tecnologia aplicada en invernaderos

INCORPORACIN DE TECNOLOGA ALINCORPORACIN DE TECNOLOGA ALINCORPORACIN DE TECNOLOGA ALINCORPORACIN DE TECNOLOGA ALINCORPORACIN DE TECNOLOGA ALINVERNADERO MEDITERRNEOINVERNADERO MEDITERRNEOINVERNADERO MEDITERRNEOINVERNADERO MEDITERRNEOINVERNADERO MEDITERRNEO

Autores:J.C. Lpez, P. Lorenzo, N. Castilla, J. Prez-Parra, J.I. Montero, E. Baeza, A. Antn,M.D. Fernndez, A. Baille, M. Gonzlez-Real.

Reservados todos los derechos

Edita:CAJAMARPlaza de Barcelona, 504006 ALMERAhttp://www.cajamar.es

I.S.B.N.: 84-95531-07-0Depsito legal: AL - 319 - 2001

Imprime: Escobar Impresores, S.L. - El Ejido (Almera).

NDICE

NDICE ............................................................................................................... 5

NDICE DE AUTORES ..................................................................................... 7

PRESENTACIN............................................................................................... 9

SISTEMAS DE CALEFACCIN .................................................................... 11Juan Carlos Lpez HernndezEstacin Experimental Las Palmerillas de Cajamar

ENRIQUECIMIENTO CARBNICO ............................................................ 23Pilar LorenzoCentro de Investigacin y Formacin Agraria (CIFA) de Almera

LA RADIACIN SOLAR EN INVERNADERO EN LA COSTAMEDITERRNEA ESPAOLA..................................................................... 35Nicols CastillaCentro de Investigacin y Formacin Agraria (CIFA) de Granada

VENTILACIN Y REFRIGERACIN DE INVERNADEROS .................. 49J. Prez-Parra1, J.I. Montero2, E. Baeza1, A. Antn21 Estacin Experimental Las Palmerillas de Cajamar2 Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentries (IRTA)

MTODOS DE PROGRAMACIN DEL RIEGO ........................................ 59M Dolores Fernndez FernndezEstacin Experimental Las Palmerillas de Cajamar

UTILIZACIN DE MODELOS PARA EL CONTROL Y LA AYUDAA LA DECISIN EN INVERNADEROS. SITUACIN ACTUAL Y PERS-PECTIVAS ........................................................................................................ 71Alain Baille, Mara Gonzalez-RealEscuela Tcnica Superior de Ingeniera AgronmicaUniversidad Politcnica de Cartagena

Breve resea histrica de la Estacin Experimental de CAJAMAR LasPalmerillas .......................................................................................... 91

LISTA DE AUTORES

J.C. LPEZEstacin Experimental Las Palmerillas de CajamarAutova del Mediterrneo, Km 41904710 El Ejido (Almera)

P. LORENZOCentro de Investigacin y Formacin Agraria (C.I.F.A.) de AlmeraApdo. 9104700 El Ejido (Almera)

N. CASTILLACentro de Investigacin y Formacin Agraria (C.I.F.A.) de GranadaCamino de Purchil s/nApdo. 202718080 Granada

J. PREZ-PARRAEstacin Experimental Las Palmerillas de CajamarAutova del Mediterrneo, Km 41904710 El Ejido (Almera)

J.I. MONTEROInstitut de Recerca i Tecnologia Agroalimentries (IRTA)Camino de Cabrils s/n08348 Cabrils (Barcelona)

E. BAEZAEstacin Experimental Las Palmerillas de CajamarAutova del Mediterrneo, Km 41904710 El Ejido (Almera)

A. ANTNInstitut de Recerca i Tecnologia Agroalimentries (IRTA)Camino de Cabrils s/n08348 Cabrils (Barcelona)

M.D. FERNNDEZEstacin Experimental Las Palmerillas de CajamarAutova del Mediterrneo, Km 41904710 El Ejido (Almera)

A. BAILLEEscuela Tcnica Superior de Ingeniera AgronmicaUniversidad Politcnica de Cartagena30202 Cartagena (Murcia)

M. GONZLEZ-REALEscuela Tcnica Superior de Ingeniera AgronmicaUniversidad Politcnica de Cartagena30202 Cartagena (Murcia)

PRESENTACIN

25 ANIVERSARIO DE LA ESTACIN EXPERIMENTAL DECAJAMAR

LAS PALMERILLAS

El proyecto de Caja Rural surgi de una necesidad sentida por el campoalmeriense, para dar cobertura financiera a nuestras cooperativas y agricultores,que de otra forma carecan de un sistema financiero especfico, a ejemplo delCredit Agricole en Francia.

Pero esto no era bastante, y sin ningn antecedente, naci el proyecto de lasfincas y estaciones experimentales, como idea propia, pionera en Almera y tal vezen Andaluca. Haba que aprender y poner en prctica nuevas tcnicas. La buenanoticia para el campo almeriense fue que alguien se plante esta necesidad, con eldeseo de querer devolver al agricultor parte de lo que ste haba dado a la Caja,con su vinculacin y colaboracin. Se pens en esta frmula y as creamos hastacuatro fincas que luego se concentraron en una sola: La Estacin Experimental deCajamar, sita en el Paraje de Las Palmerillas, que hoy es un referente en el campode la experimentacin, como lo demuestra el alto nmero de empresas, tcnicos yagricultores, que de todos los pases del mundo vienen a diario a visitarnos y aconocer nuestras experiencias.

En el ao 1974, la Caja Rural acababa de pasar una revlida importante con suactuacin ante la catstrofe que sufri Almera con las inundaciones de octubre de1973. Fue entonces cuando el Consejo Rector, dentro del espritu de servicio quepresida las actuaciones de nuestra Entidad, orient todo su esfuerzo a cooperarcon el campo almeriense, ayudando a los agricultores a superar sus problemaseconmicos en unos momentos histricos, en los que a pesar de todo, haba queapostar por el futuro que se vislumbraba.

El agricultor ni poda entonces ni puede hoy equivocarse, al realizar sus inver-siones y cultivos. Necesitaba experiencias contrastadas, tanto en sentido positivocomo en negativo, y si alguien deba equivocarse esa tena que ser la Caja, ste eranuestro objetivo.

El agricultor, para obtener lo que necesitaba, tena que contar con los apoyosnecesarios, disponiendo de tcnicas y herramientas de produccin experimentadasy fiables. En definitiva, esta Finca Experimental, abri una nueva puerta comodespus se abrieron otras con los dems centros que fueron creados por la propiaAdministracin y otras entidades.

Ya nadie duda de la clara relacin existente entre las sociedades tecnolgicassocialmente ms avanzadas y su dedicacin de recursos a la experimentacin einvestigacin (hoy se llama I + D). Este esfuerzo es un elemento clave para eldesarrollo de los distintos sectores productivos y la agricultura no es ajena a ello,procurando una oferta amplia y constante de soluciones adecuadas para proble-

mas especficos, que les permitan mantener su competitividad y contribuir en defi-nitiva al avance social.

Hemos visto como, en el sector agrario, la competitividad de los sistemas deproduccin deriva de su capacidad para incorporar innovaciones tecnolgicas. Lainvestigacin y el desarrollo experimental, la difusin de conocimientos y los servi-cios de asesoramiento tcnicos, son claves para lograr una interpretacin rpidade innovaciones que permitan ofrecer al mercado productos de alta calidad me-diante tcnicas compatibles con el medio ambiente y saludables para los producto-res y los consumidores.

Almera ha sido y es una tierra para la produccin de frutas, hortalizas y flores.Pero adems de ser tambin un lugar privilegiado para el desarrollo de empresastecnolgicas si apoyamos decididamente la investigacin.

Se ha recorrido una parte del camino, la ms difcil, porque hubo que hacerlo,ahora el camino es ms ancho, hay nuevas oportunidades y es necesario avanzartecnolgicamente para consolidar, a travs de la calidad, nuestros productos ydesarrollar un tejido industrial competitivo en un mundo cada vez msinterrelacionado y prximo.

Por nuestra parte, tenemos que aceptar como cierto que en el futuro las ideashabrn de ser nuevas. Con este espritu crtico y revisor debemos afrontar losretos que se nos vayan planteando, porque nuestra agricultura ha vivido y vivetiempos de creatividad, tiempos en los que avanzar slo es posible cambiando, paramejorar. Siempre invirtiendo ms, por eso es tan necesario tanto el instrumentofinanciero Caja, como el experimental.

Despus de estos 25 aos, nuestros agricultores estn ms cualificados, cuen-tan con la inestimable ayuda de un cuantioso nmero de tcnicos cuya contribu-cin a los xitos habidos y por haber, ha sido, es y ser decisiva. La incorporacinen estos aos a la tarea de investigacin y desarrollo experimental de la Universi-dad, CIFA, CSIC, FIAPA, y los esfuerzos de otras entidades y empresas, no sus-tituye a nuestro modesto esfuerzo, sino que complementa, dibujando, desde la co-laboracin, un halageo porvenir para el mantenimiento de la competitividad delsector agrario almeriense, porque no debemos olvidar que slo compiten los que seestimulan. Por ello, animo a todos los tcnicos, como referente imprescindible eneste proceso evolutivo, a ejercer este convencimiento con profesionalidad, conpermanentes planteamientos de reforma y de adaptacin a una realidad que da ada cambia, y sin duda para mejor. No en vano los pases que lo han hecho ocupanhoy los primeros puesto de prosperidad.

Sirva la celebracin de este 25 aniversario, para expresar la renovacin delcompromiso adquirido en su da por la Caja Rural de Almera, - hoy de mayormbito -, con la agricultura almeriense, mostrando nuestro reconocimiento a todoel sector agrario, agricultores, tcnicos e investigadores, y a los autores que parti-cipan en este libro.

