Cultivo de pepino en invierno en invernaderos mediterráneos de bajo coste con doble techo fijo y acolchado plástico negro

Este trabajo evaluó el microclima y la respuesta de un cultivo de pepino de invierno en dos invernaderos pasivos con doble techo fijo en Almería, uno con y otro sin acolchado plástico negro. El uso del acolchado negro en combinación con el doble techo fijo aumentó la producción comercial y de primera clase de pepino, lo que pudo deberse, principalmente, a las mayores temperaturas del sustrato durante el período frío, inducidas por el acolchado. Además, el uso del doble techo más el acolchado negro disminuyó las temperaturas nocturnas del aire, del cultivo y de la superficie interna del doble techo entre 0,5 y 1,1ºC, provocando la formación de condensación de agua en la superficie del doble techo.

Cultivo de pepino en invernadero con doble techo fijo y acolchado plástico negro (DTF+AN).

La mayoría de los invernaderos de la costa mediterránea española tienen estructuras de bajo coste con cubiertas de plástico y carecen de sistemas activos de control climático. En estos invernaderos pasivos el microclima durante el invierno (temperatura del aire, del cultivo y del suelo/sustrato, radiación solar, etc.) está frecuentemente fuera del rango óptimo para producir hortalizas de fruto (Montero y col., 1985; Bonachela y col., 2022), por lo que es común el uso de sistemas pasivos de calefacción, así como de medidas que mejoren la eficiencia energética del invernadero (Bonachela y col., 2022).

Los dobles techos fijos consisten en láminas plásticas de bajo coste e impermeables al agua, instaladas por encima del emparrillado, entre el cultivo y el techo del invernadero, para aumentar la temperatura del aire/cultivo y evitar la caída de agua de condensación o lluvia sobre los cultivos (Salvador-Sola, 2015, López y col., 2022). Estos sistemas pasivos de calefacción se utilizan cada vez más durante el periodo invernal de los cultivos, sobre todo, en los más sensibles a las enfermedades fúngicas, como los ciclos tardíos del pepino.

En los invernaderos de la costa mediterránea española también se utilizan acolchados de plástico negro para controlar malas hierbas y calentar el suelo, el aire y el cultivo en las primeras etapas de los cultivos plantados a finales de otoño y en invierno (Bonachela y col., 2022).

Estos dos sistemas pasivos de calefacción han sido previamente evaluados en los invernaderos mediterráneos españoles (Bonachela y col., 2022; López y col., 2022), pero el uso combinado de los mismos apenas ha sido estudiado. Este trabajo analiza el microclima y la respuesta de un cultivo de pepino de invierno plantado en dos invernaderos mediterráneos con doble techo fijo, uno con y otro sin acolchado plástico negro.

El ensayo experimental se realizó en la estación de investigación de la Fundación Cajamar (El Ejido, Almería, España) en dos invernaderos multitúnel idénticos, de 630 m² de superficie, con suelos enarenados (Bonachela y col., 2022). El cultivo de pepino (Cucumis sativus L., 'Valle') se plantó el 16 de octubre de 2014 en sacos de fibra de coco de 30 L colocados encima del suelo enarenado y finalizó el 4 de marzo de 2015 (ciclo de invierno). Se evaluaron dos tratamientos o cultivos de pepino (Figura 1): un cultivo en invernadero con doble techo fijo sin acolchado plástico negro (DTF) y cultivo en invernadero con doble techo fijo y acolchado plástico negro (DTF+AN).

El doble techo fijo, sistema pasivo de calefacción de bajo coste, se construyó siguiendo las prácticas locales (Salvador-Sola, 2015; López y col., 2022) y consistió en láminas plásticas antivaho de 37,5 μm de espesor y 94% de transmisividad a la radiación solar, unidas herméticamente mediante alambres y formando una cubierta plana simétrica con una pendiente de 9º entre el cultivo y la cubierta del invernadero (Figura 1).

El acolchado era una lámina negra microperforada de 25 μm de espesor colocada sobre la superficie del suelo (Figura 1) con una transmisión, reflexión y absorción de la radiación solar del 1, 4 y 95%, respectivamente, y una transmisión de la radiación térmica del 15%. Se aportó la misma solución nutritiva a los dos cultivos mediante riego por goteo, sin recirculación, con un agua de riego con 1,5 dS m^-1 de conductividad eléctrica. Los cultivos se manejaron siguiendo las prácticas locales.

En el centro de cada invernadero se midió (Bonachela y col., 2024): i) la temperatura del sustrato con termistores insertados en medio de tres sacos representativos; ii) la temperatura y humedad relativa del aire con psicrómetros ventilados situados por encima del cultivo (2,1 m por encima del suelo); iii) la temperatura del cultivo con tres termopares de contacto instalados en las hojas inferiores, medias y superiores de tres plantas; iv) la temperatura de la superficie interna del doble techo fijo con termopares; y v) la radiación solar incidente con un radiómetro neto.

