Origen e historia de la agricultura protegida
Izquierda: “glasshouse” o “casa de vidrio”. Derecha: greenhouse para el cultivo de ornamentales.
La agricultura protegida se originó se originaron en países donde se suceden las cuatro estaciones, como los EEUU y Canadá en América del Norte, Argentina y Chile en América del Sur; Inglaterra, Holanda, Alemania y España en Europa.
Estos invernaderos eran llamados en Inglaterra “glass house” o “casa de vidrio”, ya que eran construidos con techos de vidrio; presentando el inconveniente de que el vidrio impide salir la radiación infrarroja, ocasionando el exceso de la misma en el interior lo que se conoce como el efecto invernadero.
¿Sabías que…? En Holanda hay una ciudad llamada “glass city” o ciudad de vidrio, esta cubierta de invernaderos de vidrio de extremo a extremo, construida para producir hortalizas y ornamentales. Si alguien se sitúa en el centro de dicha ciudad en un sitio alto no alcanza a ver el final de la misma en ninguno de los cuatro puntos cardinales.
Esta radiación calienta el interior del invernadero y es emitida por las diferentes partes que están ubicadas en el interior del mismo: la estructura que usualmente es metálica, las plantas y el suelo.
Movimiento de la radiación durante el efecto invernadero
Fuente: www.researchgate.net
A medida que transcurre el día va aumentando la radiación infrarroja y por consiguiente la temperatura, la cual en horas del mediodía y de la tarde se torna intolerable para las personas y las plantas que se deshidratan, por lo que en un principio los invernaderos solo eran usados en los periodos fríos del año.
Importancia de la agricultura protegida
Se usaban para el crecimiento y producción de plantas hortícolas y también para la germinación y emergencia anticipada a la entrada de verano en los países ya mencionados.
Esta situación cambió después de la Segunda Guerra Mundial con el desarrollo de la industria del plástico, cuando mediante el uso de aditivos inorgánicos se crearon cubiertas para ser usadas en invierno que no permiten el paso de las radiaciones infrarrojas, es decir "sin efecto invernadero" en la estación de verano en climas de cuatro estaciones.
Estas últimas cubiertas se usan en países tropicales durante el periodo de lluvia y durante la sequía, es decir todo el año, lo cual permitió el uso de invernaderos en estos países más comúnmente conocidos en estas regiones como casas de cultivo.
Las plantas más comúnmente cultivadas bajo esta modalidad son plantas de ciclo corto, de rápido crecimiento como las hortalizas y ornamentales entre las que destacan la floricultura, entre otras.
En Almería, España hay 35.000 ha de invernadero con cubiertas plásticas donde se producen hortalizas todo el año para ser exportadas al resto de Europa. Es la aglomeración de invernaderos más grande de España, Europa y todo el mundo.
Etimología de invernadero
"Cobertizo", era la denominación de las primeras formas populares de cultivos protegidos tipo invernadero.
Antiguamente la palabra invernadero se usaba para indicar un lugar donde las condiciones climáticas permitían a las familias pasar la época de invierno en zonas de clima templado.
Pero el termino también fue usado para la estancia del ganado y las plantas durante esta estación del año.
En el caso de las plantas el nombre más común era el de “cobertizo” el cual era una estructura acondicionada con el fin de proteger ciertas plantas durante el invierno, este tipo de estructuras aún prevalece en algunas viviendas familiares hoy día.
La palabra proviene de la palabra latina hibernus (tempus) que significa tiempo de invierno, de hiems: invierno.
Principales países con invernaderos o agricultura protegida en el mundo
La concentración más grande de invernaderos en el mundo, en Almería, España.
Fuente: www.interempresas.net
La República Comunista China es el país con la mayor superficie de cultivos protegidos en el mundo con 3,7 millones de hectáreas en ya para el 2016.
En el 2015, China produjo el 33% de sus hortalizas en sistemas de invernaderos, 260 millones de toneladas de las 785 millones producidas, con un valor de 2170 millones de Yuanes Chinos.
Las principales áreas de cultivo protegido en ese país son la bahía de Bohai y la región de Huang-Huai Hair (área de Beijing, 56%), la región media-baja del río Yangtzé (18%), la región noroeste (11%).
Se cultivan más de 20 hortalizas diferentes, pero el tomate, el pepino, el pimiento, la berenjena y el apio ocupan el 53% de la superficie.
El sistema de producción en el gigante asiático se distribuye de la siguiente manera:
Tipo de tecnología de cultivo protegido | Porcentaje (%) |
Túneles plásticos | 73 |
Invernadero solar chino | 26 |
| Invernaderos multi-propósito | 1 |
Fuente: www.redagricola.com
En Iberoamérica, los principales países que aplican la tecnología de cultivos protegidos (invernaderos, macrotúneles y microtúneles) son los siguientes:
| País | Superficie (ha) |
España | 69.705 |
México | 40.862 |
Brasil | 30.000 |
Argentina | 7.651 |
Fuente: www.eldiariodelarepublica.com
Características de la tecnología de agricultura protegida
Condiciones requeridas en invernaderos para funcionar
Centro de control climático en un invernaderos automatizado de papaya.
Fuente: nutricontrol.com
Es precisamente bajo la premisa de resguardar a las plantas cultivadas de condiciones de clima adversas para su crecimiento, que es importante conocer los requerimientos agroecológicos de cada especie y así utilizar la tecnología más apropiada en el sistema de cultivos protegidos.
Los factores climáticos más influyentes en la producción de los cultivos protegidos y que debemos conocer y controlar a detalle son la temperatura, la humedad relativa y la radiación solar.
Temperatura
Usualmente las plantas hortícolas tienen un requerimiento de temperatura en un rango estrecho, entre 15 y 28°C, aunque hay algunas especies que requieren un rango aún más estrecho, entre 20 y 26°C, sin necesitar climatización y donde el cultivador funcione mejor, física y mentalmente.