Juan del guila MolinaPresidente de Cajamar

SISTEMAS DE CALEFACCIN

Juan Carlos Lpez HernndezEstacin Experimental Las Palmerillas de Cajamar

Sistemas de calefaccin

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1- INTRODUCCIN

Las condiciones de crecimiento dentro de invernadero no solamente tienenque ser entendidas de una forma cualitativa, sino adems de manera cuantitativapara determinar su impacto sobre la produccin. En este sentido el clima delinvernadero puede ser cuantificado en relacin a las condiciones externas y a laspropiedades fsicas del invernadero y su equipamiento (Bot y Van De Braak,1995).

El crecimiento y desarrollo de los cultivos, est influenciado por el clima,donde los procesos de fotosntesis, respiracin, divisin celular, expansin celu-lar, toma de nutrientes y agua, se ven modificados, principalmente por la tempe-ratura, dficit de presin de vapor, luz y CO2 . El metabolismo de las plantas y latasa de las reacciones metablicas se ven afectados por la temperatura, llegandoa duplicarse la tasa de crecimiento para muchos cultivos expuestos a fro, alincrementar la temperatura 10 C (Day y Bailey, 1998). Tanto temperaturasextremas bajas como altas, afectan al buen desarrollo de los cultivos (Hanan etal., 1988), produciendo la desnaturalizacin de enzimas y otras protenas.

Cuando la temperatura desciende por debajo de 1012 C, las especiestermfilas (entre las que podemos considerar la mayora de las hortalizas que secultivan bajo proteccin en el litoral mediterrneo) presentan las siguientes alte-raciones (Lorenzo, 2000):

Reduccin del crecimiento. Disminucin de la tasa de asimilacin neta. Depresin de la respiracin. Reduccin del transporte y distribucin de asimilados. Disminucin de la absorcin de agua y sales. Cambios anatmicos y morfolgicos. Prdida de fertilidad. Envejecimiento precoz del tejido fotosinttico por necrosis celular.

Los niveles de temperatura que maximizan la produccin se sitan entre 16-20 C para el perodo nocturno y 22-30 C para el diurno. Sin embargo, nor-malmente divergen del ptimo econmico debido a los elevados consumos deenerga que ellos suponen, hacindose necesario gestionar el aporte de calor

J. C. Lpez

1 4

mediante estrategias de clima, formacin cultural de la planta y mercados decomercializacin. Las estrategias de clima habitualmente implican: utilizar panta-llas de ahorro de energa, condicionar el nivel trmico a las distintas fases fisiol-gicas del cultivo, perodo diurno-nocturno, saltos trmicos, etc.

La dependencia mostrada por la respuesta fisiolgica de muchos cultivoshacia la acumulacin de grados-da (integral trmica) permite programarlos encuanto a fechas de recoleccin y produccin. Un mayor control de la tempera-tura del invernadero va a determinar, adems de un aumento de la produccin,un aumento de la calidad del fruto.

2- NECESIDADES ENERGTICAS

El aporte de calor necesario para mantener una temperatura de consignadentro del invernadero depende bsicamente de:

- material de cubierta- sistema de calor- condiciones externas: T, viento, etc.

De forma simplificada, podemos determinar las necesidades energticas apartir del coeficiente global de transmisin de calor U, que es caracterstico decada tipo de material de cubierta:

Material de cubierta U (W m-2 K-1)Cristal 6,0-8,8Doble cristal 4,2-5,2Doble policarbonato 4,8Polietileno 6,0-7,8Doble polietileno 4,2-5,5

As, la energa necesaria Q ( w ) para mantener un salto trmico es:

Q = A U (Ti - To)


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A superficie desarrollada del invernaderoU coeficiente global de transmisin de calorTi temperatura del invernaderoTo temperatura exterior

3- SISTEMAS DE CALEFACCIN

Segn utilicen una o varias de las formas en las que el calor se puede trans-ferir (conveccin, conduccin y radiacin), podemos clasificar los sistemas como:

-Sistemas de calefaccin por conveccin:

Son sistemas en los que el elemento conductor del calor es el aire. Debido asu poca inercia, proporcionan un aumento rpido de la temperatura del aire,enfrindose de igual forma al dejar de actuar. Generan importantes gradientestrmicos y prdidas de calor al ir localizados, normalmente, sobre el cultivo.

Entre los sistemas convectivos: aerotermos, generadores de aire caliente decombustin indirecta y generadores de aire caliente de combustin directa; losdos ltimos son los ms utilizados:

- Generadores de aire caliente decombustin indirecta: mediante un cam-biador de calor, se separan los gasesde combustin expulsndolos al exte-rior, introduciendo nicamente aire ca-liente al invernadero. Dado que partedel calor es expulsado con los gases decombustin, el rendimiento de estasmquinas suele estar entre el 80% -90%.

Distribucin del calor mediante mangasperforadas de polietileno para un sistema de

combustin indirecto.

J. C. Lpez

1 6

- Generadores de aire caliente de combustin directa: tanto el aire calientecomo los gases de combustin son incorporados al invernadero. El combustiblea utilizar debe de contener el menor nmero de elementos txicos, siendo elpropano y el gas natural los ms recomendados.

Sistema con combustin directa (can).

Es importante controlar los niveles de los gases de combustin para evitarproblemas a personas y plantas. El rendimiento de la mquina se considera del100 % al introducir tambin el calor que acompaa a los gases de combustin.

- Sistemas de calefaccin por conduccin:

Estos sistemas estn diseados para proporcionar una temperatura adecua-da en la zona radicular. Desde un punto de vista fsico, uno de los objetivos de lacalefaccin del suelo es utilizar, indirectamente, la superficie de intercambio conel aire que ofrece el suelo del invernadero, siendo sta superior a la de los siste-mas de calefaccin areos (Feuilloley y Baille,1992).

La dificultad de incorporar al suelo los intercambiadores y la limitacin queprovocan a las labores del suelo, redujo su expansin como sistema de calor.Sin embargo, la incorporacin de los sustratos como medio de cultivo, facilit lalocalizacin de los cambiadores de calor, bajo los sustratos.


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Calefaccin enterrada en el suelo

Es necesario definir:

- el espesor de la capa de suelo que se desea calentar

- la profundidad a la que tienen que enterrarse los tubos

- la distancia entre los tubos

y

x

Tagua < 40C

J. C. Lpez

1 8

Los sistemas de calefaccin por agua caliente permiten distribuir el calor deforma uniforme, siendo ms eficientes que los sistemas por aire. No obstante,mediante tuberas perforadas, que aproximan el calor a la planta, los sistemas decalefaccin por aire de combustin indirecta han mostrado una eficiencia similara los sistemas por agua caliente a baja temperatura (Lorenzo et al., 2000).

La mayor inercia de los sistemas de agua frente a los de aire (Figura 1),permite un mejor control del clima siendo una ventaja, salvo en el caso de unaparada del sistema, donde al enfriarse, tardar ms en recuperar la temperaturade consigna.

Figura 1. Evolucin de la temperatura del aire (2 m) para dos sistemas decalor: aire y agua.

Stanhill (1981) contabiliz todas las entradas al invernadero (fertilizantes,agua, plantas, calefaccin, CO2 , etc.) en unidades de energa, determinandoque la necesidades de los invernaderos con calefaccin en Inglaterra superabanen 40 veces a las de los invernaderos sin calefaccin en Israel, correspondiendoa la calefaccin el 80% del total de la energa consumida. De ah la importanciade determinar localmente las necesidades energticas derivadas de la calefac-cin.

Ensayos realizados a nivel local con distintos sistemas de calefaccin y dife-rentes niveles trmicos (Tabla 1 y 2) muestran la variabilidad entre campaascon respecto a los consumos de combustible. Para niveles bajos de temperatura

10

15

20

25

0 2 5 7 10 12 15 17 20 22

Hora Solar

CAire caliente

Agua caliente


19

(10-12 C) los consumos de combustible se situaron entre 1,5-2,5 kg m-2 depropano, llegando a superar los 10 kg m-2 cuando se actu a niveles altos (16-18 C). Las diferencias existentes entre ambas campaas se deben al rgimen defro ms severo de la campaa 98-99.

Tabla 1.- Gasto (kg m-2) de combustible (propano) para dos sistemas de cale-faccin y dos campaas 97-98 y 98-99. Temperatura mnima da-noche decontrol establecida durante el desarrollo de los cultivos de pepino:Germinacin: 22 / 20; Inicio fructificacin: 18 / 16; Recoleccin: 16 / 14.(Lorenzo et al., 2000).

(Para extrapolar el consumo de combustible a un invernadero de una hect-rea multiplicar por 0,8).

Tabla 2.- Gasto (kg m-2) de combustible (propano) para un sistema de airecaliente con combustin directa para dos campaas y a diferentes consig-nas: temperatura mnima 12 C; 14 C y 15 C. (Lpez et al., 2000).

(Para extrapolar el consumo de combustible a un invernadero de una hect-rea multiplicar por 0,8)

SISTEMA DE CALEFACCIN

Campaa Generadores de aire(Combustin indirecta)

Tubera aguacaliente

97-98 5,6 4,7

98-99 9,9 10,8

AIRE COMBUSTIN DIRECTACampaa

12 14 15

97-98 1,2 4,3

98-99 2,4 5,1

J. C. Lpez

2 0

Trabajos realizados en la E.E. Las Palmerillas en invernaderos tipo pa-rral (poco hermticos) con sistemas de calefaccin por aire con combustindirecta para cultivos de pepino y juda a niveles de consigna bajos-medios (10-15 C), manejando la ventilacin para evitar niveles elevados de gases, no hanmostrado sntomas de toxicidad ni mermas en la produccin. Sin embargo, eninvernaderos de arco (ms hermticos), para un cultivo de juda bajo un rgimende calor alto ( fase vegetativa 18 C y fase fructificacin de 16C) el sistema deaire caliente con combustin directa provoc en el cultivo sntomas de toxicidad(reduccin de la superficie foliar, reduccin de la longitud del tallo y aborto defrutos) frente al de agua caliente por tubera de hierro, provocando mermas en laproduccin precoz y final (Figura 2).

