Cuide su agua cuando maneje cultivos de invernadero

Foto: Instituto de Innovación de Recursos

Mejorar la eficiencia de los recursos en los sistemas de agricultura de ambiente controlado (CEA) es esencial para garantizar una producción sostenible de alimentos y cultivos y preservar los valiosos recursos del planeta. En su próximo "Informe de evaluación comparativa de energía y agua de CEA" que se publicará en junio, Resource Innovation Institute (RII) descubrió que los operadores de invernaderos que cultivan verduras de hoja verde, por ejemplo, están utilizando cantidades de agua drásticamente variables para producir sus cultivos. Los operadores de invernaderos más eficientes pueden cultivar usando menos de 3 galones por libra producida (gal/lb), mientras que otros usan más de 20 gal/lb.

Con la escasez de agua convirtiéndose en un problema cada vez más crítico, los operadores de invernaderos deben tomar medidas para reducir tanto el uso como el desperdicio de agua, independientemente de los cultivos que cultiven. A medida que los costos de los recursos continúan aumentando, también existe un incentivo económico para que los productores de CEA adopten los sistemas y prácticas más eficientes para mantener la rentabilidad.

Estos son algunos de los mejores consejos y prácticas de eficiencia del agua para ayudar a su empresa a cuidar su uso de agua.

El primer paso que deben dar los propietarios de invernaderos (o cualquier operador de las instalaciones de CEA) cuando intentan optimizar la eficiencia del agua es realizar un seguimiento de su uso actual del agua. Si bien puede parecer obvio, muchas operaciones solo rastrean todo el volumen de agua que utilizan sus instalaciones a través del medidor de agua de su empresa de servicios públicos o el medidor de descarga de alcantarillado. Esta configuración deja a los productores sin saber dónde se usa más el agua y dónde se desperdicia potencialmente.

Para convertirse en mejores administradores del agua, los operadores de CEA deben saber qué parte de su agua se destina al riego, al control del clima o al procesamiento (este último incluye el agua utilizada para rociar pesticidas, saneamiento, enjuague de vegetales o plantas flotantes en un canal para su posterior procesamiento). .

Una operación bien mantenida puede estar perdiendo eficiencias de ahorro de recursos al solo monitorear la cantidad de agua que usa, ya que la calidad del agua determina la cantidad de agua. Dicho de otra manera, el monitoreo de la calidad del agua determina qué uso es adecuado y cuánto tiempo se puede usar el agua antes de que sea necesario reemplazarla.

Es fundamental recopilar datos para identificar cuándo y dónde se desperdicia el agua en los invernaderos que utilizan refrigeración por evaporación con paneles y ventiladores. Las almohadillas de enfriamiento por evaporación pueden estar mal ajustadas y las fugas de primavera pueden pasar desapercibidas para los trabajadores del invernadero, lo que a su vez puede provocar que se viertan cantidades significativas de agua en el suelo del invernadero. Este tipo de fuga de agua también es común en los sistemas de calefacción hidrónicos que dependen de calderas.

La ubicación por sí sola puede requerir un mayor uso de agua. Por ejemplo, las operaciones de CEA ubicadas cerca de la costa o aquellas que usan aguas subterráneas con un alto contenido total de sales disueltas (incluidos iones de N, P, K, Mg y Na) podrían encontrarse regando sus cultivos en macetas con más frecuencia para evitar un escenario en el que el medio se seca. Los medios demasiado secos podrían provocar la muerte de las raíces debido a las sales sobrantes concentradas. Los niveles altos de sodio conducirán a deficiencias de Ca, Mg o K. Para ser específicos, las operaciones con alto contenido de sodio o de sales disueltas totales pueden apuntar a una tasa de lixiviado del 20 % al 40 %, a diferencia de una tasa de lixiviado más típica del 10 % al 20 %. (La tasa de lixiviado mide la cantidad de agua que drena del fondo de la olla).

Solo midiendo el agua que ingresa a sus instalaciones, analizando dónde se usa más (y potencialmente derrochando) e identificando cuánto se desperdicia, los operadores de invernaderos comenzarán a poder identificar procesos eficientes en recursos y mejoras en el sistema.

Un lugar fácil para comenzar es evaluar los métodos de riego. Los expertos coinciden en que regar las macetas a mano es la estrategia de riego menos eficiente.

El riego manual a menudo viene con una tasa de flujo alta. Debido a eso, "pequeñas imprecisiones pueden ser muy aditivas" al regar múltiples cultivos en macetas, dice Tera Lewandowski, miembro de RII, quien también es científica investigadora principal en Hawthorne.

Los emisores de goteo son una opción mucho más sostenible en comparación con el riego por aspersión, señala.

