Avances en tecnología para el cultivo protegido

El cultivo en invernaderos y/o protecciones de malla permite un control de los factores de producción.

Los nuevos desarrollos, como los sensores, abren más opciones a una agricultura de precisión para una producción más sostenible

Alicia Namesny,
info@poscosecha.com

 

La protección de los cultivos es una práctica “de siempre”, a través de diferentes técnicas como cañizos, la plantación en hoyos, cerca de paredes, etc. Los plásticos agrícolas significaron una importante herramienta a la hora de aumentar las temperaturas tanto del ambiente de cultivo como del suelo, evitar el crecimiento de malezas, evitar inclemencias del tiempo, … A ellos se sumaron las mallas, con algunas de las mismas funciones que los plásticos y otras más específicas como protección ante los pájaros, granizo, quemaduras de sol, … e, influir sobre la iluminación que recibe el cultivo en las más sofisticadas, etc. El cambio climático, con episodios extremos más frecuentes de temperaturas y lluvia, hace que las protecciones sean casi imprescindibles no solo para tener una mejor calidad o una cosecha más extendida, … sino también para la mera viabilidad económica del cultivo.

La relevancia de estas tecnologías quedó patente en el I Simposio Internacional sobre Cultivos Protegidos, Mallas y Pantallas en Climas Templados, celebrado en Grecia el pasado septiembre. Este evento, del que Tecnología Hortícola informó a través de un artículo de los organizadores, puso de manifiesto el creciente interés global en este ámbito. Durante el simposio, Francisco M. del Amor Saavedra, coordinador del equipo de horticultura del Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Medioambiental (IMIDA), fue reelegido como Presidente del Grupo de Trabajo de la ISHS, lo que resalta el liderazgo de España en este campo.

Tecnología para tener mejores alimentos

La tecnología de cultivo disponible permite desde una mayor productividad, la extensión de la temporada de cultivo, el cultivo en zonas diferentes, hasta una mayor calidad organoléptica y nutricional de los productos. Nazim Gruda , Universidad de Bonn, expuso el trabajo realizado conjuntamente con una serie de investigadores (*) de diferentes países, incluyendo a Juan Hernández, de la UPCT, donde el Dr. Gruda realizó una estancia de varios meses en 2024.

El ponente resaltó que no debemos perder de vista que la producción de alimentos y, en particular, la de frutas y hortalizas, se hace en aras de la alimentación y que ésta sea de calidad. Para que el aprovechamiento de frutas u hortalizas sea máximo por parte del cuerpo, el consumo distribuido a lo largo del día es el más eficaz.

En el estudio se investigó el impacto de los factores previos a la cosecha en la calidad de los productos agrícolas en entornos de cultivo protegidos. Las condiciones ambientales optimizadas en los invernaderos tuvieron un impacto positivo en el crecimiento, desarrollo, absorción de nutrientes y calidad general de los productos agrícolas.

Los esfuerzos de investigación actuales se centran principalmente en comprender los efectos de la intensidad y el espectro de la luz, a menudo en conjunto con la duración del fotoperíodo, para mejorar nutrientes específicos, fitoquímicos y componentes funcionales en los cultivos. El uso de diferentes luces según el estado de crecimiento permite influir sobre él, así como sobre la coloración o el contenido de nutrientes. Las investigaciones también exploran los impactos directos e indirectos de los factores ambientales en el desarrollo de las raíces y las interacciones planta-suelo. Entre los ejemplos mencionados se encuentran la influencia positiva del enriquecimiento en CO2 en la calidad nutricional, con aumentos en los flavonoides, ácido ascórbico, y fenoles, entre otros. También influye la temperatura del suelo, cuyo aumento favorece el crecimiento y función de las raíces, que son capaces de aprovechar dosis mayores de CO2.

Al mismo tiempo, los estudios investigan la compleja relación entre las condiciones ambientales y las prácticas agrícolas para dar forma a las tendencias en la calidad de los productos agrícolas. Los bioestimulantes pueden ayudar a mitigar los estreses ya la vez producir alimentos con un contenido mayor de nutrientes.