Los niveles alcanzados de CO2 en el invernadero con calefaccin con com-bustin directa, superaron las 5.500 ppm durante los perodos ms fros (Tin-Text > 8 C). De ah que el uso de estos sistemas deba estar condicionado a uncontrol de los gases de combustin y a trabajar con regmenes de calor bajos ode mantenimiento (Tinv Text = T pequeos), procurando ventilar o pararmquinas para evitar toxicidades a las personas y plantas.

Figura 2. Produccin Comercial para un cultivo de juda bajo dos sistemasde calefaccin: aire combustin directa y agua en tubera de hierro.

0

1000

2000

3000

4000

5000

55 65 75 85 95 105 115 125 135

D.D.S.

g m-2

Agua calienteAire caliente


21

El coste de la instalacin de los sistemas de calefaccin en orden crecientees: aire caliente de combustin directa, aire caliente de combustin indirecta,agua caliente a baja temperatura y agua caliente a alta temperatura. El coste deinstalacin para los sistemas de calefaccin por agua caliente se reduce a medi-da que aumenta la superficie calefactada al compartir ciertos elementos (calde-ra, reguladores, etc.), hecho que no ocurre con los sistemas por aire caliente.Siendo el sistema ms barato el aire caliente de combustin directa, tambin esel sistema ms arriesgado al incorporar los gases de la combustin dentro delinvernadero, especialmente cuando el nmero de horas de funcionamiento encontinuo del sistema es elevado.

Dada la gran incertidumbre que mantienen los precios de los productoshortcolas y de los combustibles, es importante hacer un seguimiento continuo ala rentabilidad de los sistemas.

REFERENCIAS

BOT, G.P.A., VAN DE BRAAK. 1995. Physics of greenhouse climate. En:Greenhouse climate control. 125-160.

DAY, W., BAILEY, B.J. 1998. Physical principles of microclimate modification.En: Ecosystems of the World. 71-101.

FEUILLOLEY, P., BAILLE, A. 1992. Principes gnraux dutilisation deseaux tides pour le chauffage des serres. Informations Techniques duCEMAGREF, 87:1-8

GONZLEZ-REAL (BAILLE), M., BAILLE, A., 1998. Calefaccin de in-vernaderos. En: Tecnologa de invernaderos II. 339-398. Eds: Prez J.,Cuadrado I. M., D.G.I.F.A, FIAPA y C.Rural.

HANAN, J.J., HOLLEY, W.D., GOLDSBERRY, K.L. 1978. GreenhouseManagement. Edita Springer, New York, 530 pp.

LPEZ, J.C., MATEO, A., PUERTO, H., PREZ, J. 2000. Calefaccin poraire caliente con combustin directa. En: Calefaccin de invernaderos enel sudeste espaol. 23-34. Edita Caja Rural de Almera, Almera (Espa-a).

LORENZO, P. 2000. Influencia de la temperatura en el crecimiento y desa-rrollo de los cultivos. En: Calefaccin de invernaderos en el sudeste espa-ol. 11-13. Edita Caja Rural de Almera, Almera (Espaa).

J. C. Lpez

2 2

LORENZO, P., SNCHEZ-GUERRERO, M.C., MEDRANO, E. 2000.Comparacin de calefaccin por aire caliente con combustin indirectafrente a tubera radiante con agua caliente a baja temperatura. En: Cale-faccin de invernaderos en el sudeste espaol. 35-44. Edita Caja Ruralde Almera, Almera (Espaa).

ENRIQUECIMIENTO CARBNICO

Pilar LorenzoCIFA de Almera

Enriquecimiento carbnico

25

0 100 200 300 400 500 600Co n ce n traci n d e CO2

A

1- INTRODUCCIN

Uno de los factores determinantes de la produccin de los cultivos protegi-dos es la concentracin de dixido de carbono en la atmsfera del invernadero.La actual concentracin de CO2 ambiental se sita en torno a 370 mol mol-1,en la zona no saturante de la relacin que existe entre la asimilacin neta y laconcentracin de CO2 (Figura 1), siendo infraptima para el crecimiento y de-sarrollo de la mayora de los cultivos hortcolas. Los resultados experimentalesmuestran rendimientos productivos superiores cuando se aplica la tcnica deenriquecimiento carbnico a concentraciones entre el rango de 700-900 molmol-1 (Papadopoulos et al., 1997).

El cultivo en invernadero se desarrolla en un ambiente semicerrado y estsujeto a una concentracin de CO2 fluctuante. Heij y Uffelen (1984) consideranque durante 1/3 del periodo de iluminacin, la concentracin de CO2 en el inte-rior del invernadero se mantiene por debajo del nivel atmosfrico exterior.

El agotamiento de dixido de carbono se incrementa cuando la tasa deasimilacin neta del cultivo es elevada (alta radiacin, dosel vegetal cerrado) yla renovacin del aire en el interior de las estructuras es baja (velocidad delviento en el exterior inferior a 1,5 m s-1 y reducido gradiente trmico interior-exterior). En estas circunstancias es habitual registrar valores entre 205-270mol mol-1 (Ito, 1970; Lorenzo, 1990), que al mismo tiempo que reducen laasimilacin neta de carbono, incrementan la conductancia estomtica y puedenoriginar un desequilibrio hdrico transitorio en el cultivo.

Figura 1. Representacin generalizada de la relacin entre la concentracinde CO2 intercelular y la tasa de asimilacin neta. (Adaptado de Farquhar ySharkey, 1982).

P. Lorenzo

2 6

Actualmente la incorporacin de mallas anti-insecto en las ventanas del in-vernadero para proteger los cultivos de plagas y enfermedades es una prcticageneralizada adoptada en la horticultura del sudeste mediterrneo. Muoz et al.(1998) han cuantificado reducciones considerables de la tasa de ventilacin delinvernadero (descensos porcentuales del coeficiente de descarga de hasta el35% y el 52% para mallas anti-pulgn y anti-trip, respectivamente). Por tanto,estas barreras fsicas dificultan el intercambio de aire interior-exterior y la reno-vacin de la concentracin de CO2 . La ventilacin natural, aunque es un mto-do paliativo, resulta insuficiente para restablecer la concentracin de CO2 en elinterior de las estructuras de cultivo, especialmente cuando se producen altastasas de asimilacin.

La progresiva sustitucin de abonos orgnicos por fertilizantes qumicos, elempleo de sustratos inertes y el aumento de la estanqueidad de los invernaderoscomo medida de ahorro energtico en los cultivos protegidos, han hecho mspatente el agotamiento de CO2 (Bauerle y Short, 1984). Algunos autores esti-man oportuno mantener la concentracin de dixido de carbono dentro del in-vernadero al nivel atmosfrico exterior, incluso en aquellas condiciones en lasque la prctica de la ventilacin es imprescindible durante gran parte del da(Slack y Hand, 1985; Nederhoff, 1988; Snchez-Guerrero, 1999).

El enriquecimiento carbnico da lugar a respuestas productivas variables,aumentos que van entre el 14 y el 61 % (Kimball, 1983). Las causas de estavariacin son diversas: las condiciones en las que se desarrolla el cultivo, latcnica de incorporacin de CO2 utilizada (fuente, rgimen y concentracin), elaporte de carbono total, la aclimatacin del cultivo, la relacin fuente-sumidero(Peet, 1986), etc. Se debe considerar la produccin de fruto como el resultadode diversos procesos subyacentes: asimilacin neta, floracin, cuajado de fruto,distribucin de materia seca, y todos ellos pueden verse afectados por la mayoro menor adecuacin de diversos factores como: las condiciones climatolgicas,el aporte de agua y fertilizantes, la incidencia de plagas, enfermedades o desr-denes fisiolgicos.

2- RESULTADOS EXPERIMENTALES EN LA HORTICULTURAPROTEGIDA DEL SUR MEDITERRNEO

La climatologa de esta rea productiva, derivada del rgimen de insolacinincidente en las estructuras de cultivo, origina el agotamiento de dixido de car-


27

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0,5 - 1 1 - 1,5 1,5 - 2 2 - 2,5 2,5 - 3 3 - 3,5

LAI

[CO2](mol mol-1)

400-450350-400300-350250-300200-250Pe

riodo

diu

rno

bono en el interior del invernadero durante el periodo de iluminacin por el ele-vado consumo fotosinttico. El decremento de CO2 aumenta a medida que sedesarrolla el dosel vegetal, se han registrado reducciones del 55% con respectoa la concentracin ambiental cuando el invernadero permanece cerrado (Snchez-Guerrero, 1999). Por otra parte, las bajas tasas de renovacin de aire por efec-to de la insuficiente ventilacin natural, en activo durante la mayor parte delperiodo diurno para paliar los excesos trmicos, no permiten restablecer la con-centracin de CO2 (Lorenzo, 1994). Registros continuos realizados durante todoel ciclo de produccin indican que la concentracin de CO2 ms habitual, anali-zada por clases de frecuencia, es de 250 a 300 mol mol-1 durante el periodo deiluminacin cuando opera la ventilacin pasiva (Snchez-Guerrero, 1999) (Fi-gura 2). En este rango, el incremento de asimilacin de carbono cuando aumentala concentracin de dixido de carbono presenta repuestas notables, pues co-incide con los valores de mayor pendiente de la relacin.

Figura 2. Evolucin de la concentracin de CO2 en el interior del invernade-ro durante el periodo diurno. Distribucin por clases de frecuencia a lo largodel desarrollo de un cultivo de pepino. (Snchez-Guerrero, 1999).

Estas circunstancias han puesto en evidencia la necesidad de mejorar la ven-tilacin de las estructuras de cultivo y el inters de valorar la aplicacin de enri-

P. Lorenzo

2 8

quecimiento carbnico teniendo en cuenta las caractersticas de los sistemasproductivos locales.

Las experiencias de enriquecimiento carbnico se han llevado a cabo endiferentes tipos de estructuras de proteccin, aplicando dos fuentes distintas decarbono (parafina de bajo contenido en azufre y CO2 puro), y variando lasestrategias de aplicacin.

