Un invernadero es una estructura especial que está diseñada para regular la temperatura y la humedad del ambiente en el interior. Existen diferentes tipos de invernaderos, pero todos cuentan con grandes superficies cubiertas con materiales transparentes que captan la luz del sol y el calor. Los materiales más comunes utilizados en los invernaderos modernos para paredes y techos son plástico rígido de policarbonato, películas plásticas de polietileno o paneles de vidrio. [1] Cuando el interior de un invernadero está expuesto a la luz solar, la temperatura aumenta, proporcionando un ambiente protegido para que las plantas crezcan incluso en climas fríos.
Los términos invernadero , invernadero e invernadero suelen utilizarse indistintamente para referirse a las construcciones utilizadas para el cultivo de plantas. El término específico utilizado depende del material y del sistema de calefacción utilizado en el edificio. Hoy en día, los invernaderos se construyen más comúnmente con una variedad de materiales, como madera y plástico polietileno. [2] Un invernadero, por otro lado, es un tipo tradicional de invernadero hecho únicamente de paneles de vidrio que permiten la entrada de luz. El término invernadero indica que el invernadero se calienta artificialmente. Sin embargo, tanto las estructuras con calefacción como las sin calefacción generalmente pueden clasificarse como invernaderos.
Los invernaderos pueden variar en tamaño, desde pequeños cobertizos hasta edificios de tamaño industrial y enormes invernaderos. El ejemplo más pequeño es un invernadero en miniatura conocido como marco frío , que normalmente se utiliza en el hogar, mientras que los grandes invernaderos comerciales son instalaciones de producción de alta tecnología para verduras, flores o frutas. Los invernaderos de vidrio están llenos de equipos que incluyen instalaciones de protección, calefacción, refrigeración e iluminación, y pueden controlarse mediante una computadora para optimizar las condiciones para el crecimiento de las plantas. Luego se utilizan diferentes técnicas para gestionar las condiciones de crecimiento, incluida la temperatura del aire, la humedad relativa y el déficit de presión de vapor , con el fin de proporcionar el entorno óptimo para el cultivo de un cultivo específico.
Antes del desarrollo de los invernaderos, las prácticas agrícolas estaban limitadas a las condiciones climáticas. Según la zona climática de las comunidades, las personas estaban limitadas a una gama selecta de especies y épocas del año en las que podían cultivar plantas. Sin embargo, alrededor del año 30 d.C., el Imperio Romano construyó el primer intento registrado de un entorno artificial. [3] Debido al deterioro de la salud del emperador Tiberio , los médicos reales recomendaron que el emperador comiera un pepino al día. [3] Los pepinos , sin embargo, son plantas bastante tiernas y no crecen fácilmente durante todo el año. Por ello, los romanos diseñaron un entorno artificial, a modo de invernadero, para tener pepinos disponibles para el emperador durante todo el año. Los pepinos se plantaban en carros con ruedas que se ponían al sol todos los días y luego se llevaban al interior para mantenerlos calientes durante la noche. Los pepinos se almacenaban bajo marcos o en casas de pepinos vidriadas con tela aceitada conocida como specularia o con láminas de selenita (también conocida como lapis specularis ), según la descripción de Plinio el Viejo . [4] [5]
El siguiente gran avance en el diseño de invernaderos se produjo en Corea en el siglo XV, durante la dinastía Joseon . En la década de 1450, Soon ui Jeon describió el primer invernadero calentado artificialmente en su manuscrito llamado Sangayorok . [6] Pronto, ui Jeon se convirtió en médico de la familia real, y Sangayorok tenía como objetivo proporcionar a la nobleza importantes conocimientos agrícolas y de limpieza. [6] Dentro de la sección de técnicas agrícolas, Soon ui Jeon escribió cómo construir un invernadero que pudiera cultivar vegetales y otras plantas en el invierno. [6] El diseño coreano añade un sistema ondol a la estructura. [6] Un ondol es un sistema de calefacción coreano utilizado en espacios domésticos, que pasa por un tubo de humos desde una fuente de calor debajo del piso. [6] Además del ondol , también se calentó un caldero lleno de agua para crear vapor y aumentar la temperatura y la humedad en el invernadero. [6] Estos invernaderos coreanos fueron los primeros invernaderos activos que controlaban la temperatura, en lugar de depender únicamente de la energía del sol. [2] El diseño todavía incluía métodos de calefacción pasiva, como ventanas hanji semitransparentes aceitadas para capturar la luz y paredes de adobe para retener el calor, pero el horno proporcionaba un control adicional sobre el entorno artificial. [6] Los Anales de la Dinastía Joseon confirman que se construyeron estructuras similares a invernaderos que incorporaban ondol para proporcionar calor a los mandarinos durante el invierno de 1438. [6]
