CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN QUÍMICA APLICADA · A mis compañeros y amigos, grupo de Agroplásticos Generación 2013-2015, muchas gracias por todo lo vivido les deseo lo mejor en

CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN QUÍMICA APLICADA

PROGRAMA DE POSGRADO EN AGROPLASTICULTURA

RELACIÓN DE EVAPOTRANSPIRACIÓN DE CULTIVO CON LA DE REFERENCIA

EN EL CULTIVO DE TOMATE (Solanum lycopersicum) BAJO CONDICIONES DE

INVERNADERO.

TESIS

Presentada por:

ING. ELIUD ABDIEL GARCIA SOLIS

Para obtener el grado de:

MAESTRO EN CIENCIAS EN AGROPLASTICULTURA

Saltillo, Coahuila, México. Febrero del 2016

Agradecimientos

Agradecer primeramente a Dios por su gran amor y misericordia, su cuidado con mi familia y

permitirme la vida, salud y darme la fuerza a lo largo de mi carrera profesional y lograr

terminar esta nueva etapa.

A mi esposa, Mariela Sarahi Orozco Lucio, que con sus palabras y respaldo han hecho que de

lo mejor de mí, sabes decir las palabras correctas y hacerme sentir en completa tranquilidad y

me haces saber que todo estará bien, te amo “no tengo miedo a pelear las guerras de la vida,

porque tengo a la mejor guerrera como esposa”

A mi pequeña hija, Camila García Orozco, que sin lugar a duda vino a iluminar nuestro

matrimonio y nuestras vidas, gracias a Dios que nos mandó tan hermosa bendición, y tu diste ese

último empujoncito para terminar esta nueva etapa de tu papi, “te amo mi vida”.

A mis padres, Eliud García Rosas, Laura Luciana Solís Carmona, que con sus sabios consejos,

regaños y oraciones han sabido guiarme por el camino de bien y este logro más en mi vida va

dedicado a ellos, “los amo”.

A mis hermanas, Keila Berenice García Solís, Azenat Abigail García Solís y Damaris Roció

García Solís, gracias por sus consejos, regaños y sobre todo porque me hacen saber que cuento

con ustedes las amo.

A mis abuelos Francisco García Ramos, Esther Rosas Rivera, Abraham Solís (+), Manuela

Carmona, gracias por sus consejos eternamente agradecidos con ustedes porque ustedes me

forjaron para convertirme en un hombre de bien, los amo.

A mis tíos, Abraham García Rosas, Joel García Rosas, Elvira García Rosas, Rosa Rosas

Rivera, Abraham Solís Carmona, Bernabé Solís Carmona, por sus consejos y por alentarme en

mi etapa como profesionista gracias.

A mis pastores Juan Cortez Pérez y Gabriela Narváez, muchísimas gracias por todo el apoyo

brindado por cada consejo por cada desvelo por cada oración mil gracias, ustedes son como mis

segundos padres, los amo y muchas bendiciones para su familia.

A mis compañeros y amigos, grupo de Agroplásticos Generación 2013-2015, muchas gracias

por todo lo vivido les deseo lo mejor en su vida y en su carrera profesional un abrazo.

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por el apoyo económico que fue

otorgado durante el ciclo de la maestría y apoyarme para realizar mi estancia en España.

Al Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) por adoptarme y formarme como

profesionista, y permitirme ejercer profesionalmente el oficio más antiguo del hombre; la

agricultura (Génesis 2:15), y a todos los Doctores del departamento de ciencias en la

agroplásticultura, por sus clases impartidas, agradezco inmensamente al proyecto Fomix San

Luis Potosí “Generación de un modelo holístico para el manejo sustentable de cultivos

hortícolas semi-protegidos y protegidos en San Luis Potosí” clave; FMSLP-2013-C01-209337,

por la beca terminal que me otorgo.

Al Dr. Juan Plutarco Munguía López, por permitirme trabajar en el proyecto Fomix San Luis

Potosí “Generación de un modelo holístico para el manejo sustentable de cultivos hortícolas

semi-protegidos y protegidos en San Luis Potosí” clave; FMSLP-2013-C01-209337, que me ha

dejado mucho aprendizaje, por su apoyo y comprensión a lo largo de este proyecto. Agradecer

de igual manera a todos los que estuvieron involucrados en este proyecto como; MC. Eduardo

Treviño, MC. Adolfo Baylon Palomino, MC. Federico Cerna, Dr. Ossama Mounzer. Gracias

por la atención y consejos.

A Nancy Guadalupe Espinoza Pinales, Imelda Vargas Garcia y Gladys De los Santos, por su

ayuda y apoyo en los trámites correspondientes a lo largo de mi estancia en CIQA.

A mis sinodales Dr. Hugo Lira Saldívar, Dr. Marco Castillo Campohermoso, MC. Adolfo

Baylon Palomino, por su apoyo a lo largo de este proyecto y por su atención a la hora de

revisión del documento.

DEDICATORIA

Familia, amigos, y personales especiales en mi vida, no son nada más y nada menos

que un solo conjunto: seres queridos que suponen benefactores de importancia

inimaginable en mis circunstancias de humano. No podría sentirme más ameno con

la confianza puesta sobre mi persona, especialmente cuando he contado con su mejor

apoyo desde que tengo memoria.

Este nuevo logro es en gran parte gracias a ustedes; he logrado concluir con éxito un

proyecto que en un principio podría parecer tarea titánica e interminable. Quisiera

dedicar mi tesis a ustedes, personas de bien, seres que ofrecen amor, bienestar, y los

finos deleites de la vida.

Muchas gracias a aquellos seres queridos que siempre guardo en mi alma.

I

CONTENIDO

INDICE DE CUADROS ............................................................................................................................................ IV

INDICE DE FIGURAS ............................................................................................................................................... V

LISTA DE SÍMBOLOS PRINCIPALES ............................................................................................................... VII

RESUMEN................................................................................................................................................................... X

I. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................... 1

II. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................................................... 3

III. OBJETIVOS E HIPOTESIS .............................................................................................................................. 4

III.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................................................ 4 III.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ................................................................................................................................ 4 III.3 HIPÓTESIS ......................................................................................................................................................... 4

IV. REVISIÓN DE LITERATURA. .............................................................................................................. 5

IV.1 HISTORIA SOBRE LA AGRICULTURA PROTEGIDA. ............................................................................................ 5 IV.2 DEFINICIÓN DE INVERNADERO. ........................................................................................................................ 6 IV.3 MANEJO DE CONDICIONES AMBIENTALES EN INVERNADERO. ........................................................................ 6

IV.3.1 Importancia de la luz para las plantas ...................................................................................................... 6 IV.3.2 Estrategias para aumentar y reducir luminosidad ................................................................................... 7 IV.3.3 Temperatura y humedad del suelo ............................................................................................................ 8 IV.3.4 Temperatura dentro del invernadero ...................................................................................................... 10 IV.3.5 Fotosíntesis y CO2 en invernadero. ......................................................................................................... 11

IV.4 IMPORTANCIA DE LA AGRICULTURA PROTEGIDA EN MÉXICO ...................................................................... 13 IV.5 ORIGEN DEL TOMATE .................................................................................................................................... 14 IV.6 TAXONOMÍA .................................................................................................................................................... 14 IV.7 DOMESTICACIÓN DEL TOMATE ...................................................................................................................... 15 IV.8 IMPORTANCIA DEL CULTIVO DE TOMATE EN EL MUNDO Y EN MÉXICO. ...................................................... 15 IV.9 REQUERIMIENTOS CLIMÁTICOS DEL CULTIVO DE TOMATE. ......................................................................... 18

IV.9.1 Temperatura ............................................................................................................................................ 18 IV.9.2 Humedad relativa en el cultivo de tomate............................................................................................... 19 IV.9.3 Radiación solar. ....................................................................................................................................... 21 IV.9.4 Déficit de presión de vapor (DPV). ......................................................................................................... 21

IV.10 CONSUMO DE AGUA POR EL CULTIVO DE TOMATE. ..................................................................................... 22 IV.11 PRODUCTIVIDAD DEL AGUA EN EL CULTIVO DE TOMATE ............................................................................ 22 IV.12 TIEMPO DE RIEGO ......................................................................................................................................... 23 IV.13 PROCESO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET). ............................................................................................ 23

IV.13.1 Evaporación. .......................................................................................................................................... 23 IV.13.2 Transpiración. ....................................................................................................................................... 25

IV.14 EVAPOTRANSPIRACIÓN Y SU IMPORTANCIA. ............................................................................................... 26 IV.15 EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO DE REFERENCIA (ETO). .................................................................. 27 IV.16 EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO BAJO CONDICIONES ESTÁNDAR (ETC) ........................................... 28 IV.17 EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO BAJO CONDICIONES NO ESTÁNDAR (ETC AJ). ................................ 28 IV.18 FACTORES QUE AFECTAN LA EVAPOTRANSPIRACIÓN (ET). ........................................................................ 29

IV.18.1 Factores climatológicos. ........................................................................................................................ 29 IV.18.2 Factores edáficos. .................................................................................................................................. 30 IV.18.3 Factores biológicos. ............................................................................................................................... 30

II

IV.18.4 Factores Fitotécnicos. ........................................................................................................................... 31 IV.19 RADIACIÓN NETA (RN). ................................................................................................................................ 32 IV.20 IMPORTANCIA DE LA RADIACIÓN NETA (RN) EN LA EVAPOTRANSPIRACIÓN .............................................. 32 IV.21 FLUJO DE CALOR EN EL SUELO (G). ............................................................................................................. 33 IV.22 MÉTODOS PARA CALCULAR LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA (ETO). ...................................... 34

IV.22.1 Métodos Directos. ................................................................................................................................. 35 IV.22.2 Métodos Indirectos. ............................................................................................................................... 35

IV.23 ECUACIÓN DE PENMAN-MONTEITH 1965. ................................................................................................... 36 IV.23.1 Resistencia de la cubierta vegetal (rcv). ................................................................................................. 38 IV.23.2 Resistencia aerodinámica (ra). .............................................................................................................. 39

IV.24 ECUACIÓN PENMAN-MONTEITH FAO. ........................................................................................................ 41 IV.25 EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA (ETO) ESTIMADA CON EL TANQUE EVAPORÍMETRO CLASE A... 42 IV.26 ESTIMACIÓN DEL COEFICIENTE DE CULTIVO .............................................................................................. 44 IV.27 COMPORTAMIENTO DEL COEFICIENTE DE CULTIVO (KC) .......................................................................... 45

V. MATERIALES Y METODOS ................................................................................................................... 46

V.1 LOCALIZACIÓN. ................................................................................................................................................ 46 V.2 CARACTERÍSTICAS DEL INVERNADERO. .......................................................................................................... 46 V.3 PRODUCCIÓN DE PLÁNTULA. ............................................................................................................................ 47 V.4 TRASPLANTE. ................................................................................................................................................... 48 V.5 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES VEGETATIVOS................................................................................. 49

V.5.1 Gabriela. .................................................................................................................................................... 49 V.5.2 Gironda. .................................................................................................................................................... 50

V.6 FERTILIZACIÓN. ............................................................................................................................................... 50 V.7 RIEGOS. ............................................................................................................................................................ 50 V.8 CONTROL DE SALINIDAD Y PH. ........................................................................................................................ 51 V.9 PODAS Y TUTORADO. ........................................................................................................................................ 51 V.10 RALEO DE FRUTOS Y ELIMINACIÓN DE HOJAS. .............................................................................................. 52 V.11 POLINIZACIÓN. ............................................................................................................................................... 53 V.12 PLAGAS Y ENFERMEDADES............................................................................................................................. 53 V.13 COSECHA. ....................................................................................................................................................... 54 V.14 ANÁLISIS DE DATOS ........................................................................................................................................ 54

V.14.1 Sitio y diseño experimental. .................................................................................................................... 54 V.14.2 análisis estadístico para los datos de los dos híbridos............................................................................ 54 V14.3 análisis estadístico para los modelos 1 (P-M 1965), 2 (P-M FAO) y 3 (Clase A). ................................. 54

V.15 EQUIPO INSTALADO EN CAMPO. ..................................................................................................................... 55 V.15.1 Estación meteorológica. .......................................................................................................................... 55 V.15.2 Tanque evaporímetro clase A. ................................................................................................................ 55

V.16 VARIABLES EVALUADAS. ................................................................................................................................ 56 V.16.1 Variables fenométricas y fisiológicas. .................................................................................................... 56

Altura de planta (AP). ..................................................................................................................................................... 56 Diámetro de tallo (DIAM). .............................................................................................................................................. 56 Área foliar (AF). ............................................................................................................................................................... 57 Índice de área foliar (IAF). ............................................................................................................................................. 57 Potencial hídrico. ............................................................................................................................................................. 57

V.16.2 Variables de biomasa. ............................................................................................................................. 58 Peso seco de tallo (PST). .................................................................................................................................................. 58 Peso seco de hoja (PSH). .................................................................................................................................................. 58 Peso seco de fruto (PSF). ................................................................................................................................................. 58

V.16.4 Variables climáticas. ............................................................................................................................... 58

III

Radiación solar................................................................................................................................................................. 58 Temperatura y humedad relativa. .................................................................................................................................. 59 Velocidad y dirección del viento. .................................................................................................................................... 59

V.17 METODOLOGÍA PARA DETERMINAR LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA (ETO) PENMAN-

MONTEITH FAO. .................................................................................................................................................... 60 V.17.1 Calor latente de vaporización. ................................................................................................................ 60 V.17.2 Radiación neta (Rn). ............................................................................................................................... 61 V.17.3 Flujo de calor del suelo (G). ................................................................................................................... 63 V.17.4 Densidad media del aire a presión constante (ρa). ................................................................................ 64 V.17.5 Calor específico del aire (cp). .................................................................................................................. 64 V.17.6 Presión de vapor de saturación (es). ....................................................................................................... 64 V.17.7 Presión real de vapor (ea). ...................................................................................................................... 65 V.17.8 Déficit de presión de vapor (DPV). ......................................................................................................... 65 V.17.9 Pendiente de la curva de presión de saturación de vapor (Δ). ............................................................... 66 V.17.10 Constante psicométrica. ........................................................................................................................ 66 V.17.11 Presión atmosférica. ............................................................................................................................. 67 V.17.12 Resistencia de la cubierta vegetal (rcv). ................................................................................................ 67 V.17.13 Resistencia aerodinámica (ra). .............................................................................................................. 68

V.18 METODOLOGÍA PARA DETERMINAR LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA (ETO) CON EL TANQUE

EVAPORÍMETRO CLASE A. ...................................................................................................................................... 68 V.19 METODOLOGÍA PARA DETERMINAR LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA (ETO) CON LA ECUACIÓN

DE PENMAN-MONTEITH 1965. ................................................................................................................................ 70 V.19.1 Resistencia aerodinámica (ra). ................................................................................................................ 71 V.19.2 Resistencia de la cubierta vegetal (rcv). .................................................................................................. 73

V.20 RENDIMIENTO ................................................................................................................................................ 74 V.20.1 Rendimiento en peso por hibrido. ....................................................................................................................... 74

V.20.2 Rendimiento total en peso. ...................................................................................................................... 74

VI. RESULTADOS Y DISCUSION ............................................................................................................. 75

VI.1 VARIABLES FENOMÉTRICAS Y FISIOLÓGICAS. .............................................................................................. 75 VI.2 DIÁMETRO DE TALLO ..................................................................................................................................... 76 VI.3 ÁREA FOLIAR .................................................................................................................................................. 78 VI.4 ÍNDICE DE ÁREA FOLIAR ................................................................................................................................. 79 VI.5 LONGITUD DE TALLO ...................................................................................................................................... 81 VI.7 POTENCIAL HÍDRICO ...................................................................................................................................... 83 VI.6 BIOMASA ......................................................................................................................................................... 85 VI.8 VARIABLES CLIMÁTICAS ................................................................................................................................ 89 VI.9 RESULTADOS OBTENIDOS EN EL CULTIVO DE TOMATE BAJO INVERNADERO DE EVAPOTRANSPIRACIÓN DE

REFERENCIA (ETO), CON LOS MODELOS 1 (P-M 1965), 3 (CLASE A) Y 2 (P-M FAO). ........................................ 92 VI.12 RENDIMIENTO ............................................................................................................................................. 101 VI.13 USO EFICIENTE DEL AGUA. ......................................................................................................................... 103

VII. CONCLUSIONES .................................................................................................................................104

VIII. REFERENCIAS ....................................................................................................................................105

IV

INDICE DE CUADROS

CUADRO 1. PRODUCCIÓN DE TOMATE POR ESTADO AÑO 2012. SIAP-SAGARPA (2014). ........................................... 17 CUADRO 2. CLASIFICACIÓN DE MÉTODOS PARA ESTIMAR LA ET. ................................................................................. 36 CUADRO 3. VARIABLES FENOMETRICAS Y FISIOLÓGICAS DEL CULTIVO DE TOMATE BAJO CONDICIONES DE

INVERNADERO, GA = GABRIELA, GI = GIRONDA, DDT = DÍAS DESPUÉS DEL TRASPLANTE, C.V = COEFICIENTE DE

VARIACIÓN. .......................................................................................................................................................... 76 CUADRO 4. POTENCIAL HÍDRICO EN LOS DOS HÍBRIDOS GA = GABRIELA Y GA = GIRONDA, DDT = DÍAS DESPUÉS DEL

TRASPLANTE, C.V = COEFICIENTE DE VARIACIÓN. ............................................................................................... 84 CUADRO 5. VARIABLES DE BIOMASA EN CULTIVO DE TOMATE, GA= GABRIELA, GI= GIRONDA, PST= PESO SECO DE

TALLO, PSH= PESO SECO DE HOJA, PSF= PESO SECO DE FRUTO, DDT = DÍAS DESPUÉS DEL TRASPLANTE, C.V =

COEFICIENTE DE VARIACIÓN. ................................................................................................................................ 86 CUADRO 6. PROMEDIOS MENSUALES DE LAS VARIABLES CLIMÁTICAS DURANTE TODO EL CICLO DE CULTIVO DE

TOMATE BAJO INVERNADERO CORRESPONDIENTES AL PERIODO DEL MES DE JULIO AL MES DE DICIEMBRE DEL

AÑO 2014, OBTENIDAS DE LA ESTACIÓN METEOROLÓGICA INSTALADA EN EL INVERNADERO DE TOMATE EN

RANCHO EXPERIMENTAL CIQA, T MAX = TEMPERATURA MÁXIMA, T MIN = TEMPERATURA MINIMA, T MED =

TEMPERATURA MEDIA, HR = HUMEDAD RELATIVA, DPV = DÉFICIT DE PRESIÓN DE VAPOR, RSGMED =

RADIACIÓN SOLAR GLOBAL MEDIA, RSGMAX = RADIACIÓN SOLAR MÁXIMA, RNMED = RADIACIÓN NETA MEDIA.

............................................................................................................................................................................. 89 CUADRO 7. TIEMPO DE RIEGO (MIN) EN EL CULTIVO DE TOMATE BAJO INVERNADERO, ETO = EVAPOTRANSPIRACIÓN

DE REFERENCIA, ETC = EVAPOTRANSPIRACIÓN DE CULTIVO, L/ÁREA = VOLUMEN DE AGUA. ........................... 100 CUADRO 8. RENDIMIENTO, GA = GABRIELA, GI = GIRONDA, DE TODO EL CICLO DE CULTIVO DE TOMATE BAJO

INVERNADERO CORRESPONDIENTES AL PERIODO DEL MES DE AGOSTO AL MES DE DICIEMBRE DEL AÑO 2014. . 101 CUADRO 9. USO EFICIENTE DEL AGUA EN EL CULTIVO DE TOMATE BAJO INVERNADERO. ........................................... 103

V

INDICE DE FIGURAS

FIGURA 1. SUPERFICIE, VOLUMEN DE PRODUCCIÓN Y COMERCIO ................................................................................. 17 FIGURA 2. REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE UN ESTOMA (ALLEN ET AL., 2006). .................................................... 25 FIGURA 3. FACTORES QUE AFECTAN LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DE REFERENCIA Y CONCEPTOS RELACIONADOS A ET

(ALLEN ET AL., 2006). .......................................................................................................................................... 26 FIGURA 4. EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO DE REFERENCIA (ETO), BAJO CONDICIONES ESTÁNDAR (ETC) Y BAJO

CONDICIONES NO ESTÁNDAR (ETC AJ) (ALLEN ET AL, 2006). .............................................................................. 29 FIGURA 5. REPRESENTACIÓN SIMPLIFICADA DE LA RESISTENCIA DE LA CUBIERTA VEGETAL Y DE LA RESISTENCIA

AERODINÁMICA AL FLUJO DE VAPOR DE AGUA (ALLEN ET AL., 2006). ................................................................. 37 FIGURA 6. CARACTERÍSTICAS DEL CULTIVO HIPOTÉTICO DE REFERENCIA (ALLEN ET AL., 1998). ................................ 41 FIGURA 7. VISTA PANORÁMICA DEL CAMPO AGRÍCOLA EXPERIMENTAL (CIQA), EN RANCHO LAS ENCINAS RAMOS

ARIZPE EN EL ESTADO DE COAHUILA MUNICIPIO DE RAMOS ARIZPE. .................................................................. 46 FIGURA 8. INVERNADERO CON CORTINAS LATERALES Y CENITALES DE APERTURA MOTORIZADA A), EQUIPADO CON

CALEFACCIÓN B), PARED HÚMEDA Y EXTRACTORES C) Y EQUIPO DE FERTIRRIEGO D). ......................................... 47 FIGURA 9. PROCESO, PRODUCCIÓN DE PLÁNTULAS DE CRECIMIENTO INDETERMINADO DE LOS HÍBRIDOS GABRIELA Y

GIRONDA EN INVERNADERO DE PRODUCCIÓN DE PLÁNTULA. CIQA .................................................................... 48 FIGURA 10. TRASPLANTE DE PLÁNTULAS DE LOS HÍBRIDOS GABRIELA Y GIRONDA EN EL INVERNADERO CIQA, CAMPO

EXPERIMENTAL LAS ENCINAS RAMOS ARIZPE COAHUILA. .................................................................................. 49 FIGURA 11. PROGRAMADOR A), TORNILLO MICROMÉTRICO PARA LA MEDICIÓN DE LA EVAPORACIÓN DE TANQUE B) Y

TANQUE EVAPORÍMETRO CLASE A C). .................................................................................................................. 51 FIGURA 12. PODA A) Y TUTORADO TIPO HOLANDÉS A UN TALLO B), DURANTE TODO EL CICLO DEL CULTIVO DE

TOMATE. .............................................................................................................................................................. 52 FIGURA 13. RALEO DE FRUTOS A) Y ELIMINACIÓN DE HOJAS B), DURANTE TODO EL CICLO DEL CULTIVO DE TOMATE. 53 FIGURA 14. RECOLECCIÓN DE FRUTOS, CONTEO, PESO Y SELECCIONADO POR COLORES (RAYADO, ROSA Y ROJO). ...... 54 FIGURA 15. ESTACIÓN METEOROLÓGICA DENTRO DEL INVERNADERO DE TOMATE A) Y ESTACIÓN METEOROLÓGICA

FUERA DEL INVERNADERO B), EN CAMPO EXPERIMENTAL CIQA EN RANCHO LAS ENCINAS RAMOS ARIZPE

COAHUILA. ........................................................................................................................................................... 55 FIGURA 16. TANQUE EVAPORÍMETRO CLASE A, INSTALADO DENTRO DEL INVERNADERO EN RANCHO LAS ENCINAS

RAMOS ARIZPE COAHUILA. ................................................................................................................................. 56 FIGURA 17. EVOLUCIÓN DEL DIÁMETRO DE TALLO DE PLANTAS DE TOMATE, GA = GABRIELA, GI = GIRONDA, NS = NO

SIGNIFICATIVA, DDT = DÍAS DESPUÉS DEL TRASPLANTE. ...................................................................................... 77 FIGURA 18. EVOLUCIÓN DEL ÁREA FOLIAR EN PLANTAS DE TOMATE, GA = GABRIELA, GI = GIRONDA, NS = NO

SIGNIFICATIVA, DDT = DÍAS DESPUÉS DEL TRASPLANTE. ...................................................................................... 78 FIGURA 19. COMPORTAMIENTO DEL ÍNDICE DE ÁREA FOLIAR (IAF), DE LOS DOS HÍBRIDOS, GA = GABRIELA LAI 2200

( ), GI = GIRONDA LAI 2200 ( ), GA = GABRIELA ( ), GA = GIRONDA ( ), NS = NO

SIGNIFICATIVO, * = SIGNIFICANCIA, DDT = DÍAS DESPUÉS DEL TRASPLANTE. ÍNDICE DE ÁREA FOLIAR CALCULADO

A PARTIR DE ÁREA FOLIAR DESTRUCTIVO. ............................................................................................................ 80 FIGURA 20. COMPORTAMIENTO DE LA LONGITUD DE TALLO DE TOMATE, GA = GABRIELA, GI = GIRONDA, NS = NO

SIGNIFICATIVA, * = SIGNIFICANCIA, DDT = DÍAS DESPUÉS DEL TRASPLANTE. ....................................................... 82 FIGURA 21. COMPORTAMIENTO DEL POTENCIAL HÍDRICO EN EL CULTIVO DE TOMATE, GA = GABRIELA, GI =

GIRONDA, NS = NO SIGNIFICATIVO, DDT = DÍAS DESPUÉS DEL TRASPLANTE. ........................................................ 85 FIGURA 22. ACUMULACIÓN DE MATERIA SECA DEL TALLO DE LA PLANTA DE TOMATE, GA = GABRIELA, GI =

GIRONDA, PST = PESO SECO DE TALLO, NS = NO SIGNIFICATIVO, * = SIGNIFICATIVO, DDT = DÍAS DESPUÉS DEL

TRASPLANTE. ....................................................................................................................................................... 86 FIGURA 23. ACUMULACIÓN DE MATERIA SECA DE LA HOJA DE LA PLANTA DE TOMATE, GA = GABRIELA GI =

GIRONDA, PSH = PESO SECO DE HOJA, NS = NO SIGNIFICATIVA, DDT = DÍAS DESPUÉS DEL TRASPLANTE. ............ 87 FIGURA 24. ACUMULACIÓN DE MATERIA SECA DEL FRUTO DE LA PLANTA DE TOMATE, GA = GABRIELA, GI =

GIRONDA, PSF = PESO SECO DE FRUTO, NS = NO SIGNIFICATIVO, * = SIGNIFICATIVO, DDT = DÍAS DESPUÉS DEL

TRASPLANTE. ....................................................................................................................................................... 87

VI

FIGURA 25. TEMPERATURA MEDIA Y HUMEDAD RELATIVA DEL CULTIVO DE TOMATE BAJO CONDICIONES DE

INVERNADERO DURANTE TODO EL CICLO VITAL DEL CULTIVO. ............................................................................ 90 FIGURA 26. CORRELACIÓN DE LOS MODELOS 1 (P-M 1965) VS 3 (CLASE A), R2 = COEFICIENTE DE DETERMINACIÓN, **

= ALTAMENTE SIGNIFICATIVO. ............................................................................................................................. 92 FIGURA 27. CORRELACIÓN DE LOS MODELOS 1 (P-M 1965) Y EL MODELO 3 (CLASE A) VS EL MODELO 2 (P-M FAO),

R2 = COEFICIENTE DE DETERMINACIÓN, ** = ALTAMENTE SIGNIFICATIVO. ........................................................... 93 FIGURA 28. TASA DE EVAPOTRANSPIRACIÓN DIARIA MEDIDA CON LA ECUACIÓN DE PENMAN-MONTEITH 1965 Y

PENMAN-MONTEITH FAO, DURANTE TODO EL CICLO DEL CULTIVO (JULIO-DICIEMBRE DEL 2014), EN EL CULTIVO

DE TOMATE BAJO CONDICIONES DE INVERNADERO. .............................................................................................. 95 FIGURA 29. TASA DE EVAPOTRANSPIRACIÓN DIARIA MEDIDA CON LA ECUACIÓN DE PENMAN-MONTEITH 1965,

PENMAN-MONTEITH FAO Y TANQUE EVAPORÍMETRO CLASE A, DURANTE TODO EL CICLO DEL CULTIVO (JULIO-

DICIEMBRE DEL 2014), EN EL CULTIVO DE TOMATE. ............................................................................................ 96 FIGURA 30. COMPORTAMIENTO DE LOS TRES MODELOS MEDIDOS EN EL CULTIVO DE TOMATE BAJO INVERNADERO

DURANTE EL CICLO DE PRODUCCIÓN. ................................................................................................................... 97 FIGURA 31. RENDIMIENTO DEL CULTIVO DE TOMATE, GA = GABRIELA, GA = GIRONDA. ......................................... 101

VII

LISTA DE SÍMBOLOS PRINCIPALES

Eo = Evaporación.

