2.3 Producción de Cultivos en Invernadero con Sistemas Hidroponicos

XV SIMPOSIO INTERNACIONAL DE

PRODUCCIÓN DE CULTIVOS EN INVERNADEROS

FACULTAD DE AGRONOMÍA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN

PRODUCCIÓN DE CULTIVOS EN INVERNADERO CON SISTEMAS HIDROPÓNICOS CERRADOS Dr. Alfredo Lara Herrera Unidad Académica de Agronomía Universidad Autónoma de Zacatecas Gral. Escobedo, N. L. 15 de septiembre 2017

TecnologĂ­as para ambiente protegido en Zac. 15%

54%

2%

29%

Producciรณn de hortalizas en ambiente protegido 2016 74.6% 354.9 ha

4.4% 21.1 ha

20.8% 99.3 ha

PROBLEMATICA  Suelos y agua de mala

calidad  Degradación física y química de los suelos  Problemas de fitosanitarios (nematodos y hongos)  Reducción en rendimiento  Aumento de costos

2000 – 2010 ☺ 2011 – 2017

ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN  Incremento en el uso de

desinfectantes del suelo

 Uso de injertos

 Cultivo en sustrato

(sistema abierto)

Razones para usar sistema abierto  Evitar problemas

fitopatológicos  Evitar desbalances

nutrimentales  No arriesgar la calidad ni

el rendimiento

PROBLEMAS EN SIS. ABIERTO  Baja eficiencia en el uso del

agua  Baja eficiencia en el uso de

fertilizantes  Alta contaminación del

suelo y acuíferos  Altos costos de producción

ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN  EVALUACIÓN DE LA SOLUCIÓN NUTRITIVA Y LA TEMPERATURA EN LA PRODUCCIÓN HIDROPÓNICA DE

TOMATE EN INVERNADERO Ledesma-Cruz, 2012

 Objetivo:

Evaluar el proceso de producción de un cultivo de tomate (Lycopersicon esculentum Mill) desarrollado en un sistema hidropónico abierto, utilizando como sustrato perlita, monitoreando las propiedades de la solución nutritiva Ledesma-Cruz, 2012

Volumen de solución nutritiva (mL) aplicado por riego en cada maceta, promedio diario

12 – 15 riegos por día, de 15 minutos y 300 mL por riego

Ledesma-Cruz, 2012

El dren es el porcentaje de la soluciรณn nutritiva que tras pasar por el sistema radicular se recoge al final de las bolsas de cultivo

Ledesma-Cruz, 2012

Ledesma-Cruz, 2012

CONCLUSIONES  Se logró tener un ciclo de cultivo libre de

enfermedades en sustrato  Rendimiento y calidad superiores a los de suelo  Alta pérdida de agua y fertilizantes (40 a 50%)

 Altos costos de producción

Ledesma-Cruz, 2012

ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN  Agentes fitopatógenos en la solución nutritiva para el cultivo de jitomate en un sistema hidropónico cerrado.  Interciencia 2017

De la Rosa-Rodríguez, 2014

FITOPATÓGENOS EN LA SN  Tratamientos de

conducción de la SN:  Entubada  2/3 cubierta  1/3 cubierta  Descubierta

 Objetivo: Desarrollo de

fitopatógenos en la SN con 4 grados de exposición De la Rosa-Rodríguez, 2014

ďƒ˜ Tratamientos

vista lateral

vista frontal

De la Rosa-RodrĂ­guez, 2014

 Manejo de la solución nutritiva • 35 riegos de 4 minutos • Medidas de prevención

 Monitoreo de plagas y enfermedades • Inspecciones diarias • Registro de monitoreo

 Patógenos identificados mediante

claves especializadas (Both, 1971; Barnett y Hunter,1972).

De la Rosa-Rodríguez, 2014

Resultados y Discusión  Incidencia fue de 0.14 % • Cladosporium fulvum • Severidad (grado 2= 50 lesiones por planta)

 Microorganismos en la solución nutritiva • Bacterias no fitopatógenas (Goto, 1990) • Cladosporium spp en tratamientos 1 y 3.

De la Rosa-Rodríguez, 2014

De la Rosa-RodrĂ­guez, 2014

 Variables medidas en la solución nutritiva

• Aplicada

Drenada

865 – 3260 mL

20-32%

• pH

5.5 - 6.0

• CE

1.8 y 2.6 dS m-1,

6.5 – 7.2 3.1-5.5 dS m-1

De la Rosa-Rodríguez, 2014

Rendimiento de tomate por efecto de cuatro sistemas de conducción de la solución nutritiva drenada desde las macetas hacia los reservorios para su recirculación (n = 4).

