MÉTODOS DE PROTECCIÓN CONTRA

HELADAS

“PRODUCTORES HORTÍCOLAS

CHIMAL-TEX”

DR. JUAN CARLOS PICHARDO RIEGO

OCTUBRE 2014

MÉTODOS PARA DE PROTECCIÓN CONTRA HELADAS

1. SELECCIÓN DEL SITIO Y MANEJOPor lo general los productores saben que algunas áreas son más propensas a sufrir daño por heladas que otras. El primer paso al seleccionar un nuevo sitio para la siembra, es platicar con la gente del lugar respecto a los cultivos y las variedades que son adecuadas para cada región.

1.1. SueloLos suelos arenosos almacenan mejor el calor, seguido de los suelos arcillosos. Los suelos orgánicos tienes mala retención de calor, ya que en los últimos dos tipos de suelos hay menor espacios porosos. Sin embargo los suelos húmedos transfieren mejor el calor que los suelos secos; ya que el aire es un mal conductor del calor, y por eso los suelos secos con más espacios de aire tienen conductividades térmicas menores. Cuando el contenido de agua se acerca a la capacidad de campo (humedad remanente después de un día o dos de haber mojado bien el suelo), los suelos gozan de las mejores condiciones para la transferencia y almacenaje de calor. Por lo tanto, para la protección contra heladas, los suelos orgánicos deben evitarse cuando seleccionamos el terreno para establecer un nuevo cultivo.

1.2. Presencia de vegetación y malezasTiene un impacto negativo, ya que actúan con aislantes del suelo, disminuyendo la acumulación de radiación durante el día. Por ende la superficie del suelo se enfría más porque no recibe este calor.

1.3. CompactaciónTiene un impacto positivo, ya que otorga mayor humedad superficial del suelo, por lo cual aumenta el aporte calórico en la noche.

2. SANIDAD DEL CULTIVOLas bacterias son más sensibles a la congelación, la cual posteriormente se trasmite a la planta. Por ejemplo en plantas con presencia de bacterias la congelación ocurrirá a -1 oC, mientras que en plantas sanas será a -3 oC.

3. NUTRICIÓN DE LA PLANTA3.1. Nitrógeno, fosforo y potasio

Una alimentación adecuada permite tener plantas lo suficientemente fuertes para manifestar su resistencia a las bajas temperaturas. Además la concentración de sales, que implica esta buena nutrición permite descender el punto de congelación del agua dentro de la planta.En general, la fertilización con nitrógeno conduce las plantas susceptibles a enfermedades y menor resistencia a estrés. Los tejidos que se desarrollan con altas aplicaciones de nitrógeno resultan menos resistentes, ya que durante este periodo de forzado y rápido crecimiento existe una deficiencia de calcio (el calcio es esencial para dar resistencia a las paredes celulares). Esto las hace mucho más débiles que aquellos tejidos desarrollados durante periodos de crecimiento lento, que tienen una fuerte integridad en sus paredes celulares.

El fósforo proporciona a la planta elasticidad y fluidez de las membranas, necesarios para la aclimatación y para resistir congelación.El potasio ayuda a mantener una pared celular gruesa, así como elevar la concentración de electrolitos en la célula. Esto ayuda a la planta a incrementar su resistencia a heladas.Las plantas se pueden proteger almacenando potasio y azúcar en las células. Ambos reducen el punto de congelación del jugo celular, actuando así como un anticongelante. Si se extrae agua debido a la formación de hielo en los espacios intercelulares de la célula, entonces aumenta la concentración de potasio y azúcar en el interior de la célula, mejorando con ello la protección contra las heladas. Además, el potasio mejora el equilibrio hídrico y evita la pérdida incontrolada de agua por las hojas (Figura 1).Este mecanismo de protección se forma durante la aclimatación y endurecimiento de las plantas. Para ello se requieren alternativamente temperaturas frías sobre los 0 °C y heladas ligeras. Si se produce una helada intensa repentina antes del inicio del reposo vegetativo, las plantas aún no estarán suficientemente acostumbradas a las bajas temperaturas.

Figura 1. Efecto del potasio en la resistencia de la planta a bajas temperatura.

Figura 2. Toleracia a heladas en plantas de maíz con diferentes dosis de potasio. (Injure: lesionar)

Figura 3. Porcentaje de follaje de maíz dañado por helada bajo diferentes dosis de potasio

4. HORMONAS4.1. Etileno

Varios estudios sugieren que el etileno endógeno promueve la tolerancia al enfriamiento en plantas de tomate. Las aplicaciones exógenas de etileno y altas concentraciones endógenas provocan cambios fisiológicos y morfológicos que reducen el estrés producido por el enfriamiento, ya que provocan un endurecimiento en las plantas.

