II

CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN QUÍMICA APLICADA

PROGRAMA DE POSGRADO EN AGROPLASTICULTURA

“Análisis del índice grado día y del índice de estrés hídrico en el cultivo de tomate bajo

condiciones de invernadero e hidroponía”

TESIS

Presentada por:

JAIRO VÁZQUEZ LEE

Para obtener el grado de:

MAESTRO EN CIENCIAS EN AGROPLASTICULTURA

Saltillo, Coahuila, México. Diciembre de 2012.

III

ll

IV

lll

V

AGRADECIMIENTOS

A mi Padre Dios, por darme la bendición de la vida y por guiarme en el camino del bien, por

cuidarme y por ayudarme a mantener la fe y la esperanza de un mejor futuro.

A mis padres: Román Vázquez Cruz y Leticia Lee Sosa, con respeto y cariño, a ustedes que

siempre han sido mi ejemplo a seguir, por la ayuda incondicional que me brindaron para

cumplir una meta más en mi vida.

A mis hermanos Angélica, Eduardo y Juan que siempre me dieron ánimos para seguir adelante

en mis estudios.

A mis abuelos Juan Lee Hernández (Q.E.P.D) y Trinidad Cruz Hernández (Q.E.P.D) que

siempre me indicaron el camino correcto en la vida y que me inspiraron con sus palabras para

seguir luchando. Que Dios los tenga en su santa gloria.

A mi novia Fátima, por ayudarme a mantener la serenidad en mis actividades, por su

optimismo, su compañía, cariño y amor que me ayudan a ser mejor persona y que me motiva a

seguir luchando en la vida.

A mis compañeros de generación: Carlos, Deyanira, Jesús y Daniela por los conocimientos

que compartieron conmigo durante estos dos años de estudio. Así como a las compañeras de

especialidad María de Lourdes y Érica. Fue muy grato para mí haber trabajado con ustedes.

Mi más sincero agradecimiento a los trabajadores del departamento de agroplásticos: MC

Eduardo, Ing. Felipe, MC Federico, Sr. Arturo, Sr. Jacobo y Sr. Francisco por su ayuda en el

manejo del cultivo de tomate.

Al CONACYT por el apoyo brindado para llevar a cabo mis estudios de maestría.

Al Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) por haberme aceptado en la Maestría

en Ciencias en Agroplasticultura.

A cada uno de los maestros del departamento de agroplásticos y polímeros por brindarme sus

conocimientos y experiencias profesionales que ayudaron a mi aprendizaje.

Al Dr. Juan P. Munguía López, por haberme aceptado en este proyecto que me dejó mucho

aprendizaje, por su supervisión, evaluación y revisión, pero sobre todo por el valioso tiempo

brindado para la realización de este proyecto. Gracias

Al Dr. Marco Antonio Arellano Gracía, Dr. Luis Ibarra Jiménez y el M.C. Eduardo A. Treviño

López por la revisión del trabajo escrito.

lV

VI

Volare (Nel Blu Dipinto Di Blu)

Volare, oh oh, cantare, oh oh oh oh

Let's fly way up to the clouds, away from the maddening crowds

We can sing in the glow of a star that I know of

Where lovers enjoy peace of mind

Let us leave the confusion and all disillusion behind

Just like bird of a feather, a rainbow together we'll find

Volare, oh oh, e contare, oh oh oh oh

No wonder my happy heart sings

Your love has given me wings

Penso che un sogno cosi non ritorni mai piu

Mi dipingevo le mani e la faccia di blu

Poi d'improvviso venivo dal vento rapito

E incominciavo a volare nel cielo infinito

Volare, oh oh, e contare, oh oh oh oh

Nel blu, dipinto di blu, felice di stare lassu

E volavo, volavo felice piu in alto del sole ed ancora piu su

Mentre il mondo pian piano spariva lontano laggiu

Una musica dolce suonava soltanto per me

Volare, oh oh, e cantare, oh oh oh oh

No wonder my happy heart sings, your love has given me wings

Nel blu, dipinto di blu, felice di stare lassu

Nel blu, dipinto di blu

Domenico Modugno

Adaptada por Dean Martin and Jerry Lewis

V

VII

ÍNDICE DE CONTENIDO

PP

ÍNDICE GENERAL VI

ÍNDICE DE CUADROS VIII

ÍNDICE DE FIGURAS VIII

RESUMEN 1

I. INTRODUCCIÓN 3

1.1 Importancia del Agua en México 3

1.2 Producción de Tomate en Invernadero 4

1.3 Generalidades del Cultivo de Tomate de Invernadero 5

1.3.1 Importancia Económica 5

1.3.2 Descripción Botánica 6

1.4 La Hidroponía Como Sistema de Producción 7

1.4.1 Uso de Sustratos n Sistemas Hidropónicos 7

1.4.2 Tipos de Sustratos 9

1.4.3 Importancia de los Contenedores en la Producción Hidropónica 10

1.5 Programación de Riegos en la Agricultura 10

1.6 Factores que Afectan el Desarrollo del Cultivo de Tomate en Invernadero 13

1.6.1 Calidad del Agua 13

1.6.2 Luz 14

1.6.3 Humedad Relativa 15

1.6.4 Déficit de Presión de Vapor (DPV) 15

1.6.5 Dióxido de Carbono (CO2) 15

1.7 Condiciones Ambientales que Provocan Estrés en los Cultivos 16

1.7.1 Déficit Hídrico 16

1.7.2 Temperatura 17

1.7.2.1 Efecto de la Temperatura en la Fotosíntesis y la Respiración Vegetal 18

1.7.2.2 Efecto de la Temperatura en la Transpiración Vegetal 19

II OBJETIVOS E HIPÓTESIS 21

III DESARROLLO EXPERIMENTAL 22

MATERIALES 22

3.1 Localización del Sitio Experimental 22

3.2 Características Climáticas del Sitio Experimental 22

3.3 Material Vegetal 22

Vl

VIII

MÉTODOS 23

3.4 Características del Invernadero 23

3.5 Producción de Plántula 23

3.6 Prácticas Culturales del Cultivo de Tomate en Invernadero 24

3.6.1 Trasplante 24

3.6.2 Fertilización 25

3.6.3 Tutoreo 25

3.6.4 Podas 25

3.6.5 Control de Plagas y Enfermedades 26

3.6.6 Cosecha 26

3.7 Variables Evaluadas 26

3.7.1 Diámetro de Tallo y Longitud de Planta 26

3.7.2 Programación de Riegos 27

3.7.3 Volumen de Riego y Drenaje 27

3.7.4 Control de la Salinidad del Sustrato Hidropónico 28

3.7.5 Análisis de Crecimiento 28

3.7.6 Mediciones del Clima en el Invernadero 29

3.7.7 Temperatura de la Hoja y del Aire 31

3.7.7.1 Sensores Infrarrojos (IR) 31

3.7.7.2 Termopar de Alambre Fino (FWT) 32

3.8 Calculo del Índice Grado Día (SDD) y el Índice de Estrés Hídrico de los

Cultivos (CWSI) 33

3.9 Diseño Experimental 34

3.9.1 Modelo Estadístico 35

IV RESULTADOS Y DISCUSIÓN 36

4.1 Variables Fenológicas 36

4.1.1 Altura de Planta 36

4.1.2 Diámetro de Tallo (DT) 37

4.1.3 Índice de Área Foliar (IAF) 38

4.2 Producción de Materia Seca Total 40

4.2.1 Peso Seco de Tallo (PST) 41

4.2.2 Peso Seco de Hoja (PSH) 41

4.2.3 Peso Seco de Pecíolo (PSP) 42

4.2.4 Peso Seco de Flor (PSflor) 42

4.2.5 Peso Seco de Fruto (PSfr) 42

4.2.6 Efecto de la Producción de Materia Seca en el Rendimiento del Cultivo 43

4.3 Riego y Consumo de Agua 44

4.3.1 Uso Eficiente del Agua (UEA) 47

4.3.1.1 Relación del Peso Seco de Tallo y la Cantidad de Riego Aplicada 47

4.3.1.2 Relación del Rendimiento con la Cantidad de Riego Aplicada 48

Vll

IX

4.4 Índice Grado Día 48

4.4.1 Efecto del Índice Grado Día en el Rendimiento 51

4.5 Índice de Estrés Hídrico del Cultivo de Tomate en Invernadero 52

4.5.1 Efecto de la Cantidad de Riego en el Índice de Estrés Hídrico del Cultivo 53

4.5.2 Efecto del Índice de Estrés Hídrico en el Rendimiento de los Cultivos 56

4.6 Análisis de los Índices de Estrés Hídrico: SDD Y CWSI 57

V CONCLUSIONES 59

VI SUGERENCIAS 60

VII REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS 61

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 1 Principales estados productores de tomate rojo (2010). 6

Cuadro 2 Temperaturas y efectos sobre el cultivo de tomate. 17

Cuadro 3 Solución nutritiva utilizada en el cultivo de tomate hidropónico bajo

invernadero. 25

Cuadro 4 Mediciones de CE y pH en el drenaje del sustrato utilizado en la producción

de tomate hidropónico bajo invernadero.

28

Cuadro 5 Altura y diámetro basal de tallo en el cultivo de tomate hidropónico bajo

invernadero.

38

Cuadro 6 Peso de materia seca del cultivo de tomate hidropónico bajo invernadero. 43

Cuadro 7 Prueba de comparación de medias para cantidad de riego, consumo de agua,

y uso eficiente del agua por planta durante todo el ciclo de cultivo.

47

Cuadro 8 Comparación entre los índices de estrés en diferentes niveles de drenaje. 58

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 Plantas de tomate indeterminado tipo bola trasplantadas en el sistema

hidropónico

24

Figura 2 Distribución del sistema de riego y localización de la captación del drenaje 27

Figura 3 Sonda para medir temperatura y humedad relativa en el invernadero 29

Figura 4

Pared húmeda utilizada en la producción de tomate hidropónico en el

período de los meses de marzo-octubre del año 2011.

30

Figura 5

Equipo de extracción de aire caliente y equipo de calefacción utilizado en la

producción de tomate hidropónico en el período de los meses de marzo-

octubre del año 2011.

31

Figura 6

Sensor infrarrojo para medir la temperatura de la hoja cada hora durante las

24 horas del día, durante el período del 4 de Julio al 29 de Septiembre del

2011 (104 - 188 DDT).

