Agrociencia Colegio de Postgraduados
[email protected] ISSN (Versión impresa): 1405-3195 MÉXICO
2004 Miguel A. García Delgado / Alejandro Zermeño González / Vicente Lee Rodríguez / Blanca I. Castro Meza / Florencio Briones Encinia / Manuel de J. Aguirre Bortoni EFECTO DE LA NEBULIZACIÓN EN LA TEMPERATURA Y HUMEDAD DEL AIRE Y SU RELACIÓN CON EL CUAJADO Y RENDIMIENTO DE FRUTOS DE NARANJO NAVEL Agrociencia, noviembre-diciembre, año/vol. 38, número 006 Colegio de Postgraduados Texcoco, México pp. 643-651
EFECTO DE LA NEBULIZACIÓN EN LA TEMPERATURA Y HUMEDAD DEL AIRE Y SU RELACIÓN CON EL CUAJADO Y RENDIMIENTO DE FRUTOS DE NARANJO NAVEL EFFECT OF MISTING ON AIR TEMPERATURE AND HUMIDITY AND ITS RELATIONSHIP WITH FRUIT SET AND YIELD OF NAVEL ORANGE Miguel A. García-Delgado1, Alejandro Zermeño-González2, Vicente Lee-Rodríguez3, Blanca I. Castro-Meza1, Florencio Briones-Encinia1 y Manuel de J. Aguirre-Bortoni1 1
Unidad Académica Multidisciplinaria Agronomía y Ciencias. Universidad Autónoma de Tamaulipas. 2Departamento de Riego y Drenaje. Universidad Autónoma Agraría Antonio Narro. 25315. Saltillo, Coahuila. México. (
[email protected]). 3Facultad de Ciencias Agrícolas Campus IV. Universidad Autónoma de Chiapas.
RESUMEN
ABSTRACT
En esta investigación se estudió el efecto de la nebulización (microaspersión aérea de gota fina), en la temperatura y humedad del aire en el interior del dosel de los árboles, así como su relación con el cuajado y rendimiento de fruto en naranjo (Citrus sinensis L). El estudio se realizó en una huerta de naranja Navel variedad Washington, en Güemez, Tamaulipas, México, durante el ciclo de producción 2001. La nebulización se realizó con nebulizadores de gota fina instalados sobre la copa de los árboles, a una tasa de 2.0 mm h−1, con ciclos de una hora, entre marzo y junio de 2001. Los tratamientos evaluados fueron: T1=30, T2=34, T3=38 oC, que fueron las temperaturas del aire para iniciar la nebulización, más T4 que fue el tratamiento testigo sin nebulización. Cuando la temperatura del aire fue mayor o igual a 36 oC y la radiación solar mayor o igual a 900 Wm−2, la nebulización redujo hasta en 5 oC la temperatura del aire dentro del dosel e incrementó la presión de vapor del aire hasta en 12%, entre las 12:30 y las 16:00 h, cuando era mayor la incidencia de radiación solar. La nebulización de T 30 oC aumentó el cuajado y el rendimiento de fruto. Se observó una correlación de −0.99 entre la reducción de la temperatura inducida por la nebulización y el rendimiento de fruta. La nebulización no afectó la calidad interna y externa del fruto.
The effect of misting (fine-drop microsprinkling over the canopy) on air temperature and humidity under the canopy of the trees, and its relationship to fruit set and fruit yield in orange (Citrus sinensis L.) was studied. The study was conducted in a Washington var. Navel orange, orchard in Güemez, Tamaulipas, México, during the 2001 production cycle. Misting was done with microsprinklers placed over the tree crowns at a rate of 2.0 mm h−1, with one-hour cycles, from March to June, 2001. The treatments evaluated were: T1=30 oC, T2=34 oC, T3=38 oC, which were the air temperatures to begin misting, plus T4, the control treatment without misting. When the air temperature was above or equal to 36 oC and solar radiation was above or equal to 900 Wm−2, misting reduced air temperature up to 5 oC inside the canopy and increased air water vapor pressure up to 12% between 12:30 and 16:00 h when there was a greater incidence of solar radiation. Misting at T 30 oC increased fruit set and fruit yield. A correlation of
−0.99
between the reduction in air
temperature induced by misting and fruit yield was observed. Misting had no effect on internal and external fruit quality. Key words: Evaporative cooling, microsprinklers, water vapor pressure, air temperature.