4.2. Ácido salicílicoEste ácido actúa como un antitraspirante, ya que provoca cierre de estomas y reduce la transpiración. De esta forma, se previenen la pérdida de agua a través de las hojas y las necesidades hídricas de la planta. Además estimula el flujo de agua y de iones en las raíces

5. AMINOÁCIDOSLa congelación depende en gran medida de la concentración de solutos que haya en la célula. Si la solución está muy diluida (pocos solutos) se producirá una rápida congelación. Por el contrario, si la solución está menos diluida (mayor concentración de solutos: aminoácidos, carbohidratos, iones) la congelación será más lenta. La aplicación exógena de aminoácidos amplía su grado de tolerancia al frio, evitando al vegetal el gasto de energía.La función de los aminoácidos es múltiple ya que:a). Ayudan a que el agua se trasporte del exterior de la célula al interior (Figura 4)b). Estabilizan la membrana celular, evitando la propagación de cristales de hielo

Figura 4. Diferentes concentraciones de aminoácidos en el tejido vegetal.

Figura 5. Efecto de aminoácidos en la resistencia de plantas a heladas

6. ANTICONGELANTESLos anticongelantes (Cuadro 1) son compuestos que aplicados a las plantas hacen que el agua del interior se congele a una temperatura más baja. Algunos anticongelantes estimula a la planta principalmente en la formación de auxinas, hormonas que facilita la transformación de los almidones (insolubles) en glucosa (sólido soluble) a la vez que incide en un considerable aumento de los aminoácidos (sólidos solubles) formadores de proteínas. De esta manera, el agua de los espacios intercelulares no se congelará, al impedirse la formación de hielo que al expandirse rompe las membranas celulares y en consecuencia evitará los daños que ocurren por la exposición a bajas temperaturas. Otros productos forman una fina capa cerosa biodegradable que actúa como barrera física entre la superficie vegetal y los cambios bruscos de temperatura. Así mismo, también hacen que la concentración en la planta del potasio se incremente considerablemente. Esto permite que los materiales anticongelantes como los glicoles penetren a las vacuolas y eviten que el líquido de la célula salga, evitando el daño de la congelación.

Cuadro 1. Composición y dosis de diferentes anticongelantes

PRODUCTO COMPOSICIÓN DOSISCold killer Azufre, boro, cobalto, cobre,

fierro, magnesio, molibdeno, trazas de aluminio y zinc. Además contiene lacto flavinas y nicotinamidas.

300 mL/L. Aplicar cada 10 días

Anti-congelante IBARQUIM Aceite Vegetal Estabilizado 200 mL/20 L. Aplicar cada 10 días

Temptrol Glicoles, acidos carboxilicos, zinc, potasio, cobre,

200 a 400 mL/20L aplicaciones cada 14 días

6.1. Extracto de algasSe ha reportado que la incorporación de algas incrementa las cosechas, mejora la calidad de los frutos e incrementa la resistencia a heladas, debido a que se proporciona a la planta todos los macro y micronutrimentos en pequeñas cantidades, sino también 27 sustancias naturales cuyos efectos son similares a los reguladores de crecimiento. Dentro de los compuestos ya identificados en los extractos de algas marinas, se tienen ácidos fúlvicos y manitos, así como vitaminas, cerca de 5000 enzimas y algunos compuestos biocidas.

7. CUBIERTAS7.1. Malla sombra

La mallas colocadas sobre los postes, absorbe radiación solar y la convierte en calor dentro del invernadero, son mejores en invierno, a pesar que ayudan a reducir la temperatura. Normalmente tiene como ventaja que se puede extender y recoger de acuerdo a las condiciones de la intensidad de luz.

7.2. Doble techoSi bien esta técnica no aporta calor, disminuyen el escape nocturno de la radiación térmica acumulada durante el día, por el suelo y las plantas. Los dobles techos se generan por una segunda cobertura de polietileno que se coloca en el interior de las estructuras, a pocos centímetros del techo del invernadero y siguiendo la forma de éste. Este sistema puede lograr mantener una temperatura de 2 a 3 oC más alta que en los invernaderos sin protección. Los dobles techos son más eficientes cuánto más cerca estén entre si las dos capas de polietileno. Sus desventajas son la acumulación de una gran condensación de agua que gotea sobre las plantas y reduce en un 10% la entrada de luz.

7.3. Pantalla térmicaSon pantallas que presentan una estructura tejida con hilos sintéticos y láminas de aluminio. El uso de la pantalla térmica permite controlar la temperatura nocturna en el interior del invernadero, debido a la menor pérdida por la noche de la radiación. También ocasiona en la planta una disminución de la transpiración nocturna, ocasionando un mayor contenido de agua en los tejidos y ahorro de energía. Además se da una disminución de la radiación emitida por el propio cultivo, logrando así aumentar la temperatura (entre 4-6 ºC). También reduce las pérdidas de calor por infiltración de aire frío. Los mejores resultados se obtienen cuando se despliegan a finales del día y se recogen por la mañana.