ET = Evapotranspiración.

ETo = Evapotranspiración de Referencia.

ETc = Evapotranspiración de cultivo.

HR = Humedad Relativa.

HRmed = Humedad relativa media.

HRmax Humedad relativa máxima.

HRmin = Humedad relativa mínima.

HRprom = Humedad relativa promedio.

DPV = Déficit de Presión de Vapor.

CC = Capacidad de Campo.

PMP = Punto de Marchitez Permanente.

rcv = Resistencia de la Cubierta Vegetal.

ra = Resistencia Aerodinámica.

Δ = Pendiente de la Curva de Presión de Vapor de Saturación.

Rn = Radiación Neta.

Rsw = radiación de onda corta.

Rlw = radiación de onda larga.

Gsc = Constante solar.

dr = Distancia relativa inversa Tierra-Sol.

ωs = Ángulo de radiación a la puesta del sol.

φ = Latitud.

δ = Declinación solar.

α = Albedo o coeficiente de reflexión.

λ = Calor latente de vaporización.

Z = Elevación sobre el nivel del mar.

VIII

ε = Cociente del peso molecular de vapor de agua /aire seco.

Rso = Radiación solar calculada para un día despejado.

Ra = Radiación extraterrestre.

σ = Constante de Stefan-Boltzmann.

JD = Numero del día del año (1 de enero al 31 de diciembre).

γ = Constante psicométrica.

P = Presión atmosférica.

Entorno = Distancia desde el tanque evaporímetro hasta el área de cultivo.

RSG = Radiación solar Global.

PAR = Radiación Fotosintéticamente Activa.

UV = Radiación Ultravioleta.

G = Flujo de Calor en el Suelo.

Cp = Calor Especifico del Aire.

s = Densidad Media del Aire.

es = Presión de vapor de Saturación del Aire.

ea = Presión Actual de Vapor de Agua.

= Constante Psicométrica.

U2 = Velocidad del Viento a 2 metros de altura.

Kc = Coeficiente de Cultivo.

Kp = Coeficiente de Tanque.

Ψ = Potencial Hídrico.

DDA = Día del Año.

RSinv = Radiación Solar Dentro del Invernadero.

RSext = Radiación Solar Medida en el Exterior.

tp = Transmisividad de la Cubierta.

Kc¡ = Coeficiente de Cultivo en el Momento.

GA = Gabriela.

GI = Gironda.

IX

AF = Área Foliar.

IAF = Índice de Área Foliar.

ALT = Altura del Cultivo.

DIAM = Diámetro de Tallo.

PSH = Peso Seco de la Hoja.

PST = Peso Seco de Tallo.

PSF = Peso Seco de Fruto.

ddt = Días Después del Trasplante.

Tmax = Temperatura Máxima.

Tmed = Temperatura Media.

Tmin = Temperatura Mínima.

X

Resumen

Un buen manejo del agua empieza por la determinación más correcta posible de las necesidades

de agua del cultivo. La ecuación de Penman-Monteith (1965), es utilizada y discutida en este

trabajo como el procedimiento que nos permite medir de la manera más precisa la ETo, dato

fundamental en las actividades agrícolas y en el manejo de los recursos hídricos, se comparó el

desarrollo de dos híbridos de tomate “Gabriela” y “Gironda”, para determinar su ETo y poder

tomarlo como un cultivo de referencia. Se llevaron a cabo mediciones de las siguientes variables,

radiación solar total, velocidad y dirección del viento, radiación neta, temperatura y humedad

relativa, con la ayuda de dos estaciones meteorológicas una dentro del invernadero y otra a la

intemperie, estas variables son indispensables para la ecuación original de Penman-Monteith

(1965), la cual fue modificada en este estudio, al calcular la resistencia aerodinámica (ra) y la

resistencia de la cubierta vegetal (rcv), en el cultivo de tomate, del cual se deriva el modelo 1 (P-

M 1965), obteniendo la ETo, durante todo el ciclo del cultivo que comprendió en los meses Julio-

Diciembre del año 2014, este modelo se comparó con otros dos modelos, el segundo modelo

consistía en calcular la ETo con la misma ecuación pero modificada por la FAO en 1998

tomando como referencia un pasto hipotético modelo 2 (P-M FAO) y el tercer modelo el tanque

evaporímetro clase A, modificando su coeficiente de tanque (Kp) modelo 3 (Clase A). Los

valores de ETo, fueron de 1.9, 6.2 y 3.3 mm/día (día Juliano 219), modelo 1-3 respectivamente

con un volumen de 19 m3/ha/día, 62 m3/ha/día y 33 m3/ha/día, de acuerdo al análisis de muestras

independientes de Wilcoxon, hay diferencia significativa en los modelos lo que nos indica que el

modelo 1 (P-M 1965) fue el más preciso, seguido del modelo 3 (Clase A) y por último el modelo

2 (P-M FAO), el modelo1 (P-M 1965) comparado con el modelo 2 (P-M FAO), obtuvo un

coeficiente de determinación r2 = 0.27**, por lo tanto el modelo 2 (P-M FAO), registro valores

de ETo muy altos, al comparar el modelo 2 (P-M FAO) con el modelo 3 (Clase A), se obtuvo un

coeficiente de determinación de 0.36**, siendo el modelo 2 (P-M FAO), el que registro los

valores más altos de ETo, al comparar los modelos 1 (P-M 1965) y el 3 (Clase A), se obtuvo un

coeficiente de determinación de 0.88**, lo cual los valores fueron muy similares entre los dos

modelos, por lo tanto ambos modelos pueden ser empleados en invernadero para calcular la ETo,

siendo más preciso el modelo 1 (P-M 1965), debido a las variables medidas, como ra y rcv,

logrando un ahorro del recurso agua considerable, los híbridos “Gabriela” y “Gironda” se

comportaron de una manera muy similar durante todo el desarrollo del cultivo, por lo tanto

XI

ambos híbridos pueden ser tomados como referencia para próximos trabajos, por su perfecta

adaptación a la región del semidesierto del norte de México con altos rendimientos.

Palabras clave: agricultura protegida, tomate, ecuación Penman-Monteith, evapotranspiración.

1

I. INTRODUCCIÓN

La superficie de riego en México prácticamente no ha crecido en los últimos cuarenta años y su

infraestructura presenta deterioro que provoca serias deficiencias en la conducción y uso. No

obstante, el 60% del valor de la producción se genera en las áreas de riego, en tanto que las de

temporal cada vez están más expuesta a los efectos del cambio climático (sequías, inundaciones,

heladas, entre otros), lo que representa una limitación natural para la productividad (SAGARPA,

2013). La poca disponibilidad de agua observada en algunas presas del país en los últimos años y

la sobreexplotación de los acuíferos subterráneos hacen urgente el establecimiento de estrategias

para hacer un uso racional y eficiente de este recurso. El interés económico, social y ambiental

por el agua en los diferentes componentes del ciclo hidrológico para los diversos usos, se ha

acrecentado de manera acelerada tanto en los países desarrollados como en los países en

desarrollo. Uno de los usos relevantes, particularmente en las zonas semiáridas y áridas, se refiere

al sector agropecuario que consume más del 80% del agua dulce disponible a nivel mundial; así

mismo, en México se consume el 77.8% del agua que se extrae de ríos, lagos y acuíferos

(FAO/AQUASTAT, 2006; Becerra et al., 2004).

En México, debido al acelerado crecimiento de la población, y el desarrollo de sus diversas

actividades productivas, no se han considerado los límites potenciales de sus recursos hídricos,

estadísticas del INEGI (2011), revelan que la población en la década de los 90s era de 81

millones de habitantes, en el año 2000 era de 98 millones y en 2010 era de 112 millones,

aumentando en 1.8 % anualmente. Esta situación ha ocasionado problemas de escasez de agua en

diversas regiones de México, principalmente las semiáridas. A menudo las condiciones para la

planeación y control de las condiciones micro climáticas dentro de un invernadero están referidas

a lugares como Holanda y España, por lo tanto existe poca información de las necesidades

hídricas de los cultivos en las zonas semiáridas. Una estrategia ante este problema es la

optimización del riego mediante el cálculo de las necesidades hídricas para la programación de

riegos de cultivos. La programación del riego es un proceso de decisión orientado a determinar

las cantidades de agua por aplicar y las fechas de aplicación de cada riego, para minimizar

deficiencias o excesos de humedad en el suelo que pudieran causar efectos adversos en el

crecimiento, rendimiento y calidad de los cultivos.

2

La estimación de la evapotranspiración (ET) es el primero y el paso más importante hacia el

diseño, la planificación y la gestión de los diferentes sistemas de riego, sistemas de distribución

de agua, la aplicación de agua, y las prácticas de gestión del agua (Landras et al, 2008). El uso de

la ET de los cultivos es un componente básico del ciclo hidrológico, particularmente importante

en regiones áridas y semiáridas del mundo y en las áreas tropicales donde el riego suplementario

ha empezado a crecer. La ET es el proceso mediante el cual el agua es evaporada desde el suelo y

transpirada por la planta. Desde el punto de vista de la programación del riego, la ET es

primordial, tanto en lo que se refiere a la frecuencia de la aplicación, como la cantidad de agua a

aplicar (Gurovich, 1985).

El tomate en México es una de las hortalizas que generan más divisas para el país, es el principal

producto agroalimentario de exportación de México con un valor promedio anual de $899

millones de USD, Norteamérica es su principal mercado con el 95% (Estados Unidos y Canadá).

Es el principal cultivo en invernadero en México y el mundo (Steta, 2004; Calvin y Cook, 2005;

Cook y Calvin, 2005).

La necesidad de incrementar la producción hortícola en un contexto de escasa superficie

cultivable, climas adversos y agotamiento del recurso agua, ha llevado a considerar como opción

tecnológica la producción intensiva en invernaderos (Sánchez 2004). Uno de los principales

factores que afectan el rendimiento, es la aplicación oportuna y suficiente del riego, una mala

programación de riego también promueve la presencia de enfermedades y desórdenes fisiológicos

(Adams y Ho, 1993; Peet y Willits, 1995).

3

II. JUSTIFICACIÓN

En las últimas décadas, el recurso agua se ha convertido en un recurso cada vez más escaso

debido a la mayor demanda originada por el aumento de población y el desarrollo económico. La

grave situación que enfrenta la agricultura de las zonas áridas del norte de México debido a la

baja disponibilidad de agua, la paradoja del agua en México es que para el Sur del país está el 68

% de la escorrentía total; teniendo sólo el 23 % de la población y produciendo sólo el 14 % del

producto interno bruto (PIB) y para el Norte del país se encuentra el 32 % de la escorrentía total

teniendo el 77 % de la población y produciendo el 86 % del PIB (Sánchez et al., 2008).

El tomate (Solanum Lycopersicum.) es la hortaliza más importante en muchos países del mundo.

México exporta alrededor de 1.5 millones de toneladas anuales, que representan entre el 50 y

70% del volumen de producción. En 2012, el valor de las exportaciones alcanzó más de 22 mil

mdp, lo que genera divisas para el país, más sin embargo la poca disponibilidad de agua

observada en algunas presas del país en los últimos años y la sobreexplotación de los acuíferos

subterráneos hacen urgente el establecimiento de estrategias para hacer un uso racional y

eficiente de este recurso.

Ante este problema el uso de tecnologías como la agroplásticultura nos permiten hacer un uso

más eficiente del agua, al proveer condiciones favorables para el cultivo, por ende se modifican

algunos procesos como el de transpiración y evaporación, la medición dentro del invernadero de

las variables de radiación neta (Rn), resistencia aerodinámica (ra) y de la cubierta vegetal (rcv),

nos proporcionara una medición más exacta de la evapotranspiración (ET), lo cual es un

componente primordial, tanto en lo que se refiere a la frecuencia de aplicación como la cantidad

de agua a aplicar en el invernadero (Gurovich, 1985).

4

III. OBJETIVOS E HIPOTESIS

III.1 Objetivo General

Evaluación de dos modelos para estimar la evapotranspiración de referencia (ETo), en dos

híbridos de tomate “Gabriela” y “Gironda” bajo condiciones de invernadero, comparándolos con

el modelo Penman-Monteith FAO.

III.2 Objetivos Específicos.

Comparar el modelo Penman-Monteith FAO con el modelo Penman-Monteith 1965.

Comparar el modelo Penman-Monteith FAO con el modelo Clase A.

Determinar la radiación neta (Rn), la resistencia aerodinámica (ra) y la resistencia de la cubierta

vegetal (rcv), para el cultivo de tomate en condiciones de invernadero para el cálculo de la

evapotranspiración de referencia (ETo), para la ecuación Penman-Monteith 1965.

Determinar los valores del coeficiente de tanque (Kp), para las condiciones de invernadero.

Evaluación de dos híbridos “Gabriela” y “Gironda”, para determinar la evapotranspiración de

referencia (ETo), bajo condiciones de invernadero.

III.3 Hipótesis

La evapotranspiración de referencia (ETo) será igual para los tres modelos y dos híbridos

evaluados.

5

IV. REVISIÓN DE LITERATURA.

IV.1 Historia sobre la agricultura protegida.

Los primeros intentos de la humanidad para proteger los cultivos de la intemperie de la que se

tiene noticias datan del Imperio Romano, según (Wittwer 1995). Estos consistían en banquetas

móviles de pepinos, otros cultivos hortícolas, colocadas en el exterior en los días soleados y en el

interior con condiciones atmosféricas más desfavorables. Dichas banquetas se cubrían con

láminas de mica o alabastro que hacían la función de cubierta. Parece ser que esta práctica

desaparece con el declive del imperio romano y no es hasta las postrimerías del siglo XV en que

aparecen los primeros precursores de los invernaderos, inicialmente en Inglaterra, Holanda,

Francia, Japón y China. Se tratan en un principio de cajones de madera o bambú, cubiertos por

una protección (laminada o campana) de vidrio, cultivándose una amplia variedad de verduras de

pequeños frutos.

Durante el siglo XVII ya se encuentran recintos que pueden considerarse propiamente

invernaderos pero que tienen únicamente un frontal de vidrio en forma de techo inclinado. En el

siguiente siglo existen construcciones con paredes laterales y frontal de vidrio y hacia finales del

siglo XVIII ya se dispone de toda la estructura de vidrio. Los países precursores son

principalmente Inglaterra, Holanda, Francia y en los países escandinavos hacia finales del siglo

XIX la producción comercial de cultivos se había establecido. (Antón 2004).

Hace 500 años se inició el uso de la calefacción en los invernaderos. A finales del siglo XV y

durante el XVI se usan hogueras de carbono en el suelo del invernadero. En el siglo XVII

aparecen las primeras estufas. El XVIII trae las primeras estufas con chimeneas que atraviesan el

invernadero repartiendo calor, a partir del siglo XIX se utilizan las calderas con agua caliente y

que usan como combustible carbón, hasta en nuestros días en el combustible ha sido sustituido

por gas-oíl o gas. (Vanden Mijzenberg 1980).

En 1960 Holanda tenía la mayor concentración de invernaderos con cubierta de vidrio (5,000-

6,000 ha). El desarrollo de estructuras de forzado e invernaderos pronto se expande desde Europa

6

a América. Y a partir de los años 50 comienza la expansión, principalmente en Asia y el área

Mediterránea de invernaderos con cubierta de plástico y en principio no calefactados. Los

cultivos que se realizan fundamentalmente comestibles, concentrándose en el norte de Europa los

cultivos de tipo ornamental. Actualmente, sin embargo, ha comenzado una expansión de la

floricultura también en el área Mediterránea especialmente debida a la ampliación de más

tecnología.

IV.2 Definición de invernadero.

Es una construcción agrícola de estructura metálica o madera, usada para la protección de

plantas, con cubierta de película plástica traslucida que no permite el paso de la lluvia al interior

y que tiene por objetivo producción y la simulación de las condiciones climáticas más adecuadas

para el crecimiento y desarrollo de las plantas cultivadas establecidas en su interior. El grado de

modificación climática va a depender del nivel tecnológico de los materiales empleados en su

construcción y de los equipos complementarios de climatización, calefacción, humidificación,

ventilación, abonado carbónico, iluminación artificial, etc. Esta modificación climática permite

obtener cosechas tempranas, aumentar rendimientos, cultivar fuera de época y un ahorro del

recurso agua considerable, el proceso de ET dentro del invernadero, es más fácil manipularlo, ya

que controlamos en cierta medida el riego, la humedad relativa, la radiación, la velocidad del

viento, la temperatura y la transpiración de la cubierta vegetal. En los últimos años se ha

producido una expansión de la superficie protegida, acolchados, túneles, invernaderos, a causa de

la demanda por parte del consumidor de los países desarrollados de productos frescos y

económicos a lo largo de todo el año (Antón 2004).

IV.3 Manejo de condiciones ambientales en invernadero.

IV.3.1 Importancia de la luz para las plantas

Cada especie vegetal requiere de una cantidad específica de radiación luminosa para

desarrollar la fotosíntesis y expresar su potencial productivo. Dentro de un invernadero una

cantidad excesiva de luz traerá como consecuencia temperaturas altas y baja humedad relativa, lo

7

que ocasiona un aumentando en la transpiración de las plantas y el consumo de agua. La cantidad

de iluminación, dentro de los invernaderos se pueden manejar empleando mallas sombra y

pantallas aluminizadas en lugares donde la radiación supera los 40,000 Lx, lo cual ocasiona un

estrés hídrico en la planta (Martínez, 2002).

IV.3.2 Estrategias para aumentar y reducir luminosidad

La luz promueve la apertura de estomas para que los procesos fotosintéticos dependientes

de la luz puedan ocurrir. En la mayoría de las plantas, los estomas cierran en la obscuridad, sin

embargo, los bajos niveles de luminosidad al amanecer pueden inducir la apertura de los estomas

para que el bióxido de carbono está disponible para la fotosíntesis tan pronto como la luz del sol

alcanza las hojas de las plantas. Los estomas son especialmente sensitivos a la luz azul,

predominante al amanecer. La luminosidad dentro de un invernadero debe regularse en función

de las necesidades de luz de los cultivos presentes en su interior. La intensidad fotosintética de la

mayoría de las hojas aumenta con la intensidad de luz hasta un punto de saturación en la que ya

no tiene influencia positiva y se hace independiente de la cantidad de luz. Así mismo existen

especies en las cuales la actividad fotosintética disminuye al aumentar la cantidad de luz. La

respuesta de la fotosíntesis a la luz está influenciada por otros factores ambientales, por ejemplo

la temperatura y las concentraciones de CO2 varían con el desarrollo de la planta. Las diferentes

hojas de una planta presentan intensidades netas de fotosíntesis diferentes no solo en la posición

de la hoja sobre la planta sino en relación con la edad, en parte es una consecuencia del cambio

de exposición a la luz. En el tomate la intensidad máxima de fotosíntesis neta disminuye

rápidamente con la edad de la hoja (Alpi y Tognoni, 1991). La reducción de la intensidad y

cantidad de luz dentro de los invernaderos se puede realizar mediante varios mecanismos de

sombreo, como uso de cubiertas lechosas y opacas, encalado de la cubierta, uso de mallas

sombra, uso de pantallas térmicas y uso de cortinas negras. Las mallas sombra pueden usarse

como protección directa, mediante la construcción de casas sombra o emplearse sobre la cubierta

para reflejar y retener un determinado porcentaje de luz sin aumentar la temperatura. Si la malla

sombra se coloca por debajo de la cubierta del invernadero disminuye luminosidad pero aumenta

la temperatura, esta condición puede resultar benéfica en invierno. Existen mallas sombra de

diferentes colores; blanco, negro, verde, azul, cuyo efecto en el aumento de la temperatura es

8

diferencial. Las pantallas térmicas son cubiertas de aluminio que reflejan una parte de la energía

solar y permiten que un porcentaje entre al invernadero. Al igual que las mallas sombra, las

pantallas pueden colocarse por debajo de la cubierta o en el exterior con las mismas

consecuencias (Martínez, 2002).

IV.3.3 Temperatura y humedad del suelo

La temperatura del suelo influye sobre los procesos de crecimiento y desarrollo de los

cultivos, el tiempo de germinación es mayor a bajas temperaturas y el crecimiento de las

plántulas también es más lento cuando el suelo es frio. La distribución de las raíces también se

modifica con la temperatura del suelo, en el cultivo de tomate las raíces se localizan

superficialmente en suelos fríos y profundizan más en suelos a mayor temperatura, lo que permite

un mejor aprovechamiento del agua y los nutrientes del suelo. Otros procesos que responden a la

temperatura de las raíces son la fijación simbiótica de nitrógeno y la fotosíntesis. A bajas

temperaturas del suelo, también la transpiración puede estar limitada debido a un aumento de la

viscosidad del agua. La mineralización de la materia orgánica y la respiración del suelo dependen

directamente de su temperatura, Munguía et al. (2004) encontraron en un cultivo de melón bajo

acolchado plástico que la temperatura media del suelo y del dosel vegetal fueron mayores que en

el suelo desnudo. Asimismo, la radiación neta y el flujo de calor latente y sensible fueron también

mayores, lo que produjo precocidad en el desarrollo del cultivo.

Entre las tecnologías que permiten mejorar la temperatura y humedad del suelo, el uso de

acolchado de suelo, surge como una buena alternativa, porque además de aumentar el

rendimiento, adelantar la cosecha y mejorar la calidad del producto, permite un ahorro

significativo de agua, factor que cada vez es más escaso.

Un acolchado es cualquier cobertura del suelo que actúa como barrera a la transferencia de calor

o vapor de agua. Otra función de algunos acolchados (estos vegetales fundamentalmente) es

proteger al suelo contra la erosión. Algunos tipos de acolchados pueden ser; restos de malas

hierbas, paja y restos de cosecha, acolchados artificiales (plástico, grava o arena, subproductos de

la industria) (Turney y Menge, 1994).

9

Se han realizado numerosos estudios para determinar la influencia del acolchado en la

evaporación de agua desde el suelo y en su contenido de humedad (Cook et al., 2006;

Ramakrishna et al., 2006; Yang et al., 2006). El acolchado debilita la intensidad del intercambio

turbulento entre la atmósfera y el agua del suelo, lo que reduce su evaporación (Dong y Qian,

2002). Turney y Menge (1994) concluyen que el acolchado favorece la conservación de la

humedad del suelo, disminuye la escorrentía superficial y la erosión del suelo y aumenta la

permeabilidad y la capacidad de retención de agua del suelo. Tiwari et al. (1998) muestran la

utilidad del acolchado en combinación con el riego por goteo en la conservación de la humedad

del suelo. Estas técnicas de conservación de agua en el suelo reducen el estrés hídrico entre riegos

y pueden permitir un aumento de los intervalos entre riegos sin afectar a la producción del cultivo

(Baxter, 1970). Los resultados de Zhang et al. (2008) muestran que la aplicación de acolchados

aumenta significativamente la humedad del suelo en la capa superficial (0-5 cm) en comparación

con el suelo desnudo. Chaudhry et al. (2004) indican que la tasa de infiltración de agua en el

suelo cubierto con diferentes tipos de acolchados permeables llega a aumentar en un 30% en

comparación con el suelo desnudo.

Con el acolchado plástico se forma una barrera impermeable al flujo de vapor de agua que

cambia el modelo de flujo de calor y de evaporación de agua (Tripathi y Katiyar, 1984). Este

sistema afecta directamente al microclima alrededor de la planta, así como a otros parámetros

como la humedad, la temperatura, la rugosidad, la resistencia aerodinámica y el albedo de la

superficie del suelo (Tarara y Ham, 1999) lo que resulta en una mayor uniformidad de la

humedad del suelo y en la reducción de las necesidades de agua de riego para los cultivos en

zonas con alta demanda evaporativa.

Haddad y Villagrán (1988), afirman que con el uso de acolchado plástico se logró distanciar los

riegos a una vez cada quince días, en lugares donde se regaba dos veces por semana. Por otra

parte, los plásticos oscuros, al impedir el desarrollo de malezas al no dejar pasar luz para que

realicen su proceso de fotosíntesis, se ahorra también el agua que éstas pudieran consumir.

(Robledo y Martin, 1988). En un suelo acolchado la evaporación directa de agua desde la

superficie del suelo es baja, y la transpiración representa la vía fundamental de pérdida de agua

del suelo (Hou et al., 2010).

10

Tolk et al. (1999) encontraron valores más altos del índice de área foliar (IAF) en cultivos con

acolchado plástico que en los mismos cultivos en suelo desnudo. Este resultado lo explican por la

mayor humedad en el suelo acolchado que se emplea principalmente en transpiración y por

consiguiente en un mayor crecimiento de las plantas. El aumento de la transpiración total

aumenta la producción de biomasa y el rendimiento del cultivo y mejora también la eficiencia del

uso del agua. Allen et al. (1998) indican que el acolchado plástico reduce substancialmente la

evaporación de agua y que, asociada a esta reducción, se produce un incremento en la

transpiración causado por la transferencia de calor sensible y radiante desde la superficie plástica

hacia la vegetación adyacente. Los resultados de Kadayifci et al. (2004) indican que el acolchado

redujo la ET de un cultivo de lechuga en comparación con el suelo desnudo debido a la

eliminación de la evaporación. Dicha eliminación aumenta el agua disponible para la

transpiración, de tal manera que la misma aumentó un 35% en el suelo acolchado respecto a la

del suelo desnudo. García (2008) concluye que el acolchado plástico aumenta la conductancia

estomática, transpiración y fotosíntesis de un cultivo de pimiento en un 49, 34 y 20%,

respectivamente, respecto a los valores medidos en suelo desnudo.

