1

Necesidades climNecesidades climááticas ticas de los cultivosde los cultivos

Notas del diplomado semi-presencial a distancia sobre Agrometeorología, COFUPRO-IMTA, Abril 2007

Jiutepec, Morelos

WOB-22

El clima afecta nuestras actividades El clima afecta nuestras actividades diariasdiarias

2

WOB-33

Pero ninguna actividad productiva es tan Pero ninguna actividad productiva es tan afectada por el clima como las actividades afectada por el clima como las actividades

agropecuarias, principalmente las agragropecuarias, principalmente las agríícolascolas

WOB-44

Confort residencial

3

WOB-55

Planta-ambiente

Es importante monitorear el ambiente en que se Es importante monitorear el ambiente en que se desarrollan las plantas.desarrollan las plantas.

WOB-66

Sistema planta-ambiente-manejo

4

WOB-77

Rendimiento en jitomate (kg m-2)

• Campo abiertoMéxico 2-6Francia 14Israel 17

• Invernaderos sin calefacciónMéxico (abierto) 15-20España 25Francia 24Italia (abierto) 23Italia (reciculación) 33

• Invernaderos controlados y cultivo sin sueloFrancia 39Holanda (abierto) 45Holanda (recirculación) 66

Fuente: ISHS 2004

WOB-88

La ley del mLa ley del míínimonimo

• El rendimiento de un cultivo esta delimitado por el elemento o factor restrictivo sin importar que los demás estén en plenitud.

S

N P KMg

MoZn

BCaNa

FeCu

N PK

MoZnBH2O

NaFe

CO2

5

WOB-99

Situaciones productivasSituaciones productivas

World Food Production: Biophysical Factors of Agricultural Production (1992)

WOB-1010

Fotosíntesis y Respiración

bióxido de carbono agua oxigeno carbohidratos

luz

La fotosLa fotosííntesis es la formacintesis es la formacióón de n de fotosintatosfotosintatos (carbohidratos)(carbohidratos)

O)CH(OOHCO 2222 +→+

energíaOHCOOO)(CH 2222 ++→+

La respiraciLa respiracióón es el desdoblamiento de n es el desdoblamiento de fotosintatosfotosintatos para la para la liberaciliberacióón de energn de energíía a utilutil para la plantapara la planta

clorofila

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WOB-1111

Efecto de la temperatura en los procesos fisiológicos de la planta

Asimilación

TEMPERATURATEMPERATURA

Efecto de las variables Efecto de las variables ambientales en la producciambientales en la produccióónn

7

WOB-1313

Rango de variables ambientales Rango de variables ambientales bien definido para los cultivosbien definido para los cultivos

Indiferenteduración

10.000-40.000intensidad (lux)

Luz

1000-2000óptimo

Anhídrido carbónico (ppm)

55-60Humedad relativa % óptima

26-30máxima biológica

13-16óptima nocturna

22-26óptima diurna

10-12mínima biológica

0-2mínima letal

15-20óptima de sustrato

20-30óptima de germinación

9-10mínima de germinación

Rango Rango Temperatura (Temperatura (ººC)C)

WOB-1414

Efecto potencial de las temperaturas bajas en Efecto potencial de las temperaturas bajas en las plantaslas 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.

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WOB-1515

Efecto en las plantas de altas temperaturasEfecto en las plantas de altas temperaturas

• Menor firmeza y coloración irregular del fruto.

• Cierre potencial de los estomas por alta demanda evapotranspirativaambiental que genera condiciones de estrés hídrico a la planta

• Destrucción de tejidos enzimáticos a altas temperaturas (>40 ºC).

WOB-1616

Fotosíntesis vs Temp-Rs

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WOB-1717

Rangos de temperaturas cardinales de algunos cultivos

•• Temperaturas letales.Temperaturas letales.•• Temperaturas biolTemperaturas biolóógicas. gicas. •• Temperaturas Temperaturas óóptimas.ptimas.

