Tema 12 Viveros

8/17/2019 Tema 12 Viveros

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Tema 12

CONDICIONES AMBIENTALES

EN EL INVERNADERO: CO2 eiluminación

Jose Alberto Oliveira Prendes


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CO2


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CO2

La materia seca de las plantas se elabora a partir del gas

carbónico del aire gracias a la fotosíntesis. Paralelamentela materia orgánica se degrada en CO2 por la respiración.Para que las plantas crezcan, la fotosíntesis debe ser másimportante que la respiración.

CO2 + H2O CH2O + O2MS


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La concentración media de CO2 en la atmósfera es en laactualidad de 365 ppm (parte por millón en volumen) o0,0365% en volumen.

El N2 y el O2 ocupan 78% y 21 % respectivamente delvolumen del aire seco.

En la atmósfera primitiva del planeta el CO2 excedía alO2. El desarrollo de las comunidades vegetales hizodisminuir progresivamente la presencia del CO2 y ésta

alcanzó un mínimo al final del siglo pasado.


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La fotosíntesis aumenta de forma curvilínea con laintensidad de la radiación. La respuesta varía con lasespecies y se ve afectada por otros factores como la tª,

CO2 y H2O.

A intensidades de radiación altas, la fotosíntesis aumenta

con niveles de CO2 de 1.000 ppm.

Radiación PAR es la radiación activa sobre la fotosíntesis(Entre 380 y 760 nm).


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µmoles de fotones /m2 y s

µmoles CO2/ m2 y s

Plantas C3


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En las plantas C3 entre las que están las principalesespecies forestales existe una fotorespiración, es deciruna respiración influenciada por la luz y la temperatura,pero también por el CO2.

La inhibición de la fotorespiración por concentracioneselevadas de CO2, explica el efecto favorable de unenriquecimiento en invierno con una luminosidad baja.


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Niveles óptimos de CO2

Dependen de las especies y de la fase de desarrollo.

Los invernaderos ornamentales tratan de mantener nivelesde CO2 entre 600 y 1.500 ppm. Por encima de 1.500 ppmno hay efectos positivos en el crecimiento.

Por encima de 2.500 ppm puede haber efectos negativos

en plantas.


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Fase de establecimiento

La suplementación de 900 ppm de CO2 promueve eldesarrollo de plántulas más grandes a las 3 semanas degerminación en coniferas.


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Fase de rápido crecimiento

Durante los tres-cinco primeros meses de crecimiento escuando las plántulas tienen una mayor superficiefotosintética y reaccionan mejor al incremento de CO2.

Niveles de 1.000 ppm de CO2 producen plántulas deconiferas más grandes que si se producen a valoresnormales de CO2 (365 ppm).


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Fase de endurecimiento

En esta fase no es conveniente aportar CO2 suplementariopues estimula el crecimiento, lo que es perjudicial para elendurecimiento.


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Métodos de incorporación de CO2

El CO2 se debe aportar al invernadero durante el día ya

que es el periodo activo de la fotosíntesis.

El aporte nocturno es inútil y en algunos casos perjudicial.

El aporte debe comenzar al comienzo del día, y se debeterminar 1-2 horas antes del anochecer.

El aporte se debe interrumpir o disminuir en el momentode la ventilación del invernadero.


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Se puede aportar carbónico a un invernadero según lassiguientes técnicas:

a) inyección de CO2 puro.b) quemando combustibles como propano, queroseno ogas natural.

c) descomponiendo materia orgánica (no se emplea

mucho).


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CO2 puroEs un método económico y seguro para grandessuperficies de invernaderos. El tanque de

almacenamiento del carbónico líquido necesita uncompresor (para mantenerlo líquido) y tanto su compracomo su mantenimiento tienen un costo elevado. Eneste tanque de CO2 liquido, hay una zona donde pasa avapor y se distribuye en el interior del invernaderomediante una conducción de cobre o de polietilenorígido.


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QuerosenoLa combustión de queroseno liquido fue el primer métodocomercial empleado. Sigue siendo una técnica muy

empleada aunque otros combustibles resulten másbaratos en la actualidad. Al quemarse, el querosenoproduce agua, calor, carbónico y dióxido de azufre. Losquemadores de queroseno son difíciles de automatizar

(encendido y apagado).


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Propano

Es el método más empleado en EE.UU y Canadá en laspequeñas explotaciones. El propano es más barato que el

queroseno. Los quemadores llevan frecuentemente unventilador para facilitar la distribución del carbónico.También la combustión del propano proporciona calor alinvernadero. El control de la concentración de carbónicose puede realizar automatizando el encendido y apagadode los quemadores.


