Acapulco, Gro a 20 de noviembre de 2009

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1 Necesidades climáticas de los cultivos Waldo Ojeda Acapulco, Gro a 20 de noviembre de 2009

2 El clima afecta nuestras actividades diarias WOB-2 2

3 Pero ninguna actividad productiva es tan afectada por el clima como las actividades agropecuarias, principalmente las agrícolas WOB-3 3

4 Confort residencial WOB-4 4

5 Planta-ambiente Es importante monitorear el ambiente en que se desarrollan las plantas. WOB-5 5

6 Sistema planta-ambiente-manejo WOB-6 6

7 Rendimiento en jitomate (kg m -2 ) Campo abierto México 2-6 Francia 14 Israel 17 Invernaderos sin calefacción México (abierto) España 25 Francia 24 Italia (abierto) 23 Italia (reciculación) 33 WOB-7 Invernaderos controlados y cultivo sin suelo Francia 39 Holanda (abierto) 45 Holanda (recirculación) 66 Fuente: ISHS

8 La ley del mínimo El rendimiento de un cultivo esta delimitado por el elemento o factor restrictivo sin importar que los demás estén en plenitud. Fe Zn CO Cu 2 Na B HCa 2 O Mo S Mg K K N P WOB-8 8

9 Situaciones productivas World Food Production: Biophysical Factors of Agricultural Production (1992) WOB-9 9

10 Fotosíntesis y Respiración La fotosíntesis es la formación de fotosintatos (carbohidratos) bióxido de carbono luz CO H2O O2 + (CH O) clorofila agua oxigeno carbohidratos La respiración es el desdoblamiento de fotosintatos para la liberación de energía util para la planta (CH O) + O2 CO2 + H2O 2 + energía WOB-10 10

11 Efecto de la temperatura en los procesos fisiológicos de la planta Asimilación WOB-11 11

12 TEMPERATURA Efecto de las variables ambientales en la producción

13 Rango de variables ambientales bien definido para los cultivos Temperatura (ºC) Rango mínima de germinación 9-10 óptima de germinación óptima de sustrato mínima letal 0-2 mínima biológica óptima diurna óptima nocturna máxima biológica Humedad relativa % óptima Anhídrido carbónico (ppm) Luz óptimo intensidad (lux) duración Indiferente WOB-13 13

14 Efecto potencial de las temperaturas bajas en las plantas Retardamiento en el desarrollo de los órganos de la planta ya sea en su tasa de elongación o expansión, que disminuye la superficie responsable de los procesos fisiológicos y en consecuencia el rendimiento potencial del cultivo. Disminución de la absorción de agua y nutrientes debido a un aumento de la viscosidad del agua, aumento de la resistencia del tejido de la planta por la disminución de permeabilidad de la membrana celular, reducción de la absorción y acumulación activa de iones y disminución del crecimiento de la raíz. Envejecimiento precoz del tejido fotosintético por necrosis celular. WOB-14 14

15 Efecto en las plantas de las altas temperaturas Menor firmeza y coloración irregular del fruto. Cierre potencial de los estomas por alta demanda evapotranspirativa ambiental que genera condiciones de estrés hídrico a la planta Destrucción de tejidos enzimáticos a altas temperaturas (>40 ºC). WOB-15 15

16 Rangos de temperaturas cardinales de algunos cultivos Temperaturas letales. Temperaturas biológicas. Temperaturas óptimas. Temperatura tomate pimiento berenjena pepino melón sandía Lechuga calabacita mínima letal 0 2 (-) (-) (-) mínima biológica óptima diurna óptima nocturna máxima biológica máxima letal ND ND WOB-16 16

17 Variación temperatura del aire Día Noche WOB-17 17

18 HUMEDAD AMBIENTAL Efecto de las variables ambientales en la producción

19 Humedad del aire La humedad ambiental es la cantidad de vapor de agua presente en el aire. No debe confundirse el vapor con la neblina, ya que el vapor es un gas invisible y la neblina son gotas de agua pequeñas. El vapor de agua se mueve de las zonas de mayor concentración (áreas cultivadas) a las de menor concentración (áreas desnudas). WOB-19 19

20 Formas de expresar la humedad del aire Existe una gran confusión en expresar la humedad presente en aire ya que existe una gran variedad de formas para realizarlo. Puede expresarse como volumen de agua por unidad de volumen de aire, en peso de agua por unidad de peso de aire seco o húmedo, en porcentaje con respecto al aire saturado. Es por eso que existen diversos nombres para expresar la humedad: absoluta, específica o relativa en volumen o peso. Sin embargo, la manera más usual de expresar la humedad del aire es conocida como humedad relativa (HR), que se define como el porcentaje en peso de la humedad presente en el aire con respecto a las condiciones de saturación. Lo anterior se adapta fácilmente a las condiciones cambiantes que definen el estado de saturación del aire que depende de la temperatura. WOB-20 20

21 Humedad relativa Un valor de HR del 25% indica que el aire solamente contiene la cuarta parte de su capacidad máxima para la temperatura dada. Un valor de HR del 100% indicaría que el aire se encuentra saturado de vapor de agua y ya no puede retener cantidades adicionales. La expresión de la humedad en forma relativa tiene una gran limitante, no es indicador completo del estado hídrico de las plantas, dos cultivos pueden tener el mismo valor de la HR, y las plantas (misma especie y etapa) pueden estar transpirando a tasas contrastantes. A mayor temperatura, mayor es el vapor que requiere para saturar el aire. Es por eso que las variables básicas para conocer el estado ambiental de un invernadero son su humedad y su temperatura ambiental. WOB-21 21