32

Figura 7 Termopar de alambre fino utilizado para medir la temperatura del aire del

invernadero. 33

Figura 8 Distribución de los tratamientos en un diseño experimental de bloques

Vlll

X

completos al azar. 34

Figura 9 Longitud de planta durante el ciclo de cultivo de tomate hidropónico bajo

invernadero durante los meses de Marzo-Octubre 2011.

36

Figura 10 Diámetro basal de tallo durante el ciclo de cultivo de tomate hidropónico

bajo invernadero durante los meses de Marzo-Octubre 2011.

37

Figura 11 Índice de área foliar (IAF) en cultivo de tomate hidropónico bajo

invernadero durante los meses de Marzo-Octubre 2011

39

Figura 12 Peso seco total por planta en cultivo de tomate hidropónico bajo invernadero

durante los meses de Marzo-Noviembre del 2011.

40

Figura 13 Efecto de la producción de materia seca en el rendimiento del cultivo de

tomate hidropónico bajo invernadero (Marzo-Octubre 2011).

44

Figura 14 Consumo de agua por planta durante el ciclo de cultivo de tomate

hidropónico bajo invernadero (Marzo-Octubre 2011).

45

Figura 15

Comportamiento del consumo de agua con respecto a la cantidad de riego

correspondiente a la tercera etapa fenológica (116 – 221 DDT) en cultivo de

tomate hidropónico de invernadero. a) T1 (10% D), b) T2 (15% D), c) T3

(20% D) y d) T4 (30% D).

46

Figura 16 Cantidad de agua de riego aplicada, consumo de agua y UEA durante el

ciclo de cultivo de tomate hidropónico bajo invernadero 2011.

48

Figura 17 Comportamiento de Tc-Ta durante las 24 hrs del día 106 DDT en cultivo de

tomate hidropónico bajo invernadero.

49

Figura 18

Comportamiento del índice grado día (SDD) en la etapa de fructificación en

el cultivo de tomate correspondiente a los meses de Julio-Agosto del año

2011.

50

Figura19

Comportamiento del índice grado día (SDD) con respecto a las cantidades

de riego aplicadas por tratamiento en cultivo de tomate hidropónico bajo

invernadero.

51

Figura 20 Efecto del índice grado día en el rendimiento del cultivo de tomate

hidropónico bajo invernadero.

52

Figura 21

Líneas base superior e inferior en la relación entre (Tc-Ta) y el déficit de

presión de vapor (DPV) para el cultivo de tomate de invernadero en el

período del mes de Julio- Agosto del año 2011.

53

Figura 22 Comportamiento del CWSI durante la etapa fenológica de fructificación en

cultivo de tomate hidropónico bajo invernadero

54

Figura 23

a) CWSI en función de la cantidad de riego aplicada en cultivo de tomate de

invernadero. b) Comportamiento del CWSI por tratamiento. Período Julio-

Agosto 2011.

55

Figura 24

Temperatura de la hoja y del aire en cultivo de tomate hidropónico en

invernadero correspondiente al día 109 después de trasplante. Nota: T1

(10% D), T2 (15% D), T3 (20% D) y T4 (30% D) indican la temperatura de

la hoja por tratamiento. Ta= temperatura del aire

56

Figura 25

a) Rendimiento del cultivo de tomate hidropónico bajo invernadero con

respecto al CWSI. b) Producción en toneladas por hectárea por ciclo de

cultivo.

57

lX

RESUMEN

Se analizaron los índices de estrés hídrico: Índice Grado Día e Índice de estrés Hídrico

en el cultivo de tomate (Lycopersicum esculentum Mill) indeterminado tipo bola bajo

invernadero en un sistema hidropónico en el Centro de Investigación en Química Aplicada

(CIQA) de Saltillo Coahuila, México en el año 2011. Para el experimento se establecieron

diferentes porcentajes de drenaje (tratamiento 1, 10%, tratamiento 2, 15%, tratamiento 3, 20%

y tratamiento 4, 30%), se midió la temperatura del dosel (Tc) de las plantas mediante

termometría infrarroja y la temperatura del aire (Ta) con un termopar de alambre fino FWT

cada hora durante las 24 horas del día. Se calculó el SDD (stress degree day) y el CWSI (crop

water stress index) para cada tratamiento y los resultados demostraron la sensibilidad que tiene

el cultivo cuando está en condiciones deficientes de riego. En las plantas del tratamiento 1, Tc

resultó mayor que Ta y provocó que en el periodo de mediciones el SDD acumulado fuera de

2080.31 ˚C mientras que en el tratamiento 4, Tc fue menor que Ta y por esto el SDD

acumulado fue de -316.17 ˚C. La acumulación de SDD con valores positivos representa a un

cultivo cuando está en condiciones de estrés hídrico y SDD con valores negativos representa a

un cultivo bien regado. Las cantidades de riego aplicadas para mantener los porcentajes de

drenaje en cada tratamiento tuvieron un efecto marcado en el CWSI, las plantas del T1

manifestaron el mayor CWSI con un valor promedio de 0.8, mientras que las plantas de T4 el

CWSI fue de 0.5. De acuerdo a los resultados obtenidos, se puede distinguir que ambos

índices indican el nivel de estrés que presentan las plantas, coincidiendo en que cuando se

presentan valores altos de SDD y CWSI las plantas manifiestan daños en su crecimiento

vegetativo y producción de materia seca que trae como consecuencia bajos rendimientos de

los cultivos. Sin embargo, el SDD solo nos muestra que la temperatura de la hoja es superior o

inferior que la temperatura del aire dependiendo de la cantidad de riego que se está aplicando;

en cambio, el CWSI indica el nivel de riego necesario para mantener la temperatura óptima de

la planta por lo que se puede decir que el CWSI es mejor que el SDD si se requiere conocer la

cantidad de agua diaria necesaria para aplicar a los cultivos. Desde el punto de vista

matemático el resultado del modelo del CWSI es más estable por que no solo se basa en una

diferencia matemática sino que incluye la variable ambiental del déficit de presión de vapor.

2

Las investigaciones realizadas acerca del SDD y el CWSI reportadas por otros autores se

han realizado en campo abierto por lo que resalta la importancia de este estudio realizado en

condiciones de invernadero e hidroponía.

Palabras clave: Termometría Infrarroja, CWSI, SDD, Tomate Hidropónico

3

I. INTRODUCCIÓN

1.1. Importancia del Agua en México

De los recursos naturales que disponemos hoy en día, el agua es el que está generando

mayor preocupación a nivel mundial por su escasez y la contaminación que se está

provocando debido al mal manejo en las actividades humanas diarias. A nivel nacional la

disponibilidad del líquido vital muestra una distribución regional desigual que dificulta su

aprovechamiento adecuado. Por ejemplo, en la parte norte del país, la disponibilidad de agua

por habitante alcanza niveles de escasez críticos, mientras que en el centro y en el sur es

abundante. Entre los años 2000 y 2005, la disponibilidad por habitante disminuyó de 4,841

m3/año a 4,573 m

3 año

-1 (CONAGUA, 2006) y se prevé que para el año 2030, la

disponibilidad media de agua por habitante se reducirá a 3,705 m3

año-1

(CONAPO, 2006).

El aumento de la población así como el crecimiento económico incrementan la

demanda de agua, y la presencia de sequías en los últimos años por la escasez de lluvias han

provocado que se haga uso de pozos profundos para disponer del agua de los mantos acuíferos

para abastecer las necesidades hídricas de la población (CONAGUA, 2012).

De la extracción total del agua en el país, 77% se destina a la actividad agropecuaria,

14% al abastecimiento público y 9% a la industria autoabastecedora, agroindustria, servicios,

comercio y termoeléctricas (CONAGUA, 2006). Los distritos y unidades de riego abarcan 6.4

millones de hectáreas de las más de 20 millones dedicadas a esta actividad, y en ellas se

genera el 42% del valor total de la producción agrícola. Sin embargo, la mayoría de los

agricultores siembra en 14 millones de hectáreas de temporal, de las cuales obtienen con gran

incertidumbre cosechas modestas. Los distritos de riego emplean 48.5% del agua destinada al

sector agropecuario. El 69% del agua que se extrae de los acuíferos se usa en el riego agrícola.

Actualmente, sólo se realizan acciones para tecnificar y mejorar la producción en 2.6 millones

de hectáreas en regiones húmedas. El uso del agua para la agricultura es muy poco eficiente,

alcanzando solamente el 46% si se consideran los procesos de conducción y asignación, así

como su forma de uso (CONAGUA, 2005). De acuerdo a esta fuente, el consumo de agua en

las actividades agrícolas es alto y esto obliga a buscar alternativas para manejar

adecuadamente los riegos, se requieren métodos precisos para efectuar el abastecimiento del

agua necesaria para las funciones fisiológicas de las plantas. Debido a esto, se han

desarrollado diversas tecnologías tendientes a mejorar el uso de este recurso, sistemas de

4

conducción y métodos de riego más eficientes, que permiten aumentar la superficie regada,

mejorar rendimientos y ampliar la rentabilidad de los cultivos y el suelo (San Martín y

Acevedo 2001).

Debido al crecimiento de la población, la demanda de alimentos es mayor, razón por la

cual se están utilizando tecnologías que propician mejores condiciones para el desarrollo de

los cultivos, con el uso de los plásticos como acolchado de suelos se provoca un microclima

benéfico para la zona radicular que además de conservar la humedad del suelo aumenta la

disponibilidad de nutrientes, provoca precocidad y mejora los rendimientos, por lo que

aumenta el uso eficiente del agua. Con la agricultura protegida como las casas sombra y los

invernaderos se pueden controlar los factores bióticos y abióticos que afectan el desarrollo de

los cultivos con el fin de tener menor superficie de cosecha y una mayor producción.

1.2. Producción de Tomate en Invernadero

La producción de tomate es una buena alternativa para los agricultores debido a que es

una hortaliza que se adapta a las condiciones climatológicas de nuestro país, pero sobresale en

los estados de Sinaloa, Zacatecas, Jalisco, Nayarit, Colima, Baja California, etc., donde se

obtienen cosechas con calidad de producción de exportación. Es importante destacar que la

producción de tomate tuvo un crecimiento sostenido en los años 2000 al 2004 mostrando el

atractivo de buenos precios en el mercado y los incrementos en la productividad y para el año

2005 México produjo 2.5 millones de toneladas de jitomate (www.siap.gob.mx).

La producción de hortalizas en invernadero es una técnica que permite controlar y

modificar el ambiente en el cual se desarrollan las plantas, con el fin de obtener un

crecimiento y desarrollo adecuado en condiciones y épocas que difícilmente se lograrían en

campo abierto. Por esta razón, mediante este sistema se pueden obtener mejores rendimientos

y productos de más alta calidad.