El futuro necesita avances en el mejoramiento de plantas, la ingeniería de invernaderos, el control de las condiciones ambientales y la gestión del cultivo.

Juan A.Fernández , Universidad Politécnica de Cartagena, UPCT, explicó que el uso del inyector, la iluminación artificial LED, el uso de bioestimulantes y microorganismos promotores del crecimiento pueden inducir una mejora calidad nutricional. En el trabajo en que participa (V. Gallegos-Cedillo et al.) identifican que en lo que tiene que ver con viveros, el inyector y la iluminación LED son tecnologías en rápida expansión. También se necesitan medios de cultivo sostenibles para optimizar los recursos y el uso de insumos.

En base a estos resultados, las investigaciones futuras en lo que tiene que ver con la producción de plantel de hortalizas priorizará los medios de cultivo, el control biológico, con énfasis en bioestimulantes y microorganismos, las prácticas de economía ciruclar, las semillas adaptadas al cambio. climático y una alta automatización.

Tecnología para ayudar a la fisiología de los cultivos.

La clave para que una planta se comporte como es deseable es conocer su fisiología y para lograr esto los sensores son la clave. Leo Marcelis , de la Universidad de Wageningen, repasó logros y las amplias posibilidades para el futuro. La tecnología que se aplicó hasta ahora permitió aumentar en más de un 40% los rendimientos en pepino, en un 130% en tomate y en más de un 110% en pimiento. En tomate se ha producido aproximadamente un 3% de aumento por año. Buena parte de estos aumentos son debidos a la mejora genética; en tomate se calcula que es responsable del 0.9% de ese 3%,

La optimización del rendimiento, la calidad y la sostenibilidad de los sistemas de producción de cultivos en invernaderos comienza con una comprensión básica de la fisiología de los cultivos.

La absorción de luz por las hojas es importante para la máxima fotosíntesis del cultivo y, por lo tanto, el rendimiento y la calidad. Para esto, es importante tener plantas que se desarrollen lo más rápido posible con un índice de área foliar suficiente. La pregunta es: ¿Qué índice de área foliar se necesita para un rendimiento óptimo del cultivo? La mayor parte de la luz es absorbida por la parte superior del dosel. Se sabe que los rendimientos actuales están muy por debajo de los potenciales para un ancho de banda de luz determinado.

¿Podemos mejorar la distribución de la luz en el dosel y, además, esto aumenta el rendimiento o la calidad? Las necesidades de luz de las plantas varían durante el día y el ciclo de crecimiento; los precios de la energía fluctúan también. El productor puede optimizar las necesidades de las plantas y el precio de la electricidad.

¿Cuál es la densidad ideal de plantas y cómo debemos podarlas (es decir, quitar tallos, hojas y frutos o doblar hacia abajo una parte del dosel)? En tomate han trabajado con espaciado dinámico; 41 plantas por m2 significan un 75% de cobertura, mientras que 54 plantas / m2 dan un 90% de cobertura. Se puede cultivar en alta densidad y luego espaciar para permitir que los frutos crezcan y el resultado final sea un mayor rendimiento. En rosas, prácticas como doblar tallos, permitiendo que los fotosintatos vayan al tallo que se dejó recto, dan buenos resultados.

En verano, los productores suelen reducir la transmisión de luz del invernadero para evitar el estrés de las plantas. Sin embargo, en muchos casos este estrés es principalmente un efecto indirecto de la luz, porque otros factores de crecimiento (por ejemplo, temperatura, humedad) tienden a ser subóptimos. Se sabe que un aumento del 1% en la transmisión de la luz produce un 1% de aumento en el rendimiento.

Los colores de la luz también afectan la calidad; se sabe que la luz azul induce colores muy oscuros, por lo que solo se aconseja aplicarla pocos días antes de la cosecha.

El microclima, es decir, el clima dentro del dosel de las plantas, puede desviarse en gran medida del clima general medido en una caja de medición estándar para el control del clima del invernadero, mientras que las plantas responden al microclima más que al clima general. .