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Gas natural

Los quemadores son muy similares a los que se empleanpara el gas propano. Son necesarios por lo menos 15quemadores por hectárea para mantener 1.000 ppm decarbónico en un invernadero estanco. El calor generadopor unidad de volumen de gas quemado es mayor que el

que produce el queroseno o el propano. Lo que más limitasu empleo es la red de distribución de gas.


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Para medir la concentración de carbónico existe unmétodo denominado IRGA (infrared gas analyser =analizador de rayos infrarrojos).

El IRGA se basa en la propiedad de que el CO2 es un gasque absorbe mucho la radiación infrarroja. El aparatotiene dos cubetas, una con aire sin CO2 y otra con el

aire que se quiere analizar. Mirando la proporción en quese retiene el infrarrojo, se deduce la concentración deCO2 en el aire.


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Contaminantes del invernadero

Propileno: El propileno es uno de los componentesprincipales del propano líquido. Cuando la combustión no escompleta se puede acumular en el invernadero y cuandosupera 10 ppm puede causar daños a las plantas. A vecesse puede detectar debido a su olor a pescado. Su

presencia reduce el crecimiento, curva las hojas, retrasala floración y provoca la caída de flores.


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Etileno: El etileno se forma en una gran variedad decondiciones cuando se quema propano o gas natural. Una

combustión completa no es una garantía de que no seproduzca una emisión de etileno. Hay que evitar que seacumule más de 0,5 ppm de etileno si queremos evitardaños en la producción. Los daños producidos son

parecidos a los que causa el propileno.


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Dióxido de azufre: Cuando el queroseno tiene más de 0,06% en volumen de impurezas en sulfuro, la combustión

puede producir suficiente dióxido de azufre para queeste sea tóxico. Por encima de 0,5 ppm de dióxido deazufre, se pueden producir fenómenos de toxicidad.


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Iluminación


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Radiación solarLa porción de la radiación solar que tiene significadobiológico se puede separar en:

radiación ultravioleta (< 400 nm)

luz visible (400 a 700 nm) y

radiación infrarroja (> 700 nm).

1 nm = 10 –9 m

Las longitudes de onda entre 400 y 700 nm se denominanradiación fotosintéticamente activa (PAR).


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UnidadesEnergía: micromoles/m2/s = microEinstein/m2/s

Radiación: W/m2. Se usa mucho en iluminaciónartificial (Irradiación).

Iluminación: lux = 1 lumen/m2 (Iluminancia).

1 W/m2 = 4,6 micromoles/m2/s

1 micromol/m2/s = 51,2 lux (luz natural)

1 W/m2 = 235,52 lux


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Papel de la luz en el crecimiento y desarrollo de lasplantas en vivero

Fotosíntesis: La energía radiante (longitudes de onda PAR y predominantemente las rojas) se captura por loscarotenos y clorofila y se convierte en energía químicausando CO2 y H2O.

Fotoperiodo: La energía radiante (rojo lejano, rojo y azul)se captura por el fitocromo y otros pigmentos. Elfitocromo es sensible a la relación rojo/rojo lejano yactúa como un sensor de la longitud del día.


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La radiación solar en el exterior del invernadero(potencial) es siempre superior a la radiación interior(real). El porcentaje de radiación que penetra dependerá

de la forma del invernadero, de la estructura, delmaterial de cubierta y de su edad así como de la limpiezadel material de cubierta.

El vidrio y los materiales plásticos de la cubierta sonopacos a la radiación ultravioleta y muy transparentes alas radiaciones visibles e infrarrojas del sol.


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Usos de la iluminación artificial

Razones para usar la iluminación artificial:

Para aumentar la asimilación neta, forzando una mayoractividad fotosintética.

Galicia y la Cornisa Cantábrica están dentro de la isoheliainferior a 900 horas de sol en otoño-invierno. Esto puederesultar poco, por lo que se debería aportar unailuminación supletoria en otoño-invierno.

Sólo se suele utilizar en plantas ornamentales.


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Iluminación fotosintética

Se trata de una práctica común en los invernaderos al

norte del paralelo 50º en los países desarrollados. Essobre todo útil durante los días cortos y nublados deinvierno para compensar la falta de radiación solar.

En un día de verano, podemos tener una medida deluminosidad de 100.000 lux (100 klux) que es elequivalente aproximado a 400-450 W/m2 (medida de

radiación PAR).


