Tesis doctoral de Mª Dolores Roca Ferrerfábrega
El cultivo en invernadero se ha extendido ampliamente por su potencial de optimización integral del sistema de producción. El control de los procesos bajo invernadero (control del clima, riego y fertilización), es requerido cada vez más como una exigencia de la agricultura de precisión, para aumentar la productividad pero también para mejorar las condiciones de trabajo y asegurar una mejor gestión de los recursos, que reduzca los efectos sobre el medio ambiente. la técnica del cultivo sin suelo proporciona una herramienta inestimable para optimizar los procesos de absorción de agua y elementos minerales disueltos en ella. Se efectúa generalmente en sustrato, con volumen limitado y con baja retención de agua, lo que obliga a una fertirrigación de alta frecuencia, a escala de minutos. se sabe que la absorción de agua y de nutrientes por las raíces se hace de modo selectivo y variable. Las variaciones climáticas, producen altibajos en la demanda evapotranspiratoria y existen riesgos de acumulación de sales en el sustrato. Esto, unido a lo reducido del sistema radicular, lleva al cultivador a un criterio de manejo basado en suministros en exceso, en sistemas abiertos con pérdidas de lixiviados que pueden ser muy abundantes. En consecuencia, se produce una baja eficiencia en el uso del agua y los fertilizantes, con el consiguiente deterioro ambiental de la zona geográfica afectada. con el fin de minimizar estas pérdidas de agua y los minerales disueltos en ella, el futuro del cultivo sin suelo se fundamenta en la recirculación de la solución nutritiva, sin embargo escasean los conocimientos en cuanto a necesidades nutritivas de la planta en tiempos cortos, lo cual dificulta la reutilización de la solución. En el caso de la gestión del riego, se han desarrollado, entre otros, sistemas de control basados en modelos predictivos de absorción hídrica mixtos, que integran variables climáticas y fisiológicas. La absorción mineral se asocia normalmente con la absorción hídrica, con la que en intervalos de tiempo largos guarda buena correlación. Sin embargo, en el caso del ión nitrato en intervalos cortos, es preciso prever por separado la evolución que han de seguir las demandas de agua y de nitrato por la planta. la absorción de nitrato lleva consigo un consumo de energía, que se satisface a través del transporte de asimilados desde los órganos aéreos hasta la raíz. La disponibilidad de carbohidratos en la raíz depende del balance de los mismos en la planta y se relaciona con variables ambientales, especialmente con la radiación. Es necesario ver el nivel en el que estas relaciones se establecen en una planta adulta, en nuestro caso de rosal, en la que hay una competencia permanente de los órganos en crecimiento, sumideros de asimilados, como son los nuevos tallos florales y los botones en crecimiento, con las raíces que deben absorber el nitrato. Además, las especies plurianuales arbustivas son capaces de adaptar la morfología de las hojas a las condiciones cambiantes del ambiente, en particular a la radiación. Estos cambios influyen en gran medida en las relaciones fuente-sumidero. Cuando esa especie es de interés agronómico por sus flores o sus frutos, el estudio de la morfología foliar en las relaciones fuente sumidero adquiere gran interés. en el estudio de estos aspectos referidos al cultivo del rosal para flor cortada se plantean los siguientes objetivos: – elaborar y validar modelos de absorción de nitrato basados en cinéticas horarias, en función de variables climáticas fácilmente medibles, como la radiación, la temperatura, la humedad del aire y la tasa de absorción hídrica. – desarrollar modelos estacionales para estimar la cosecha de rosas, en función de la radiación y de la temperatura y analizar las diferencias estacionales de calidad de los tallos florales, referida al área foliar específica del tallo floral y al tamaño del botón floral. – estudiar el efecto de la radiación en la relación c/n, evaluando la variación de la distribución de la biomasa entre estaciones, los carbohidratos no estructurales y el nitrógeno, entre raíces, pulmón y tallos florales. – estudiar el efecto sumidero de los tallos florales sobre la tasa de absorción mineral y el reparto de carbohidratos y nitrógeno a lo largo del ciclo de desarrollo floral, en dos estaciones del año con niveles de radiación diferente. todos los experimentos que se proponen en esta tesis, se realizan en plantas de rosal (rosa x hybrida) en producción continua, en cultivo sin suelo en perlita, con solución hidropónica recirculante, en invernadero dotado con calefacción del aire y del sustrato, y con nebulización y ventilación automáticas. Para el manejo de las plantas se sigue el método del arqueado de tallos o «pulmón». En el invernadero se dispone de una serie de sensores de radiación (interior y exterior), de temperatura del aire (interior y exterior), de temperatura del sustrato y de la solución nutritiva, y de humedad del aire. el estudio de las cinéticas diarias de absorción hídrica y de nitrato a escala horaria, requiere realizar muestreos horarios de solución nutritiva en ciclos de 24 