El uso de cubiertas difusas conduce a una distribución más uniforme de la luz sobre las diferentes hojas y, en consecuencia, mejora el rendimiento, en particular con altas intensidades de luz. La luz difusa produce aumentos del 5 al 10% en los rendimientos y evita daños en las plantas. El ponente mostró una imagen del buen aspecto de anturios bajo luz difusa, un resultado común a otras plantas en maceta.

En los países del norte, se utiliza comúnmente el suministro de CO2. En los países mediterráneos, todavía es posible un gran aumento del rendimiento mediante el suministro de CO2. Las condiciones óptimas de crecimiento significan que existe un buen equilibrio entre las diferentes condiciones climáticas.

La relación fuente/sumidero de un cultivo (relación entre la producción y la demanda de asimilados) refleja a menudo si estas condiciones están equilibradas. La variación en el equilibrio fuente/sumidero afecta la formación y el aborto de órganos, la calidad del producto y las fluctuaciones de la producción.

El ponente concluye en que son posibles aún muchas mejoras en la eficiencia del uso de la luz, su transmisión en el invernadero, tipo de luz, la optimización del índice de área foliar, el control del macroclima, que debe tender al control del microclima, Optimizar las necesidades de la planta con el coste de los insumos, en particular, la energía, un tema que para el cultivo en países nórdicos tiene especial relevancia.

En la empresa Magic Garden cultivan 2 hectáreas dedicadas a la producción de lechugas que se comercializan con raíces en sustrato.

Tecnología para la sostenibilidad

La huella ambiental también preocupa en el cultivo protegido. El estudio de N. Katsoulas , Universidad de Tesalia (Grecia) y el de A. Sapounas , de la Organización de los Países Bajos para la Ciencia Aplicada, Delft, presentaron las tendencias actuales en tecnología y gestión de invernaderos, centrándose en el uso óptimo de los insumos, la mejora de la sostenibilidad y la reducción de la huella ambiental.

La gestión de invernaderos pasa por la recopilación, el procesamiento y el uso de datos, el desarrollo de sistemas y materiales, el acoplamiento de procesos y la robótica. Los datos de diferentes fuentes, como sistemas de control climático, mediciones de sensores de hardware, cámaras, estimaciones de sensores blandos, monitoreo de cultivos y tareas de mano de obra, se utilizan para la toma de decisiones y el control de las condiciones del invernadero. , el crecimiento de los cultivos y los procesos de transferencia de masa y energía.

Desde el control del clima del invernadero hasta la fertilización del riego y la estrategia de manejo de enfermedades, cada vez más decisiones requieren algún grado de procesamiento de datos.

Se están desarrollando nuevos sistemas que apuntan principalmente al ahorro de energía y agua, se utilizan nuevos materiales fotosensibles como materiales de cobertura y se investigan nuevos métodos de control de invernaderos y manejo de cultivos que se ponen gradualmente en práctica.

Con el objetivo de maximizar el uso de los recursos disponibles, se están desarrollando tecnologías que permiten el acoplamiento de diferentes procesos, como la producción de electricidad, energía térmica y de refrigeración, o el acoplamiento de diferentes procesos de producción, como la producción de energía. eléctrica en combinación con la producción de productos agrícolas.

El uso de fuentes de energía renovables, especialmente la fotovoltaica, reduce aún más la necesidad de combustibles fósiles y mitiga las emisiones de gases de efecto invernadero. Las aplicaciones robóticas para tareas que requieren mucha mano de obra, como la plantación, la cosecha y el monitoreo, se aplican con el objetivo de aumentar la eficiencia, reducir los costos operativos y, principalmente, reducir la incertidumbre relacionada con la falta de personal calificado. .

El desarrollo de tecnologías como las mencionadas anteriormente apunta a un proceso de producción más eficiente. Sin embargo, el tipo de tecnología y el grado de su integración en proyectos de invernadero específicos es una pregunta crítica, que no tiene una respuesta simple, ya que depende de las condiciones técnicas, económicas y sociales específicas.

