Ubicación y características de los macro túneles

El estudio se realizó de mayo a agosto de 2017 en la propiedad rancho Las Varas, municipio de Sabinas Hidalgo, Nuevo León, cuyas coordenadas geográficas son: 26° 30’ 3” N, 100° 8’ 36” O, a una altitud de 292 m. La temperatura media anual es 28 °C, los vientos dominantes son del Noreste y el Este, y la precipitación promedio anual de 700 mm. El clima de la región es seco estepario (^{INAFED, 2017}).

Para el desarrollo del experimento, se establecieron cuatro macro túneles de forma ovalada de 4 m de ancho, 2.5 m de alto y 12 m de longitud, separados 6 m. Los macro túneles se orientaron norte-sur con la puerta de acceso en el lado sur. La cubierta de tres de los macro túneles fue de láminas de policarbonato celular de color rojo, azul y traslúcido. Estas láminas son de protección contra la radiación ultravioleta (UV), de un espesor de 6 mm, son resistentes al impacto y la intemperie. El otro macro túnel se cubrió con polietileno difuso de alta densidad (0.94 g cm^-3). Para reducir la incidencia de radiación solar y tener menor calentamiento de las plantas dentro de los macro túneles, se instaló una pantalla termo reflectora “Aluminet” (Polysac Plastci Industries). Estas pantallas están construidas por una malla de aluminio cubierta en ambas caras por una película de polietileno (tres capas) de alta densidad.

Las características espectrales de la radiación solar que se trasmite en cada lamina de policarbonato (rojo, azul y translucido), y el polietileno difuso de alta densidad en el rango de 400 a 700 nm fueron determinadas por ^{Del Ángel-Hernández et al. (2017)} (Figura 1). Nótese que el policarbonato azul tiene alta transmitancia en el rango de 450 a 500 nm, decrece de 500 a 600 nm y nuevamente aumenta de 600 a 700 nm. El policarbonato rojo tiene casi nula transmitancia en el rango de 400 a 575 nm, pero aumenta significativamente de 600 a 700 nm. La transmisividad del polietileno difuso de alta densidad es menor que la del policarbonato traslúcido, pero con el mismo patrón de variación.

Figura 1: Radiación solar incidente (400 a 700 nm de longitud de onda) y la que se transmite bajo las diferentes cubiertas plásticas (^{Del Ángel-Hernández et al., 2017}) 

Establecimiento y manejo del cultivo

Se utilizó el cultivo de chile poblano (Capsicum annuum L.) variedad Ébano. En cada macro túnel y a campo abierto, se establecieron dos camas de 0.60 m de ancho con 1 m de separación. Las plantas se trasplantaron el 12 de abril de 2017, cuando tenían 20 cm de altura a una profundidad de 4 y 40 cm de distancia entre plantas. El riego se aplicó por goteo (en los túneles y a campo abierto), con manguera de 16 mm de diámetro calibre 6000, con emisores cada 30 cm y un gasto de 1.6 LPH. Se aplicaron dos riegos diarios de 15 min a las 10:00 y las 16:00 h, durante el ciclo de crecimiento del cultivo.

Mediciones e instrumentación

Al centro de cada macro túnel y a 90 cm sobre la superficie del suelo se instaló un sensor Quantum (Apoge Instruments, Logan, Utah, USA) para medir la radiación fotosintéticamente activa (PAR) transmitida. Fuera de los macro túneles también se midió la PAR. Los sensores se conectaron a dos datalogger (CR1000, Campbell, Sci. Inc., Logan, Utha) y se realizaron mediciones a una frecuencia de 1 s, y promedios de 30 min en forma continua durante el ciclo de crecimiento del cultivo. Cada 15 días entre las 12:00 y las 14:00 h se midió en cada macro túnel y a campo abierto el contenido relativo de clorofila de las hojas con un medidor portátil (SPAD 502 Plus, Konica Minolta Optics, Inc., Japón).

Crecimiento y rendimiento del cultivo

Durante el ciclo de crecimiento del cultivo y a una frecuencia de 15 días se midió en cada macro túnel y a campo abierto el número de hojas por planta, altura y diámetro del tallo. En la cosecha se cuantificó el número de frutos cosechados por planta, diámetro (vernier digital, marca Mitutoyo modelo 500-197-30), longitud (cinta métrica) y peso (balanza electrónica, marca Ohaus, modelo FD6H) de los frutos.

Evaluación estadística

El efecto del color y material de la cubierta de los macro túneles en el contenido de clorofila de las hojas, temperatura foliar, crecimiento y rendimiento de las plantas se evaluó con un diseño estadístico completamente al azar con submuestreo con cinco tratamientos, correspondientes a los cuatro macro túneles de diferente color y material, y el testigo (a campo abierto), cuatro submuestras y cuatro repeticiónes por submuestra. La unidad experimental correspondió a una planta; esto representó 16 plantas evaluados por tratamiento.