El concepto de invernadero también apareció en los Países Bajos y luego en Inglaterra en el siglo XVII, junto con las plantas. Algunos de estos primeros intentos requirieron enormes cantidades de trabajo para cerrar por la noche o prepararse para el invierno. Hubo serios problemas para proporcionar calor adecuado y equilibrado en estos primeros invernaderos. El primer invernadero con "estufa" (calentado) del Reino Unido se completó en el Chelsea Physic Garden en 1681. [7] Hoy en día, los Países Bajos tienen muchos de los invernaderos más grandes del mundo, algunos de ellos tan grandes que pueden producir millones. de hortalizas cada año.
La experimentación con el diseño de invernaderos continuó durante el siglo XVII en Europa, a medida que la tecnología produjo mejores vidrios y mejoraron las técnicas de construcción. El invernadero del Palacio de Versalles fue un ejemplo de su tamaño y complejidad; tenía más de 150 metros (490 pies) de largo, 13 metros (43 pies) de ancho y 14 metros (46 pies) de alto.
Al botánico francés Charles Lucien Bonaparte a menudo se le atribuye la construcción del primer invernadero moderno práctico en Leiden , Holanda, durante el siglo XIX para cultivar plantas tropicales medicinales. [8] Originalmente sólo en las propiedades de los ricos, el crecimiento de la ciencia de la botánica hizo que los invernaderos se extendieran a las universidades. Los franceses llamaron a sus primeros invernaderos naranjales , ya que servían para proteger a los naranjos de las heladas. A medida que las piñas se hicieron populares, se construyeron pinerías o huesos de piña .
Los invernaderos más grandes jamás concebidos se construyeron en Inglaterra durante la época victoriana. Como resultado directo de la expansión colonial, el propósito de los invernaderos pasó de la agricultura a la horticultura. [9] La transferencia acelerada de plantas y conocimientos hortícolas entre colonias contribuyó a la fascinación victoriana por las plantas y entornos "exóticos". [10] Los invernaderos se convirtieron en espectáculos para entretener al público en general. Los entornos seleccionados en invernaderos tenían como objetivo capturar "la imaginación occidental de un paisaje idealizado" y apoyar la fantasía del "otro" cultural. [10] Como consecuencia, se cree que la colección de plantas es un verdadero reflejo del mundo, pero en realidad son arreglos estereotipados de plantas "exóticas" para simbolizar exactamente dónde están las colonias británicas y hasta dónde llega su autoridad. [9] Para defender la hegemonía británica, los invernaderos se convirtieron en argumentos del poder colonial que hacen alarde del "control absoluto de los entornos y la flora colonizados... [usando plantas] como símbolo del poder imperial británico. [11]
Un diseño destacado del siglo XIX fueron los invernaderos con altura suficiente para árboles de gran tamaño, llamados invernaderos de palmeras . Normalmente se encontraban en parques o jardines públicos y ejemplificaban el desarrollo de la arquitectura de vidrio y hierro en el siglo XIX. Esta tecnología se utilizó ampliamente en estaciones de ferrocarril, mercados, salas de exposiciones y otros edificios grandes que necesitaban un área interna grande y abierta. Uno de los primeros ejemplos de casa de palmeras se encuentra en el Jardín Botánico de Belfast . Diseñado por Charles Lanyon , el edificio se completó en 1840. Fue construido por el fabricante de hierro Richard Turner , quien más tarde construiría Palm House, Kew Gardens en el Royal Botanic Gardens, Kew , Londres, en 1848. Esto se produjo poco después de la Gran Conservatorio de Chatsworth (1837-40) y poco antes El Palacio de Cristal (1851), ambos diseñados por Joseph Paxton , y ambos ahora perdidos. [12]
Otros grandes invernaderos construidos en el siglo XIX incluyeron el Palacio de Cristal de Nueva York , el Glaspalast de Múnich y los Invernaderos Reales de Laeken (1874-1895) para el rey Leopoldo II de Bélgica . En Japón, el primer invernadero fue construido en 1880 por Samuel Cocking , un comerciante británico que exportaba hierbas .