En el rango de 20-22°C la mayoría de las hortalizas funcionan bien, siempre y cuando la luminosidad sea la apropiada.
Por debajo o cercano a los 20°C algunas plantas hortícolas crecen bien, como por ejemplo lechugas, berro, etc.
La lechuga a temperaturas más altas sufre un alargamiento del tallo (bolting), al generarse giberelinas en el tallo discal, induciéndose al crecimiento del mismo y las hojas se tornan amargas (perdiendo su valor comercial al no ser consumibles).
Las plantas de origen tropical o semitropical crecen muy bien en rangos cálidos de temperatura.
Un ejemplo de lo anterior es el tomate y el pimentón. Si las temperaturas son más altas durante la floración de estas Solanáceas ocurre síntesis de giberelinas, lo cual hace que el pistilo (parte femenina de la flor) se desarrolle excesivamente, posicionándose por encima de la antera (parte masculina), lo cual dificulta la polinización (heteroestídia).
| Clima | Temperaturas óptimas | Especies |
| Frío | Entre 15 y 18°C; No toleran temperaturas promedio mayores a 24°C y sólo toleran heladas suaves | Berro, brócoli, betarraga, col, colirrábano, espinaca, haba, nabo, pastinaca, rábano, raíz picante, repollito de Bruselas, repollo, ruibarbo, rutabaga y salsifí. |
| Entre 15 y 18°C. Susceptibles a heladas cerca de su madurez | Acelga, achicoria, alcachofa, apio, arveja, cardo, coliflor, endivia, hinojo, lechuga, papa, perejil, repollo chino y zanahoria | |
| Entre 13 y 24°C; tolerantes a heladas | Ajo, cebolla, cebollín, cebollino japonés, chalota y puerro. | |
| Cálido | Entre los 18 y 27°C y no toleran heladas. | Calabaza, chayote, espárrago, melón, maíz dulce, pepino, pimiento, poroto, tomate y zapallo. |
| Sobre los 21°C | Ají, berenjena, camote, okra y sandía. |
Fuente: www7.uc.cl
Consideraciones adicionales en la agricultura protegida
Al momento de trabajar dentro del invernadero con temperaturas por debajo de 12°C (usualmente nocturnas) hay que usar calefacción para la mayoría de las hortalizas, para así calentar el sustrato donde están las raíces de las plantas, las hojas y la solución nutritiva, entre 12-20°C.
En las noches muy frías hay que usar calefacción de forma reducida o técnicas de conservación de la temperatura (cierre temprano de las ventanas, etc.) para que las plantas puedan absorber iones y agua, bajo estas condiciones.
Sistema de calefacción en un invernadero en España
Temperaturas mayores a 26°C requiere que el invernadero sea climatizado; es decir, debe ocurrir enfriamiento del aire, de las hojas, del sustrato y de la solución nutritiva, aunque la climatización por lo general aumente los costos de producción.
Las plantas no solo requieren determinadas temperaturas durante su fase de desarrollo (germinación, emergencia, juvenilidad, adultez, floración y fructificación), sino que para su mayor desarrollo también requiere de un diferencial de temperatura entre el día y la noche o inversión térmica.
Un diferencial de temperaturas diurnas altas y temperaturas nocturnas bajas podría ser propicio para el crecimiento de especies que jamás prosperarían en climas con un menor diferencial; generar este tipo de condiciones artificialmente es algo que solo se puede hacer bajo ambientes controlados.
Humedad relativa
Algunas plantas (como la berenjena) requieren una humedad relativa baja (65-70%), mientras que otras requieren humedades relativas más altas (como el calabacín, 70-80% o el pepino, 80-90%).
Humedades relativas muy bajas (menores al 60%) deshidratan a la mayoría de plantas hortícolas y humedades relativas altas (mayores a 90%) pueden ocasionar la proliferación enfermedades fúngicas en las plantas y disminuir la polinización de las flores y por consiguiente el rendimiento y calidad de los frutos, debido a que el polen se hace más compacto y duro y se dificulta la polinización.
Radiación solar
Radiación solar en casas de cultivo o invernaderos.
Fuente: es.slideshare.net
La luz puede definirse como una onda electromagnética que viaja a través del espacio y existe como paquetes de energía discreta, llamada fotones.
Esta puede ser medida de distintas formas, observándose que cada fotón tiene una longitud de onda específica y un nivel de energía.
La radiación solar abarca las radiaciones con longitud de onda entre 190 y 2500 nanómetros; la visible entre 380 y 780 nanómetros, y la ultravioleta entre 190 y 380 nanómetros.
No toda radiación en el rango de luz visible es usada por las plantas; un ejemplo de esto es la radiación verde.
Efectos de los tipos de radiación
La Radiación Ultravioleta A (UV-A) es la responsable de la degradación de los Plásticos.
Mientras que La Radiación Ultravioleta B (UV-B) comprendida entre 290 y 380 nanómetros puede ser vista por los insectos, tales como la mosca blanca (Bemisia tabaci) y minadores.
La Radiación Fotosintéticamente Activa (RFA) es quizás la más importante a nivel de rendimientos.
Entre más alta la línea, más responden las plantas a esta longitud de onda o color de luz.
Fuente: www.supergrowled.com
Abarca radiaciones entre 400 y 700 nanómetros. las plantas responden más fuerte a la luz roja y azul, veamos a continuación:
- Entre 400 y 520 nm, rango de longitud de onda correspondiente al espectro visible, comprendido por luz violeta, azul y verde. Tiene una fuerte influencia sobre el crecimiento vegetativo y la fotosíntesis.
- Entre 520 y 610 nm, rango de longitud de onda correspondiente al espectro visible, comprendido por luz verde, amarrilla y naranja. Tiene una poca influencia sobre el crecimiento vegetativo y la fotosíntesis. Es por este motivo que las plantas son verdes, ya que estas reflejan este rango de luz y no son absorbidas.
