Cada tipo de cultivo crece de manera diferente, desde el establecimiento hasta la madurez. A medida que el cultivo pasa por múltiples etapas de ciclo de vida, el crecimiento se vuelve aún más complejo debido al aumento del tiempo del ciclo de cultivo. Incluso bajo condiciones de ambiente controlado (CE), los cultivadores tienen dificultades para lograr altos rendimientos, calidad y consistencia para prácticamente cualquier cultivo (microvegetales, verduras de hoja, cultivos de vid, bayas a cannabis).
En condiciones de monocultivo y de cultivos múltiples, con diferentes etapas de desarrollo, es vital comprender el entorno local en el que se encuentran, lo que llamamos el "microclima". Los cultivos cultivados en agricultura de ambiente controlado (CEA) podrían clasificarse en gran medida en las siguientes categorías.
Me centraré en cada una de estas categorías de cultivos en esta serie de 4 partes:
- Cultivos de hoja de ciclo corto y una sola cosecha (p. ej., lechuga, albahaca) – Parte I
- Cultivos de ciclo único y una sola cosecha, típicamente cultivados como anuales (p. ej., flores ornamentales, cannabis) – Parte II
- Cultivos de ciclo único y múltiples cosechas, típicamente cultivados como anuales (p. ej., tomates, pepinos) – Parte III
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Cultivos perennes de ciclo múltiple y múltiples cosechas (p. ej., bayas) – Parte IV
Cultivos de hoja de ciclo corto y una sola cosecha
Las verduras de hoja se cultivan típicamente en invernaderos (generalmente en una sola capa) o almacenes (generalmente en estantes apilados) utilizando métodos hidropónicos, acuapónicos o aeropónicos (almacenes). Los cultivadores utilizan la técnica de película nutritiva (NFT), cultivo en agua profunda (DWC), cultivo en agua superficial (SWC), flujo y reflujo (inundación y drenaje). Comenzar las plántulas en un extremo y cosechar los cultivos en el otro extremo es bastante popular entre los cultivadores de todas las escalas.
Esto les permite gestionar las plantas, las plagas/enfermedades y la mano de obra de manera eficiente. Los cultivadores que tienen la mejor calidad, cultivos consistentes con mayores rendimientos ganan debido a la creciente demanda de productos de primera calidad. Para lograrlo, además de seleccionar el mejor material de partida (semillas, tapones), cada vez más cultivadores comienzan a controlar el entorno con precisión con prácticas adecuadas de manejo de cultivos. Consideremos una operación de invernadero que cultiva lechuga.
Han desplegado un sistema de canaleta móvil (NFT), que aumenta el espacio a medida que las cabezas de lechuga crecen: etapa de plántula, plántula tardía/hoja verde y lechuga de cabeza. El sistema de la plántula a la cosecha se encuentra en una casa continua. Sin embargo, con el equipo y la infraestructura adecuados, pueden mantener la temperatura, la luz, la humedad relativa (HR), el dióxido de carbono (CO2), las concentraciones de nutrientes y el pH óptimos para las tres etapas.
Esto solo es posible si las zonas respectivas a las etapas son monitoreadas y medidas. Por lo tanto, un solo sensor en el centro del invernadero no proporcionará suficiente información para comprender el rendimiento de las plantas y controlar las zonas en consecuencia.
Los microclimas también ocurren dentro de las zonas (intrazona) de forma tridimensional. La variación climática en los bordes en comparación con el centro de la zona, y la variación climática a nivel, por encima y por debajo de la planta también son muy importantes. ¿Cómo cambia la temperatura de la zona radicular/canaleta NFT con el tiempo? ¿Cómo se ve la distribución de CO2 a nivel de la planta y cómo es su patrón de distribución en el perfil vertical del compartimento?
Por ejemplo, la etapa de trasplante puede no requerir más que los niveles ambientales de CO2, mientras que durante las etapas posteriores los cultivadores pueden suministrar niveles más altos de CO2 (hasta 1500 ppm) a las plantas, dependiendo de los niveles de luz recibidos y la temperatura a nivel de la planta. Lo anterior podría lograrse midiendo el ambiente con sensores distribuidos (detección inter e intrazona).
Veamos otro ejemplo: el cultivo aeropónico de verduras de hoja en un almacén. Con este tipo de método de cultivo, uno de los desafíos es mantener la temperatura y la humedad óptimas en cada nivel del cultivo apilado debido a los gradientes verticales. Las plántulas jóvenes requieren suficiente HR hasta el establecimiento. A medida que crecen, los niveles de HR diurnos/nocturnos deben mantenerse en niveles óptimos para un crecimiento máximo y para prevenir trastornos fisiológicos como la quemadura de la punta y enfermedades posteriores.
Para mantener condiciones ambientales adecuadas para las diferentes etapas de crecimiento, es importante medirlas en cada nivel en lugares representativos (por ejemplo, en el centro y cerca de los bordes de cada estante).
La detección de microclimas permite a los cultivadores medir y controlar el entorno de cultivo con precisión en diferentes etapas del crecimiento y desarrollo del cultivo. Los cultivadores que utilizan estas herramientas ganarán el juego de quién produce los productos de mejor calidad de forma rentable. Sin embargo, depende de la disponibilidad de equipos adecuados, infraestructura, controles, manejo de cultivos, conocimiento sobre los cultivos, su biología y finanzas.
NOTA: Dediqué una buena cantidad de tiempo a estudiar el papel de una proteína extracelular de la planta durante las respuestas mediadas por el ácido abscísico (ABA) en la etapa de plántula de la planta modelo Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Solo en plántulas de una semana de edad, suceden muchas más cosas, desde el estímulo del ABA, la señalización hormonal que involucra proteínas extracelulares e intracelulares hasta las respuestas de las plántulas. Descifrar el papel de las proteínas involucradas en la señalización del ABA fue un desafío incluso en una de las condiciones de cultivo más controladas, por ejemplo, en placas de agar. Imagínese el cultivo a gran escala desde la semilla hasta la cosecha. ¿Cuántas etapas de cultivo hay que manejar? ¡No es fácil!