22 Humedad a saturación del aire El aire tiene una capacidad finita máxima para retener el vapor de agua. WOB-22 22

23 Relación humedad-temperatura WOB-23 23

24 WOB-24 24

25 Transpiración y humedad del aire La transpiración del cultivo adiciona grandes cantidades de vapor de agua al ambiente, lo que en lugares cerrados como un invernadero provoca cambios drásticos en la humedad del aire e inducir efectos dañinos a la planta sino se renueva por aire con menor contenido de vapor. A 40 o C la máxima capacidad de retención de vapor del aire es de 51 g de vapor por m 3 de aire, por lo que para un invernadero de 300 m 3 se requieren 15,300 g de agua para saturarlo, lo que es equivalente a la transpiración total de 9 plantas de tomate en su máxima demanda hídrica en un día. Lo anterior resalta la importancia de la ventilación forzada en los invernaderos. WOB-25 25

26 Humedad relativa ambiental deseable para algunos cultivos Cultivo Humedad (%) Tomate Pimiento Berenjena Pepino Melón Calabaza Sandía Fresa Lechuga Fuente: Serrano, Z Construcción de invernaderos. Ediciones Mundi-Prensa. Madrid, España. 499 pp WOB-26 26

27 Variación humedad del aire WOB-27 27

28 DÉFICIT DE PRESIÓN DE VAPOR Efecto de las variables ambientales en la producción

29 Déficit de presión de vapor Una de las propiedades más importantes del aire es su presión de vapor que define la presión que ejerce el vapor de agua presente en el aire. A mayor contenido de humedad en el aire, mayor es su presión de vapor. Se ha visto que el aire tiene una capacidad máxima de retención de humedad dependiendo de su temperatura que se conoce como saturación. A mayor temperatura mayor es la capacidad de retención de humedad a saturación del aire. La presión de vapor a la máxima retención de humedad del aire se le conoce como presión de vapor a saturación (e s ), usualmente expresada como kilopascales o simplemente kpa. WOB-29 29

30 DÉFICIT DE PRESIÓN DE VAPOR Diferencia entre la presión de vapor a saturación (e s ) y la presión de vapor actual (e a ). DPV=e s -e a (expresada en unidades de presión) WOB-30 30

31 Calculo del DVP Una forma alterna de calcular el déficit de presión de vapor (DPV) es utilizando la siguiente relación: HR DPV = es (1 ) 100 Donde e s la presión de vapor a saturación y HR la humedad relativa. Por ejemplo para una temperatura de 30 ºC y una humedad relativa del 80%, el déficit de vapor es de 0.84 kpa como se muestra a continuación. 80 DPV = 4.2(1 ) = kpa 100 WOB-31 31

32 Variación típica DPV WOB-32 32

33 Rango optimo del DPV? Cada especie vegetal responde a un rango óptimo de DPV para su desarrollo. El DPV es útil para identificar condiciones ambientales propicias para el desarrollo de enfermedades. Por ejemplo, existe una regla práctica que hongos patógenos sobreviven mejor a valores de DPV por abajo de 0.5 kpa, siendo su actividad más dañina para valores de DPV por debajo de 0.2 kpa (Prenger y Ling, 2001). Patógenos fungales como Botrytis requieren de la presencia de una capa de agua sobre las superficies de la planta para activarse, por lo que controlando la condensación del agua puede efectivamente controlar o prevenir la presencia de enfermedades fungosas. El correspondiente valor de la HR para un DPV de 0.20 kpa aumenta con la temperatura. Se ha tomado como una regla empírica que valores del DPV mayores de 1.5 kpa generan condiciones de estrés hídrico en los cultivos con el consiguiente cierre de estomas. Los valores del DPV se pueden utilizar como indicadores del momento del riego. WOB-33 33

34 Zona óptima WOB-34 34

35 RADIACIÓN SOLAR Efecto de las variables ambientales en la producción

36 Radiación diaria El total de radiación diaria que llega a la superficie de la atmósfera es cercana a 30 MJ m -2 día -1 (constante solar), sin embargo disminuye por atenuación atmosférica al llegar a la superficie terrestre teniendo valores de MJ m -2 día -1 para días soleados y de 5-15 MJ m -2 día -1 para días nublados y lluviosos. WOB-36 36

37 Radiación solar diaria WOB-37 37

38 Radiación horaria WOB-38 38

39 Radiación-transpiración-riegosriegos Jitomate invernadero Chapingo, Mex WOB-39 39

40 Espectro solar WOB-40 40

41 PRECIPITACIÓN

42 Precipitación efectiva No toda la precipitación que cae en un lugar es almacenada en la zona de raíces. Por lo que es de interés conocer una parte de esa precipitación que se conoce como precipitación efectiva, la cual no incluye el agua percolada, interceptada, escurrida o evaporada que al precipitarse no se acumula en la zona radical. WOB-42 42

43 VIENTO Efecto de las variables ambientales en la producción

44 Tiempo de caída de una gota Randy Zondag, Ohio State U. WOB-44 44

45 Rosa de los vientos WOB-45 45

46 Rosa vientos (dirección-velocidad) WOB-46 46

47 Preguntas? Dr. Waldo Ojeda (777) ext 445. WOB-47 47

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