En el siglo XX, se añadió la cúpula geodésica a muchos tipos de invernaderos. Ejemplos notables son el Proyecto Eden en Cornwall , el Instituto Rodale [13] en Pensilvania, el Climatron en el Jardín Botánico de Missouri en St. Louis, Missouri, y Toyota Motor Manufacturing Kentucky . [14] La pirámide es otra forma popular para invernaderos grandes y altos; Hay varios invernaderos piramidales en el Conservatorio Muttart de Alberta ( c. 1976 ).
Las estructuras de invernadero se adaptaron en la década de 1960, cuando estuvieron ampliamente disponibles láminas más anchas de película de polietileno (polietileno). Las casas de aro fueron fabricadas por varias empresas y, con frecuencia, también las fabricaban los propios productores. Construidos con extrusiones de aluminio, tubos especiales de acero galvanizado o incluso solo tramos de tuberías de agua de acero o PVC, los costos de construcción se redujeron considerablemente. Esto resultó en la construcción de muchos más invernaderos en granjas y centros de jardinería más pequeños. La durabilidad de la película de polietileno aumentó enormemente cuando en la década de 1970 se desarrollaron y agregaron inhibidores de rayos UV más eficaces; estos ampliaron la vida útil de la película de uno o dos años a tres y, finalmente, cuatro o más años.
Los invernaderos conectados a canalones se hicieron más frecuentes en las décadas de 1980 y 1990. Estos invernaderos tienen dos o más tramos conectados por una pared común o una fila de postes de soporte. Las entradas de calefacción se redujeron a medida que la proporción entre el área del piso y el área de la pared exterior aumentó sustancialmente. Los invernaderos conectados a canalones ahora se usan comúnmente tanto en producción como en situaciones donde las plantas se cultivan y también se venden al público. Los invernaderos conectados a canaletas comúnmente están cubiertos con materiales de policarbonato estructurado o una doble capa de película de polietileno con aire soplado entre ellas para proporcionar una mayor eficiencia de calefacción.
La temperatura más cálida en un invernadero se produce porque la radiación solar incidente pasa a través del techo y las paredes transparentes y es absorbida por el suelo, la tierra y el contenido, que se vuelven más cálidos. Estos, a su vez, calientan el aire circundante dentro del invernadero. Como la estructura no está abierta a la atmósfera, el aire calentado no puede escapar por convección debido a la presencia del techo y las paredes, por lo que la temperatura dentro del invernadero aumenta.
Esto difiere de la teoría terrestre conocida como " efecto invernadero ", [15] [16] [17] [18] , que es una reducción en la pérdida de calor de un planeta a través de la radiación.
Los estudios cuantitativos sugieren que el efecto del enfriamiento por radiación infrarroja no es despreciable y puede tener implicaciones económicas en un invernadero calentado. El análisis de los problemas de radiación infrarroja cercana en un invernadero con pantallas de alto coeficiente de reflexión concluyó que la instalación de dichas pantallas redujo la demanda de calor en aproximadamente un 8% y se propuso aplicar tintes a las superficies transparentes. El vidrio compuesto menos reflectante, o el vidrio simple con revestimiento antirreflectante, menos efectivo pero más económico, también generaron ahorros. [19]
La ventilación es uno de los componentes más importantes de un invernadero exitoso. Si no hay una ventilación adecuada, los invernaderos y sus plantas en crecimiento pueden volverse propensos a tener problemas. El objetivo principal de la ventilación es regular la temperatura y la humedad al nivel óptimo y asegurar el movimiento del aire y así evitar la acumulación de patógenos vegetales (como Botrytis cinerea ) que prefieren condiciones de aire tranquilo. La ventilación también garantiza un suministro de aire fresco para la fotosíntesis y la respiración de las plantas , y puede permitir que importantes polinizadores accedan al cultivo del invernadero.
