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Manejo de cultivos en altas temperaturas

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Hablando de producción de  hortalizas, la ventaja que tienen los países en Centro y Suramérica se encuentra en sus inviernos cálidos: la baja o nula necesidad de calentar en invierno, les permite producir en fechas de alto precio a menor costo, comparado con Estados Unidos y Canadá.

Boaz Ariel Guy, Netafim de México

Boaz Ariel Guy, Netafim de México

El clima cálido se convierte en desventaja en los meses de calor, al inicio o al final de la temporada. Para tener producción a principios de octubre hay que plantar a mediados de julio, cuando hace calor. La planta joven tiene poco follaje, transpira poco y, por lo tanto, no puede mejorar las condiciones ambientales en el invernadero, al igual que hace una planta grande.

El calor en el final del ciclo debilita la planta, las flores no cuajan bien por falta de fertilidad de polen o por baja humedad relativa, los tamaños de los frutos se reducen y se presentan problemas fuertes de pudrición aplical1 (blossom end rot).

Debido a que la inversión en un invernadero es alta, es importante poder aprovechar el invernadero al máximo y hacer ciclos largos, cruzando épocas de calor, sin perder calidad y rendimiento.

Las condiciones climáticas tienen un efecto fuerte y rápido sobre el desarrollo de la planta, porque hay que tener herramientas para poder responder a los cambios climáticos y mejorar el clima dentro del invernadero.

Fotosíntesis contra transpiración

En condiciones de calor la planta enfrenta a un dilema. Por un lado, necesita abrir sus estomas para absorber el bióxido de carbono(CO2) y convertirlo a azúcar en la fotosíntesis, y a su vez no quiere perder tanta agua por la transpiración.

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El diferencial de concentraciones que motiva la transpiración es 50 veces más grande que el diferencial que motiva la asimilación del CO2, además el tamaño de las moléculas es diferente. La molécula del bióxido de carbono es más grande que la del H2O (agua). Por lo tanto, cuando la planta abre sus estomas, por cada molécula de CO2 que consume, pierde 500 de agua.

Si la pérdida de agua es más rápida que su suministro a través de la raíz, llega un momento en que la planta cierra parcial o totalmente sus estomas, baja la fotosíntesis y mejora su condición hídrica. La planta ordena sus prioridades: es más importante sobrevivir que producir.

Esta situación de estrés refleja en la producción: menor producción de azúcar es menos dinero para crecimiento foliar y radicular, y para producción.

Los productores deben asegurar que la planta no se estrese a tal grado que llegue a cerrar sus estomas, porque si se castiga a la planta se castiga la producción.

La transpiración de agua es un proceso muy importante para la planta: le permite enfriarse y no quemarse por el calor del sol; además, permite a la planta mover agua y nutrientes desde la raíz hacia arriba. Las moléculas del agua están vinculadas una con la otra por medio de conexiones eléctricas, así que cuando una molécula de agua se evapora, jala a la otra hacia arriba.

La transpiración de agua por la planta depende de las condiciones climáticas; una alta temperatura, la alta intensidad de luz, y el viento, aceleran la transpiración; mientras que la alta humedad, la desacelera.

La transpiración de agua por la planta depende de las condiciones climáticas: una alta temperatura, la alta intensidad de luz, y el viento, aceleran la transpiración; mientras que la alta humedad, la desacelera.

La transpiración acelerada tiene varios efectos negativos:

  • Aumenta la conductividad eléctrica (CE), o salinidad, alrededor de la raíz.
  • Aumenta el flujo de agua hacia las hojas grandes y reduce su flujo hacia la cabeza, lo que resulta en un tallo delgado con bajo potencial de producción.
  • Aumenta el flujo del calcio hacia las hojas grandes y reduce su flujo hacia los frutos, lo que provoca la pudrición apical.

La transpiración de vapor de agua por el follaje depende en dos factores principales: la capacidad del aire en absorber vapor y la resistencia a la difusa.

Para evaluar esta capacidad de absorber agua se usa el valor del Déficit de Presión de Vapor (DPV). Se calcula el déficit entre la presión máxima de vapor en el aire en una temperatura determinada y la presión actual del mismo aire, utilizando la siguiente ecuación.

