Manejo de Dióxido de Cárbono

8/19/2019 Manejo de Dióxido de Cárbono

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MANEJO DEL BIOXIDO DE CARBONO

Dr Marco Antonio Arellano García

Febrero 2007


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El crecimiento de la planta o el índice de fotosíntesis esdependiente primariamente de los siguientes factoresambientales:

• Radiación Solar

• Humedad• Nutrición

• Agua

• Bióxido de Carbono


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Todos estos factores se encuentran disponibles en elinvernadero durante la temporada cálida

Durante la temporada fría, todos estos factores estándisponibles, excepto el CO2.

El cierre de las ventanas crea una atmósfera cerradapreviniendo que la atmósfera exterior entre.

La atmósfera exterior contiene aproximadamente de250 a 300 ppm de CO2 (0.025 a 0.03%) por volumen.


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Estudios y experiencia practica muestran que el crecimientode las plantas es restrinido cuando el contenido de CO2 en la

atmósfera es cerca de 200 ppm, aunque los factoresambientales se encuentran disponibles -optimos-

El crecimiento de la planta se detiene a 125 ppm.


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En un invernadero cerrado, el CO2 es generado por la

noche debido a la respiracion del cultivo.

Este nivel de CO2 es rápidamente utilizado por la plantaen las primeras horas de la mañana y no es regeneradohasta el anochecer.


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Experimento muestran que en un invernadero cerrado con

un cultivo de rosas en su interior acumuló 400 ppm de CO2por la noche .

En un día soleado este nivel cayo a 250 ppm alrededor delas 10 de la mañana y hasta 125 ppm al mediodía.


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Se a encontrado que el cultivo de rosas creciendo en

atmósferas de 350 a 500 ppm de CO2 crecieron masrápido con incremento en tallos largos, reducción detallos cortos y un incremento aproximado de 9% en elrendimiento en comparación con una atmósfera

conteniendo 200 ppm.


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Atmósfera = 0.03%

Este índice debe aumentarse a límites de 0.1 - 0.2%

Las concentraciones superiores al 0.3% resultan tóxicas paralos cultivos

FERTILIZACIÓN CARBÓNICA


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Invernadero cerrado por la noche y en Invernadero cerradodía (épocas frías) => 0.005-0.01% CO2 => Fotosíntesis Nula

Efecto fertilización CO2 :

> precocidad (20%)

> Rendimiento (25-30%)

> Calidad del Cultivo

FERTILIZACIÓN CARBÓNICA


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Esta caída en CO2 disminuye tasa fotosíntesis en 50 %.

Factores caída bióxido de carbono (< 200 ppm)

Invernaderos cerrados

Cultivo alto índice área foliar

Radiación solar alta


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Con todos los factores ambientales controlados, elenriquecimiento con CO2 puede:

• Incrementar Rendimientos

• Acelerar los periodos de crecimiento

• Mejorar la calidad de los frutos

• Reducir costos de calefacción (Menor ventilación,rápidos periodos de crecimiento)


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Mecanismos de ventilación natural control limitado flujode aire mallas en las entradas de la ventilación naturaldisminuye renovaciones de aire provoca:

Excesos de humedad relativa -invierno-

Excesos de temperatura -verano-Deficiencias de CO2

(Buffington et al., 1993).


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DEFICIENCIA DE CO2

Invernaderos con deficiente ventilación

Si el nivel de CO2 es de 200 ppm el índice de fotosíntesisserá reducido en más del 50%.


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Aplicación de bióxido de carbono climastemplados restringido por la necesidad deventilar intermitente.


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0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

7 : 2 7

8 : 1 9

9 : 1 2

1 0 : 0 4 1 0

: 5 7

1 1 : 4 9

1 2 : 4 2

1 3 : 3 4 1 4

: 2 7

1 5 : 1 9

1 6 : 1 2

1 7 : 0 4 1 7

: 5 7

1 8 : 4 9

Tiempo (h)

V e l o c i d a d

d e l V i e n t o ( m

s - 1 )

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

B i ó x i d o d

e C a r b o n o ( p p m )

VN-Viento VF15-Viento VN-CO2 VF15-CO2

Viento Exterior = 3.9 ms-1

VELOCIDAD DEL VIENTO Y CONCENTRACIÓN DEBIÓXIDO DE CARBONO VN vs VF15

Cultivo: Melón


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CONCENTRACIÓN DE BIÓXIDO DE CARBONOVN vs VF15 y VF30

