Ecophysiological and agronomic response of horticultural crops grown under screens in a mediterranean climate

Abstract

[SPA] Esta tesis doctoral se presenta bajo la modalidad de compendio de publicaciones. Este trabajo atañe a la investigación de los efectos de mallas de protección, como mallas de sombreo o mallas anti-insectos, sobre el microclima y la respuesta fisiológica y agronómica de cultivos hortícolas. Un conocimiento más detallado de estos efectos debería conducir a un diseño óptimo de las estructuras de protección y a la mejora de las técnicas de cultivos en los sistemas de producción utilizando estas estructuras. En este trabajo, ensayos comparativos de diferentes tipos de mallas han sido llevados a cabo para evaluar sus efectos en el microclima y la respuesta de dos especies (pepino y pimiento). Los resultados más relevantes son los siguientes: - Un sombreado moderado durante el periodo estival es benéfico para los cultivos. (Publicación 1). Un sombreo interno ha producido efectos positivos en el microclima bajo invernadero y en el comportamiento fisiológico de cultivos de pepino. Las severas condiciones de estrés encontradas en el invernadero sin sombreo fueron sustancialmente reducidas bajo el invernadero sombreado, como demostrado por el incremento de la conductancia estomática de las plantas cultivadas bajo sombreo. - Las estructuras de malla mejoran la eficiencia de uso de la luz (Publicación 2). Se ha demostrado que, dentro del intervalo de reducción de transmisión correspondiendo a diferentes tipos de malla (de 20 a 40 %), la magnitud y la tendencia temporal de la asimilación neta de CO2 de plantas de pimiento fueron poco afectadas con respecto a las plantas cultivadas en el exterior, conduciendo a un aumento substancial de la eficiencia de uso de la luz. - Las estructuras de mallas incrementan la productividad de los cultivos de pimiento (Publicación 3). Nuestros resultados sugieren que la naturaleza más difusa de la radiación bajo estructuras de malla es probablemente la causa del rendimiento superior de las plantas cultivadas bajo estas estructuras. - Un modelo para predecir los requerimientos de agua de cultivos bajo malla (Publicación 4). Un método original para la estimación de la evapotranspiración de referencia de cultivos bajo malla ha sido desarrollado y validado. Este estudio aporta argumentos científicos y técnicos a la conclusión que las estructuras de malla con un diseño optimizado y con transmisión y porosidad adecuada constituyen uno de los medios más económicos y sostenibles de incrementar la productividad de los cultivos hortícolas en regiones Mediterráneas.

[ENG] This doctoral dissertation has been presented in the form of thesis by publication. The general scope of this work was to investigate the effect of crop covering-nets, like shade-nets or insect-proof screens, on the microclimate and crop response in protected cultivation. Knowledge and modelling of the effects of screens on microclimate should lead to a better design of the screens and adapted crop techniques, in order to ultimately increase growers¿ profitability with minimum impact on the environment. In this study, comparative experiments with shading materials differing in shading intensity and porosity were carried out to assess their effects on microclimate and crop (cucumber and sweet pepper) behaviour. The most relevant findings can be summarised as follows: - Moderate shading is beneficial to crops during the warm season (Publication 1). Shading by internal screen has a beneficial effect on both the greenhouse microclimate and crop behaviour under Mediterranean summer conditions. The strong stress conditions experienced by a cucumber crop under no shading were reduced under shading as demonstrated by the enhanced crop stomatal conductance. - Screenhouses improve light use efficiency (Publication 2). It was demonstrated that, within the relatively large range of shade provided by the tested screenhouses (ca. from 20 to 40 %), the magnitude and temporal trend of net CO2 assimilation were only slightly affected with respect to natural light conditions, therefore leading to a substantial increase in leaf light-use efficiency of sweet pepper plants. - Screenhouses increase yield with respect to outside crops (Publication 3). The results suggested that the more diffuse radiation regime prevailing under screenhouse is likely to be at the root of the higher sweet pepper crop performances observed under the screenhouses. - A model to predict screenhouse-crops water requirements (Publication 4). An original method to estimating the reference evapotranspiration of screenhouse-grown crops has been developed and validated. This work provides scientifically and technically-based arguments to support the conclusion that a well-designed screenhouse, having the appropriate optical properties and porosity, is one of the most environmentally and economically-sustainable structures for increasing the productivity of horticultural crops in Mediterranean regions.