Las instalaciones en Atica de Thrace Greenhouses SA se extienden en una hectárea y utilizan biomasa para calentarlas; las que tienen al noroeste, en Exanthia, abarcan 25 hectáreas y cuentan con aguas termales como calefacción

Tecnología para transformar restricciones en oportunidades

La región mediterránea, caracterizada por inviernos suaves y húmedos y veranos calurosos y secos, enfrenta grandes desafíos agrícolas como escasez de agua, altas temperaturas y precipitaciones irregulares. Estos desafíos han marcado el comienzo de la creciente adopción de la Agricultura en Ambiente Controlado (ACE) en la región. La CEA no solo optimiza el rendimiento de los cultivos y extiende los ciclos de cultivo, sino que también mitiga el impacto de las condiciones climáticas extremas y conserva el agua.

S. De Pascale et al., del Departamento de ciencias agrícolas de la Universidad de Nápoles, indican que lograr una agricultura sostenible en esos climas es complejo y abarca múltiples dimensiones, como el uso eficiente de la energía y otros insumos, la conservación de los recursos genéticos, la mitigación del cambio climático y la gestión responsable del suelo y el agua.

A diferencia de Europa noroccidental, donde los sistemas de invernadero suelen ser cerrados y altamente automatizados, el Mediterráneo puede beneficiarse de un enfoque diferente debido a sus condiciones económicas y ambientales idiosincrásicas.

De acuerdo con el principio de intensificación sostenible, los invernaderos mediterráneos podrían adaptarse a sistemas semiabiertos mediante una intensificación moderada centrada en la adaptación de tecnologías inteligentes y mejoras globales que integran los principios de la economía circular.

Esto implicaría reciclar materiales de diseño como insumos o agrícolas para su uso en industrias de base biológica, mejorando así la eficiencia de los recursos. Invertir en una gestión innovadora de los residuos, fuentes de energía renovables y desarrollar modelos predictivos de costo-beneficio son pasos cruciales hacia esta transformación.

Una mayor mejora del rendimiento y la sostenibilidad de los invernaderos requiere el desarrollo de estructuras ligeras y materiales con propiedades térmicas y ópticas óptimas.

Además, una comprensión más profunda de la respuesta de las plantas al estrés ayudará a obtener variedades adecuadas para las condiciones mediterráneas. También es vital proporcionar a los agricultores locales una formación específica sobre sostenibilidad. Promover las cualidades únicas de los productos mediterráneos mediante la investigación, el marketing estratégico y una infraestructura comercial sólida puede aumentar aún más su valor.

Establecer marcas distintivas y una etiqueta ecológica para los productos de invernadero mediterráneos podría destacar sus métodos de cultivo respetuosos con el medio ambiente y aumentar significativamente su competitividad en el mercado.

La imagen principal, China al frente de las superficies de cultivo protegidas.

La industria de invernaderos de China tiene miles de años de historia, aunque el desarrollo de estructuras modernas ha llegado más recientemente; Actualmente, explica G. Papadakis , experimenta un rápido desarrollo, transformación y modernización (de su ponencia en el I Simposio Internacional sobre Cultivo Protegido, Mallas y Pantallas para Climas Templados proviene la imagen principal, que muestra cómo ha evolucionado la inversión en invernaderos en ese país).

China ocupa el primer lugar en el mundo en términos de superficie de invernaderos, que se emplean principalmente para el cultivo de hortalizas y desempeña un papel importante en la utilización de los recursos agrícolas y la producción de alimentos.

En 2023, el área acumulada de nuevos invernaderos en todo el país fue de 1.835,87 millones de hectáreas, indicó G. Papadakis. En China, un 59% son invernaderos de plástico y un 13% de cristal. Europa (con España como segundo país en el mundo en superficie de cultivo protegida) + Rusia + Turquía totalizan 215.950 ha y el vecino Corea del Sur tiene 7.444 ha.