Palabras clave: Enfriamiento evaporativo, microaspersión, presión de vapor, temperatura del aire.
INTRODUCTION
I
n the last decade México has been third in the world in orange (Citrus sinensis L.) production after Brazil and the United States (FAO, 2003), with 67% of its total citrus area. The major grower-States are Veracruz, Tamaulipas, San Luis Potosí, Tabasco, Nuevo León and Sonora (Leos, 2001). The fruit is consumed fresh and as juice. For fresh consumption, oranges from the Navel group are preferred; their fruits are large, seedless and sweet, and the peel is of good color and easily peeled off, an essential requirement for acceptance as table fruit (Gómez and Schwentesius, 1997; Saunt, 1992).
INTRODUCCIÓN
E
n la última década México ha ocupado el tercer lugar mundial en producción de naranja (Citrus sinensis L.) después de Brasil y Estados Unidos (FAO, 2003), con 67% de la superficie establecida de cítricos. Los principales Estados productores son Veracruz, Tamaulipas, San Luis Potosí, Tabasco, Nuevo
Recibido: Marzo, 2004. Aprobado: Septiembre, 2004. Publicado como ARTÍCULO en Agrociencia 38: 643-651. 2004. 643
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AGROCIENCIA VOLUMEN 38, NÚMERO 6, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2004
León y Sonora (Leos, 2001). El fruto se consume fresco y en jugo; para el consumo en fresco se prefieren las naranjas del grupo Navel, cuyos frutos son de tamaño grande, sin semilla, sabor dulce y corteza de buena coloración que se desprende fácilmente, requisito indispensable para ser aceptada como fruta de mesa (Gómez y Schwentesius, 1997; Saunt, 1992). En la región citrícola del centro de Tamaulipas la naranja Navel tiene un rendimiento promedio de 16 t ha−1 en condiciones de riego, el cual es inferior al obtenido en las principales zonas productoras del mundo (27.5 t ha−1) para estas naranjas. Las altas temperaturas (32 a 42 oC) en esta región desde la floración hasta la cosecha del fruto son las principales causas del bajo cuajado y rendimiento de fruto. El calor y los vientos secos provocan severos daños a la floración y al cuajado del fruto. Durante el desarrollo vegetativo, desde finales de primavera hasta inicios de otoño, las temperatura mayores de 32 oC disminuyen el crecimiento (Loussert, 1992; Agustí, 1999), y las superiores a 30 oC reducen la actividad fotosintética de la naranja Navel (Lovatt et al.,1984). La variedad Washington, del grupo Navel, reduce su fotosíntesis neta con temperaturas mayores de 30 oC, lo que resulta en abscisión de frutos pequeños (Cary y Weerts, 1978). La aspersión foliar de agua sobre la copa de los árboles puede modificar el microclima del dosel (Gilbert et al., 1970) por reducir la temperatura del aire entre 3 y 6 oC e incrementar la humedad relativa entre 10 y 20%. Según Davies (1986), la nebulización aplicada en naranjos Navel cultivados en Florida, EE. UU. redujo la caída de frutos, que ocurre en junio. Similarmente, en las regiones citrícolas de California y Florida se ha utilizado el riego por aspersión de manera intermitente sobre la copa de los árboles para reducir la caída de frutos durante los meses calurosos (Erickson, 1986; Syvertsen y Lloyd, 1994). En Florida la aspersión aérea redujo la temperatura del aire de 34 a 28 oC, y en el Valle de San Joaquín, California, redujo la temperatura foliar de 50 a 30 oC cuando la temperatura del aire era 38 oC (Timmer y Duncan, 1999) En México no se ha evaluado el efecto de la nebulización en la temperatura y presión de vapor del aire, ni su relación con el cuajado y el rendimiento de fruto. La naranja Navel es importante como fruto de mesa nacional e internacionalmente, por lo cual conviene evaluar tecnologías que permitan incrementar la productividad de este cítrico. En esta investigación se analizó el efecto de la microaspersión aérea de gota fina (nebulización), aplicada intermitentemente sobre la copa de los árboles, en la temperatura y presión de vapor del aire, y su relación con el cuajado y rendimiento de frutos de la naranja Navel en la región citrícola del Estado de Tamaulipas.