- Entre 610 y 720 nm, rango de longitud de onda correspondiente al espectro visible, comprendido por luz roja. Tiene una fuerte influencia sobre el crecimiento vegetativo, la fotosíntesis, la floración y la germinación.
La Radiación Infrarroja (RI)
Comprende la Radiación Infrarroja Corta (RIC; < 2500 nanómetros) entre 780 y 2500 nanómetros, y es la que produce calor.
La Radiación Infrarroja Larga (IRL) comprendida entre 2500 y 14000 nanómetros es radiación de baja energía o de cuerpo negro (black body), como se observa en el cuadro a continuación.
| Radiación | Longitud de onda (mm) | Porcentaje (%) |
| UV-C | 190-280 | Casi no llega al suelo |
| UV-B | 280-320 | 0.5 |
| UV-A | 320-400 | 5.6 |
| Visible | 400-800 | 51.8 |
| IR- Cercana | 800-1400 | 29.4 |
| IR-lejana | 1400-3000 | 12.7 |
Características de la radiación solar
Cantidad de luz
Es el número de partículas llamadas fotones y principal parámetro que afecta la fotosíntesis, de aquí se desprenden dos variables, la intensidad de luz y la luz total diaria, comúnmente conocida como Daily light integral o (DLI) (Singh; Basu; Meinhardt-Wollweber, & Bernhard, 2014).
Se debe conocer su intensidad y la luz total diaria.
Intensidad de luz
Es la cantidad de luz instantánea que reciben las plantas, expresada comúnmente en foot-candles, watts y lux.
Luz total diaria
Es una medición de la cantidad de luz recibida por las plantas durante un día en un área particular, expresada comúnmente por los investigadores en μmol m-2 s-1 o mol/m2/day.
Calidad de luz
Se refiere a la distribución espectral de la radiación, donde la porción de emisión está en azul, verde, rojo, y otra región visible e invisible de longitud de onda.
Para la fotosíntesis, las plantas responden más fuerte a la luz roja y azul.
Duración de luz
También conocido como fotoperiodo, principalmente afecta la floración.
Aunque con diferentes requerimientos de horas de luz diaria, todas las plantas necesitan para su crecimiento y desarrollo de luz a lo largo de toda su vida útil.
De manera general, el fotoperiodo es la respuesta que tienen las especies vegetales en sus funciones biológicas fundamentales para su desarrollo, a la alternancia y duración de los días y las noches.
La transmisión
Cuando la radiación es recibida por la cubierta del invernadero puede ser reflejada (cambia su dirección), absorbida por la cubierta transformándose en calor o transmitida hacia el interior del invernadero.
El material, diseño y mantenimiento de la cubierta pueden influir significativamente en en la transmisión de la radiación.
La Reflexión
Depende de la dirección del flujo de la radiación y del ángulo que ésta hace con la cubierta, de las propiedades de la cubierta (índices de refracción) y de la longitud de onda de la radiación.
La Absorción
Depende del ángulo de incidencia, del material de la cubierta, del espesor y del color de la cubierta.
Es importante tener en cuenta la absorción de la radiación, ya que esta se transforma en calor.
Si la malla de sombreamiento está situada dentro del invernadero, el calor generado aumenta la temperatura dentro del mismo, pero si la malla esta fuera del invernadero (sobre la cubierta), el calor se disipará hacia el aire externo, sin perturbar el clima del invernadero.
Es importante mencionar que esta última opción no es una práctica usual en la actualidad.
Características de la cubierta del invernadero
Dependiendo de las características físicas de la cubierta, la radiación transmitida va a cambiar la cantidad de Radiación Difusa (de baja energía y se mueve en todas direcciones).
Usualmente existe una relación entre la radiación directa y la difusa, por lo general de 70% directa y 30% difusa. Este mismo fenómeno ocurre al pasar la radiación por las nubes, ya que atenúa el efecto de la radiación sobre las plantas en periodos de nubosidad.
Esta relación (Radiación Directa: Radiación Difusa) la puede cambiar el fabricante de cubiertas y así se adecua la radiación con el tipo de plantas que crece bajo la cubierta a utilizar.
Cuando la Radiación Visible puede atravesar un material se dice que es Transparente o Translucido y cuando no lo puede atravesar se dice que es opaco.
Observemos a continuación tal comportamiento de acuerdo al material de la cubierta del invernadero (los más populares).
| Cubierta | Porcentaje (%) | |
| Luz difusa | Luz directa | |
| Vidrio (4 mm espesor) | 83 | 89 |
| Policarbonato (6 mm) | 68 | 77 |
| Poliuretano (180 micrones) | 62 | 77 |
| EVA (180 micrones) | 79 | 89 |
| Poliéster (175 micrones) | 78 | 85 |
Partes de un invernadero, casa de cultivo o greenhouse
Características de los componentes externos de un invernadero en la agricultura protegida
Los componentes principales de los invernaderos como cultivos protegidos son: la estructura, la cubierta, las cortinas laterales y frontales, las cargas, la orientación y la adaptación al clima donde está instalado.
Elementos principales de la estructura de un invernadero
La estructura del invernadero
Estructura del techo de un invernadero
La estructura (hierro, material galvanizado, aluminio, madera, etc.) tiene la función principal de soportar y proteger a las plantas, es la que sostiene la cubierta transparente para evitar la lluvia sobre el cultivo y filtrar la radiación determinando el porcentaje de radiación directa y radiación difusa que entra al cultivo.
Tiene por objeto soportar el peso de la cubierta, de la lluvia, el efecto lateral del viento, el peso del sistema de nebulización y el peso de las plantas tutoradas.
Además, debe proteger a las plantas de la lluvia, del viento, de excesos de radiación y de los animales.
La estructura del invernadero esta usualmente construida de hierro galvanizado en caliente o de aluminio, lo cual permite construcciones de gran anchura que apenas restan luminosidad al invernadero y además emiten menor radiación infrarroja.