Tratamiento Sistema de conducción

Rendimiento (kg m-²)

1

Descubierto

26.880 a†

2

Parcialmente cubierto

25.023 a

3

Cubierto

25.116 a

4

Entubado

24.317 a

De la Rosa-Rodríguez, 2014

CONCLUSIONES  La recirculación de la solución nutritiva sin

ningún método de desinfección, sólo utilizando el manejo adecuado de la misma en un sistema hidropónico cerrado, no tiene efecto en la incidencia de fitopatógenos radiculares ni en el rendimiento en un cultivo de tomate.

De la Rosa-Rodríguez, 2014

CONCLUSIONES  Las plantas no presentaron síntomas de ninguna

enfermedad durante un ciclo de 240 días.  Ningún microorganismo identificado es

fitopatógeno en la raíz.  Con la reutilización de la solución nutritiva se ahorró entre un 20 y 30% de fertilizante y agua.

De la Rosa-Rodríguez, 2014

Publicación de resultados:  De la Rosa-Rodríguez et al., 2016. Agentes fitopatógenos en la solución nutritiva para el cultivo de jitomate en un sistema

hidropónico cerrado.

Interciencia. 42(4):236241.

OBJETIVO: Comparar producción y calidad de frutos entre un sistema hidropónico abierto y uno cerrado, en un cultivo de tomate y sustrato perlita utilizado anteriormente en tres ciclos de producción.

De la Rosa-Rodríguez, 2017

Diámetro (DT) y longitud de tallo (LT) promedios durante el ciclo de tomate para sistemas hidropónicos abierto y cerrado.

Diámetro de Tallo en Sistemas Hidropónicos

Longitud de Tallo en Sistemas Hidropónicos

Abierto

Cerrado

Abierto

Cerrado

(mm)

(mm)

(cm)

(cm)

Mayo

6.8

6.74

33.99

33.41

Junio

14.19

13.7

129.51

125.31

Julio

16.19

16.79

225.54

219.61

Agosto

16.51

16.71

332.12

326.06

Septiembre

15.22

14.8

442.44

432.68

Octubre

14.59

14.76

542.49

531.39

Noviembre

14.65

14.31

658

649.24

Mes

De la Rosa-Rodríguez, 2017

Rendimiento de frutos de tomate en los sistemas hidropónicos cerrado y abierto en 20 cortes realizados en el ciclo.

Frutos Sistema

Peso por Rendimiento

Categoría y

por Diámetros (mm)

hidropónico

fruto (g)

planta

† ‡

Polar

Ecuatorial

Predominancia % (kg m-2)

Abierto

46.54a†

62.18a

49.97a

94.18a

17.5a

3

75-100

Cerrado

45.81a

61.95a

47.84b

92.48a

16.9a

3

75-100

DSH‡

2.24

2.10

1.67

21.60

3.94

Medias seguidas con la misma letra dentro de columnas, no presentan diferencias (Tukey, 0.05).

Designificativas la Rosa-Rodríguez,

2017

Efecto de sistemas hidropónicos abierto y cerrado en calidad de fruto en tomate.

Etapa

Índice

Sistema Hidropónico

SST

pH

CE

AT

IM

1

1

Abierto

4.90 a

4.69 a

5.70 a

0.19 a

21.34 a

Cerrado

5.12 a

4.67 a

5.68 a

0.18 a

24.04 a

Abierto

5.35 a

4.56 a

5.46 a

0.30 a

34.64 a

Cerrado

5.15 a

4.59 a

5.66 a

0.29 a

33.43 a

Abierto

4.85 a

4.52 a

5.67 a

0.16 a

33.35 a

Cerrado

5.05 a

4.46 a

5.83 a

0.15 a

29.95 a

Abierto

5.40 a

4.55 a

6.15 a

0.27 a

20.81 a

Cerrado

5.43 a

4.59 a

6.32 a

0.25 a

29.22 a

Abierto

5.45 a

3.51 a

5.90 a

0.27 a

17.22 a

Cerrado

5.62 a

3.61 a

5.95 a

0.26 a

20.59 a

Abierto

5.80 a

4.57 a

5.87 a

0.16 a

25.76 a

Cerrado

6.00 a

4.62 a

5.95 a

0.17 a

29.75 a

DSH

0.3

0.17

0.25

0.02

4.24

1 1 2 2 2

2 3 1 2 3

SST= Sólidos Solubles Totales; pH= Potencial de Hidrogeno; CE= Conductividad Eléctrica; AT= Acidez Titulable; IM= Índice de Madurez; DSH= Diferencia Significativa Honesta.