En invernadero parral tradicional de Almera se ha aportado dixido de car-bono generado a partir de la combustin de parafina sobre cultivo de juda decrecimiento indeterminado. Se ha mantenido un rango fijo entre 350 y 600 molmol-1 durante el periodo diurno (Snchez-Guerrero, 1999). Los incrementosproductivos obtenidos oscilan entre 12% y 17% en los ciclos de primavera yotoo-invierno, respectivamente. La distribucin de materia seca entre las frac-ciones areas de la planta muestra un incremento relativo hacia la fraccin defruto.

Las experiencias realizadas en invernaderos tipo parral mejorado y multitnel,dotados con equipos para el control climtico, han permitido establecer unaestrategia dinmica vinculada a la ventilacin del invernadero y al rgimen deviento, consistente en enriquecer la atmsfera del invernadero al doble de laconcentracin exterior (700 mol mol-1) cuando las ventanas permanecen ce-rradas y prxima a la ambiental (350 mol mol-1) cuando opera la ventilacin, yasea por exceso trmico o higromtrico, con objeto de reducir el gradiente inte-rior/exterior y evitar prdidas innecesarias (Lorenzo, 1997) (Figura 3, 4 y 5). Enlos ciclos de primavera la ventilacin permanece activa buena parte del da conla finalidad de controlar la temperatura, por lo que la incorporacin de CO2 esmenor que en el ciclo de invierno. Como consecuencia, tambin lo es su efecto.Los resultados que se han obtenido en esta direccin estn en la lnea de lasobservaciones de Nederhoff (1994), quien argumenta que la respuesta produc-tiva obtenida guarda relacin directa con la cantidad de dixido de carbonoaportado.


29

Figura 3. Sistema localizado de distribucin de CO2 en el aire del inverna-dero.

Figura 4. Analizador de dixido de carbono para el control dinmico de laconcentracin de CO2 en la atmsfera del invernadero.

P. Lorenzo

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Figura 5. Evolucin de la concentracin de CO2 resgistrada en el interior deinvernaderos multitnel enriquecido y control con un cultivo de pepino desa-rrollado de Indice de rea Foliar 3. (Snchez-Guerrero et al., 1988).

Cuando se ha aplicado esta estrategia con CO2 puro en diferentes ciclos decultivo de pepino, los incrementos de la produccin acumulada de fruto obteni-dos oscilan entre 19% y 25%. El enriquecimiento carbnico ha producido unaumento sobre la eficiencia hdrica referida a la produccin de fruto de pepinodel 40%. Esto se debe por una parte al incremento productivo y por otra a lareduccin del aporte hdrico del 15% para mantener una conductividad elctricaen el entorno radicular semejante a la del cultivo testigo (Lorenzo, 1998) (Figura6). Al aumentar la concentracin de carbono en la atmsfera del invernadero seproduce un aumento de la tasa fotosinttica, lo que lleva implcito un aumento dela absorcin de iones. Por tanto, es necesario adecuar la gestin de la fertirrigacinpara mantener la misma concentracin de nutrientes en el entorno de la raz, y sedebe incrementar su aporte con objeto de restablecer el equilibrio. Segura et al.(2000) han analizado la absorcin de nutrientes de un cultivo de pepino enrique-cido respecto al control y han observado un aumento principalmente de N, K,Ca y Mg.

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 0:000

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[CO2] Enriquecido [CO2] TestigoRadiacin global exterior


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Figura 6. Efecto del aumento de la concentracin de CO2 en la atmsferadel invernadero sobre la eficiencia en el uso del agua.

La asociacin de enriquecimiento carbnico y apoyo trmico en estas es-tructuras ha dado lugar a aumentos de la produccin acumulada de pepino encultivo sin suelo del 56 % respecto al control. Se han comparado los resultadosobtenidos en los invernaderos con diferente nivel de control climtico. Un au-mento del 24% se ha atribuido a la aplicacin de calor, mientras que el resto sedebe al aporte de carbono (Snchez-Guerrero, 2000). Este mismo efectosinrgico se ha observado tambin en cultivo de juda de crecimiento indetermi-nado, que ha producido 7,1 kg m-2 frente a 1,5 kg m-2 en el invernadero pasivo.La notable diferencia se explica porque el control trmico ha posibilitado unadecuado crecimiento y desarrollo de las plantas, dando lugar a floraciones con-secutivas, mientras que en el invernadero pasivo, cosechada la primera flora-cin, el envejecimiento precoz del cultivo como consecuencia del estrs trmicoha dado fin al ciclo productivo. El 16% del incremento productivo se relacionacon el aporte de dixido de carbono (Lorenzo, 1998).

3- CONSIDERACIONES SOBRE LA APLICACIN DEENRIQUECIMIENTO CARBNICO

La aplicacin de dixido de carbono a la atmsfera del invernadero originageneralmente incrementos productivos, dado que la concentracin de CO2 am-biental es inferior a la ptima biolgica para la mayora de las especies hortcolas

CO2

Fotosntesis neta Conductancia estomtica

Produccin Materia Seca Temperatura Foliar

Transpiracin

DPV

Eficiencia Uso Agua

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3 2

que se cultivan bajo proteccin. La respuesta es variable, en trminos relativoses mayor a concentraciones bajas, en las que la relacin Concentracin de CO2/ Asimilacin neta presenta mayor pendiente.

El aumento de la concentracin de CO2 en la atmsfera del invernaderoreduce el efecto de inhibicin que ejerce la concentracin de O2 sobre la tasa defotosntesis debido a la respiracin.

El invernadero es un recinto semicerrado que impide en mayor o menormedida la renovacin del aire interior. Cada rea productiva presenta unas ca-ractersticas climatolgicas especficas que dan lugar a la adopcin de sistemasde cultivo apropiados. Por tanto, la eleccin de la estrategia de incorporacin decarbono en las estructuras de cultivo y de la fuente debe racionalizarse de acuer-do con los parmetros locales. A medida que el sistema de cultivo genera mayoragotamiento de la concentracin de CO2 por: baja renovacin de aire (superficiede ventilacin reducida, utilizacin de mallas anti-insecto, velocidad de vientobaja), dosel vegetal desarrollado y/o alta radiacin, la respuesta productiva ob-tenida por la aplicacin de carbono generalmente es superior.

El aporte de dixido de carbono mejora la eficiencia hdrica del cultivo,fundamentalmente debido a la mayor produccin de fruto y en menor medidapor la reduccin del aporte de agua que requiere el sistema.

El enriquecimiento carbnico implica una adecuacin de la fertirrigacin, yaque el aumento de asimilacin lleva implcito un incremento de la absorcin inica.

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LA RADIACIN SOLAR ENINVERNADERO EN LA COSTAMEDITERRNEA ESPAOLA

Nicols CastillaCIFA de Granada

La radiacin solar en invernadero en la costa mediterrnea espaola

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RESUMEN

La radiacin solar es la fuente de energa para el crecimiento y desarrollo delas plantas y el principal insumo de la bioproductividad vegetal. Las favorablescondiciones de radiacin en la costa mediterrnea espaola para el cultivo eninvernadero estn limitadas por la baja transmisividad (proporcin de la radia-cin solar exterior que penetra dentro de invernadero). Es necesario mejorardicha transmisividad mediante invernaderos ms eficientes en captar la radia-cin, especialmente en otoo e invierno, y empleando materiales de cerramientoy tcnicas de manejo que permitan optimizar el uso de la radiacin.

1- INTRODUCCIN

El cultivo protegido en invernadero pretende mejorar las condiciones am-bientales de las plantas para incrementar su bioproductividad. Dos enfoquesbsicos han prevalecido en cultivo de invernadero: 1. - El de mxima modifica-cin climtica, empleado en el norte de Europa, al emplear unos invernaderossofisticados, climatizados con gran empleo de energa, que requieren una altainversin y generan altas producciones a unos costes de produccin elevados y2. -Los invernaderos mediterrneos, de bajo coste de construccin, con mni-mo uso de energa, que generan condiciones climticas subptimas en ciertaspocas y de menores prestaciones productivas, pero con costes de produccininferiores (Enoch, 1986).

La radiacin solar es la fuente de energa para el crecimiento y desarrollo delas plantas y el principal insumo de la bioproductividad vegetal. La parte de laradiacin solar que es til para la fotosntesis de las plantas es designada comoradiacin fotosintticamente activa o PAR (iniciales de la expresin en ingls).Normalmente denominamos luz a la parte de la radiacin solar que es visiblepara el ojo humano.

Mejorar las condiciones de radiacin en invernaderos mediterrneosartificialmente, mediante iluminacin complementaria, resulta utpico por su ele-vado coste. Es necesario, por tanto, optimizar las condiciones radiativas cons-truyendo invernaderos eficientes en captar la radiacin, a unos costes asequi-bles. Esta breve exposicin se centrar en los aspectos ms destacables de la

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3 8

radiacin en invernadero en la costa mediterrnea espaola, desde ese punto devista.

2-BIOPRODUCTIVIDAD VEGETAL

Los factores que determinan la bioproductividad vegetal neta (Pn) son lacantidad de radiacin incidente (Q), la proporcin de esa radiacin que es inter-ceptada por rganos verdes de la planta (), la eficiencia de conversinfotosinttica de radiacin interceptada en biomasa () y las prdidas de biomasaen respiracin (R)

Pn = (Q ) - R (Coombs et al., 1987).As pues, la bioproductividad vegetal neta depende, en primer lugar, de la

radiacin incidente sobre las plantas. Para que dicha radiacin pueda ser utiliza-da eficientemente en el proceso de fotosntesis debe ser interceptada por losrganos fotosintetizantes de las plantas. La eficiencia de utilizacin de la radia-cin interceptada para su conversin en biomasa depender de las caractersti-cas de la planta y de las condiciones ecolgicas (clima, suministro hdrico, nutri-cin, sanidad,...). Habr, por ltimo, que detraer las prdidas de biomasa enrespiracin, muy dependientes de la temperatura.