Temperatura tomate pimiento berenjena pepino melón sandía Lechuga calabacita mínima letal 0 – 2 (-)1 - 4 0 – 2 (-)1 - 4 0 - 2 0 (-)2 – 0 0 - 4 mínima biológica 8 - 12 10 - 12 9 – 10 10 - 13 12 - 14 11 - 13 4 – 6 10 - 12 óptima diurna 22 - 26 22 - 28 22 – 26 24 - 28 24 - 30 23 - 28 15 – 20 24 - 30 óptima nocturna 13 - 16 16 - 18 15 – 18 18 - 20 18 - 21 17 - 20 10 – 15 15 - 18 máxima biológica 26 - 30 28 - 32 30 – 32 28 - 32 30 - 34 30 - 34 25 – 30 30 - 34 máxima letal 33 - 38 33 - 35 43 – 53 32 - 35 34 - 37 34 - 37 ND ND

WOB-1818

VariaciVariacióón temperatura del airen temperatura del aire

Día Noche

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HUMEDAD HUMEDAD AMBIENTALAMBIENTAL

Efecto de las variables Efecto de las variables ambientales en la producciambientales en la produccióónn

WOB-2020

Humedad del aireHumedad del aire

•• La humedad ambiental es la cantidad de La humedad ambiental es la cantidad de vapor de agua presente en el aire. No vapor de agua presente en el aire. No debe confundirse el vapor con la neblina, debe confundirse el vapor con la neblina, ya que el vapor es un gas invisible y la ya que el vapor es un gas invisible y la neblina son gotas de agua pequeneblina son gotas de agua pequeññas. El as. El vapor de agua se mueve de las zonas de vapor de agua se mueve de las zonas de mayor concentracimayor concentracióón (n (ááreas cultivadas) a reas cultivadas) a las de menor concentracilas de menor concentracióón (n (ááreas reas desnudas).desnudas).

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WOB-2121

Formas de expresar la humedad del aire•• Existe una gran confusiExiste una gran confusióón en expresar la humedad n en expresar la humedad

presente en aire ya que existe una gran variedad de presente en aire ya que existe una gran variedad de formas para realizarlo. Puede expresarse como volumen formas para realizarlo. Puede expresarse como volumen de agua por unidad de volumen de aire, en peso de de agua por unidad de volumen de aire, en peso de agua por unidad de peso de aire seco o hagua por unidad de peso de aire seco o húúmedo, en medo, en porcentaje con respecto al aire saturado. Es por eso que porcentaje con respecto al aire saturado. Es por eso que existen diversos nombres para expresar la humedad: existen diversos nombres para expresar la humedad: absoluta, especabsoluta, especíífica o relativa en volumen o pesofica o relativa en volumen o peso..

•• Sin embargo, la manera mSin embargo, la manera máás usual de expresar la s usual de expresar la humedad del aire es conocida como humedad relativa humedad del aire es conocida como humedad relativa (HR), que se define como el porcentaje en peso de la (HR), que se define como el porcentaje en peso de la humedad presente en el aire con respecto a las humedad presente en el aire con respecto a las condiciones de saturacicondiciones de saturacióón. Lo anterior se adapta n. Lo anterior se adapta ffáácilmente a las condiciones cambiantes que definen el cilmente a las condiciones cambiantes que definen el estado de saturaciestado de saturacióón del aire que depende de la n del aire que depende de la temperatura.temperatura.

WOB-2222

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.

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WOB-2323

Humedad a saturación del aire

El aire tiene una capacidad finita máxima para retener el vapor de agua.

WOB-2424

RelaciRelacióón humedadn humedad--temperaturatemperatura

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WOB-2525

WOB-2626

TranspiraciTranspiracióónn y y humedadhumedad del del aireaire

• 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 oC la máxima capacidad de retención de vapor del aire es de 51 g de vapor por m3 de aire, por lo que para un invernadero de 300 m3 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.

