Resultados consolidados de un prototipo de agricultura vertical implementado con nuevas luminarias led

Introducción

Entre las diferentes posibilidades que permite cultivar en la modalidad de agricultura vertical, existen versiones indoor, que se desarrollan en el interior de almacenes, contenedores y módulos, con sistemas de control de clima, luz artificial y sistemas de cultivo hidropónico. 

En el Centro de Experiencias Cajamar, hace ya unos 4 años optamos por una versión bajo invernadero, aprovechando la luz natural y con una estructura que permite incrementar la densidad de plantación. 

Los sistemas de cultivo hidropónico recirculado y las posibilidades que aporta en cuanto a control de clima en invernadero mejoran notablemente la velocidad de crecimiento y permite conseguir un producto de muy buena calidad.

Como se pudo observar en artículos anteriores, el diseño de estos sistemas verticales debería minimizar las sombras de las partes bajas de la estructura, aunque ese problema siempre se va a mantener, o bien, se pueden estudiar soluciones como cultivo asociado con especies de menor requerimiento de luz en esas partes bajas, realizar recolecciones sucesivas o implementar el sistema con utilización de luminarias. 

Ese problema quedó expuesto en los artículos anteriores, en los que se constataba que las hileras más bajas de la estructura vertical destinada a este sistema de producción se consiguen producciones significativamente inferiores, al compararlas con las hileras superiores mejor iluminadas.

Aprovechando esta experiencia y en colaboración con la empresa Signify, se ensayaron 4 luminarias nuevas de luz artificial con tecnología LED, además de las 4 de las que ya se disponía, ubicadas en distintas zonas, para mejorar el desarrollo de las plantas en esas hileras que eran sombreadas por las 2 hileras superiores.

Desarrollo de la experiencia

En el Centro de Experiencias de Cajamar se puso en marcha una nueva experiencia que se inició en septiembre de 2022 con un sistema de cultivo vertical, utilizando una estructura que permite cultivar a 4 e incluso 5 niveles, hasta 2 metros de altura, bajo invernadero, utilizando unos canales de PVC en los que es posible la opción de modificar la densidad de plantación, adecuándola al tipo de cultivo, hasta llegar a un máximo de 40 plantas/m2. 

Este prototipo cuenta con un sistema de cultivo hidropónico con solución nutritiva recirculada

Tal y como se aprecia en el gráfico n.º 1 se realizó un programa de producción anual con diferentes cultivos. La primera de las plantaciones se realizó el 8 de septiembre y se recolectó el 11 de octubre. El cultivo elegido en esta primera plantación fue Salanova Trocadero. 

Seguidamente, el 19 de octubre se llevó a cabo una plantación de pack choi, que se recolectó el 30 de noviembre. La siguiente plantación se realizó el 7 de diciembre, con un cultivo de Salanova Crispy Verde que se recolectó el 10 de enero de 2023. La cuarta de las plantaciones fue el 17 de enero, con recolección del 15 de marzo y un cultivo de lechuga Little Gem. Seguidamente se realizaría un cultivo de batavia amarilla con una plantación del 21 de marzo y recolección del 24 de abril. 

La sexta plantación tuvo lugar el 3 de mayo con un cultivo de hoja de roble verde, recolectándose las líneas inferiores (líneas 3 y 4) el día 25 de mayo, mientras que las líneas superiores (líneas 1 y 2) se recolectaron el 2 de junio. Por último, el día 13 de junio se plantó un cultivo de menta que se recolectó el 13 de julio, dando entonces por finalizada esta campaña de producción.

En las dos primeras fechas de plantación, se compararon dos disposiciones diferentes de las luminarias de 2 m de longitud cada una y 92 W (GreenPower LED interlighting System) de la firma Philips, con una potencia lumínica de 300 µmol/s y con una eficacia del sistema de hasta 3,3 µmol/J, que ya se tenían del año anterior. 

En este caso, las disposiciones de las luminarias fueron: en paralelo, ubicadas a la altura de la tercera hilera, frente a una disposición en vertical, a la altura de la tercera y cuarta línea de cultivo.

Fue a partir de la tercera plantación, la realizada el 7 de diciembre, fue cuando se incorporaron las nuevas luminarias led de 2 m de longitud cada una y una potencia de 74 W (GreenPower 3.1 LED interlighting System) de la firma Philips, 240 µmol/s de flujo fotónico fotosintético y con una eficacia del sistema por encima de 3,2 µmol/J, para poder compararlas con las luminarias más antiguas. 

La disposición elegida para realizar la comparativa entre las luminarias antiguas frente a las nuevas fue la disposición vertical dentro de la misma pirámide, a la altura de la tercera y cuarta línea. Para ello se estableció un diseño estadístico de bloques al azar con 2 repeticiones.

Todos los cultivos fueron iluminados en esos tramos durante las horas diurnas, conectándose las luminarias siempre entre 10-15 días después de la plantación, cuando consideramos que la sombra que recibían las hileras más bajas era considerable.

Se comparó la producción obtenida para cada una de las alturas de la estructura, considerando la influencia directa de la luz artificial, frente a un testigo sin iluminación artificial.

Resultados

• En la tabla n.º 1 se exponen los resultados de producción comercial y peso medio de las piezas para cada uno de los cultivos, separado para cada una de las alturas.
• En todas las plantaciones se apreciaron diferencias claras de producción entre las hileras superiores y las más bajas, debido a que ese sombreo provocó piezas de un menor peso medio, generalmente algo ahiladas, con un buen volumen, pero menos compactas, aunque todas ellas se clasificaron como comerciales.
• Al analizar las disposiciones de las luminarias se observa que ambas mejoraron el rendimiento y el peso medio de las piezas, con respecto al testigo sin luz artificial, especialmente en la tercera línea de cultivo. En la línea de cultivo inferior (4.ª línea) los mejores resultados se obtuvieron con la disposición en vertical. (Tabla n.º 2).
• Al analizar el comportamiento de las luminarias nuevas frente a las luminarias más antiguas, no se observaron diferencias. Los resultados de estas plantaciones constatan lo observado anteriormente, con diferencias muy claras entre el efecto de las luminarias y el testigo sin luz artificial, que siempre se comportó peor, con unos rendimientos comerciales y un peso medio de las piezas inferiores. (Tabla n.º 3).

Conclusiones

• El comportamiento agronómico y producción siempre ha sido mejor en las 2 hileras superiores no sometidas al efecto del sombreo.
• El refuerzo con luz artificial mejoró en todos los casos el rendimiento de los cultivos analizados, obteniendo piezas más compactas y de mejor peso medio.
• La disposición vertical, parece la más adecuada para conseguir un mejor aprovechamiento de las luminarias.
• Los dos tipos de luminarias analizadas funcionaron de manera similar, mostrando ambas muy buena repuesta en los cultivos, al nivel de las hileras superiores.

Citas y referencias

1. Arano, Carlos R. “Hidroponía: algunas páginas de su historia”. Horticultura Internacional. nº 58 julio 2007. pg 24-32.
2. Arano, Carlos R. “Hidroponía en tiempos modernos (II)”. Horticultura Internacional. nº 59 septiembre 2007. pg 26-33.
3. Maroto, J.V.; 2000 “Elementos de Horticultura General”. Ed. Mundi-Prensa.
4. Paradiso R and De Pascale S. Space farming to sustain human life: more than 20 years of research at the University of Naples. Chronica Horticulturae Vol 59. Nº 2 2019. Pg 13-17.

Figuras

Gráfico 1. Calendario de producción en la Campaña 2022-23

Imágenes