La estructura metálica alcanza durante el día una temperatura elevada (emitiendo radiación infrarroja) y se enfrían durante la noche, debido a su gran conductividad del calor.
Lo anterior, ocasiona un debilitamiento del plástico que hace contacto con la estructura, lo cual se ha podido resolver parcialmente pintando la estructura con un antioxidante y luego con pintura reflectante de color blanco.
La cubierta
Además, el invernadero tiene una cubierta interior perimetral en la parte inferior llamada zócalo, babero o falda.
Es una cubierta plástica tricapa de polietileno de 180-200 micrómetros y de 80-100 cm de alto, colocada en la parte inferior (encima del piso) del invernadero, que tiene por objeto proteger las plántulas después del trasplante y evitar la entrada del agua de lluvia o del agua que cae de la cubierta, hacia el interior del invernadero; también se evita el salpicado del agua de lluvia.
Es la que protege a las plantas del agua y debe tener características ópticas apropiadas: ser transparente a la radiación y puede ser de polietileno, poliéster con fibra de vidrio o policarbonato.
Las cortinas laterales y frontales
Las cortinas laterales y frontales deben ser de materiales que permitan de acuerdo al clima una mayor o menor ventilación para propiciar la entrada y recambio de aire fresco con baja humedad relativa y con mayor contenido de CO2 dentro del invernadero.
En climas cálidos se debe usar malla rafia que permite una buena circulación del aire hacia y desde el invernadero.
Esta malla es menor tramada que la malla antiáfido y la temperatura no se eleva tanto dentro del invernadero, lo que permite un clima amigable para las plantas y las personas que laboran en él.
La malla antiáfido se debe usar en climas frescos y fríos ya que es más tramada e impide el intercambio de aire entre el exterior y el interior del invernadero.
Las cargas
Las cargas permanentes son el peso de la cubierta, el peso de la estructura del sistema de nebulización y el peso de las pantallas térmicas o de sombreado si las hubiere.
La carga también puede ser vertical constituida por el peso de los cultivos (cultivos tutorados verticalmente, tomate, pimentón, entre otros de crecimiento indeterminado) o lateral, constituida por la velocidad del viento, en su desplazamiento horizontal.
En la carga vertical, la carga del cultivo que es el peso de las plantas y sus frutos al ser tutorada; puede ser de 30-60kgm-2 y es fundamental tomarla en cuenta para el cálculo de la estructura.
La carga lateral o fuerza del viento que actúa sobre la superficie lateral y frontal del invernadero (110-150kmh-1) puede darse como presión o succión: la presión se da al entrar el viento al invernadero y la succión al salir.
Si en el lugar hay mucho viento hay que instalar una cortina rompe viento que filtre el aire.
Orientación
El invernadero debe tener la orientación adecuada con respecto a la dirección del sol (este-oeste) y del viento, preferiblemente perpendicular al eje más largo del invernadero.
Además, debe estar adaptado al clima en lo que respecta a su ventilación y volumen interno del invernadero; es decir, altura del canal y de la cumbrera.
El invernadero debe tener una orientación con respecto al movimiento del sol y a la dirección del viento. Su eje más largo debe ser paralelo al movimiento del sol (este-oeste) en el trópico y así se evita la entrada del 15% de la energía radiante.
En países de cuatro estaciones, al norte o al sur del planeta, donde hay mucho frío, hay que ubicarlos norte-sur, para así obtener más radiación dentro de los invernaderos.
Durante el invierno lo ideal es que el viento sea perpendicular a la orientación del sol; cuando esto no ocurre hay que hacer un compromiso entre ambos factores (radiación-viento) y tener lo mejor de cada uno.
Adaptación al clima: la importancia de la ventilación dentro del invernadero
El invernadero debe tener una buena ventilación y un volumen interno apropiado; la ventilación viene dada por la ventilación cenital y por la ventilación lateral.
1. La ventilación cenital:
Esta ventilación se efectúa en las partes cenitales; es decir, en la parte más alta del invernadero, por donde sale el aire caliente que se eleva debido a la perdida de densidad al calentarse (efecto chimenea) o al efecto venturi, que al contraerse el fluido antes de salir del invernadero, se genera una presión negativa que ayuda a sacar el aire caliente por la parte de arriba de la cubierta.
2. La ventilación lateral:
Es aquella que se efectúa por los laterales del invernadero, así como también por sus lados frontales.
3. Volumen interno apropiado:
La altura a la canal y la altura a la cumbrera, junto al largo y al ancho del invernadero determinan su volumen interno (largo x ancho x altura). Este volumen va a determinar el clima interno, el cual a su vez está relacionado con el clima externo donde funciona el invernadero.
La ventilación puede ser natural o forzada:
Ventilación natural
En la ventilación natural se permite la entrada y salida libre del aire por todas partes del invernadero; el aire caliente sale usualmente por el lateral opuesto al lateral por donde entra el aire y por la parte superior del invernadero, ya que al calentarse el aire cerca del suelo o de las plantas pierde densidad y sube hasta la parte más alta del invernadero; es decir, por la cumbrera, por donde sale al exterior, es la llamada ventilación cenital.
No hay control de la temperatura y la humedad relativa dentro del invernadero.
Ventilación forzada
Diagramación de la ventilación forzada en una casa de cultivo.
La ventilación forzada ocurre cuando se extrae el aire caliente generado en el interior del invernadero mediante extractores y se mueve en su interior por ventiladores. En este caso tampoco hay control de la temperatura ni de la humedad relativa.
NOTA: Invernaderos con volúmenes internos grandes se deben utilizar en climas cálidos, ya que el invernadero tarda en calentarse y viceversa en climas fríos.
La climatización
Es el proceso mediante el cual se realiza el control de algunas variables climáticas dentro del invernadero o cultivo protegido como la temperatura, la humedad relativa y la radiación, bien sea mediante la disminución de la temperatura, control de la humedad relativa y la radiación con pantallas térmicas en climas cálidos, o también mediante el aumento de la temperatura en climas muy frescos o fríos y control de la humedad relativa.