En los últimos años, en México y en el mundo se están padeciendo los estragos del

cambio climático como consecuencia del calentamiento global por el efecto de los fenómenos

del Niño y La Niña, y esto ha provocado cambios en los patrones de siembras y cosechas de la

producción a cielo abierto. El impacto directo es una marcada variabilidad en las cosechas y

en la determinación de los precios en los mercados. Para México, el ciclo agrícola del jitomate

en el 2006 fue catastrófico por el efecto de los huracanes que impactaron las cosechas de

http://www.siap.gob.mx/

5

Sinaloa y Sonora haciendo caer la producción anual a menos de dos millones de toneladas

(http://webkreator.com.mx/enlaces/jitomate.html 2009).

Respecto a los daños ocasionados por estos fenómenos meteorológicos, a nivel

nacional se perdieron 5 mil 349 hectáreas, lo que representó el 9.9 por ciento del total de la

superficie sembrada durante el ciclo agrícola 2010. El estado que reportó mayor grado de

siniestralidad en el cultivo de tomate fue Michoacán que perdió 1 mil 496 hectáreas que

representaron el 37.52 por ciento del total de la superficie sembrada (www.siap.gob.mx).

Gracias a la protección que brindan los invernaderos contra los factores meteorológicos se

pueden asegurar las cosechas en cualquier época del año y se disminuyen los riesgos de las

inversiones económicas que se realizan en proyectos de producción de hortalizas.

1.3. Generalidades del Cultivo de Tomate de Invernadero

1.3.1. Importancia Económica

El tomate es la hortaliza de mayor índice de comercialización en todo el mundo, la

demanda de este producto aumenta constantemente y con ello su superficie cultivable,

producción y rendimiento (CEFP, 2011). La producción de tomate rojo ocupa el décimo lugar

a nivel mundial con 2 millones 936 770 toneladas (FA0, 2008) y a nivel nacional, ocupa el

decimo primer lugar. A nivel mundial, la producción de tomate en el 2008 se distribuyó de la

siguiente manera: China fue el principal productor de jitomate en el mundo, con una

participación de 36%. Le sigue Estados Unidos con 14%; Turquía, 12%; India, 11%; mientras

que México ocupó el doceavo lugar, con 3% de participación en la producción. (Fuente: FAO,

2008).

Según el SIAP, durante el año agrícola de 2010, en nuestro país se cultivaron más de

54 mil hectáreas de tomate rojo, de donde se obtuvieron 2 millones 58 mil 424 toneladas, de

las cuales el 56 por ciento de la producción nacional se produjeron en los estados de Sinaloa,

Baja California, Zacatecas y Jalisco. Por otra parte, en el año 2010, en campo abierto, la

productividad promedio del cultivo de tomate rojo fue de 42.1 toneladas por hectárea

cosechada (Cuadro 1).

http://www.siap.gob.mx/

6

Cuadro 1. Principales Estados Productores de Tomate Rojo (datos preliminares al 31 de

diciembre de 2010)

Entidad

federativa

Producción Superficie (ha)

Rendimiento

(ton/ha Toneladas Participación

Porcentual

Sembrada

Cosechada

Siniestrada

Total nacional 2,058,434.0 100.0 54,238.0 48,889.0 5,349.0 42.1

Sinaloa 673,850.0 32.7 14,190.0 13,924.0 266.0 48.4

B. California 200,598.0 9.7 3,563.0 3,385.0 178.0 59.3

Zacatecas 144,347.0 7.0 3,503.0 3,477.0 26.0 41.5

Jalisco 133,459.0 6.5 1,862.0 1,841.0 21.0 72.5

B. C. Sur 102,175.0 5.0 2,306.0 2,117.0 189.0 48.3

S. L. P. 95,873.0 4.7 2,242.0 1,888.0 354.0 50.8

México 80,954.0 3.9 1,483.0 1,472.0 11.0 55.0

Michoacán 79,291.0 3.9 5,186.0 3,240.0 1,946.0 24.5

Morelos 68,519.0 3.3 2,162.0 2,112.0 50.0 32.4

Sonora 53,014.0 2.6 1,724.0 1,617.0 107.0 32.8

Otros estados 426,344.0 20.7 16,017.0 13,816.0 2,201.0 30.9

Fuente: Elaborado por el CEFP con datos del Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera (SIAP).

1.3.2. Descripción Botánica

Es una solanácea, perenne de porte arbustivo que se cultiva como anual, es originaria

de la región andina en Sudamérica.

El sistema radical del tomate es superficial y está constituido por la raíz principal (corta

y débil), raíces secundarias (numerosas y potentes) y raíces adventicias.

El tallo principal tiene 2 a 4 cm de diámetro en la base y está cubierto por pelos

glandulares y no glandulares que salen de la epidermis; sobre el tallo se van desarrollando

hojas, tallos secundarios e inflorescencias. Éste tiene la propiedad de emitir raíces cuando se

pone en contacto con el suelo, característica importante que se aprovecha en las operaciones

culturales de aporque dándole mayor anclaje a la planta (Jaramillo y colaboradores, 2007).

Las hojas se disponen de forma alternativa sobre el tallo, son compuestas

imparipinadas con siete a nueve foliolos, los cuales generalmente son peciolados, lobulados y

con borde dentado, y recubiertos de pelos glandulares. El mesófilo o tejido parenquimático

está recubierto por una epidermis superior e inferior, ambas sin cloroplastos. La epidermis

inferior presenta un alto número de estomas. Dentro del parénquima, la zona superior o en

empalizada, es rica en cloroplastos. Los haces vasculares son prominentes, sobretodo en el

envés, y constan de un nervio principal (Marín, 2001).

La anatomía de la hoja está altamente especializada en la absorción de la luz y las

propiedades de las células en empalizada del mesófilo aseguran la absorción uniforme de luz a

7

través de toda la hoja. Además de las características estructurales de la hoja, el movimiento de

los cloroplastos en las células y el seguimiento solar del limbo de la hoja ayudan a maximizar

la absorción de luz (Taiz y Zeiger, 2007).

La flor es perfecta, regular e hipogina y consta de 5 o más sépalos, de igual número de

pétalos de color amarillo, tiene estambres soldados que se alternan con los pétalos y forman un

cono estaminal que envuelve al gineceo, y de un ovario bi o plurilocular. Las flores se agrupan

en inflorescencias de tipo racimoso, generalmente en número de 3 a 10 y se desarrollan cada

2-3 hojas en las axilas (Nuño, 2007).

El fruto es una baya que presenta diferente tamaño, forma, color, consistencia y

composición, según el cultivo que se trate. Está constituido por la epidermis, el pericarpio, el

tejido placentario y las semillas (Jaramillo y colaboradores, 2007).

1.4. La Hidroponía como Sistema de Producción

En combinación con los invernaderos, el cultivo sin suelo o cultivo hidropónico,

posiblemente sea hoy en día el método más intensivo de producción de hortalizas, surge como

una alternativa a la agricultura tradicional, cuyo principal objetivo es eliminar o disminuir los

factores limitantes del crecimiento vegetal asociados al ambiente de producción,

sustituyéndolo por otros soportes de cultivo y aplicando técnicas de fertilización alternativas

(Jensen, 2001).

Se define a la hidroponía como un sistema de producción en el que las raíces de las

plantas se irrigan con una mezcla de elementos nutritivos esenciales disueltos en agua, y en

lugar de suelo se utiliza como sustrato un material inerte y estéril, o simplemente la solución

nutritiva: El interés por el sistema hidropónico bajo invernadero a nivel mundial obedece a los

altos rendimientos y a la calidad del producto que por unidad de superficie se pueden obtener

(1000% más que el cultivo en campo abierto en el cual se obtienen de 20 a 30 t ha -1

) lo que

significa mejor mercado y precio de venta (González, 2006).

1.4.1. Uso de Sustratos en Sistemas Hidropónicos

En la horticultura, el término sustrato se aplica a todo material sólido distinto del suelo,

natural, de síntesis o residual, mineral u orgánico, que colocado en un contenedor, en forma

pura o en mezcla permite el anclaje del sistema radical, desempeñando por lo tanto, un papel

8

de soporte para la planta (Abad y colaboradores, 2005). Según Michelot (1999), el soporte del

cultivo (suelo o sustrato) cumple cuatro funciones: a) asegura el anclaje mecánico de la planta;

b) constituye la reserva hídrica de la que las raíces toman el agua para cubrir las necesidades

de la planta; c) las raíces son órganos aerobios, por lo tanto, el sustrato debe proporcionar el

oxígeno que necesitan para su correcto funcionamiento y d) debe asegurar la nutrición mineral

de la planta.

Al seleccionar un sustrato para desarrollar un cultivo en sistemas hidropónicos, es

necesario realizar la caracterización con objeto de conocer sus propiedades físicas, químicas y

biológicas, ya que de éstas depende el manejo posterior del cultivo. Abad y colaboradores,

(2005) sugieren que las propiedades físicas de los sustratos son de mayor importancia porque

una vez que el sustrato está en el contenedor y la planta se está desarrollando en él, no es

posible modificar las características físicas básicas de dicho sustrato. En cambio, las

características químicas si se pueden modificar.

Propiedades físicas. Según Abad y colaboradores, (2004, 2005); López Cuadrado y

Masaguer (2006) las propiedades que en mayor medida caracterizan a un buen sustrato, en

cuanto a su aptitud para la germinación, el enraizamiento y el desarrollo de plantas, son las

siguientes:

Elevada capacidad de retención de agua fácilmente disponible, suficiente suministro de

aire, distribución del tamaño de las partículas, adecuado para que mantenga las condiciones

anteriores, baja densidad aparente, elevada porosidad total y estructura estable que impida la

contracción del sustrato.

Propiedades químicas. Baja o suficiente capacidad de intercambio catiónico, en

función de la fertilización aportada, suficiente nivel de nutrientes asimilables, baja salinidad,

elevada capacidad tampón y pH ligeramente ácido y mínima velocidad de descomposición.

