Producción de microhortalizas con luces LED

Por Joshua Kraver y Roberto G. López

Es importante que los productores de cultivos de especialidad estén conscientes de las tendencias del futuro y de los cultivos que son populares. Los microverdes son un cultivo de especialidad que se vende en muchos mercados y restaurantes sofisticados. Para quienes no estén tan familiarizados con el término, los microverdes son muchas especies distintas de hierbas y hortalizas que son comercializadas y consumidas en etapas jóvenes de crecimiento. De manera específica, las plántulas son cosechadas cortándolas desde la base del hipocótilo, justo cuando el primer conjunto de hojas verdaderas empieza a surgir.

Mayor retorno de ingreso

Muchos consumidores están interesados en los microverdes debido a los beneficios que aportan a la salud, ya que hay varias especies que contienen altas concentraciones de substancias químicas de origen vegetal que mejoran la salud humana.

microhortalizasMuchos productores con invernaderos de escala comercial y de producción urbana están interesados en la producción de microverdes debido a su alto valor en el mercado y el tiempo relativamente corto que requiere su producción. Cuando se venden en los mercados al mayoreo, los precios de los microverdes pueden fluctuar entre $66 y $110 USD por kg, empacados en envases de plástico transparente tipo ostra.

Algunas especies de microverdes requieren tan sólo una o dos semanas para ser cosechados. Esta combinación de cultivos de alto valor con ciclos de producción increíblemente cortos, es sumamente atractiva para muchos productores. Aun cuando se seleccionan hierbas y hortalizas diferentes para la producción de microverdes, las especies del género Brassica se han transformado en las favoritas, debido a su facilidad para germinar, el ciclo de producción tan corto, y la gran variedad de sabores y colores intensos.

Iluminación con una sola fuente

Los sistemas hidropónicos son comunes en la producción de microverdes. En varias operaciones comerciales se están utilizando distintos tipos de medios de cultivo sin suelo, así como tapetes capilares que se colocan sobre las canaletas o las charolas de producción de estos vegetales. Al igual que la producción hidropónica, uno de los métodos más lucrativos de producir microverdes implica el uso de sistemas verticales de cultivo en interiores, en capas múltiples.

Figure-3En muchos de esos sistemas de producción se utiliza una combinación de hidroponía e iluminación de una sola fuente (SS) (Fig. 2). Con el uso de un sistema como éste se obtienen grandes beneficios, incluyendo el aprovechamiento del espacio al máximo, la precisión de los controles ambientales y una calidad constante a lo largo de todo el año.

Muchas empresas en Japón empezaron a utilizar la iluminación de una sola fuente (SS) con sistemas verticales de cultivo en capas múltiples, desde principios de la década del 2000.

Aun cuando las lámparas fluorescentes fueron las principales fuentes de iluminación en el pasado, los productores han empezado a reemplazar estas lámparas por LED de alta intensidad, debido a una serie de razones. Algunas de las razones más importantes para el uso de LED como única fuente de iluminación incluyen la eficiencia energética y los bajos niveles de calor radiante. Por tal motivo, hay algunas empresas a nivel mundial que ya empezaron a utilizar esta tecnología, sobre todo porque las lámparas LED continúan teniendo los costos más bajos del mercado.

Investigación y estudios

En la Universidad Purdue (EUA), decidimos lanzar un proyecto de investigación para estudiar la forma en que los productores pueden cultivar microverdes bajo iluminación de una sola fuente y obtener productos de la mejor calidad posible, aprovechando la energía de manera eficiente.

Para esta investigación hemos evaluado tres especies de Brassicas, incluyendo el colinabo morado (Brassica oleracea), la mostaza (Brassica juncea) y la mizuna (mostaza japonesa) (Brassica rapa).

En este estudio no sólo nos interesaba analizar el color y la calidad de la iluminación que suministramos a las plantas; sino también la cantidad, o la intensidad de la iluminación. A fin de establecer tratamientos de iluminación de alta calidad, utilizamos tres lámparas LED comerciales.

Estas lámparas LED suministran distintos porcentajes o proporciones de luz roja:verde:azul (%), 74:18:8 (R74:G18:B8); luz roja:azul 87:13 (R87:B13); y luz roja:roja lejana, azul 84:7:9 (R84:FR7:B9).

Para los tratamientos con distintas intensidades de iluminación, establecimos un nivel de luz diaria integrada (DLI) de 6, 12, ó 18 mol/m2/d. Estos niveles de luz diaria integrada se lograron alterando el número de módulos dentro de cada tratamiento; además de ajustar la altura de las lámparas LED sobre los estantes. Estos tratamientos nos permitieron observar la forma en que la intensidad y la calidad de la luz, al igual que la interacción entre ambos factores, afectan muchos aspectos de la producción de microverdes.

