DISEÑO DE UN INVERNADERO PARA LAS CONDICIONES DEL TRÓPICO HÚMEDO DE COSTA RICA

Transcripción

1 Tierra Tropical (26) 2 (1): DISEÑO DE UN INVERNADERO PARA LAS CONDICIONES DEL TRÓPICO HÚMEDO DE COSTA RICA L.D. Arce, B.K. Singh 1, R. Taylor Universidad EARTH Las Mercedes de Guácimo, Limón, Costa Rica Recibido 17 de enero 26. Aceptado 8 de agosto 26. RESUMEN En países templados y fríos la producción bajo invernadero ha sido un éxito. Para países tropicales la tecnología se tiene que adaptar a las necesidades socioeconómicas y climáticas existentes. El objetivo de esta investigación fue evaluar un invernadero diseñado para condiciones del trópico húmedo de Costa Rica. Se diseñó y construyó un invernadero a dos aguas de 8 m 2 y se evaluaron plántulas de lechuga (Lactuca sativa var. capitata L.) sometidas a tres tratamientos: (T1) invernadero cerrado, (T2) con salida de aire y (T3) con captación e inyección de agua. El T1 presentó la temperatura promedio más alta (39.1 ºC, 12: m.d.). Por otra parte T2 y T3 no presentaron cambios significativos de temperatura promedio (33.3 C y 34.9 ºC, respectivamente, 12: m.d.). La prueba de rango múltiple de Duncan reveló que existieron diferencias estadísticamente significativas (p<.5) entre las variables de tamaño y peso, evaluadas para la lechuga. Sin embargo, la elevada temperatura impidió el desarrollo adecuado de las plantas de lechuga. Palabras clave: Invernadero, trópico húmedo, lechuga, captación, inyección, temperatura. ABSTRACT In countries with cold and temperate climates, the production in greenhouses has been a great success. For tropical countries the technology needs to be adapted to the existing socio-economic and climatic conditions. The main objective of this research was to evaluate a greenhouse designed for the prevailing humid tropic conditions in Guácimo. Costa Rica. An 8m 2 inverted T type greenhouse was built. Lettuce (Lactuca sativa var. capitata L.) plants were grown under three different treatments within the greenhouse: (T1) closed greenhouse, (T2) with air outlet and (T3) with water capture and injection. T1 presented the highest average temperature inside the greenhouse 39.1 ºC taken at 12: noon. At this hour T2 and T3 did not present significantly different temperatures, 33.3 C and 34.9 ºC, respectively). Duncan s multiple range test revealed that there were significant, statistical differences (p<.5) amongst the variables of size and weight, evaluated for the lettuce plants. Elevated temperatures, however, limited the adequate development of the lettuce plantlets. Key words: Greenhouse, humid tropics, lettuce, capture, injection, temperature. INTRODUCCIÓN A nivel mundial el área bajo invernadero plástico alcanza las ha (Wittwer y Castilla, 1995). En Costa Rica, existen alrededor de 18 ha bajo invernadero. Esta área se encuentra en manos de 34 productores y los principales cultivos son: chile dulce (Capsicum annuum L.), 1 Contacto: B.K. Singh (bksingh@earth.ac.cr) ISSN:

2 22 Arce et al. / Tierra Tropical (26) 2 (1): tomate (Lycopersicum esculentum Mill.), rosas (Rosa multiflora Thunberg.), fresas (Fragaria vesca L.) y almácigos (CNP, 24). La función del invernadero es proteger el cultivo de factores como la lluvia, la temperatura, la humedad relativa, el viento y la irradiación (Barquero, 23). Por tanto, necesita de una estructura o construcción cerrada, con materiales que permitan el paso de la radiación solar y dentro de los cuales se mantiene un microclima artificial. Tiene que construirse y adaptarse de acuerdo a sus necesidades y condiciones tanto ambientales, como técnicas y económicas (CNP, 24). Las condiciones tropicales de nuestro país imposibilitan una producción eficiente en invernaderos convencionales, principalmente por las altas temperaturas, la humedad relativa, y la radiación solar. De ahí la importancia de investigar y validar nuevos sistemas que puedan mitigar esas condiciones ambientales, para lograr una producción de calidad (InfoAgro, 24). El presente proyecto de investigación pretende diseñar un modelo de invernadero que se adapte lo mejor posible a las condiciones de trópico húmedo. Incluye un sistema de captación e inyección de agua hacia el interior, para reducir la temperatura y crear un ambiente más favorable de producción. La evaluación se realizó monitoreado el crecimiento y desarrollo de plántulas de lechuga (Lactuca sativa var. capitata L.) en tres diferentes condiciones ambientales internas. MATERIALES Y MÉTODOS El invernadero fue construido con madera Roble Coral (Terminalia amazonia Gmelin), endógena y fácil de obtener en el trópico húmedo, y curada con Xilocrom antes de ser utilizada. El diseño del techo fue a dos aguas o T invertida con una cubierta plástica, un monitor y tres ventanas cenitales (1 m 2 ). Las aberturas cenitales dentro de la estructura del invernadero hacen más efectivo el cambio de aire entre la parte externa e interna. Otros autores como FAO (22) recomiendan el sistema griego de ventanas cenitales, específicamente 5 % del área de techos y 1 % de ventanas en el lateral. En toda la periferia del invernadero se colocó una malla antiinsectos. Además, se le instaló una canoa para recolectar el agua de lluvia del techo, la cual se vertía a un reservorio (2 L), para posteriormente inyectarla al interior del invernadero mediante una bomba eléctrica (375 W) a través de un sistema de nebulización. El invernadero, bajo tres diferentes condiciones: T1, invernadero cerrado; T2, invernadero con salida de aire (ventanas cenitales); T3, invernadero con captación e inyección de agua, fue evaluado en función de la temperatura y la humedad relativa durante 15 semanas. A lo largo de ese tiempo se tomaron datos diarios de temperatura y humedad relativa con un higrotermómetro tres veces al día (6: a.m., 12: m.d. y 2: p.m.) para analizar las condiciones internas del invernadero. También el invernadero fue evaluado en función del crecimiento de las plantas de lechuga sometidas a las tres diferentes condiciones (T1, T2 y T3). Después de la siembra, las plantas permanecieron una semana en un germinador y luego se transplantaron al invernadero por un periodo de 22 días. Al final de este periodo, se midió el desarrollo de las plántulas con base en la altura y el grosor del tallo, longitud de la raíz y peso seco. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En el invernadero cerrado (T1), la temperatura a lo largo de los 15 días se comportó de forma similar (Figura 1); en la mañana tenía la temperatura más baja y al medio día presentó la temperatura más alta, a excepción de los días 3, 9, 13 y 15 (Figura 1). Durante esos días, según la

3 Humedad relativa (%) Temperatura (ºC) Arce et al. / Tierra Tropical (26) 2 (1): estación meteorológica EARTH (Rodríguez, 25), la máxima temperatura ambiental registrada se presentó en el momento de la tercera medición, la misma hora de la temperatura más alta en el invernadero Mañana Medio día Tarde Ambiente Figura 1. Comportamiento de la temperatura en grados centígrados (ºC) en el invernadero cerrado y en el ambiente. La temperatura es inversamente proporcional a la humedad relativa (InfoAgro, 24). Con este tratamiento, los valores más altos de humedad relativa se presentaron en horas de la tarde y en la mañana, a excepción del día 3 y el día 13 (Figura 2). Para estos días, la medición de la temperatura a las 2: p.m. fue la más alta y en ambos casos, la humedad relativa fue la más alta en el mediodía. Para el día 13 esta humedad relativa del mediodía fue la más alta que se encontró durante el estudio, para los datos del mediodía. También, este día se dio la temperatura promedio para el mediodía más bajo que se haya registrado durante el estudio, 29.1 C Mañana Medio día Tarde Figura 2. Comportamiento del porcentaje de la humedad relativa bajo condiciones de invernadero cerrado. Con el tratamiento del invernadero con salida de aire (T2), generalmente las temperaturas más altas se registraron al medio día (Figura 3) y de acuerdo con los datos de temperatura del mes de septiembre de la estación meteorológica EARTH (Rodríguez, 25), las temperaturas más altas se dieron en horas cercanas a las 12: m.d. Sin embargo, no todos los días se presentó este mismo comportamiento. Se puede apreciar que los días 1, 2, 6, 7 y 9 la temperatura más alta fue