Otras propiedades. Libres de semillas de malas hierbas, nematodos, hongos, otros

patógenos y sustancias fitotóxicas, reproducibilidad, disponibilidad y bajo costo, fácil de

manejar, rehumectar y desinfectar y resistencia a cambios físicos, químicos y ambientales

extremos.

9

1.4.2. Tipos de Sustratos

Perlita. Es un aluminosilicato que se fabrica a partir de rocas volcánicas vítreas, con

densidades originales de 1.5 g1

cm-3

. En su tratamiento industrial se calienta a temperaturas de

1000 °C durante unos minutos y se logra su expansión hasta reducir la densidad aparente a

0.12 g1

cm-3

(Maroto, 1990). Este sustrato tiene un excelente drenaje, es ligero, de muy baja

CIC (0.15 me 100 cm-3), su pH es casi neutro, por lo que es un excelente sustituto de la arena,

pero es mucho más ligero y de fácil manejo (Fonteno, 1996).

La principal ventaja de la perlita es su capacidad para mantener una humedad muy

uniforme en todo el saco de cultivo, es de fácil manejo para su bajo peso y un material inerte y

sin problemas de contaminación de patógenos. Uno de los inconvenientes que tiene es que

cuando accidentalmente se da un grave descenso del pH en la solución nutritiva, por debajo de

5, puede provocar la liberación de aluminio y causar toxicidad al cultivo (Abad, 1995).

Fibra de coco. La denominada fibra de coco es un residuo orgánico de origen

industrial, con una enorme potencialidad para ser utilizado como sustrato o componente de

sustratos de cultivo (Abad y colaboradores, 2005). Posadas (1999) indica que ésta presenta

una densidad media de 0.07 g1

cm-3

, el sustrato se caracteriza por tener capacidad de retención

de agua promedio del 54% (porcentaje del agua retenida en la diferencia de la cantidad de

agua necesaria para saturar del sustrato y la cantidad de agua drenada); capacidad de aireación

media de 46% (representa el porcentaje de la cantidad de agua necesaria para saturar el

espacio poroso del sustrato de volumen conocido). En cuanto a las propiedades químicas de la

fibra de coco, en condiciones vírgenes contiene una alta salinidad que puede ir de 4 a 7 dS m-1

en el extracto saturado. Esta salinidad corresponde principalmente a cloruro de potasio y de

sodio, pero con un lavado esta se elimina en el mismo saco de cultivo. Presenta una CIC de 60

a 117 me 100 g-1

(Castellanos, 2004).

10

1.4.3. Importancia de los Contenedores en la Producción Hidropónica

Los tipos de recipientes y contenedores que se pueden usar deben estar de acuerdo con

el espacio disponible, las posibilidades técnicas y económicas y las necesidades y aspiraciones

de progreso y desarrollo de la producción hortícola. Las bolsas o mangas plásticas de color

negro, como las que se usan para plantas de vivero, son recipientes económicos, fáciles de usar

y muy productivos en pequeños espacios. Las bolsas son aptas para especies como tomate,

pepino, pimiento, pimentón y cebolla.

Las dimensiones (largo y ancho) de los contenedores pueden ser muy variables, pero su

profundidad en cambio no debe ser mayor de 10-12 cm, dado que en el sistema hidropónico

no es necesario un espacio mayor para el desarrollo de las raíces de las plantas. Dimensiones

superiores a éstas implican mayores costos en materiales (plástico, sustrato) y mayores

dificultades y riesgos en el manejo. Las dimensiones mínimas son muy variables, pues

dependen de la disponibilidad de espacio, los materiales que se puedan conseguir a menor

costo y de los objetivos de la producción hortícola.

Todo recipiente que se va a destinar a la hidroponía en sustrato sólido deberá tener un

orificio de drenaje, por el cual podrán escurrir los excesos de agua o de sales nutritivas. En los

contenedores, este drenaje debe estar ubicado en la mitad de uno de los extremos y se le hace

un orificio de 7 mm a una altura de 1.5 cm (FAO, 2003).

1.5. Programación de Riegos en la Agricultura

La determinación de la frecuencia de riego es una actividad muy importante dentro de

cualquier explotación agrícola que dispone de riego, ya que permite que la planta se mantenga

en óptimas condiciones hídricas durante todo el desarrollo del cultivo.

Para la programación de riegos, se han utilizado diversos métodos que miden el

contenido de humedad del suelo o Pw (potential water) ya sea de forma directa principalmente

con el método gravimétrico; y de forma indirecta con el uso de tensiómetros, bloques de Yeso

(resistencia eléctrica), dispersores de neutrones y los TDR (Time Domain Reflectometry), de

tal manera que los valores que estos métodos expresan son el resultado del estado energético

del agua en el suelo, y con esto nos dan una indicación de cuándo y cuánto riego aplicar.

En la actualidad, en los cultivos de campo abierto, debido a la escases de agua en las

regiones áridas y semiáridas del mundo, se ha optado por métodos que miden la temperatura

11

de la hoja de la planta a través de la termometría infrarroja y está teniendo un uso práctico por

ser una herramienta sencilla, confiable, de fácil manejo y precisión para determinar las

necesidades hídricas de los cultivos debido a que se basa en el balance de energía entre la

temperatura del aire y la temperatura del dosel de la planta y el déficit de presión de vapor

(DPV) que depende del cultivo y de las condiciones atmosféricas (Idso y colaboradores,

1981).

La aplicación de termómetros infrarrojos fue iniciado por Tanner, (1963). Idso y

colaboradores (1977) y Jakcson y colaboradores (1977) midieron temperaturas del dosel y del

aire todos los días durante una temporada completa en el cultivo de trigo y definieron el estrés

grado-día o SDD (stress degree day por sus siglas en inglés) como la diferencia entre la

temperatura del dosel (Tc) y la temperatura del aire (Ta). Idso y colaboradores (1981),

encontraron que si el contenido de humedad del suelo es suficiente para la planta, la

diferencia entre la temperatura de la hoja y la temperatura del aire es cero o con valor

negativo, pero si las plantas sufren de estrés hídrico, este valor es arriba de cero.

La temperatura de la hoja es usada como un indicador del estrés hídrico de las plantas

(Jackson y colaboradores, 1981; Jackson, 1982). Idso y colaboradores (1981) desarrollaron el

método empírico del índice de estrés hídrico de los cultivos o CWSI (crop water stress index

por sus siglas en inglés) para la cuantificación de la tensión de humedad en los cultivos en

regiones áridas, el cual depende de la determinación de las líneas base inferior y superior, las

cuales son específicas del cultivo y están influenciadas por el clima (Bucks y colaboradores,

1985). La línea base inferior indica la temperatura de la planta cuando no está sometida a

estrés hídrico (representa un cultivo totalmente regado y fue introducido primero por Idso y

colaboradores, 1981); la línea base superior corresponde a la temperatura de la planta cuando

se encuentra en condiciones de máximo estrés hídrico, que corresponde al cultivo sin

transpiración. Ambas líneas son dibujadas en un grafico entre Ts – Ta vs DPV, donde Ts y Ta

son la temperatura de la superficie y la temperatura del aire en el nivel de referencia (°C) y el

déficit de presión de vapor (DPV) en pascales (Pa) (Alves y Pereira, 2000).

Para su desarrollo, las plantas utilizan la radiación solar, el dióxido de carbono (CO2)

atmosférico, el agua y los elementos nutritivos en el proceso de la fotosíntesis para producir la

energía necesaria para su desarrollo. Cuando los estomas de las hojas están abiertos, permiten

12

la entrada de CO2, y se produce la emisión de agua en forma de vapor desde la planta a la

atmósfera mediante el proceso de la transpiración (Fernández y colaboradores, 2001). Este

proceso fisiológico ocasiona una pérdida de agua de la planta hacia la atmósfera pero es

repuesta mediante la extracción del agua disponible por las raíces en el suelo y junto con esta,

se lleva a cabo la traslocación de los elementos nutritivos a las partes aéreas de la planta.

Cuando una planta transpira completamente, no hay estrés hídrico y la temperatura de la hoja

oscila de 1 °C a 4 °C menos que la temperatura ambiental (Jackson y colaboradores, 1982),

cuando las plantas están bajo estrés hídrico se produce el cierre de los estomas, esto

interrumpe la disipación de energía y resulta en un aumento de la temperatura de la hoja

(Gontia y Tiwari, 2008) y puede alcanzar de 4 a 6 °C más que la temperatura del aire. En este

caso, el déficit hídrico es alto, y la transpiración de las hojas se ve drásticamente reducida con

el incremento de la temperatura foliar; cuando la planta está muerta o no transpira en mucho

tiempo el CWSI es uno (Jackson y colaboradores,, 1982).

Algunos autores han utilizado el método de la termometría infrarroja para programar

riegos, Orta y colaboradores, (2002) se basaron en la temperatura de la hoja, determinando los

valores del CWSI de cultivo de girasol. Las plantas fueron establecidas en riego por surcos y

sometidas a cinco tratamientos de riego (100, 75, 50, 25 y 0% de humedad disponible

respectivamente). Concluyeron que un promedio de CWSI de 0.59 después del tiempo de

riego se produjo el máximo rendimiento. Erdem y colaboradores, (2003) en Turquía,

evaluaron diferentes valores de CWSI para la programación de riegos en plantas de melón y

concluyeron que la máxima eficiencia en el uso del agua fue obtenida en el valor de CWSI de

0.6. Erdem y colaboradores, (2006) determinaron el CWSI en el cultivo de papa mediante

riego por goteo y riego por surcos, utilizando tres diferentes niveles de riego (100, 50 y 0% de

reposición de agua en el suelo). La producción del tubérculo decreció cuando el promedio del

CWSI excedía en 0.68 y 0.81 en riego por surco y riego por goteo respectivamente. Erdem y

colaboradores, (2009) evaluaron diferentes valores de CWSI para la programación de riegos

en cultivo de girasol iniciando los riegos cuando los valores del CWSI alcanzaron el 0.2, 0.4,

0.6, 0.8 y 1.0 (no regado), observaron que los niveles de riego afectaron significativamente la

producción de semilla aunque la mayor producción fue obtenida en el valor de 0.2, sin

embargo los niveles de 0.4 y 0.6 fueron estadísticamente no significativos con respecto al

13

valor de 0.2 por lo tanto, concluye que el valor de CWSI de 0.6 puede ser usado para

programación de riegos del girasol.