De la Rosa-Rodríguez, 2017

Pérdida promedio de peso por semana en frutos de tomate, en porcentaje, para sistemas hidropónicos abierto y cerrado en tres índices de madurez.

Sistema 7 DDC

14 DDC

21 DDC

Abierto

2.842a

1.906a

1.883a

2.210

Cerrado

2.810a

1.912a

1.916a

2.212

DMS

0.427

0.283

0.321

Hidropónico

PPPS

DDC= Días después de la cosecha PPPS= Pérdida promedio por semana DSH= Diferencia significativa honesta

De la Rosa-Rodríguez, 2017

Tasa interna de retorno y valor actual neto para un periodo de 10 años en sistemas hidropónicos abierto y cerrado.

Sistemas Hidropónicos

Tasa de interés nominal

Tasa de interés real

VAN real

TIR nominal (%)

TIR real (%)

Sistema Cerrado

0.1461

0.11

-3,446

14.21

10.28

Sistema Abierto

0.1461

0.11

-23,593

11.84

7.99

De la Rosa-Rodríguez, 2017 VAN real= Valor actual neto real; TIR nominal= Tasa interna de retorno nominal; TIR real= Tasa interna de retorno real

CONCLUSIONES  El uso de un sistema hidropónico con recirculación de la

solución nutritiva (cerrado) es una alternativa comparable con el sistema abierto en rendimiento y calidad de frutos producidos.  El sistema hidropónico cerrado presentó un ahorro de 27% de

agua y 29% de fertilizantes.  Con el sistema hidropónico cerrado se tiene una tasa de

rentabilidad de 2.29% hidropónico abierto.

superior

respecto

De la Rosa-Rodríguez, 2014

al

sistema

Publicación de resultados:  De la Rosa-Rodríguez et al. 2016.

Rendimiento y calidad de tomate en sistemas hidropónicos abierto y cerrado. Revista

Mexicana de Ciencias Agrícolas. 17:3439-3452.

De la Rosa-RodrĂ­guez, 2017

OBJETIVO  Determinar el

rendimiento y la cantidad

de agua y fertilizantes aplicados en un sistema hidropónico cerrado versus uno abierto, en un ciclo de producción de

tomate

De la Rosa-Rodríguez, 2017

Sistemas hidropĂłnicos abierto y cerrado En una nave de invernadero De la Rosa-RodrĂ­guez, 2017

METODOLOGÍA  2 Tratamientos  8 Repeticiones  Cada hilera tuvo 67 macetas

(canal) con 134  En cada canal se captó la SN drenada  En S. Cerrado se captó en un reservorio para su re-uso  En S. abierto se dirigió fuera del invernadero De la Rosa-Rodríguez, 2017

SOLUCIÓN NUTRITIVA  Solución Steiner

 CE=2.0 ± 0.1  pH=5.5 ± 0.1  En sistema cerrado:  Antes de mezclar la SN recirculada, se regeneraba añadiendo agua hasta una CE=1.7 dS m-1, + KNO3 al 1 N, hasta CE=2.0, + H2SO4 1 N o H3PO4 1 N para pH=5.5

 Agua: Ca=2.25; Mg=1.22 SO4=1.45 De la Rosa-Rodríguez, 2017

SOLUCIÓN NUTRITIVA  Reemplazo de SN en S.

cerrado:  1 Abril – 6 Julio: 91 días  7 Julio – 15 Sept: 72 días  16 Sept – 22 Nov: 67 días

  Control pasivo del clima

De la Rosa-Rodríguez, 2017

Cuadro 1. Productividad de fertilizante y agua con respecto a las cantidades aplicadas y drenadas en los sistemas hidropĂłnicos abierto y cerrado, durante el ciclo de cultivo.

Tratamien

tos

Sistema

Fertilizante Fertilizante

SN apli-

SN

Productividad Productividad

aplicado

drenado

cada

drenada

de fertilizante

del agua

(kg ciclo-1)

(kg ciclo-1)

(m-3 ciclo-1)

(m-3 ciclo-1)

(kg g-1)

(kg m-3)

375.0 b

0.0024 b 210.7 b

0.9 b

16.72 a

29.76 a

519.0 a

145.75 a 289.5 a

78.5 a

12.82 b

22.90 b

7.201

1.515

3.609

Cerrado Sistema Abierto DSH:

60.904

21.386

10.559

De la Rosa-RodrĂ­guez, 2017

Cuadro 2. Solución nutritiva aplicada, drenada y porcentaje de drenaje en un día típico de cada mes del cultivo de tomate desarrollado en dos sistemas hidropónicos, abierto y cerrado.