Cultivo: Melón

150

200

250

300

350

400

9 : 1 3

9 : 4 6

1 0 : 1 9

1 0 : 5 2

1 1 : 2 5

1 1 : 5 8

1 2 : 3 1

1 3 : 0 4

1 3 : 3 7

1 4 : 1 0

1 4 : 4 3

1 5 : 1 6

1 5 : 4 9

1 6 : 2 2

1 6 : 5 5

1 7 : 2 8

Tiempo (h)

B i ó x

i d o d

e C a r b o n o ( p p m )

VN VF15 VF30

Cultivo: Tomate


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EFECTO DE LA INTENSIDAD DE RADIACION EN LA FOTOSINTESIS

14

6

8

15

17

8

30


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En general, incrementando el doble o triple de laconcentración normal de CO2 (700 a 1000 ppm), losincrementos en la fotosíntesis y por lo tanto en el crecimiento

y la producción serán del 20 al 30%. En algunos cultivos,principalmente flores, también podría incrementar la calidaddel producto.


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POSIBILIDADES

En Holanda, el CO2 es obtenido de la quema del gas natural ycomúnmente su aplicación es combinada con la calefacciónhaciendo su aplicación relativamente económica.

En Nueva Zelanda, sin embargo, la aplicación de CO2 es mascara, debido a los diferentes precios y condiciones de suaplicación. Aun así, existen posibilidades de incrementar laproducción moderadamente, principalmente en periodos conpoca o nula ventilación.


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Mantener una temperatura adecuada es mas importante queincrementar el CO2 y la necesidad de ventilación resulta en laimposibilidad de mantener altos niveles de CO2 durante lashoras de mayor radiación solar.


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PRECONDICIONANTES DEL CRECIMIENTO DE LA PLANTA

Control climático

Control del riego Transpiracion Estomas

HR

Temp Proceso

Fotosíntesis Hojas


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Por lo tanto, es necesario primero optimizar las principalescondicionantes del crecimiento de la planta:

1. Temperatura

2. Riego3. Nutrición

4. Humedad

Cuando estos factores se encuentren en el nivel optimo,entonces se iniciara con la aplicación de CO2,

incrementando su concentración de dos a tres veces su nivelnormal (de 300 ppm a 600 o 900 ppm). Esto incrementaráel crecimiento de la planta de un 20 a 30% (Periodos

Constantes de Aplicación).


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En el cultivo de la lechuga, todos los extra-asimilados vandirecto a las hojas y probablemente muy poco al sistemaradicular. Como las hojas forman el producto cosechable,

todo el CO2 aplicado es aprovechado y poco es desechado.Esto explica porque la aplicación de CO2 en los cultivos dehoja, es muy efectiva.

LECHUGA


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Como las plantas mas robustas interceptan mayorradiación, existe un extra incremento en la fotosíntesis deestas plántulas. Por lo tanto, la aplicación de CO2 auxiliaa las plántulas en su establecimiento, haciéndolas masfuertes y menos susceptibles a enfermedades.

La aplicación de CO2 en plántulas, se vera reflejada enplántulas mas grandes y mas pesadas a si como en hojas

mas grandes y de mayor cantidad.


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Efectos de la Aplicación de CO2 en PEPINO

Plantas y hojas de mayor tamañoPrecocidad en la cosecha

Produce más tallos laterales y más frutos

Incrementa el peso y el número de frutos.

PEPINO


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La aplicación de 300 a 500 ppm incrementó la producción defrutos en 540 gr por m2 en un periodo de 4 meses y en la

temporada de verano.

PEPINO

En Holanda se compararon las aplicaciones de CO2 en dosniveles a 360 y a 620 ppm en el verano. La aplicación más altamostró un incremento en la producción de frutos del 34%.

Incrementó el número de frutos


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En Holanda la aplicación de 450 ppm de CO2, incrementó la

primera producción de frutos en 46%.Incremento:

• Número de frutos

• Precocidad a la cosecha

• La robustez de la planta

PIMIENTO

Balance entre el crecimiento y el número de frutos indicanincrementos en la producción del 12 al 15% con 450 a 500

ppm de CO2.


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Efectos de la Aplicación de CO2 en Pimiento

• En invierno aumenta el número de frutos

• Frutos en crecimiento provoca restricción en el crecimiento

de la planta.•Altas producciones en corto tiempo

•Provoca una capacidad insuficiente de crecimiento en ellargo plazo

•Mantener balance entre frutos y crecimiento de la planta

PIMIENTO


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PRECAUCIONES

Aplicar CO2 puro

No aplicar más de 1000 ppm evitar posibles efectos

negativosEn plántulas o plantas débiles no aplicar más de 700

ppm

Asegurarse de que el CO2 no contenga etileno o

dióxido de azufre.