7.4. AgribonEs una cubierta de tela no tejida (polipropileno), ultraligera y resistente a la exposición del medio ambiente; permite el paso de luz, agua y aire, siendo reutilizable. Reduce drásticamente los daños por heladas al amortiguar bajas rápidas de temperatura. Incrementa la temperatura de 4 a 5 grados en comparación con la externa. La humedad circulante es captada por el material y en caso de una helada ésta se congela en la tela, proporcionando una protección natural en el cultivo.

8. MANEJO DEL AGUA

8.1. Riego por aspersionAl aplicar agua por aspersión, aprovecha la liberación de calor que se produce al congelarse el agua (80 cal/g). Al colocar una pequeña película de agua sobre una hoja u órgano que se está enfriando, la energía liberada por el agua al congelarse es aprovechada por el vegetal. Si la aspersión se mantiene constante, durante el período de temperaturas bajas, hasta que el hielo se haya fundido por acción del sol, la temperatura de la hoja u órgano no descenderá de 0 ºC. Es importante tener en cuenta que si se trata de un cultivo con ramas finas, el peso del hielo puede romperlas. La aspersión debe comenzar en el momento que la temperatura baje de 1 ºC y se debe mantenerse sin

interrupción hasta después de la salida del sol, de modo que el calentamiento de la atmósfera compense la absorción de calor producida por la fusión del hielo.Hay factores que deben tenerse en cuenta en la aplicación del agua de riego, como: la lámina de aplicación, la velocidad del viento y la humedad relativa. Se considera que para una eficiente protección, se debe entregar una lámina de 1 mm por cada grado centígrado por debajo de 0° C.

8.2. NebulizaciónSe sabe que la niebla natural proporciona protección contra la congelación, por ello también se han estudiado las nieblas artificiales como posibles métodos contra el daño por helada. La protección proviene de la energía que se genera del cambio de estado del agua; es decir al pasar del estado gaseoso a líquido (condensación). Se necesita una densa nube de niebla gruesa que cubra completamente el cultivo para que exista protección.

8.3. Riego por surcosConsiste en utilizar el agua como aislante. Debido al calor específico que posee, puede ceder grandes cantidades de calor experimentando una leve variación de temperatura. El riego por surcos debería iniciarse con suficiente antelación para que el agua para que cubra toda la superficie antes de que la temperatura del aire caiga a la temperatura crítica de daño. El agua a 20 °C radiará 419 W/m2 de energía, mientras que el agua o el hielo a 0 °C radia 316 W/m2 de energía. Con una tasa de flujo de agua más alta, la formación de hielo ocurrirá más lentamente, sin embargo, el agua fría de que escurre no debe ser recirculada. Algunos autores mencionan indican que puede obtenerse una protección de 4 °C con este método, si el riego se realiza con antelación a la helada; mientras que otros mencionan que la inundación directa subió la temperatura cerca de 3 °C en un cultivo de pimiento en una noche de helada.

8.4. Aspersión sobre las cubiertasTécnica simple, utilizada en el sur de Italia, consiste en asperjar agua sobre la cubierta del invernadero durante las horas que se producen las heladas. Se forma una capa de hielo de un par de cm de espesor que actúa como aislante al escape de calor del interior. Como resultado la radiación neta sobre la cubierta vegetal es considerablemente más alta que la de una cubierta expuesta al cielo despejado. Con una tasa de aspersión de 7.3 mm ha-1 el incremento en la temperatura interior fue de 4.5 °C. El inconveniente de este método es la utilización de un gran volumen de agua, la cual debe ser reciclada para evitar encharcamientos en los alrededores de las estructuras (Figura 5). Además, es importante utilizar agua con bajo contenido de sales, para evitar depósitos sobre la cubierta.

Figura 5. Aspersión de agua sobre la cubierta del invernadero

9. CALEFACTORESLos calefactores son máquinas en cargadas de aumentar la temperatura, mantenerla y distribuirla dentro del invernadero, principalmente en climas en donde las temperaturas son extremas, permitiendo amortiguar los cambios bruscos de temperatura y evitando así daños en los cultivo.

9.1. Sistemas de agua caliente9.1.1. Calefacción aérea

Tuberías de hierro distribuidas a lo largo de las paredes laterales del invernadero, en la parte aérea y a nivel de la cubierta vegetal. El agua caliente que circula por las tuberías proviene de una caldera y quemador. La temperatura del agua alcanza los 60 ºC a lo largo de las tuberías. Es un sistema bastante costoso, que se limita a producciones muy rentables.