El experimento se realizó en una cámara ambiental colocada sobre estantes de acero inoxidable, donde pudimos controlar con mucho cuidado la luz, la temperatura, la humedad relativa y el bióxido de carbono.

Efectos de la luz

Por lo que respecta al crecimiento, los resultados de nuestro estudio demostraron que la intensidad de luz (DLI) tuvo el efecto más importante en la producción de microverdes.

Encontramos que las variedades producidas bajo los niveles DLI más altos, tuvieron hipocótilos de menor longitud y con porcentajes más altos de peso seco, [(peso seco/peso fresco) × 100]. Sin embargo, únicamente el peso fresco de la mostaza se vio afectado de manera significativo por la Luz Integrada Diaria (DLI). En el caso de este cultivo, los niveles más altos de DLI produjeron mayores pesos frescos.

Asimismo, encontramos que el área foliar aumentaba con los niveles bajos de DLI, especialmente en el caso del colinabo. Aun cuando la calidad de la luz produjo efectos importantes en ciertas ocasiones, estos resultados variaban dependiendo de las especies que estaban siendo evaluadas, y dependiendo de la DLI, mediante la que se estaba analizando la calidad de la luz.

Estética y valor nutricional

La coloración roja o morada que observamos en las plantas está frecuentemente relacionada con la concentración de pigmentos de antocianina en los tejidos vegetales.

Las ventajas del aumento de antocianinas no sólo están relacionadas con la estética. Además de influir en el color, las antocianinas también aportan beneficios a la salud, incluyendo: mejor agudeza visual, reducción de enfermedades cardiacas coronarias y propiedades antioxidantes o anti-carcinogénicas. Por lo tanto, el incremento de los pigmentos de antocianina dentro de los tejidos de los microverdes no solamente haría que el cultivo fuera más comercializables desde el punto de vista estético, sino también aportaría atributos que mejorarían la salud de los consumidores.

Figure-5En este estudio, encontramos que los microverdes produjeron niveles de antocianina mucho más altos al ser cultivados bajo mayores niveles de luz integrada diaria (DLI). Este efecto fue bastante evidente al observar el aumento en la pigmentación roja de las plántulas de mostaza, cuando la luz integrada diaria aumentó de 6 a 18 mol/m2/d (Figura 4).

Con los microverdes de colinabo, se detectó que los niveles de antocianina no se veían afectados únicamente por la luz integrada diaria, sino también por la calidad de la luz. Observamos que bajo una luz integrada diaria de 18 mol·m–2·d–1, los microverdes producidos con proporciones de luz R87:B13 y R84:FR7:B9 produjeron niveles significativamente más elevados de antocianina que los niveles producidos con la proporción de R74:G18:B8.

Consumo de energía eléctrica

A pesar de que la producción de cultivos de alta calidad es de vital importancia para la mayoría de los productores, también es crítico que consideren los costos relacionados con la producción. Para los productores que utilizan los sistemas verticales de cultivo en interiores multi-capas, el consumo de energía eléctrica (kWh/d) es siempre una de las principales preocupaciones.

Por tal motivo, nuestro estudio sobre la producción de microverdes bajo iluminación de una sola fuente también estuvo dirigido a determinar la energía que consumen las lámparas LED que utilizarán los productores interesados en esta tecnología; a fin de proporcionarles el conocimiento necesario para que puedan tomar una decisión bien fundamentada sobre las calidades e intensidades de luz que deben seleccionar.

Sin importar cuál de las distintas lámparas LED se haya utilizado, el consumo de energía eléctrica fue casi idéntico en las distintas combinaciones de proporciones de luz.Sin embargo, en donde encontramos diferencias significativas fue en los distintos niveles de luz integrada diaria. De manera específica, encontramos que la energía eléctrica consumida a un punto de ajuste de DLI de 6 mol/m2/d aumentó ≈100%; y aumentó un 200% cuando la luz integrada diaria se incrementó 12 óo 18 mol/m2/d, respectivamente.

Por lo que respecta a los costos de energía, los productores que utilizan niveles de luz integrada diaria más altos, consumen dos o tres veces más electricidad para producir los microverdes. Sin embargo, en términos generales, es importante considerar el valor agregado que estos niveles DLI más altos pueden proporcionar a los microverdes y determinar si esos beneficios compensan el mayor consumo de energía eléctrica.

Recomendaciones para los productores

Hay muy pocos lineamientos que se puedan seguir para mejorar la calidad de los microverdes y de hecho pueden variar dependiendo de cada mercado específico. Por lo tanto, es importante que los productores de microverdes evalúen sus costos, la demanda actual del mercado y el precio por libra, para tomar una decisión respecto a la iluminación de una sola fuente que puede ayudarles a incrementar su rentabilidad.


Craver y López son investigadores y estudiantes Postgrado de Purdue University.

 

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