Integración sistema de cultivo vertical hidropónico automatizado en minihortalizas

Abstract

La seguridad alimentaria e implementación de estrategias sostenibles que aumenten rendimiento, disminuyan área superficial cultivable y gestionen eficientemente recursos agrícolas deben ser características del modelo agroalimentario actual. En cambio, este contribuye a la escasez hídrica, degradación de suelos y crisis climática. Una solución son los cultivos hidropónicos cerrados verticales bajo invernadero. Por tanto, el propósito fue desarrollar un modelo predictivo (MP) de consumo de agua y nutrientes que integre los cultivos verticales con los sistemas hidropónicos cerrados bajo invernadero, cuya evaluación en condiciones reales establezca parámetros de producción óptimos. El experimento se realizó con lechuga en un invernadero ubicado cerca de la costa del Mar Mediterráneo. Se efectúo un diseño factorial con tres factores (densidad, posición y tiempo). El cultivo vertical consistió en torres espaciadas cada 0.3 y 0.19 m, para obtener densidades de 50 (BD: baja densidad) y 80 plantas m-2 (AD: alta densidad), respectivamente. Cada cultivo vertical se dividió en tres alturas iguales, correspondientes a la posición inferior, media y superior. El tiempo del cultivo fueron 35 días. Se llevó a cabo un análisis estadístico multifactorial ANOVA con un p<0.05, método de Tukey para medias y R2 para medir calidad del modelo. El MP propuesto pronostica el consumo hídrico y de cationes nutritivos (K+, NH4+, Ca+2 y Mg+2) con base en el incremento de salinidad (Na+), y está cimentado en los conceptos de transpiración y concentración iónica, asociados a la ecuación de Penman-Monteith (1965) y el modelo Carmassi-Sonneveld (2003), respectivamente. El MP presentó un coeficiente de determinación superior a 0.867 para consumo de agua, 0.757 para acumulación de Na+, 0.852 para consumo de NH4+ y K+, 0.595 para consumo de Mg+2, y no hubo relación con Ca+2. BD produjo 74 ton ha-1, 1.14 veces más que AD, pero AD ahorró un 85% de agua, 1.09 veces más que BD. Asimismo, BD produjo mínimo 1.2 veces más biomasa que AD. En este sentido, la producción de lechuga es óptima en BD, pues se produce más con los mismos recursos, y, el MP pronostica adecuadamente el consumo de agua y nutrientes, sin embargo, requiere incluir nuevos parámetros que aumenten su bondad de ajuste.

Food security and the implementation of sustainable strategies that increase yields, reduce arable area and efficiently manage agricultural resources must be characteristics of the current agri-food model. Instead, it contributes to water scarcity, soil degradation and climate crisis. One solution is vertical closed hydroponic crops under greenhouse. Therefore, the aim was to develop a predictive model (MP) of water and nutrient consumption that integrates vertical crops with closed hydroponic systems under greenhouse, whose evaluation under real conditions establishes optimal production parameters. The experiment was carried out with lettuce in a greenhouse located near the coast of the Mediterranean Sea. A factorial design was carried out with three factors (density, position and time). Vertical cultivation consisted of towers spaced every 0.3 and 0.19 m, to obtain densities of 50 (BD: low density) and 80 plants m-2 (AD: high density), respectively. Each vertical crop was divided into three equal heights, corresponding to the lower, middle and upper position. The cultivation time was 35 days. A multifactorial ANOVA statistical analysis was carried out with a p<0.05, Tukey's method for means and R2 to measure the quality of the model. The proposed MP predicts water and nutrient cation (K+, NH4+, Ca+2 and Mg+2) consumption based on the increase in salinity (Na+) and is based on the concepts of transpiration and ion concentration, associated with the Penman-Monteith equation (1965) and the Carmassi-Sonneveld model (2003), respectively. The MP presented a coefficient of determination greater than 0.867 for water consumption, 0.757 for Na+ accumulation, 0.852 for NH4+ and K+ consumption, 0.595 for Mg+2 consumption, and there was no relationship with Ca+2. BD produced 74 tonnes ha-1, 1.14 times more than AD, but AD saved 85% water, 1.09 times more than BD. BD also produced at least 1.2 times more biomass than AD. In this sense, lettuce production is optimal in BD, since it is produced more with the same resources, and the PM adequately predicts the consumption of water and nutrients, however, it requires the inclusion of new parameters that increase its goodness of adjustment.