Mes de ciclo de

Volumen aplicado por

Volumen captado por

Porcentaje de drenaje

cultivo

planta (mL día-1)

hilera (L día-1)

(%D)

Abril

865.68

71.96

32

Mayo

2460.32

52.21

25

Junio

3234.33

51.53

20

Julio

2970.08

53.95

26

Agosto

3253.63

57.43

24

Septiembre

3253.63

53.94

28

Octubre

3248.47

38.31

20

De la Rosa-Rodríguez, 2017

Cuadro 3. Porcentaje de frutos de jitomate en cuatro niveles de calidad, y rendimiento de frutos por efecto de los sistemas hidropónicos cerrado y abierto, en 2014 (n = 4).

Tratamiento

Porcentaje ( % ) de frutos en cuatro categorías de calidad

Rendimiento (kg m-2)

Cerrado Abierto

1†

2

3

4

38 a‡

47 a

11 a

4a

40 a

46 a

10 b

4a

DSH:

19.6 a 20.8 a 1.31

† 1 Primera calidad (>130 g por fruto); 2 Segunda calidad (100-130 g por fruto); 3 Tercera calidad (60-100 g por fruto); 4 Cuarta calidad (<60 g por fruto). ‡ Cifras seguidas con la misma letra son estadísticamente iguales en cada columna (Tukey, p ≤ 0.05).

De la Rosa-Rodríguez, 2017

CONCLUSIONES  El rendimiento de tomate no fue diferente entre los

sistemas hidropónicos cerrado y abierto.

 En el sistema cerrado se tuvo un incremento de 26.9

% en la producción de frutos por cada litro de agua, respecto al sistema abierto.

De la Rosa-Rodríguez, 2017

CONCLUSIONES  La producción de frutos en el sistema cerrado fue de

16.72 kg por cada kg de fertilizante y de 12.82 kg en el sistema abierto; en el sistema cerrado se tuvo un

incremento de 3.9 kg de fruta producida, equivalente a un ahorro de 23.3 % en fertilizantes.

De la Rosa-Rodríguez, 2017

De la Rosa-RodrĂ­guez, 2017

INTRODUCCIÓN  El porcentaje de drenaje

debe ser el óptimo para satisfacer las necesidades

de la planta y al mismo tiempo no provocar un derroche de agua y nutrimentos (Sánchez-Del Castillo et al., 2014).

De la Rosa-Rodríguez, 2017

INTRODUCCIÓN  Mediante el manejo del

 Existe poca información

riego (frecuencia y

sobre cuál es el porcentaje de

tiempos de riego) se

SN drenada con el cual las

generan las magnitudes

plantas de tomate tienen las

de la SN drenada.

mejores condiciones para su crecimiento, rendimiento y calidad de frutos

De la Rosa-Rodríguez, 2017

MATERIALES Y MÉTODOS  Seis tratamientos

 Seis porcentaje de drenaje:  Tiempo de riego

(minutos) 1 2 3 1

2 3

Flujo de emisor (L h-1) 2 2 2 4 4 4

Drenaje (%) 25 30 40 45 55 60

 Frecuencia entre riegos: 20 a 30 minutos (demanda de

la planta)

De la Rosa-Rodríguez, 2017

MATERIALES Y MÉTODOS  UE: 6 macetas de 25 L

con perlita, 2 plantas  Volumen aplicado de SN.  Volumen drenado de SN en el canal con 6 macetas  %D= (VD/VA)100  Re-establecimiento de la

composición y reciclado De la Rosa-Rodríguez, 2017

Rendimiento de frutos de tomate y productividad del agua en hidroponia con diferente porcentaje de drenaje de solución nutritiva en 18 cortes realizados en el ciclo.

Frutos % de

Peso por

por drenaje

Diámetros (mm)

Rendimient Productividad

o

fruto (g)

planta

(kg Polar

Ecuatorial

m-2)

del agua

Categoría

(kg m-3)

25

44.70a†

59.92b

48.98b

90.02b

12.0b

43.09a

3

30

45.81a

61.95b

48.84b

92.48b

12.7b

41.03a

3

40

44.90a

65.00a

51.80a

116.90a

15.7a

33.81b

2

45

44.50a

64.92a

51.50a

116.60a

15.5a

29.86b

2

55

46.54a

62.18b

49.97b

94.18b

13.5b

22.54c

3

60

44.30a

60.30b

49.45b

92.90b

12.3b

18.48c

3

DSH‡

2.29

2.26

1.79

22.20

3.54

3.97

Cuadro 4. Calidad de frutos de tomate por efecto de seis porcentajes de drenaje de la solución nutritiva en un sistema hidropónico cerrado, en dos etapas de desarrollo de la planta.