Schales, (1994) probó acolchados de polietileno negro, transparente, coextruido blanco/negro,

verde de transmisión infrarroja y fotodegradables en un cultivo de melón, encontrando que con

polietileno coextruido blanco/negro, con la superficie negra en contacto con el suelo, se obtuvo el

mayor rendimiento total. La mayor precocidad se obtuvo también con coextruido blanco/negro y

con polietileno verde de transmisión infrarroja, que superaron incluso al transparente.

IV.3.4 Temperatura dentro del invernadero

Durante el día la temperatura de las hojas de las plantas como consecuencia de la absorción

de la energía radiante del sol, puede llegar a ser unos grados más elevada que la del medio

ambiente, situación que provoca mayor consumo de agua para enfriar las células y como

consecuencia se presenta una mayor transpiración, por lo que se introducen mayor cantidad de

nutrientes a su sistema de circulación y fotosintético. Las radiaciones más importantes para la

temperatura dentro de un invernadero, son las infrarrojas cortas que pasan a través de los

materiales de recubrimiento y son absorbidas por las plantas, por el terreno y por los otros

11

materiales presentes en el invernadero, aumentando la temperatura interna e irradiando calor que

calienta el aire que está en contacto con dichos materiales (Bastida, 2006).

Dentro del invernadero el calor del aire se mueve por convección y produce la transmisión del

calor de un punto a otro, mediante desplazamiento de las partes con temperaturas altas a las zonas

con temperaturas bajas. Sin embargo los gases calientes son más ligeros y tienden a elevarse por

arriba de los gases de menos calientes. Esto implica que dentro de un invernadero el aire caliente

tiende a concentrarse en la parte alta y salir por las ventanas cenitales.

En el interior de los invernaderos se registra un gradiente de temperatura que varía de un mínimo

en la parte baja a un máximo en el techo. En la parte superior del invernadero el aire caliente

tiende a salir por efecto de una mayor presión, mientras que en la parte baja el aire frio tiende a

entrar como consecuencia de la depresión que se forma al elevarse el aire caliente.

IV.3.5 Fotosíntesis y CO2 en invernadero.

La radiación fotosintéticamente activa (PAR) interceptada por los cultivos, como fuente de

la fotosíntesis, es uno de los principales determinantes de la producción. En el invernadero este

factor depende de:

La transmisión de radiación a través de la cubierta es un parámetro sujeto a las variaciones de la

posición solar que modifican el ángulo de incidencia de la radiación sobre la cubierta a lo largo

del día y de la estación anual. La adecuación de la geometría de cubierta para mejorar el ángulo

de incidencia de la radiación es una estrategia que permite el aprovechamiento de la radiación

disponible.

La tasa de asimilación de CO2 se refiere a la velocidad de fijación de carbono en cada m2 de

superficie. Sirve como un indicador para conocer qué tan eficiente está siendo la planta para

producir metería seca, (nuevos órganos) y seguir creciendo.

Es el proceso mediante el cual las plantas usan la energía solar para transformar los nutrimentos

del suelo, el aire y el agua en azucares que les sirven para realizar sus actividades metabólicas.

12

Para esta actividad se requiere de la presencia de clorofila, sustancia presente principalmente en

las hojas; aunque se encuentra en otros órganos de color verde.

La concentración de CO2 en el invernadero, también juega un papel fundamental en la tasa de

asimilación del mismo, su efecto se puede ver con claridad. Normalmente en el ambiente hay una

concentración de CO2 de alrededor de 300 ppm, aunque esta concentración es menor dentro del

invernadero debido al consumo y limitaciones en ventilación (Lorenza y Sánchez, 2004). Por ello

es vital que se cuente con una buena área de ventilación, que favorezca las tasas de renovación de

aire. Estas concentraciones más bajas de CO2 se deben básicamente a que gran parte del carbono

atmosférico es fijado por las plantas, además de que cuando la estructura no esté bien ventilada,

el carbono capturado no es repuesto como normalmente ocurre en los sistemas a campo abierto.

Por ello, es muy importante, sobre todo durante el día, que es cuando se presenta la fotosíntesis,

que el invernadero tenga una constante renovación de aire, esto se logra propiciando un flujo de

viento continuo (pero no excesivo), mediante la apertura de cortinas y/o ventanas cenitales o

laterales. Meyer et al., (1972); Jarvis y Mansfield, (1981); Ortega, (1993); mencionan que la

concentración de CO2, afecta sensiblemente la apertura y cierre estomático. Devlin, (1980);

señala que los estomas son muy sensibles a los cambios en la concentración de CO2 abriéndose

estos ante bajos niveles de CO2 en los espacios intercelulares y cerrándose ante grandes

concentraciones. Manfield, (1965), menciona que incluso puede lograrse un cierre de los estomas

con solo echar el aliento sobre la hoja.

La concentración de CO2 juega un papel tan importante que incluso, en sistema de producción de

tomate de alta tecnología, se usa como una práctica de manejo el enriquecimiento atmosférico

con anhidro carbónico. Esta actividad no suele realizarse para invernaderos de baja tecnología o

de tecnología intermedia, pues la inversión suele ser muy elevada y no se justifica si el precio del

producto no es muy alto.

En ocasiones durante el invierno es necesario cerrar las ventanas del invernadero durante la tarde

para acumular calor y para proteger al cultivo de las bajas temperaturas nocturnas. No obstante,

esta práctica limita el flujo de aire y recuperación de CO2 durante el día. Sin embargo, en

ausencia de calefacción en ocasiones no hay otra opción para salvar a la planta de una helada. Por

13

ello es importante que en la mañana, cuando ha salido el sol y el invernadero comienza a

calentarse, se estimula la ventilación. La hora oportuna para abrir o cerrar las ventanas depende

de la época del año y de las condiciones climáticas de la zona. Por ello es importante llevar un

monitoreo constante tanto de las temperaturas del interior del invernadero como del exterior y de

ser posible de la concentración de CO2 en el interior del invernadero. En los invernaderos de

tecnología intermedia, el criterio general es que en el momento en que la temperatura exterior

llegue a 10 o 12 °C se inicie la apertura de las ventanas a una tercera parte de su apertura. Al

realizar esta actividad se inicia la ventilación del invernadero y se evacua el exceso de humedad

del interior, lo cual favorece al proceso de transpiración.

IV.4 Importancia de la agricultura protegida en México

La agricultura protegida es aquella que se realiza bajo métodos de producción que ayudan a

ejercer determinado grado de control sobre los diversos factores del medio ambiente. Permitiendo

con ello minimizar las restricciones que las malas condiciones climáticas ocasionan en los

cultivos, la producción bajo invernadero incrementa de hasta 5 veces la producción con relación a

campo abierto (tomate: 70 ton/ha vs 350 ton/ha con agricultura protegida). Produciendo todo el

año, es posible aprovechar las ventanas de mercado para obtener precios competitivos, ahorro de

agua promedio de 50%. En tomate el ahorro es de hasta 77% (en campo abierto se utilizan 89

litros por kilo producido y en hidroponía 20 L) (SAGARPA, 2012).

En el país existen alrededor de 20 mil hectáreas bajo agricultura protegida de las cuales

aproximadamente 12 mil ha son invernaderos y las otras 8 mil ha corresponden a malla sombra y

macrotúnel, el 50% de la superficie con agricultura protegida se concentra en cuatro estados:

Sinaloa (22%), baja california sur (12%) y Jalisco (10%). Los principales cultivos que se

producen bajo agricultura protegida son el tomate (70%), pimiento (16%), pepino (10%).

(SAGARPA, 2012), siendo el tomate la hortaliza más importante por su superficie sembrada y

por sus divisas generadas, una gran parte de investigaciones se han hecho con el fin de aumentar

su rendimiento, hacerlo resistente a bajas temperaturas, plagas y enfermedades, produciendo

híbridos más fuertes, destacando los híbridos Gabriela y Gironda, por sus características

excepcionales, son plantas de porte indeterminado, fuertes y vigorosas su fruto es tipo bola, su

14

potencial de rendimiento es excelente y la calidad del fruto es excepcional. Se adaptan bien a

diversas condiciones climatológicas (Primavera-verano Gabriela) y (Otoño-invierno Gironda), se

pueden producir a campo abierto y bajo invernadero, son resistentes a Verticillium, Fusarium,

Nematodos y el Virus del mosaico.

IV.5 Origen del tomate

El tomate (Solanum lycopersicum) es una planta dicotiledónea perteneciente a la familia de

las Solanáceas. El centro de origen del genero lycopersicum es la región andina que hoy

comparten Colombia, Ecuador, Perú, Bolivia y Chile. En la actualidad todavía crecen silvestres

las diversas especies del género en algunas de esas zonas (Esquinas y Nuez, 2001; Rodríguez et

al., 2001). Fue llevado por los distintos pobladores de un extremo a otro, extendiéndose por todo

el continente (Rodríguez et al., 2001).

IV.6 Taxonomía

Reino: Plantae.

Subreino: Tracheobionta.

División: Magnoliophyta.

Clase: Magnoliopsida.

Subclase: Asteridae.

Orden: Solanales.

Familia: Solanáceae.

Género: Solanum.

Especie: lycopersicum.

Nombre binomial: Solanum lycopersicum.

15

IV.7 Domesticación del tomate

El centro de domesticación del tomate ha sido controvertido; sin embargo, se cree que el origen

de su domesticación es México, porque existe mayor similitud entre cultivares Europeos y los

silvestres de México que con los de la zona andina. A la llegada de los españoles a América el

tomate estaba integrado a la cultura azteca. Además el nombre moderno tiene su origen en la

lengua náhuatl de México donde se le llamaba “tomatl” (Esquinas y Nuez, 2001, Rodríguez et al.,

2001).

Actualmente en el centro del país sigue utilizándose mayoritariamente la palabra jitomate quizás

porque los aztecas lo nombraban “xic-tomatl”, para aludir al fruto de Solanum lycopersicum

(Cruces 1990). Además, no ocurre esto en otras partes del país y del mundo. Los españoles y

portugueses difundieron al tomate por todo el mundo a través de sus colonias ultramarinas,

posteriormente contribuyeron a ello otras potencias y países (Esquinas y Nuez, 2001).

La planta es potencialmente perenne y muy sensible a las heladas, lo que determina su ciclo

anual, de distinta duración según la variedad (Rodríguez et al., 2001).

Se desarrolla bien en un amplio rango de latitudes, tipos de suelos, temperaturas, métodos de

cultivo y es moderadamente tolerante a la salinidad (Chamarro, 2001).

IV.8 Importancia del cultivo de tomate en el mundo y en México.

El tomate es uno de los cultivos hortícolas más redituables en el mundo (Hilhorst et al., 1998).

México está considerado a nivel mundial como el centro más importante de domesticación del

tomate. Esta hortaliza fue llevada a Europa en 1554, empezando a comercializarse en Estados

unidos hacia el año de 1835 (Ojo de Agua, 2007).

La producción mundial en 2010 fue de 124,548,597 toneladas, concentrándose en cuatro países:

China (33.63%), Estados Unidos (10.36%), India (9.62%) y Turquía (8.07%). México ocupo el

décimo lugar con una producción correspondiente al 2.41% del volumen total mundial

(FAOSTAT, 2011). La superficie cosechada en el mundo ha tenido modificaciones, en este

16

sentido, China ha incrementado su producción y superficie plantada; por el contrario, México ha

incrementado su producción y disminuido la superficie cosechada (FA0, 2011).

En México el tomate es considerado como la segunda especie hortícola más importante por la

superficie sembrada y como la primera por su valor de producción. A esta hortaliza se le

encuentra en los mercados durante todo el año, y se le consume tanto en fresco como procesado,

siendo una fuente rica en vitaminas y minerales (Ojo de Agua, 2007).

En México, el tomate es el cultivo hortícola de mayor importancia económica y social, por la

superficie sembrada, el volumen en el mercado nacional, y las divisas generadas. Su popularidad

se debe al aceptable sabor y su relativa facilidad para ser cultivado (Cruz, 2007). Además su

cultivo tiene las siguientes ventajas: genera empleo, debido a que requiere mucha mano de obra

desde la siembra hasta el empaque; estimula el empleo urbano proporcionando oportunidades de

negocios en aspectos como manufactura, venta de agroquímicos, maquinaria y equipo, se necesita

semilla de calidad, su exportación va en aumento, lo mismo que los precios pagados a los

productores, generando importantes cantidades de divisas; mejora la nutrición de los

consumidores, es muy versátil en su uso porque se puede consumir en fresco, cocinando, frito y

procesado industrialmente en conservas, salsas, jugos y en polvo (Cruz, 2007).

Los principales estados productores de tomate a campo abierto son Sonora, Sinaloa, Baja

California, Nayarit, Jalisco, Michoacán, Guerrero, Oaxaca, Morelos y San Luis Potosí

(Mondragón, 2013) (Cuadro 1), y los principales en producción en invernadero son Sonora, Baja

California y Michoacán (SIAP, 2013).

En el año 2012 el tomate generó en nuestro país 13,146 mdp, el 3.2% del valor total del sector

agrícola y participó con el 0.3% de la superficie sembrada nacional (más de 50 mil hectáreas), la

cual ha disminuido a una tasa promedio anual de 3.5% entre 2007 y 2012. Sin embargo, en vista

del incremento en el rendimiento, que pasó de 37.4 ton/ha a 51.4 ton/ha en este periodo, la

producción alcanzó en 2012 una cifra récord de 2.8 millones de toneladas SIAP-SAGARPA

(2014)

17

El país exporta alrededor de 1.5 millones de toneladas anuales, que representan entre el 50 y 70%

del volumen de producción. En 2012, el valor de las exportaciones alcanzó más de 22 mil mdp y

para 2013 se estima que alcanzó los 23 mil mdp (Figura 1). El precio de esta hortaliza depende de

la estacionalidad de la producción y de las condiciones climáticas, aunque este riesgo se atenúa

en vista de que más del 90% del volumen de producción se obtiene mediante riego.

Cuadro 1. Producción de tomate por estado año 2012. SIAP-SAGARPA (2014).

Estado Volumen Valor

Miles de toneladas Participación Mdp participación

Sinaloa 1,039.4 36.6% 3,070.4 23.4%

Baja california 189.6 6.7% 1,475.9 11.2%

Michoacán 171.0 6.0% 522.7 4.0%

Jalisco 156.7 5.5% 1,152.3 8.8%

Zacatecas 139.1 4.9% 670.1 5.1%

Baja california sur 106.9 3.8% 720.8 5.5%

Resto del país 1,035.7 36.5% 5,534.3 42.1%

Total Nacional 2,838.4 100% 13,146.4 100%

En Coahuila la superficie sembrada con el cultivo de tomate fue de 455 hectáreas, con una

producción de 44,418.79 toneladas, dando un valor de producción de $ 444,187,900.00 (SIAP,

2013).

Figura 1. Superficie, volumen de producción y

comercio

Sup. Cosechada volumen producción

Sup siniestrada exportaciones

18

En el municipio de Saltillo la superficie sembrada con el cultivo de tomate fue de 36 hectáreas,

con una producción de 3,378.79 toneladas, dando un valor de producción de $ 33,787,900.00

(SIAP, 2013).

IV.9 Requerimientos climáticos del cultivo de tomate.

El género lycopersicum es un cultivo de estación cálida, tolerante al calor y a la sequía y sensible

a las heladas. Debido a que no es tan exigente en las condiciones climáticas es cultivada en una

extensa gama de condiciones climáticas, siendo así que prospera mejor en climas secos con

temperaturas moderadas (Escalona, et al., 2009).

IV.9.1 Temperatura

La temperatura influye considerablemente sobre la magnitud de la fuerza motriz para el

movimiento del agua fuera de la planta, más que tener un efecto directo sobre los estomas,

conforme la temperatura sube, la capacidad del aire para retener humedad se incrementa de forma

considerable. La cantidad de agua no cambia, pero si la capacidad del aire para retenerla, debido

a que el aire caliente puede retener más cantidad de agua, su HR es menor y es un aire más seco,

en el caso opuesto, ya que el aire frío tiene una menor capacidad de retención de humedad, su HR

es mayor y es por lo tanto un aire más húmedo. Es decir, conteniendo la misma cantidad de agua,

un aire caliente es más seco que un aire frío. Por lo tanto, el aire caliente aumenta la fuerza motriz

para la transpiración y el aire frío la disminuye.

El desarrollo óptimo del cultivo de tomate oscila en una temperatura entre los 20-25°C durante el

día y 12-15°C durante la noche, ya que a temperaturas superiores o inferiores a estos rangos

afecta el desarrollo de la planta provocando mala fecundación. Niveles superiores a 30°C afectan

la fructificación, el desarrollo general de la planta y raíces, y por niveles inferiores a 12°C origina

problemas en el desarrollo de la planta (Paredes, 2009).

La temperatura es uno de los factores climáticos que más influye en todas las funciones vitales de

la planta desde la germinación hasta la cosecha. El crecimiento y la materia seca de la planta

19

aumentan con la temperatura de 30°C en la raíz; cuando la temperatura de la raíz es menor a los

15°C el crecimiento del brote puede disminuir drásticamente. Las flores se desarrollan más

rápidamente a una temperatura media de 20°C que a una de 16°C. Fuera del intervalo de 10 a

35°C la producción y viabilidad del polen disminuyen. Para que se produzca la germinación de

los granos de polen, es aconsejable que la temperatura este en el intervalo de 17 a 24°C, en el que

queda comprendida la de 21°C, que es la óptima. El porcentaje de granos de polen germinados se

reduce considerablemente a temperaturas fuera del intervalo de 5 a 37°C. La temperatura

nocturna óptima para el fruto se sitúa entre los 15 y 20°C (Chamarro, 2001).

La temperatura óptima para la germinación se encuentra entre los 20 y 25°C. Hay algunas

variedades que tienen la capacidad de germinar a temperaturas muy bajas (8.5 a 12°C) o muy

altas (35 a 37°C); y algunos cultivares que son capaces de germinar a temperaturas bajas, también

lo hacen a temperaturas elevadas (Chamarro, 2001; Doijode, 2001).

Durante la maduración del fruto la temperatura afecta la calidad del mismo tanto en la duración

como en el color por la formación de pigmentos, por ello es recomendable una temperatura por

debajo de los 28°C. Si la temperatura es muy alta, el fruto tendrá menos firmeza y puede padecer

estrés hídrico, ya que el sistema radical no es capaz de suministrar a las hojas el agua necesaria

para la transpiración, pues las hojas cierran sus estomas, detienen la evaporación y

consecuentemente el crecimiento (Cervantes, 2004); estas condiciones también son propicias para

que se presente la pudrición apical por deficiencia de calcio.

IV.9.2 Humedad relativa en el cultivo de tomate.

La humedad relativa dentro del invernadero interviene en varios procesos, como; el

amortiguamiento de los cambios de temperatura, el aumento o disminución de la traspiración, el

crecimiento de los tejidos, la viabilidad del polen para obtener mayor porcentaje de fecundación

del ovario de las flores y en el desarrollo de enfermedades y plagas. Cuanto más húmedo este el

ambiente, menos posibilidades existen de aumentar la evaporación y la transpiración de las

plantas, a no ser que aumente la temperatura del ambiente. A mayor temperatura dentro del

invernadero menor humedad relativa. A menor humedad relativa mayor consumo de agua.

Cuando la transpiración es intensa, como consecuencia de la falta de humedad en el ambiente o

20

por las altas temperaturas, puede ocurrir mayor concentración de sales en las partes donde se

realiza la fotosíntesis y quedar disminuida esta función (Serrano, 2002).

La humedad del aire afecta directamente el consumo de agua por las plantas y por ende las

necesidades de riego, adicionalmente si el aire está seco con baja humedad relativa, el mismo

puede absorber más agua y el gradiente de humedad en los estomas también se acentúa

produciendo un incremento de la transpiración y el agua sale de las hojas más rápido aumentando

la ET. Ambos parámetros mencionados hacen concluir que a mayor humedad del aire, las

necesidades de riego son más pequeñas y a medida que el aire está más seco las necesidades de

riego son mayores.

El cultivo de tomate requiere de un nivel de humedad relativa del ambiente (HR) de 60-70% para

optimizar su desarrollo, por el contrario si los niveles se encuentran fuera de este rango pueden

causar daños a la planta como; enfermedades en las hojas por altos niveles de (HR) (Pérez et al.,

2012).

Cuando la humedad del aire es alta la planta no produce mucha evapotranspiración (ET), tal

como se explicó en el párrafo anterior, por tal motivo no absorbe agua por la raíz y se reduce de

manera importante la absorción de nutrientes que viajan con el agua como es el caso del calcio,

por tal motivo se presenta deficiencia de calcio con el consecuente daño en la producción. Estos

síntomas se presentan a pesar de haber calcio en el suelo o sustrato.

Si bien el potasio se absorbe en forma activa por la raíz, sube a las hojas y frutos por la corriente

transpiratoria, por tal motivo cuando hay poca ET asociadas a humedad relativa alta se induce

reducción en el contenido de potasio en las hojas y frutos, con la consecuente reducción de

calibre de los frutos, todo esto a pesar de haber suficiente potasio en el suelo.

La polinización requiere que la humedad relativa se ubique en un nivel óptimo, el cual fluctúa de

especie a especie. Por ejemplo en el caso del cultivo de tomate, la humedad relativa óptima es de

60-70%, si la humedad es mayor el polen se aglomera y no viaja de la antera (órgano masculino

de la flor) al estigma (órgano femenino de la flor), si la humedad es menor el polen no se adhiere

al estigma. En los invernaderos donde se requiere hacer polinización manual es muy importante

21

estar atentos a la humedad relativa y hacer la polinización manual sólo a la hora en que la

humedad sea cercana al 70% (Paredes, 2009).

IV.9.3 Radiación solar.

La radiación promueve la apertura de estomas para que los procesos fotosintéticos

dependientes de la luz puedan ocurrir. En la mayoría de las plantas, los estomas cierran en la

obscuridad; sin embargo, los bajos niveles de luminosidad al amanecer pueden inducir la apertura

de los estomas para que el bióxido de carbono está disponible para la fotosíntesis tan pronto

como la luz del sol alcanza las hojas de las plantas. Los estomas son especialmente sensitivos a la

luz azul, predominante al amanecer.

El tomate requiere de una buena iluminación, la cual se modifica por la densidad de siembra,

sistema de poda, tutorado y prácticas culturales que optimizan la recepción de los rayos solares

(Ortiz, 2004).

El tomate es sensible a niveles de luminosidad por lo que se recomienda entre 10,000-40,000 Lx

(185-700 μmol m-2 s-1 radiación fotosintéticamente activa) con un mínimo de seis horas diarias de

luz para favorecer la floración. Si la intensidad de radiación es demasiada alta se puede producir

partiduras de frutos, golpes de sol y coloración irregular de maduración (Tialling, 2006).

IV.9.4 Déficit de presión de vapor (DPV).

DPV es la diferencia entre la cantidad de vapor de agua en el aire actual y la cantidad de

humedad que puede contener cuando está saturado con vapor de agua esa masa de aire y funciona

como indicador de potencial de condensación al cuantificar la cantidad de aire del invernadero

más cerca de un punto de saturación.

El déficit de presión de vapor es una forma útil de expresar el flujo de vapor, para la

condensación y la transpiración. El alto déficit de presión de vapor incrementa la demanda en la

transpiración, influenciando cuanta humedad es transferida desde los tejidos de las plantas hacia

el aire del invernadero. En contraste un déficit de presión de vapor muy bajo indica la proximidad

22

a llegar al punto de roció y la condensación puede perjudicar significativamente el desarrollo de

los cultivos (Prenger y Ling, 2000).

Un déficit de presión de vapor de 0.5 KPa es demasiado bajo como para causar un impacto

significativo en la transpiración y a un déficit de presión de vapor de 1.4 KPa se presenta la

resistencia estomática (estomas totalmente abiertos) así que este es el valor óptimo de déficit de

presión de vapor, mientras que un déficit de presión de vapor de 2.0 KPa se ubica en el límite

superior del rango del déficit aceptable. Si el déficit de presión de vapor es demasiado grande

mayor a 2.0 KPa, los estomas comenzaran a cerrarse en un esfuerzo de conservar agua en la hoja

y como resultado la transpiración y el movimiento de agua a través de la planta se verá

significativamente reducido (Jensen y Marlow, 2010). Respecto a los suelos, la planta desarrolla

bien en suelos fértiles, profundos y con buen drenaje (Rodríguez et al., 2001).

IV.10 Consumo de agua por el cultivo de tomate.

El riego es aplicado para evitar el déficit de estrés hídrico que reduce la producción del cultivo de

tomate. El proceso de uso del agua por el cultivo de tomate, tiene dos componentes principales:

uno debido a las perdidas por evaporación del suelo y del cultivo, usualmente llamada

evapotranspiración del cultivo (ETc) y el otro que incluye todas las perdidas resultantes de la

distribución del agua en el cultivo. Todas las aguas de riego contienen sales y conforme el agua

se evapora, las sales se concentran en el perfil del suelo y tienen que ser desplazadas debajo de la

zona radicular antes de que alcancen una concentración que limite la producción del cultivo. El

lavado de las sales se realiza por el movimiento del agua aplicada en exceso de la ETc. Por ello,

algunas pérdidas de agua son inevitables y son necesarias para mantener el balance de las sales,

sin embargo, estas pérdidas son minimizadas con métodos de riego eficientes y con un manejo

apropiado del cultivo.

IV.11 Productividad del agua en el cultivo de tomate

La utilización de las técnicas de inundación, como se venían haciendo hasta principios de los

años ochenta, utilizaban para regar una hectárea de tomate entre 7,000 y 8,000 m3 de agua y se

23

obtenía entre 70 y 80 toneladas de tomate, siendo el rendimiento de unos 100 m3 de agua por

tonelada de tomate producido, es decir, 10 kg/m3 de agua. Con la utilización de técnicas de riego

por goteo se suele aportar a una hectárea entre 6,000 y 5,000 m3 de agua para producir unas 140

toneladas de tomate con lo que el rendimiento es de 40 m3/ton, es decir, la eficiencia en el uso del

agua se eleva hasta 25 kg/m3 de agua (López-Gálvez 2000). En Holanda con cultivo en sustrato a

solución perdida, utilizando un invernadero de cristal y sistema de calefacción, la demanda

hídrica del cultivo de tomate se sitúa entre los 15 m3 ton-1. reciclando el agua se podría llegar, en

buenas condiciones de cultivo, hasta 10 m3/ton, lo que representa una reducción de 4 veces a lo

que es habitual en los cultivos más avanzados de nuestro país y 10 veces menor de lo que todavía

se viene aportando en los menos avanzados (FAO, 2006).