Al final del ciclo de cultivo se midió el peso seco o biomasa de la parte aérea del cultivo, su reparto en hojas, tallos y frutos, y el índice de área foliar (IAF) en dos plantas por repetición (cuatro repeticiones al azar por tratamiento o cultivo). A lo largo de todo el periodo de cosecha se midió, en seis plantas por repetición, la producción de frutos total, comercial y de primera categoría, así como las componentes del rendimiento comercial.

Cultivo de pepino en invernadero con doble techo fijo sin acolchado plástico negro (DTF).

Microclima del invernadero

La temperatura media diaria del sustrato fue ligeramente mayor en el invernadero con acolchado plástico negro a lo largo del ciclo de cultivo (Figura 2). En el periodo frío del ciclo (diciembre a febrero), la temperatura media diaria del sustrato fue de 16,4 y 15,4 ºC en el invernadero con y sin acolchado negro, respectivamente (Cuadro 1), mientras que la temperatura media horaria del sustrato también fue superior en el invernadero con acolchado negro a lo largo de todo el día (Figura 2). No hubo diferencias claras entre invernaderos en la temperatura media diaria del aire (Figura 2). Promediada durante el periodo frío, la temperatura del aire fue de 15,1 y 15,3 ºC en el invernadero con y sin acolchado negro, respectivamente (Cuadro 1).

Sin embargo, la temperatura media horaria del cultivo en el invernadero con acolchado negro fue menor durante la noche que en el invernadero sin acolchado negro (Figura 3). Promediando durante el periodo frío, la temperatura media del cultivo fue de 10,8 y 11,9 ºC durante la noche en el invernadero con y sin acolchado negro, respectivamente (Cuadro 1).

No hubo diferencias entre tratamientos en la humedad relativa media diaria del aire, ni en la integral media diaria de radiación solar, que promediadas durante el periodo frío fueron 84,6 y 84,7%, y 6,5 y 6,4 MJ m^-2 día^-1, en el invernadero con y sin acolchado plástico negro, respectivamente (Cuadro 1).

Durante la mayor parte del periodo frío la temperatura media horaria de la superficie interna del doble techo también fue menor durante la noche en el invernadero con acolchado negro (Figura 3). El valor medio nocturno fue de 10,2 y 11,3 ºC en el invernadero con y sin acolchado negro, respectivamente (Cuadro 1). Además, durante el periodo frío se produjo, con frecuencia, condensación de agua en la superficie interna del doble techo del invernadero con acolchado negro, ya que la temperatura de la superficie interna del doble techo fue, muchas noches, menor que la temperatura de rocío del aire del invernadero (Figura 3), provocando que el aire en contacto con la superficie más fría del doble techo fría se enfríe hasta su temperatura de rocío y que parte del vapor de agua contenido en este aire se condense. Dicha condensación pudo deberse, sobre todo, a la menor temperatura nocturna de la superficie interna del doble techo. En cambio, apenas hubo condensación en el doble techo del invernadero sin acolchado negro (Figura 3).

Figura 3. Valores medios horarios, promediados durante el periodo frío (diciembre, enero y febrero), del cultivo, de la superficie interna del doble techo fijo y de la diferencia de temperatura entre la superficie interna del doble techo y la temperatura de rocío del aire en un cultivo de pepino plantado en dos invernaderos idénticos, uno con doble techo fijo y acolchado plástico negro (DTF+AN) y otro con doble techo fijo sin acolchado negro (DTF). Campaña 2014/15.

No hubo diferencias significativas entre invernaderos en la producción de biomasa aérea ni en su reparto en biomasa vegetativa y reproductiva al final del cultivo de pepino, aunque el cultivo en el invernadero con acolchado negro presentó valores ligeramente superiores de biomasa aérea y reproductiva (Cuadro 2). La biomasa aérea fue de 752 y 716 g m^-2 para el cultivo con y sin acolchado negro, respectivamente.

En cambio, la productividad final acumulada fue mayor en el cultivo con acolchado negro, que presentó valores significativamente mayores de rendimiento total y comercial que el cultivo sin acolchado negro (Cuadro 2). El acolchado negro aumentó el número medio de frutos y el peso medio del fruto.

Cuadro 2. Materia seca o biomasa aérea y su reparto en biomasa vegetativa y reproductiva, índice de área foliar (IAF), rendimiento total, comercial y no comercial (destrío), y componentes del rendimiento comercial [número medio de frutos (NMF), en frutos m^-2 y peso medio de fruto (PMF) en g fruto^-1] al final de un cultivo de pepino plantado en un invernadero con doble techo fijo y acolchado plástico negro (DTF+AN) y en otro invernadero con doble techo fijo sin acolchado plástico negro. Campaña 2014/15. El Ejido, Almería.