1.6. Factores que Afectan el Desarrollo del Cultivo de Tomate en Invernadero

El ciclo de cultivo del tomate está relacionado con el clima presente en la región donde

se establece el cultivo, el tipo de suelo, la calidad del agua, el manejo agronómico que se le dé

a la planta, la cantidad de racimos que va a desarrollar y el potencial genético de la variedad

utilizada.

1.6.1. Calidad del Agua

Independiente de la fuente abastecedora (superficial o subterránea), la calidad del agua

de riego es un término que se utiliza para indicar la conveniencia o limitación del empleo del

agua con fines de riego para los cultivos. La calidad del agua depende de sus características

físicas y químicas, y también de los problemas potenciales que pueden generar a los cultivos, a

los suelos y al sistema de riego, dando lugar al uso condicionado del agua de riego,

dependiendo del cultivo y del suelo específico que se trate (Sánchez, 2000).

pH. Está relacionado con la calidad del agua y las características del fertilizante, el

control del pH es necesario para evitar que se precipiten los nutrientes en forma de sales

insolubles que obstruyen el sistema de goteo, el pH al final del gotero debe de ser de 5.5-6.0,

esto se logra acidificando el agua con acido fosfórico, sulfúrico o nítrico (Nuño, 2007).

Con un pH de 5.0 a 6.5, la mayoría de los nutrimentos mantienen su máximo nivel de

asimilabilidad. Por debajo de 5.0 se pueden presentar deficiencias de N, K, Ca, Mg y B,

mientras que por encima de 6.5 puede disminuir el aprovechamiento de P, Fe, Mn, B, Zn y Cu

(Escudero, 1993).

Conductividad eléctrica (CE). El contenido total de sales trae como peligro la

acumulación de sales solubles en el suelo, que puede generar problemas de presión osmótica,

es decir producen dificultades de absorción de agua por las plantas. La dureza del agua es otro

factor que está relacionada con la presencia de iones de calcio y magnesio; es la suma de las

concentraciones de calcio y magnesio expresadas en partes por millón de carbonato de calcio

por litro (ppm CaCO3 L-1

). Finalmente el contenido de iones tóxicos aumenta la

14

susceptibilidad del cultivo, afecta el área foliar y disminuye la capacidad fotosintética de la

planta. Dentro de los iones más comunes tenemos el Sodio, Cloro y Boro (Sánchez, 2000).

Magán (2006) sugiere que para evitar descensos de producción, así como de los

ingresos brutos percibidos, resulta conveniente no sobrepasar una conductividad eléctrica de

3.5 dS m-1

en cultivo sin suelo de tomate larga vida.

El tomate es considerado como uno de los cultivos tolerantes a las sales, sin embargo al

irrigar esta hortaliza se debe considerar un excedente de agua (lavado) con objeto de evitar la

acumulación de sales, este excedente variará en función de la época del año, el estado de

desarrollo de la planta y la calidad del agua de riego. En el cultivo en sustratos de hortalizas se

considera muy baja una salinidad menor a 0.74 dS m-1

y arriba de 5 dS m-1

ya es notable la

reducción del crecimiento pues se presentan plantas enanas, además se observa

marchitamiento y quemaduras en el borde de las hojas (Escudero, 1993).

1.6.2. Luz

Es la responsable de tres procesos que rigen el crecimiento de la planta: la fotosíntesis

(radiación 400-700 nanómetros), fotoperíodo y fototropismo (Nuño, 2007). La luz absorbida

por las moléculas de clorofilas en una hoja puede experimentar una de las siguientes

transformaciones: ser usada para dirigir la fotosíntesis (fotoquímica); ser disipada como calor

y también puede ser remitida como luz (fluorescencia de clorofila) (Maxwell y Johnson,

2000). Estos tres procesos en la planta ocurren de forma competitiva, por lo que el incremento

en la eficiencia de uno puede resultar en un decrecimiento en la productividad de los dos

restantes (Camejo-López, 2005).

La luz estimula la apertura de los estomas, interviene en los mecanismos activos de

membrana que expulsan los protones (H+) hacia afuera de la célula oclusiva, permitiendo la

entrada de los iones K+ y Cl

-. Además, la luz activa la fotosíntesis en la célula del mesófilo; de

esta forma se consume CO2 y la concentración de este gas en los espacios intercelulares y en

las células se mantiene baja (García-Breijo y colaboradores, 2006).

Para el ciclo de cultivo, el tomate requiere días soleados para un buen desarrollo de la

planta y lograr una coloración uniforme en el fruto. La baja luminosidad afecta los procesos de

floración, fecundación y desarrollo vegetativo de la planta y reduce la absorción de agua y

nutrientes (Jaramillo y colaboradores, 2007). La exposición directa del fruto al sol puede

15

provocar escaldaduras, rajaduras, caída prematura, tamaño reducido y corta vida de anaquel;

las hojas son más gruesas y se enrollan hacia arriba para limitar los daños causados por la alta

radiación al reducir el área foliar. Para evitar el daño por niveles excesivos de radiación y

reducir ligeramente la temperatura, se puede cubrir el cultivo con malla de sombra.

1.6.3. Humedad Relativa

La humedad relativa óptima oscila en el rango de 70-80%, lo que permite una

adecuada transpiración, cuando se exceden estos rangos se crea un ambiente favorable para el

desarrollo de patógenos y deficiencias de calcio en frutos y hojas de tomate (Nuño, 2007), se

dificulta la fecundación de las flores debido a que el polen se compacta, lo cual ocasiona el

aborto de las mismas. También una humedad relativa baja dificulta la fijación del polen al

estigma de la flor.

1.6.4. Déficit de Presión de Vapor (DPV)

Es la diferencia (déficit) entre la cantidad de agua en el aire (en forma de vapor) y la

cantidad de humedad que puede contener cuando está saturado de agua (vapor). El DPV

funciona como un práctico indicador del potencial de condensación al cuantificar cuán cerca

está el aire en el invernadero de su punto de saturación. El aire está saturado cuando alcanza su

máxima capacidad de retener agua en cualquier grado de temperatura (punto de

condensación). Al agregar humedad al aire más allá del punto de condensación se produce una

deposición de agua líquida en algún lugar del sistema hídrico (Prenger y Ling, 2000).

El déficit de presión de vapor es una forma útil de expresar el flujo de vapor en el

sistema, para la condensación y la transpiración. El alto DPV 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 DPV muy bajo indica la proximidad a llegar al

punto de rocío, y la condensación puede perjudicar significativamente el desarrollo de los

cultivos (Prenger y Ling, 2000).

1.6.5. Dióxido de Carbono (CO2)

La concentración de CO2 en la atmósfera del invernadero es un factor determinante en

la producción de cultivos protegidos. La actual concentración de CO2 ambiental se sitúa en

16

torno a los 375 μmol/mol, en la zona no saturante de la relación que existe entre la asimilación

neta y la concentración de CO2, siendo infraóptima para el crecimiento y desarrollo de la

mayoría de los cultivos hortícolas (Castellanos, 2004). Los resultados experimentales

muestran rendimientos productivos superiores cuando se aplica la técnica de enriquecimiento

carbónico a concentraciones entre el rango de 700 – 900 μmol/mol (Papadopoulos y

colaboradores, 1997). El agotamiento de CO2 se incrementa cuando la tasa de asimilación

neta del cultivo es elevada (alta radiación, dosel vegetal cerrado) y la renovación del aire en el

interior de las estructuras es baja (velocidad del viento en el exterior inferior a 1.5 m/s y

reducido gradiente térmico interior-exterior), en estas circunstancias es habitual registrar

valores entre 205-270 μmol/mol (Lorenzo, 1990), estas concentraciones al mismo tiempo que

reducen la asimilación neta del carbono, incrementan la conductancia estomática y pueden

originar un desequilibrio hídrico transitorio en el cultivo.

1.7. Condiciones Ambientales que Provocan Estrés en los Cultivos

1.7.1. Déficit Hídrico

El estrés hídrico es considerado un estrés abiótico y es probablemente la condición más

común y desfavorable por ser el agua un elemento vital que la planta necesita para crecer,

desarrollarse y reproducirse de manera ideal, ya que es componente de las plantas en un 90%

cuando está verde, éste valor se ve afectado cuando la planta se encuentra en condiciones de

sequía o de una excesiva transpiración (Tadeo, 2000). El estrés hídrico se produce cuando la

cantidad de agua que se evapora mediante la transpiración es superior a la que la planta es

capaz de incorporar a través de sus raíces. En estas condiciones sobreviene un déficit de agua

cuya primera manifestación visible es el marchitamiento característico de las hojas (Ortega,

2006). Si el déficit se prolonga, el crecimiento se reduce hasta que finalmente se detiene

(Granados-Sánchez y colaboradores, 1998).

A causa de su papel esencial en el metabolismo vegetal, el déficit de agua afecta

rápidamente procesos que van desde la fotosíntesis hasta la respiración. El agua es un agente

químico que imparte estructura y orden a las moléculas biológicas así como las interacciones

entre ellas, además de utilizarse como fuente de los pares electrón-protón indispensables para

el mantenimiento del proceso fotosintético (Cornejo y Benavides, 2002). En condiciones

adversas, el crecimiento de la planta puede ser inhibido por niveles de estrés moderado que

17

inducen una reducción en el crecimiento y división celular, que son los procesos más sensibles

al estrés hídrico, seguido por la fotosíntesis.

La respuesta al estrés puede ser de muchos tipos, algunos de ellos específicos de un

cierto estrés, mientras que otros son más generales como los cambios en la actividad hormonal

que pueden incrementar la resistencia al estrés; la alteración en el desarrollo de las plantas

donde normalmente se aprecia un menor desarrollo vegetativo, así como una reducción del

número de estructuras reproductivas que aceleran su desarrollo para asegurar la siguiente

generación, y la muerte celular y la abscisión de los tejidos dañados que eliminan el foco de

infección en estrés biótico lo cual disminuye la superficie de transpiración y permite reciclar

nutrientes (Azcón-Bieto y Talón, 2008).