Radiación fotosintéticamente activa incidente y la que se transmite a través de cada cubierta de los macro túneles

Debido a las propiedades espectrales de las cubiertas plásticas (Figura 1), la transmisividad a la radiación solar de cada cubierta fue diferente, por lo que, la radiación fotosinteticamete activa (PAR) que las plantas recibieron a través de su ciclo de crecimiento fue desigual. Además, el efecto de la pantalla termo reflectora, redujo apreciablemente la radiación que incidió sobre las plantas en cada túnel, ya que dicha pantalla tiene 50% de sombra a la radiación solar directa (Figura 2).

Figura 2: Radiación fotosintética activa (PAR) incidente y la que se transmite a través de las diferentes cubiertas, a horas del día, para condiciones de cielo despejado durante los meses de crecimiento del cultivo de chile poblano 

Las plantas que crecieron bajo el policarbonato traslúcido recibieron mayor radiación (PAR) a través de las horas del día, seguida por el polietileno de alta densidad, el policarbonato azul y en mucha menor proporción las plantas en el policarbonato rojo (Figura 2). De igual forma fue la PAR total diaria transmitida en cada cubierta (integrada de 7:00 a 19:00 h) y el total mensual durante los meses de crecimiento del cultivo (Cuadro 1). De abril a septiembre (ciclo de crecimiento del cultivo), en el policarbonato rojo se transmitió solo 12.42% de la PAR que incidió sobre la cubierta, 23.93% para policarbonato azul, 41.84% para el translucido y 26.38% para el polietileno de alta densidad (Cuadro 1).

La notablemente menor incidencia de radiación PAR y la casi nula transmisividad de radiación en el rango de 400 a 570 nm (Figura 1) en el policarbonato rojo, pueden tener un gran efecto en el desarrollo de las plantas, la floración y el crecimiento de frutos. Las características espectrales de la radiación fotosintéticamente activa (PAR) captada por una planta, determinan la producción de fotosintatos, influyendo en el crecimiento, la productividad y calidad de frutos (^{Ferree, 1980}). Estudios realizados por ^{Lin (2000)} mostraron que la cantidad relativa de luz dentro del espectro del azul tiene diversos efectos en el crecimiento y desarrollo de las plantas. (^{López-Marín et al., 2012}) reportaron que la tasa de fotosíntesis de plantas de pimiento (Capsicum annuum L.), decreció de 22.4 a 8.8 µmol CO₂ m^-2 s^-1 (39.29%) cuando la tasa de la PAR incidente se redujo 60%. En otro estudio ^{Sandri et al. (2003)} observaron que un sombreo de 52% por una malla sombra, resultó en una reducción de 25% del rendimiento de un cultivo de tomate (Solanum lycopersicum L.).

Contenido relativo de clorofila en las hojas

El contenido menor de clorofila de las hojas, a través de todo el ciclo de crecimiento del cultivo se observó en las plantas que crecieron en el macro túnel con la cubierta de polietileno difuso de alta densidad, que fue igual al de las plantas a campo abierto y menor al de las plantas en los macro túneles con policarbonato de diferentes colores (Cuadro 2) (P ≤ 0.05). Esto probablemente se debió al efecto de difusividad de este material, propiedad que no tienen las láminas de policarbonato. Una mayor difusividad de la PAR permite una mejor distribución y penetración de la PAR en todos los estratos del follaje de las plantas. Esto permite mayor absorción de radiación con menor contenido de clorofila, ya que no se tiene efecto de sombreo de los estratos superiores de follaje sobre los estratos medios e inferiores. Por el contrario, en las plantas de los macro túneles con las láminas de policarbonato de los diferentes colores se presentó efecto de sombreo por incidencia de radiación solar directa. Al respecto, ^{Casierra-Posada et al. (2014)} encontraron que en plantas de chile pimiento (Capsicum annuum L.) el contenido de clorofila bajo películas de polipropileno de color azul, verde y transparente fue mayor al observado en las plantas que crecieron a campo abierto.

Estudios realizados por ^{Casierra y Rojas (2009)} observaron que el contenido de clorofila de las hojas de plantas de fresa (Fragaria vesca L.) creciendo bajo películas de polipropileno de color verde y rojo fue mayor al observado en las plantas que crecieron a campo abierto. La clorofila es esencial para el desarrollo de la planta, por la captura de la energía solar incidente necesaria para la fotosíntesis. Esta energía se transfiere a los productos fotosintetizados y por ello influyen directamente sobre el crecimiento y la calidad de los productos (^{Ferri et al., 2004}).