In the citrus region of central Tamaulipas, Navel orange under irrigation has an average yield of 16 t ha−1; this is lower than that obtained in the major grower zones of the world (27.5 ha−1) for this orange. The high temperatures (32 to 42 oC) in this region from flowering to harvest are the main causes of low fruit set and yield. The heat and dry winds cause severe damage to flowering and fruit set. During vegetative development, from the end of spring to the beginning of fall, temperatures above 32 oC reduce growth (Loussert, 1992; Agustí, 1999), and temperatures above 30 oC reduce photosynthetic activity in Navel orange (Lovatt et al., 1984). The Washington variety of the Navel group reduces net photosynthesis with temperatures above 30 oC, resulting in abscission of small fruits (Cary and Weerts, 1978). Foliar spraying of water over the tree crowns can modify the microclimate under the canopy (Gilbert et al., 1970) by reducing air temperature by 3 and 6 oC and increasing relative humidity 10 to 20%. According to Davies (1986), misting applied in Navel oranges cultivated in Florida reduced fruit fall, which occurs in June. Similarly, in the citrus regions of California and Florida, sprinkle irrigation has been used intermittently over the tree crowns to reduce fruit fall during the hot months (Erickson, 1986; Syvertsen and Lloyd, 1994). In Florida aerial spraying reduced air temperature from 34 to 28 oC, and in San Joaquin Valley, California, it reduced leaf temperature from 50 to 30 oC when air temperature was 38 oC (Timmer and Duncan, 1999). In México the effect of misting on temperature and air water vapor pressure has not been evaluated, nor has its relationship with fruit set and fruit yield. Navel orange is important as a table fruit both nationally and internationally, and so it is convenient to evaluate technologies that can increase the productivity of this citrus fruit. In this study the effect of aerial fine-drop microsprinkling applied intermittently over tree crowns on temperature and air water vapor pressure, and its relationship to fruit set and yield of Navel orange in the citrus-growing region of the State of Tamaulipas was analyzed.
MATERIALS AND METHODS Location and characteristics of the study site The study was conducted in a Navel orange orchard in the municipality of Güemez, Tamaulipas, from November 15, 2000, to November 25, 2001. The geographic coordinates of the experimental site are 23o 55’ 40’ N and 99o 12’ 35” W, at an altitude of 201 m (INEGI, 1999). The predominant climate is hot semi-humid, with a mean annual temperature of 23.3 oC and mean annual rainfall of 787 mm. The trees of the orchard were
GARCÍA-DELGADO et al.: NEBULIZACIÓN Y SU RELACIÓN CON RENDIMIENTO DE FRUTOS DE NARANJO NAVEL
Tratamientos y diseño experimental Se utilizó un diseño completamente al azar con cuatro tratamientos y cuatro repeticiones. Los tratamientos consistieron de la temperatura del aire para iniciar la nebulización: T1, iniciar a 30 oC; T2, a 34 oC; T3, a 38 oC; T4, testigo (sin nebulización). La unidad experimental fue una hilera de seis árboles, de los cuales los cuatro centrales (cada árbol fue una repetición) se utilizaron para el análisis estadístico; las unidades experimentales se separaron por una hilera de árboles sin nebulización (Figura 1), para evitar que la nebulización aplicada a un tratamiento fuera transportada a otro por el viento. Todos los árboles de las cuatro unidades experimentales eran homogéneos en volumen de copa y en rendimiento del año anterior. En cada tratamiento se aplicaron las nebulizaciones por 1 h durante el día (entre las 10:00 y las 19:00 h), con intervalos de 1 h entre aplicaciones; la siguiente aplicación se hizo cuando la temperatura del aire correspondía a la del tratamiento por aplicar. La temperatura del aire se midió con un termopar de cobre-constantano colocado en el interior de una garita ubicada al centro de la huerta (Figura 1). La nebulización se realizó con seis nebulizadores de gota fina instalados sobre la copa de los árboles, a los lados de cada hilera, a 4.8 m de altura y separados 3.2 m (Figura 2). Se aplicó una tasa de agua de 2 mm h−1, equivalente a 5.56 L s−1 ha−1, ya que se considera que los mejores resultados del enfriamiento del follaje se obtienen con aplicaciones mayores de 4.7 L s−1 ha−1 (Evans, 1998). La nebulización se aplicó del 13 de marzo al 2 de junio de 2001. Los árboles de todos los tratamientos se regaron con el sistema de microaspersión existente en la huerta. La tensión de humedad del suelo (en los cuatro tratamientos) se midió a 30 cm de profundidad, con tensiómetros. De marzo a mayo los riegos se