1.7.2. Temperatura

Es el principal factor climático que influye en la mayoría de los estados de desarrollo y

procesos fisiológicos de la planta (Cuadro 2). El desarrollo satisfactorio de sus diferentes

etapas fenológicas depende del valor térmico que la planta alcanza en el invernadero en cada

periodo crítico. Cuando se produce un aumento de temperatura, ésta provoca en la planta una

intensificación de todos los procesos biológicos y térmicos bien definidos, los cuales se

muestran en el cuadro 2 (Jaramillo y colaboradores, 2007).

Cuadro 2. Temperaturas y efectos sobre el cultivo de tomate

Temperatura Efecto que produce en la planta

Mínima

8-12º C

Los procesos de absorción de nutrientes y crecimiento alcanzan una intensidad

mínima o se detienen; si la temperatura mínima se prolonga por varios días la

planta se debilita, y si ocurren temperaturas por debajo de este nivel, la planta

sufre una progresiva decadencia o muerte

Óptima

21-27º C

Todos los procesos bioquímicos se desarrollan normalmente; el crecimiento

vegetativo, la floración y la fructificación son adecuados

Máxima

32-36º C

Los procesos bioquímicos y la absorción de nutrientes están al máximo, son

excesivos y agotadores para la planta, se presentan desórdenes fisiológicos y

se detiene la floración; cuando estas temperaturas se prolongan ocurre la

muerte de la planta

18

El tomate es un cultivo capaz de crecer y desarrollarse en condiciones climáticas

variadas. La temperatura óptima para el crecimiento está entre 21 y 27º C, y para el cuajado de

frutos durante el día está entre 23 y 26º C y durante la noche entre 14 y 17º C. Las altas

temperaturas tienen un efecto negativo en el desarrollo de las plantas. Según Lobell y Asner

(2003) cada grado centígrado incrementado en la época de desarrollo podría reducir el

rendimiento de los cultivos en un 17%.

La temperatura, dentro de los intervalos normales (10 a 25°C), por lo común, no afecta

la apertura o cierre de estomas. Sin embargo, las temperaturas superiores a 35 °C provocan el

cierre estomático en muchas especies de plantas. Un aumento de temperatura provoca un

aumento de la respiración, y por lo tanto, un aumento de las concentraciones intercelulares de

CO2. (García-Breijo 2008). La apertura estomática se ve afectada por el contenido hídrico del

suelo y de la planta. Si las pérdidas de agua por transpiración no pueden ser compensadas por

la absorción, las células oclusivas pierden la turgencia y el estoma se cierra. Cuando la

cantidad de agua de que puede disponer la planta llega a niveles críticos, los estomas se

cierran, limitando la evaporación del agua restante. Esto se produce antes de que la hoja pierda

su turgencia y se marchite.

1.7.2.1. Efecto de la Temperatura en la Fotosíntesis y la Respiración Vegetal

Tanto la fotosíntesis como la respiración se inhiben a altas temperaturas pero, a medida

que la temperatura aumenta, las tasas fotosintéticas disminuyen más rápidamente que las tasas

respiratorias. La temperatura a la cual la cantidad de CO2 fijada por la fotosíntesis iguala a la

cantidad de CO2 liberada por la respiración en un período de tiempo dado se denomina punto

de compensación térmica o punto de compensación de la temperatura. A temperaturas

superiores a la del punto de compensación de la temperatura, la fotosíntesis no puede

remplazar al carbono usado como sustrato de la respiración. En una misma planta, el punto de

compensación térmico es normalmente más bajo en las hojas de sombra que en las de sol, que

están expuestas a la luz y al calor (Taiz y Zeiger, 2006).

La fotosíntesis, como todos los procesos fisiológicos, depende de la temperatura. Las

plantas, usualmente, tienen un óptimo de temperatura para la cual el valor neto de fijación de

dióxido de carbono es máximo. Temperaturas superiores al óptimo resultan en una reducción

en los valores de fotosíntesis (Camejo-López, 2005). Los daños producidos por el estrés de

19

calor incluyen cambios estructurales y funcionales en la célula. Los procesos bioquímicos y

fisiológicos que se afectan con las altas temperaturas, principalmente, son la activación de

enzimas fotosintéticas, con su efecto en la reducción en la fijación de CO2, la integridad de las

membranas, la fosforilación y el transporte de electrones en los cloroplastos, la conductividad

estomática a la difusión del CO2 y la traslocación de los compuestos producidos en el proceso

(Camejo-López, 2005). Sus efectos en el crecimiento y la sobrevivencia dependen de la

intensidad y duración del estrés de calor. Un periodo prolongado a una temperatura

moderadamente alta puede ser tan dañino como una breve exposición a temperaturas extremas

(Georgieva, 1999). La exposición de las plantas a condiciones de estrés de calor reversible y

rápida reducen la activación de la enzima de la Rubisco dependiente de la luz, inhibiendo la

actividad de la enzima Rubisco activasa (Feller y colaboradores, 1998). La Rubisco es el sitio

primario de acción de las altas temperaturas (Law y Crafs-Brandner, 1999).

Los niveles de especies reactivas de oxigeno, como el superóxido, peróxido de

hidrógeno y radical hidróxilo, se incrementan durante periodos de estrés ambiental (Dat y

colaboradores, 1998). El incremento en las especies reactivas de oxígeno es una respuesta

típica de las plantas al estrés abiótico y biótico (Foyer y colaboradores, 1997). Este fenómeno

es particularmente crítico en los tejidos fotosintéticos, donde la concentración de oxígeno

interno se mantiene a niveles elevados, y la producción de especies reactivas de oxígeno se ve

favorecida en condiciones de temperaturas adversas. Diferentes sistemas antioxidantes

enzimáticos y no enzimáticos sirven como primera línea de defensa contra los metabolitos

potencialmente citotóxicos de oxígeno. La enzima Superóxido Dismutasa es la enzima

encargada de eliminar el superóxido presente en la célula, y su acción enzimática resulta en la

formación de peróxido de hidrógeno. Las enzimas Catalasa, Ascorbato Peroxidasa y una

variedad de peroxidasas no específicas, catalizan la descomposición del peróxido de hidrógeno

(Camejo-López, 2005).

1.7.2.2. Efecto de la Temperatura en la Transpiración Vegetal

Es la pérdida de agua por las plantas hacia la atmósfera en forma de vapor de agua. El

agua es absorbida por la raíz y transportada por los conductos del xilema hasta el mesófilo de

la hoja donde, a través de sus abundantes espacios intercelulares, se facilita la evaporación del

agua por las superficies celulares. La transpiración tiene efectos positivos y negativos: los

20

positivos le proporcionan la energía capaz de transportar agua, minerales y nutrientes a las

hojas en la parte superior de la planta. Los negativos son la mayor fuente de pérdida de agua,

la cual puede amenazar la supervivencia de las plantas, especialmente en climas muy secos y

calientes. Casi toda el agua se transpira por los estomas de la hoja y del tallo, por lo tanto una

planta al abrir y cerrar sus estomas debe lograr un equilibrio entre la absorción de CO2 para la

fotosíntesis y la pérdida de agua de la transpiración (Santa Olalla-Mañas y colaboradores,

2005).

La transpiración es un mal inevitable, debido a la necesidad de las plantas de realizar

un intercambio de CO2 y O2 con la atmósfera, que en muchas ocasiones supone déficits

hídricos en el vegetal que lo dañan por desecación, pudiendo provocar su muerte. Uno de los

efectos atribuidos a la transpiración es la refrigeración de la planta, evitando que esta se

sobrecaliente. Cuando entra el CO2 por los estomas, la hoja libera vapor de agua lo que

permite la refrigeración de la hoja y la captación de agua por las raíces (Santa Olalla-Mañas y

colaboradores, 2005).

21

II. OBJETIVOS E HIPÓTESIS

Objetivo general

Optimizar el desempeño de la termometría infrarroja como una herramienta útil para

estimar los índices de estrés hídrico de una manera continua durante el ciclo de cultivo

Objetivo particular

Normalizar los valores del índice grado día (SDD) para las condiciones de cultivo de

tomate en hidroponía.

Obtener los limites superior e inferior del Índice de estrés hídrico del cultivo (CWSI)

bajo condiciones de déficit presión de vapor (DPV) generados en la producción de

tomate en invernadero

Hipótesis

Las variaciones de las diferencias de temperatura de la hoja menos la temperatura del

aire en forma de sumatoria es igual que en una forma de residuo para grados diferenciales de

estrés hídrico.

22

III. DESARROLLO EXPERIMENTAL

MATERIALES

3.1. Localización del Sitio Experimental

El experimento fue realizado en el campo experimental del Centro de Investigación en

Química Aplicada (CIQA), localizado al noreste de la ciudad de Saltillo, Coahuila, ubicado en

las coordenadas geográficas 25° 27´ de latitud Norte, 101° 02´de longitud Oeste del meridiano

de Greenwich y a una altura de 1610 msnm.

3.2. Características Climatológicas

De acuerdo a la clasificación climática de Köeppen y modificada por García (1987) el

clima de Saltillo corresponde a un seco estepario, con fórmula climática BSoK (x’) (e’).

Donde:

Bs: Seco (árido y semiárido)

BSo: Es el clima más seco de los BS.

K: Templado con verano cálido, siendo la temperatura media anual entre 12 y 18 ºC, y

la temperatura media del mes más caluroso de 18 ºC.

(x’): Régimen de lluvias intermedias entre verano e invierno.

(e’): Extremoso con oscilaciones entre 7 y 14 ºC.

En general la temperatura y la precipitación pluvial media anual son de 18 ºC y 365

mm respectivamente, los meses más lluviosos son principalmente entre Julio y Septiembre,

concentrándose la mayor parte en el mes de Julio. La evaporación promedio mensual es de

178 mm, presentándose las más altas en los meses de Mayo y Junio con 236 y 234 mm

respectivamente.

3.3. Material Vegetal

Se utilizó un híbrido de tomate de crecimiento indeterminado de nombre Gabriela de la

casa comercial Hazera, es de madurez tardía, de vida prolongada apta para producción en

invernadero y recomendada para cultivarse durante los ciclos de otoño, invierno y primavera

temprana.

23

MÉTODOS

3.4. Características del Invernadero

El experimento se llevo a cabo bajo un invernadero tipo túnel orientado E-O con

dimensiones de 7.30 m de ancho por 14.50 m de largo y la altura cenital de 3.48 m, la cubierta

del invernadero es de polietileno difuso de baja densidad con un espesor de 175 micras

(calibre 700). El invernadero cuenta con equipo de control de clima. El suelo se cubrió con

doble cubierta de plástico, la capa inferior fue de polietileno color negro para evitar la entrada

de luz en el suelo y así nulificar el crecimiento de las malezas, y la capa superior fue una

cubierta Grow-cover color blanco para reflejar la radiación solar útil para la fotosíntesis de las

plantas.