La ventilación se puede lograr mediante el uso de respiraderos (a menudo controlados automáticamente mediante una computadora) y ventiladores de recirculación.
La calefacción o la electricidad es uno de los costes más considerables en el funcionamiento de los invernaderos en todo el mundo, especialmente en climas más fríos. El principal problema al calentar un invernadero en comparación con un edificio que tiene paredes sólidas y opacas es la cantidad de calor que se pierde a través de la cubierta del invernadero. Dado que los revestimientos deben permitir que la luz se filtre en la estructura, por el contrario no pueden aislar muy bien. Dado que las cubiertas de plástico tradicionales para invernaderos tienen un valor R de alrededor de 2, se gasta una gran cantidad de dinero para reponer continuamente el calor perdido. La mayoría de los invernaderos, cuando se necesita calor suplementario, utilizan hornos eléctricos o de gas natural .
Existen métodos de calefacción pasiva que buscan calor utilizando un bajo aporte de energía. La energía solar se puede capturar en períodos de relativa abundancia (día/verano) y liberarla para aumentar la temperatura durante períodos más fríos (noche/invierno). El calor residual del ganado se puede utilizar para calentar invernaderos; por ejemplo, al colocar un gallinero dentro de un invernadero se recupera el calor generado por los pollos, que de otro modo se desperdiciaría. [20] Algunos invernaderos también dependen de la calefacción geotérmica . [21]
El enfriamiento generalmente se realiza abriendo las ventanas del invernadero cuando hace demasiado calor para las plantas que se encuentran dentro. Esto se puede hacer manualmente o de forma automatizada. Los actuadores de ventanas pueden abrir ventanas debido a la diferencia de temperatura o pueden abrirse mediante controladores electrónicos . Los controladores electrónicos se utilizan a menudo para controlar la temperatura y ajustar el funcionamiento del horno a las condiciones. Esto puede ser tan simple como un termostato básico, pero puede ser más complicado en operaciones de invernaderos más grandes.
Para situaciones muy calurosas, se puede utilizar una casa de sombra que proporcione enfriamiento mediante sombra.
Durante el día, la luz entra al invernadero a través de las ventanas y es aprovechada por las plantas. Algunos invernaderos también están equipados con luces de cultivo (a menudo luces LED) que se encienden por la noche para aumentar la cantidad de luz que reciben las plantas, aumentando así el rendimiento de ciertos cultivos. [22]
Los beneficios del enriquecimiento de dióxido de carbono a aproximadamente 1100 partes por millón en cultivos de invernadero para mejorar el crecimiento de las plantas se conocen desde hace casi 100 años. [23] [24] [25] Después del desarrollo de equipos para el enriquecimiento en serie controlado de dióxido de carbono, la técnica se estableció a gran escala en los Países Bajos. [26] Los metabolitos secundarios, por ejemplo, los glucósidos cardíacos en Digitalis lanata , se producen en mayores cantidades mediante el cultivo en invernadero a mayor temperatura y mayor concentración de dióxido de carbono. [27] El enriquecimiento de dióxido de carbono también puede reducir el uso de agua del invernadero en una fracción significativa al mitigar el flujo de aire total necesario para suministrar carbono adecuado para el crecimiento de las plantas y, por lo tanto, reducir la cantidad de agua perdida por evaporación. [28] Los invernaderos comerciales ahora se ubican con frecuencia cerca de instalaciones industriales apropiadas para beneficio mutuo. Por ejemplo, Cornerways Nursery en el Reino Unido está estratégicamente ubicado cerca de una importante refinería de azúcar, [29] y consume calor residual y CO 2 de la refinería que, de otro modo, se expulsaría a la atmósfera. La refinería reduce sus emisiones de carbono, mientras que el vivero disfruta de mayores rendimientos de tomates y no necesita proporcionar su propia calefacción de invernadero.