 

Fuentes

G. Papadakis1, B. Zhou1, Z. Zhang1, K. Li1, J. Wang1, B. Guo1, J. Chen1
Una revisión del estado actual de la tecnología de invernaderos en China y perspectivas de desarrollo
1Universidad Agrícola de Shandong, Ciudad de Taian, Provincia de Shandong, China
I Simposio Internacional sobre Cultivo Protegido, Mallas y Pantallas para Climas Templados , 23 a 26 de septiembre de 2024, Atenas, Grecia

L. Marcelis1
Explotación del conocimiento fisiológico de los cultivos para mejorar la sostenibilidad, el rendimiento y la calidad de los cultivos en invernaderos en condiciones climáticas suaves
1 Horticultura C Fisiología del producto, Universidad de Wageningen, Droevendaalsesteeg 1, 6708 PB Wageningen, Países Bajos
I Simposio internacional sobre cultivo protegido, redes y pantallas para climas suaves , 23 a 26 de septiembre de 2024, Atenas, Grecia

N. Gruda1, G. Samuoliene2, X. Li3, J. Dong3, V. Gallegos4, J. Hernández4
Del crecimiento a la mesa: exploración del impacto de las condiciones previas a la cosecha en la calidad de los vegetales en invernadero con un enfoque en la producción sin suelo
1 Universidad de Bonn, INRES Horticultural Sciences, Auf dem Hügel 6, 53121 Bonn, Alemania
2 Centro de Investigación Lituano para la Agricultura, Babtai, Lituania
3 Academia China de Ciencias, Nanjing, China
4 Universidad Técnica de Cartagena, Cartagena, España
I Simposio Internacional sobre Cultivo Protegido, Mallas y Pantallas para Climas Templados , 23 a 26 de septiembre de 2024, Atenas, Grecia

N. Katsoulas1, A. Sapounas2
Tendencias recientes en tecnologías y gestión de invernaderos
1Universidad de Tesalia, Departamento de Agricultura, Producción de Cultivos, Rur. Env., Fytokou St, 38446, Volos, Grecia
2Organización de los Países Bajos para la Ciencia Aplicada, Entorno Construido Digital, Molengraaffsingel 8, 2629 JD Delft, Países Bajos
I Simposio Internacional sobre Cultivo Protegido, Mallas y Pantallas para Climas Suaves , 23 a 26 de septiembre de 2024, Atenas, Grecia

S. De Pascale1, C. El Nakhel1, A. Pannico1, Y Rouphael1
Cultivo protegido en clima mediterráneo: transformar limitaciones en oportunidades
1Universidad de Nápoles Federico II, Departamento de Ciencias Agrícolas, Via Universita 100, 80055 Portici Nápoles, Italia
I Simposio Internacional sobre Cultivo Protegido, Mallas y Pantallas para Climas Suaves , 23 a 26 de septiembre de 2024, Atenas, Grecia

V. Gallegos-Cedillo1 , C. Nájera2 , NS Gruda3 , A. Signore4 , J. Gallegos5 , J. Ochoa1 , RA Rodriguez6 , C. Egea-Gilabert1 , JA Fernandez1
Avances tecnológicos en viveros de plántulas de hortalizas para mejorar la sostenibilidad y calidad de los cultivos
1Dpto. Ingeniería Agronómica, Univ. Politécnica de Cartagena, Paseo Alfonso XIII,48, 30203 Murcia Cartagena, España 2Departamento de Agronomía, Universidad de Almería, 04120 Almería Almería, España 3Departamento de Ciencias Hortícolas, Instituto de Ciencia de Cultivos y Conservación de Recursos, Universidad de Bonn, 53121 Bonn Bonn , Alemania 4Departamento de Ciencias del Suelo, Plantas y Alimentos, Universidad de Bari Aldo Moro, 70126 Bari(Bari), Italia 5Departamento de Ingeniería, Centro de Investigación CIAIMBITAL, Universidad de Almería, 04120 Almería Almería, España 6Departamento de Agronomía, Universidad Nacional del Sur, Bahía Blanca 8000, Argentina
I Simposio Internacional sobre Cultivo Protegido, Mallas y Pantallas para Suave Climas , 23 a 26 de septiembre 2024, Atenas, Grecia

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