Estos factores determinantes de la bioproductividad dependen, en gran par-te, de la radiacin y, tambin, de las dems condiciones climticas (temperatura,humedad ambiental y de suelo, composicin de la atmsfera,...).

La proporcin de la biomasa total que es invertida en partes cosechables delcultivo (por su inters econmico: frutos en el tomate, hojas en la lechuga, tubr-culos subterrneos en la patata,...) es conocida como el ndice de cosecha(Coombs et al., 1987). Maximizar el ndice de cosecha debe ser el objetivo deun manejo agronmico adecuado, que priorice la distribucin de asimilados ha-cia los rganos cosechables de la planta (hojas, frutos, tubrculos, raz,...). Laoptimizacin de la bioproductividad vegetal neta (Pn) y del ndice de cosechaimplica el empleo de diversas tcnicas de produccin y prcticas culturales (me-jora microclimtica mediante cultivo protegido, riego, poda, fertilizacin, defen-sa fitosanitaria, etc.) que permitan obtener del material gentico empleado en lasdiversas condiciones ecolgicas (suelo y clima) las ms provechosas prestacio-nes agronmicas.


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15

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25

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Ene.

Feb.

Mar

.Ab

r.M

ay.

Jun. Ju

l.Ag

o.Se

p.Oc

t.No

v.Di

c.

Almera Wageningen

Radiacin solar global media (MJ m-2 da -1) a lolargo del ao

3- TRANSMISIVIDAD DEL INVERNADERO

La abundancia de das despejados, en los que la radiacin directa prevalecesobre la difusa, es una caracterstica del clima de nuestra costa mediterrneaque, junto a sus suaves temperaturas invernales, lo diferencian del clima de otrasreas de invernaderos donde predomina la radiacin difusa (das nublados), es-pecialmente en otoo e invierno (Hanan, 1990).

Las condiciones de radiacin solar en invernadero son muy importantes desdeel punto de vista productivo, no solo cuantitativamente sino tambincualitativamente. Las caractersticas pticas de la cubierta del invernadero pue-den modificar significativamente la calidad de la radiacin (espectro de distribu-cin o proporcin de radiacin difusa) afectando a los cultivos, principalmenteen cuanto a la eficiencia de uso de la radiacin y a sus efectos fotomorfognicos(Baille, 1998) y sobre los insectos y microorganismos del invernadero.

La fraccin de radiacin solar global transmitida dentro de un invernadero esdesignada como transmisividad global del invernadero (Zabeltitz, 1998). Hansido ampliamente documentadas las limitaciones productivas que implican losbajos niveles de radiacin dentro de invernadero en otoo e invierno en la costamediterrnea espaola, en cultivos de hortalizas que son exigentes en luz (Castillaet al., 1999). Maximizar la radiacin dentro de invernadero es, por tanto, unobjetivo deseable en nuestras latitudes, especialmente en otoo e invierno.

La evolucin de la radiacin solar a lo largo del ao en Almera y Wageningen(Holanda) denota las mejores condiciones de la costa Mediterrnea.

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4 0

Dicha transmisividad es funcin, entre otros factores, de las condicionesclimticas (nubosidad, principalmente, que determina la proporcin de radiacindirecta y difusa), de la posicin del Sol en el cielo (que depender de la fecha yhora del da y de la latitud del lugar), de la geometra de la cubierta del inverna-dero, de su orientacin (este-oeste, norte-sur,...), del material de cerramiento(caractersticas pticas y radiomtricas, estado de limpieza, condensacin deagua en el interior,...) y de los elementos estructurales y equipos del invernaderoque limitan, al sombrear, la radiacin dentro del invernadero (Bot, 1983; Zabeltitz,1998). La transmisividad a la radiacin solar directa variar en funcin del ngu-lo de incidencia (que forman el rayo solar y la perpendicular a la cubierta delinvernadero), siendo mayor dicha transmisividad cuanto menor sea dicho ngu-lo, es decir, cuanto ms perpendicularmente incida la radiacin sobre la cubiertadel invernadero (Bot, 1983).

La transmisividad global media (fraccin de radiacin global exterior quepenetra en el invernadero) debe integrarse como valor medio en todo el inverna-dero, dada la variabilidad a que estn sometidos los diversos puntos del inverna-dero en cuanto a radiacin (por su situacin, por diferencias de sombreo de loselementos estructurales y de los equipos,...) en das despejados, cuando predo-mina la radiacin directa (Bot, 1983). En das completamente nublados, cuandotoda la radiacin solar es difusa (ausencia de sombras definidas, por su carcteradireccional) la distribucin de radiacin es ms homognea dentro de inverna-dero (Baille, 1998). Es importante recordar las notorias diferencias existentes,desde el punto de vista de la transmisividad, entre invernaderos unimodulares ymultimodulares derivadas de los sombreos entre mdulos, cuando las pendien-tes de cubierta tienen cierta inclinacin.


41

4-TRANSMISIVIDAD EN INVERNADEROS MEDITERRNEOS

Tras unos primeros pasos para mejorar la transmisividad de las estructurastipo parral (invernaderos asimtricos de escasa pendiente de cubierta, con orien-tacin este-oeste en cumbrera; Castilla et al., 1994), posteriores y recientestrabajos de investigacin desarrollados por la Junta de Andaluca, en colabora-cin con el I.R.T.A. de Cabrils y Caja Rural de Granada (Estacin ExperimentalLa Nacla, en Motril), han demostrado el inters de aumentar notablemente laspendientes de cubierta en invernaderos tipo parral (Quesada et al., 1998; Castillaet al., 1999; 2000). En nuestras condiciones productivas, en invernadero parralsin calefaccin con cultivo de pepino de otoo-invierno, se han cuantificadoaumentos de produccin superiores al 20 %, al emplear un invernadero mseficiente en transmisividad (invernadero parral orientado este-oeste con ngulosde 45 en el lado sur y 27 en el norte) que el asimtrico convencional (ngulosde 11 en el lado sur y 24 en el norte), generando diferencias en producto brutoanual superiores a las 200 pesetas por m2 (Castilla et al., 2000).

PRADIACIONSOLAR

RADIACION TRANSMITIDADENTRO DEL INVERNADERO

PE trmico Tricapa

0 87 91

20 84 89

40 79 86

60 66 76

80 53 54

TRANSMISIVIDAD (%)

(Fuente: Montero et al, 2000)

P: perpendicular a la cubierta

Radiacin directa

La transmisividad a la radiacin solar directa depender del ngulo de inci-dencia () de los rayos solares y de las caractersticas del material de cubier-ta del invernadero, entre otros factores.

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ngulo de incidencia de radiacin solar directa eninvernaderos asimtricos orientados Este-Oeste

V- lnea verticalP - lnea perpendicular de cubiertaSR- Rayos de sol

- ngulo cenital mnimo(medioda) aprox 60 ngulo de incidencia

Sur de Espaa (37 N Latitud)Solsticio de Invierno-Medioda

Norte

Los invernaderos asimtricos de pendiente alta en el lado sur son ms efi-cientes en captar radiacin, en torno al solsticio de invierno, al incidir losrayos solares (radiacin directa) con menores ngulos () de incidencia.

Habida cuenta del incremento de coste de construccin que suponen esasmayores pendientes de cubierta, una solucin de compromiso, que est siendoadoptada por algunos agricultores como estructura de bajo coste, es la del in-vernadero parral, a dos aguas, simtrico, orientado este-oeste, con ngulos decubierta de unos 30.

La uniformidad de radiacin en estos invernaderos orientados este-oeste(simtricos con ngulos de cubierta de unos 30) es menor (en das soleados)que en los orientados norte-sur, pero su transmisividad en otoo-invierno essuperior, llegando a alcanzar diferencias de ms del 10% de la radiacin globalal aire libre en das soleados, en torno al solsticio de invierno. No obstante, lamayor altura de los invernaderos (3,5 4,0 metros de altura en canalones), elmenor ancho de las capillas (mdulos) y las caractersticas de difusin de laradiacin de las lminas plsticas empleadas hoy da, amortiguan notablemente


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esas diferencias de uniformidad entre invernaderos multimodulares orientadoseste-oeste y norte-sur.

En invernaderos de cubierta curva (multitnel), de mayor nivel tecnolgicoen cuanto a sus posibilidades de equipamiento que los invernaderos tipo parral,la orientacin este-oeste induce una mayor transmisividad que la orientacinnorte-sur, especialmente relevante en otoo e invierno (Morales et al., 2000).Como contrapartida, la orientacin norte-sur tiene mayor uniformidad de radia-cin dentro del invernadero, al igual que ocurre en los tipo parral.

Figura 1. Transmisividad media (%) a la radiacin solar directa segn laorientacin de la cumbrera (N-S, E-W) en un invernadero simtrico (ngulode cubierta: 30) segn el mes del ao.

Los invernaderos de cubierta simtrica a dos aguas, y ngulos de cubierta de30, son ms eficientes en otoo e invierno en captar energa solar en dassoleados, si se orientan Este-Oeste (cumbrera) que si se orientan Norte-Sur.

55

60

65

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75

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21-Dic 21-feb 21-Abr 21-jun

E-W N-S

30 30

Tra

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idad

(%)

30 3030 30

Latitud 37NAsimet 9; PE-trmico

Orientacin

CICYT-AGF-1996-2512

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Figura 2. Transmisividad media (%) a la radiacin solar directa segn laorientacin de la cumbrera (N-S, E-W) en un invernadero simtrico (ngulode cubierta: 10) segn el mes de ao.

Las diferencias en transmisividad segn su orientacin (Este-Oeste o Norte-Sur) en das soleados son escasas, incluso en el solsticio de invierno, si losinvernaderos son de baja pendiente (10).