IV.12 Tiempo de riego

El tiempo de riego depende de la lámina de riego que se requiere aplicar y del caudal medio del

emisor, si el intervalo de riego se deja fijo durante todo el ciclo del cultivo, es necesario

considerar como variable el tiempo de riego, ya que las necesidades del cultivo son diferentes en

cada época del ciclo vegetativo (Keller y Bliesner 1990). Para establecer la programación de

riego para cierto cultivo el primer paso es conocer las necesidades de agua del mismo a lo largo

de todo su ciclo vegetativo, desde la brotacion hasta la caída de hojas. Las necesidades hídricas

de una plantación son: el agua transpirada por las plantas y la evaporada por el suelo conocido en

su conjunto como ET.

IV.13 Proceso de la evapotranspiración (ET).

IV.13.1 Evaporación.

El flujo de calor latente de evaporación del agua del suelo es un componente importante del

balance de energía superficial. El tipo y la cantidad de evaporación de la superficie del suelo es

un proceso complejo afectado por muchas de las características del suelo, la labranza y las

interacciones ambientales. La evaporación también afecta a la planta ya que dispone del

24

contenido de agua del suelo y provoca la salinización de las tierras de regadío. Se sabe que la

energía y la disponibilidad de agua dominan en gran medida el proceso de evaporación, por tanto,

en promedio estos principios generales se pueden utilizar para estimar la evaporación directa del

agua del suelo (Lal, 2004).

La evaporación es el proceso de cambio del estado del agua de líquido a la fase gaseosa. La

evaporación de un paisaje puede ocurrir a partir de dosel de las plantas, la superficie de agua

libre, o en la superficie del suelo. La evaporación del agua del suelo desnudo (es decir, en

ausencia de la vegetación) es el proceso por el cual el agua se pierde desde el suelo a la

atmósfera. Si el proceso de evaporación no se controla mediante una práctica de manejo del agua

en el suelo, una cantidad considerable de agua se puede perder de un riego o una tierra de cultivo

de temporal. Durante el período de la siembra y la germinación, la evaporación puede reducir el

contenido de agua del suelo de manera significativa y puede obstaculizar el crecimiento de la

planta (Lal, 2004).

La evaporación se produce básicamente por el aumento de la energía cinética que experimentan

las moléculas de agua cercanas a la superficie de un suelo húmedo o una masa de agua,

producido por la radiación solar, el viento y las diferencias de presión de vapor. Este aumento de

energía cinética provoca que algunas moléculas de agua sean transferidas de manera continua a la

atmosfera. Al mismo tiempo, algunas de las moléculas que ya se encuentran en la atmósfera se

condensan y regresan al cuerpo de agua (Aparicio, 1992).

La mayoría del agua se evapora de las superficies de las plantas es el agua que ha pasado a través

de la planta, entrar en las raíces, pasa a través del tejido vascular para las hojas u otros órganos y

que sale al aire circundante principalmente a través de los estómas, pero también a veces a través

de la cutícula. La evaporación del agua ha pasado a través de las plantas se llama transpiración

(Rosenberg, 1983).

25

IV.13.2 Transpiración.

(Allen, 2006), describe la transpiración

como el proceso de vaporización del agua

líquida contenida en los tejidos de la planta y

su posterior remoción hacia la atmósfera. Los

cultivos pierden agua predominantemente a

través de los estomas. Estos son pequeñas

aberturas en la hoja de la planta a través de las

cuales atraviesan los gases y el vapor de agua

de la planta hacia la atmósfera (Figura 2). El

agua, junto con algunos nutrientes, es

absorbida por las raíces y transportada a través de la planta. La vaporización ocurre dentro de la

hoja, en los espacios intercelulares, y el intercambio del vapor con la atmósfera es controlado por

la abertura estomática. Casi toda el agua absorbida del suelo se pierde por transpiración y

solamente una pequeña fracción se convierte en parte de los tejidos vegetales.

La transpiración, igual que la evaporación directa, depende del aporte de energía, del gradiente de

presión del vapor y de la velocidad del viento. Por lo tanto, la radiación, la temperatura del aire,

la humedad atmosférica y el viento también deben ser considerados en su determinación. El

contenido de agua del suelo y la capacidad del suelo de conducir el agua a las raíces también

determinan la tasa de transpiración, así como la salinidad del suelo y del agua de riego. La tasa de

transpiración también es influenciada por las características del cultivo, el medio donde se

produce y las prácticas de cultivo. Diversas clases de plantas pueden tener diversas tasas de

transpiración. Por otra parte, no solamente el tipo de cultivo, sino también su estado de

desarrollo, el medio donde se produce y su manejo, deben ser considerados al evaluar la

transpiración (Allen, 2006). Como es difícil de medir por separado la evaporación y la

transpiración, y además, en la mayor parte de los casos, lo que interesa es la cantidad total de

agua que se pierde a la atmósfera, sea del modo que sea, se consideran conjuntamente bajo el

concepto mixto de ET (Sánchez, 2010).

Figura 2. Representación esquemática de un estoma

(Allen et al., 2006).

26

IV.14 Evapotranspiración y su importancia.

La ETc según (Allen et al., 2006), representa la cantidad de agua que por el proceso de

transpiración la planta emite como vapor de agua a la atmosfera, más la cantidad de agua que se

pierde por evaporación desde la superficie del suelo. Esta cantidad de agua, debe ser satisfecha

mediante el riego. Un exceso de agua de riego supone el lavado de fertilizantes, lo que puede

acarrear problemas medioambientales por la contaminación de las aguas subterráneas, mientras

que una aportación de agua inferior a la ETc puede llegar a provocar déficit hídrico y por tanto

una reducción de la producción (Fernández et al., 2006).

La evaporación y la transpiración ocurren simultáneamente y no hay manera sencilla de distinguir

entre estos dos procesos, al utilizar acolchado plástico la taza de evaporación del suelo se ve

reducida y es mínima. Aparte de la disponibilidad de agua en los horizontes superficiales, la

evaporación de un suelo cultivado es determinada principalmente por la fracción de radiación

solar que llega a la superficie del suelo. Esta fracción disminuye a lo largo del ciclo del cultivo a

medida que el dosel del cultivo, el agua se pierde principalmente por evaporación directa del

suelo, pero con el desarrollo del cultivo y finalmente cuando este cubre totalmente el suelo, la

transpiración se convierte en el proceso principal. En el momento de la siembra, casi el 100% de

la ET ocurre en forma de evaporación, mientras que cuando la cobertura vegetal es completa, más

del 90% de la ET ocurre como transpiración. La ET se expresa normalmente en milímetros (mm)

por unidad de tiempo. Esta unidad expresa la

cantidad de agua perdida de una superficie

cultivada en unidades de altura de agua. La unidad

de tiempo puede ser una hora, día, 10 días, mes o

incluso un periodo completo de cultivo o un año.

Como una hectárea tiene una superficie de 10, 000

m2 y 1 milímetro es igual a 0.001 m, una pérdida

de 1 mm dia-1 es equivalente 10 m3 ha-1 dia-1


(Allen et al., 1997), mencionan que el concepto de

ET incluye tres diferentes definiciones:

Figura 3. Factores que afectan la evapotranspiración

de referencia y conceptos relacionados a ET (Allen et al.,

2006).

27

evapotranspiración de referencia (ETo), evapotranspiración del cultivo bajo condiciones estándar

(ETc), y evapotranspiración del cultivo bajo condiciones no estándar (ETc aj) (Figura 3). La ETo

es un parámetro relacionado con el clima que expresa el poder evaporante de la atmosfera. La

ETc se refiere a la ET en condiciones óptimas presentes en parcelas con un excelente manejo y

adecuado aporte de agua y que logra máxima producción de acuerdo a las condiciones climáticas.

La ETc aj requiere generalmente una corrección, cuando no existe un manejo optimo y se

presentan limitantes ambientales que afectan el crecimiento del cultivo y que restringen la ET, es

decir, bajo condiciones no estándar del cultivo.

IV.15 Evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo).

La ETo se define como la tasa de ET de una cubierta vegetal de referencia en óptimas

condiciones de crecimiento y bajo suministro adecuado de agua. La cubierta vegetal es un cultivo

hipotético de pasto, con una altura asumida de 0.12 m, con una resistencia superficial fija de 70 s

m-1 y un albedo de 0.23. La superficie de referencia es muy similar a una superficie extensa de

pasto verde, bien regada, de altura uniforme, creciendo activamente y dando sombra totalmente al

suelo. La resistencia superficial fija de 70 s m-1 implica un suelo moderadamente seco que recibe

riego con una frecuencia semanal aproximadamente (Allen et al, 2006).

El concepto de ETo se introdujo para estudiar la demanda de ET de la atmosfera,

independientemente del tipo y desarrollo del cultivo, y de las prácticas de manejo. Debido a que

hay una abundante disponibilidad de agua en la superficie de ETo, los factores del suelo no tienen

ningún efecto sobre la ETo. El relacionar la ET a una superficie específica permite contar con una

referencia a la cual se puede relacionar la ET de otras superficies. Además se elimina la

necesidad de definir un nivel de ET para cada cultivo y periodo de crecimiento. Se pueden

comparar valores medidos o estimado de la ETo en diferentes localidades o en diferentes épocas

del año, debido a que se hace referencia a la ETo bajo la misma superficie de referencia. Los

únicos factores que afectan la ETo son los parámetros climáticos. Por lo tanto, la ETo es también

un parámetro climático que puede ser calculado a partir de datos meteorológicos. La ETo expresa

el poder evaporante de la atmosfera en una localidad y época del año específicas, y no considera

ni las características del cultivo, ni los factores del suelo.

28

IV.16 Evapotranspiración del cultivo bajo condiciones estándar (ETc)

La ETc se refiere a la evapotranspiración de cualquier cultivo cuando se encuentra exento de

enfermedades, con buena fertilización y que se desarrolla en parcelas amplias, bajo óptimas

condiciones de suelo y agua, y que alcanza la máxima producción de acuerdo a las condiciones

climáticas reinantes (Allen et al, 2006).

La cantidad de agua requerida para compensar la pérdida por ETc se define como necesidades de

agua del cultivo. A pesar de que los valores de la ETc y de las necesidades de agua del cultivo

son idénticos, sus definiciones conceptuales son diferentes. Las necesidades de agua del cultivo

se refieren a la cantidad de agua que necesita ser proporcionada al cultivo como riego o

precipitación, mientras que la ETc se refiere a la cantidad de agua perdida a través de la ET. La

necesidad de riego básicamente representa la diferencia entre la necesidad de agua del cultivo y la

precipitación efectiva. El requerimiento de agua de riego también incluye agua adicional para el

lavado de sales, y para compensar la falta de uniformidad en la aplicación de agua.

IV.17 Evapotranspiración del cultivo bajo condiciones no estándar (ETc aj).

La (ETc aj) se refiere a la evapotranspiración de cultivos que crecen bajo condiciones

ambientales y de manejo diferentes de las condiciones estándar. Bajo condiciones de campo, la

evapotranspiración real del cultivo puede desviarse de ETc debido a condiciones no óptimas

como son la presencia de plagas y enfermedades, salinidad del suelo, baja fertilidad del suelo y

limitación o exceso de agua. Esto puede resultar en un reducido crecimiento de las plantas, menor

densidad de plantas y así reducir la tasa de ET por debajo de los valores de la ETc (Allen et al,

2006)

La ETc aj se calcula utilizando un coeficiente de estrés hídrico Ks o ajustando Kc a todos los

otros tipos de condiciones de estrés y limitaciones ambientales en la ETc. En la (Figura 4), se

muestra gráficamente los conceptos de ET.

29

IV.18 Factores que afectan la evapotranspiración (ET).

Sánchez (2001) menciona que la ET es un fenómeno complejo afectado por varios factores, por

una parte las condiciones ambientales imperantes en el momento en que se desea cuantificar su

intensidad, las cuales se pueden agrupar bajo el concepto de factores climáticos, o meteorológicos

según el caso; pero también son muy importantes las relativas a las características de la

vegetación que cubre el suelo, dado que cada vegetal tiene requerimientos hídricos distintos, con

lo cual la tasa de transpiración será diferente según la planta.

IV.18.1 Factores climatológicos.

La radiación incidente en un cultivo es la fuerza motriz del proceso de la ET, se particiona

entre calor sensible (H) y calor latente (LE). Si el cultivo está bien abastecido de agua, una

fracción grande de la radiación neta (Rn) se disipa como calor latente para evaporar el agua. En

trabajos sobre la ET, se suele considerar la radiación en sus distintas acepciones, la radiación neta

(Rn), la radiación solar global (RSG) y la radiación solar extraterrestre o máxima teórica. (Rsext).

Figura 4. Evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo), bajo condiciones estándar (ETc) y bajo

condiciones no estándar (ETc aj) (Allen et al, 2006).

30

Para que la evaporación tenga lugar, es necesario que haya una diferencia de tensión de vapor de

agua, entre la superficie evaporante y el aire que la rodea, igualmente, la cantidad de agua

transpirada está gobernada por la diferencia de tensión de vapor de agua en el espacio entre el

estoma de la planta y la atmosfera. El déficit de saturación está muy influido por la humedad

relativa y temperatura del aire, planta y suelo.

El viento actúa como agente transportador del vapor de agua, mezclando las capas con mayor

contenido del mismo con otras que poseen menor cantidad, favoreciendo la difusión y alejando

por tanto el vapor de las proximidades de la superficie evaporante, con lo cual se evita que las

capas próximas a la cubierta vegetal queden pronto saturadas y cese por consiguiente la ET.

IV.18.2 Factores edáficos.

Influyen principalmente en el contenido de humedad del suelo y a la facilidad por parte de

éste para cederla, es decir, la transmisibilidad del agua a la superficie evaporante. Los factores

tales como salinidad o baja fertilidad del suelo, uso limitado de fertilizantes, presencia de

horizontes duros o impenetrables en el suelo, ausencia de control de enfermedades y de parásitos

y el mal manejo del suelo pueden limitar el desarrollo del cultivo y reducir la ET. El efecto del

contenido en agua en el suelo sobre la ET está determinado primeramente por la magnitud del

déficit hídrico y por el tipo de suelo. Por otra parte, demasiada agua en el suelo dará lugar a la

saturación de este lo cual puede dañar el sistema radicular de la planta y reducir su capacidad de

extraer agua del suelo por la inhibición de la respiración. (Allen et al, 2006).

IV.18.3 Factores biológicos.

Cuando el cultivo crece y va cubriendo el suelo, la tasa de ET aumenta como consecuencia

del incremento del índice del área foliar y de altura de las plantas. El efecto de la altura del

cultivo en la ET, esta implícitamente considerado en las definiciones de ETo y la ETc, al referirse

ambas a una masa vegetal verde que cubre íntegramente en terreno y de reducida altura. Con un

criterio estrictamente físico, el aumento de altura del cultivo afecta al intercambio de energía y a

31

la capacidad de almacenar y transmitir calor, a consecuencia del creciente espesor de la masa

vegetativa. Además, contrariamente a lo que ocurre con la evaporación de una superficie libre de

agua, en la cual el área es constante, la superficie de transpiración de una planta se modifica

constantemente con su crecimiento. El tipo de cultivo, la variedad y la etapa de desarrollo deben

ser considerados cuando se evalúa la evapotranspiración de cultivos que se desarrollan en áreas

grandes y bien manejadas. Las diferencias en resistencia a la transpiración, la altura del cultivo, la

rugosidad del cultivo, el reflejo, la cobertura del suelo y las características radiculares del cultivo

dan lugar a diferentes niveles de ET en diversos tipos de cultivos aunque se encuentren bajo

condiciones ambientales idénticas (Allen et al, 2006).

La ET, esta así mismo regulada por el mecanismo de apertura de los estomas, que controlan en

gran parte el volumen de transferencia de vapor de agua entre los tejidos vegetales y el aire. Los

estomas constituyen la resistencia principal al flujo de evaporación de agua por las hojas y al

mismo tiempo la puerta de entrada del CO2 atmosférico.

IV.18.4 Factores Fitotécnicos.

Los efectos de la densidad poblacional sobre la ET, son similares a los del grado de

cobertura o sombreado del terreno por cultivo. La acción de los nematodos y enfermedades

criptogámicas influyen sobre la eficiencia del uso del agua por los cultivos y, en consecuencia,

sobre el proceso de la ET como, el empleo de mallas de sombreado en invernaderos, la

asociación de cultivos de conformación conveniente así como el hecho de recurrir a plantas de

sombra reduce la radiación excesiva. Las láminas de plástico flexible, tan extendidas con la

técnica de acolchado, son efectivas para reducir la ET, si bien los resultados de su aplicación

dependen del grado de recubrimiento del suelo y del porcentaje de cubierta vegetal. La técnica de

enarenado no es sino un acolchado de arena, con la ventaja de su aireación.

En la ETc, repercute en el método de riego si el sistema está bien diseñado y un correcto manejo,

pero no en el caso de riegos aéreos de alta frecuencia o cuando la cubierta del suelo es baja, se

han señalado reducciones en la ET cuando el sistema de riego es por goteo solamente en el caso

de cultivos poco densos y de plantaciones arbóreas jóvenes.

32

IV.19 Radiación neta (Rn).

La Rn es una medida de energía disponible en la superficie de una cubierta vegetal después de

haber realizado la diferencia entre el total de flujos de la radiación ejemplo.

(EC 1)

Rsw y Rlw son los componentes de onda corta y los componentes de onda larga y las flechas

denotan la dirección del flujo, expresada generalmente en unidades de Watts por el metro

cuadrado (Wm-2). (Mesarch, 1999).

La importancia de este parámetro radica en que se ha demostrado que esta es la principal fuente

de energía disponible para lograr que ocurra la apertura estomática y por ende la ET. Esto

siempre y cuando, la planta se encuentre en óptimas condiciones de humedad, ya que de lo

contrario se produce un déficit hídrico que involucra un cierre estomático (Barcelo et al., 1988;

Ortega, 1993).

IV.20 Importancia de la radiación neta (Rn) en la evapotranspiración

Actualmente, la ETc es cuantificada usando la ETo, la cual es ajustada para cada período

fenológico por un coeficiente de cultivo (Kc) (Jensen et al, 1990), (Allen et al, 1998). Por otro

lado, recientes investigaciones han indicado que el modelo de Penman-Monteith (1965) puede ser

usado para estimar en forma directa el consumo de agua de los cultivos, sin necesidad de utilizar

la ETo y el Kc (Kjelgaard et al, 1994); (Farahani y Bausch, 1995); (Rana et al, 1997). En Chile,

(Ortega- Farias et al, 2000a) implementaron una metodología basada en la ecuación de Penman-

Monteith 1965, para estimar directamente el consumo de agua de un cultivo de tomate (Solanum

Lycopersicum.) industrial usando estaciones meteorológicas automáticas (EMA) que miden

variables climáticas (temperatura del aire, humedad relativa, velocidad del viento, y radiación

solar) en intervalos de tiempo menores a 1 hora. Sin embargo, para estimar directamente la ETc,

la ecuación Penman-Monteith 1965 requiere mediciones simultáneas del flujo del calor del suelo

(G) y Rn, siendo esta última variable la fuerza motriz de los intercambios energéticos que ocurren

33

sobre y dentro de la cubierta vegetal del cultivo. Por esta razón, el flujo de Rn es la principal

variable de entrada en la ecuación Penman-Monteith 1965 y puede llegar a representar entre un

50 y 60 % de la ETc en climas húmedos y subhúmedos, respectivamente (Jensen et al, 1990).

IV.21 Flujo de calor en el suelo (G).

Mesearch, (1999) menciona que el flujo de calor en el suelo, algunas veces es ignorado porque su

magnitud frecuentemente es muy pequeña y las variaciones estaciónales son por lo general cero,

sin embargo el flujo de calor en el suelo frecuentemente puede consumir del 5 al 15 % de la

energía proveniente de la radiación neta. De esta manera el flujo de calor en el suelo es un

parámetro importante para medir. Con el propósito de evaluar el flujo de calor en el suelo en la

superficie es necesario evaluar el flujo de calor latente y el flujo de calor sensible. El flujo de

calor en el suelo en la superficie es difícil medir pero se estima en base a mediciones de flujo de

calor en el suelo a una determinada profundidad y conociendo ciertas propiedades físicas del

suelo. El flujo del calor del suelo, es la energía que se utiliza para calentar el suelo. Tiene valores

positivos cuando el suelo se calienta y negativos cuando el suelo se enfría. Aunque el flujo

calórico del suelo es pequeño comparado con la Rn y puede ser no considerado con frecuencia, la

cantidad de energía ganada o perdida por el suelo en este proceso teóricamente debe restarse o

agregarse a Rn para estimar la ET. La superficie del suelo intercepta energía en forma de

radiación solar (onda corta) y radiación atmosférica (onda larga), y emite radiación de onda larga

a una tasa gobernada por la temperatura del suelo. El balance de estos procesos, conocido como

radiación neta (Davies e Idso, 1979), es de signo positivo durante las horas del día, y de signo

negativo durante la noche. La energía de radiación neta es almacenada en el suelo como calor,

utilizada por los procesos biológicos, disipada como calor por convección, o disipada como calor

latente a través de la vaporación de agua desde el suelo (Rosenberg et al, 1983). La evaporación

es el proceso que consume la mayor cantidad de energía, mientras que en condiciones secas, la

mayor parte de la energía de radiación neta es utilizada para calentar el suelo y el aire adyacente

(Ross et al., 1985) y es posteriormente perdida como radiación nocturna hacia la atmósfera.

Como consecuencia, la temperatura del suelo es inferior y menos variable en suelo húmedo que

en suelo seco (Hanks, 1992).

34

Munguía et al, (2004.), en investigaciones realizadas de Relación entre los componentes del

balance de energía y la resistencia estomática en el cultivo de melón bajo acolchado plástico

encontró que Los valores del G mostraron un comportamiento ligeramente variable durante el

desarrollo del cultivo en la sección acolchada, y con mayor variabilidad en la no acolchada. En el

tratamiento acolchado se registraron los valores más altos de G, aunque la variación entre el valor

máximo y mínimo de esta variable (58%) fue similar para ambos tratamientos. Anadranistakis,

(1997) Menciona que algunos métodos para estimar la ET como el de Penman-Monteih requieren

del conocimiento de la energía disponible expresada por la diferencia entre la Rn y el flujo de

calor en el suelo en algunos casos el flujo de calor en el suelo se considera cero o una porción de

la radiación neta cambios en el desarrollo del cultivo y su índice de área foliar son los que

determinan la magnitud de flujo de calor en el suelo estableciéndose una relación entre flujo de

calor en el suelo y radiación neta además del índice de área foliar (IAF) atendiendo también las

variaciones en el régimen del contenido de humedad del suelo, con el valor de índice de área

foliar cercano a cero, la relación G y Rn tiende a tomar un valor de 0.43 más sin embargo para

valores mayores de IAF la relación de G y Rn se aproxima a su límite con un valor de 0.1.

IV.22 Métodos para calcular la evapotranspiración de referencia (ETo).

A causa de la gran dificultad que existe en la medida directa de la ET, se han desarrollado

numerosos modelos para estimar esta magnitud. Algunos de ellos son muy realistas físicamente,

pero a expensas de una gran complejidad: necesitan demasiadas medidas o estimaciones de

parámetros, que hacen que éstos sean de difícil aplicación. Por otra parte, hay ecuaciones que

sólo precisan datos meteorológicos, habitualmente disponibles, pero que fueron derivadas

haciendo suposiciones que limitan significativamente la aplicación de las mismas (Sánchez,

2008). En la medida en que se considere simultáneamente el mayor número de factores

intervinientes, mejor será el conocimiento del funcionamiento del proceso de ET y

consecuentemente también su determinación. Efectivamente, este aspecto permite establecer

ciertas diferencias entre los métodos actualmente utilizados para determinar la ET. Algunos

consideran las condiciones reales del ambiente y del momento en que se quiere dimensionar la

magnitud del proceso; otros, en cambio, sólo toman en cuenta algunas de ellas (Sánchez, 2001).

35

Desde este punto de vista se puede hablar de tres grandes categorías de métodos: por una parte,

los métodos que se pueden denominar de medición o directos, por otra, los métodos de

estimación o indirectos (Castillo, 2001).

IV.22.1 Métodos Directos.

Una forma para medir la ET con precisión, es la utilización de los lisímetros; que son

bloques de suelo aislados, donde se controla su nivel de humedad. El lisímetro se ha utilizado

como método de referencia a la hora de calibrar los distintos métodos de estimación de la ET.

Hay diferentes tipos de lisímetros, los lisímetros de pesada son los más utilizados y de mayor

precisión. El método de balance de agua en el suelo permite estimar la ET en un periodo de

tiempo determinado a partir de las entradas y salidas de agua, en donde se involucra le

precipitación, la cantidad de agua aportada por el riego, la variación del contenido de agua en el

suelo, la escorrentía superficial y el drenaje fuera de la zona radicular. La precisión del método

depende principalmente del método que se utilice para cuantificar cada uno de los componentes

del balance.

IV.22.2 Métodos Indirectos.

Estos métodos se basan en la utilización de fórmulas para realizar estimaciones de la

capacidad evaporativa de un ambiente determinado a partir de datos obtenidos en una estación

meteorológica. Estas ecuaciones predicen la ETo. Es importante destacar que estos métodos se

basan únicamente en el efecto del clima (de las condiciones meteorológicas) sobre la tasa de ET.

Dentro de los métodos climatológicos se encuentran los métodos basados en la temperatura del

aire, los cuales estiman la tasa de ETo a partir de la temperatura del aire únicamente. Otros

métodos están basados en la radiación, en las cuales la ETo está relacionada directamente con la

radiación solar. La ETo se estima a partir de un coeficiente de tanque, que se establece para

diferentes condiciones de ubicación del tanque y condiciones meteorológicas. Este método se ha

utilizado ampliamente por su fácil instalación y simplicidad, como se muestra a continuación en

la clasificación de los métodos de estimación de la ETo dada por Pruitt (1986).

36

Cuadro 2. Clasificación de métodos para estimar la ET.

Métodos altamente empíricos

Thornthwaite, 1948

Fórmula original de Blaney-Criddle, 1950

SCS Blaney-Criddle, 1970

Blaney-Criddle (FAO24)

Atmómetros

Métodos empírico-teóricos

Makkink, 1957

Jensen-Haise, 1963, 1974

Método de radiación (FAO24), 1977

Tanque evaporímetro

Métodos teórico-empíricos Penman, 1948, 1952

Métodos teóricos

Técnica del balance de energía – Relación de

Bowen

Ecuación de Penman-Monteith

Correlación de turbulencia (Eddy correlation)

IV.23 Ecuación de Penman-Monteith 1965.

Para el riego de cultivos en invernadero se han desarrollado modelos simples de transpiración (de

Villele 1974; de Graaf and van den Ende 1981), basados en la relación entre transpiración y

radiación solar, sin embargo está relación varía con la especie, estado de desarrollo, ciclo de

cultivo, condiciones climáticas y manejo agronómico del cultivo así como las técnicas de

producción (mallasombra, túnel, invernadero etc.) Por el contrario, los modelos de transpiración

(Stanghellini 1987; Jolliet and Bailey 1992; Baille et al. 1994; Montero et al. 2001; Medrano et

al. 2005) desarrollados a partir del modelo Penman-Monteith (1965), han tenido un uso limitado

ya que la información sobre la resistencia aerodinámica y de la cubierta vegetal es muy limitada.