Elementos del interior del invernadero
Interior de un invernadero.
En el interior del invernadero se encuentran:
Canteros
Son estructuras rectangulares usualmente de 20 cm de alto, de 40, 60 u 80 cm de ancho y varios metros de largo, que contienen el sustrato donde se van a sembrar las plantas.
Se usa polipropileno de 700 micrómetros u otros materiales en su construcción. Los canteros están separados unos de los otros por pasillos en todos los tipos de cultivos protegidos.
Bolsas bicolor
Son bolsas de polietileno de color blanco por fuera para reflejar la radiación y evitar que el sustrato y la solución nutritiva se calienten, y de color negro por dentro para crear en el interior de la bolsa un sitio oscuro para un buen desarrollo del sistema radical.
Pueden tener una capacidad de 10 o 20 litros; ejemplo, la primera (10 L) para una sola planta de tomate o pimentón y la segunda (20 L) para dos plantas de tomate o pimentón.
Nebulizadores
Son aspersores dobles o en cruz que producen gotas de 50 micrómetros o de menor diámetro; tienen un sistema antigoteo para evitar humedecer las superficies foliares durante su funcionamiento, se usan en sitios cálidos con humedad relativa baja (40-50%).
Normalmente las boquillas tienen un caudal de cuatro litros hora-1 y se colocan cada 20-25 metros cuadrados. Las gotas emitidas por el nebulizador se evaporan al absorber la energía del invernadero, disminuyendo la temperatura y aumentando la humedad relativa.
Funcionan usualmente en las horas donde la temperatura suele ser más elevada entre 11:00 am y 3:00 pm. Lo cual puede variar dependiendo de la especie y época del año.
Pasillos entre canteros
Área principal de trabajo del cultivador (pasillos en casas de cultivo).
Son las áreas por donde se desplazan las personas para efectuar cualquier labor (siembra, poda, aspersión, cosecha, inspección, etc.). Pueden tener un ancho entre 60, 70, 80, 90 cm o aún más. El ancho del pasillo está determinado por el cultivo protegido y la forma de cosechar.
Los pasillos deben estar preferiblemente cubiertos para evitar las malezas y el contacto de los zapatos o botas con el suelo. La cubierta puede ser de color blanco/negro. La parte blanca se coloca hacia arriba y la parte negra hacia abajo; usualmente tienen un espesor de 250 micrómetros.
Al reflejar el blanco la radiación hacia arriba aumenta el porcentaje de luz difusa y se disminuye la cantidad de calor conducido hacia el suelo. También se puede usar ground cover o piedrecitas de color claro de 5 cm de espesor, que facilitan el drenaje de líquidos derramados (agua/solución nutritiva).
Tutorado vertical en invernadero o casa de cultivo
Plantas de tomate tutoradas bajo cultivos protegidos.
Son los soportes que se colocan horizontalmente para dirigir las plantas verticalmente y así ocupar menor área en el invernadero o cultivo protegido. Se usan alambres gruesos acerados, triplemente galvanizados, de al menos 4 mm de diámetro, soportados por la estructura del invernadero.
Usualmente se colocan a diferentes alturas sobre las plantas para que estas puedan crecer verticalmente (tomate, pimentón, etc.); es decir, indeterminadas.
El tallo de las plantas se amarra y se ata a un alambre horizontal más cercano para sostener la planta. La estructura del invernadero debe de ser lo suficientemente robusta para soportar las cargas verticales de 25 kg.m2.
Ventiladores
Se usan para remover el aire caliente, con bajos niveles de dióxido de carbono o con alta humedad relativa que está en contacto con las plantas.
Remueve el aire del interior del invernadero durante las horas cálidas (11 am-3 pm), son usualmente circulares de 28 pulgadas de diámetro o de mayor diámetro, con capacidad de mover 16000-18000 metros cúbicos por hora (m3h-1).
Mangueras para el fertirriego
Sistema de riego por goteo en bolsas bicolor bajo sistemas protegidos
Usualmente son dos en cultivos protegidos, cada una de 12-16 mm de diámetro y portan los goteros que están distanciados en forma especifica de acuerdo al cultivo. A través de estas mangueras se suministran a las plantas (sustrato) agua y minerales que la planta necesita para su desarrollo y producción.
Pantallas térmicas
Están hechas de un material flotante especial de polietileno de alta densidad sometido a un proceso de metalización en aluminio y cubiertos por una capa antioxidante. Pueden ser de 40, 50, 60 y 70% de reflexión, y se utilizan para eliminar la radiación excesiva y controlar la iluminación natural.
Malla sombreadoras
Son mallas que tienen por objeto disminuir la radiación que recibe el invernadero. Reflejan parte de la radiación y otra parte la absorben, la cual se transforma en calor que es transmitido al aire.
Por conducción se disipa el calor generado por la radiación absorbida. La Malla Rafia genera diferentes porcentajes de sombreamiento; los porcentajes más usados son de 35 y 65%, y mide 4 m de ancho.
Esta malla está tejida con filamentos planos de polietileno de alta densidad, de gran resistencia a prueba de deshilado, no se cosen y están estabilizadas contra los rayos UV.
10 Tips para establecer la agricultura protegida
- Debe ser funcional y fácil de operar (por ejemplo: fácil de quitar y poner la cubierta.)
- Que sea suficientemente fuerte para soportar los vientos y la carga del cultivo.
- Debe tener un bajo sombreado interno; es decir, que en el interior del invernadero se encuentre la menor cantidad de metal estructural posible.
- Que la estructura tenga la máxima durabilidad; si es de hierro galvanizado, que este sea elaborado en caliente, con un mínimo recubrimiento de 80-100 micrómetros.
- El volumen interno del invernadero debe ser apropiado al clima.
- Debe contar con un excelente anclaje al suelo.
