El rango óptimo de HR para el crecimiento de las plantas es de 70 a 80%. Monitoreo seguro de HR o DPV en el invernadero es importante en la vertical de tomates y bell pepper, microclimas de humedad son prevalecientes (Gráfica 3). Sensores para HR incluyen psicrómetros de bulbo seco y húmedo y sensores con nuevas capacidades, que son muy seguros y no requieren de mantenimiento regular. La colocación del sensor debe ser al nivel del punto de crecimiento, cerca del área foliar más joven con crecimiento activo.

La humedad juega un papel importante en el funcionamiento de la planta, en especial el déficit de presión de vapor (DPV), grado de apertura de estoma y punto de rocío.
El DPV es una medida de la pérdida de agua por la planta (Gráfica 4). El vapor de agua dentro de la hoja está cerca de saturación y también fuera de la hoja. Sin embargo, removiendo este vapor de agua alrededor de la superficie de la hoja crea una diferencia en concentración y, al igual que todos los gases, el vapor de agua se moverá en la dirección de altos a bajos niveles de saturación. Este proceso del movimiento del vapor de agua: desde las células de las hojas de la planta al aire en el invernadero, alrededor de las hojas, es llamado transpiración. La transpiración es un proceso clave usado para enfriar y distribuir nutrientes en la planta. Los productores pueden usar este principio del DPV para optimizar el ambiente de crecimiento.

Hay un rango óptimo del DPV que permitirá eficientizar la absorción de humedad y nutrientes, que, combinados con azúcares fotosintéticos, contribuirán al óptimo enfriamiento y crecimiento de la planta. Este rango óptimo es de 3 a 7 gr/m3 (u 8 a 10 mb).

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Las pantallas pueden jugar un papel importante para controlar la HR en etapas críticas de desarrollo de la planta. Las polipantallas anticondensación (1.5 mil) son usadas en ciclos de producción temprana de pimiento y pepinos para control de temperatura y HR. (Gráfica 4).

Es importante recordar que cuando se use las tablas del DPV se considere que las temperaturas enlistadas se refieren a las de los tejidos de la planta y no a las del aire. Regular la temperatura y humedad para optimizar DPV es una opción para maximizar la producción de la planta.

Al inicio y fin de la estación (cuando los niveles de radiación son bajos) las temperaturas de los tejidos y del aire son generalmente las mismas. Sin embargo, en los ciclos de primavera-verano, las temperaturas de los tejidos de la hoja pueden variar de 10 a 12°C que son más altas que la temperatura del aire.

El punto de rocío es un importante concepto, especialmente cuando se refiere a control de enfermedades en un clima de invernadero. El concepto envuelve aire insaturado, enfriándose al punto donde el aire está completamente saturado con vapor de agua. La temperatura a la cual esto ocurre es el punto de rocío.

Si el aire continúa enfriándose, resultará la condensación. El aire que contiene de 12 gr/m3 de vapor de agua alcanza el punto de rocío a 13.9°C mientras que aire con 16 gr/m3 alcanza su punto de rocío a 18.7°C. Este ejemplo ilustra que a más alto contenido de vapor de agua del aire, está asociado con punto de rocío más alto.

El grado de apertura de estomas juega importante en el desarrollo máximo de la planta. Bajo un DPV ideal hay un flujo óptimo de CO2 del aire del invernadero al interior de la hoja, lo que maximiza el proceso fotosintético. Concentraciones altas de CO2 > 800 ppm pueden limitar la apertura de estomas. Bajo condiciones de temperatura más altas puede limitar la habilidad de la planta a autoenfriarse.

Reduciendo los niveles de CO2 de 400 a 500 ppm durante la parte más caliente del día puede ayudar al proceso de transpiración. Valores extremos del DPV, más allá del rango óptimo, limitan la transpiración y el crecimiento general de la planta. Ventilación limitada, aspersión y neblina son herramientas de manejo del productor que pueden usar para ayudar a la planta durante periodos cortos de estrés. El uso frecuente de estas ayudas resulta en plantas con crecimiento más débil y producción reducida.

Entendiendo los principios de interacción entre HR, DPV, punto de rocío y cómo conducir temperaturas con ventilación y niveles de CO2 proveerán a los productores herramientas para manejar el clima que maximice la producción del cultivo, pero al mismo tiempo, minimiza el clima, favoreciendo el desarrollo de enfermedades. HC

MC Ramón Lizárraga Jiménez
Facultad de Agronomía de la Universidad
Autónoma de Sinaloa