En 1948, Penman combinó el balance energético con el método de la transferencia de masa y

derivó una ecuación para calcular la evaporación de una superficie abierta de agua a partir de

37

datos climáticos estándar de horas sol, temperatura, humedad atmosférica y velocidad de viento,

esta fórmula fue, modificada en 1965 por Monteith y denominada fórmula de Penman-Monteith

1965, esta ecuación se destaca por tener una mayor transparencia en cuanto a los fenómenos

físicos involucrados, al contener explícitamente dos términos que aportan claridad en este

aspecto: el balance de radiación (radiación neta) y balance aerodinámico (viento y humedad), por

lo que este método requiere los parámetros temperatura, humedad, velocidad del viento y

radiación. La modificación del método de Penman realizada por Monteith introduce el concepto

de resistencia aerodinámica, para reemplazar la función empírica en la ecuación de Penman,

permitiendo definir condiciones más aproximadas al régimen aerodinámico de los cultivos

(Doorenbos y Pruitt, 1976). Ha tenido una relevancia extraordinaria en las investigaciones sobre

balance energético, balance hídrico, requerimientos de agua, programas de irrigación, entre otras

aplicaciones, desplazando la diversidad de formulaciones utilizadas para estimar la ET.

Simultáneamente, el término evapotranspiración potencial, (ETp), es reemplazado por el de, ETo.

Entre las investigaciones que traen tales cambios se destacan las realizadas por la FAO (Food and

Agriculture Organization of the United Nations), la ASCE (American Society of Civil Engineers,

USA). Las principales fórmulas que se utilizaban para estimar la ET fueron comparadas con

mediciones lisimétricas en campos experimentales, concluyendo que la ecuación de Penman-

Monteith 1965, estimaba la ETo con el menor error, y de esos estudios, surgieron modificaciones

que mejoraron el enfoque de Penman-Monteith 1965, así como el concepto de ETo. Este método

conocido como combinado fue desarrollado posteriormente por muchos investigadores y

ampliado a las superficies cultivadas por medio de la introducción de factores de resistencia. La

nomenclatura sobre resistencia distingue entre la resistencia aerodinámica y la resistencia de la

cubierta vegetal (Figura 5).

Figura 5. Representación simplificada de la resistencia de la cubierta vegetal y de la resistencia

aerodinámica al flujo de vapor de agua (Allen et al., 2006).

rcv

38

(EC 2)

Donde:

Calor Latente de Vaporización (MJ kg-1).

Rn= Flujo de la Radiación neta en superficie (Wm-2).

G= Flujo térmico del suelo (Wm-2).

= Densidad atmosférica (Kg m-3).

cp= Calor específico del aire húmedo (J (kg*°C)-1).

(ea-ed)= Déficit de Presión de Vapor (KPa).

rc= Resistencia de la cubierta vegetal (s m-1).

ra= Resistencia aerodinámica (s m-1).

Pendiente de la Curva de Presión de Vapor (KPa ºC-1).

= Constante Psicométrica (KPa ºC-1).

Referencias: Monteith (1965).

IV.23.1 Resistencia de la cubierta vegetal (rcv).

La resistencia de la cubierta vegetal, es la resistencia que opone la cubierta vegetal a la

transferencia de vapor de agua y representa el valor promedio de la resistencia estomática de las

hojas individuales, para un cultivo que cubre completamente el suelo (Monteith y Unsworth,

1990). Es por eso la importancia de analizar los factores que afectan la resistencia estomática

fundamental para comprender el comportamiento de la rcv.

Se ha observado que el viento contribuye a disminuir la temperatura foliar, produciendo un

descenso del déficit de presión de vapor (DPV) en la capa límite de la hoja, y consecuentemente

reduciendo la tasa transpiratoria (Takashi et al., 1997). Estudios realizados con especies de

regiones desérticas, alpinas y subalpinas han mostrado que la capa límite ejerce una fuerte

39

influencia sobre el intercambio de calor entre la hoja y la atmósfera circundante (Smith & Geller,

1980). Experiencias realizadas por Martin et al (1999). En Abies amabilis mostraron que la

resistencia de la capa límite a pesar de ser pequeña, aun en el caso de vientos de reducida

velocidad y en períodos de calma, en comparación con la que puede alcanzar la resistencia

estomática, resulta suficiente para determinar una temperatura foliar substancialmente mayor que

la del aire cuando la irradiancia es alta y la velocidad del viento es reducida. De acuerdo con

Woolley (1961) el viento puede influenciar la forma en la cual la hoja pierde energía debido a su

influencia de la capa límite sobre la transpiración al remover el aire saturado de humedad de la

superficie foliar. Por otra parte, se ha indicado que un incremento de la temperatura foliar puede

disminuir la resistencia de la capa límite debido a que produce un efecto ascensional del aire que

rodea la hoja (buoyancy effects) (Kitano et al., 1995).

El viento afecta positivamente la absorción de CO2 al incrementar su turbulencia en la vecindad

de la superficie foliar, aumentando de esta manera la conductancia de la capa límite. Este

aumento de la turbulencia es debido a la rugosidad producida por las nervaduras y las

condiciones aerodinámicas de las hojas. Por otro lado, el viento al producir el movimiento de las

hojas puede contribuir a aumentar la conductancia de la capa límite, y de esta manera a

incrementar el flujo de CO2 al interior de la hoja (de Langre, 2008). Kitaya et al. (2004)

observaron en plántulas de tomate que la insuficiencia del movimiento del aire alrededor de las

plantas disminuye la tasa fotosintética y la transpiración al disminuir la difusión de gases debido

a la resistencia de la capa límite, la tasa fotosintética bajo una velocidad del aire de 0.4 m s-1 fue

1.3 veces superior que a 0.1 ms-1. Estos resultados muestran la importancia de controlar el

movimiento del aire en las experiencias en las cuales se determina la tasa de fotosíntesis.

IV.23.2 Resistencia aerodinámica (ra).

La resistencia aerodinámica (ra), es la resistencia del aire al flujo de gases a nivel de la hoja

o cubierta vegetal, desde la superficie de esta, a una altura de referencia. Esta depende de la

velocidad del viento y de la arquitectura de la cubierta vegetal (Allen et al., 1989; Ortega, 1993;

Brutsaert y Stiriker, 1979).

40

La ecuación se restringe a condiciones neutras de estabilidad, es decir, condiciones en las que la

temperatura, la presión atmosférica, y la distribución de la velocidad del viento siguen

condiciones casi adiabáticas (sin intercambio de calor). El uso de la ecuación para períodos cortos

(horarios o menores) podría requerir la inclusión de correcciones de estabilidad. Sin embargo, al

predecir la ETo en la superficie de referencia bien regada, el intercambio de calor es pequeño, y

por lo tanto normalmente no se requiere la corrección para la estabilidad. Muchos estudios han

explorado la naturaleza del régimen del viento en el dosel de las plantas. Las alturas de

desplazamiento cero y las longitudes de rugosidad tienen que ser consideradas cuando la

superficie está cubierta por vegetación. Los factores dependen de la altura del cultivo y de su

arquitectura.

Maidment (1992), señala que la resistencia aerodinámica es inversamente proporcional a la

velocidad del viento y depende de la altura de la cubierta vegetal, por lo que el intercambió

aerodinámico de cultivos altos es más eficiente que en cultivos bajos. Respecto de la

transpiración se ha observado también una interacción de la temperatura foliar con el viento: un

aumento de su velocidad tendería a disminuir la transpiración cuando la pérdida de calor latente

es mayor que la de calor sensible (Grace, 1977); a medida que la velocidad del viento aumenta, la

hoja se enfría y la diferencia de presión de vapor entre el interior de la hoja y la atmósfera se

reduce produciendo una disminución de la tasa transpiratoria (Sena Gomes & Kozlowski, 1989).

También Woolley (1961) ha observado en maíz que la masa de aire aportada por el viento en

contacto con la hoja puede estimular la transpiración debido a la remoción del aire saturado

situado en su vecindad y también por el efecto directo sobre la temperatura foliar. Además, este

autor señala otras acciones del viento que pueden incrementar la tasa transpiratoria: disminución

de la presión del aire a sotavento de la hoja; ventilación de los espacios intercelulares,

produciendo pasaje de aire a través de la lámina en las especies anfiestomáticas; doblado de la

lámina por el viento lo cual causa la compresión de los espacios intercelulares y por consiguiente

el bombeo del aire saturado de humedad fuera de la cavidad subestomática. Drake et al. (1970)

han observado en hojas de Xantium strumarium que a temperaturas superiores a 35°C el viento

produce un significativo incremento de la transpiración.

41

Por otra parte, el viento puede producir la disminución de la tasa fotosintética debido a los

cambios en la radiación disponible cuando el ángulo foliar es alterado por efecto del viento y por

consiguiente el ángulo de incidencia de la radiación respecto de la lámina foliar resulta

modificado. El viento puede también reducir el área foliar efectiva al causar el agrupamiento de

las hojas (Vogel, 1989).

IV.24 Ecuación Penman-Monteith FAO.

Una gran cantidad de ecuaciones empíricas o semi-empiricas se han desarrollado para determinar

la ETc o ETo utilizando datos meteorológicos. Algunos de los métodos son solamente válidos

para condiciones climáticas y agronómicas específicas y no se pueden aplicar bajo condiciones

diferentes de las que fueron desarrolladas originalmente.

La FAO da a conocer en 1998 la ecuación de Penman-Monteith 1965 ajustada. Es allí donde se

indican las recomendaciones más

adecuadas sobre la estimación de la ETo

y el uso de la fórmula Penman-Monteith

FAO, que se denominará Penman-

Monteith FAO, para indicar que se

refiere a la fórmula de Penman-

Monteith con los ajustes de la FAO y

publicada en 1998. En esta publicación

está el concepto de ETo, tal como se

utiliza actualmente, es decir, la ET desde

una superficie de un cultivo hipotético de 0.12 m de altura, 70 sm-1 de resistencia y 0.23 de

albedo, la cual se asemeja a una superficie extensa de grama verde, de altura uniforme, en

crecimiento y sin limitaciones de agua (Figura 6) (Allen et al., 1998).

La ETc bajo condiciones estándar se determina utilizando los coeficientes de cultivo (Kc) que

relacionan la ETc con la ETo. Esta ecuación determina la ET de la superficie hipotética de

referencia y proporciona un valor estándar con el cual se puede comparar la ETo en diversos

periodos del año o en otras regiones así como también puede relacionarse con la ET de otros

cultivos. No obstante, esta ecuación requiere de datos meteorológicos que muchas veces no están

.

Figura 6. Características del cultivo hipotético de

referencia (Allen et al., 1998).

42

disponibles para su uso. Por ello se opta por otras metodologías que aunque no son tan precisas

presentan una correlación muy grande con la metodología FAO Penman-Monteith.

(EC 3)

Donde:

Rn = Radiación neta en la superficie del cultivo (MJ m-2 día-1).

G = Flujo del calor de suelo (MJ m-2 día-1).

T = Temperatura media del aire a 2 m de altura (°C).

u2 = Velocidad del viento a 2 m de altura (m s-1).

es = Presión de vapor de saturación (KPa).

ea = Presión real de vapor (KPa).

es - ea = Déficit de presión de vapor (KPa).

Δ = Pendiente de la curva de presión de vapor (KPa °C-1).

γ = Constante psicométrica (KPa °C-1).

IV.25 Evapotranspiración de referencia (ETo) estimada con el tanque evaporímetro clase

A.

El método FAO Penman-Monteith se mantiene como el método estándar único para el cómputo

de la ETo de datos meteorológicos. Sin embargo la evaporación de una superficie libre de agua,

proporciona un índice del efecto integrado de la radiación, la temperatura del aire, la humedad del

aire y del viento en la ET. Sin embargo, diferencias entre la superficie del agua y las superficies

cultivadas producen diferencias significativas entre la perdida de agua de una superficie libre de

agua y una superficie cultivada. El tanque ha probado su valor práctico y ha sido utilizado con

éxito para estimar la ETo observando la perdida por evaporación de una superficie de agua y

aplicando coeficientes empíricos para relacionar la evaporación del tanque con ETo.

43

El tanque evaporímetro clase A esta construido de fibra de vidrio, de 120.7 cm de diámetro y de

25 cm de profundidad, expuesto y montado sobre un marco de madera construido de tal forma

que deje circular el aire libremente por debajo del tanque (Aguilera y Martínez, 1996).

Doorenbos y Pruit (1977) proponen un método para la estimación de la ETo a partir de los datos

medidos de evaporación de una lámina libre de agua en el tanque clase A. la ecuación

correspondiente, toma la forma siguiente:

(EC 4)

ETo=Kp * Eo

Donde:

ETo = Evapotranspiración de referencia (mm/día)

Eo = Evaporación del tanque clase A (mm/día)

Kp = Coeficiente del tanque (adim)

El coeficiente del tanque (Kp) está en función de la humedad relativa ambiental, del recorrido del

viento tomado a dos metros sobre el nivel del terreno y de la distancia en metros desde el tanque

hasta el extremo de la cubierta sobre la que se ubica. Los valores de Kp fluctúan alrededor de

0.80 por considerar que hay diferencias significativas en la perdida de agua de una superficie

libre en comparación a la de un cultivo, siendo mayor en la superficie libre que en la del cultivo,

el establecimiento de este modelo tanque evaporímetro clase A, en invernadero se logra gracias al

Kp, ya que este factor nos permite caracterizar y modificar nuestro Kp para las nuevas

condiciones microambiéntales. El almacenaje de calor dentro del tanque puede ser apreciable y

puede causar una significativa evaporación durante la noche mientras que la mayoría de los

cultivos transpira solamente durante el día. También se distinguen diferencias en la turbulencia,

temperatura y humedad del aire que se encuentran inmediatamente sobre estas dos superficies. La

transferencia de calor a través de las paredes del tanque también afecta el balance energético


44

IV.26 Estimación del coeficiente de cultivo

El coeficiente de cultivo (Kc) integra los efectos de tres características primarias que diferencian

un cultivo de una pradera de gramíneas: altura de cultivo, resistencia y albedo de la superficie

suelo-cultivo. Es decir, los valores de Kc dependen, sobretodo, del cultivo y su manejo. El Kc es

un coeficiente que expresa la diferencia entre la evapotranspiración de la superficie cultivada ETc

y la superficie del pasto de referencia ETo (Allen et al., 1998). Además, depende de las

condiciones climáticas, de la disponibilidad de agua en el suelo del estado sanitario del cultivo,

de las técnicas culturales aplicadas y, especialmente sobre la primera etapa de crecimiento, de la

frecuencia de lluvias o riego (Doorenbos y Pruitt, 1974 y 1987). La mayor parte de los métodos

que se utilizan para el cálculo de los coeficientes del cultivo parten de la relación entre la ETo del

cultivo y la ETc, es decir, ETc = ETo x Kc; despejando el Kc de la expresión anterior:

(EC 5)

Kc = ETc/ETo

Según Jensen (1974) los coeficientes Kc se basan fundamentalmente en mediciones de la ET

efectuadas mediante técnicas de balance hídrico en el suelo, que son menos precisas que las

obtenidas con lisímetros. Estos coeficientes son válidos para condiciones “medias”, que incluyen

técnicas culturales normales y condiciones hídricas en el suelo también comunes y que no

requieren corrección alguna. Wrigth (1982) da a conocer datos de coeficiente de cultivo

obtenidos mediante mediciones con lisímetros. El término que utiliza para referirse a ellos es el

de “basal crop coefficients” y aconseja utilizarlo cuando no existe evaporación desde la superficie

del terreno y las disponibilidades hídricas del suelo no limitan la ET.

Los valores de Kc han sido determinados experimentalmente para numerosos cultivos hortícolas

bajo invernadero. La ETo y la ETc se midieron mediante balance de agua en lisímetros ubicados

en dos invernaderos, uno sembrado de gramíneas perenes, donde se midió la ETo, y otro con

suelo en arenado, donde se midió la ETc. Los valores de Kc a lo largo del ciclo del cultivo como:

ETc = ETo x Kc (Fernandez et al., 2001).

45

IV.27 Comportamiento del coeficiente de cultivo (Kc)

Los valores de Kc aumentan a medida que lo hace el índice de área foliar y la cobertura del suelo

por parte del cultivo. A medida que el cultivo avanza en su ciclo biológico y empieza la

senescencia foliar los valores de Kc decrecen además aumenta cuando se riega o llueve, si bien

esto ocurre entre los 2 o 3 días siguientes, en una cantidad que es función del agua que se

almacena en el suelo y del porcentaje de sombreado del cultivo.

Posteriormente el Kc decrece a valores que dependen del grado de sombreo del terreno y de la

disponibilidad de agua en el suelo para el cultivo. La evolución del coeficiente del cultivo en el

tiempo es conocida como la curva de los Kc del cultivo, representada matemáticamente por la

formula polinomial (George, 1998).

Diversas escalas se utilizan como referencia para representar la evolución en el tiempo de los

valores del coeficiente de cultivo, entre las más importantes se encuentran los días transcurridos

entre dos cortes sucesivos de cultivos de alfalfa. El porcentaje de los días desde la siembra o

plantación hasta la cobertura total del terreno y a la ETo acumulada.

46

Figura 7. Vista panorámica del campo agrícola experimental (CIQA), en Rancho Las Encinas

Ramos Arizpe en el estado de Coahuila municipio de Ramos Arizpe.

V. MATERIALES Y METODOS

V.1 Localización.

La investigación se realizó en el campo agrícola experimental (CIQA) en el Rancho Las Encinas

Ramos Arizpe, Coahuila, México. Ubicado en las coordenadas 25° 39´ 16” latitud Norte, 101°

06´46.5” longitud Oeste, a una altitud de 1330 msnm, del Departamento de Plásticos en la

Agricultura del Centro de Investigación en Química Aplicada. (Figura 7).

V.2 Características del invernadero.

El invernadero utilizado en este experimento tiene un área de 287 m2, el área útil es de 201 m2,

con un sistema de ventilación a través de cortinas laterales y cenitales de apertura motorizada con

cubierta de polietileno, pabellón de entrada con doble puerta de seguridad (2 x 2m), puerta de

maquinaria y un sistema de control de clima que incluye sistema de calefacción, sistema de

enfriamiento (pared húmeda y dos extractores) y un equipo de fertirriego (Figura 8).

. Ramos Arizpe

47

V.3 Producción de plántula.

La siembra se realizó en charolas de poliestireno de 200 cavidades, con dimensiones de 60 x 34

cm, el día 22 de Abril del 2014 en invernadero de CIQA. Se utilizó como sustrato peat-moss para

la germinación, se humedeció hasta el punto de escurrimiento colocando una semilla por cavidad,

la semilla se depositó a una profundidad de 0.5 cm, se taparon con una capa de peat-moss,

aplicando un riego muy ligero. Se estibaron las charolas, cubriéndolas con un plástico negro

durante cuatro días para conservar la humedad del sustrato y favorecer la germinación,

posteriormente se destaparon y se distribuyeron en los bancales del invernadero de propagación

(Figura 9). Los riegos se aplicaron diario por la mañana y tarde. El agua contenía solución

nutritiva al 50% de la solución de Steiner. Durante el crecimiento de las plántulas, se realizaron 3

Figura 8. Invernadero con cortinas laterales y cenitales de apertura motorizada a), equipado con

calefacción b), pared húmeda y extractores c) y equipo de fertirriego d).

a) b) c)

c) d)

48

aplicaciones preventivas contra enfermedades, a base de productos químicos como Previcur a una

dosis de 1 mL/L.

V.4 Trasplante.

El trasplante se realizó el 30 de mayo del 2014, a 39 días después de la siembra, dos días antes de

esta práctica se aplicaron tres riegos pesados al suelo para minimizar el contenido de sales y

mantener la humedad en el suelo para el trasplante. Se abrió el suelo con una estaca de madera de

un diámetro de 5 cm. Las características de las plántulas trasplantadas eran; altura aproximada de

20 cm con un promedio de cuatro a cinco pares de hojas verdaderas, cepellón y apariencia sana.

Esta labor se efectuó cuidando que la raíz quedara vertical y el cuello de la plántula a nivel del

suelo, el marco de plantación fue en camas de 1.80 m de ancho con 21 m de largo cubiertas con

acolchado plástico coextruido blanco/negro, se trasplanto a una separación de 30 cm entre

plantas y de 30 cm entre líneas de plantas, al momento del trasplante las raíces fueron

sumergidas en una solución de Captan como medida preventiva para el ataque de hongos y

bacterias (Figura 10). La densidad de población promedio fue de 3.3 plantas/m2 dando un total de

665 plantas. El sistema de riego fue por goteo, con 2 cintas regantes por cama colocadas

superficialmente, cada cinta de riego marca Toro aquatraxx que, tiene goteros separados a 20 cm,

con un gasto de 1.06 LPH a una presión 8 PSI, el suelo fue cubierto con Ground Cover para

Figura 9. Proceso, producción de plántulas de crecimiento indeterminado de los híbridos

Gabriela y Gironda en invernadero de producción de plántula. CIQA

49

evitar el crecimiento de malezas, tres días después se aplicó una solución de Confidor

(Imidacloprid), 1 mL/L, para protegerlas de posibles daños ocasionados por mosquita blanca.

V.5 Características de los materiales vegetativos.

Se utilizaron dos híbridos de tomate (Solanum lycopersicum.) de crecimiento indeterminado:

“Gabriela” y “Gironda”.

V.5.1 Gabriela.

Gabriela es una planta de porte indeterminado, fuerte y vigorosa fruto tipo bola. Su

potencial de rendimiento es excelente y la calidad del fruto es excepcional. Gabriela se adapta

bien a diversas condiciones climatológicas, se puede producir a campo abierto y bajo

invernadero, especialmente primavera-verano. Gabriela tiene un alto porcentaje de

comercialización debido a su larga vida de anaquel. Gabriela es altamente resistente a

Verticillium, Fusarium, nematodos y virus del mosaico del tomate.

Figura 10. Trasplante de plántulas de los híbridos Gabriela y Gironda en el invernadero CIQA,

campo experimental Las Encinas Ramos Arizpe Coahuila.

50

V.5.2 Gironda.

Gironda es una planta de porte indeterminado, fuerte y vigorosa fruto tipo bola. Alta

capacidad de producción, con madurez a cosecha intermedia, apta para cultivos de invernadero o

casa sombra, ciclo de otoño-invierno. No presenta hombros verdes, sus formas son redondas y

altas, su color a maduración es rojo intenso con excelente cierre apical. Peso individual superior a

los 220 gramos con larga vida de anaquel. Resistencias: ToMV/Va/Vd.

V.6 Fertilización.

La solución nutritiva utilizada, se originó a partir de la solución descrita por Steiner (1961). La

preparación se realizó en cuatro depósitos de 1,100 L concentrada diez veces, en el deposito uno

se preparó con nitrato de calcio, en el depósito dos se preparó con nitrato de potasio, fosfato

mono potásico y nitrato de amonio, en el tercer deposito se preparó con micro elementos (Fe, Mn,

B, Zinc, Cu, Mo) y en el cuarto deposito el ácido nítrico. El pH se ajustó a 6.0 y se midió

conductividad eléctrica. En las primeras dos semanas se aplicó una solución nutritiva al 75%,

posteriormente a la tercer semana se incrementó al 100%.

V.7 Riegos.

Para la aplicación de riegos se utilizó el equipo Fertikit y el programador NMC-PROL para la

programación de riegos, para obtener los tiempos de riego se consideró la evaporación del día

anterior en base al tanque evaporímetro clase A, obteniendo la evapotranspiración de referencia

(ETo), ETo = (Eo x Kp) y luego la ETc = (Eto x Kc) obteniendo el volumen a aplicar y el tiempo

de riego para cada día (Figura 11).

51

V.8 Control de salinidad y pH.

Con la finalidad de evitar la acumulación de solidos salinos en el suelo se realizaron mediciones

de pH y de conductividad eléctrica (CE) de la solución nutritiva con la ayuda de un medidor

combo de pH y CE modelo Waterproof de la marca HANNA. La conductividad eléctrica del

agua de riego se mantuvo en 2.1 a 2.5 dSm-1 y el pH en el rango de 5.5 a 6.5. El control de estas

variables así como sus muestreos se realizaron cada tercer día durante todo el ciclo del cultivo.

V.9 Podas y tutorado.

Las plantas se condujeron a un solo tallo, para esto se eliminaron los brotes axilares del tallo

principal durante todo el ciclo del cultivo, esta práctica se hizo manualmente y se inició a los 20

días después del trasplante (la eliminación de los brotes fue conforme iban apareciendo). Con el

objetivo de guiar a la planta de tomate con un solo tallo y mantener el tallo de la planta de tomate

en una posición erguida y lograr un mejor manejo sanitario se realizó el tutorado, este consiste en

colocar en la parte superior del invernadero dos hileras de alambre galvanizado sujetadas sobre la

base de un marco metálico existente, mismos que sirvieron de soporte para afianzar los cordones

de rafia amarrados sobre el tallo de la planta (debajo de la primera hoja), dándole dos a tres

Figura 11. Programador a), tornillo micrométrico para la medición de la evaporación de tanque

b) y Tanque evaporímetro clase A c).

a) b) c)

52

vueltas en espiral hacia arriba para fijarlo al alambre señalado a una altura aproximada de 3 m

(Figura 12).

V.10 Raleo de frutos y eliminación de hojas.

Se realizó una poda de frutos (raleo de racimos) con la finalidad de obtener racimos con frutos

uniformes y de mayor diámetro, dejando cinco frutos por racimo, esta práctica se realizó durante

toda la etapa del cultivo. Además se realizó una poda de hojas intermedias a partir de los 60 ddt

para tener producciones homogéneas de buena calidad con frutos de tamaños uniformes y mayor

diámetro, esta práctica consistía en eliminar hojas entre racimos cuajados totalmente, dejando una

hoja en la parte superior y otra por la parte inferior del racimo (Figura 13).

Figura 12. Poda a) y tutorado tipo Holandés a un tallo b), durante todo el ciclo del cultivo de

tomate.

a) b)

53

V.11 Polinización.

Para favorecer la polinización y amarre de los frutos, por la mañana diariamente se movían las

plantas golpeando los tutores con un tubo de cloruro de polivinilo, provocando la vibración en las

flores de las plantas.

V.12 Plagas y enfermedades.

Se hicieron aplicaciones preventivas contra enfermedades fungosas a base de myclobutanil,

mancozeb y captan a una dosis de 1mL/L. Las plantas presentaron síntomas de un mosaico, lo

que indico la presencia de virosis (afectando en un 10%), por lo que se procedió a eliminar las

plantas afectadas. Así mismo hubo presencia de Alternaría, para ello se aplicó Mancozeb a una

dosis de 19 gr/94.5 m2. Así mismo hubo incidencia de cenicilla para su control se aplicó

Myclobutanil a una dosis de 2.15 gr/94.5 m2. Así mismo hubo incidencia de mosquita blanca para

su control se empleó Imidacloprid a una dosis de 1mL/L.

