Modelos matemáticos para el manejo del riego y nutrición del cultivo de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) en invernadero.

Abstract

El tomate es la hortaliza más importante a nivel mundial, en México este cultivo es de gran importancia ya que el 70% de la superficie cultivada que se produce bajo condiciones protegidas corresponde al tomate. Es importante realizar un manejo eficiente en la agricultura intensiva para lo que se requieren conocer los factores que condicionan el potencial de producción de los cultivos. El uso del agua por los cultivos es el factor de mayor importancia para determinar el rendimiento, la nutrición mineral es el segundo factor más importante. Es conveniente utilizar técnicas como la modelación matemática, que permitan diseñar estrategias para un manejo eficiente del agua y nutrientes en el cultivo de tomate. Se desarrollaron dos ciclos de cultivo de tomate durante los años 2011 y 2012 con el fin de generar la información necesaria para calibrar y validar un modelo dinámico de crecimiento. Se eliminaron cuatro plantas por semana en las que se determinó el peso fresco y seco de los diferentes órganos. Con el fin de conocer la relación que existe entre los diferentes órganos de la planta de tomate se realizaron análisis de correlación y de regresión entre éstos. Con los datos obtenidos se generaron curvas de crecimiento de las diferentes estructuras de la planta. También se midieron los consumos diarios de agua por las plantas para determinar la evapotranspiración y transpiración. Usando regresión múltiple se ajustaron ecuaciones para estimar la evapotranspiración y la transpiración diaria. Mediante instrumentación se midieron las variables climáticas. Así mismo, durante el desarrollo del cultivo se realizaron análisis minerales para determinar el contenido de N, P, K, Ca, Mg y S en los diferentes órganos de la planta. Con esta información se generaron ecuaciones de regresión para imitar el contenido de los minerales en las plantas, además de que los modelos de regresión se incluyeron en el modelo dinámico con el fin de simular dinámicamente los cambios en la concentración de los minerales a través del tiempo. Se encontró que el cultivo de tomate presentó una etapa de crecimiento exponencial a partir del trasplante y hasta la floración; y otra etapa de crecimiento lineal a partir de floración. Se demostró que existe una fuerte correlación entre los pesos frescos y secos de los diferentes órganos de la planta (P≤0.01), y en las diferentes etapas de crecimiento (P≤0.01). En cuanto al consumo de agua por las plantas de tomate, se generaron ecuaciones de regresión las cuales presentaron valores del índice R2 ajustado mayores a 0.90 tanto para estimar la transpiración como para estimar la evapotranspiración. Respecto a la modelación del crecimiento de tomate, los resultados mostraron que el modelo de crecimiento simula adecuadamente las salidas peso de hojas y peso de frutos (EF>0.95 e Index>0.95), para las salidas hojas cosechadas y frutos cosechados la simulación fue menos precisa (EF<0.90 e Index<0.90). Por su parte, la simulación de la concentración de los minerales fue adecuada para N, P, K, y S ya que tanto el EF como el index presentaron valores superiores a 0.95. En el caso del Ca y Mg las simulaciones de la concentración de estos presentaron valores del EF de 0.75 y 0.89 respectivamente. La información presentada en este trabajo es útil para el manejo del riego y la nutrición como factores más importantes del cultivo de tomate en invernadero. Con los modelos de regresión múltiple obtenidos es posible estimar las necesidades hídricas de las plantas de tomate bajo condiciones de invernadero a partir de variables sencillas de obtener. La modelación dinámica del crecimiento de tomate y del comportamiento de los minerales de mayor concentración es útil para la planificación del manejo del cultivo así como para diseñar estrategias más adecuadas para la nutrición del mismo.