Modelación de la transpiración de un cultivo de jitomate (Solanum lycopersicum L) en condiciones de invernadero

Abstract

El crecimiento de la superficie dedicada a cultivos en invernadero y la necesidad de hacer más eficiente el uso de agua en la agricultura, exigen conocer con precisión la transpiración del cultivo. Esto requiere de experimentación y modelación, no solo para optimizar el riego sino también para determinar el efecto de la tasa de transpiración en el control microclimático del invernadero. Con el objetivo de estimar la transpiración, integrarla en un modelo de microclima y saber las variables de entrada y parámetros que más la afectan, se analizó el desempeño de los modelos Penman-Monteith, Stanghellini (SG) y Boulard-Wang (B-W) para estimar la tasa de transpiración de un cultivo de jitomate en invernadero, en dos sitios experimentales, Universidad Autónoma de Querétaro, campus Querétaro (UAQ) y Universidad Autónoma Chapingo (UACh), y en dos épocas del año. La tasa de transpiración observada fluctuó entre 0.0-387.86 (UAQ) y 0.0-207.91 (UACh) g m-2 30min-1; los modelos que presentaron un menor error absoluto promedio (EAM) fueron B-W (verano) con un EAM=35.26 g m-2 30min-1 y SG (otoño) EAM=14.32 g m-2 30min-1, en la UAQ y UACh, respectivamente. En el modelo de microclima del invernadero, la transpiración se consideró la única fuente de humedad del aire. En este caso se utilizó el modelo SG, cuyas estimaciones se hicieron a partir de variables meteorológicas medidas al exterior del invernadero, obteniéndose un EAM=7.45% y EAM=21.21% para el modelo de humedad, en la UAQ y UACh. Las variables de entrada que más afectaron la salida del modelo B-W fueron: temperatura del aire, radiación solar global, déficit de presión de vapor; y los parámetros transmisividad de la cubierta, factor de eficiencia solar y coeficiente de descarga promedio de la ventilación. Para el modelo SG fueron: humedad relativa e índice de área foliar; y el parámetro empírico k2 y la resistencia aerodinámica. _______________ MODELING TRANSPIRATION OF GREENHOUSE TOMATO (Solanum lycopersicum L.) CANOPY. ABSTRACT: The increasing surface of greenhouse crops in Mexico and the requirement of the water use efficiency in agriculture, demand to know accurately the transpiration rates of greenhouse crops. Both experimentation and mathematical modeling of crop transpiration is required not only to optimize irrigation but also to control the microclimate in the greenhouse. Thus, the crop generates its own microclimate which in turn affects the crop transpiration. In this investigation, the model performance of Penman-Monteith, Stanghellini and Boulard-Wang transpiration models to estimate the transpiration rate was compared. Also, the model with the best model performance was chosen to perform a sensitivity analysis. Tomatoes were grown in two experimental sites: University of Querétaro (UAQ) during the summer transpiration rate between 0.0-387.86 gm-230min-1 and University of Chapingo (UACh) during the autumn transpiration rate between 0.0-207.91 gm-230min-1. The models with the best model performance were Boulard-Wang with a mean absolute error, MAE=35.26 g m-2 30min-1 and Stanghellini with MAE=14.32 g m-2 30min-1 for UAQ and UACh sites, respectively. The transpiration of the crop was considered as the only source of humidity into the air inside the greenhouse. The Stanghellini crop transpiration model was used but with meteorological variables (input variables) measured outside the greenhouse. The humidity model had a good fitting giving an r2=0.91 in case of UAQ site. The most sensitive input variables from the Boulard and Wang model were: air temperature, global solar radiation, vapor pressure deficit and also the most sensitive parameters were: transmisivity of the greenhouse cover, solar efficiency factor and the discharge coefficient. On the other hand, the most sensitive input variables from the Stanghellini model were: relative humidity, leaf area index and its more sensitive parameters were: coefficient k2 and aerodynamic resistance.