- Que tenga una buena ventilación, frontal, lateral y cenital.
- Las uniones de los elementos prefabricados del invernadero deben ser atornillados y no soldados.
- La estructura debe de tener una garantía de 10 años.
- Deben tomarse las precauciones durante el diseño del invernadero si este se va a ubicar en una zona de vientos fuertes (extender el techo en el área donde choca el viento o usar una cortina rompeviento).
Vista aérea de invernaderos tipo cola de pato.
¿Dónde construir un invernadero o casa de cultivo?
El clima
El clima ideal es aquel que permita el cultivo del mayor número y variedad de especies para así tener un abanico de opciones para seleccionar la que, desde el punto de vista económico, sea la más apropiada.
Agua
Debe ser abundante, estar disponible todo el año y además de buena calidad; es decir, con baja conductividad eléctrica de 0,15-0,30 dSm-1 (100-200 ppm) y además bajo contenido de bicarbonato o carbonato o micronutrientes en concentraciones toxicas, y libre de microorganismos dañinos a las plantas.
Acceso al área
Debe tener acceso en todo tiempo de modo que puedan entrar insumos y sacar la cosecha con facilidad.
Información Climática de la Zona
Temperatura, Humedad Relativa, Radiación y Pluviosidad son indispensables.
Disponibilidad de Servicios
Electricidad, transporte a personas, conexión a internet, etc.
Distancia al Mercado
NOTA: En países de clima árido como Los Emiratos Árabes Unidos se emplean los “invernaderos cerrados” con tecnología de refrigeración que disminuye el uso de agua de 400 l/kg para la producción exterior a 2,5 l/kg en la producción protegida.
Túneles para proteger cultivos
El uso de túneles en la agricultura protegida consiste en estructuras fijas o no, cubiertas de plástico en todas sus partes.
Se diferencian de los invernaderos en que estos son más altos y anchos que los túneles y los materiales usados son diferentes y variados, además no tienen paredes rectas.
Tampoco tienen la misma capacidad de carga de los invernaderos por lo que el tipo de especies cultivadas en estos es limitado.
Su diseño y construcción es más sencillo que los invernaderos, pero su vida útil es menor por lo que debe ser cuidadosamente seleccionado en función del propósito de producción.
Puede distinguirse entre los macrotúneles o túneles altos y los microtúneles o y túneles bajos. La diferencia radica en que el primero permite el paso de personas en su interior mientras que el segundo no.
Son ideales para espacios pequeños y cultivos de porte bajo o rastreros de poco peso total; y es más accesible económicamente y fácil instalación.
Macrotuneles
Cultivos protegidos en macrotúneles.
Fuente: blogagricultura.com
Son estructuras fijas unitarias o en batería, que usan en su construcción polietileno o mallas de sombreamiento y perfiles tubulares, redondos, cuadrados o rectangulares.
Los postes se colocan en forma de arcos y pórticos, con un ancho variable entre 4 a 5 m y una altura entre 1,5 a 3 m en su parte más alta.
En cuanto al largo Axayacatl y Bastidas (2018), recomiendan que no excedan los 50 a 60 metros, esto para facilitar su manejo, principalmente en la colocación de los plásticos. Sin embargo, pueden llegar a los 100 metros de largo.
Microtúneles
Microtúneles o túneles pequeños en cultivo en floración.
Fuente: agriculturers.com
Son estructuras no permanentes, con altura de 0,5 a 1 m que puede cubrir una o varias hileras a la vez.
Representa una alternativa de fácil construcción y económicamente accesible que protege a los cultivos sobre todo de las heladas, fuertes vientos y lluvias y granizos.
Es más comúnmente usado en pequeñas explotaciones familiares, donde una persona puede manejar el mismo, cuidando de destapar en las horas más cálidas del día.
Son construidos de manera que pueda desmontarse, ya que son más frecuentemente usados en momentos de climas extremos y desde la siembra hasta la floración.
Los componentes de un microtúnel son: arcos, cobertura y la sujeción de cobertura.
La FAO los ha utilizado para evitar la transmisión temprana de virus a las plantas que son transmitidos por la mosca blanca en el afianzamiento de la agricultura familiar.
Acolchados agrícolas o mulching
Cultivo de fresas acolchado completo en macrotuneles.
El acolchado o mulching es una técnica que consiste en cubrir los camellones para proteger a los cultivos de los agentes atmosféricos y tener frutos de mejor calidad.
El acolchado evita que los frutos tengan contacto directo con el suelo, reduce los problemas fitosanitarios y controla las malezas.
El material sintético es elaborado de polietileno, de 0.2 a 0.4 mm de grosor, con un aditivo para evitar el daño de los rayos ultravioleta. Existen en diferentes colores entre los más comunes están el negro y el blanco; se considera que el plástico negro tiene un mejor control sobre las malezas.
El acolchado de plástico en el camellón puede ser usado de dos maneras:
Acolchado parcial:
Con una sola banda de plástico colocada entre las plantas.
Acolchado completo:
Donde se deben perforar hoyos donde irán sembradas las plantas.
El plástico tiene una vida útil de 2 años, dependiendo de la presión de las plagas y enfermedades y debe ser instalado con un sistema de riego por goteo por lo que la inversión inicial es alta.
Pero las ventajas sobre los rendimientos y calidad del fruto lo han convertido en un manejo necesario para los productores hortícolas.
Uso de acolchado en cultivo de fresas
Ventajas de la agricultura protegida
- Evita el mojado de las hojas de las plantas con agua de lluvia lo que reduce la incidencia de enfermedades fungosas y bacterianas, lo que mejora la calidad del producto cosechado.
- La aspersión de productos para controlar plagas y enfermedades, así como la aplicación de fertilizante foliar es más eficiente ya que al estar protegido de la lluvia se evita el lavado de productos.
- Se reduce la entrada de insectos plagas y vectores de patógenos.
- Hay control de las variables climáticas permitiendo cultivar fuera de época (adelantar o retrasar la siembra).