Figura 13. Raleo de frutos a) y eliminación de hojas b), durante todo el ciclo del cultivo de

tomate.

a) b)

54

V.13 Cosecha.

Se realizó manualmente en cada racimo, (conforme maduraban los frutos) el primer corte se llevó

acabo a los 70 ddt para todas las repeticiones. (Figura 14).

V.14 Análisis de datos

V.14.1 Sitio y diseño experimental.

El Sitio experimental consistió en dos tratamientos “Gabriela” y “Gironda” con cuatro

repeticiones cada una con un diseño experimental de bloques al azar.

V.14.2 análisis estadístico para los datos de los dos híbridos.

Para el análisis de datos se utilizó el Software estadístico InfoStat versión 2008.

V14.3 análisis estadístico para los modelos 1 (P-M 1965), 2 (P-M FAO) y 3 (Clase A).

Se utilizó el análisis de muestras independientes de Wilcoxon.

Figura 14. Recolección de frutos, conteo, peso y seleccionado por colores (rayado, rosa y rojo).

55

V.15 Equipo instalado en campo.

V.15.1 Estación meteorológica.

Se instaló una estación de observación meteorológica dentro del invernadero, para calcular

la ETo con el modelo 1 (P-M 1965) y otra fuera para calcular la ETo, en base al modelo 2 (P-M

FAO), se recopilaron los datos cada 30 segundos y fueron almacenados en promedios de 30

minutos en un datalogger modelo CR-23X de la marca Campbell Scientific, Logan Utah. USA.

El cual una vez por mes se recopilaban los datos, (Figura 15).

V.15.2 Tanque evaporímetro clase A.

Se instaló un tanque evaporímetro clase “A” para obtener la evaporación y calcular la ETo

(ETo= Eo x Kp) en una forma más directa en el centro del invernadero sobre una estructura de

a) b)

Figura 15. Estación meteorológica dentro del invernadero de tomate a) y estación meteorológica

fuera del invernadero b), en campo experimental CIQA en Rancho Las Encinas Ramos Arizpe

Coahuila.

56

Figura 16. Tanque evaporímetro clase A, instalado dentro del invernadero en Rancho Las

Encinas Ramos Arizpe Coahuila.

madera a 15 cm del suelo; cuyas dimensiones fueron un diámetro de 120.7 cm y una altura de 25

cm (Figura 16).

V.16 Variables evaluadas.

V.16.1 Variables fenométricas y fisiológicas.

Altura de planta (AP).

Se midió con un flexómetro, se consideró la longitud de tallo desde el nivel del suelo hasta

la parte superior de la planta. Se realizaron 5 mediciones durante todo el experimento.

Diámetro de tallo (DIAM).

Se tomó como punto de referencia para medir el grosor del tallo mediante un vernier el

primer entrenudo de la planta que se ubica debajo de la primera inflorescencia.

57

Área foliar (AF).

Se realizaron 5 mediciones en los dos tratamientos durante la investigación, utilizando el

equipo (integrador digital de área foliar LI-COR modelo LI-3100A).

Índice de área foliar (IAF).

Se realizaron mediciones en los dos híbridos para conocer su índice de área foliar, para

compararlas con el método de área foliar destructivo, se utilizó el equipo LAI-2200 haciendo 5

mediciones en los dos tratamientos durante el desarrollo del cultivo.

Potencial hídrico.

Un aspecto importante de las relaciones hídricas es la descripción del movimiento del agua

a través del suelo, entrada del agua a las raíces, movimiento del agua a través de la planta y salida

de ésta a la atmósfera. Se realizaron 5 mediciones en los dos tratamientos durante el desarrollo

del experimento, utilizando el equipo cámara de presión Scholander modelo 3115 portable marca

SoilMoisture Equipament Corp. California USA. La cámara de presión es el método más simple

y rápido (se necesitan aproximadamente 5 min/muestra: Kirkham, 2005), y quizás el único

método práctico en condiciones de campo, para estimar el potencial hídrico de las hojas, El tejido

se debe encontrar en condiciones de equilibrio de potencial hídrico para efectuar una estimación

adecuada de su potencial hídrico promedio, Fulton et al. (2001) Informaron que la cobertura de

una hoja en la planta con una bolsa reflexiva, impermeable al agua asegura que se alcancen

condiciones de equilibrio entre la hoja que no está transpirando y el tallo, se eligieron al azar 2

plantas por repetición de cada hibrido las cuales se cubrieron con papel aluminio por 1 hora antes

de empezar con la medición.

58

V.16.2 Variables de biomasa.

Peso seco de tallo (PST).

Para esta variable se cosecharon 2 plantas por repetición de cada hibrido dando un total de

16 plantas, las cuales fueron secadas en una estufa a 72°C por 72 horas, una vez secas las

muestras se pesaron y se cuantificaron.

Peso seco de hoja (PSH).

En las mismas 16 plantas y con el procedimiento anterior utilizado para PST se obtuvo el

peso seco de hoja por planta.

Peso seco de fruto (PSF).

En las mimas 16 plantas y con el procedimiento anterior utilizado para PSH se obtuvo el

peso seco del fruto por planta.

V.16.4 Variables climáticas.

Radiación solar.

Se evaluaron dentro y fuera del invernadero las siguientes variables de radiación:

Radiación total solar (RSG), radiación par (PAR) y radiación neta (Rn), con la ayuda de los

sensores: Piranometro marca LI-COR modelo LI-200, Quantum marca Apogee modelo SQ-225,

NR-Lite Net Radiometer Campbell Scientific. Durante todo el desarrollo del cultivo, los

sensores se ubicaron a una altura de 3 metros, orientados norte-sur, la frecuencia de muestreo de

los diferentes sensores fue cada 30 segundos y fueron almacenados en promedios de 30 minutos

en un datalogger modelo CR-23X de la marca Campbell Scientific, Logan Utah. USA. El cual

59

una vez por mes se recopilaban los datos los cuales serán usados para determinar la ET de

acuerdo a la ecuación de Penman Monteith.

Temperatura y humedad relativa.

Se evaluó las variables de temperatura y humedad relativa dentro y fuera del invernadero

con el sensor vaisela modelo HMP60 marca Campbell Scientific, durante todo el desarrollo del

cultivo, estas variables son fundamentales en el desarrollo del cultivo, de ellas depende la

transpiración del cultivo y evaporación del suelo, por lo que es de suma importancia la medición

de estas y mantenerlas en valores óptimos y por consiguiente una ET uniforme, la frecuencia de

muestreo de datos fue cada 30 segundos y fueron almacenados en promedios de 30 minutos en un

datalogger modelo CR-23X de la marca Campbell Scientific, Logan Utah. USA. El cual una vez

por mes se recopilaban los datos los cuales serán usados para determinar la ET.

Velocidad y dirección del viento.

Se avaluaron las variables de velocidad y dirección del viento dentro del invernadero con el

equipo wind sentry modelo 03002 marca Campbell Scientific, durante todo el desarrollo del

cultivo, estas variables son claves para modificar la fórmula de Penman-Monteith 1965, ya que se

utilizan en las fórmulas de resistencia aerodinámica (ra) y resistencia de la cubierta vegetal (rcv)

descritas más adelante, la frecuencia de muestreo de datos fue cada 30 segundos y fueron

almacenados en promedios de 30 minutos en un datalogger modelo CR-23X marca Campbell

Scientific, Logan Utah. USA. El cual una vez por mes se recopilaban los datos los cuales serán

usados para determinar la ET.

60

V.17 Metodología para determinar la evapotranspiración de referencia (ETo) Penman-

Monteith FAO.

(EC 6)

Donde:

Rn = Radiación neta en la superficie del cultivo (MJ m-2 día-1).

G = Flujo del calor de suelo (MJ m-2 día-1).

T = Temperatura media del aire a 2 m de altura (°C).

u2 = Velocidad del viento a 2 m de altura (m s-1).

es = Presión de vapor de saturación (KPa).


es - ea = Déficit de presión de vapor (KPa).

Δ = Pendiente de la curva de presión de vapor (KPa °C-1).


V.17.1 Calor latente de vaporización.

El calor latente de vaporización, (λ), expresa la energía requerida para cambiar una masa de

unidad de agua líquida a vapor de agua bajo presión y temperatura constantes. El valor del calor

latente de vaporización varía en función de la temperatura. Cuanto más elevada sea la

temperatura, menos energía será requerida. Como λ varía levemente dentro de rangos de

temperaturas normales, se considera un valor constante de 2.45 MJ kg-1 para la simplificación de

la ecuación de FAO Penman-Monteith. Este valor corresponde al calor latente de vaporización a

una temperatura del aire de alrededor de 20 °C.

61

Rn y G se constituyen en la energía disponible por unidad de área y se expresan en MJ m-2 día-1.

Para convertir las unidades de energía de radiación a alturas equivalentes de agua (mm), el calor

latente de vaporización, (λ), es utilizado como factor de conversión (1/λ = 0.408).

V.17.2 Radiación neta (Rn).

La Rn, es la diferencia entre la radiación entrante y saliente de longitudes de onda cortas y

largas. Es el equilibrio entre la energía absorbida, reflejada y emitida por la superficie terrestre o

la diferencia de la radiación de onda corta entrante neta (Rsw) y la radiación de onda larga saliente

neta (Rlw).

(EC 7)

Rn Rsw Rlw

Donde:

Rsw = Radiación neta de onda corta (MJ m-2 día -1), (Ecuación 8).

Rlw = Radiación neta de onda larga (MJ m-2 día -1), (Ecuación 9).

(EC 8)

Rsw = (1-α)Rs0.77Rs

Donde:

Rsw = Radiación solar medida (MJ m-2 día -1).

α = Albedo o coeficiente de reflexión 0.23 (para un cultivo hipotético de referencia de Pasto).

(EC 9)

Donde:

σ = Constante de Stefan-Boltzmann (4.903*10-9 MJ K-4 m -2 día -1).

lw

62

Ta = Temperatura del aire (°K).

ea = Presión de vapor actual (KPa).

Rso = Radiación solar calculada para un día despejado (MJ m-2 día -1), (Ecuación 10).

(EC 10)

Rso = (0.75+2*10-5*z)Ra

Donde:

Z = Elevación de la estación sobre el nivel del mar (m).

Ra = Radiación extraterrestre (MJ m-2 día -1), (Ecuación 11).

(EC 11)

Donde:

Gsc = Constante solar (0.0820 MJ m-2 s-1).

dr = Distancia relativa inversa Tierra-Sol, (Ecuación 12).

ωs = Ángulo de radiación a la puesta del sol, (Ecuación 14) .

φ = Latitud (rad).

δ = Declinación solar (rad), (Ecuación 13).

63

La latitud, (φ) expresada en radianes es positiva para el hemisferio norte y negativa para el

hemisferio sur.

(EC 12)

(EC 13)

(EC 14)

Donde:

JD = Numero del día del año (1 de enero al 31 de diciembre).

V.17.3 Flujo de calor del suelo (G).

Es la energía que se utiliza para calentar el suelo G, tiene valores positivos cuando el suelo

se calienta y negativos cuando el suelo se enfría. Aunque el flujo calórico del suelo es pequeño

comparado con Rn y puede ser no considerado con frecuencia, la cantidad de energía ganada o

perdida por el suelo en este proceso teóricamente debe restarse o agregarse a Rn para estimar la

ET.

(EC 15)

G = 0.10*Rn

64

V.17.4 Densidad media del aire a presión constante (ρa).

(EC 16)

Donde:

ρa = Densidad media del aire a presión constante (Kg m-3).

P =Presión atmosférica (KPa).


Ta = Temperatura del aire (°C).

V.17.5 Calor específico del aire (cp).

El calor específico es la cantidad de energía requerida para aumentar la temperatura de una

unidad de masa de aire en 1° C a presión constante. Su valor depende de la composición del aire,

fundamentalmente de su humedad. Para condiciones atmosféricas medias se puede utilizar el

valor cp = 1.013*10-3 MJ kg-1 K -1.

V.17.6 Presión de vapor de saturación (es).

La presión de saturación de vapor puede ser calculada en función de la temperatura del aire,

pues depende de ella. La relación entre ambas variables se expresa como:

(EC 17)

65

Donde:

es(Ta) = Presión de saturación de vapor a la temperatura del aire (KPa).

Ta= Temperatura del aire (°C).

V.17.7 Presión real de vapor (ea).

La presión real de vapor se puede también derivar de la humedad relativa.

(EC 18)

Donde:

HRmedia = Es la humedad relativa media, definida como el promedio entre la

HRmax y HRmin.

V.17.8 Déficit de presión de vapor (DPV).

El déficit de presión de vapor es la diferencia entre la presión de saturación de vapor (es) y

la presión real de vapor (ea) durante un determinado periodo.

(EC 19)

(es - ea)

66

V.17.9 Pendiente de la curva de presión de saturación de vapor (Δ).

Para el cálculo de ET, se requiere calcular la pendiente de la relación entre la presión de

saturación de vapor y la temperatura, (Δ). La pendiente de la curva a una temperatura dada se da

por:

(EC 20)

Donde:

Δ = pendiente de la curva de la presión de saturación de vapor a la temperatura del aire T (KPa

°C-1).

T = temperatura del aire (°C).

V.17.10 Constante psicométrica.

Es una función principal de la presión atmosférica y el calor de vaporización y puede ser

estimada de la siguiente forma:

(EC 21)

Donde:


P = Presión atmosférica (KPa).

.

.

.

.

67

λ = Calor latente de vaporización, 2.45 (MJ kg-1).

cp = Calor especifico a presión constante, 1.013 * 10-3 (MJ kg-1 °C-1).

ε = Cociente del peso molecular de vapor de agua /aire seco = 0.622.

V.17.11 Presión atmosférica.

La presión atmosférica, (P), es la presión ejercida por el peso de la atmosfera terrestre. La

evaporación en altitudes elevadas ocurre en parte gracias a la baja presión atmosférica que se

expresa con la constante psicométrica. Este efecto es, sin embargo, pequeño y en los

procedimientos del cálculo, el valor medio para una localidad es suficiente. Para calcular P puede

emplearse una simplificación de la ley de los gases ideales, a una temperatura atmosférica

estándar de 20°C:

(EC 22)

Donde:

P = Presión atmosférica (KPa).

Z = Elevación sobre el nivel del mar (m).

V.17.12 Resistencia de la cubierta vegetal (rcv).

Describe la resistencia al flujo de vapor a través del cultivo transpirante y de la superficie

evaporante de suelo. Y asume un valor constante según el método FAO Penman-Monteith de 70 s

m-1 para las condiciones de pasto como referencia.

.

.

.

68

V.17.13 Resistencia aerodinámica (ra).

Es la transferencia de calor y de vapor de agua desde la superficie evaporante hacia el aire

que se encuentra sobre la planta. Y está dada por la siguiente ecuación:

(EC 23)

Donde:

u2 = Velocidad del viento (m s-1) a 2 m de altura sobre la superficie del suelo.

(EC 24)

(1 + rcv/ra) = (1 + 0.34 u2)

V.18 Metodología para determinar la evapotranspiración de referencia (ETo) con el tanque

evaporímetro clase A.

La tasa evaporativa de los tanques de evaporación llenos de agua puede ser fácilmente obtenida.

En ausencia de lluvia, la cantidad de agua evaporada durante un período (mm día-1) corresponde

a la disminución de la altura de agua en el tanque en ese período. Los tanques proporcionan una

medida del efecto integrado de la radiación, viento, temperatura y humedad sobre el proceso

evaporativo de una superficie abierta de agua.

Doorenbos y Pruit (1977) proponen un método para la estimación de la ETo, a partir de los datos

medidos de evaporación de una lámina libre de agua en el tanque evaporímetro clase A. la

ecuación correspondiente, toma la forma siguiente:

(EC 25)

ETo = Kp * Eo

69

Donde:

ETo = Evapotranspiración de referencia (mm/día).

Eo = Evaporación del tanque clase A (mm/día).

Kp = Coeficiente del tanque (adim).

El coeficiente del tanque está en función de la humedad relativa ambiental, del recorrido del

viento tomado a dos metros sobre el nivel del terreno y de la distancia en metros desde el tanque

hasta el extremo de la cubierta sobre la que se ubica, la ecuación es la siguiente descrita por Allen

y Pruitt (1991).

(EC 26)

Kp = 0.108-0.000331*U2+0.0422*ln(entorno)+0.1434*ln(HRprom)-

0.000631*[(ln(entorno))]2*ln(HRprom)

Donde:

Entorno = Distancia desde el tanque evaporímetro hasta el área de cultivo (m).

HRprom = Humedad relativa promedio (%).

U2 = Velocidad diaria promedio del viento a 2 m de altura (m s-1).

La toma de datos se realizó diario por la mañana, en el tanque evaporímetro clase A, en el cual se

reponía el agua cada semana durante todo el ciclo del cultivo de tomate, se tenían tensiómetros

para monitorear el contenido de humedad del suelo, en base a este método se programaron los

riegos.

70

V.19 Metodología para determinar la evapotranspiración de referencia (ETo) con la

ecuación de Penman-Monteith 1965.

La ecuación Penman-Monteith 1965, requiere de mediciones simultáneas de temperatura del aire,

humedad relativa, velocidad del viento y radiación solar. Estas variables climáticas pueden ser

registradas a través del uso de estaciones meteorológicas.

(EC 27)

Donde:

Calor Latente de Vaporización (MJ kg-1).

Pendiente de la Curva de Presión de Vapor (KPa ºC-1).

Rn = Flujo de la Radiación neta en superficie (Wm-2).

G = Flujo térmico del suelo (Wm-2).

= Densidad atmosférica (Kg m-3).

cp = Calor específico del aire húmedo (J(Kg*°C)-1).

(ea-ed) = Déficit de Presión de Vapor (KPa).

rc = Resistencia de la cubierta vegetal (s m-1).

ra = Resistencia aerodinámica (s m-1).

= Constante Psicométrica (KPa ºC-1).

Monteith (1965).

Se instaló una estación meteorológica dentro del invernadero y otra fuera, para mediar las

diferentes variables como radiación neta, radiación solar, temperatura y humedad del aire,

velocidad y dirección del viento, indispensables para modificar la ecuación original de Penman-

Monteith 1965 y obtener la ETo para esas condiciones de cultivo de tomate bajo condiciones de

invernadero en la zona del semidesierto de Coahuila.

71

Radiación total solar (RSG) se midió con el sensor Piranometro marca LI-COR modelo LI-200,

la radiación neta (Rn), se midió con la ayuda del sensor, Quantum marca Apogee modelo SQ-

225, la temperatura y humedad del aire (T), (HR), se midió con el sensor vaisela modelo HMP60

marca Campbell Scientific, y la dirección y velocidad del viento se midió con el equipo wind

sentry modelo 03002 marca Campbell Scientific, estas dos variables dirección y velocidad del

viento, son el punto clave para poder medir nuestras variables de resistencia aerodinámica (ra) y

resistencia de la cubierta vegetal (rcv).

Durante todo el desarrollo del cultivo, la frecuencia de muestreo de datos de los diferentes

sensores fue cada 30 segundos y fueron almacenados en promedios de 30 minutos en un

datalogger modelo CR-23X de la marca Campbell Scientific, Logan Utah. USA. El cual una vez

por mes se recopilaban los datos los cuales serán usados para determinar la ET de acuerdo a la

ecuación de Penman Monteith 1965.

Las variables flujo de calor de suelo, calor latente de vaporización, constante psicométrica,

pendiente de la curva de presión de vapor, calor especifico del aire y déficit de presión de vapor

se calcularon de acuerdo a lo descrito con anterioridad para la ecuación de Penman-Monteith

FAO. La resistencia superficial y aerodinámica son específicas para cada cultivo es por eso la

importancia de conocer estas variables para el cálculo oportuno y preciso de la ET en cultivo de

tomate bajo condiciones de invernadero en la zona del semidesierto, su metodología se presenta a

continuación.

V.19.1 Resistencia aerodinámica (ra).

Es la resistencia del aire al flujo de vapor de agua desde la superficie de la cubierta vegetal

a la altura de medición de la temperatura, humedad relativa y velocidad del viento. Este

parámetro se puede expresar como (Jensen et al.,1990):

(EC 28)

72

Donde;

ra = Resistencia aerodinámica. (s m-1).

Z = Altura de referencia (m).

Zom = Altura de rugosidad aerodinámica al movimiento del aire (m).

Zov = Altura de rugosidad aerodinámica al movimiento de calor y vapor de agua (m).

d = Altura de desplazamiento del plano de referencia aerodinámico (m).

K = Constante de Von Karman (0.412).

V = Velocidad del viento (m s-1).

Para una amplia gama de cultivos, la altura de desplazamiento cero, d (m), y la transferencia del

momento que gobierna la longitud de la rugosidad, zom (m), se pueden estimar de la altura del

cultivo h (m), por medio de las siguientes ecuaciones:

(EC 29)

d= 0.67*hc

(EC 30)

Zom= 0.123* Altura de cultivo (hc).

La longitud de la rugosidad que gobierna la transferencia de calor y vapor, zov (m), se puede

aproximar por:

(EC 31)

Zov= 0.1*Zom.

73

V.19.2 Resistencia de la cubierta vegetal (rcv).

Es la resistencia que opone la cubierta vegetal a la transferencia de vapor de agua y

representa el valor promedio de las resistencias estomáticas de las hojas individuales, para un

cultivo que cubre parcial o completamente el suelo, y se expresa por la siguiente formula:

(EC 32)

rcv =𝛒𝐬∗𝐂𝐩∗𝐃𝐏𝐕

𝚫∗(𝐑𝐧−𝐆)

Donde:

ρs = Densidad media del aire a presión constante (Kg m-3).

Cp = Calor especifico del aire (J (Kg*°C)-1).

DPV = déficit de presión de vapor (KPa).

Δ = Pendiente de la curva de presión de vapor de saturación (KPa°C-1).

Rn = Radiación neta (Wm-2).

G = Flujo del calor en el suelo (Wm-2).

Se determinó la ETo, para los tres modelos durante todo el ciclo de cultivo obteniendo la ETo

diaria, para el cultivo de tomate bajo condiciones de invernadero.

Al obtener los medidas reales de las variables (ra) y (rcv) del cultivo de tomate bajo condiciones

de invernadero, fueron usados en la fórmula original de Penman-Monteith 1965, teniendo una

formula modificada, modelo 1 (P-M 1965), calculando la ETo para ese ambiente, posteriormente

se compararon con la ETo, calculada con la misma ecuación tomando en cuenta un pasto

hipotético modelo 2 (P-M FAO), y comparándola con la evapotranspiración de referencia ETo

del tanque evaporímetro clase A, modelo 3 (Clase A).

74

V.20 Rendimiento

V.20.1 Rendimiento en peso por hibrido.

Para la cuantificación de esta variable se sumaron todos los pesos de los frutos obtenidos de

cada hibrido.

V.20.2 Rendimiento total en peso.

Para esta variable se sumaron todos los pesos de los frutos de los dos híbridos, tomando en

cuenta bordos.

75

VI. RESULTADOS Y DISCUSION

El estudio de los modelos de ET realizado en el Campo Experimental (CIQA) ubicado en Rancho

Las Encinas Ramos Arizpe Coahuila, muestra las variables climáticas y los resultados de la ETo,

los cuales se muestran a continuación con las diferentes variables Fenométricas y Fisiológicas de

los híbridos Gabriela y Gironda, para comparar el desarrollo del cultivo, analizados

estadísticamente.

VI.1 Variables Fenométricas y Fisiológicas.

El crecimiento de las plantas se logra a través de la división celular, alargamiento y

diferenciación, que implica eventos fisiológicos, genéticos, ecológicos, morfológicos y

microclimáticos (Vázquez, 2012), en el (Cuadro 3), se observa el comportamiento de las

diferentes variables evaluadas en las plantas de tomate bajo condiciones de invernadero en

Rancho experimental Las Encinas Ramos Arizpe Coahuila. Para las variables área foliar (AF) e

índice de área foliar (IAF) no se encontraron diferencias significativas entre los híbridos, más si

se encontró diferencia significativa en la variable altura de planta (ALT), no siendo así para las

variables diámetro de tallo (DIAM), peso seco de la hoja (PSH), sin embargo se encontró

diferencia significativa en las variables peso seco de tallo (PST) y peso seco de fruto (PSF). De

acuerdo a los resultados obtenidos en este trabajo, estas variables fueron modificados por el

hibrido en particular debido a sus propias características y no por el ambiente ya que ambos

tratamientos se encontraban bajo las mismas condiciones climáticas.

76

Cuadro 3. Variables fenometricas y fisiológicas del cultivo de tomate bajo condiciones de

invernadero, GA = Gabriela, GI = Gironda, ddt = días después del trasplante, C.V = coeficiente

de variación.

Hibrido variable Variables Fenometricas y Fisiológicas.

98 ddt 118 ddt 139 ddt 159 ddt 193 ddt GA Diámetro

(mm)

14.44 a 13.68 a 12.29 a 18.13 a 15.64 a

GI 14.05 a 15.11 a 12.84 a 15.92 a 15.75 a

C.V (%). 4.34 5.88 12.34 8.12 9.03

GA Área foliar

(m2)

1.10 a 1.06 a 0.82 a 1.38 a 0.93 a

GI 1.27 a 1.16 a 1.09 a 1.40 a 1.04 a

C.V (%). 12.81 14.50 16.30 12.90 12.55

GA IAF

Destructivo

3.62 a 3.51 a 2.70 a 4.54 a 3.07 a

GI 4.19 a 3.82 a 3.58 a 4.61 a 3.43 a

C.V (%). 12.81 14.50 16.30 12.90 12.55

GA IAF No

destructivo

4.11 a 2.58 a 2.36 a 2.23 a -

GI 4.85 a 2.83 a 2.35 a 1.80 b -

C.V (%). 8.11 12.79 10.47 5.99 -

GA Altura (m)

2.36 a 3.12 a 3.45 a 4.35 a 4.72 a

GI 1.85 a 2.61 a 2.79 a 3.49 b 4.04 b

C.V (%) 2.92 5.09 13.03 5.03 3.59

Medias de las variables en las columnas, con una letra común no son significativamente

diferentes (p > 0.05)

VI.2 Diámetro de tallo

El diámetro de tallo influye de manera significativa en el rendimiento, ya que como lo

mencionaron Stevenson y Merters (1980), Esau (1976) y Adams (1982) el tallo es un órgano de

sostén, translocación de agua, nutrimentos y asimilados, de arquitectura y de almacén, funciones

de gran importancia en la productividad de los cultivos. Leperen et al. (2003), menciona que el

estrés hídrico causado por una mala distribución del xilema provoca la abscisión de frutos, esto

refuerza la importancia de tener un tallo en buenas condiciones y de buen diámetro.