4 Humedad relativa (%) Temperatura (ºC) 24 Arce et al. / Tierra Tropical (26) 2 (1): en la mañana (Figura 3). Cuatro de estos días (los días 1, 2, 6 y 9) la temperatura promedio en el invernadero (<22 C) fue menor a la temperatura promedio del ambiente (25 C) Mañana Medio día Tarde Ambiente Figura 3. Comportamiento de la temperatura en grados centígrados (ºC) en el invernadero con salida de aire y en el ambiente. La humedad relativa promedio para esta zona, según la estación meteorológica de la EARTH, es de 9 % (Rodríguez, 25). Generalmente la humedad relativa dentro del invernadero con este tratamiento fue más baja comparada con la humedad relativa ambiental. Sin embargo, los días 8, 1, 11 y 12, en horas del medio día y en la tarde, presentaron datos de humedad relativa cercanos a los de la humedad ambiental. La posible causa de este efecto fue la mayor precipitación pluvial durante esos días las cuales pudieron influir la humedad relativa por la cantidad de humedad atmosférica (Figura 4) Mañana Medio día Tarde Figura 4. Comportamiento del porcentaje de la humedad relativa bajo condiciones de invernadero con salida de aire. En el invernadero con captación e inyección de agua (T3), las temperaturas medidas en las horas de la mañana tendieron a ser bajas, alrededor de 24 ºC en promedio. Las temperaturas del medio día y la tarde fueron mucho mayores con excepción de los días 5 y 14 en los cuales las tres mediciones tuvieron comportamientos similares (Figura 5). La temperatura de la tarde para los días 3, 4 y 15 fue muy elevada respecto a las mediciones de la mañana y medio día. Cuando se analizaron los datos climatológicos de la estación meteorológica EARTH (Rodríguez, 25), se encontró que la temperatura más alta de los días 3 y 4 fue a la 1:48 y 1:4 p.m. respectivamente.

5 Humedad relativa (%) Temperatura (ºC) Arce et al. / Tierra Tropical (26) 2 (1): Mañana Medio día Tarde Ambiente Figura 5. Comportamiento de la temperatura en grados centígrados (ºC) en el invernadero sometido a la inyección de agua y en el ambiente. El porcentaje promedio de humedad relativa en horas de la mañana (6: a.m.) fue similar y muy bajo con este tratamiento. Durante todos los días de la medición, se observó que el porcentaje de humedad relativa del medio día y la tarde fue más alto y se alcanzaron humedades de hasta 8 % (Figura 6) Mañana Medio día Tarde Figura 6. Comportamiento del porcentaje de la humedad relativa bajo condiciones de invernadero con inyección de agua Con los tratamientos T1 y T2, la temperatura promedio a lo largo de los 15 días se comportó de forma similar: en la mañana la temperatura más baja y al medio día la temperatura más alta (Cuadro 1). Con el tratamiento T3 en promedio la temperatura en la mañana también fue más baja. Sin embargo, la temperatura más alta fue en la tarde (Cuadro 1). La lechuga requiere temperaturas diurnas entre 14 C - 18 ºC (InfoAgro, 22). La temperatura óptima varía según las especies, pero casi siempre está comprendida entre 1 ºC y 25 ºC (FAO, 22). Con los tres tratamientos, el invernadero presentaba una temperatura superior a la temperatura óptima que requiere el cultivo.

