Comparación entre métodos de entutorado para pepinos en producción hidropónica

Llevamos a cabo un experimento para comparar los rendimientos entre plantas de pepino cultivadas en sistemas hidropónicos utilizando los dos métodos de entutorado: paraguas modificado y alto alambre.

Los productores y productoras de pepinos en sistemas hidropónicos de Pensilvania están utilizando la técnica del entutorado de alto alambre (high wire). Este método de enrejado es similar al método de bajar e inclinar (drop-and-lean) comúnmente utilizado en la producción de tomate hidropónico. En este método de enturado, las plantas crecen, se enredan y se sostienen verticalmente mediante un cordón superior anclado a un alambre horizontal. En este método se deja uso solo tallo principal y se eliminan todos los tallos laterales. A medida que las plantas crecen y alcanzan la altura del alambre de soporte superior, el cordón se alarga moviéndolo lateralmente para elongar el cordón. Esto crea más espacio en el cordón para generar y acomodar el crecimiento adicional de la planta. Este proceso se repite cuando la planta vuelve a alcanzar el alambre superior.

Antes de la utilización del entutorado de alto alambre (high wire) los productores comúnmente utilizaban el método paraguas (umbrella) o paraguas modificado (modified umbrella). En el método de paraguas modificado, las plantas se sostienen mediante un cordón y se podan para que crezcan con un solo tallo principal, eliminando todos los tallos laterales después de cada hoja o dos hojas. Una vez que el tallo principal alcanza el alambre de soporte superior, se forma un "paraguas" permitiendo que el tallo principal y una rama lateral cuelguen hacia abajo.

El método de entutorado de alto alambre (high wire) fue desarrollado en los Países Bajos en la década de 1990 en un invernadero de perfil alto con un alambre superior ubicado a aproximadamente 3.5 metros (11.5 pies) por encima del cultivo. En Pensilvania, normalmente se cultiva en invernaderos de perfil bajo y nuestro equipo se preguntó ¿existe alguna ventaja productiva si utilizamos el método de alto alambre (high wire) en nuestros invernaderos? Para responder a nuestra pregunta, llevamos a cabo un experimento para comparar los rendimientos entre plantas de pepino cultivadas en sistemas hidropónicos utilizando los dos métodos de entutorado: paraguas modificado y alto alambre. Nuestra primera intuición nos llevó a pensar que el método de alto alambre daría rendimientos iguales o menores que el de paraguas modificado y una cosecha semanal más consistente.

En el proyecto de investigación plantamos la variedad 'Sócrates', un pepino Beit Alpha, en los invernaderos del campus de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State). Se hicieron tres plantaciones durante la primavera, el verano y el otoño de 2019 utilizando los métodos de paraguas modificado (modified umbrella) y alto alambre (high wire) con una altura del alambre superior de 2.1 metros (7 pies). Utilizamos una densidad de producción de aproximadamente 4 tallos/metro cuadrado (4 tallos/11 pies cuadrados). Con nuestra asistencia, los estudiantes de del curso de 'Hidroponía y Acuaponía' registraron la producción semanal total y el peso individual de cada pepino. Todos los datos se agruparon durante las tres estaciones y se analizaron utilizando el procedimiento GLIMMIX de SAS. Cuando los valores de probabilidad fueron menores o iguales a 0.05, se separaron las medias utilizando la opción de "slice" para realizar la prueba de comparación múltiple de Tukey.

Producción en cantidad de frutos. El método de entutorado no influyó de forma significativa en el número total de pepinos de talla comercial según la temporada de siembra. Como se muestra en la siguiente tabla, cosechamos la mayor cantidad de pepinos de las plantas cultivadas con el método de paraguas modificado (modified umbrella) y los experimentos llevados a cabo en la primavera y el verano produjeron más frutos que en el otoño

*Los valores dentro de una columna seguidos por letras diferentes dentro de un método de entutorado o temporada son estadísticamente significativos a P≥0.05.

Peso del fruto. Tras analizar la cantidad de frutos pasamos a analizar el peso individual de los frutos de talla comercial que cosechamos. El método de entutorado influyó en el peso de los frutos comercializables dependiendo de la temporada de siembra. La siguiente tabla muestra que se cosechó aproximadamente el doble de pepinos utilizando el método de paraguas modificado que en el de alto alambre. Sin embargo, en el experimento de otoño, los rendimientos no fueron significativamente diferentes entre los dos métodos de entutorado.

*Los valores dentro de una columna seguidos por letras diferentes son estadísticamente significativos a P≥0.05.

Consistencia de la cosecha. Por último, analizamos la consistencia de la cosecha. Como se muestra en la figura a continuación, el número de pepinos cosechados semanalmente fue más consistente (líneas más aplanadas) cuando se utilizó el método de alto alambre comparación con el método de paraguas modificado (líneas más arqueadas).

El método de entutorado de paraguas modificado produjo más pepinos comercializables, aproximadamente el doble de la cantidad, que el método alto alambre. Las plantas cultivadas con el método de paraguas modificado tenían el potencial de producir más frutas porque las ramas laterales se podaban después de producir dos hojas, mientras que las plantas que utilizaban el método de alto alambre se podaban a un solo tallo. Además, una vez que el tallo principal alcanzaba el alambre superior en el método de paraguas modificado, dos ramas secundarias se entrenaban para convertirse en cada lado del 'paraguas'. Esto influía potencialmente en el aumento del rendimiento, ya que los pepinos podrían producirse en estas ramas laterales.

