Optimización de la fotosíntesis mediante nebulización a alta presión e investigación basada en datos

En Canadá, se llevó a cabo un ensayo de nebulización a alta presión en dos compartimentos idénticos de un invernadero de pimientos de 16 hectáreas. Un compartimento tenía nebulización de alta presión, mientras que el otro no. Con esta configuración, LetsGrow.com y MJ-Tech se embarcaron el año pasado en un proyecto de colaboración. El equipo buscaba conocer el uso óptimo de la nebulización de alta presión para mejorar la calidad de la producción y el rendimiento, así como reducir los gastos operativos. Todo ello, por supuesto, mediante decisiones basadas en datos. Los resultados completos se publican en un libro blanco, y aquí explicamos los aspectos más destacados.

Nebulización de alta presión activa en un invernadero de pimientos en Canadá, la instalación donde tuvo lugar el ensayo analizado.

Fundamento biológico y términos clave
"La fotosíntesis, el proceso por el que las plantas convierten CO₂ y H₂O en asimilados y oxígeno utilizando la luz, es fundamental para el crecimiento de las plantas. Optimizar la fotosíntesis implica equilibrar la temperatura, el CO₂ y la humedad con la luz entrante. La temperatura influye en las actividades enzimáticas, el CO₂ afecta al ritmo de la fotosíntesis y la humedad relativa (HR) regula el comportamiento de los estomas, que a su vez controla el intercambio de gases y la pérdida de agua por transpiración", explica Rob Kwinten, de MJ-Tech. Alexandra Skouria y Evripidis Papadopoulos, de LetsGrow.com, añaden: "Controlar y mantener estos factores puede ser complejo y llevar mucho tiempo, por lo que LetsGrow.com ha creado la herramienta de monitorización del clima. Esta herramienta establece las condiciones climáticas deseadas en relación con los niveles de luz, garantizando que las plantas se mantengan en equilibrio para maximizar la producción y la calidad".

Ejemplo de monitor climático en LetsGrow.com. Las barras verticales verdes muestran el porcentaje de clima en equilibrio. Los parámetros climáticos se muestran con líneas de distintos colores, radiación (W/m2) (amarillo), temperatura del invernadero (°C) (rojo), humedad relativa del invernadero (%) (azul) y CO2 (ppm) (negro).

Sistema de nebulización de alta presión
La nebulización de alta presión consiste en inyectar gotas de agua de 3-5 micras en el aire para aumentar la humedad y bajar la temperatura, manteniendo constantes los niveles de entalpía. Esto favorece la apertura de los estomas, esencial para la absorción de CO₂ y la fotosíntesis, y mejora la transpiración, crucial para el transporte de nutrientes y el equilibrio hídrico de las plantas. La eficacia del sistema depende de un control preciso para garantizar que las gotas de agua se evaporen antes de llegar a las plantas, reduciendo el riesgo de hongos. Los sensores controlan diversos parámetros para ajustar con precisión la nebulización en las distintas estaciones y condiciones climáticas.

Diseño y metodología del ensayo
En el ensayo de Ontario se utilizaron dos compartimentos idénticos de invernadero para el cultivo de pimientos. Un compartimento utilizó el sistema de nebulización de alta presión de MJ-Tech controlado por el sistema de control de invernaderos IIVO de Hoogendoorn Growth Management, mientras que el otro no. El objetivo era evaluar el impacto de la nebulización en la temperatura, la humedad y los niveles de CO₂. "El sistema de nebulización redujo significativamente la temperatura en el compartimento de nebulización en una media de 1,9 °C y aumentó la HR en un 9,2%. También mantuvo una diferencia de presión de vapor (VPDifference) óptima, garantizando la apertura óptima de los estomas y, por tanto, la transpiración y el crecimiento de la planta".

Además, "la reducción de la ventilación durante la nebulización provocó un aumento de los niveles de CO₂, lo que potenció la fotosíntesis", indica Rob. "La nebulización a alta presión crea eficazmente un microclima óptimo al regular la temperatura y la humedad, potenciando así la fotosíntesis y la transpiración. Este sistema puede ser especialmente beneficioso en condiciones de calor y sequía, ya que reduce el estrés de la planta y mejora el crecimiento y el rendimiento. Los valores de ajuste adecuados para las distintas fases de crecimiento son cruciales para evitar un exceso de humidificación y garantizar un desarrollo robusto de las raíces".

Diferencia de humedad relativa entre los compartimentos 1 (sin nebulización) y 3 (con nebulización) durante abril y octubre de 2023. Los colores azul oscuro indican que el compartimento 3 tenía una humedad superior en un 2-10% en comparación con el compartimento 1. El gráfico se elaboró con la herramienta de escaneo de estrategias de LetsGrow.com.

Orientaciones futuras
Las conclusiones del ensayo inicial sirvieron de base para el segundo ciclo de investigación, que comenzó en enero de 2024, con el objetivo de perfeccionar el funcionamiento del sistema para obtener el máximo beneficio. Para ello se desarrollarán estrategias a medida mediante algoritmos inteligentes, centradas en la ventilación avanzada y otros aspectos del control climático. Una vez completado, se publicará una segunda parte del libro blanco con estos resultados también.

Haz clic aquí o aquí para consultar la investigación completa y el libro blanco, o búscalo en la web de Letsgrow.

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