En invernaderos multitnel, la transmisividad sigue pautas similares a las des-critas en invernadero parral. Las mayores pendientes de la cubierta curva impli-can mayor transmisividad (en los rangos indicados), si bien los elementos estruc-turales suelen ser mayores en estos invernaderos curvos que en los tipo parral.

La reciente aparicin en el mercado de lminas plsticas ms transmisivas ala radiacin solar (multicapa) que las lminas convencionales de polietileno-nor-mal, larga duracin y trmico- (Montero et al., 2000), y que han sido bien acep-tadas por los horticultores de invernadero, confirma el inters (ampliamente do-cumentado en nuestras condiciones) de aumentar la radiacin dentro de inver-nadero en pocas de baja radiacin.

5557596163656769717375

21-Dic 21-feb 21-Abr 21-jun

E-W N-S

Tra

nsm

isiv

idad

(%)

10 1010 1010 10

Latitud 37NAsimet 9; PE-trmico

Orientacin

CICYT-AGF-1996-2512


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A nivel foliar, se ha definido el nivel de saturacin de radiacin a partir delcual los incrementos de radiacin no conllevan aumentos paralelos de fotosnte-sis. Esta situacin (muy estudiada en cmaras de crecimiento en laboratorio)puede producirse en invernadero durante los meses de alta radiacin y a lashoras centrales del da, pero solamente en las hojas de los estratos superioresdel cultivo sometidas a mayor radiacin, mientras que las hojas de estratos infe-riores (sombreadas por las superiores) reciben mucha menos radiacin y estnlejos del nivel de saturacin. Por ello, a nivel global de planta no suele darsesaturacin de radiacin en las especies hortcolas comestibles, en nuestras con-diciones mediterrneas, por lo que normalmente no parece justificado reducirradiacin en invernadero por este motivo. Cabe, no obstante, limitar la radiacinpor otros motivos (para limitar temperatura en invernaderos insuficientementeventilados, por razones de calidad de fruto, para mejorar coloracin, por estrshdrico,...)

El efecto anti-goteo de las lminas multicapa en su cara interior (una vezcolocada en el invernadero) permite evitar la formacin de gotas gruesas (alcondensarse el vapor de agua en la lmina), que limitan la transmisividad (Jaffrinet al., 1990; Zabeltitz, 1998) y contribuyen al posterior goteo del agua de con-densacin sobre el cultivo, con negativos efectos en su sanidad.

Lavar las cubiertas plsticas y restringir en lo posible el blanqueo de losinvernaderos, junto con una eleccin adecuada de lmina plstica, permiten unamayor disponibilidad de radiacin dentro de invernadero (Montero et al., 1985;Morales et al., 2000). Otras medidas, como limitar las sombras de estructura yde equipos (pantallas trmicas, mallas en ventanas,...) y de cortavientos exterio-res, son necesarias al implantar los invernaderos (Zabeltitz, 1998).

Y no olvidemos las tcnicas de cultivo que optimizan el aprovechamiento deradiacin (interceptndola) dentro del invernadero: orientacin de lneas de cul-tivo norte-sur, densidad de plantas, entutorado, poda, uso deacolchado,...(Castilla, 1994). Conviene resaltar el inters de experimentar lastcnicas de cultivo novedosas previamente a su adopcin generalizada. A esterespecto, cabe destacar la negativa influencia en produccin del uso de acolcha-do blanco (para incrementar la radiacin captada por el cultivo) en invernaderossin calefaccin en nuestras condiciones (costa mediterrnea) de otoo-invierno,al reducir la temperatura radicular significativamente, tanto en cultivo en suelocomo en sustrato (Lorenzo et al., 1999; Hernndez et al., 2000).

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5- CONCLUSIONES

Cabe, por tanto, concluir que es necesario aumentar la radiacin solar inci-dente dentro de los invernaderos de la costa mediterrnea espaola, especial-mente en otoo e invierno. Para ello hay que mejorar su transmisividad. El mejordiseo debe ser un compromiso entre este objetivo y la obtencin de unos cos-tes limitados de construccin y manejo, que generen el mximo beneficio al hor-ticultor, dentro del marco de una horticultura respetuosa con el medio ambiente.

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VENTILACIN Y REFRIGERACIN DEINVERNADEROS

J. Prez-Parra1, J.I. Montero2, E. Baeza1, A. Antn21 Estacin Experimental Las Palmerillas de Cajamar

2 Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentries (IRTA), Barcelona

Ventilacin y refrigeracin de invernaderos

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1- INTRODUCCIN

Con el desarrollo de la horticultura protegida en climas clidos ha surgido lanecesidad de reducir la temperatura en los invernaderos, en beneficio de loscultivos y de las condiciones de trabajo de los agricultores. Desde hace aos,pero muy especialmente durante la ltima dcada, se han llevado a cabo distin-tos experimentos orientados a refrigerar el invernadero durante las horas de mscalor. A modo de resumen puede decirse que hay cuatro factores principalesque permiten limitar las temperaturas mximas (Montero et al.,1998):

- La reduccin de la radiacin solar que llega al cultivo (blanqueado,sombreo, etc.)- La ventilacin.- La refrigeracin por evaporacin de agua (nebulizacin, cooling systemetc.)- La evapotranspiracin del cultivo, refrigeracin por evaporacin produ-cida por las plantas.

Estos cuatro factores estn ligados entre s, de manera que si uno de elloscambia tambin cambian los dems. Por ejemplo, al sombrear se reduce la tem-peratura del aire del invernadero, pero tambin se reduce, en la mayora de loscasos, la tasa de transpiracin. Un efecto frena al otro, y por ese motivo esnecesario estudiar los mtodos de refrigeracin en su conjunto. Del estudio com-binado de las distintas maneras de refrigerar se pueden obtener las siguientesconclusiones generales:

1. El sombreo tiene ms influencia sobre el clima del invernadero cuando laventilacin es escasa. Por ejemplo, si la tasa de renovacin es 10 volme-nes por hora (invernaderos parrales con pocas ventanas) una malla blancadesciende la temperatura en 3 4C, mientras que si es 60 el descensotrmico es de apenas 1C.

2. El sombreo es ms eficaz en la reduccin de temperatura de los tejidosque transpiran muy poco (frutos y flores) que en los de alta transpiracin(hojas).

3. En los invernaderos sin plantas o con el cultivo recin transplantado, elsombreo reduce en gran manera la temperatura (ms de 10C en muchoscasos). Sin embargo, cuando hay otra fuente la refrigeracin, ya sea latranspiracin del cultivo, la evaporacin de agua o el aumento de la tasa

J. Prez-Parra, J.I. Montero, E. Baeza, A. Antn

5 2

de ventilacin, el sombreo pierde importancia relativa y tiene menos efec-to sobre el clima interno.

4. Durante el tiempo de uso de los equipos de evaporacin el invernaderodebe estar ventilado. Es un error cerrar las ventanas cuando el Fog uotros equipos similares estn en funcionamiento. Por otra parte, si la ven-tilacin es alta, el equipo de humectacin debe tener capacidad suficientepara aadir el vapor de agua que se escapa por las ventanas. La cifra de20 a 30 renovaciones horarias parece un buen trmino medio, y es unatasa de ventilacin que puede alcanzarse en la mayora de invernaderoscon ventanas cenitales incluso en das de poco viento.

5. En las primeras fases de desarrollo del cultivo (baja tasa de transpiracinpor unidad de superficie), los equipos de refrigeracin por evaporacinson extraordinariamente eficaces incluso en climas hmedos y logran des-censos trmicos del orden de 15 y 20C en invernaderos con mala venti-lacin.

En este repaso a los mtodos de refrigeracin consideramos convenientehacer una revisin de los ltimos avances en la ventilacin natural y en el uso delos equipos de aporte de humedad.

2- VENTILACIN NATURAL

2.1. Condiciones de viento en calma

Las condiciones ms desfavorables para la ventilacin natural se producencuando el viento est en calma absoluta. Estas condiciones de calma total raravez se producen en la realidad durante el tiempo necesario para tomar las medi-das experimentales. Por ello se suele recurrir a estudios de laboratorio que ayu-dan a analizar el comportamiento del invernadero con viento en calma.

La Figura 1 muestra el incremento de temperatura respecto al exterior decuatro invernaderos distintos en funcin de la cantidad de calor que recibe el airedel invernadero (Montero et al., 2001b). Por ejemplo, en un da soleado deverano la radiacin solar dentro del invernadero puede ser cercana a 700 W m-2 . Siel invernadero tiene un cultivo bien desarrollado, gran parte de esta radiacin(hasta un 70 %) la usa el cultivo en evaporar agua. En este caso el calor netorecibido por el aire del invernadero sera de 210 W m-2 aproximadamente. Si el


53

invernadero tiene el cultivo recin transplantado la cantidad de calor cedida alaire del invernadero se aproximara a los 700 W m-2. Segn la figura, el inverna-dero 1, que tiene ventanas laterales del 16% respecto a la superficie del suelo,presenta un salto trmico excesivo. Las condiciones trmicas son mucho mejo-res cuando las ventanas laterales son del 33% de la superficie del suelo. LaFigura 1 muestra tambin la importancia de combinar la ventilacin lateral y lacenital: con el 10 % de ventanas laterales y el 10% de ventanas cenitales laventilacin parece ser suficiente (invernadero 3). Estos porcentajes mnimos re-comendados del tamao de las ventanas deben aumentarse cuando se instalenmallas anti insectos en las ventanas, como se discutir a continuacin.

2.2 Ventilacin por efecto del viento

2.2.1 Experimentos de visualizacin.

Adems de las medidas directas en campo de la tasa de ventilacin usandoun gas trazador y registrando la cada de la concentracin del gas en el tiempo,se pueden hacer experimentos de visualizacin del flujo que ayudan a compren-der cmo se mueve el aire en el invernadero.