Altura de planta y materia seca

Las plantas bajo el policarbonato rojo y azul tuvieron mayor altura (Cuadro 3) (Tukey, P ≤ 0.05). Esto probablemente se debió a que las plantas recibieron menos radiación fotosintéticamente activa (PAR) durante el día (Figura 2) y a través del ciclo de crecimiento de las plantas (Cuadro 1). Además, las plantas bajo el policarbonato rojo recibieron menos radiación en la banda de 400 a 570 nm de longitud de onda, y las plantas en el policarbonato azul menos en el rango de 600 a 700 nm (Figura 1). Cuando las plantas se desarrollan en un ambiente con déficit de radiación, desarrollan mayor altura para sobresalir sobre las plantas vecinas y poder captar la radiación incidente. ^{Runkle y Heins (2006)} observaron que el déficit de radiación afecta el crecimiento y desarrollo de las plantas. ^{Martínez-Gutiérrez et al. (2016)}, reportaron mayor altura de plantas del cultivo de albaca (Ocimum basilicum L.) bajo malla sombra negra que las plantas a campo abierto. La altura de plantas y la producción de biomasa de un cultivo de Crisantemo (Chrysanthemum morifolium R.) fue mayor bajo una cubierta de polietileno translúcido que la observada en las plantas que crecieron bajo cubierta de polietileno azul, rojo y amarillo (^{Jin et al., 2012}). Resultados similares fueron observados por ^{Zhang et al. (2014)} en el cultivo de soya (Glycine max L.) donde las plantas que crecieron bajo invernaderos con cubiertas de policarbonato y de vidrio tuvieron entrenudos más alargados y mayor altura de plantas que las que crecieron a campo abierto. En este estudio, las plantas que crecieron en condiciones de campo abierto recibieron mayor incidencia de radiación (Figura 2) (Cuadro1), pero fueron de menor altura que las plantas de los macro túneles con diferentes cubiertas de diferente color y material (Cuadro 3). Las plantas que crecieron en los diferentes macro túneles tuvieron igual desarrollo de materia seca, pero mayor al de las plantas en condiciones de campo abierto (Cuadro 3) (Tukey, P ≤ 0.05). El menor desarrollo de materia seca en las plantas a campo abierto, probablemente se debió a que el efecto de los frecuentes episodios de marchitez temporal por una demanda evaporativa de la atmosfera mayor que la tasa de transpiración foliar tuvo un impacto mayor en el crecimiento del área foliar, que la mayor incidencia de radiación fotosintéticamente activa. Estudios realizados por ^{Casierra y Rojas (2009)} reportaron mayor producción de materia seca de plantas de brócoli (Brassica oleracea L.) bajo películas de polietileno de color rojo, que las plantas a campo abierto.

Rendimiento de frutos

Debido a las grandes diferencias en radiación fotosintéticamente activa (PAR) que recibieron las plantas bajo las diferentes cubiertas de los macro túneles y a campo abierto, la maduración y el rendimiento de frutos fue muy diferente. Los datos que se presentan en el Cuadro 1, son el resultado del promedio de cinco cortes realizados (para los parámetros de calidad del fruto), mientras que, para el rendimiento de frutos corresponde a la suma de los cinco cortes efectuados. Las plantas que crecieron en el macro túnel con polietileno difuso de alta densidad y el policarbonato traslúcido recibieron la mayor tasa de radiación PAR durante el día (Figura 2) y durante el ciclo de crecimiento del cultivo (Cuadro 1), y fueron las de mayor número de frutos por planta, mayor peso de fruto y mayor rendimiento (Cuadro 4). Por el contrario, las plantas bajo el policarbonato rojo recibieron la menor tasa de radiación PAR (Figura 2), y menor tasa de radiación en el rango de 400 a 570 nm de longitud de onda (Figura 1). Esto tuvo un fuerte impacto en la reducción del número de frutos por planta y el rendimiento total (Cuadro 4). El peso promedio del fruto y el rendimiento total de frutos fue mayor en las plantas bajo el policarbonato azul, que el observado bajo el policarbonato rojo y a campo abierto (Cuadro 4). Estudios previos han reportado que el rendimiento de cultivos bajo invernadero es mayor al obtenido a campo abierto. Por ejemplo, ^{Khah (2011)} obtuvo mayor rendimiento y calidad de frutos en cultivo de berenjena (Solanum melongena L.) bajo invernadero, que el obtenido a campo abierto. Resultados similares fueron reportados por ^{Siwek y Lipowiecka (2004)} en cultivo de pepino (Cucumis sativus L.). El rendimiento promedio por planta en cultivo de tomate de cascara (Physalis ixocarpa Brot.) fue mayor bajo polietileno translúcido que el observado en polietileno blanco y a campo abierto (^{Ramos-López et al., 2017}).