José Luis Di Laccio
El Uruguay es un país esencialmente agro-exportador. La producción de pasturas, coberturas vegetales y cultivos protegidos depende, entre otros factores, de la radiación fotosintéticamente activa (PAR) incidente en los cultivos. El efecto de la radiación PAR interceptada y absorbida por diferentes cultivos ha sido estudiado desde el punto de vista agronómico en el mundo y en Uruguay. Sin embargo, las medidas de radiación PAR disponibles en el territorio son escasas y de calidad desconocida; no existe un programa sistemático de medida PAR y menos un análisis de su relación con la irradiancia solar global (una magnitud hoy bien relevada en Uruguay) o sus características típicas (distribución espacial, estacional y variabilidad interanual, por ejemplo). La radiación PAR, correspondiente a la porción del espectro solar entre 400 y 700 nm, tiene un rol fundamental en la fotosíntesis en plantas, micro algas y algunas bacterias, y su caracterización en una región geográfica determinada es relevante para la planificación de la producción agropecuaria, tanto de cultivos a cielo abierto como de cultivos controlados o protegidos (invernáculos). Sin embargo, esto requiere cierta especialización en la medida y modelado de la radiación solar PAR que hasta el momento en nuestro país sigue pendiente, pese a su importancia para el sector agropecuario y hortofrutícola. El modelado de la radiación PAR es una nueva línea de trabajo en Uruguay y creemos que obtener los primeros resultados de la comparación de desempeño de diferentes estrategias de estimación de radiación PAR por satélite para nuestro país resultará en un aporte útil al sector productivo.
Para una caracterización climática de la radiación solar (u otras variables climáticas) es necesario contar con información de largo plazo (algunas décadas, al menos) con niveles de incertidumbre conocidos. Como se mencionó, en Uruguay las medidas PAR son escasas.
El Laboratorio de Energía Solar (LES ) desde 2016 (3-4 años) está relevando la radiación PAR con calidad controlada. Por otro lado el LES y la Facultad de Ingeniería mantienen una red con 8 estaciones de medida de radiación solar de calidad controlada (Red de Medidas Continuas de Irradiancia Solar). Esta red de calidad controlada comenzó operaciones en 2010 con tres sitios iniciales y ya cuenta con 10 años de medidas ininterrumpidas en algunas estaciones. Actualmente, se miden diferentes componentes de la radiación solar (global, directa, difusa) en diferentes estaciones, pero todas miden la irradiancia global en plano horizontal (GHI). Esta información ha servido de base para el ajuste local de modelos de irradiancia por satélite y en definitiva ha permitido avances significativos en el conocimiento del recurso solar del Uruguay, incluyendo la segunda versión del Mapa Solar del Uruguay, con la posibilidad de ofrecer medias históricas de irradiación diaria sobre cualquier punto del territorio, como se muestra en http://les.edu.uy/online/msuv2/.
Por detalles sobre esta red se recomienda consultar el sitio http://les.edu.uy/rmcis/. Como se mencionó, la estación LE (LES, Salto) (lat:-31.28°, lon:-57.92° y A: 42 m) es la única que cuenta con una medida de radiación PAR en plano horizontal operativa desde 2016. En 2020 se incorporarán medidas de PAR adicionales en algunas estaciones de la RMCIS para poder evaluar la variabilidad espacial para Uruguay. Entre las capacidades del LES está la de estimar GHI a través de imágenes satélites y esto abre camino a la posibilidad de estimar PAR por satélite.
Hoy es posible, a partir de los datos de la estación LE, correlacionar GHI vs PAR a diferentes escalas de tiempo. Además, utilizando modelos espectrales de cielo claro, es posible obtener PAR a partir de imágenes del satélite GOES-E, que proporcionan la información sobre nubosidad. Es necesario comparar el desempeño local de ambas estrategias de modo de poder decidir cuál es la de menor incertidumbre para utilizar en el resto del territorio. Estos modelos nos permitirían disponer de información histórica (20 años) y elaborar un Mapa Solar de Radiación PAR para la región. Cuantificar la disponibilidad espacial y la variabilidad de este recurso permitiría reducir los niveles de riesgo de aplicaciones en el sector agrícola. Trabajos referidos a la vinculación entre radiación PAR e irradiación solar muestran variabilidad entre los resultados reportados en estos trabajos muestran que es necesario un análisis y modelado local de la radiación PAR, de modo de tener en cuenta las particularidades atmosféricas locales en su estimación.