- Permite un aumento sustancial del rendimiento de 3 a 5 veces más que el obtenido en campo abierto.
- Los productos de mejor calidad, debido a la mayor frecuencia de cosecha y a que los frutos son cosechados en su punto de cosecha.
- En climas cálidos, la cubierta transforma parte de la radiación directa de alta energía en luz dispersa o radiación difusa de baja energía disminuyendo así el efecto quemante de la luz directa sobre los frutos y hojas.
- La luz difusa llena de luz el invernadero y lo homogeniza reduciendo la temperatura de 4 a 6°C.
- El retorno a la inversión es rápido.
- Se puede producir durante todo el año, lo que incrementa los rendimientos.
Desventajas de la agricultura protegida
- Requiere de una alta inversión inicial en una diversidad de materiales y equipos.
- Es necesario poseer conocimientos técnicos del cultivo para su correcto manejo y del manejo adecuado de los equipos.
- Es necesario una mano de obra especializada para aplicar productos químicos, poda, raleo de frutos, cosecha etc.
- Los sustratos y las plantas se pueden contaminar con algún patógeno y perder la cosecha de una o varias naves.
- Se requiere del uso de tecnología de alta precisión para obtener máximos resultados.
- Requiere de la automatización y precisión de los procesos.
- En zonas tropicales, las elevadas temperaturas, pueden ser una fuente de enfermedades.
Desarrollo de la tecnología en la agricultura protegida
Alternativas de producción de cultivos en condiciones protegidas
NOTA: Para el diseño de estructuras que favorezcan la protección de cultivos adaptados a cada región es necesaria una buena comunicación entre arquitectos y agrónomos. Con la popularidad de los sistemas de cultivos protegidos uno de los principales desafíos ha sido adaptar los sistemas de cultivos protegidos, fundamentalmente los invernaderos a las condiciones climáticas y socioeconómicas de las diferentes regiones del mundo.
Además de los sistemas de invernaderos que han ido evolucionando en el uso de materiales y diseños, se ha abierto el debate hacia nuevas formas de construcción y concepción de cómo proteger los cultivos y aprovechar todas sus potencialidades.
Por ejemplo, no solo es utilizado en zonas rurales agrícolas, sino que se extiende y populariza su uso a las zonas urbanas y periurbanas, con los jardines comunitarios, los techos verdes, granjas verticales, granjas interiores (fábricas de plantas) e invernaderos en el techo, la llamada agricultura urbana.
Las alternativas de cultivos que se pueden realizar son Cultivos Geopónicos, Cultivos Organopónicos y Cultivos sin Suelo.
Cultivos geopónicos
Son los cultivos tradicionales realizados en el suelo, pero empleando el suelo original del invernadero, usualmente modificado físicamente; ejemplo, suelos pesados a los cuales se les ha agregado arena, suelos a los que se le ha cambiado químicamente su fertilidad agregándoles fertilizantes o se les ha bajado el pH.
Esto se logra agregando alguna sustancia ácida o fertilizantes que acidifiquen el suelo, o subiendo su pH agregándole sustancias alcalinas o fertilizantes que alcalinicen el suelo.
Cultivos organopónicos
En este caso las raíces están rodeadas de un material solido proveniente de la descomposición del excremento de animales y restos vegetales llamado Compost.
Cuando este material está totalmente descompuesto se denomina Humus, el cual está conformado por partículas de 20 micrómetros formadas durante el proceso de Humificación, que continúa con el proceso de mineralización, en el cual los minerales que contiene el Humus los pone a disposición de las plantas y son absorbidos por las raíces, al igual que los ácidos húmicos y fúlvicos contenidos en el compost.
El compost quelata los Cationes Metálicos evitando su precipitación y poniéndolos después a disposición de las plantas. Además, el compost tiene buena retención de humedad.
Cuando las plantas crecen en confort y entran en el desarrollo reproductivo; es decir, cuando florecen y fructifican, es recomendable aumentar el suministro de nutrientes hacia las raíces, agregándole soluciones nutritivas, ricas en potasio, calcio y fosforo al sustrato.
Además, como el proceso de mineralización es controlado por la humedad, la temperatura y los microorganismos, pudiera no satisfacer las necesidades nutritivas de las plantas de ciclo corto y de un rápido crecimiento como el tomate y el pimentón durante el llenado de sus frutos.
Cultivos sin suelo
Estos pueden ser de dos formas: Cultivos en solución únicamente o cultivos en sustratos.
Cultivos en solución únicamente
Son aquellos en los cuales la raíz desnuda está sumergida en una solución nutritiva o puede estar suspendida en el aire, suplidas de agua y nutrientes por una neblina (aeroponía).
Los Cultivos en sustratos
Pueden ser orgánicos, inorgánicos o una mezcla de ellos.
Potencialidades actuales y futuras
Iluminación artificial LED en agricultura protegida
Uso de luz LED en cultivos.
Fuente: www.barcelonaled.com
En la búsqueda de alternativas, que permitan aprovechar al máximo los días cortos del invierno, surge el uso de luz LED para cultivos protegidos.
El uso de Diodos de Emisión de Luz (LED por sus siglas en inglés), ha puesto a la palestra la importante relación entre la luz y el crecimiento de las plantas, utilizando tal tecnología para de manera artificial simular y modificar la duración del día.
Es una tecnología que permite producir en lugares cerrados (fabricas de plantas, granjas verticales en interiores) y alargar el periodo de luz en invernaderos, lo que permite producir durante todo el año.
Claves de su uso
En el sistema de luces usados para el crecimiento de plantas en agricultura protegida,, es importante conocer y medir tres características: calidad, cantidad y duración de la luz.
Los bombillos LED producen una iluminación que cubre el espectro visible 400 y 700 nanómetros (nm), es la Radiación Fotosintéticamente Activa (RFA), que es la radiación que usan las plantas (excepto la verde que la reflejan y por eso la vemos de color verde) y estimula la germinación, crecimiento vegetativo, desarrollo y floración de las plantas.