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Efectos de la Aplicación de CO2 en Plántulas de TomatePlantas y hojas de mayor tamaño

Precocidad en la cosecha

Auxilia en la producción de flores en periodosnublados.

TOMATE


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Efectos de la Aplicación de 500 ppm de CO2 en Tomate

•Incrementa el índice de crecimiento en todas las partes de la

planta.•No incrementa precocidad.

•No afecta al número de flores y frutos excepto bajo reducción de

luz.

•Incrementa el peso de los frutos

TOMATE


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Incremento:Peso promedio de los frutos

No incrementa frutos

TOMATE

Aplicaciones de 500 ppm de CO2 en Inglaterra, por unperiodo de 4 meses en verano, mostraron un incremento de

4.5 kg/m2 (16%) en la producción de tomate.

Bajo las mismas condiciones de aplicación 18% enHolanda.


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Aplicación continua de CO2


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Existen varios métodos de aplicación del CO2

1. Combustibles Fósiles2. CO2 puro3. Materia Orgánica4. Ventilación


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Quemando combustibles fósiles produce una mezcla,principalmente de CO2, vapor de agua y aire. 1 m3 de gasnatural produce 2 k de CO2 (los gases de la combustiónde gas natural contienen cerca del 10% de CO2.

cuidado con mezcla de gases componentes tóxicos paralas plantas. Estos se pueden formar en el proceso de

combustión (dióxido de azufre,etileno).

Combustibles Fósiles


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Combustibles apropiados para combustión en el interiordel invernadero

Propano puroGas LPGas NaturalKeroseno (Parafina)

Aceite bajo en azufre

Combustibles no apropiados:Aceites

Madera


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Los gases de la combustión pueden contener componentesnocivos para las plantas.

Nitrógeno quemado del aire (N2) oxido nítrico (NO) ydióxido de nitrógeno (NO2).

El crecimiento de la planta es drásticamente reducido por

estos gases, sin mostrar síntomas o daños


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Combustión Incompleta

Otra fuente de gases tóxicos es la combustión incompletacausada por la perdida de oxigeno.

El gas más toxico para las plantas es el etileno (C2H4),hormona estimula la madurez y envejecimiento.

Otros gases tóxicos: monóxido de carbono y el oxidonítrico (NO), formados bajo condiciones de oxigenorestringido.


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La combustión de combustibles en el invernadero para laaplicación de CO2 no es la ideal

El nivel de CO2 puede ser muy alto o incluso dañino en

invierno

Por otra parte en días soleados cuando las plantas necesitan

CO2, seria imposible aplicarlo por esta vía.


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Es difícil y caro medir el etileno y los derivados del nitrogeno

Existen sensores de monóxido de carbono (CO) sencillos y

económicos.


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CANTIDADES DE CO2 PERDIDAS POR VENTILACIÓN

Cuando las cantidades de CO2 en el invernadero sonmenores o iguales a 340 ppm, no existirán perdidas de CO2aunque se encuentren abiertas las ventanas.

A 700 ppm de CO2 y con ventanas cerradas Perdidas deCO2 de 2 a 4 g CO2/m2/h

Con ventanas abiertas al 20% y vel viento de 4 m/s lasperdidas serán de 15 g CO2/m2/h.


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BALANCE DEL CO2

CO2 SIN FUGA CO2 CON FUGA


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CANTIDADES DE CO2 A APLICAR

A 340 ppm índice de fotosíntesis varia de 1 a 5 g CO2/m2/h,No existen perdidas mantener esta cantidad de CO2

A 700 ppm de CO2 la fotosíntesis varia de 3 a 7 g CO2/m2/h

Perdidas por ventilación varían de 2 a 4 con ventanas cerradasy hasta más de 15 g CO2/m2/h en ventilación.


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La cantidad de CO2 a aplicar deberá ser de 5 g CO2/m2/hen días sin ventilación y en días soleados con ventilación sedeberá aplicar una cantidad de 20 g CO2/m2/h o mas paramantener un índice de 700 ppm..

Se recomienda una aplicación mínima de 5 g CO2/m2/h.Este es considerado suficiente para mantener un alto nivel

en un invernadero cerrado. Y también suficiente paracubrir la toma de CO2 por el cultivo durante el verano,previniendo niveles de deficiencia.

Para mantener mayores niveles de CO2 durante laventilación, será necesario duplicar o triplicar la dosisanterior. Este tipo de aplicación es muy cara y solo se

recomienda en cultivos de alto valor.


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formaldehído


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