Modelación del crecimiento y acumulación de nitrógeno en lechugas hidropónicas

Abstract

La lechuga (Lactuca sativa L.) es una hortaliza de hoja con gran importancia económica en México. La producción ha ido en aumento al asociarlo con sistemas hidropónicos; sin embargo, los altos niveles de nitratos (𝑁𝑂3 −) interfieren en la calidad del producto, ocasionando daños a la salud del consumidor. Hoy en día, el desarrollo de modelos matemáticos permite predecir la cantidad de nitrógeno acumulado durante el crecimiento de lechugas, considerando la especie, la fertilización, la época y ambiente del cultivo. El objetivo de este trabajo fue evaluar la acumulación de biomasa y contenido de nitrógeno de lechugas producidas en un sistema hidropónico, a través un modelo dinámico mecanicista, en Chapingo, México. La investigación se realizó en dos etapas, primero se diseñó, construyó y evaluó un sistema de monitoreo de variables ambientales basado en la plataforma Arduino, que se colocó en el sistema de balsas flotantes. La segunda etapa programó el modelo de crecimiento y acumulación de nitrógeno de la lechuga mediante el ambiente de programación Simulink-Matlab, comparándolo con los datos experimentales medidos durante el mes de septiembre de 2019. Se estimaron 5 parámetros (𝐽𝑚á𝑥0 , α, Θ, σ, μmax) relacionados con la absorción de nitrógeno y acumulación de biomasa en el modelo, obteniendo de la calibración RMSE 1.3892 y 1.0645 ; una eficiencia de 0.9558 0.8608 para Nup y w respectivamente, simulando de manera razonable la acumulación de nitrógeno y biomasa en condiciones limitadas de nitrógeno.