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Fotoperiodo

Es la respuesta de las plantas a la longitud del día y de la

noche, mediante un pigmento denominado fitocromo.Existe en dos formas, roja (R = 660 nm) y roja lejana (FR= 735 nm)

La luz del día tiene un valor alto del R/FR, convirtiendo elfitocromo en activo. Por la noche es lo contrario.


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En Horticultura, se clasifican las plantas segúnflorezcan con días largos, cortos o que sean

neutrales a la duración de la luz solar.

En viveros forestales no nos interesa la floración delas plantas, solo que continúen o terminen su

crecimiento, especialmente cuando se cultivanespecies de latitudes más al Norte o de altasaltitudes en zonas más al Sur o en bajas altitudes.


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En el fotoperiodismo tiene mayor importancia e

influencia el periodo de iluminación que la intensidadde la luz.


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Plantas de día corto (crisantemos, Kalanchoes,Poinsettias, etc.)

La flor de Navidad (Poinsettia) florece en días cortos.

Florece alrededor de 10 semanas después de que laduración del día sea ≤ 12 horas.

Si queremos que florezcan en Navidades, hay quemantenerlas en completa oscuridad entre las 17 horas y las 8 horas de la mañana (15 horas de oscuridad),

desde primeros de octubre hasta mediados denoviembre.


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La flor de Navidad (Poinsettia) y el crisantemo florecenen días cortos. Si queremos que florezcan más tarde, se

aplica luz artificialmente a finales de Septiembre-principios de Octubre.


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Son necesarias menos horas de iluminación si seinterrumpe la noche que si se alarga el día.

En teoría, iluminando un segundo cada cinco segundos se

mantendría el fitocromo activado (valor alto de R/FR).Se suele interrumpir la noche durante cuatro horas quese dividen en 8 periodos de 30 minutos (6 minutos de luz

y 24 minutos de oscuridad). Con este método se consigueahorrar energía.


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En plantas de día largo que no florecerían en otoño-invierno, como Begonia tuberosa, Clavel, Dalia, etc., paraque florezcan en Navidades se induce la floración coniluminación fotoperiódica.


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Begonia tuberosa Clavel


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La luz afecta de tres maneras al crecimiento y al

desarrollo de las plantas:

Calidad de luzCantidad de luz

Duración de la luz


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La calidad de la luz (espectro electromagnéticoperceptible por el ojo humano) afecta a las funciones

vitales de la planta, especialmente las longitudes deonda correspondientes al azul y rojo.


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La cantidad de la luz o intensidad (micromoles por segundo y por m2) se refiere a la intensidad de la luz que al sermayor aumenta la fotosíntesis hasta el punto desaturación en las plantas C3.


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La duración de la luz se refiere al fotoperiodismo.

Los productores de plantas tienen que recordarcuatro fechas importantes en relación al fotoperiodo:

21 de junio (día más largo del año)

21 de diciembre (día más corto del año)21 de septiembre y 21 de marzo cuando la duración deldía es de 12 horas (igual que la de la noche).


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Niveles óptimos de iluminaciónFase de establecimiento

La germinación de las semillas de la mayoría de los árboles

no depende de la intensidad de la luz, pero la calidad de laluz (luz roja) y el fotoperiodo pueden influir.

El % de germinación aumenta con duraciones de luz de 8 –

12 horas.

La mayoría de las plántulas crecen mejor con intensidadesde luz bajas (3 klux).


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Fase de rápido crecimiento

La intensidad de la luz debe aumentar hasta el punto desaturación para maximizar la fotosíntesis.


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Intensidades de luz saturantes

Especies Klux

Pseudotsuga 30

Picea sp. 50

Pinus sp. >100


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Fase de endurecimiento

El objetivo es terminar el crecimiento, obtener yemas yestimular el calibre y el crecimiento de la raíz a la vezque endurecer la planta. Se hace en el verano creando

condiciones de días cortos (cortinas) para que lasplantas cesen de crecer y se estimule la formación de yemas terminales.


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Tratamiento para alargar la noche en verano

A veces, para alargar la duración de la noche se recurre

a la utilización de cortinas de algodón negro o depolietileno metalizado por fuera y negro por dentro.Estas cortinas envuelven el techo y los lados delinvernadero por su parte interior. Hay que tenercuidado con las roturas de las cortinas y durante elverano, al aumento de temperatura en el invernaderopor la dificultad de ventilar.