horas. Un sistema independiente hidropónico puro recirculante, con 30 plantas, provisto de balanza de precisión permite registrar el balance hídrico cada 15 segundos, y un equipo automático de recogida de muestras de la solución nutritiva, permite conocer hora a hora la concentración de nitrato en el sistema para calcular el balance de este nutriente. para la elaboración y validación de un modelo de absorción de nitrato en un cultivo leñoso en plena producción, es necesario recopilar información que pueda afectar a la misma en las condiciones de cultivo. Se elaboran cuatro bases de datos (medidas climáticas, tasas netas horarias de absorción hídrica, tasas netas horarias de absorción de nitrato…), Correspondientes a cuatro condiciones climáticas representativas del ciclo anual (verano, otoño, invierno y primavera). Se obtienen relaciones empíricas de la tasa neta de absorción de nitrato, considerada como variable dependiente y como variables regresoras, la radiación, la temperatura, el déficit de presión de vapor y la tasa de absorción hídrica. La capacidad de predicción de estas variables depende de si se trata del periodo diurno o del nocturno y de la estación del año. Estos modelos son, posteriormente, validados con muestreos independientes. para estudiar las relaciones de la distribución estacional de carbohidratos y nitrógeno con la producción, y de la radiación y la temperatura con la calidad de los tallos florales, se lleva un seguimiento de producción y calidad de tallos florales a lo largo del ciclo anual. Se realizan cuatro muestreos de planta completa por estación de las que, tras separarlas en raíces, pulmón y tallos florales, se determina biomasa, carbohidratos no estructurales y nitrógeno total. En general, las raíces contienen más nitrógeno que el pulmón y el contenido en los tallos florales depende de la tasa de crecimiento. Los azúcares solubles están más concentrados en el pulmón y, sobre todo, en los tallos florales, que en las raíces. En cuanto al almidón, la concentración más elevada se da en invierno en todas las partes de la planta, disminuye su concentración en primavera y aún más en verano, para dar valores mínimos en otoño. Mientras no se altera la biomasa de la planta, ésta mantiene el patrón de distribución de biomasa, asimilados carbonados y asimilados nitrogenados, pero la poda de regeneración del pulmón practicada a finales de la primavera, obliga a la planta a reubicar sus recursos para devolver la distribución adecuada de nutrientes a todas sus partes. Se ha podido relacionar la producción y la calidad de los tallos florales, en lo que respecta al área foliar específica de éstos y al tamaño del botón floral, con la radiación por unidad de superficie foliar y con la temperatura, con las consiguientes repercusiones en la mejora del manejo del cultivo. se estudia el efecto sumidero de los tallos florales sobre la cinética de absorción mineral y el reparto de carbohidratos y nitrógeno, planteándose ensayos consistentes en eliminar a nivel basal todos los tallos florales emergentes, quedando sólo las raíces y el pulmón. El seguimiento del reparto de carbohidratos y nitrógeno total, así como de la cinética de absorción mineral a lo largo de todo el ciclo de desarrollo de los nuevos tallos florales, permite discernir entre las componentes ambientales y metabólicas que afectan a la absorción de nutrientes. Para ello, estos ensayos se realizan en primavera y en verano, ambas estaciones de elevada producción floral pero con niveles de radiación marcadamente diferentes. se pone de manifiesto la relevancia de los tallos florales como sumidero principal, en la fase desde la brotación hasta la aparición del botón floral y la condición de fuente de sus hojas, en la fase desde la aparición del botón floral al momento de la cosecha. Además, destaca la influencia de la temperatura en la velocidad para alcanzar tallos cosechables y en la calidad de los mismos. como consecuencia de este estudio se proponen, por un lado, modificaciones en el manejo del cultivo de rosal para flor cortada en invernadero, que pueden mejorar la producción y calidad de la cosecha y, por otro, la incorporación de algoritmos al sistema de gestión de la nutrición, que permitirían reducir el consumo de agua y de nutrientes, en particular de nitrato, limitándolo al que necesita la planta en cada momento de su ciclo de desarrollo.
Datos académicos de la tesis doctoral «Absorción de nitrato en cultivo sin suelo. estudio de las implicaciones agronómicas y fisiológicas como base para optimizar el manejo de la fertilización. aplicación a un cultivo de rosas.«
- Título de la tesis: Absorción de nitrato en cultivo sin suelo. estudio de las implicaciones agronómicas y fisiológicas como base para optimizar el manejo de la fertilización. aplicación a un cultivo de rosas.
- Autor: Mª Dolores Roca Ferrerfábrega
- Universidad: Politécnica de Valencia
- Fecha de lectura de la tesis: 04/11/2009
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Pedro Florián Martínez García
- Tribunal
- Presidente del tribunal: manuel Abad berjon
- pilar Lorenzo mínguez (vocal)
- sebastian Bañon arias (vocal)
- nicolas Castilla prados (vocal)