"Cuando tenemos emisores de goteo y estamos haciendo un riego bajo y lento, incluso si te equivocas por un par de minutos por alguna razón, el volumen total de agua entregada no está ni cerca de lo que será en ese método por encima de la cabeza ." dice Lewandowski.

En ocasiones, los operadores pueden minimizar el riego saturando los medios con agua una vez al día. Dependiendo de la composición exacta del sustrato para macetas y su capacidad de retención de agua, saturar el sustrato una vez puede reducir el volumen total de agua aplicada en comparación con la aplicación de múltiples cantidades de dosis más pequeñas.

"Podemos dejar que la maceta se seque todo el día, y esa planta no llega a un nivel de marchitamiento poco saludable", comparte Lewandowski. (Nota: no todos los cultivos y sustratos responderán tan bien al riego por inmersión como al riego por goteo).

Ajustar los tamaños, las formas y las dimensiones de los contenedores también puede ayudar a los productores a encontrar el equilibrio adecuado entre las necesidades de drenaje y la eficiencia del agua: el mismo volumen de sustrato para macetas retendrá más agua si está en un contenedor bajo y achaparrado que si está en un contenedor más alto del mismo tamaño. mismo volumen. Sin embargo, con una mayor capacidad de retención de agua, existe el riesgo de condiciones anaeróbicas que podrían conducir a enfermedades del sustrato, como la pudrición de la raíz. Los productores deberán monitorear sus sustratos para asegurarse de que no estén sobresaturando sus medios.

Lewandowski aconseja a los productores que traten de mantener su contenido volumétrico de agua (VWC) entre el 50 % y el 70 %, según el cultivo específico. Un error común que ve que cometen los cultivadores es reducir demasiado el riego. Según el tipo de sustrato y el cultivo que se cultive, si un cultivador mantuviera un VWC bajo durante períodos prolongados, el cultivo podría tener dificultades para adquirir esa agua, gastando energía en la adquisición de recursos en lugar de su desarrollo (ya sea el rendimiento o la producción de metabolitos secundarios). ). Dicho esto, los cultivadores a veces realizan este secado después del trasplante para obligar a las plantas a acelerar el crecimiento de las raíces para encontrar más agua.

En los sistemas hidropónicos, incluido el cultivo de lana de roca con riego por goteo, el agua es fundamental, ya que es la única forma en que las plantas tienen acceso a los nutrientes. Hay una variedad de factores que pueden exacerbar el desperdicio de agua en estos sistemas, incluido el clima deficiente y las técnicas de gestión del agua.

Por ejemplo, si la tasa de flujo del evento de riego es demasiado alta, el exceso de escorrentía y canalización puede hacer que un volumen mayor de solución nutritiva pase a través del sustrato de lo necesario, lo que aumenta la cantidad de agua que se desperdicia, según Marielle Taft, miembro de RII. Especialista sénior en cultivos de Grodan.

Otro error que ella ve en las operaciones hidropónicas es que las estacas de goteo se introducen demasiado profundamente en los medios.

"Es posible que tenga la tasa de flujo correcta y que esté aplicando los volúmenes correctos en cualquier evento de riego, pero si sus estacas de goteo se insertan demasiado en el medio, el agua podría simplemente pasar por alto la parte superior del sustrato", dice Taft. . "Esa parte superior se volverá inadecuada para la colonización de raíces e inutilizable para las plantas porque está completamente seca".

Es probable que los productores que creen que sus medios están secos aumenten el riego (y, en consecuencia, la cantidad de agua que se desperdicia). La profundidad adecuada de la estaca de goteo varía según el fabricante y el medio de cultivo utilizado. Taft aconseja a los operadores que consulten con su fabricante de estacas de goteo sobre la colocación adecuada. Con muchas de las marcas populares de estacas de goteo, cuanto más profundo coloque la estaca, más seca permanecerá la superficie, mientras que una colocación más superficial conducirá a una superficie de sustrato más húmeda.

Los sistemas hidropónicos pueden maximizar la eficiencia del agua cerrando el ciclo, lo que significa recuperar, reciclar y reutilizar la solución de nutrientes. Esto se debe en gran parte a que los medios inorgánicos como la lana de roca (también conocida como lana de roca) no aportan un exceso de taninos, cationes o contaminantes biológicos inherentes al agua de lixiviación.

Si bien es más difícil crear un sistema de circularidad del agua con medios derivados orgánicamente (como tierra o coco), es posible construir un sistema para reciclar y reutilizar el agua varias veces antes de que la solución deba desecharse y reemplazarse.

Un sistema de circularidad del agua debe diseñarse teniendo en cuenta tanto la eficiencia como sus prácticas de producción. Los operadores que usan polvos solubles premezclados o nutrientes líquidos premezclados generalmente no pueden ajustar las contribuciones de PPM elementales individuales de su fracción recuperada de manera tan ágil y precisa como aquellos que usan derivados de fertilizantes crudos individualizados, explica Taft.