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Aumento del periodo de oscuridad en verano


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Lámparas incandescentes


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Lámparas incandescentes (fotoperiodo)

Kalanchoe planta de día corto (13 h oscuridad)

Tipos de lámparas y usos


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Tipos de lámparas y usos

Fuente de luz W/m2 Lux

Radiación solar (nivel del mar)

Día soleado

Día nublado

450

15

108.000

3.200

Luz artif icial

Incandescente (100 W) 0,2 59

Fluorescente (40 W, blanco-frío) 0,3 103

Alta presión sodio (400 W) 4 1.670

Baja presión sodio (180 W) 2 1.090

Halogenuros (400 W) 4 1.330


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En general se necesitan 85 µmoles/m2 y segundo (~7klux) al nivel de la planta en iluminación fotosintéticadependiendo de las necesidades lumínicas de las plantas.

En iluminación fotoperiódica se necesita como mínimo 8

µmoles/m2 y segundo (430 lux), increméntandose al dobleen especies con mayores necesidades.


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En general se, considera que se necesitan 200-400W/m2 en iluminación fotosintética, por lo que sitenemos lámparas de 1000 W

1000 W------------ = 5 m2

200 W/m2Podremos iluminar 5 m2 con una lámpara de 1000 W


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Primeras fases de cultivo: fluorescente o lámparas dehalogenuros metálicos (espectro predominante azul-violeta para crecimiento vegetativo).

Fases posteriores: Lámparas de vapor de sodio a alta

presión (espectro predominante rojo-naranja parafloración).

d lá


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Tipos de lámparas

Incandescente (filamento de tungsteno).Incandescent lamps.

Tienen una baja eficiencia en energía luminosa (gastanmucha electricidad para la misma luz que otras lámparas).Producen demasiado calor y el espectro está

desequilibrado hacia el rojo y el infrarrojo (estimulo de lafloración). Esto puede llevar a desequilibrios en eldesarrollo de la planta. Son útiles en iluminaciónfotoperiódica porque las intensidades luminosas

requeridas son débiles.

Se emplean lámparas de 100-200 W situadas a 1-1,2 m dealtura sobre las plantas.


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Lámparas de vapor de mercurio de alta presión

(High-pressure mercury vapour lamp)

Fueron las primeras en ser usadas. Tienen un espectro

parecido al de los tubos fluorescentes (blanca, azul yverde) . Las lámparas habituales dan 400 W a 1 m dealtura. Su vida útil es muy larga.

Al cabo de 10.000 horas sigue teniendo el 70% de surendimiento inicial.

Se usaban para incrementar la fotosíntesis.


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Tubos fluorescentes (Cool-white fluorescent)

Son lámparas de vapor de mercurio a baja presión.

Son de pocos vatios (40-200 W) por lo que son necesariasun gran número de ellas si queremos realizar iluminaciónfotosintética (espectro azul y rojo) . Dependiendo de lasplantas pueden necesitar de 200-400 W/m2. Se colocan a

10 cm del extremo de las plantas al no haber riesgo deexcesivo calor.

Su costo de instalación es elevado debido a lasreactancias y al ocupar mucha superficie sombrean muchoen los invernaderos.

Se usan en cámaras de germinación y de cultivo.


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Lámparas de halogenuros metálicos (indio, talio, etc.)Metal Halide lamps.

Son lámparas de vapor de mercurio con yodurosmetálicos. Son más baratas que las de vapor de mercuriopero tienen menor rendimiento. Su potencia puede llegara 2.000 W. Se colocan a 30-50 cm del extremo de la

planta

Se usan para incrementar el enraizamiento deesquejes, y el crecimiento vegetativo (espectro de luz

azul-violeta).

Lámparas de alta presión de sodio (High pressure


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Lámparas de alta presión de sodio (High-pressure

sodium lamps)

Son más baratas y más eficientes que las de mercurioHay lámparas de hasta 1.000 W y su vida útil es de24.000 horas.

Son muy potentes por lo que se cuelgan a 30-50 cm de la

parte más alta de las plantas.

Son muy empleadas para la iluminación fotosintéticade los invernaderos y para promover la floración por

su espectro rojo-naranja.


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Lámparas de baja presión de sodio (Low-pressuresodium lamps).

Producen menos intensidad de luz y ocupan más espacio

creando sombras.

Se usan en fotosíntesis y en iluminación fotoperiódicapero menos que las de alta presión de sodio.

Cá d i i d bi l d


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Cámara de crecimiento de ambiente controlado ofitotrón

Lámparas fluorescentes tipo Grolux de 18 W. Estas

lámparas presentan la ventaja de la uniformidad de ladistribución de la luz emitida sobre una gran superficie, elpoco calor producido y el escaso espacio en alturaconsumido.


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