El enriquecimiento sólo resulta eficaz cuando, según la ley de Liebig , el dióxido de carbono se ha convertido en el factor limitante . En un invernadero controlado, el riego puede ser trivial y los suelos pueden ser fértiles por defecto. En jardines y campos abiertos menos controlados, el aumento de los niveles de CO 2 solo aumenta la producción primaria hasta el punto de agotamiento del suelo (suponiendo que no haya sequías, [30] [31] [32] inundaciones, [33] o ambas [34] [35] [36] [37] [38] ), como lo demuestra prima facie el hecho de que los niveles de CO 2 continúan aumentando. Además, los experimentos de laboratorio, las parcelas de prueba de enriquecimiento de carbono en el aire libre (FACE) [39] [40] y las mediciones de campo proporcionan replicabilidad . [41] [42]
En los invernaderos domésticos, el vidrio utilizado suele ser de 3 mm (o ⅛ ″) de grado 'vidrio hortícola', que es vidrio de buena calidad que no debe contener burbujas de aire (que pueden provocar quemaduras en las hojas al actuar como lentes). [43]
Los plásticos más utilizados son películas de polietileno y láminas multicapa de material de policarbonato o vidrio acrílico PMMA .
Los invernaderos de vidrio comerciales suelen ser instalaciones de producción de alta tecnología para hortalizas o flores. Los invernaderos de cristal están equipados con equipos como instalaciones de protección, calefacción, refrigeración e iluminación, y pueden controlarse automáticamente mediante una computadora.
En el Reino Unido y otros países del norte de Europa, históricamente se utilizó como unidad de construcción estándar un panel de vidrio hortícola denominado "Dutch Light", con unas dimensiones de 28¾ ″ x 56 ″ (aprox. 730 mm x 1422 mm). Este tamaño proporciona una mayor superficie acristalada en comparación con el uso de paneles más pequeños, como los de 600 mm de ancho que normalmente se utilizan en los diseños domésticos modernos, que luego requieren más estructura de soporte para un tamaño total de invernadero determinado. Un estilo de invernadero que tiene lados inclinados (lo que da como resultado una base más ancha que a la altura de los aleros) y que utiliza estos paneles sin cortar también se suele denominar "diseño de luz holandesa", y un marco frío que utiliza un panel completo o medio panel como de Tamaño "holandés" o "medio holandés".
Los invernaderos permiten un mayor control sobre el entorno de crecimiento de las plantas. Dependiendo de las especificaciones técnicas de un invernadero, los factores clave que pueden controlarse incluyen la temperatura, los niveles de luz y sombra, el riego , la aplicación de fertilizantes y la humedad atmosférica . Los invernaderos se pueden utilizar para superar las deficiencias en las cualidades de crecimiento de un terreno, como una temporada de crecimiento corta o niveles deficientes de luz, y de ese modo pueden mejorar la producción de alimentos en ambientes marginales. Las casas de sombra se utilizan específicamente para brindar sombra en climas cálidos y secos. [47] [48]
Como pueden permitir el cultivo de ciertos cultivos durante todo el año, los invernaderos son cada vez más importantes en el suministro de alimentos de los países de latitudes altas. Uno de los complejos más grandes del mundo se encuentra en Almería , Andalucía , España , donde los invernaderos cubren casi 200 km 2 (49.000 acres). [49]
Los invernaderos se utilizan a menudo para cultivar flores , verduras , frutas y trasplantes . Para la producción comercial generalmente se utilizan variedades especiales de invernadero de ciertos cultivos, como los tomates.