Hoy tenemos los primeros avances en el estudio de la radiación PAR siendo estos auspiciosos, en la figura 1 se muestra un gráfico de radiación PAR (Qp) a lo largo del tiempo desde el inicio de las mediciones en Salto.
Recordemos que el uso de invernáculos es común entre productores agrícolas del país. En particular, el Litoral Norte del Uruguay (Artigas, Salto) ocupa un lugar preponderante: datos oficiales de 2015 muestran que la superficie total de cultivos protegidos (invernáculos, túneles, etc.) fue de 425 hectáreas, con una producción de 37 mil toneladas, lo que representa un 67 % del total producido en Uruguay (55 mil toneladas), de las cuales aproximadamente la mitad corresponde a Tomate para consumo interno. Estos números muestran la importancia del cultivo protegido en el país y la relevancia de contar un conocimiento adecuado de la radiación PAR en el interior del invernadero. En nuestro país, los productores agrícolas se basan en la experiencia previa para seleccionar el tipo de invernáculo a construir (Capilla simétrica o asimétrica, diente de sierra, túnel, macro túnel, entre otros), la orientación geográfica (Norte-Sur; Este-Oeste u otra de acuerdo con el relieve, cultivo y vientos predominantes), así como los materiales de la estructura y del recubrimiento. El costo tiene fuerte incidencia en estas decisiones, las cuales impactan directamente en el resultado de la producción. Por lo general, las decisiones se toman desde la experiencia acumulada no sistematizada, dejando en segundo plano un abordaje científico del problema. Desde la academia, es necesario y posible contribuir con información relevante para lograr una optimización del rendimiento económico de los cultivos protegidos, sin desconocer la importancia de la experiencia. Uno de los factores vinculados directamente con el ciclo biológico de crecimiento y floración de las plantas es la energía PAR que interceptan, la cual depende del tipo de recubrimiento usado, del manejo que se realice y de las condiciones climáticas exteriores. La luz solar con longitud de onda entre 400 a 510 nm y entre 610 a 720 nm es la más adecuada para la floración y las necesidades fisiológicas de la planta, ya que estas bandas presentan buena absorción por parte de la clorofila. La determinación de la transmitancia PAR de diferentes tipos de coberturas es desconocida. La misma puede determinarse en condiciones de laboratorio, pero es además afectada por factores como el ángulo de incidencia, la condensación de agua y el blanqueamiento por envejecimiento o suciedad de la cobertura. Hoy no existe información cuantitativa sobre estos aspectos. Caracterizar esta transmitancia en forma adecuada puede dar información confiable y necesaria para los productores para optar por diferentes diseños, manejos o coberturas. Se medirá la radiación PAR dentro y fuera de un invernáculo de la zona de Salto, de modo de caracterizar la transmitancia de su cobertura. Esta medida se realizará por un periodo mínimo de 6 meses, y se buscara caracterizar la variación de transmitancia global en función de la presencia o no de nubosidad y del ángulo de incidencia de la radiación.
Las primeras correlaciones de Qp en función de GHI a nivel de tierra están disponibles en diferentes escalas temporales. En la figura 2 se presenta la correlación entre Qp vs GHI a nivel minutal y esta permite estimar PAR a nivel minutal con buen desempeño e incertidumbre controlada.
En suma, las condiciones están dadas para que nuestro país avance en el conocimiento de la radiación PAR y le brinde al sector agrícola informaciones fundadas y relevantes para la mejora de la producción y reducción del riesgo de inversiones. Debemos seguir apostando y apoyando a la ciencia, a la investigación, a potenciar los recursos humanos locales y a las alianzas estratégicas entre la academia y los sectores agrícolas. Uruguay tiene, puede y debe apuntalar su producción no solo con ayudas económicas al sector sino con el acercamiento de la investigación de primera línea.
José Luis Di Laccio: Es estudiante de doctorado en Ingeniería Física en UdelaR. Trabajó en la «Estimación de la Radiación Fotosintéticamente Activa para la Pampa Húmeda». Es Magister en Química, tiene una Especialización en Física y es docente de Física a nivel terciario.