Para favorecer el establecimiento del cultivo se colocó una malla sombra 35% a los 7

días después de trasplante (7 DDT) (31 marzo) y se retiró a los 48 DDT (11 de mayo),

posteriormente se utilizó una malla reflejante para disminuir la radiación solar a los 58 DDT

(21 mayo) y se retiró a los 130 DDT (1 de agosto).

El cálculo de las cantidades de riego necesarias para cada tratamiento fue mediante la

bandeja de drenaje, por lo que se adaptaron canaletas en cada tratamiento para conducir el

agua drenada mediante la pendiente del suelo, el drenaje fue captado en botellones de 18 litros

de capacidad localizados al final de cada tratamiento.

Para desarrollar el cultivo de tomate en el sistema semi-hidropónico, se colocaron los

contenedores de polietileno coextruido blanco-negro tipo “bolis” de 0.90 m de largo y 0.30 m

ancho sobre la canaleta, éstos contenían como sustrato una mezcla de perlita y polvo de fibra

de coco en una relación de 25:75, el volumen de sustrato fue de 28 litros. Para el sistema de

riego, se utilizaron mangueras de poliducto de ½” en cada línea de riego con sus respectivos

goteros de 4 LPH, cada gotero con su respectivo distribuidor y estaca.

3.5. Producción de Plántula

El 7 de febrero de 2011 se preparó la semilla para sembrarse en charolas de

poliestireno de 200 cavidades con peat moss, se depositó una semilla por cavidad y se

humedeció el sustrato, posteriormente se llevaron a un invernadero, se estibaron las charolas

para cubrirlas con un plástico color negro con el propósito de proporcionar la temperatura

24

adecuada y la oscuridad requerida para la germinación de la semilla. Se revisó durante los

primeros días para observar la emergencia de las plántulas.

Una vez que emergieron las plántulas, se preparó un sistema de charola flotante para el

abastecimiento de humedad, cuando las plántulas desarrollaron las hojas verdaderas se preparó

una solución nutritiva Steiner (1960) al 25% y se fue aumentando conforme fue creciendo la

plántula, este periodo fue de 33 días.

3.6. Prácticas Culturales del Cultivo de Tomate en Invernadero

3.6.1. Trasplante

El trasplante se llevó a cabo el día 24 de Marzo del 2011, se utilizaron contenedores

tipo “bolis” en los cuales se colocaron 6 plantas. En cada tratamiento se establecieron 66

plantas distribuidas en 3 unidades experimentales con 18 plantas, además, se consideraron 6

plantas como bordes localizadas en cada uno de los extremos de los tratamientos.

El marco de plantación fue de 1.5 m entre hileras con doble fila separadas a 0.15 m y

0.3 m entre plantas por fila (figura 1), debido al poco espacio disponible del invernadero para

realizar el experimento se optó por manejar la densidad de población de 4 plantas m²

correspondiente a 40,000 plantas por hectárea.

Figura 1. Plantas de tomate indeterminado tipo bola trasplantadas en el sistema hidropónico

25

En los tratamientos de mayores aportes de riego no se manifestaron problemas severos

de plagas ni enfermedades, ni falta de luz. Y como se esperaba, en los tratamientos de menor

aporte de riego, el área foliar por planta fue baja y es otra de las razones por las que se manejó

esta densidad de plantas ya que no se iban a tener problemas por falta de ventilación.

3.6.2. Fertilización

La solución nutritiva que se utilizó fue la siguiente (mg · L-1

)

Cuadro 3. Solución nutritiva utilizada en el cultivo de tomate hidropónico bajo

invernadero.

Nutriente Etapa 1

Trasplante -3er cuaje

Etapa 2

3er cuaje-5to cuaje

Etapa 3

5to cuaje en adelante

N+ 140 140 168

P+ 46.5 31 31

K+ 215 273.7 332

Ca+2

160 160 180

Mg+2

99 99 99

3.6.3. Tutoreo

Esta actividad se realizó mediante hilo rafia (polipropileno) sujetado de la parte inferior

de la primera hoja madura del tallo de la planta mediante un anillo de plástico, conforme fue

creciendo la planta, con el hilo rafia se fue guiando y cuando el tallo llegó a la altura del tutor,

se procedió a recorrer la planta en forma circular en todo el tratamiento. Esta labor se realizó

desde que la planta creció aproximadamente 20 cm de altura hasta el final del ciclo de cultivo,

el entutorado se hizo una vez por semana.

3.6.4. Podas

El cultivo se manejó a un solo tallo, el primer desbrote se realizó aproximadamente

entre los 25 y 30 días después del trasplante, en el momento de la poda de formación, y de esta

forma se eliminan los brotes o chupones que se desarrollan en la base del tallo y que están por

debajo del primer racimo floral, también se eliminan las hojas bajeras amarillentas ya

senescentes.

La poda de hojas se llevó a cabo después de que completaron su función fotosintética

en la planta, La eliminación de las hojas inferiores comenzó cuando terminó la recolección de

26

los frutos del primer racimo aproximadamente a los 75 DDT eliminando aquellas que estaban

por debajo de éste, y así sucesivamente a medida que se cosecharon los demás racimos. Se

utilizaron tijeras especiales con su respectiva desinfección.

3.6.5. Control de Plagas y Enfermedades

En los primeros días después de trasplante, se hizo presente la enfermedad de

“damping-off” provocando la caída de plantas, este hongo fue atacado con el fungicida Tecto

60 y Previcur, las plantas que presentaron este problema se desecharon inmediatamente del

invernadero para evitar la reproducción del hongo. También se presentó la enfermedad de

tizón tardío la cual se controló con los fungicidas Cupravit, Clorotalonil, y Benomilo y con el

control mecánico mediante poda de hojas afectadas que fueron eliminadas del invernadero.

Las plagas que se presentaron en el invernadero fueron mosquita blanca, paratrioza, y

pulgones, y para su control se utilizaron los insecticidas Confidor, Abactín y Endosulfan, entre

otros.

3.6.6. Cosecha

Los frutos se cosecharon cuando comenzaban a presentar la coloración rojiza a

mediados del mes de julio, en el periodo de verano se hicieron tres cortes por semana y se fue

reduciendo a dos y un corte en el periodo de otoño-invierno debido a la reducción de la

temperatura.

3.7. Variables Evaluadas

3.7.1. Diámetro de Tallo y Longitud de Planta

Después del trasplante, se procedió con las evaluaciones de crecimiento, por cada

unidad experimental se seleccionaron dos plantas al azar, a las cuales se les hicieron

mediciones de diámetro de tallo y longitud de planta, para esto se utilizó un vernier digital y

un flexómetro respectivamente, las evaluaciones se realizaron cada 15 días hasta el final del

ciclo.

27

3.7.2. Programación de Riegos

Se utilizó un programador de riegos para jardín marca Rain-Bird E-6C con capacidad

de efectuar 12 riegos al día con unidades expresadas en minutos, y el tiempo de riego en cada

tratamiento se fue ajustando de acuerdo al cálculo del porcentaje de drenaje del día anterior,

además de considerar las condiciones climatológicas diarias como en días nublados o soleados

y así se iba aumentando o disminuyendo el tiempo de riego en cada tratamiento.

Para hacer el cálculo de los porcentajes de drenaje, se utilizó la siguiente ecuación:

3.7.3. Volumen de Riego y Drenaje

Para conocer el volumen de riego se utilizó un gotero control localizado en el extremo

de cada tratamiento, el cual medía la cantidad de riego aplicada diariamente antes de comenzar

el primer riego. El valor de la cantidad de riego se multiplicó por los 17 goteros que se

utilizaron en cada tratamiento y de esta manera se calculó la cantidad de agua aplicada.

El volumen de drenaje se midió también cada día antes de comenzar el riego para saber

la cantidad de agua drenada el día anterior (figura 2).

Figura 2. Distribución del sistema de riego y localización de la captación del drenaje

28

3.7.4 Control de la salinidad del sustrato hidropónico

Se hicieron mediciones de pH y de conductividad eléctrica (CE) de la solución

nutritiva y del drenaje con un medidor Combo de pH y CE waterproof de HANNA.

La CE del agua fue de 1.4 dS · m y el pH fue de 7.8; al preparar la solución nutritiva

generalmente la CE se mantuvo oscilando entre 3.5 y 4.5 dS · m y el pH se mantuvo entre

6 y 7.

Para evitar la acumulación de las sales por efecto de los diferentes niveles de riego,

periódicamente se hicieron lavados en el sustrato para disminuir la CE a 4 dS · m. En el

cuadro 4 se presentan los valores de CE obtenidos en cada tratamiento.

Cuadro 4. Mediciones de CE y pH en el drenaje del sustrato utilizado en la producción

de tomate hidropónico bajo invernadero.

DDT 100 130 160 190

Conductividad Eléctrica (dS · m)

T1(10 % D) 11.0 9.5 9.0 8.5

T2 (15% D) 8.0 7.5 8.0 7.1

T3 (20% D) 6.5 6.6 6.3 6.7

T4 (30% D) 5.0 4.8 5.1 5.0

pH

T1(10 % D) 8.2 8.4 8.3 8.1

T2 (15% D) 8.0 8.1 8.4 8.3

T3 (20% D) 7.9 7.8 7.9 7.7

T4 (30% D) 7.5 7.7 7.8 7.6

3.7.5 Análisis de crecimiento

Después de que las plantas fueron trasplantadas se hicieron los análisis destructivos

para medir el área foliar, el peso de materia seca, así como longitud y diámetro de tallo, estos

muestreos se realizaron cada 15 días.

Se seleccionó una planta aleatoriamente por tratamiento para hacer la evaluación del

peso seco de cada órgano de la planta, considerando peso seco de hoja (PSH), peso seco de

tallo (PSTallo), peso seco de pecíolo (PSP), peso seco de flor (PSFlor), y peso seco de fruto

(PSFruto). Para esto se utilizaron tijeras especiales y herramientas de corte. Para el secado de

29

las muestras, se utilizó una estufa de secado, la cual mantuvo una temperatura de 65°C por

tres días, y posteriormente se pesaron en una balanza analítica AL-3K.