La Figura 2 es un ejemplo que muestra el campo de velocidades del aire enun invernadero tnel (Montero et al., 2001a). Una de las conclusiones principa-les que se puede obtener de dicha figura es la importancia del diseo de laventana cenital. Por ejemplo, en las Figuras 2.1 y 2.4 puede observarse cmo elaire pasa de un lado a otro de la ventana cenital de sombrerete sin incidirapenas en la circulacin del aire en el invernadero. En cambio, cuando la ventanacenital permite capturar el viento (Figura 2.3), la tasa de ventilacin aumentaconsiderablemente. Esta observacin parece indicar que las ventanas con techoabatible (aquellas que disponen de un alern abatible que sirve para abrir ocerrar la ventana) son ms eficaces que las que enrollan el plstico en el mismoplano del techo del invernadero, puesto que las primeras permiten forzar al vien-to a que entre en el invernadero mientras que en las segundas el flujo de aireexterno puede pasar de largo por la apertura de la ventana, de la misma maneraque ocurre en la Figura 2.4. Las medidas en campo han demostrado que estahiptesis es vlida, como se comentar ms adelante.

Otros experimentos de visualizacin en invernaderos multicapilla comparanlas ventanas cenitales abatibles a barlovento y a sotavento. Aparentemente, las


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ventanas cenitales abiertas de cara al viento producen una tasa de ventilacinmayor que la de las ventanas a sotavento. Por el contrario, la velocidad del airedentro del invernadero es ms uniforme en la ventilacin a sotavento que a bar-lovento, puesto que se evitan las corrientes directas de aire sobre los cultivos.

2.2.2. La ventilacin del invernadero parral.

El inters de estudiar la ventilacin natural en el invernadero parral deriva desu importante presencia, especialmente en Almera donde el 98% de los inver-naderos se basan en esta estructura. Entre las estructuras que se engloban bajola denominacin de invernadero parral, el ms construido actualmente es el lla-mado de raspa y amagado o multicapilla. Los estudios que se estn realizandopara este tipo de invernadero en la Estacin Experimental Las Palmerillas,dentro de un convenio establecido por Cajamar y el IRTA de Catalua, ilustranla forma en que ventilan estos invernaderos y permiten responder a algunas delas preguntas que surgen con ms frecuencia en relacin con la ventilacin natu-ral. Los resultados obtenidos indican lo siguiente:

1. Cuando se instalan ventanas del tipo enrollable, la disposicin combinadade ventanas cenitales y laterales mejora la tasa de ventilacin, con respec-to a la colocacin slo de ventanas cenitales hasta un 50% para velocida-des bajas de viento (2 m s-1) tanto cuando en las ventanas se colocanmallas anti insectos como sin ellas (Figuras 3 y 4).

2. La colocacin de mallas anti insectos, prctica frecuente en Almera, pro-duce una reduccin en la tasa de ventilacin del orden del 35% en el casode las mallas anti pulgn. Esto ocurre en invernaderos con ventanas cenitalesslo y con ventanas cenitales y laterales combinadas (Figura 4).

3. El tipo de ventana tambin afecta a la tasa de ventilacin: las ventanasabatibles incrementan la tasa de ventilacin hasta prcticamente doblar lade las ventanas enrollables (Figura 5).

Estos son los primeros resultados de una investigacin ms amplia que con-tina en curso.

3- REFRIGERACIN POR EVAPORACIN DE AGUA

Las tendencias en el uso de esta tecnologa se pueden resumir as:


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0

4

8

12

16

20

0 200 400 600 800Calor sensible, W m-2

Tem

pera

tura

, C

1. El tipo de boquilla ms utilizado es el de agua a alta presin. En algunoscasos se usan equipos de agua a baja presin muy econmicos, lo cualpuede ser til en Almera durante las primeras fases de los cultivostransplantados en verano, pero la calidad de la nebulizacin y la eficaciade la evaporacin es muy pobre.

2. El aporte de humedad al ambiente puede ser un mtodo eficaz para aliviarel efecto negativo del agua salina en algunos cultivos. Por ejemplo, Li(2000) obtuvo prdidas del 5,1% por cada dS m-1 en exceso de 2 dS m-1 enel rendimiento comercial de tomate. El mismo cultivo con aporte de hu-medad al ambiente tuvo unas prdidas menores asociadas a la salinidad(del 3,4% por cada dS m-1).

3. Los controladores climticos actuales deben mejorarse para que el usode los equipos de aporte de humedad sea ms eficaz. Generalmente noconsideran el dficit de presin de vapor (DPV) en los valores de consig-na a mantener, siendo el DPV un indicador de primera importancia en lasnecesidades de riego o en la respuesta de la planta al ambiente. A veceslos controladores tampoco combinan bien la apertura de ventanas y elaporte de humedad en los periodos ms clidos. Pensamos que la mejoradel control de los humectadores es una lnea de trabajo para los inverna-deros de zonas clidas como Almera.

Figura 1. Salto Trmico en funcin del calor sensible cedido al aire del in-vernadero. Invernadero con el 16 % de las ventanas laterales, !!!!! inver-nadero con el 33% de ventanas laterales, !!!!! invernadero con 8% de ventanaslaterales y 10% de ventanas cenitales, !!!!! Invernadero con 16% de ventanaslaterales y 10% de ventanas cenitales.


5 6

y = 1,5291x + 5,7904R2 = 0,8519

y = 2,1075x + 25,778R2 = 0,7737

05

10152025303540455055

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Velocidad viento (m/s)

Tasa

de

vent

ilaci

n (r

en/h

)

Figura 2. Campo de velocidades en cuatro invernaderos tnel. 1) Ventanaslaterales y cenitales, 2) Lateral a barlovento y cenital a sotavento, 3) Cenitala barlovento y lateral a sotavento 4) Ventanas cenitales.

Figura 3. Comparacin de la tasa de ventilacin a barlovento de los dosinvernaderos. 1) con ventanas cenitales , 2) con ventanas cenitales ylaterales longitudinales al viento - - - - - - -.

1 2

3 4


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y = 1,0258x + 3,8856R2 = 0,8602

y = 1,5291x + 5,7904R2 = 0,8519

0

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Velocidad viento (m/s)

Tasa

de

vent

ilaci

n (r

en/h

)

Figura 4. Tasa de ventilacin en funcin de la velocidad del viento de dosinvernaderos con ventanas cenitales. 1) con mallas anti insectos , 2) sinmalla anti insectos - - - - - - -.

Figura 5. Tasa de ventilacin en funcin de la velocidad del viento. 1) conventanas enrollables , 2) con ventanas abatibles - - - - - - -.

REFERENCIAS

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MONTERO, J.I., ANTN, A., MUOZ, P. 1998. Refrigeracin de inver-naderos. Tecnologa de Invernaderos II. Curso Superior de Especializa-

y = 2,1618x + 0,7808R2 = 0,8281

y = 0,9217x + 3,2032R2 = 0,7627

0

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15

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30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Velocidad de viento (m/s)

Tasa

de

vent

ilaci

n (r

en/h

)


5 8

cin. 313-338. Eds. Prez J., Cuadrado I.M., D.G.I.F.A, FIAPA y C.Rural.

MONTERO, J.I., ANTN, A., KAMARUDDIN, R., BAILEY, B.J. 2001a.Analysis of thermally driven ventilation in tunnel greenhouses using small-scale models. Journal of Agricultural Engineering Research, in press.

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MTODOS DE PROGRAMACIN DELRIEGO

M Dolores Fernndez FernndezEstacin Experimental Las Palmerillas de Cajamar

Mtodos de programacin del riego

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4/10 5/10 6/10 7/10 8/10 9/10 10 /10 11/10 12/10

FEC H A

HU

ME

DA

D D

EL

SU

ELO

(mm

)

drenaje

estrs

riego

1- INTRODUCCIN

La programacin del riego es un conjunto de procedimientos tcnicos desa-rrollados para predecir cunto y cundo regar. Los mtodos de programacindel riego se basan en:

Medida del contenido de agua en el suelo Medida del estado hdrico de la planta Medida de parmetros climticos

2- MTODOS BASADOS EN LA MEDIDA DEL CONTENIDO DEAGUA EN EL SUELO

Los sensores que miden el contenido de agua en el suelo permiten conocercmo el cultivo va extrayendo el agua del suelo, de forma que el riego puedeprogramarse para mantener un contenido de agua en el suelo entre dos nivelesde humedad. La Figura 1 muestra la evolucin del contenido de agua en el suelodurante varios ciclos de riego. El lmite superior es fijado para evitar drenaje(Figura 1), y por tanto lavado de fertilizantes, y el lmite inferior representara elpunto a partir del cual el cultivo sufre estrs hdrico (Figura 1).

Figura 1. Evolucin del contenido de agua del suelo tras varios ciclos deriego.

M. D. Fernndez

6 2

Los sensores ms utilizados son:

Tensimetros

El tensimetro mide el esfuerzo que lasraces deben realizar para extraer la humedaddel suelo (potencial matricial). Son sensoresbaratos y de fcil instalacin, sin embargo nomiden directamente el contenido de agua delsuelo, adems la relacin entre el potencialmatricial y el contenido de agua no es univer-sal y difiere para cada tipo de suelo.

Watermark

Al igual que los tensimetros, miden elpotencial matricial, son baratos y fciles deinstalar. No est indicado su uso en suelos conalta porosidad y la temperatura del suelo in-terfiere en la medida en un 2 % por cada gra-do.

En el mercado tambin se puede encontrar sensores que miden directamen-te el contenido de agua en el suelo, tales como:

TDR (Time Domain Reflectometry)

La tcnica de reflectometra en el tiempo(TDR) es un mtodo que mide el tiempo derecorrido de un pulso electromagntico, quevara con el contenido de agua del suelo. Apesar de su precisin, presenta un alto costey las medidas requieren tiempo, por lo que seemplea preferentemente en centros de inves-tigacin.


63

EnviroScan

Un equipo est compuesto por variassondas conectadas por cable a undatalogger donde se almacenan las lectu-ras. Cada sonda est compuesta de variossensores colocados a distintas profundida-des dentro de un tubo de PVC. El EnviroScanproporciona un grfico que registra la evolu-cin del contenido de agua en el suelo entredos lmites, permitiendo tomar la decisin de

cundo regar y cunta agua aplicar.