DPV en KPa = Presión máxima de vapor en saturación en KPa x (1–HR/100),

Mayor temperatura significa mayor capacidad de contener vapor o mayor presión máxima en saturación lo que resulta en mayor DPV. Menor humedad relativa significa mayor DPV y mayor transpiración.

La resistencia a la difusa se forma por dos razones: la abertura del estoma y el grosor de la capa húmeda del aire pegada a la hoja.

La abertura de los estomas depende de la existencia de luz, la concentración de bióxido de carbono en el estoma y del estado hídrico de la planta.

El estoma es un mecanismo activo que permite a la planta responder a las condiciones de luz, agua y bióxido de carbono. En la noche cuando no hay luz, la planta minimiza la abertura de los estomas, para minimizar la pérdida de agua y permitir el intercambio de los gases en la respiración (entrada de oxígeno y salida de bióxido de carbono). En la mañana cuando sale el sol la planta abre sus estomas para aprovechar los altos niveles de CO2, y los deja abiertos mientras no se estresa por falta de agua.

La otra resistencia es por la capa del aire pegada a la superficie de la hoja (en inglés, Boundary layer).

Para que el vapor de agua salga al aire ambiental, tiene que pasar primero a través de esta capa que en general es más húmeda que el aire ambiental. El grosor de esta capa es el factor que determina la resistencia a la transpiración. Cuando la capa húmeda es gruesa, la planta transpira menos y viceversa.

El viento, los circuladores de aire y los ventiladores desplazan el aire de la capa húmeda y la mezclan con el aire del invernadero, de esta forma, la capa se adelgaza y la planta transpira más.

Igual pasa cuando se cuelga ropa mojada afuera: cuando soplas más viento la ropa se seca más rápido.

La planta tiene  distintas características morfológicas que le ayudan a transpirar menos en condiciones de altas temperaturas y humedades bajas. La mayor parte de los estomas están ubicados en la parte inferior de la hoja donde hay más sombra, menos calor y más humedad.

En ocasiones, los estomas se encuentran ubicados en una cavidad donde el aire entra menos y se forma un microclima húmedo. Algunas plantas, como el tomate, tienen pelos pequeños que rompen el flujo del aire y mantiene la capa húmeda. La forma de la hoja y su grosor también influyen en la pérdida del agua: hojas grandes como las del pepino pierden mucho más si se compara con las hojas del espárrago, por ejemplo. Estas características son fijas, la planta no las puede cambiar rápido, por lo que el mecanismo que la planta usa más para balancear su estado hídrico durante el día es el mecanismo del cierre y la abertura de los estomas.

Para el cultivo de tomate, la temperatura óptima sería de 24-27 grados centígrados (°C) durante el día, y 14-17 °C durante la noche. Cuando la temperatura diaria es mayor a 30°C o la nocturna mayor a 20°C, se puede encontrar los siguientes efectos negativos: menor cantidad y fertilidad del polen, menor cantidad de floraciones por planta, menos flores por floración, el pistilo se alarga y sale de la flor (en chiles también), floraciones asimétricas, mayor tiempo hasta la primera floración, entrenudos largos, tallos delgados y mala formación del pigmento rojo (licopeno).

Las temperaturas óptimas logran mantener la producción de azúcar en la fotosíntesis por arriba de su consumo en respiración. El azúcar restante se utiliza para crecimiento y producción.

La planta gasta más azúcar de la que produce cuando está por arriba de 27°C, y a los 35°C cierra sus estomas, lo que se refleja en una bajada drástica en ambos procesos.

La respiración es un proceso que consume azúcar y oxígeno para producir agua, bióxido de carbono y –lo más importante– ATP, que es una molécula que contiene mucha energía que la planta necesita para su actividad (absorción activa de nutrientes, entre otras).

De 30 a 60% del carbono diario que la planta convierte en azúcar, se pierde por la respiración; la pérdida puede llegar hasta 70 y 80% en lugares tropicales, donde las temperaturas diarias y especialmente las nocturnas son altas.