6 26 Arce et al. / Tierra Tropical (26) 2 (1): Cuadro 1. Comportamiento promedio de la temperatura (ºC) y de la humedad relativa (%) en las tres condiciones internas del invernadero. Hora de evaluación Temperatura ( C) T1 T2 T3 Humedad relativa (%) Temperatura ( C) Humedad relativa (%) Temperatura ( C) Humedad relativa (%) 6: a.m : m.d : p.m Por los tres tratamientos, la humedad relativa tuvo un comportamiento desigual. Los promedios de la evaluación fueron más bajos en la mañana con T2 y T3 y más bajos en el mediodía con T1. La humedad relativa más alta se presentó en la tarde con T1 y T2 pero el mediodía con T3 (Cuadro 1). Con los tres tratamientos, las plántulas no crecieron significativamente después del transplante. La altura del tallo no alcanzó los 5 cm y las raíces fueron más grandes que la misma planta, indicando el afán de la planta para buscar agua en el sustrato (Cuadro 2). Al analizar estadísticamente con la prueba de rango múltiple de Duncan los datos de las variables para cada tratamiento, se determinaron diferencias (p<.5) entre la altura del tallo del tratamiento T1 y los tratamientos T2 y T3. De la misma forma hubo diferencia estadísticamente significativa (p<.5) en el grosor del tallo para el tratamiento T3 respecto al T1 y T2. Por otra parte, en el caso de la longitud de raíz y el peso seco, todos los tratamientos fueron diferentes (Cuadro 2). Cuadro 2. Comparación de la altura y el grosor de tallo, la longitud de la raíz (cm) y el peso seco de las plántulas (g) en plantas de lechuga sometidas a tres condiciones diferentes de invernadero. Variables T1 (n = 2) T2 (n = 2) T3 (n = 1) Altura tallo (cm) 4.3 ±.36 a 3.3 ±.36 b 4.5 ±.36 b Grosor tallo (mm) 1.6 ±.2 a.7 ±.2 a 2.2 ±.2 b Longitud raíz (cm) 6.3± 2.54 a 4. ± 2.54 b 3.2 ± 2.54 c Peso seco (g).8 ± (2.4x1-5 ) b.13 ± (2.4x1-5 ) a ± (2.4x1-5 ) c Los valores con un superíndice diferente indican diferencias estadísticamente significativas (p<.5), prueba de rango múltiple de Duncan. Las plantas evaluadas en el tratamiento T3 presentaron los mayores promedios al compararlo con los tratamientos T1 y T2, con respecto a todas las variables evaluadas, con excepción de la longitud de raíz (Cuadro 2). Aunque el tiempo de inyección de agua fue relativamente corto dentro del invernadero, se observó una respuesta positiva en términos de la longitud y grosor del tallo y peso seco de las plántulas de lechuga en este tratamiento. Por otra parte, la mayor longitud de las raíces se observó en el tratamiento T1; esto se pudo deber a la falta de agua en este tratamiento.

7 Arce et al. / Tierra Tropical (26) 2 (1): CONCLUSIONES Se monitorearon las condiciones ambientales dentro del invernadero a través de la toma diaria de datos de temperatura y humedad relativa. La temperatura promedio de la mañana para T1, T2 y T3 fue de 26.3, 25.6 y 24.1 ºC, respectivamente, siendo las temperaturas más frescas. Se presentaron las temperaturas más altas al medio día (39.1 C y 33.3 C para T1y T2, respectivamente) y en la tarde (35.6 ºC para T3). Por otra parte la humedad relativa promedio de la mañana fue la más baja para T2 y T3 (58 % y 42 %, respectivamente). Sin embargo, para T3, la humedad relativa de la tarde aumentó hasta 77 %. Se evalúo el efecto de la temperatura y la humedad de cada tratamiento en el invernadero a lo largo del crecimiento de las plantas de lechuga, midiendo las variables de altura y grosor del tallo, longitud de raíces y peso seco. Según el peso seco, el mejor tratamiento fue el T3 (captación e inyección de agua al medio interno) debido a que se obtuvo mayor peso (1.857 g) respecto a los otros dos tratamientos. LITERATURA CITADA Barquero G.C. 23. Principios para la Producción Agrícola en Invernaderos: Experiencias en Costa Rica. Mundo Gráfico. San José, CR. 134 p. CNP (Comisión Nacional para la Producción Agrícola en Ambientes Protegidos, CR). 24. Estrategia nacional para la producción en ambientes protegidos. (Diapositivas). San José, CR. 46 diapositivas, color. FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, IT). 22. Control del medio ambiente (en línea). Capítulo 4. In El Cultivo Protegido en Clima Mediterráneo. Manual preparado por el Grupo de Cultivos Hortícolas. FAO Dirección de Producción y Protección Vegetal 9. Roma, IT. Consultado el 16 de octubre del 25. Disponible en InfoAgro. 22. El cultivo de la lechuga (en línea). San José, CR. Consultado el 16 de septiembre del 25. Disponible en InfoAgro. 24. Primera parte control climático en invernaderos (en línea). San José, CR. Consultado el 16 de septiembre del 25. Disponible en Rodríguez, W. 25. Informe: Resumen Anual de 1996 a 25. Estación Meteorológica, Universidad EARTH. Guácimo, CR. Wittwer, S.H.; Castilla, N Protected cultivation of horticultural crops worldwide. Hort Technology 5 (1): 6-23.