Title

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

Author

ANTONIO JUAREZ MALDONADO

Contributor

ADALBERTO BENAVIDES MENDOZA (Thesis Adviser)

ALEJANDRO ZERMEÑO GONZÁLEZ (Thesis Adviser)

HOMERO RAMÍREZ RODRÍGUEZ (Thesis Adviser)

KARIM DE ALBA ROMENUS (Thesis Adviser)

AMERICA BERENICE MORALES DIAZ (Thesis Adviser)

Access level

Open Access

Summary or description

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.

The tomato is the most important vegetable worldwide. In Mexico, 70% of the cultivated area under protected conditions corresponds to tomato crop. It is important to have an effective management in intensive agriculture. In order to do so, it is important to understand the factors that determine the production potential of crops. Water use is the most important factor in determining the performance, the second one is mineral nutrition. It is convenient to use techniques such as mathematical modeling, in order to design strategies that allow for efficient management of water and nutrients in the tomato crop. Two crop cycles of tomato were developed during the years 2011 and 2012 in order to generate the information needed to calibrate and validate a dynamic growth model. Four plants per week were removed to determine fresh and dry weights of different tomato organs. In order to know the relationship between the different organs of tomato plant correlation analysis and regression were performed between them. The obtained data was used to generate different growth curves for plant structures. The daily water consumption was also measured to determine evapotranspiration and transpiration. Multiple regression equations were fitted to estimate daily evapotranspiration and transpiration. Through instrumentation, several climatic variables were measured. Mineral analyzes where performed during crop development to determine the contents of N, P, K, Ca, Mg and S in the various organs of the plant. With this information, regression equations were generated to mimic the mineral content in plants. Regression models were included in the dynamic model in order to dynamically simulate changes in mineral concentration over time. It was found that the tomato crop provided an exponential growth phase from transplanting until flowering, and a linear growth phase after flowering. It was shown that a strong correlation exists between the fresh and dry weights of different plant organs (P ≤ 0.01), and at different stages of growth (P ≤ 0.01). Regarding water consumption by tomato plants, regression equations were generated and they presented adjusted R2 index values greater than 0.90 for both estimated transpiration to estimated evapotranspiration. Regarding the modeling of tomato growth, the results showed that the model adequately simulates weight of leaves and fruit weight (EF> 0.95 and Index> 0.95). On the other hand, output for harvested leaves and harvested fruits, the simulation was less accurate (EF <0.90 and Index <0.90). Meanwhile, the simulation of the concentration of minerals was adequate for S, N, P, K, since both the EF index and the index showed values higher than 0.95. Simulation of Ca and Mg concentration showed EF values of 0.75 and 0.89 respectively. Information presented in this work is useful for irrigation management and nutrition, both considered as major factors in greenhouse tomato crop. Using the obtained multiple regression models is possible to estimate water needs of tomato plants under greenhouse conditions from simple variables. The dynamic modeling of tomato growth and mineral concentration is used for crop management planning and to design more suitable nutrition strategies.

Publish date

December, 2013

Publication type

Doctoral thesis

Publication version

Published Version

Format

application/pdf

Language

Spanish

Audience

Students

Researchers

Source repository

Repositorio Digital CID-UAAAN

Downloads

5038

Comments



You need to sign in or sign up to comment.