El Índice de Área Foliar (Leaf Area Index, LAI) mide la cantidad de follaje por unidad de área terrestre. El LAI es un indicador de la fotosíntesis de las plantas, el crecimiento y otros factores. Para los pepinos que crecen verticalmente en un invernadero, el LAI óptimo está entre 3-3.5 para la penetración de la luz, la actividad fotosintética y la circulación del aire. Esto equivale a aproximadamente de 13-16 hojas por planta (Xiaolei y Zhifeng, 2004). En este experimento no se midió el LAI. Sin embargo, observamos menos hojas con el método de alto alambre en comparación con método de paraguas modificado porque la altura del alambre superior y la longitud de la hilera limitaban el crecimiento vertical. Según ciertas investigaciones (Ding et al., 2020) las plantas de pepino con 15 hojas tienen aproximadamente 1.5 metros (5 pies) de altura con un método de entutorado de alto alambre. Estas plantas tienen un LAI de aproximadamente 2.69 utilizando una densidad de siembra de 2.8 tallos/metro cuadrado (2.8 tallos/11 pies cuadrados). En nuestro experimento, el alambre superior se colocó a 2.1 metros (7 pies) de altura, lo que indica que probablemente teníamos al menos 15 hojas. Sin embargo, utilizamos una densidad de producción de 4 tallos/metro cuadrado (4 tallos/11 pies cuadrados), lo que sugiere que nuestro LAI estaba cerca de ser óptimo para el entutorado de alto alambre. Con el método de paraguas modificado, las ramas del 'paraguas' aumentaron la densidad de tallos a 12 tallos/metro cuadrado (12 tallos/11 pies cuadrados), muy probablemente aumentando el LAI por encima del óptimo, lo que resultó en el aborto de frutos de pepino y una reducción en el potencial de rendimiento de frutos.

Otro factor que sugiere que el LAI estaba por encima del óptimo cuando se utilizó el método de entutorado de paraguas modificado se encuentra en el peso de los frutos de pepino. El peso de los frutos de pepino en los ensayos de verano y primavera fue menos del doble en el método de paraguas modificado que en el de alto alambre; sin embargo, el número de frutos fue aproximadamente el doble. Esto indica que el peso individual de los frutos y el peso de los frutos por planta fueron más altos en el método de alto alambre que en el de paraguas modificado. Los ensayos científicos han demostrado que cuando la luz solar aumenta en un 8%, el peso de los frutos de pepino aumenta en un 3% (Marcelis 1998).

La utilización de un espaciado entre plantas más amplio en el método de paraguas modificado puede haber resultado en una mayor penetración de luz en el dosel de la planta y un LAI más optimizado. Mientras que el número de frutos potenciales sería menor, el aborto de frutos también sería menor, y más pepinos podrían ser cosechados. Menos plantas también reducirían los costes de producción.

La producción semanal alcanzó su punto máximo 5 o 7 semanas después de que comenzara la cosecha y duró entre 3 y 4 semanas utilizando el método del paraguas modificado. La producción semanal fue más uniforme cuando se utilizó el método del alto alambre. Tener cosechas uniformes puede ayudar a predecir los rendimientos y ajustarlos a la demanda del mercado. En los Estados Unidos, aproximadamente 30-40% de los alimentos en la cadena de distribución de alimentos se desperdician (United States Food and Drug Administration 2023). Una causa de la pérdida de alimentos en las explotaciones agrícolas después de la cosecha es debida a la fluctuación de los rendimientos que lleva a cantidades de producto por encima de la demanda del mercado (Porat et al. 2018). Las cosechas uniformes pueden disminuir las pérdidas postcosecha. La siembra sucesiva en ciclos de producción de 3 o 4 semanas puede nivelar el pico de la cosecha y resultar en un rendimiento más uniforme utilizando el método de entutorado de paraguas modificado.

En invernaderos de perfil bajo con alambres superiores bajos a aproximadamente 2.1 metros (7 pies), los productores pueden cultivar pepinos mediante el método de entutorado de paraguas modificado o de alto alambre. El método de entutorado de paraguas modificado dará como resultado rendimientos más altos a igual cantidad de tallos por debajo de 4 plantas/metro cuadrado (4 plantas/11 pies cuadrados). Sin embargo, los productores pueden preferir cosechas semanales consistentes, como observamos al usar el método del alto alambre. Además, en Pensilvania, muchos productores utilizan el método de alto alambre con poblaciones de plantas superiores a las 4 plantas/metro cuadrado (4 plantas/11 pies cuadrados). Esto puede aumentar el LAI (Índice de Área Foliar) a niveles por encima de lo óptimo, lo que lleva a rendimientos más bajos por planta y peso individual más bajo de los frutos de pepino. Sin embargo, los rendimientos totales por unidad de área pueden ser más altos. Las investigaciones en este ámbito han demostrado (Hao et al. 2010) que los mayores costes de producción debido al mayor número de plantas son una desventaja del método de alto alambre en comparación con el método del paraguas. El uso de plantas con dos tallos principales en el método de alto alambre con pepino europeo dio como resultado un rendimiento igual y consistente, y con costes de producción más bajos que utilizando plantas de un solo tallo en el método de entutorado de alto alambre (Hao et al. 2010). Con estos resultados, los productores de pepino hidropónico Beit Alpha podrían probar este método en sus producciones si lo consideran de utilidad para sus producciones.