Para poder mejorar las condiciones climáticas en el invernadero, existen varias herramientas:

  • Ventilación natural: cortinas laterales y cenitales, invernaderos altos, etcétera.
  • Ventilación forzada: extractores y circuladores de aire.
  • Sombreo: blanqueo del techo, malla sombra y pantallas.
  • Evaporación de agua, enfriamiento adiabático; pared húmeda y nebulización.

Ventilación natural y forzada

Los extractores de aire cambian el aire interior por el exterior. Por lo tanto, tienen la capacidad de igualar la temperatura y la humedad interna con la externa.

Cuando hace calor o la humedad está alta en el invernadero, la ventilación ayuda mucho, pero si hace calor afuera no ayudará tanto y hasta puede empeorar la situación.

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El flujo del aire mueve la capa húmeda que rodea la hoja y hace que la planta transpire más. Si el flujo de aire es fuerte y constante la planta puede deshidratarse y estresarse.

Para poder aumentar la eficiencia de la ventilación forzada es muy recomendable combinarla con sistemas de enfriamiento adiabático, como la pared húmeda o la nebulización.

Estos sistemas consisten en la evaporación de agua en el aire, por eso funcionan mejor en condiciones de calor seco. Haciendo esto aumentan la humedad, reducen la temperatura y, como resultado, optimizan el DPV y la transpiración.

La pared húmeda es el sistema más eficiente para bajar temperatura. Tiene dos limitantes principales: obliga tener surcos cortos, hasta 52 metros, con la posibilidad de cerrar todas las aperturas, e implica un gasto mayor de energía eléctrica que en un invernadero pasivo.

El sistema Coolnet de Netafim se basa en nebulizadores de alta presión (4 bar) y caudal de 22 a 30 litros por hectárea (L/h), operado por pulsos cortos de 3ª 5 segundos, según sensores de temperatura y humedad. Generalmente se opera el sistema cuando la temperatura es mayor de 27°C y se para el sistema cuando la humedad relativa es mayor de 80%.

Entre estos dos sistemas el sistema de nebulización exige mejor calidad de agua, es decir un nivel bajo de bicarbonatos (menor de 1 miliequivalente por litro (meq/L) y un nivel bajo de sales. Dado el caso que el agua tenga altos niveles de bicarbonato, con la acidificación, con la acidificación se logra bajarlos al nivel óptimo. La calidad adecuada de agua previene el taponamiento de las boquillas de los nebulizadores y la quemadura del follaje por sales que puedan acumularse sobre él.

Otro efecto positivo de los sistemas de enfriamiento adiabático es el aumento de la humedad relativa a su nivel óptimo, alrededor de 60%, previniendo problemas de humedad baja, como mal cuaje y pudrición apical.

Estos sistemas permiten mejorar el ambiente sin perder luz, lo cual es una gran ventaja.

Sombreo

El sombreo también logra bajar la temperatura y aumentar la humedad relativa, pero con baja eficiencia y con un sacrificio importante de luz y fotosíntesis.

Para no perder tanta luz es recomendable usar una pantalla o malla retráctiles. Haciendo esto, se puede aprovechar la luz de la mañana y de la tarde, y sombrear solamente al mediodía cuando la radiación y la temperatura están altas.

El sombreo dinámico permite sombrear más en días soleados y calurosos y sombrear menos en días nublados.

La sombra fija que se genera al pintar el plástico en blanco, no es flexible y no permite responder a los cambios climáticos para aprovechar la luz a lo máximo y producir a lo máximo.

La pintura es económica, pero tiene efectos negativos como la pérdida fija de luz sin importar las condiciones climáticas, la disminución del efecto antipolvo que tiene el plástico, la falta de uniformidad en su aplicación, y el porcentaje de sombra que genera. Por lo tanto, no es recomendable.

La decisión respecto a cuál sistema establecer depende de las condiciones climáticas. Conociendo las ventajas y desventajas de los distintos sistemas, se debe siempre buscar tomar la mejor decisión.  HC

Boaz Guy, Netafim de México
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