9.2.2. Calefacción de sueloTuberías enterradas o sobre el suelo por las que circula el agua caliente. Se prefiere la tubería no enterrada para aprovechar mejor la emisión de calor hacia el ambiente.

9.2. Sistemas por aire calienteEn este sistema el aire se calienta por contacto directo con los productos de combustión y se distribuye desde el quemador a todo el invernadero. Con este sistema la temperatura dentro del invernadero se incrementa cerca de 8 ºC. Para determinar la capacidad adecuada del calentador y determinar el ideal para el invernadero es necesario conocer el volumen del invernadero (m 3) y los grados de temperatura que se necesitan elevar. Los calefactores pueden ser de: diesel, gas LP y eléctricos. Los calefactores eléctricos son sistemas que utilizan resistencias de potencia para calentar el aire que entra al calefactor el cual es después distribuido.

Cuadro 2. Ventajas y desventajas de los diferentes calentadores utilizados en invernadero

Sistema Ventajas Desventajas

Calentador de gas

Mayor eficiencia en la utilización de energía vs diesel

Menor peso Posibilidad de suministrarlo a

través de un tanque central

Requiere de instalación de línea de gas

Calentador de diesel

No requiere de tuberías Listo para conectarse y usarse Equipo móvil ideal para

superficies de menos 1000 m2

Necesidad de rellenar el tanque Mayor inversión por calor

producido Mayor mantenimiento (tanque,

filtros y bomba)Calentador

eléctrico No requiere sistemas de

conducción Línea eléctrica (lugares sin luz) Elevado consumo de electricidad

9.3. Otros calefactores9.3.1. Calentadores Patsari

Se construyen con tambos metálicos de 200 L, la metería prima de combustible es carbón (Figura 6), se colocan dos calentadores por cada 500 m2 y aumenta la temperatura hasta 5 oC.

Figura 6. Calentadores a base de carbón utilizado en algunas regionea

9.3.2. Bio-calentadoresComo los gastos en el suministro de combustibles (gas LP o natural) y la energía eléctrica necesaria para impulsar el calor son demasiado altos es necesario el empleo de energías alternas. En estos casos, el empleo de tecnología basada en el uso de biodigestores. De hecho, existen ejemplos de granjas porcinas que han dado muy buen resultado, aprovechando desechos orgánicos para producir gas metano, con el cual se genera electricidad y calor para acondicionar las salas de cría. Con base en estas experiencias, algunos productores de tomate realizan pruebas para aprovechar estos residuos.

10.OTROS MÉTODOS10.1. Colectores solares

Los colectores solares más simples son las mangas de polietileno transparente llenas de agua. Estas mangas, se localizan en el suelo entre las filas del cultivo (Figura 7). Por debajo de ellas se recomienda colocar un film de polietileno negro que absorbe la radiación solar contribuyendo al calentamiento del agua. Se aconseja como diámetro más adecuado de la manga alrededor de 30 cm, con polietileno transparente de 200-250 micrones, y conteniendo de 80 a 100 m 3 de agua por 1000 m2 de invernadero, debiéndose cubrir el 35 al 40 % de la superficie del invernadero. Con este método se logra incrementar la temperatura alrededor de 3 oC. La desventaja que tienen es que al crecer los cultivos pierde efectividad por el sombreo.

Figura 7. Calentones solares instalados bajo condiciones de invernadero

10.2. Barreras rompe vientosEl viento exterior es un aspecto fundamental en las pérdidas de energía del invernadero. Se debe minimizar su efecto mediante cortavientos y eligiendo correctamente la orientación de los invernaderos. Vientos de tan sólo 25 km/h pueden duplicar la pérdida de calor de un invernadero. Para evitar que los cortavientos actúen como barreras al proceso de ventilación en los periodos cálidos, la medida más aconsejable es la instalación de cortavientos móviles (cuando esto no es posible se hace necesario mantener una distancia adecuada entre el cortavientos y la estructura del invernadero).

10.3. Aumento de la hermeticidad del invernaderoDurante el invierno se pueden cerrar algunas de las ventanas del invernadero y cubrirlas con plástico para reducir la infiltración de aire, ya que la filtración de aire puede permitor varias renovaviones de aire por hora (mezcla de aire frío con calido). Es necesario tapar y sellar cualquier otro tipo de hendiduras para asegurar que el invernadero queda perfectamente aislado (tapar los orificios por los cuales pueda escaparse el aire). Lo grar un óptimo aislamiento térmico permite proteger mejor el cultivo del frío en el periodo invernal. Si el ma terial de cubierta está fisurado hay que reemplazarlo inmediatamente para reducir las pérdidas de calor.