Mejora de la productividad y la sostenibilidad ambiental de los invernaderos

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NOMBRE DEL PROYECTO

Mejora de la productividad y la sostenibilidad ambiental de los invernaderos pasivos mediterráneos mediante el control del microclima en periodos fríos (Proyecto INIA – AGR-2012-00039-C02-02)

ÁREA DE INVESTIGACIÓN

Tecnología de Invernaderos

JUSTIFICACIÓN DEL ENSAYO O PROYECTO

En invernaderos mediterráneos sin calefacción el uso de acolchados plásticos puede mejorar la temperatura del suelo y del aire del invernadero en las primeras fases de ciclos de cultivo que comiencen al final del otoño o durante el invierno, pero la información disponible es escasa, ya que la mayoría de trabajos sobre acolchados en invernaderos han estudiado la solarización del suelo en verano. En sistemas semicerrados, como el invernadero, el acolchado del suelo influye en el micro-clima de todo el invernadero. En algunas situaciones el uso de plástico negro puede mejorar la eficiencia energética de invernaderos mediterráneos de bajo coste, aumentando la temperatura del aire y del suelo, pero en este sentido el uso de acolchados plásticos está poco extendido.

Otro sistema pasivo usado para mejorar el microclima del invernadero durante el periodo frío es el doble techo que limita las pérdidas de radiación térmica elevando la temperatura del aire y evita la caída de agua de condensación sobre el cultivo, lo que reduce el riesgo de aparición de enfermedades criptogámicas. El doble techo fijo, sin embargo, reduce la entrada de luz durante el día, limitando la producción de los cultivos, disminuye el volumen de aire del cultivo y la ventilación, aumentando la humedad de forma excesiva, y disminuyendo la concentración de CO2 del aire. La mejora de las condiciones térmicas con el uso de dobles techos fijos horizontales ha sido poco estudiada. El uso de un doble techo móvil en pendiente permitiría mejorar la eficiencia energética nocturna del invernadero sin afectar a la diurna, controlaría la humedad relativa, evitaría el goteo del agua de condensación y reduciría el agotamiento del CO2 del aire.

Finalmente, no hay información técnica ni científica sobre el uso integrado de distintos sistemas pasivos de climatización (ventilación natural, acolchados y dobles techos) en periodos fríos en invernaderos mediterráneos. La integración de sistemas pasivos de climatización requiere un mejor conocimiento de las necesidades mínimas de ventilación natural así como de la combinación óptima de otros sistemas pasivos.

OBJETIVOS

El objetivo general del proyecto es mejorar el microclima y la sostenibilidad económica y ambiental de los invernaderos pasivos mediterráneos durante los periodos fríos (controlar la humedad ambiental, controlar y recoger la condensación y aumentar la eficiencia energética) mediante el uso integrado de sistemas pasivos de climatización: techos dobles, acolchado y ventilación natural reducida.

PRINCIPALES PROCESOS O METODOLOGÍA

Para la evaluación climática y agronómica de los sistemas pasivos se ha utilizado tres invernaderos multi-túnel. Cada invernadero tiene tres módulos arqueados de 7,5 m de anchura y 28 m de longitud. El cultivo se realizó en sacos de fibra de coco.

Se realizó un ensayo experimental en tres invernaderos con un ciclo de cultivo tardío (pepino trasplantado en octubre) para evaluar el microclima del invernadero con los siguientes sistemas pasivos de climatización integrados:

  • Invernadero sin sistemas pasivos de climatización

Foto 1_Invernadero control-1200

  • Invernadero con doble techo fijo, acolchado plástico y ventilación natural reducida durante el periodo diurno

Foto 2_Invernadero con doble techo móvil y acolchado negro-1200

  • Invernadero con doble techo móvil, acolchado plástico y ventilación natural reducida durante el periodo diurno.