Muchas verduras y flores se pueden cultivar en invernaderos a finales del invierno y principios de la primavera, y luego trasplantarlas al exterior a medida que el clima se calienta. Los estantes para bandejas de semillas también se pueden utilizar para apilar bandejas de semillas dentro del invernadero para luego trasplantarlas al exterior. La hidroponía (especialmente los marcos en A hidropónicos ) se pueden utilizar para aprovechar al máximo el espacio interior cuando se cultivan hasta alcanzar un tamaño maduro dentro del invernadero.
Los abejorros pueden utilizarse como polinizadores para la polinización , pero también se han utilizado otros tipos de abejas , además de la polinización artificial.
El entorno relativamente cerrado de un invernadero tiene requisitos de gestión únicos, en comparación con la producción al aire libre. Es necesario controlar las plagas y enfermedades , así como las temperaturas y humedad extremas, y es necesario el riego para proporcionar agua. La mayoría de los invernaderos utilizan aspersores o líneas de goteo. Es posible que se requieran importantes aportes de calor y luz, especialmente en la producción invernal de hortalizas de clima cálido.
Los invernaderos también tienen aplicaciones fuera de la industria agrícola . GlassPoint Solar , ubicada en Fremont, California , encierra campos solares en invernaderos para producir vapor para la recuperación de petróleo mejorada con energía solar . Por ejemplo, en noviembre de 2017, GlassPoint anunció que está desarrollando una instalación de recuperación de petróleo mejorada con energía solar cerca de Bakersfield, California, que utiliza invernaderos para encerrar sus cilindros parabólicos . [50]
Una "casa alpina" es un invernadero especializado que se utiliza para cultivar plantas alpinas . El propósito de una casa alpina es imitar las condiciones en las que crecen las plantas alpinas; particularmente para proteger de las condiciones húmedas en invierno. Las casas alpinas a menudo no tienen calefacción, ya que las plantas que allí se cultivan son resistentes o, como máximo, necesitan protección contra las fuertes heladas en invierno. Están diseñados para tener una excelente ventilación. [51]
Se estima que en todo el mundo hay nueve millones de acres (unos treinta y seis mil quinientos kilómetros cuadrados) de invernaderos. [52]
Los Países Bajos tienen algunos de los invernaderos más grandes del mundo. Tal es la escala de producción de alimentos en el país que en 2017 los invernaderos ocupaban cerca de 5.000 hectáreas. [53]
Los invernaderos comenzaron a construirse en la región de Westland, en los Países Bajos, a mediados del siglo XIX. La adición de arena a los pantanos y suelo arcilloso creó un suelo fértil para la agricultura, y alrededor de 1850 se cultivaron uvas en los primeros invernaderos, simples construcciones de vidrio en las que uno de los lados estaba formado por una pared sólida. A principios del siglo XX, los invernaderos comenzaron a construirse con todos los lados de vidrio y comenzaron a calentarse. Esto también permitió la producción de frutas y verduras que normalmente no crecían en la zona. Hoy en día, Westland y los alrededores de Aalsmeer tienen la mayor concentración de agricultura de invernadero del mundo. [ cita necesaria ] Westland produce principalmente hortalizas, además de plantas y flores; Aalsmeer se destaca principalmente por la producción de flores y plantas en macetas. Desde el siglo XX, los alrededores de Venlo y partes de Drenthe también se han convertido en regiones importantes para la agricultura de invernadero.
Desde el año 2000, las innovaciones técnicas han incluido el "invernadero cerrado", un sistema completamente cerrado que permite al productor un control total sobre el proceso de cultivo utilizando menos energía. Los invernaderos flotantes [ se necesita aclaración ] se utilizan en zonas acuosas del país.
Los Países Bajos tienen alrededor de 4.000 empresas de invernaderos que operan más de 9.000 hectáreas [54] de invernaderos y emplean a unos 150.000 trabajadores, produciendo 7.200 millones de euros [55] en hortalizas, frutas, plantas y flores, de los cuales alrededor del 80% se exporta. [ cita necesaria ] [56] [57]
Medios relacionados con invernaderos en Wikimedia Commons