Treatments and experimental design A completely randomized design was used with four treatments and four replications. The treatments consisted of different air temperatures at initiation of misting: T1, initiating at 30 oC; T2 at 34 oC; T3, at 38 oC; T4, control with no misting. The experimental unit was one row of six trees, of which the four center trees (each tree was a replication) were used for the statistical analysis; the experimental units were separated by one row of trees without misting (Figure 1) to prevent misting applied to one treatment from being transported to another by wind. All the trees of the four experimental units were homogenous in crown volume and yield of the previous year. For all treatments misting was applied for 1 h during the day (between 10:00 and 19:00 h) with intervals of 1 h between applications; the following application was performed when the temperature of the air corresponded to that of the respective treatment. Air temperature was measured with a copper-constantan thermocouple placed inside a box located in the center of the orchard (Figure 1). Trees were misted with six microsprinklers installed over the tree crowns on the sides of each row, 4.8 m high and 3.2 m apart (Figure 2). Water rate applied was 2 mm h−1, equivalent to 5.56 L s−1 ha−1, since it was considered that the best results for foliage
Testigo N
↑ T 38 oC
La investigación se realizó en una huerta de naranjo Navel en el municipio de Güemez, Tamaulipas, desde el 15 de noviembre de 2000 al 25 de noviembre de 2001. Las coordenadas geográficas del sitio experimental son 23o 55’ 40’’ N y 99o 13’ 35’’ O, y altitud de 201 m (INEGI, 1999). El clima predominante es semihúmedo cálido, con temperatura media anual 23.3 oC y precipitación promedio anual 787 mm. Los árboles de la huerta tenían 26 años de edad, habían sido injertados sobre naranjo agrio (Citrus aurantium L.) y estaban distribuidos a 8 m entre hileras y 4 m entre árboles. El suelo es un Vertisol crómico, de textura fina y media, de origen aluvial profundo (más de 2 m), sin problemas de salinidad. Los análisis físicos y químicos del suelo mostraron que es ligeramente alcalino (pH=7.25), de textura arcillosa, buena capacidad de retención de humedad (358 mm agua m−1 de profundidad), sin problemas de sodio, y bajo contenido de materia orgánica (0.05) among treatments in the variables of fruit quality (Table 2). Hence, the main effect of misting is an increase in fruit set and yield, without affecting quality.
CONCLUSIONS For the environmental conditions of March to June 2001 in the citrus-growing region of the State of Tamaulipas, and with a misting rate of 2 mm h−1, it was possible to reduce air temperature inside the tree canopy up to 5 oC. During misting episodes, the water vapor pressure inside the canopy increased 0.3 KPa, relative to the control without misting. The highest fruit set and yield of Navel orange was obtained with misting applied when air temperature reached 30 oC. When it was applied at 34 or 38 oC the beneficial effects of misting were fewer and nonsignificant. A linear relationships between air temperature at initiation of misting and fruit yield (r=−0.99) and between fruit set and yield (r=0.95) was observed. Misting did not affect fruit quality.
Alfonso Sagastegui Coutiño por permitirnos usar su esta investigación; al CONACYT, al personal del de Investigación y Diagnóstico Agrícola de la UAM y Ciencias, a la Dirección de Investigación y al
—End of the English version—
Cuadro 2. Calidad interna y externa del fruto en los tratamientos evaluados. Table 2. Internal and external fruit quality in evaluated treatments.
Tratamiento
30 oC 34 oC 38 oC Testigo
Diámetro ecuatorial (cm)
Diámetro polar (cm)
Grosor de cáscara (cm)
Contenido de jugo (%)
Grados Brix
Relación de sólidos solubles
8.3 8.0 7.9 7.8
8.4 8.3 8.3 8.2
0.3 0.2 0.2 0.2
37.3 36.4 33.7 32.9
10.5 10.4 10.3 10.1
26.8 26.0 24.7 22.7
GARCÍA-DELGADO et al.: NEBULIZACIÓN Y SU RELACIÓN CON RENDIMIENTO DE FRUTOS DE NARANJO NAVEL Departamento de Riego y Drenaje de la UAAAN por el apoyo brindado para este trabajo; al Centro para el Fomento e Investigación Citrícola Francisco Villa por los análisis químicos para evaluar la calidad de fruto, y al Ing. Inocente Herrera M. de Rex Irrigación Victoria, por su apoyo para el establecimiento del sistema de nebulización.
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