De acuerdo con el análisis de varianza en este trabajo no se encontraron diferencias significativas

entre los dos híbridos para la variable diámetro de tallo, los híbridos mostraron valores de 14. 84

mm en caso “Gabriela” y de 14.73 mm “Gironda”, Gaona y Juárez (2005), señalan diámetros de

14.90 mm para planta de tomate tipo bola, lo cual gracias al buen manejo agronómico, adecuada

fertilización y condiciones ambientales favorables se obtuvo un diámetro dentro del rango y

aceptable.

77

El diámetro de tallo del cultivo de tomate bajo condiciones de invernadero puede llegar hasta los

25 mm, de tal forma que a mayor diámetro incrementa el número de frutos y en consecuencia el

rendimiento, como lo sustenta (Moorby, 1981), menciona que una mayor área de parénquima

implica mayor reserva de asimilados que pueden ser utilizados en el fruto en crecimiento, asi

como una mayor área de xilema posibilita un mayor transporte de agua y nutrientes a los órganos

reproductivos.

Sin embargo, el tallo y sus diferentes tejidos se pueden ver afectados por factores ambientales

como radiación, temperatura, transpiración y de manejo agronómico, las temperaturas (30°C)

propician el crecimiento de tallos delgados (Folquer, 1976), de igual forma se pueden ver

afectados por la intensidad de la radiacion, luminosidad baja dan lugar a tallos delgados y débiles.

Otro factor importante que puede modificar el diámetro de tallo es la densidad de plantación,

teniéndose que mayor densidad, menor diámetro de tallo, reflejándose también en las áreas de los

diferentes tejidos (Sánchez, 1997). Para este trabajo la densidad de siembra fue de 3.3 plantas por

metro cuadrado, obteniendo con esto un diámetro de tallo de 14.84 y 14.73 Gabriela y Gironda

respectivamente.

Figura 17. Evolución del diámetro de tallo de plantas de tomate, GA = Gabriela,

GI = Gironda, ns = no significativa, ddt = días después del trasplante.

d d t

Dia

me

tro

(m

m)

0

0

2

4

6

8

1 0

1 2

1 4

1 6

1 8

2 0

G A

G I

9 8 1 1 8 1 3 9 1 5 9 1 9 3

n s n s

n s

n s

n s

78

VI.3 Área foliar

Es bien conocido que la magnitud del área foliar define la capacidad de la cubierta vegetal para

interceptar la radiación fotosintéticamente activa, la cual es fuente primaria de energía utilizada

por las plantas para la fabricación de tejidos y elaboración de compuestos alimenticios, (Warnock

et al., 2006). En general, una alta productividad requiere una intercepción adecuada que

aproveche al máximo la radiación solar incidente. (Herbet, 2004).

El área foliar y el índice de área foliar es un parámetro ampliamente estudiados por la

ecofisiología de cultivos. Se han utilizado varios métodos para su determinación, que pueden

clasificarse en destructivos y no destructivos, tanto directos como indirectos.

En el presente trabajo se observa que el hibrido Gironda tuvo un incremento mayor de área foliar

que el hibrido Gabriela desde el inicio de las mediciones a los 98 ddt hasta culminar el

experimento a los 193 ddt, esto debido al comportamiento del hibrido con el microclima del

invernadero y a sus características propias del hibrido, manteniéndose durante todo el ciclo del

cultivo, esto da como resultado una mayor actividad fotosintética, ya que el comportamiento de

respuesta de la materia seca a incrementos de densidad de población depende en gran medida del

área foliar (Rodríguez, 2000), y a su vez según Jarma et al. (1999), las plantas con mayor área

foliar y ambiente favorable, son capaces de utilizar mejor la energía solar con una fotosíntesis

más eficiente, y una transpiración uniforme.

Figura 18. Evolución del Área Foliar en plantas de tomate, GA = Gabriela,

GI = Gironda, ns = no significativa, ddt = días después del trasplante.

d d t

Are

a F

oli

ar

(m2)

0

0 .0

0 .2

0 .4

0 .6

0 .8

1 .0

1 .2

1 .4

1 .6

G A

G I

9 8 1 1 8 1 3 9 1 5 9 1 9 3

n s

n sn s

n s

n s

79

Para los dos tratamientos la mayor área foliar se presentó a los 159 ddt (Figura 18), en este

periodo también se observó los máximos valores en el número de hojas. Esta situación es

favorable para un mejor crecimiento y desarrollo del cultivo, el cual contribuye a obtener más

altos rendimientos debido al paso de agua y nutrientes por el proceso de transpiración, ya que a

medida que se desarrolla la planta de tomate, las hojas se vuelven más complejas y por lo tanto

más funcionales. El estado de la planta a la última medición de área foliar, tenía una apariencia

sana libre de plagas y enfermedades y en condiciones climáticas favorables es por eso que el área

foliar no muestra una tendencia a decrecer, manteniéndose casi igual durante todo el ciclo de

cultivo, debido a que la planta de tomate se mantuvo a 2.5 m de altura, buena manejo agronómico

de la poda a lo largo del ciclo de cultivo, este manejo agronómico adecuado nos ayudó a tener

una taza evapotranspirativa uniforme debido a la correcta ventilación del aire por las plantas,

Orgaz et al., (2005), demostraron que los valores de los coeficientes de cultivo (Kc) determinados

para cultivos bajo invernadero fueron superiores a los del cultivo al aire libre, debido a que las

diferencias en el manejo (podas, tutorado, deshoje, etc.), densidad de siembra, disminución de la

radiación solar y velocidad del viento influyen en la altura, arquitectura y distribución del área

foliar, y en las propiedades aerodinámicas del cultivo.

VI.4 Índice de área foliar

El índice de área foliar indica la relación entre el área foliar total y el área de suelo cubierta por

las plantas, o sea la densidad del follaje. Este índice de área foliar describe las dimensiones del

sistema transpirativo de una comunidad vegetal o planta, siendo por lo tanto el principal factor a

determinar en la productividad de un cultivo. Por ejemplo, un valor de IAF = 4, indicaría que

sobre 1 m2 de suelo hay 4 m2 de hojas, potencialmente perdiendo agua y nutrientes por el proceso

de transpiración.

Estudios realizados en Colombia para evaluar el crecimiento del cultivo de tomate observaron

que los valores más altos de IAF se dieron a partir de 105 días después de trasplante (ddt),

(Barraza, et al., 2004).

80

Figura 19. Comportamiento del índice de área foliar (IAF), de los dos híbridos, GA =

Gabriela LAI 2200 ( ), GI = Gironda LAI 2200 ( ), Ga = Gabriela ( ), GA =

Gironda ( ), ns = no significativo, * = significancia, ddt = días después del trasplante.

Índice de Área Foliar calculado a partir de área foliar destructivo.

d d t

Ind

ice

de

Are

a F

oli

ar

0

0 .0

0 .5

1 .0

1 .5

2 .0

2 .5

3 .0

3 .5

4 .0

4 .5

5 .0

5 .5

GA

G I

9 8 1 1 8 1 3 9 1 5 9

n s

n s

n s

n s

a *

GA

G I

b

De acuerdo al análisis de varianza en este trabajo no se encontraron diferencias significativas de

la variable índice de área foliar más sin embargo tuvieron un gran efecto sobre los híbridos

evaluados calculada con el sensor LAI-2200, para los dos híbridos durante todo el ciclo del

cultivo como se aprecia en la (Figura 19), más sin embargo en esta misma figura se observa, la

diferencia que hubo de esta variable al ser comparada con el dato medido a partir de área foliar

destructivo, ya que se muestra el comportamiento del Índice de Área Foliar durante todo el ciclo

vital del cultivo donde se aprecia que se mantuvo casi constante desde el día 98 ddt cuando se

inició con las mediciones hasta la última medición el día 159 ddt, donde las plantas de tomate

tenían una apariencia sana, libre de plagas y enfermedades con una altura de 2.5 m en la etapa de

producción, es por eso que el índice de área foliar para esta última medición aun no empezaba a

decrecer como lo marcan algunos autores al finalizar el ciclo del cultivo. (Barraza, et al., 2004).

Se puede apreciar que los híbridos aprovecharon la radiación presente por lo cual se manifiesta

fisiológicamente en una mayor tasa de translocación de fotoasimilados hacia los puntos de

demanda, que para el caso del cultivo del tomate son principalmente los frutos.

Esto se encuentra ligado con lo descrito por Fogg (1967) y Gómez et al. (1999) en el sentido de

que la cantidad de fotosíntesis que una planta realiza depende, además de la superficie de la hoja

81

u otros órganos fotosintéticos que posea, del índice de área foliar, es decir del área de los limbos

foliares sobre la unidad de superficie del suelo.

Las plantas de tomate desarrolladas en espacios cerrados con baja radiación presentan una mayor

área foliar que plantas expuestas a radiación solar total (Paez, et al., 2000).

Si se mantiene el índice de área foliar en el valor optimo (3.5 a 4.5 m2) la planta realiza una

captación de radiación más efectiva y una transpiración uniforme, más sin embargo si los valores

de índice de área foliar llegan a sobrepasar este valor optimo la productividad puede decaer esto

debido por el excesivo gasto energético que demanda la respiración y por la mala utilización de la

luz en las hojas inferiores ya que estarían sombreadas, pues dejan de recibir la luz necesaria y

pierden el balance de carbono y cuando esto sucede el índice de área foliar comienza a decrecer

(Cayón, 1992).

Como se muestra en la (Figura 19), a los 159 ddt en el hibrido Gabriela donde se aprecia un valor

de (4.54 m2), y en el hibrido Gironda con un valor de (4.61 m2), estos valores se mantienen en el

límite del valor óptimo de índice de área foliar, por lo cual no se aprecia una disminución del

índice de área foliar de acuerdo con lo reportado con (Cayón, 1992).

VI.5 Longitud de tallo

De acuerdo al análisis de varianza en este trabajo se encontraron diferencias significativas para la

variable longitud de tallo en los dos híbridos, en la (Figura 20), se muestra la evolución del

crecimiento de la planta durante todo el ciclo vital del cultivo. Es notable la diferencia que hay,

en relación del primer muestreo que se hizo a los 98 ddt y el último que fue a los 193 ddt, al igual

se nota una diferencia entre los híbridos donde vemos que el hibrido Gabriela tuvo una mayor

longitud de tallo, a diferencia del hibrido Gironda, los híbridos se mantuvieron bajo buenas

condiciones ambientales así como buen manejo agronómico, la diferenciación entre híbridos se

debió a las características individuales de cada uno de ellos.

82

En lo que refiere a la longitud de la planta, una mayor longitud causa mayor número de hojas y

de clorofila (Rodríguez et al., 1998). El incremento en el número de hojas aumenta la fotosíntesis

total, lo que provoca un mayor peso de fruto y con esto mejor rendimiento. La presión de turgor

es muy importante para la elongación de las células, ya que ésta provee el manejo de la fuerza

para un crecimiento irreversible de las células (Hsiao y Xu, 2000); es así como las diferencias en

la presión de turgor resultan en un área foliar (AF) menor para plantas cultivadas bajo estrés

hídrico, comparadas con aquéllas bien irrigadas, por lo que una disminución en el (AF) y un

cierre de estomas originan un menor crecimiento en la altura de las plantas, la ventilación ayuda

al proceso de transpiración de la planta, trayendo como beneficio el enfriamiento del invernadero

en las horas más críticas del día, (Schoffl et al. 1999) menciona que el aumento de la temperatura

más allá del límite de tolerancia para el cultivo de tomate en un periodo de tiempo determinado,

causa daños irreversibles, a nivel celular en cuestión de minutos, conduciendo a un colapso en la

organización celular que incide en el crecimiento y en el desarrollo de las plantas.

Según Santos (2003), menciona que a los 93 ddt la altura máxima fue de 2.48 m con el tomate

tipo Roma cv. Llanero de crecimiento indeterminado, si se compara esta altura con la obtenida

por el hibrido Gabriela, este tratamiento obtuvo una altura menor 2.36 m. Sin embargo, este

resultado sobrepasa al obtenido por Gaona y Juárez (2005) quienes obtuvieron plantas de 2.21 m

Figura 20. Comportamiento de la longitud de tallo de tomate, GA =

Gabriela, GI = Gironda, ns = no significativa, * = significancia, ddt = días

después del trasplante.

d d t

Alt

ura

(m

)

0

0 .0

0 .5

1 .0

1 .5

2 .0

2 .5

3 .0

3 .5

4 .0

4 .5

5 .0

5 .5

GA

G I

9 8 1 1 8 1 3 9 1 5 9 1 9 3

n s

n s

n s

a *

b

a *

b

83

de altura en las variedades tipo bola GC41598 y Caimán, a los 93 ddt, la altura de la planta

modifica el microclima del invernadero debido al proceso de transpiración y evaporación que se

dan dentro del invernadero, la medición oportuna y diaria de las diferentes variables climáticas,

nos ayudó a tener el cultivo en buenas condiciones, ya que la altura fue un factor importante para

la medición de la resistencia de la cubierta vegetal y aerodinámica del cultivo.

Rodríguez (2000) comenta que al incrementar la densidad de población, se producen plantas más

largas, mientras que Favaro y Pilatti (1997), mencionan que las plantas de tomate sembradas a

mayor densidad, originan en sus estratos inferiores una mayor proporción de luz rojo lejano (730

nm). Este hecho afecta la actividad del fitocromo que se expresa por un incremento en la longitud

de los entrenudos y por consiguiente la altura de la planta, en nuestro estudio la altura de planta

se mantuvo a 2.5 metros, cuando sobrepasaba esta altura se bajaba planta manteniéndola en una

altura constante, teniendo en cuenta que los híbridos de tomate utilizados en la presente

investigación es de tipo indeterminado, Chamarro (1995) menciona que en los cultivares

indeterminados el tallo principal crece en forma continua con inflorescencias internodales

laterales cada 3 hojas, pudiendo crecer hasta 10 m por año, hasta donde la planta sea capaz de

transportar los nutrientes y soluciones desde el suelo hasta la última hoja.

En general, hojas con temperaturas superiores a la del aire y bajo condiciones de alta irradiancia,

aunados a un aumento en la velocidad del viento tenderían a disminuir la transpiración cuando la

pérdida de calor latente es más grande que la de calor sensible y viceversa (Grace, 1977); de

acuerdo con esto, un incremento en la transpiración como resultado de una alta temperatura foliar

y consecuentemente un mayor gradiente de presión de vapor hoja-aire, puede ser observado en

condiciones de baja velocidad del viento y alta irradiancia. A medida que la velocidad del viento

aumenta, la hoja se enfría y la diferencia de presión de vapor se reduce al igual que la tasa

transpiratoria, como ha sido observado frecuentemente (Dixon & Grace, 1984; Sena Gomes &

Kozlowski, 1989).

VI.7 Potencial hídrico

La capacidad de las moléculas de agua para moverse en un sistema particular depende de su

energía libre. La magnitud más empleada para expresar y medir el estado de energía libre del

84

agua es el potencial hídrico (ψ). El potencial hídrico integra todas las variables que determinan el

estado hídrico de la planta (riego, pluviometría, textura del suelo, demanda evaporativa, etc.). Es

un parámetro fisiológico que indica el balance entre flujos de absorción y de transpiración de

agua por medio de la energía necesaria para extraer el agua contenida en los tejidos foliares

(Albuquerque, 1993). Puede expresarse en unidades de energía por unidades de masa o volumen,

la unidad más usada y aceptada por el sistema internacional es el megapascal (MPa = 10 bares)

aunque en el pasado reciente también se han utilizado la atmosfera y el bar (1 bar = 0.987 atm).

En este trabajo las mediciones de potencial hídrico se presentan en el (Cuadro 4). Se realizaron 5

mediciones que comprenden la etapa de cosecha (día juliano 262, 279 y 290), e inicio de la etapa

de senescencia (día juliano 310 y 344). Su comportamiento a lo largo del desarrollo del cultivo

fue variable, sin embargo se encontró dentro del rango óptimo (0.3 a 0.5 MPa), sin afectar al

proceso de evapotranspiración, y los cambios que la evapotranspiración sufriera solo fueran de

las variables climáticas del invernadero.

Se observó que para los días 262, 279, 290, 310 y 344 no existe diferencia significativa entre

híbridos de acuerdo al análisis de varianza. Para los días 279 y 310 los valores de contenido de

humedad fueron altos esto se debió ya que el riego fue aplicado antes de hacer la medición tal y

como se representa en la (Figura 21).

Cuadro 4. Potencial hídrico en los dos híbridos GA = Gabriela y GA = Gironda, ddt = días

después del trasplante, C.V = coeficiente de variación.

Potencial hídrico Mpa

Día juliano 112 ddt 129 ddt 140 ddt 160 ddt 194 ddt

Híbridos Potencial hídr. Potencial hídr. Potencial hídr. Potencial hídr. Potencial hídr.

GA -0.72 a -0.14 a -0.52 a -0.11 a -0.32 a

GI -0.73 a -0.09 a -0.58 a -0.15 a -0.32 a

C.V (%) 13.30 15.77 8.47 30.21 25.49

Medias de las variables en las columnas, con una letra común no son significativamente diferentes (p > 0.05)

El agua presente en los suelos está adherida por grandes presiones negativas, por otro lado,

cuando los suelos están bien provistos de agua es suficiente una muy débil succión para separar

una mínima cantidad de ella. El potencial hídrico para el día 262 presento valores más negativos

en los híbridos Gabriela y Gironda llegando a valores de -0.72, -0.73 MPa respectivamente en

estos días se obtuvieron valores de HR de 52% y un DPV de 1.1 KPa, en comparación con los

días 279 y 310, las condiciones fueron una Humedad Relativa de 54 y 89 % DPV 0.8 KPa

85

respectivamente, observando los valores del potencial hídrico obtenidos en este trabajo, además

de que un potencial hídrico se encuentra influido por las condiciones climáticas del momento en

que se realice la medición (Naor, 1998; Williams y Araujo, 2002). Sin embargo el valor obtenido

en el día 290 y 344 que es un valor de -0.5 y -0.3 MPa Gabriela y Gironda respectivamente, se

encuentra dentro del rango ya que los valores de potencial hídrico para las hortalizas se

encuentran en el rango de -0.5 a -0.3 MPa.

VI.6 Biomasa

El rendimiento de un cultivo viene dado por la capacidad de acumular biomasa (materia seca) en

los órganos que se destinan a la cosecha y un incremento proporcional de la biomasa destinada a

estos órganos garantiza un incremento del rendimiento. Así, la distribución de materia seca entre

los diferentes órganos de la planta tiene un papel fundamental en la producción de un cultivo. La

humedad de los tejidos se excluye de los estudios de crecimiento debido a que es la masa seca la

que usualmente determina la importancia económica de un producto agrícola (Taiz y Zeiger,

2000; Werner y Leiher, 2005).

La materia seca en los diferentes órganos de la planta de tomate durante su desarrollo fenológico,

fue estadísticamente diferente., como se muestra a continuación en el (Cuadro 5).

ns

ns

ns

ns

ns

-0.8-0.8-0.7-0.7-0.6-0.6-0.5-0.5-0.4-0.4-0.3-0.3-0.2-0.2-0.1-0.10.0

(112 ddt) (129 ddt) (140 ddt) (160 ddt) (194 ddt)

Po

ten

cial

Hid

rico

(M

Pa)

Dias despues de trasplante

GA GI

Figura 21. Comportamiento del potencial Hídrico en el cultivo de tomate, GA =

Gabriela, GI = Gironda, ns = no significativo, ddt = días después del trasplante.

86

Cuadro 5. Variables de biomasa en cultivo de tomate, GA= Gabriela, GI= Gironda, PST= Peso

seco de tallo, PSH= Peso seco de hoja, PSF= Peso seco de fruto, ddt = días después del

trasplante, C.V = coeficiente de variación.

Hibrido Variable Variables de biomasa

98 ddt 118 ddt 139 ddt 159 ddt 193 ddt GA

PST (gr) 48.38 a 60.01 a 72.80 a 134.09 a 115.78 a

GI 34.13 b 59.06 a 101.37 a 87.10 b 85.75 a

C.V (%) 6.66 11.37 13.29 13.54 14.58

GA PSH (gr)

62.88 a 67.08 a 68.27 a 101.16 a 72.58 a

GI 63.63 a 77.47 a 98.06 a 92.11 a 71.24 a

C.V (%) 12.67 13.61 13.46 18.22 16.44

GA PSF (gr)

41.54 a 24.70 b 40.70 a 33.93 a 45.50 a

GI 21.99 b 34.34 a 39.36 a 29.65 a 46.30 a

C.V (%) 10.54 10.32 8.50 16.26 14.24

Medias de las variables en las columnas, con una letra común no son significativamente

diferentes (p > 0.05)

Los híbridos Gabriela y Gironda se comportaron de una manera muy similar y las pequeñas

variaciones que hubo entre estos dos tratamientos se debió a las características de cada hibrido,

ya que estaban bajo las mismas condiciones climáticas.

Se encontraron diferencias significativas en la variable peso seco de tallo a los 98 ddt y 159 ddt

como se muestra en la (Figura 22), no se encontró diferencia significativa para la variable peso

seco de hoja como se muestra en la (Figura 23), sin embargo se encontró diferencia significativa

para la variable peso seco de fruto en el día 98 ddt y 118 ddt como se muestra en la (Figura 24).

Figura 22. Acumulación de materia seca del tallo de la planta

de tomate, GA = Gabriela, GI = Gironda, PST = Peso seco de

tallo, ns = no significativo, * = significativo, ddt = días

después del trasplante.

d d t

PS

T (

gr)

0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

1 4 0

1 6 0

GA

G I

9 8 1 1 8 1 3 9 1 5 9 1 9 3

n s

n s

n s

a *

b

a *

b

87

Figura 23. Acumulación de materia seca de la hoja de la planta

de tomate, GA = Gabriela GI = Gironda, PSH = Peso seco de

hoja, ns = no significativa, ddt = días después del trasplante.

Figura 24. Acumulación de materia seca del fruto de la planta de

tomate, GA = Gabriela, GI = Gironda, PSF = Peso seco de fruto,

ns = no significativo, * = significativo, ddt = días después del

trasplante.

d d t

PS

H (

gr)

0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

GA

G I

9 8 1 1 8 1 3 9 1 5 9 1 9 3

n sn s

n s

n s

n s

d d t

PS

F (

gr)

0

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

4 5

5 0

GA

G I

9 8 1 1 8 1 3 9 1 5 9 1 9 3

a *

b

n s

n s

a *

b

n s

88

Los datos reportados para la variable materia seca total no presentaron diferencias estadísticas

significativas donde el hibrido Gabriela tiene un valor de 299.8 gr/m2 y Gironda un valor de

285.31 gr/m2. Al respecto Tanaka y Kyuma (1992), reportaron producciones de 134 y 280 gr/m2

para los genotipos G2 y G3, valores menores a los reportados en este experimento, donde las

labores agronómicas y factores climáticos afectan el crecimiento del cultivo.

A través de su modelo de simulación dinámica del crecimiento y desarrollo de un cultivo de

tomate, Heuvelink (1999) demostró que la radiación global incidente, la concentración de CO2, el

área foliar específica y la edad de las hojas tienen una gran influencia sobre la tasa de crecimiento

del cultivo, debido a la tasa de transpiración uniforme beneficiada por estos factores.

Los trabajos llevados a cabo en USA y Francia, han demostrado que la concentración de CO2 en

el aire que rodea a las plantas con acolchado plástico, es de 2 a 6 veces mayor que cuando no hay

acolchado, favoreciendo al proceso de evapotranspiración. Este fenómeno es el resultado de la

producción de CO2, ligado a la descomposición de materiales orgánicos en el suelo y de su

concentración en la zona de cultivo, puesto que el CO2 se mueve hacia arriba, a través de los

agujeros hechos en el acolchado. Esta es otra razón por la que las plantas en acolchado plástico

tienen una tasa de crecimiento superior.

El aire es la única fuente de CO2 para las plantas y su contenido no excede el 0.03% (300 ppm).

Para producir 10 gramos de materia seca/m2/día. Se sabe que la velocidad de crecimiento de la

planta de tomate decrece abruptamente cuando la concentración mínima de CO2 desciende por

debajo de 300 ppm y además la mayoría de los cultivos producen mucho más cuando la

concentración de CO2 disponible excede este nivel (Brady y Weil, 2004).

Por otro lado Andriolo et al. (2003) estudiaron el crecimiento de plantas de tomate de

invernaderos sometidas a niveles de salinidad y durante las estaciones de primavera y otoño.

Ellos encontraron que el desarrollo y crecimiento resulto ser diferente entre estaciones, resultando

una mayor acumulación de biomasa durante la primavera en relación al cultivo de otoño. Estos y

otros estudios (Andriolo y Falcao, 2000), refuerzan la premisa de desarrollar tecnología de

producción de cultivos para cada región en particular (Etchevers, 1997).

89

VI.8 Variables climáticas

Las variables climáticas descritas a continuación como se muestra en el (Cuadro 6), fueron

tomadas dentro del invernadero gracias a la estación meteorológica instalada dentro del mismo,

las mayores temperaturas se tuvieron en el mes de Julio y Agosto llegando hasta los 31.8 °C

como máximo y los meses de menor temperatura Noviembre y Diciembre de hasta 6.5 °C,

manteniéndose una media de 24.2 °C, temperatura óptima para el buen desarrollo del cultivo de

tomate bajo invernadero, la HR más alta se registró el mes de Diciembre con 77%, siendo el mes

de Julio con menor HR de 59%, como se muestra en la (Figura 25). El DPV más alto se registró

en el mes de Julio con un valor de 1.10 KPa, siendo el mes de Diciembre el valor más bajo de

0.46 KPa, la radiación solar es de suma importancia en nuestra investigación, ya que es la fuente

de energía para llevar diversos procesos como la fotosíntesis, transpiración, evaporación,

determinantes en el proceso de evapotranspiración. Las características ópticas de un invernadero

modifica significativamente la calidad de la radiación, afectando a los cultivos principalmente en

cuanto a la eficiencia del uso de la radiación y en la fotomorfogénesis (Baille, 1998). Lo cual

Yang et al. (1990) lo afirma en un estudio realizado en cultivo de calabacita en invernadero

donde calcularon la resistencia estomática y encontraron que ésta se relaciona exponencialmente

con la radiación solar. En este trabajo como se mencionó con anterioridad se tenían sensores

dentro del invernadero lo cual registró la radiación solar total (RSG), dando valores de 443.8

(W/m2) en el mes de Julio y valores de 169.8 (W/m2) en el mes de Diciembre.

Cuadro 6. Promedios mensuales de las variables climáticas durante todo el ciclo de cultivo de

tomate bajo invernadero correspondientes al periodo del mes de Julio al mes de Diciembre del

año 2014, obtenidas de la estación meteorológica instalada en el invernadero de tomate en

Rancho experimental CIQA, T max = temperatura máxima, T min = temperatura minima, T med

= temperatura media, HR = humedad relativa, DPV = déficit de presión de vapor, RSGmed =

radiación solar global media, RSGmax = radiación solar máxima, Rnmed = radiación neta media.