Se usa, por ejemplo, en cultivos de flores en invernaderos para impedir la floración prematura en plantas de fotoperiodo corto.
Uso de Luces LED para aumentar la productividad en cultivo protegido de tomate.
La iluminación de las plantas se inicia al ocaso del día y se alarga el fotoperiodo (periodo de luz) por 3 o 4 horas cada día hasta que las plantas hayan desarrollado un sistema radical fuerte capaz de absorber agua y nutrientes para formar un tallo robusto y suficiente área foliar para producir flores de calidad; cuando esto ocurre se elimina la luz artificial y las plantas florecen.
El sistema de luz led también puede usarse en el trópico, en plantas de fotoperiodo largo.
La luz LED proporciona:
- Toda la luz que la planta necesita para crecer.
- Complementan la luz natural, sobre todo en los meses de invierno, donde las horas de luz día son cortas.
- Aumentan el periodo de la luz día con el fin de disparar el crecimiento y la floración.
¿Será este el inicio de una nueva revolución de alimentos?
Los bombillos LED producen poco calor, lo que podría ser apropiado para usarse en el interior de las viviendas.
En los EEUU existen estados donde se permite el cultivo controlado de marihuana para lo que usan casas que anteriormente eran residenciales asistidas con luz LED.
Ventajas y desventajas de los bombillos LED
Uso de luces LED en fabrica de plantas
Ventajas
- Es una fuente de ahorro de energía.
- Es una tecnología sostenible.
- La vida útil puede llegar hasta 11 años o más en perfectas condiciones.
- No desprende calor, por lo que se puede usar sin necesidad de ventilación y es muy favorable para climas tropicales.
- Favorece el crecimiento vigoroso y aumento de productividad de la planta.
Desventajas
- La inversión inicial puede ser más elevada que con bombillas de sodio tradicionales.
- Debido a los colores de la luz, pueden ser más propensos a atraer plagas.
- En regiones templadas puede ser necesario el uso de calefacción.
Jardines verticales en interiores
Centro Comercial Costazul isla de Margarita – Venezuela.
Los Jardines de babilonia se consideran los precursores de los jardines verticales también conocidos como muros verticales, pero fue el botánico francés Patrick Blanc, que desarrollo esta tecnología que permite la siembra de plantas ornamentales en forma vertical "unas sobre otras"; sin ningún tipo de sustrato demostrando que las plantas no necesitan un sustrato sólido para mantenerse sino un sostén y nutrientes en (por ejemplo) estado líquido.
Son manejados como obras de arte donde el que lo construye debe tener conocimientos de botánica, de biología, de fisiología de plantas y finalmente se hace una composición artística con la combinación más adecuada de las plantas.
El tipo de sustrato para el sostén de las plantas pueden ser de tipo orgánico (concha de coco, aserrín etc) o inorgánicos (materiales de plástico).
En esencia un jardín vertical es un cultivo hidropónico donde las plantas son colocadas de manera vertical y varios diseños y usando como sostén fibras plásticas que garantiza el aumento de la vida útil del sistema.
Cuando se cultiva bajo techo que no se dispone de luz natural, se apoya con el uso de tecnología LED.
Centro Comercial Costazul isla de Margarita – Venezuela.
Curiosidades sobre los cultivos protegidos
Las fábricas de plantas
El Simposio Internacional sobre Nuevas Tecnologías para el Control Ambiental, Ahorro de Energía y Producción de Cultivos en Invernaderos y Fábricas de Plantas (Greensys 2017) se llevó a cabo en agosto de 2017 en Beijing, China.
El profesor Kozai, de la Asociación de Fábricas de Plantas de Japón, señala que las “fábricas de plantas”, con luz artificial (PFAL), se definen como ambientes totalmente controlados, en los que se producen cultivos, principalmente hortalizas de hoja verde, a menudo en muchos niveles.
Sus ventajas son:
- Alta controlabilidad,
- Productos con valor agregado.
- Alta productividad,
- Y Alta eficiencia en el uso de recursos
Como desventajas:
- Alta tecnología.
- Aún no se ha alcanzado la producción sostenible.
- Altas inversión.
- Se necesita personal calificado.
Las fábricas de plantas están en boga en países como Japón, Corea, Taiwán, China, Singapur, Estados Unidos y Holanda.
Kozai mencionó los siguientes desafíos principales de estas técnicas: aumentar la eficiencia en el uso de la luz, disminuir el uso de electricidad, y encontrar nuevos tipos de productos, así como hacerlo accesible a los agricultores.
Cultivos inteligentes bajo sistemas protegidos
Fuente: agroespanol.com
En Greensys 2017, también se discutió el avance hacia los cultivos inteligentes con el uso de sensores, computadores y datos además de optimizar la producción, lo que a su vez podría atraer mano de obra joven a la agricultura protegida y dar pie para el desarrollo de toda una estructura de apoyo para la capacitación en innovación y tecnología.
Los sensores o cámaras (por ejemplo, 3D o térmicas) de la industria del juego (por ejemplo, Kinect, Flier o cámaras térmicas Seek para iPhone) pueden utilizarse potencialmente para aplicaciones útiles en el manejo de cultivos protegidos e invernaderos.
Con un modelo de cultivo en 3D, se podrán ver ante nuestros ojos los escaneos 3D de cultivos para el modelado de la realidad virtual de invernaderos y así poder realizar predicciones de producción y rendimiento altamente precisas.
Por lo que la producción de cultivos protegidos implica toda una revolución en la forma de hacer agricultura que avanza hacia el uso preciso de alta tecnología, lo que apenas está por empezar.
Compiladores:
Profesor, Ing. Agr., M.Sc., Ph.D. Ganimedes J. Cabrera F.
Profesor, Ing. Agr., M.Sc. Odalis Perdomo
Ing. Agr. Miguel Mujica