Permite realizar medidas continuas del contenido de agua en el suelo a dis-tintas profundidades. Su uso se est implantado en fincas extensas de frutales yhortalizas al aire libre, sin embargo presenta un alto coste.

Sbib (Self Balanced Impedance Bridge)

Desde el ao 1992 se est desarrollando en la Estacin Expe-rimental de Zonas ridas (EEZA) del CSIC un sensor de bajocosto para la determinacin del contenido volumtrico de agua yconductividad elctrica. Las pruebas de laboratorio de los proto-tipos del nuevo sensor han dado resultados muy satisfactorios condistintos tipos de suelo, funcionando correctamente incluso conconductividades elctricas del orden de 8 dS/m, mantenindoseestable en un amplio rango de temperaturas. El sensor es enterrablea distintas profundidades, de pequeo tamao, y permite la medi-da continua de humedad, conductividad elctrica y temperaturadel suelo.

3- MTODOS BASADOS EN LA MEDIDA DEL ESTADOHDRICO DEL CULTIVO

Estos mtodos incluyen tcnicas que miden directamente las prdidas deagua de una parte de la planta, de la planta entera o de un grupo de plantas, o

M. D. Fernndez

6 4

miden caractersticas relevantes de las plantas que facilitan la estimacin de latranspiracin. El estado hdrico del cultivo puede determinarse mediante la utili-zacin de sensores como:

Sensores de medida del dimetro de los rganos de la planta

Son sensores que miden microvariaciones del dimetro de tallos y frutos. Laevolucin del dimetro de un rgano presenta dos componentes, una asociadacon el crecimiento del rgano y otra con la prdida de agua. El dimetro de losrganos vegetales presenta una evolucin tpica a lo largo del da, con un valormximo, que se alcanza al final de la noche (perodo en el cual la hidratacin delos rganos es mxima) y un valor mnimo, que se alcanza hacia medioda. Ladiferencia entre ambos valores representa la prdida mxima de agua que expe-rimenta la planta a travs de la transpiracin. Una contraccin diurna anormalindica la presencia de estrs hdrico en la planta.

Dimetro de tallo Dimetro de fruto

Estos sensores dan informacin continua y en tiempo real del estado hdricode la planta. Sin embargo, presentan una serie de inconvenientes como la iden-tificacin del componente asociado al crecimiento del rgano y el componenteasociado a la prdida de agua para cada especie y estado de desarrollo. Undficit de oxgeno, niveles trmicos inadecuados en sustrato y salinidad muestrancontracciones diurnas similares a las asociadas a una falta de agua.


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Sensores de flujo de savia

La base de estos sensores esaplicar una fuente de calor cons-tante en la corriente de savia bru-ta o en su proximidad. La tempe-ratura en las proximidades de estafuente se ve perturbada ms omenos, segn la importancia delflujo de savia, y la prdida de ca-lor es directamente proporcionala este flujo. El flujo de savia esuna medida directa de la transpi-racin y presenta una evolucin

tpica a lo largo del da, alcanzando el valor mximo al medio da, cuando laradiacin es mxima, y un mnimo durante la noche. Una evolucin anormaldurante el da, por ejemplo una cada en el flujo de savia cuando los valores deradiacin son mximos, indica una situacin de estrs hdrico.

Estos sensores dan una medida directa de la transpiracin en tiempo real.Los principales inconvenientes son su alto coste y la necesidad de contar coninformacin de la radiacin solar y dficit de presin de vapor (DPV), ya questos influyen directamente en la tasa de transpiracin.

La gestin ptima del riego sera aquella en la que se pudiese medir conprecisin el consumo de agua del cultivo. Sin embargo, a pesar de los avancesen electrnica, tanto los sensores de medida del contenido de agua en el suelo,como los de medida del estado hdrico del cultivo presentan un alto coste yrequieren de personal especializado para su mantenimiento. Adems, la utiliza-cin de estos sensores en la gestin del riego requiere que previamente se hayacomprobado su adaptacin al sistema de cultivo y elaborado un protocolo yrecomendaciones de uso, como cal es el nmero de sensores que se debeninstalar, cul es la localizacin ms idnea dentro del invernadero, qu sensoresse deben utilizar, cules son los umbrales para la gestin del riego, etc.

Por ello, a corto plazo estos sensores no son fciles de implantar comomedida de rutina en la gestin del riego de una mayora de invernaderos. Por

M. D. Fernndez

6 6

tanto, la programacin de riego basada en parmetros climticos puede ser adop-tada ms fcilmente por un gran nmero de agricultores.

4- MTODOS BASADOS EN PARMETROS CLIMTICOS

Estos mtodos se basan en la utilizacin de parmetros climticos, que apartir de relaciones entre los parmetros climticos y el estado de desarrollo delcultivo permiten estimar el volumen de agua consumido por el cultivo.

En cultivos sin suelo con frecuencias de riego horarias o inferiores se requie-ren estimaciones de la transpiracin muy precisas. En invernaderos del norte deEuropa, equipados con sistemas de control climtico y cultivo sin suelo, se handesarrollado modelos para estimar la transpiracin en cultivos de tomate(Stanghellini, 1987; Boulard y Jemaa, 1993) y ornamentales (Bailey et al., 1993;Baille et al., 1994), basados en parmetros climticos (radiacin solar, dficit depresin de vapor) y propios del cultivo (ndice de rea foliar). La aplicacin deestos modelos en otras zonas requiere que se contrasten las estimaciones, y enalgunos casos ser necesario realizar ajustes para adaptarlos a las nuevas condi-ciones climticas. Medrano (1999) evalu y adapt el modelo desarrollado porBoulard y Jemaa (1993) a un cultivo de pepino en sustrato de perlita e inverna-dero de plstico en Almera.

Para cultivos en suelo, donde la frecuencia de riego es menor y el suelomantiene una reserva de agua, las estimaciones del consumo de agua del cultivoo ETc que proporciona el mtodo de la FAO (Doorenbos y Pruitt, 1977) sonbastante precisas:

Kc es el coeficiente de cultivo y representa la disponibilidad del cultivo ysuelo para atender la demanda evaporativa de la atmsfera, y depende del cul-tivo en cuestin, su estado de desarrollo y disponibilidad de agua en el suelo.ETo es la evapotranspiracin de referencia y cuantifica la demanda evaporativade la atmsfera.

La ETo bajo invernadero de plstico en Almera depende principalmente dela radiacin solar (Fernndez et al., 1994). Por tanto, se ajust un modelo paraestimar la ETo a partir de valores de radiacin solar adaptado a nuestras condi-

KcETo=ETc


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ciones de cultivo. La principal ventaja de este modelo es su adaptacin a dife-rentes invernaderos si se utilizan valores de radiacin medida en exterior y latransmisividad de la cubierta del invernadero, que es funcin del tipo de cubier-ta, material de cubierta, encalado, edad del plstico, etc. Con este modelo esposible utilizar datos de radiacin solar exterior medidos en estaciones meteoro-lgicas prximas, ya que para una misma latitud la radiacin que recibe unaregin es similar (Allen et al., 1998).

La Figura 2 muestra la evolucin diaria de la radiacin solar y la transpira-cin de un cultivo de meln entutorado bajo invernadero en Almera durante unda soleado y un da nublado. Los sensores de flujo de savia se instalaron en laparte inferior del tallo principal para cuantificar la transpiracin de toda la planta.Como se puede observar, la transpiracin dependi de la radiacin, reducin-dose drsticamente en un da nublado respecto a un da soleado. Tambin sepuede observar la alta sensibilidad de la transpiracin a las variaciones de radia-cin (Figura 2).

Figura 2: Evolucin a lo largo de un da nublado y un da soleado de laradiacin solar y la transpiracin de un cultivo de meln entutorado bajoinvernadero (Datos cedidos por la Estacin Experimental de Zonas ridas,EEZA, CSIC).

Con el crecimiento del cultivo se produce un aumento de la superficie foliar,provocando que se incremente el consumo de agua del cultivo. La tasa de desa-

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Radiac in solar

Transpirac in

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M. D. Fernndez

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rrollo de un cultivo depende de las condiciones climticas, en particular de latemperatura, y de la fecha de plantacin (Allen et al., 1998). As, cuando secambia de fecha de siembra o plantacin las condiciones climticas tambincambian, afectando al patrn de crecimiento y desarrollo del cultivo, lo que a suvez tendr repercusin sobre el patrn de Kc. Resumiendo, el patrn de Kc delos cultivos hortcolas bajo invernadero depende de la temperatura, por lo quese desarrollaron dos modelos que relacionan los valores de Kc con el desarrolloa travs de la temperatura (Fernndez et al., 2001). Estos modelos permitenajustar las estimaciones de la ETc a condiciones climticas anormales o distintasfechas de plantacin.

Por tanto, las dosis de riego de cultivos hortcolas bajo invernadero en Almerase pueden conocer a partir de datos de radiacin solar y temperatura (Fernndezet al., 2001).

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UTILIZACIN DE MODELOS PARA ELCONTROL Y LA AYUDA A LA DECISIN

EN INVERNADEROS. SITUACINACTUAL Y PERSPECTIVAS

Alain Baille, Mara Gonzlez-RealEscuela Tcnica Superior de Ingeniera Agronmica.

Universidad Politcnica de Cartagena

Utilizacin de modelos para el control y la ayuda a la decisin en ...

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RESUMEN

La modelizacin del funcionamiento de los agrosistemas de produccinhortcola ha experimentado un considerable progreso en los ltimos aos. Sedispone hoy en da de herramientas de simulacin (modelos informticos) quepermiten predecir el comportamiento de las diferentes componentes que inte-gran el agrosistema invernadero (estructura, clima, cultivo y suelo) y susinteracciones. Una vez se define el objetivo que persigue

tecnologia aplicada en invernaderos

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