Para medir el área foliar de las plantas se utilizó el equipo Li-3100 marca LI-COR

Biosciences de lectura digital, resolución ajustable y alta repetitividad, el cual permite la

medición de áreas individuales, área acumulada, largo, ancho máximo y ancho medio de las

hojas con una resolución seleccionable de 0.1 o 1 mm2

y la velocidad de la cinta

transportadora de 6.7 cm · s.

3.7.6 Mediciones del Clima en el Invernadero

Para las mediciones del clima del invernadero se utilizó una sonda de temperatura y

humedad relativa modelo HMP45C CAMPBELL SCIENTIFIC, INC., (figura 3), esta sonda

opera en el rango de -40°C a 60°C de temperatura ambiental y de 0% a 100% de humedad

relativa. La sonda estuvo localizada en los extremos y en el centro del invernadero a una altura

de dos metros, con la cual también se midieron la presión de vapor a saturación para una

temperatura del aire dada (es) y la presión de vapor actual (ea), estos parámetros se utilizaron

para el cálculo del DPV mediante la siguiente fórmula:

DPV= es – ea

Figura 3. Sonda para medir temperatura y humedad relativa en el invernadero.

30

Para el enfriamiento del invernadero se utilizó una pared húmeda localizada en la parte

norte del invernadero (figura 4).

Figura 4. Pared húmeda utilizada en la producción de tomate hidropónico en el período de los meses de marzo-

octubre del año 2011.

También se contó con 6 ventiladores de flujo horizontal los cuales se utilizaron

dependiendo de las condiciones climáticas diarias, y para extraer el aire caliente se utilizaron

dos extractores (figura 5) localizados en la parte sur del invernadero, y para el control de las

bajas temperaturas se utilizó una calefactor localizado en la parte sur del invernadero (figura

5).

31

Figura 5. Equipo de extracción de aire caliente y equipo de calefacción utilizado en la producción de tomate

hidropónico en el período de los meses de marzo-octubre del año 2011.

3.7.7 Temperatura de la hoja y del aire

Estas variables se midieron a partir de los 104 DDT debido a los problemas que se

tuvieron al hacer la programación de los riegos ya que no se lograban mantener los porcentajes

de drenaje en cada tratamiento, y también por el aumento de la demanda hídrica ya que la

planta estaba en la etapa de fructificación. El equipo utilizado se describe a continuación.

3.7.7.1 Sensores Infrarrojos (IR)

La temperatura de la hoja fue medida con un sensor infrarrojo marca Apogee; este

instrumento mide la cantidad de radiación infrarroja emitida por los cuerpos, la cual depende

de la temperatura y la emisividad de estos; basándose en la ley de Stefan-Boltzmann entrega la

temperatura según la radiación captada. Se utilizaron cuatro sensores infrarrojos colocados

directamente sobre la planta a una distancia de 5 cm del haz de la tercera hoja de la parte

superior, estos sensores se colocaron en una planta representativa en cada tratamiento

(Figura 6).

Para alcanzar la exactitud en la medición de la temperatura, la precisión del IRT de los

instrumentos Apogee utiliza dos salidas del termopar tipo-K, cuyo material es cromo-

32

aluminio. El termopar primario se utiliza para medir la temperatura del objetivo a medir; el

termopar secundario se utiliza para medir la temperatura del cuerpo del sensor.

Figura 6. Sensor infrarrojo para medir la temperatura de la hoja cada hora durante las 24 horas del

día, durante el período del 4 de julio al 29 de septiembre del 2011 (104 - 188 DDT).

3.7.7.2 Termopar de Alambre Fino (FWT)

Se utilizó un termopar de alambre fino tipo E para medir las temperaturas del aire, este

se colocó en la parte central del invernadero a una altura de 2.5 m para evitar el daño del

equipo y para evitar lecturas erróneas en la medición de la temperatura por intercambio

gaseoso entre la planta y la atmósfera, además de evitar que la remisión de la radiación

infraroja sobre el sensor pudiera aumentar la temperatura (figura 7). Este termopar está hecho

de cromo-constant, se utiliza típicamente para medir gradientes o fluctuaciones atmosféricas

de la temperatura. La masa pequeña del termopar es menos susceptible al calentamiento; por

lo tanto, no se requiere un protector de radiación. Se requiere una entrada análoga diferenciada

por el sensor.

33

Figura 7. Termopar de alambre fino tipo E utilizado para medir la temperatura del aire del invernadero.

3.8. Cálculo del Índice Grado Día (SDD) y el Índice de Estrés Hídrico del Cultivo

CWSI

Con el sensor que mide la radiación en la banda del infrarrojo se realizaron las

mediciones de temperatura (expresada en grados centígrados) de la planta en cada tratamiento

y del aire en el invernadero durante las 24 horas del día, estas mediciones se realizaron en los

meses de julio y agosto del año 2011 correspondiente al período entre los 105 y 158 días

después de trasplante (DDT) con las cuales se determinó el SDD mediante la siguiente

formula SDD= ∑ (Th-Ta).

Para obtener el valor del CWSI se utilizó la expresión propuesta por Idso (1981) y

Jackson et al. (1981):

Donde: (Tc-Ta) = diferencias de temperaturas observadas

(Tc-Ta)ll = diferencia de temperaturas para el límite inferior

(Tc-Ta)ul = diferencia de temperaturas para el límite superior

El límite inferior se obtiene de la relación de la diferencia de temperaturas del follaje y

del aire, cuando el cultivo presenta su tasa de transpiración potencial y el déficit de presión de

vapor.

(Tc-Ta)p= a + b (DPV)

34

Donde: (Tc-Ta)p = diferencia de temperaturas para la línea base

a y b = constante y coeficientes de regresión entre (Tc-Ta)p y DPV

DPV= déficit de presión de vapor

El límite superior es el resultado de la media de temperaturas de (Tc-Ta)ul cuando el cultivo

está sometido a estrés hídrico.

3.9. Diseño Experimental

El diseño experimental fue de bloques completos al azar con cuatro tratamientos

establecidos de acuerdo a porcentajes de drenaje T1 (10% D), T2 (15% D), T3 (20% D) y T4

(30% D) se manejaron tres repeticiones de 18 plantas en cada tratamiento (Figura 8).

Figura 8. Distribución de los tratamientos en un diseño experimental de bloques completamente al azar.

Para conocer el CWSI en el cultivo de tomate, se optó por manejar estos niveles de

drenaje considerando el 30% que se recomienda en la literatura y en la producción de tomate

hidropónico a nivel comercial, y de ahí se fueron acomodando los porcentajes de drenaje al

20%, 15% y 10% para medir el nivel de estrés que se podía provocar a las plantas y conocer

que tan sensible es el índice de estrés en el cultivo de tomate.

Los análisis de crecimiento iniciaron 15 días después del trasplante, en cada repetición

se seleccionaron dos plantas para medir diámetro basal de tallo y longitud de planta durante el

ciclo de cultivo. Para el análisis de acumulación de materia seca, se seleccionó una planta en

cada tratamiento.

35

3.9.1. Modelo estadístico

Los resultados del experimento se analizaron mediante el programa del SAS 9.0 (Statistical

Analysis System) (Inst. Cary, North Carolina, EU), las medias de los datos obtenidos se

analizaron usando la prueba diferencia mínima significativa (DMS) P≤ 0.05 y P≤0.01.

36

IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1. Variables Fenológicas

4.1.1. Altura de Planta

El crecimiento de las plantas es logrado a través de la división celular, alargamiento y

diferenciación y también implica eventos fisiológicos, genéticos, ecológicos y morfológicos e

interacciones complejas. La calidad y cantidad de plantas crecidas depende en estos eventos

cuando son afectados por déficit hídrico (Farooq y colaboradores, 2009). En este

experimento, para la variable altura de planta, en la figura 9 se puede observar el aumento de

la longitud de los entrenudos de las plantas en los cuatro tratamientos por el efecto del

sombreo de la malla hasta los 35 DDT, y en el siguiente muestreo realizado a los 50 DDT se

observa una disminución del crecimiento de la planta debido a que se retiro la malla sombra y

resalta la importancia de la radiación solar en la morfología de las plantas. A partir del

muestreo realizado desde los 80 DDT a los 160 DDT se distingue el efecto del estrés hídrico

en cada uno de los tratamientos y los resultados del análisis estadístico indican que existe

diferencia altamente significativa entre tratamientos por lo que las plantas de los tratamientos

T3 (20% D) y T4 (30% D) fueron las que desarrollaron la mayor longitud de tallo y las plantas

de los tratamientos T1 (10% D) y T2 (15% D) las que tuvieron la menor longitud de tallos

(Cuadro 5). Al final del ciclo, las plantas del T4 (30% D) tuvieron una longitud de 5.7 m.

Long T1= 0.0016 (DDT)2 + 1.9475(DDT) - 3.3833 R² = 0.9951

Long T2= 0.0037(DDT)2 + 1.7969 (DDT) - 7.2426 R² = 0.9974

Long T3= 0.0054(DDT)2 + 1.5188(DDT) + 3.4706 R² = 0.9992

Long T4= 0.0046(DDT)2 + 1.7273(DDT) - 1.0162 R² = 0.9989

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Lon

gitu

d d

e P

lan

ta (

cm)

Días Después de Trasplante (DDT) T1 T2 T3 T4

10% D 15% D 20% D 30% D

37

Figura 9. Longitud de planta durante el ciclo de cultivo de tomate hidropónico bajo invernadero durante

los meses de marzo-octubre 2011.

4.1.2. Diámetro de Tallo (DT)

Esta variable fue afectada por el efecto de la disponibilidad hídrica, el análisis

estadístico demuestra que hay diferencia altamente significativa entre niveles de riego, siendo

los tratamientos T3 (20%D) y T4 (30%D) que se establecieron con los mayores aportes de

riego los que desarrollaron el mayor diámetro basal de tallo (Cuadro 5) y las plantas de los

tratamientos sometidos a menores aportes de riego (T1 10% D y T2 15% D) desarrollaron el

menor diámetro de tallo (Figura 10).

Figura 10. Diámetro basal de tallo durante el ciclo de cultivo de tomate hidropónico bajo invernadero

durante los meses de marzo-octubre 2011.

Los resultados concuerdan con May-Lara y colaboradores (2011) al hacer una

evaluación en el cultivo de chile haba