Durante un segundo año, se realizó un ensayo experimental en tres invernaderos con un ciclo de cultivo tardío (pepino trasplantado en noviembre) para evaluar el microclima del invernadero con los sistemas pasivos de climatización integrados:

  • Invernadero con doble techo inflado, acolchado plástico y ventilación natural reducida durante el periodo diurno;
  • Invernadero con doble techo fijo, acolchado plástico y ventilación natural reducida durante el periodo diurno. Dentro de este invernadero se han establecido dos sub-tratamientos comparando sacos acolchados con plástico negro frente a sacos sin acolchar.

Foto 3a_Sacos con acolchado negro-1200Foto 3b_Sacos sin acolchado-1200

 

 

 

 

 

 

  • Invernadero con doble techo móvil, acolchado plástico y ventilación natural reducida durante el periodo diurno.

En los dos experimentos se midieron las principales variables micro-climáticas:

– Radiación neta y componentes (encima del cultivo y encima del invernadero),

– Temperatura y flujo de calor del suelo (arena y suelo aportado) y, en su caso, del acolchado plástico,

– Temperatura y humedad del aire a 2.0 m (debajo del doble techo) y a 3.5 m (encima del doble techo),

– Temperatura del cultivo,

– Temperatura de la cubierta y

– Dinámica del contenido de CO2 del aire.

DURACIÓN DEL PROYECTO Y RESULTADOS ESPERADOS O AVANCES DE RESULTADOS

Los principales resultados obtenidos son los siguientes:

Mayor temperatura en suelo y/o saco acolchados con plástico negro respecto a no acolchado.

En el primer ensayo el aumento de Tmin sustrato es de 1,8ºC en suelo+saco acolchado vs. suelo+saco sin acolchar. En el segundo ensayo el saco acolchado aumentó 0,2ºC la Tmin del sustrato, 0,4ºC en los primeros 50 días de cultivo respecto a saco sin acolchar (Fig. 1). El aumento de la Tmed sustrato es mayor en el periodo nocturno respecto al diurno, 1,8ºC en suelo+saco acolchados, y 0,4ºC más en saco acolchado respecto a saco sin acolchar (Fig. 2). Comparando doble techo fijo y móvil, no hubo diferencias en la temperatura de sustrato.

Fig01aFig01b

Fig. 1. Dinámica diaria temperatura de sustrato en suelo y sustrato acolchados frente a no acolchados (a) y en suelo acolchado y sustrato acolchado frente a sustrato sin acolchado (b)

Fig02

Fig. 2. Temperatura mínima del suelo a 25 cm de profundidad

Bajo acolchado negro en suelo+sustrato se obtuvo mayor producción comercial y total (p<0,05; Fig. 3a)), mientras el destrío fue similar. Esta diferencia fue debida a un mayor peso medio de fruto comercial (p<0,05). El acolchado de saco también supuso un aumento significativo de producción comercial y total (p<0,05; Fig. 3b) respecto a saco sin acolchado, y se debió a un mayor número de frutos comerciales.

Fig03aFig03b

Fig. 3. Producción comercial en cultivo con suelo y saco acolchados frente a no acolchado (a) y en sacos con y sin acolchado sobre suelo acolchado (b)

En el primer ensayo, la producción comercial fue significativamente superior bajo doble cubierta móvil respecto a fija (p<0,05), debido a un mayor número de frutos comerciales (p<0,05). Además el destrío obtenido fue significativamente mayor bajo doble cubierta fija respecto a móvil, debido a un mayor número de frutos de destrío (p<0,05; Fig. 4a). Como resultado la producción total, nº frutos total y peso medio frutos es similar bajo ambos tipos de doble cubierta.

En el segundo ensayo, la producción comercial y total es significativamente mayor bajo doble cubierta inflada (p<0,05) hasta 80 ddt, sin embargo al final del cultivo es significativamente mayor bajo doble techo móvil (p<0,05) respecto al resto de tratamientos (Fig. 4b). El destrío es menor bajo doble cubierta móvil respecto a inflada (p<0,05) a los 80 ddt.

Fig04aFig04b

Fig. 4. Producción comercial en invernadero con doble techo móvil frente a fijo (a) y en doble techo móvil, inflado y fijo (b)

ENTIDADES COLABORADORAS

Proyecto INIA - AGR-2012-00039-C02-02

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