Dicho esto, si una instalación va a tener dificultades para enviar muestras para análisis de laboratorio cuantitativos de forma regular, o si carece de la confianza técnica para hacer ajustes sobre la marcha, hay muchos otros sistemas disponibles para ellos para el drenaje. recirculación de agua. Esta infraestructura puede presentar componentes como UV, ozono, electrólisis y/u otros tratamientos químicos para esterilizar contaminantes orgánicos combinados con filtración de membrana selectiva, tanques de reintroducción de agua de drenaje o incluso unidades de ósmosis inversa para eliminar los iones de la solución después de múltiples usos. . Por lo general, los sistemas de ósmosis inversa se evitan para la filtración de agua de drenaje debido a su proporción ineficiente de agua de salmuera (residuos) a permeado (agua pura), pero algunas instalaciones encuentran soluciones creativas para la fracción de salmuera, como la retención de agua en el sitio para la protección contra incendios, o riego de superficie para plantas de jardinería tolerantes a la salinidad. Y, en última instancia, cualquier cantidad de agua que se desvíe de los desagües es una mejora.

mantener una casa limpia

Un aspecto que a menudo se pasa por alto de las prácticas de eficiencia del agua es mantenerse al tanto de la acumulación de minerales y biopelículas en las líneas de riego, lo que puede reducir el diámetro interior de las líneas de riego y conducir a un flujo de agua restringido y una distribución desigual del agua. Los impactos de esta acumulación pueden dañar o impedir el crecimiento de las plantas, lo que a su vez obliga a los productores a evitar la recirculación de esa agua.

Por ejemplo, las biopelículas y la acumulación de minerales que recubren el interior de las tuberías y tuberías de suministro de riego pueden albergar patógenos de plantas y causar obstrucciones que impiden que el agua y los fertilizantes lleguen a los cultivos. Esto puede conducir a rendimientos de cultivos reducidos, pérdida de cultivos debido a la desecación y brotes de organismos patógenos en la zona de raíces y la solución de agua de drenaje.

Taft dice que el reinicio poscosecha es el momento perfecto para que los operadores inspeccionen y mantengan los sistemas de riego.

"Cada vez que cosecha un cultivo, tiene esta ventana de oportunidad crucial para usar agentes desinfectantes muy efectivos para erradicar las biopelículas y la oclusión mineral y detener la proliferación de patógenos de plantas", dice Taft. "En su concentración ideal para la limpieza, dañarían o matarían las plantas, así que aproveche cada oportunidad para limpiar el sistema de riego cuando el invernadero esté vacío antes de repoblarlo con plantas".

Una de las mejores prácticas de la industria, señala Taft, es "usar algún tipo de ácido, más comúnmente ácido sulfúrico, para disolver y eliminar primero la capa mineral". Esto expondrá la capa de biopelícula al siguiente desinfectante o agente oxidante que se inyecta. "Con demasiada frecuencia, las personas no se dan cuenta de que generalmente hay una capa de sal mineral que se incrusta en la biopelícula, protegiéndola en cierto sentido. Al eliminar primero la capa de precipitado de sal, puede asegurarse de que la biopelícula esté completamente expuesta al oxidante o desinfectante que usted uso, asegurando que la solución pueda hacer un contacto adecuado con la capa biológica".

Construir una instalación CEA que maximice la productividad y la eficiencia de los recursos es una tarea difícil sin importar el tamaño de su operación. Con la mentalidad correcta a largo plazo, una comprensión del potencial de su operación y acceso a fuentes de información líderes en la industria (como el próximo informe de evaluación comparativa de energía y agua de RII), los operadores de CEA pueden aumentar tanto la eficiencia de sus recursos como sus resultados finales.

¿Quiere saber más sobre la eficiencia del agua para CEA? Consulte las Guías de mejores prácticas de RII y otros recursos publicados y revisados ​​por pares que cubren temas como el diseño y la construcción de instalaciones, iluminación, HVAC en catalog.resourceinnovation.org, y busque el próximo informe de evaluación comparativa del agua que se publicará en junio. También puede obtener más información de RII aquí.

Robert Eddy es director de agricultura de la firma de cannabis Rookwood Holdings, LLC, a la que se le han otorgado licencias de cultivo en Ohio, Missouri y West Virginia. También fue gerente de invernaderos de la Universidad de Purdue durante 20 años y director de CEA Consultancy, LLC. Rob es un miembro activo del Consejo Asesor Técnico del Resource Innovation Institute y ayudó a desarrollar la Guía de Mejores Prácticas de Controles de RII con el Grupo de Trabajo de Controles de 2021. Ver todas las historias del autor aquí.