Etapa 1

2

Porcentaje de Drenaje 25 30 40 45 55 60

SST 5.91a† 5.42b 5.08b 4.90c 4.98c 4.85c

pH 4.69a 4.67a 4.56a 4.59a 4.52a 4.46a

CE 6.05a 5.70b 5.66b 5.68b 5.57c 5.30c

AT 0.27a 0.32a 0.18a 0.22a 0.15a 0.18a

IM 21.88c 16.93c 28.22b 22.36c 33.20a 26.95b

25 30 40 45 55 60

5.99a 5.60a 5.43b 5.40b 5.35b 5.15b

4.55a 4.59a 4.51a 4.61a 4.37b 4.62a

6.32a 5.95b 5.64b 5.59c 5.53c 5.58c

0.28a 0.19a 0.27a 0.25a 0.19a 0.22a

21.81c 29.42a 20.14c 21.64c 33.43a 30.23a

0.40 0.26 0.35 0.30 4.42 † Medias seguidas con la misma letra dentro de columnas no presentan diferencias significativas (Tukey, 0.05).

SST= Solidos Solubles Totales; pH= Potencial de Hidrogeno; CE= Conductividad Eléctrica; AT= Acidez Titulable; IM= Índice de Madurez; DMS= Diferencia mínima De la Rosa-Rodríguez, 2017 significativa.

CONCLUSIONES  El porcentaje de drenaje de la SN tuvo efecto en el

rendimiento de frutos de tomate, con 40 y 45% de drenaje se tuvieron los mayores rendimientos, con un incremento de hasta 25%.  Porcentajes de drenaje de la solución nutritiva

inferiores a 40 favorecieron algunos parámetros de calidad de los frutos como la concentración de azúcares (sólidos solubles totales) y conductividad eléctrica en el jugo, pero se reduce el rendimiento.

De la Rosa-Rodríguez, 2017

CONCLUSIONES  La CE de la solución nutritiva drenada tuvo

comportamiento inverso al porcentaje de drenaje, eso incrementó los SST, CE en los frutos.  La productividad del agua medida en kg de frutos de

tomate por cada metro cúbico de agua, fue mayor en los tratamientos con menor porcentaje de drenaje (20 y 25%), a mayor porcentaje de drenaje disminuyó la productividad De la Rosa-Rodríguez, 2017

De la Rosa-RodrĂ­guez, 2017-2020

OBJETIVO  Determinar la relación (proporción) entre nutrimentos absorbidos por los cultivos de tomate y lechuga en dos sistemas hidropónicos cerrados, Raíz

Flotante (RF) y Técnica de Película Nutritiva (NFT) con diferentes potenciales osmóticos y periodos de recirculación.

De la Rosa-Rodríguez, 2017-2020

Alvarado-Chรกvez, 2017-2019

OBJETIVO ď&#x201A;&#x2014; Evaluar

tres

sistemas

hidropĂłnicos con sustrato de fibra

de

coco:

bolis

con

acomodo horizontal, macetas con arreglo vertical y distribuidos

en

bolis forma

piramidal, en el rendimiento y calidad con dos variedades de fresa.

Alvarado-ChĂĄvez, 2017-2019

Meza-Ruvira, 2013

OBJETIVO  Evaluar el rendimiento y

calidad de lechuga

sangría (Lactuca sativa L.) cultivada en un sistema hidropónico por flotación, con diferente conductividad eléctrica.

Meza-Ruvira, 2013

 Medias de las variables evaluadas en las plantas de lechuga sometidas a cuatro concentraciones de la solución nutritiva de Steiner (1984),

en un sistema hidropónico por flotación.

Variable

Concentración de laeléctrica solución nutritiva (%) Conductividad de la SN (100) (75) (50) (25) 2.43 2.02 1.53 1.05 -1

Peso fresco foliar (g planta )

160.62 a 173.75 a

-1

Peso seco foliar (g planta )

173.75 a

107.5 b

8.71 a

9.46 a

9.45 a

6.80 a

Peso fresco de raíz (g planta )

24.70 b

25.25 ab

30.42 a

25.71 ab

Longitud de raíz (cm)

25.93 c

31.87 ab

28.00 bc

33.25 a

Índice del contenido de clorofila en hojas

19.67 ab

18.98 b

21.45 ab

26.25 a

10486

10181

3374

2182

-1

-1

Concentración de nitratos en hojas (mg kg )

Meza-Ruvira, 2013

alara204@hotmail.com