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WOB-2727

Humedad relativa deseable de algunos cultivos

Cultivo Humedad (%) Tomate 50-60 Pimiento 50-60 Berenjena 50-65 Pepino 70-90 Melón 60-70 Calabaza 65-80 Sandía 65-75 Fresa 70-80 Lechuga 60-80

Fuente: Serrano, Z. 2002. Construcción de invernaderos. Ediciones Mundi-Prensa. Madrid, España. 499 pp

WOB-2828

VariaciVariacióón humedad del airen humedad del aire

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DDÉÉFICIT DE PRESIFICIT DE PRESIÓÓN N DE VAPORDE VAPOR

Efecto de las variables Efecto de las variables ambientales en la producciambientales en la produccióónn

WOB-3030

Déficit de presión de vapor•• Una de las propiedades mUna de las propiedades máás importantes del aire es s importantes del aire es

su presisu presióón de vapor que define la presin de vapor que define la presióón que ejerce n que ejerce el vapor de agua presente en el aire. el vapor de agua presente en el aire.

•• A mayor contenido de humedad en el aire, mayor es A mayor contenido de humedad en el aire, mayor es su presisu presióón de vapor. n de vapor.

•• Se ha visto que el aire tiene una capacidad mSe ha visto que el aire tiene una capacidad mááxima xima de retencide retencióón de humedad dependiendo de su n de humedad dependiendo de su temperatura que se conoce como saturacitemperatura que se conoce como saturacióón. A n. A mayor temperatura mayor es la capacidad de mayor temperatura mayor es la capacidad de retenciretencióón de humedad a saturacin de humedad a saturacióón del aire. n del aire.

•• La presiLa presióón de vapor a la mn de vapor a la mááxima retencixima retencióón de n de humedad del aire se le conoce como presihumedad del aire se le conoce como presióón de n de vapor a saturacivapor a saturacióón (en (ess), usualmente expresada como ), usualmente expresada como kilopascaleskilopascales o simplemente o simplemente kPakPa. .

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WOB-3131

DDÉÉFICIT DE PRESIFICIT DE PRESIÓÓN DE VAPORN DE VAPOR

• Diferencia entre la presión de vapor a saturación (es) y la presión de vapor actual (ea).

DPV=es-ea

(expresada en unidades de presión)

WOB-3232

Calculo del DVP• Una forma alterna de calcular el déficit de

presión de vapor (DPV) es utilizando la siguiente relación:

• Donde es 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 kPacomo se muestra a continuación.

)100

1( HReDPV s −=

kPaDPV 84.0)100801(2.4 =−=

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WOB-3333

VariaciVariacióón tn tíípica DPVpica DPV

WOB-3434

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.

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WOB-3535

Zona óptima

RADIACIRADIACIÓÓN SOLARN SOLAR

Efecto de las variables Efecto de las variables ambientales en la producciambientales en la produccióónn

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WOB-3737

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 15-25 MJ m-2 día-1

para días soleados y de 5-15 MJ m-2 día-1 para días nublados y lluviosos.

WOB-3838

Radiación solar diaria

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WOB-3939

RadiaciRadiacióón horarian horaria

WOB-4040

RRadiaciadiacióónn--transpiracitranspiracióónn--riegosriegos

Jitomate invernadero Chapingo, Mex

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WOB-4141

Espectro solarEspectro solar

WOB-4242

Respuesta de la planta al espectro solarRespuesta de la planta al espectro solar

RadiaciRadiacióón PARn PAR

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WOB-4343

VariaciVariacióón Radiacin Radiacióónn

PRECIPITACIPRECIPITACIÓÓNN

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WOB-4545

PrecipitaciPrecipitacióón efectivan 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-4646

EstimaciEstimacióón Pen Pe

PKKPe 21 +=

K1 = -10, K2 = 0.6 para P < 70mm

K1 = -24, K2 = 0.8 para valores de P > 70mm

FAO -SCS

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VIENTOVIENTO

Efecto de las variables Efecto de las variables ambientales en la producciambientales en la produccióónn

WOB-4848

Tiempo de caída de una gota

Randy Zondag, Ohio State U.

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WOB-4949

Rosa de los vientos

WOB-5050

Rosa vientos (dirección-velocidad)

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WOB-5151

VariaciVariacióón Velocidad del vienton Velocidad del viento

WOB-5252

Preguntas?

Para comentarios o preguntas de esta sección:

Dr. Waldo Ojeda Bustamantewojeda@tlaloc.imta.mx(777) 329-36-00 ext 445.