Mes T max

°C

T min

°C

T med

°C HR %

DPV

Kpa

RSGmed

W/m2

RSGmax

W/m2

RSGmed

MJ/m2/día

Rnmed

MJ/m2/día

Julio 31.8 17.4 24.2 59 1.10 181.0 443.8 9.72 0.91

Agosto 31.3 17.3 23.4 63 0.95 178.8 449.7 9.41 1.05

Septiembre 28.7 17 21.9 73 0.67 143.1 320.0 7.18 0.96

Octubre 32.7 12.8 21.2 64 0.85 170.3 354.0 8.02 0.94

Noviembre 29.4 6.5 15.3 70 0.52 92.1 209.3 4.36 0.53

Diciembre 31.4 9.7 17.2 77 0.46 67.3 169.8 3.14 0.40

90

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

10

12

14

16

18

20

22

24

26

Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

Hu

me

dad

Re

lati

va (

%)

Tem

pe

ratu

ra (°

C)

Meses del año 2014

Tmed °C HR %

Figura 25. Temperatura media y humedad relativa del cultivo de tomate bajo

condiciones de invernadero durante todo el ciclo vital del cultivo.

La temperatura es un factor determinante en la actividad metabólica, crecimiento y desarrollo del

cultivo de tomate. Verlodt (1990), establece un umbral de las temperaturas mínimas nocturnas

entre 15-18.5 °C, por debajo de estas se necesita incorporar calor al cultivo de tomate. Otros

actores marcan temperaturas de 12 °C como límite nocturno tal es el caso de Van Vooren y

Challa (1981) y Zabeltitz (1992). La temperatura óptima para el crecimiento y desarrollo de

tomate se sitúa entre 18 y 25 °C según lo establecido por (Heuvelink y Dorais, 2005). El aumento

de temperatura en el aire facilita la evaporación ya que, en primer lugar crea una convección

térmica ascendente, que facilita la aireación de la superficie del líquido, y por otra parte la

presión de vapor de saturación es más alta.

Jolliet y Bailey (1992), estudiaron el control del clima en un invernadero, respecto al efecto de las

variables meteorológicas, encontraron que en un cultivo joven (índice de área foliar, IAF = 0.56),

un incremento en la radiación solar de 1 MJ m-2 día-1 provocó un incremento en la transpiración

de 0.09 mm día-1, un incremento en el déficit de presión de vapor de 0.1 KPa (disminución de 4%

en la humedad relativa a 20° C) causó un incremento de solo 0.013 mm día-1 en la transpiración,

y una velocidad del viento de 1 m s-1 generó un incrementó de 0.13 mm día-1 en la transpiración.

Para un cultivo maduro (IAF = 3.5) reportaron que la radiación tuvo un efecto un poco mayor que

para un cultivo joven (un incremento de 1 MJ m-2 provocó un incremento de 0.14 mm día-1 en la

transpiración), pero el efecto de déficit de presión de vapor fue mucho mayor (un incremento de

91

0.1 KPa en el déficit de presión de vapor generó un incremento de 0.24 mm día-1 en la

transpiración) que para un cultivo joven. Concluyeron que la tasa de transpiración se incrementó

con la radiación solar, el déficit de presión de vapor y la velocidad del viento. Las altas

temperaturas producen desórdenes fisiológicos en los frutos como la reducción del cuajado así

como la Humedad Relativa alta afecta a la polinización ya que causa el apelmazamiento de el

polen y hace imposible el proceso de fecundación, como lo menciona Sato et al. (2000), indican

que la liberación del polen y su viabilidad pueden ser los factores más determinantes en el

cuajado de fruto a altas temperaturas. Otras alteraciones producidas por la temperatura elevada

son la formación de frutos partenocárpicos, la maduración prematura del fruto, o la maduración

desigual caracterizada por la presencia de zonas verdes sobre la pared del fruto y de zonas

suberosas oscuras bajo la piel que se asocia a niveles bajos de radiación contrastando con

temperaturas excesivas (FAO, 1988). La calidad del fruto es muy sensible a las altas

temperaturas. Cuando se superan los 26-30 ºC se observan alteraciones en diversos parámetros de

calidad como el color del fruto de tomate, la textura y las características organolépticas. (Adams

et al., 2001; Muholland et al., 2003; Saltveit, 2005; Fleisher et al., 2006). Por lo tanto, el control

de la temperatura en el invernadero basada en los niveles de consigna que determinan los frutos

de buena calidad durante la fase generativa es fundamental para mejorar la productividad. La

ausencia de control climático en invernaderos del noreste de Coahuila produce variaciones diarias

de la Humedad Relativa. Es común en estas regiones semidesérticas pasar en un mismo día desde

el punto de roció a una Humedad Relativa del 30% o de un Déficit de Presión de Vapor de 0.2

KPa durante la noche a valores superiores a 3 KPa al medio día, es por eso la importancia de este

estudio de conocer los valores de radiación que se dan dentro del invernadero. El Índice de Área

Foliar es bajo por lo tanto también su capacidad de disipar el calor a través de la transpiración

(Lorenzo et al., 2003). A medida que aumenta el índice de área foliar, el DPV del ambiente se

sitúa dentro de unos valores más bajos y por tanto menos estresantes. En el invernadero la

principal fuente de vapor de agua es la transpiración de cultivo. Las condiciones de alta demanda

evaporativa pueden originar desequilibrio hídrico en las plantas, cuando la demanda hídrica del

ambiente supera la absorción de agua por el sistema radicular, si este es incapaz de abastecer las

exigencias ambientales. Este efecto, se agudiza y puede llegar a ser drástico cuando el sistema

radicular está mermado por variaciones en la distribución de asimilados, como se ha descrito para

el cultivo de tomate (Hurd, 1978).

92

VI.9 Resultados obtenidos en el cultivo de tomate bajo invernadero de evapotranspiración

de referencia (ETo), con los modelos 1 (P-M 1965), 3 (Clase A) y 2 (P-M FAO).

Al obtener los valores reales de (ra) y (rcv) para un cultivo de tomate bajo condiciones de

invernadero en una zona del semidesierto Coahuilense, fueron introducidos a la fórmula de

Penman-Monteith (1965), teniendo una formula modificada, calculando la ETo, para

posteriormente compararla con la ETo, calculada con la ecuación Penman-Monteith FAO y

Tanque evaporímetro clase A.

A continuación se muestran los resultados obtenidos donde se puede observar que a lo largo del

ciclo de cultivo de tomate bajo invernadero, los valores diarios de ETo, medida por los modelos 1

(P-M 1965) y el 3 (Clase A) muestran un coeficiente de determinación de r2 = 0.88**

significativo estadísticamente de acuerdo al análisis de muestras independientes de Wilcoxon

(Figura 26), el modelo 2 (P-M FAO) vs 3 (Clase A) mostraron un coeficiente de determinación

de r2 = 0.36**, y el modelo 2 (P-M FAO) vs 1 P-M 1965) un coeficiente de determinación de r2 =

0.27** (Figura 27), donde el mejor modelo para calcular ET fue el modelo 1 (P-M 1965),

seguido por el modelo 3 (Clase A) y por último el modelo 2 (P-M FAO).

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

Mo

de

lo 3

(C

lase

A)

(mm

)

Modelo 1 (P-M 1965) (mm)

3 (Clase A) vs 1 (P-M 1965)

r2= 0.88**

Figura 26. Correlación de los modelos 1 (P-M 1965) vs 3 (Clase A),

r2 = coeficiente de determinación, ** = altamente significativo.

93

Entre el modelo 1 (P-M 1965) y 2 (P-M FAO) (Figura 28) se observa que el modelo 2 (P-M

FAO) obtuvo los valores más altos de ETo, durante todo el ciclo del cultivo manteniéndose en

valores elevados, lo que nos causa un sobre exceso de riego en el cultivo de tomate, ocasionando

una pérdida del recurso agua esencial en estas zonas semiáridas del país donde el recurso agua es

escaso.

En la (Figura 29), se observa que los valores de los modelos 1 (P-M 1965) y 3 (Clase A) se

comportaron de una manera similar en comparación del modelo 2 (P-M FAO), sin embargo

siendo más eficiente el modelo 1 P-M (1965), debido a los factores medidos in situ dentro del

invernadero, como la radiación neta, velocidad del viento, temperatura, humedad relativa y

gracias a las técnicas de la agroplásticultura, como lo es el invernadero que nos puede reducir la

evapotranspiración hasta un 70% combinado con las labores agronómicas del cultivo y la técnica

de acolchado de suelo que nos permite que el suelo guarde más humedad disminuyendo la

evaporación, haciendo más eficiente el uso del agua.

Mo

de

lo 2

(P

-M F

A0

) (m

m)

2 (P-M FAO) vs 1 (P-M 1965) y 3 (Clase A)

Lineal (Modelo 1 (P-M 1965)) Lineal (Modelo 3 (Clase A))

r2= 0.27 **

Figura 27. Correlación de los modelos 1 (P-M 1965) y el modelo

3 (Clase A) vs el modelo 2 (P-M FAO), r2 = coeficiente de

determinación, ** = altamente significativo.

r2 = 0.36**

94

Los valores totales en este estudio mostraron una diferencia de 0.7 mm/día, del modelo 3 (Clase

A) en comparación del modelo 1 (P-M 1965), lo que nos representa un aporte de agua de 7

m3/ha/día, utilizando el modelo 3 (Clase A), y una diferencia de 1.8 mm/día, para el modelo 2 (P-

M FAO), respecto a los otros modelos, lo que representa un volumen de agua de 18 m3/ha/día, lo

cual ocasionaría un sobre exceso de riego en el cultivo de tomate lo cual muchas de las veces

ocasiona pérdidas en el rendimiento debido a los diversos factores que acarrea el uso en exceso

de agua como enfermedades fungosas, falta de oxígeno en la zona radical, alta humedad relativa

ocasionando una disminución en la transpiración, afectando el proceso de evapotranspiración .

95

0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Evap

otr

ansp

irac

ión

(mm

)

Dias

Modelo 1 (P-M 1965) Modelo 2 (P-M FAO)

Julio

-0.50.10.71.31.92.53.13.74.34.95.56.16.7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031

Evap

otr

ansp

irac

ión

(mm

)

Dias


Agosto

-0.10.40.91.41.92.42.93.43.94.44.95.45.96.4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Evap

otr

ansp

irac

ión

(mm

)

Dias


Septiembre

-0.30.20.71.21.72.22.73.23.74.24.75.25.76.26.7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031

Evp

otr

ansp

irac

ión

(m

m)

Dias


Octubre

0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30Evap

otr

ansp

irac

ión

(mm

)

Dias


Noviembre

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17Evap

otr

ansp

irac

ión

(mm

)

Dias

Modelo 1 (P-M 1965) Modelo 2 (P-M FAO)Diciembre

Figura 28. Tasa de evapotranspiración diaria medida con la ecuación de Penman-Monteith 1965 y Penman-Monteith FAO, durante

todo el ciclo del cultivo (Julio-Diciembre del 2014), en el cultivo de tomate bajo condiciones de invernadero.

Resultados obtenidos de ETo, con la ecuación Penman-Monteith (FAO) y Penman-Monteith (1965.)

96

Figura 29. Tasa de evapotranspiración diaria medida con la ecuación de Penman-Monteith 1965, Penman-Monteith FAO y tanque

Evaporímetro clase A, durante todo el ciclo del cultivo (Julio-Diciembre del 2014), en el cultivo de tomate.

Resultados obtenidos en tomate de ETo de Tanque evaporímetro (clase A), Penman-Monteith (FAO) y Penman-Monteith (1965).

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31Evap

otr

ansp

irac

ión

(mm

)

DiasModelo 1 (P-M 1965) Modelo 2 (P-M FAO) Modelo 3 (Clase A)

Julio

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031

Evap

otr

ansp

irac

ión

(mm

)


Agosto

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425262728293031

Evp

otr

ansp

irac

ión

(m

m)

Dias

Modelo 1 (P-M 1965) Modelo 2 (P-M FAO) Modelo 3 (Clase A)

Octubre

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30Evap

otr

ansp

irac

ión

(mm

)

Dias


Septiembre

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30Evap

otr

ansp

irac

ión

(mm

)


Noviembre

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17Evap

otr

ansp

irac

ión

(mm

)

Dias


Diciembre

97

Figura 30. Comportamiento de los tres modelos medidos en el

cultivo de tomate bajo invernadero durante el ciclo de producción.

En la (Figura 30), se muestra la variación mensual de los modelos evaluados a lo largo del

desarrollo del cultivo. En los primeros meses que corresponden a Julio, Agosto, Septiembre y

octubre vemos claramente como la ETo va en ascenso debido a la mayor demanda en estos

meses, comenzando a decrecer para los meses de Noviembre y Diciembre con un promedio de

2.1 mm/día modelo (1 P-M 1965), 3.8 mm/día modelo 2 (P-M FAO) y 2.6 mm/día modelo 3

(Clase A).

La ETo máxima calculado con el modelo 3 (Clase A), en este experimento fue de 3.3 mm/día (día

juliano 219) equivalente a un volumen de agua evapotranspirado de 33 m3/ha para este mismo día

la ETo calculado con el modelo 1 (P-M 1965), tuvo un valor de 1.9 mm/día equivalente a un

volumen de agua evapotranspirado por el cultivo de 19 m3/ha teniendo un ahorro de 14 m3/ha, en

comparación del modelo 3 (Clase A), gracias al cálculo preciso, confiable y explícito a un cultivo

de tomate bajo condiciones de invernadero en zona semidesértica del norte de Coahuila, estos

resultados comparados con los valores calculados con el modelo 2 (P-M FAO) en el mismo día

nos da un valor de 6.2 mm/día equivalente a un volumen de agua evapotranspirado de 62 m3/ha,

lo cual de acuerdo a lo observado en nuestro estudio se sugiere implementar el método 1 (P-M

1965) en comparación a tomar el valor de ETo haciendo referencia a un pasto hipotético modelo

2 (P-M FAO). Esto debido a que el cultivo de tomate bajo invernadero lo modifican otros

parámetros microclimáticos, además que la fisiología y fenología del cultivo son muy diferentes.

El modelo 3 (Clase A) bajo condiciones de invernadero, nos da valores similares al modelo 1 (P-

0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.00

Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

Evap

otr

ansp

irac

ión

de

re

fere

nci

a (E

To)

(mm

)

Meses del año (2014)


98

M 1965) con una diferencia de 0.5 a 0.7 mm/día, lo que nos indica, que el uso del tanque

evaporímetro clase A es confiable y es un método más factible para el productor de mediana

tecnología teniendo con esto se logra un ahorro considerable del recurso agua que es fundamental

en estas zonas del estado, sin embargo se debe seguir investigando sobre el coeficiente de tanque

(Kp), dentro del invernadero y ajustarlo en cada ciclo del cultivo en relación a los factores

ambientales así como a la morfología y fenología de la planta. Estos valores pueden tomarse

como valores de referencia para la planificación del sistema de riego en lo relativo a la

disponibilidad de agua (Van der Gulik, 1999), y también para considerarlo como un valor en que

se limita la saturación de la zona radicular y se minimice la cantidad de agua que se pueda drenar

por debajo de la zona radicular activa (Hartz, 1995).

La técnica del tanque evaporímetro clase A es bien conocida en el mundo dado que es el método

más simple y barato para estimar la ET (Amayreh, 1995). Los tanques evaporímetros son una

parte integral en la mayoría de las estaciones climatológicas agrícolas (Allen et al., 2006). De

acuerdo a los valores obtenidos en nuestro estudio de los modelos utilizados como lo fue el 1 (P-

M 1965) y 3 (Clase A), tenemos valores que oscilan entre 1 a 3 mm/día, estos datos son similares

a los reportados por (Fernández M.D, 2010), ya que el menciona valores de 1 a 3 mm/día, en un

invernadero del sureste de España, donde las condiciones climáticas son muy similares a la

región del norte de Coahuila.

La comparación de los valores medidos diarios de ETo medida con el modelo 1 (P-M 1965)

frente a los modelos calculados como es 3 (Clase A) y el 2 (P-M FAO). Indican que el método

Penman-monteith (1965) modificando variables del componente aerodinámico (ra y rcv), fue el

mejor. La falta de precisión del modelo 2 (P-M FAO) está asociada con el cálculo de la

resistencia aerodinámica (ra) y resistencia de la cubierta vegetal (rcv), ya que asumen esos valores

constantes para todo el año, tomando como referencia un pasto hipotético.

Gracias al valor medido de la ETo, se podrán hacer programación de riegos más apegados al

cultivo y tener un ahorro de agua significativo en los próximos trabajos, la lámina de riego

aplicada en base al tanque evaporímetro clase A, tuvo un valor promedio de 1.5 – 2.1 mm/día en

los meses de Julio, Agosto, Septiembre y Octubre, teniendo volúmenes de agua de 21 m3/ha/día,

y en los meses de menor demanda como fue Noviembre y Diciembre se aplicó una lámina de 0.8

– 1.4 mm/día, equivalente a un volumen de 14 m3/ha/día . Estos valores son similares con lo

99

reportado por Obreza et al. (1996), ya que el menciona valores de 15 - 29 m3/ha/día en

invernadero. Sin embargo nuestro ahorro de agua se debió a al uso de acolchado plástico en

nuestro estudio, gracias a las ventajas que este aporta como una mayor acumulación de humedad

y control en el suelo, modificando la radiación neta de la superficie del cultivo y el flujo de calor

del suelo, así como la eliminación de maleza que llegan a competir con nuestro cultivo por

nutrientes y agua siendo este el factor más importante en nuestro estudio.

A continuación se muestra el tiempo de riego aplicado en el cultivo de tomate bajo condiciones

de invernadero, de acuerdo al tanque evaporímetro clase A, para los meses de Julio, Agosto,

Septiembre y gran parte de Octubre, se aprecia los valores más altos de tiempo de riego debido a

una tasa de ET alta ocasionada por la alta radiación en estos meses, no siendo así para los meses

de Noviembre y Diciembre donde vemos una notable disminución de la radiación por lo tanto

también disminuye la ET como consecuencia baja demanda de agua, como se muestra en el

(Cuadro 7).

100

Cuadro 7. Tiempo de riego (min) en el cultivo de tomate bajo invernadero, ETo =

Evapotranspiración de referencia, ETc = Evapotranspiración de cultivo, L/Área = volumen de

agua.

Mes Semanas ETo (mm) ETc/m2 L/Área

(94.5 m2)

Tiempo de

riego (min)

Julio

1 - - - -

2 1.8 2.0 192 11

3 1.9 2.1 198 12

4 2.1 2.3 222 13

Agosto

1 2.3 2.5 235 14

2 2.1 2.3 218 13

3 2.1 2.3 221 13

4 2.6 2.9 273 16

Septiembre

1 2.5 2.8 261 16

2 2.5 2.7 257 15

3 2.9 3.2 298 18

4 2.4 2.6 248 15

Octubre

1 3.5 3.8 360 21

2 3.2 3.6 337 20

3 2.2 2.5 233 14

4 2.8 3.0 286 17

Noviembre

1 1.8 1.9 182 11

2 1.4 1.5 144 9

3 1.5 1.6 152 9

4 1.6 1.7 163 10

Diciembre

1 1.4 1.6 150 9

2 1.1 1.2 114 7

3 1.3 1.5 139 8

4 - - - -

101

VI.12 Rendimiento

La productividad del tomate depende en gran parte del nivel tecnológico del invernadero y de las

prácticas de manejo y dentro de estas la correcta elección del hibrido es primordial. El hibrido a

escoger debe adaptarse al tipo de infraestructura, resistente a desordenes fisiológicos y frutos con

buen comportamiento en pos cosecha (Berenguer, 2003). También debe buscarse la resistencia a

enfermedades y plagas (Maklad et al., 1996 y Pilowsky et al, 1996).

Durante el tiempo de estudio se realizaron un total de 12 cortes de fruto, en los cuales el cultivo

acumulo un rendimiento de 15.67 kg/m2, en el caso hibrido Gabriela y un rendimiento de 11.37

kg/m2 para el hibrido Gironda (Cuadro 8), en el cual de acuerdo al análisis estadístico hubo

diferencia significativa entre híbridos.

Cuadro 8. Rendimiento, GA = Gabriela, GI = Gironda, de todo el ciclo de cultivo de tomate bajo

invernadero correspondientes al periodo del mes de Agosto al mes de Diciembre del año 2014.

Híbridos Rendimiento (kg/m2)

GA 15.67 a

GI 11.37 b

C.V (%) 3.37

Medias de las variables en las columnas, con una letra común no son significativamente diferentes (p > 0.05)

Figura 31. Rendimiento del cultivo de tomate, GA = Gabriela, GA =

Gironda.

a

b

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

GA GI

Re

nd

imie

nto

Kg/

m2

Hibridos

102

El hibrido Gabriela supera lo reportado por Carrillo y Jiménez (2001) en donde obtuvieron

rendimientos de 14.37 Kg/m2 del hibrido Gabriela en una investigación realizada bajo las mismas

condiciones de igual manera superan los resultados reportados por Castilla (2001) el cual obtuvo

15 Kg/m2 en la región de Almería, España. El rendimiento de tomate en invernadero se relaciona

directamente con la cantidad de radiación solar total interceptada por el cultivo a lo largo de su

ciclo (Papadopoulos y Pararajasingham, 1997), provocando el sombreado una reducción en el

tamaño del fruto y en la acumulación de azúcares. El incremento mayor en el peso medio del

fruto ocurre cuando se aumenta la radiación desde el establecimiento del fruto hasta el estado

verde maduro, es decir durante el período de máximo crecimiento. Cockshull et al. (1992)

señalan para este cultivo una relación directa entre el rendimiento acumulado y la radiación solar

acumulada, registrando valores de 20.1 gramos fruto fresco MJ-1 de radiación solar incidente en

las primeras 14 semanas y de 26.5 gramos fruto fresco MJ-1 durante el resto del ciclo. En

Holanda, De Koning (1989) obtuvo una eficiencia en el uso de la radiación de 20.7 gramos fruto

fresco MJ-1. Valores de radiación total diaria en torno a 0.85 MJ m-2 son los umbrales

considerados mínimos para la floración y el cuajado, siendo preferible mayor iluminación en

menor período de tiempo que iluminaciones más débiles durante más tiempo (Nuez, 1995). La

densidad de plantación y la conducción y el manejo del cultivo deben dirigirse a optimizar la

intercepción de radiación. Por otra parte, Van de Vooren et al., (1986) explica que a partir de un

determinado nivel de densidad de siembra, la producción por planta disminuye y la producción

por unidad de superficie crece, un nuevo incremento de densidad permite alcanzar la cosecha

máxima, mientras que excesivas densidades hacen bajar la cosecha.

Zarate (2007), reporta valores de 5.38 Kg/planta, en un promedio de 18 cortes, estos resultados

difieren con los obtenidos en nuestro estudio, presentando valores de 4.7 y 3.4 Kg/planta

Gabriela y Gironda respectivamente, sin embargo en nuestro estudio el tiempo de cosecha fue de

cuatro meses y medio con un promedio de 12 cortes, por lo que se obtuvieron aceptables

resultados estimando hasta 156.7 toneladas por hectárea para el hibrido Gabriela y 113.7

toneladas por hectárea del hibrido Gironda.

103

VI.13 Uso eficiente del agua.

La “eficiencia en el uso del agua (EUA)” o “productividad del agua (PA)” es la relación existente

entre la biomasa presente en un cultivo por unidad de agua utilizada por éste en un determinado

momento (Álvarez, 2011). Los resultados obtenidos en nuestra investigación se presentan a

continuación en el (Cuadro 9).

Cuadro 9. Uso eficiente del agua en el cultivo de tomate bajo invernadero.

Hibrido Rendimiento kg/m2 Uso eficiente del agua (EUA)

Kg/m3

Gabriela 15.67 29.6

Gironda 11.37 21.5

Fernández y Camacho (2005) reportan que el uso eficiente del agua de tomate en invernadero es

de (35 kg/m3), en comparación con la producción a campo abierto, que es de (10-18 kg/ m3), este

valor es mayor a los obtenidos en nuestro estudio, sin embargo, tomando en cuenta que en

nuestro estudio el periodo de cosecha fue de cuatro meses con 12 cortes, en comparación con el

mencionado por Fernández y Camacho (2005), donde el periodo de cosecha fue de seis meses

con 18 cortes, el uso eficiente del agua en nuestro estudio se encuentra por la media para un

invernadero de mediana tecnología, tal y como lo reporta (López-Gálvez 2000) con una

eficiencia del 25 kg/m3 de agua. Las cifras anteriores muestran un notable incremento en la

productividad del agua al pasar de campo abierto a invernaderos. Las necesidades de agua de los

cultivos bajo invernadero son menores que los cultivos a campo abierto. En regiones con alta

radiación solar, un invernadero de plástico puede reducir el uso del agua en un cultivo en 30%

(FAO, 1991). Sin embargo, en Almería, España, se reduce el uso del agua entre 40-50% debido a

la disminución en la radiación solar y el viento (Fernández y Camacho, 2005). Por otro lado,

Antón et al. (2003) mencionan que la evapotranspiración en invernadero se reduce un 70%

respecto a la del aire libre. En Holanda, Stanghellini (2010) reporta valores de (EUA) en tomate

de 45 kg/m3 en un invernadero de alta tecnología. A medida que se introduce tecnología más

avanzada dentro del invernadero, se incrementa la eficiencia en el uso del agua.

104

VII. CONCLUSIONES

De acuerdo a los modelos evaluados se concluye que el modelo 1 (P-M 1965), es el más preciso

para calcular ETo, debido a la resistencia aerodinámica (ra) y resistencia de la cubierta vegetal

(rcv), medidos dentro del invernadero en un cultivo de tomate, el cual puede ser utilizado como

referencia en próximos trabajos, con el modelo 2 (P-M FAO), se obtienen valores de ETo muy

elevados por lo tanto no es recomendable utilizar su metodología, los resultados obtenidos de

radiación neta (Rn), es menor dentro del invernadero que la obtenida fuera del invernadero.

De acuerdo a los modelos evaluados el modelo 3 (Clase A), es confiable y recomendado, para

calcular la evapotranspiración de referencia (ETo), por su fácil instalación y manejo, tomando

siempre en cuenta el coeficiente de tanque (Kp) a la hora de su instalación, ya que de esto

depende la correcta medición de la ET.

Los resultados obtenidos en este estudio, representan las bases para la programación de riegos y

pueden ser empleadas en futuros trabajos, evitando las limitaciones o excesos de agua en el

cultivo, mejorando el uso eficiente del agua.

De acuerdo a los resultados obtenidos en los híbridos Gabriela y Gironda a lo largo del ciclo vital

del cultivo, se aprecia que se comportaron de una manera muy similar, por lo tanto se concluye

que ambos híbridos se adaptan perfectamente a la región del semidesierto del norte de México

con altos rendimientos.

105

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CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN QUÍMICA APLICADA · A mis compañeros y amigos, grupo de Agroplásticos Generación 2013-2015, muchas gracias por todo lo vivido les deseo lo mejor en