En invernaderos mediterráneos con el doble techo fijo el uso de acolchado de plástico negro aumentó el peso fresco de los frutos comerciales y de primera clase de un cultivo de pepino de invierno. El mayor rendimiento puede atribuirse principalmente a las mayores temperaturas del sustrato inducidas por el acolchado negro durante el periodo frío del cultivo (Figura 2, Cuadro 1), ya que las temperaturas diurnas del aire y del cultivo, la radiación solar diaria y otras variables climáticas (no mostradas) fueron similares para el cultivo con y sin acolchado negro. Las temperaturas medias diarias del sustrato estuvieron alrededor o por debajo de 15 ºC en el invernadero sin acolchado negro durante parte del periodo de cultivo frío (Figura 2), temperaturas que parecen subóptimas para la producción de pepino en invernadero (Bonachela y col., 2024; Lorenzo y col., 2024).

En invernaderos mediterráneos con doble techo fijo el uso de un acolchado plástico negro redujo entre 0,5 y 1,1 ºC las temperaturas medias nocturnas del aire, del cultivo y de la superficie interna del doble techo fijo (Figuras 2 y 3; Cuadro 1), ya que el acolchado negro se enfría rápidamente por la noche y, al ser prácticamente opaco a la radiación de onda larga, reduce el intercambio de energía entre el suelo y el aire, el cultivo y el doble techo (Bonachela y col., 2024). Por tanto, el uso de acolchados negros en cultivos en invernaderos mediterráneos en zonas con temperaturas exteriores del aire cercanas a cero podría aumentar ligeramente el riesgo de daños por heladas en dichos cultivos, y sus posibles efectos agronómicos, si los hubiera, deben ser considerados y evaluados con mayor detalle.

Las menores temperaturas del cultivo y del doble techo en el invernadero con acolchado negro, en combinación con la elevada humedad relativa del aire en los cultivos con dobles techos fijos provocaron, con frecuencia, condensación de agua en la superficie interna del doble techo durante el periodo frío del cultivo (Figura 3). Para evitar/reducir la proliferación de enfermedades fúngicas en invernaderos mediterráneos con acolchado negro y doble techo fijo, el doble techo debe construirse con láminas de plástico antivaho formando una superficie plana con suficiente pendiente para evitar que el agua de condensación del doble techo caiga sobre los cultivos (Salvador-Sola, 2015; López y col., 2022).

En invernaderos mediterráneos con doble techo fijo el uso de un acolchado plástico negro aumentó el rendimiento de un cultivo de pepino de invierno en sacos de fibra de coco, lo que parece deberse principalmente a las mayores temperaturas del sustrato inducidas por el acolchado negro en el periodo frío.

Sin embargo, estos sistemas pasivos de calefacción combinados redujeron las temperaturas nocturnas del aire, del cultivo y del doble techo, lo que contribuyó a la frecuente aparición de condensación de agua en el doble techo.

En invernaderos mediterráneos con doble techo fijo y acolchado plástico negro, el doble techo debería construirse con láminas de plástico antivaho formando una superficie plana con suficiente pendiente para evitar que el agua de condensación del doble techo caiga sobre los cultivos.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad de España (RTA2012-00039-C02-02 y RTA2017-00028-C02-02) y Ministerio de Ciencia e Innovación de España (PID2021-125281OR-C22) a través de fondos FEDER de la Unión Europea.

Bibliografía

Bonachela, S.; López, J.C.; Hernández, J.; Lorenzo P.; Granados, M.R.; Salvador-Sola, F.J. (2022). Acolchados. En: Sistemas pasivos de calefacción en invernaderos mediterráneos, S. Bonachela, J. Hernández, J.C. López, P. Lorenzo, J.J. Magán (Eds.). CIA3, 26-52.

Bonachela, S.; Granados, M.R.; Hernández, J.; López, J.C.; Magán, J.J. (2024). Combined Passive Heating Systems in Mediterranean, Low-Cost, Greenhouse Cucumber Crops. Agronomy 14, 374.

Lorenzo, P.; Reyes, R.; Medrano, E.; Granados, M.R.; Bonachela, S.; Hernandez, J.; Lopez, J.C.; Magan, J.J.; del Amor, F.M.; Sanchez-Guerrero, M.C., (2024). Hybrid passive cooling and heating system for Mediterranean greenhouses. Microclimate and sweet pepper crop response. Agricultural Water Management 301, 108937.

López, J.C.; Bonachela, S.; Granados, M.R.; Salvador-Sola, F.J. (2022). Dobles techos. En: Sistemas pasivos de calefacción en invernaderos mediterráneos, S. Bonachela, J. Hernández, J.C. López, P. Lorenzo, J.J. Magán (Eds.). CIA3, 53-82.

Montero, J.I.; Castilla, N.; Gutiérrez de Ravé, E.; Bretones, F. (1985) F. Climate under plastic in the Almería area. Acta Horticulturae 170, 227–234.

Salvador-Sola, F.J. (2015). Sistemas pasivos de climatización en periodos fríos. Dobles techos. Cajamar Caja Rural. Documentos Técnicos 09, 39 pp.

En invernaderos mediterráneos con el doble techo fijo el uso de acolchado de plástico negro aumentó el peso fresco de los frutos comerciales y de primera clase de un cultivo de pepino de invierno