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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE

INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

TESIS

EFECTO DE LA INTENSIDAD LUMÍNICA DE DIODOS EMISORES DE LUZ Y

DEL FOTOPERIODO EN LA PRODUCCIÓN DE FORRAJE VERDE

HIDROPÓNICO DE MAÍZ (Zea mays) Y UTILIZACIÓN DE AGUA

AUTOR: Lenin Vladimir Fabián Medina

ASESOR: Víctor Vásquez Villalobos, Dr. Ing.

COASESOR: Pedro Luján Salvatierra, M. Sc., Ing.

TRUJILLO – PERÚ

2017

Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación

Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

EFECTO DE LA INTENSIDAD LUMÍNICA DE DIODOS EMISORES DE LUZ Y DEL

FOTOPERIODO EN LA PRODUCCIÓN DE FORRAJE VERDE HIDROPÓNICO DE MAÍZ

(Zea mays) Y UTILIZACIÓN DE AGUA

EFFECT OF THE LUMINIC INTENSITY OF LIGHT EMITTING DIODES AND PHOTOPERIODE IN THE PRODUCTION OF GREEN HYDROPONIC

FORAGE OF MAIZE (Zea mays) AND USE OF WATER

TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO AGROINDUSTRIAL

PRESENTADO POR EL BACHILLER:

FABIAN MEDINA, LENIN VLADIMIR

SUSTENTADO Y APROBADO ANTE EL HONORABLE JURADO:

PRESIDENTE : M. Sc. Julio Rojas Nacha ________

SECRETARIO : M. Sc. Alexander Sánchez Gonzales _________

MIEMBRO : Dr. Ing. Víctor Vásquez Villalobos _________



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DEDICATORIA

A Dios por estar siempre conmigo, guiar mi camino darme fuerza para vencer los obstáculos

con los anhelos de alcanzar mis sueños y metas.

A mis padres por su gran esfuerzo y dedicación, y por hacer de mí un hombre de bien, a ti

hermana gracias por formar parte de esta travesía.



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AGRADECIMIENTOS

Un agradecimiento muy especial a mi asesor, por su

disponibilidad, atención, apoyo y guía constante durante

la ejecución y culminación del presente trabajo de

investigación para que este llegue a buen término, Dr.

Víctor Vasquez Villalobos.

A la Escuela de ingeniería Agroindustrial, a todos los

docentes que me apoyaron, por haberme brindado todas sus

enseñanzas y consejos durante estos años de formación

académica, porque forme parte de la Universidad Nacional

de Trujillo.

A mis amigos por la amistad, apoyo y experiencias ganadas a lo largo de todo este tiempo que pasamos

en las aulas de esta prestigiosa universidad.



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INDICE

Dedicatoria

Agradecimiento

Índice general

Resumen

Abstract

1. Introducción

2. Materiales y métodos

2.1. Materiales

2.2. Equipos

3. Resultado y discusión

4. Conclusiones

5. Recomendaciones

6. Referencias Bibliográficas

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4

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RESUMEN

Se evaluó el efecto de la intensidad lumínica de diodos emisores de luz (LED) y

del fotoperiodo en la producción de forraje verde hidropónico FVH de maíz (Zea

mays) variedad amarilla y utilización de agua, utilizando diseño compuesto

central rotable (DCCR) y metodología de superficie de respuesta (MSR). Se

utilizó para la producción del FVH un soporte metálico regulable de tres (03)

niveles con bomba centrífuga para recircular el agua cada dos (02) horas por un

(01) minuto de riego por gravedad e inundación, asimismo dos (02) focos LED

blancos y dos (02) temporizadores para el control del tiempo del funcionamiento

de la bomba y de los focos.

Se realizaron once (11) tratamientos en bandejas, con una densidad de siembra

de 0.5 g de semillas/cm2 (5 kg/m2). Con una bandeja adicional (control) con luz

natural indirecta bajo sombra. El resto de cultivos igualmente se colocaron bajo

luz natural indirecta bajo sombra. Los 11 tratamientos fueron iluminados con luz

LED durante 12 horas de oscuridad. Los resultados mostraron que no existe una

relación adecuada que permita la utilización de un modelo estadístico para

evaluar el efecto de la intensidad lumínica de diodos emisores de luz (LED) y del

fotoperiodo, en la producción de biomasa de FVH de maíz. Por lo que se

recomienda realizar cultivos hidropónicos con iluminación natural, sin variar el

fotoperiodo con utilización de luz LED blanca con FVH de maíz. Asimismo, se

determinó que existe relación que permite la utilización del modelo estadístico

para evaluar, el efecto de la intensidad lumínica de diodos emisores de luz (LED)

y del fotoperiodo, en el consumo de agua para la producción de biomasa de FVH

de maíz. Pero siendo más importante la producción de biomasa en condiciones

de iluminación natural, el consumo de agua se estimó en una producción de 1 kg

de FVH de maíz/1.98 L de agua.

PALABRAS CLAVE: Intensidad lumínica, Biomasa, Forraje verde

hidropónico.



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ABSTRACT

Was evaluated the effect of light intensity of Light Emitting Diodes (LED) and

photoperiod in the production of hydroponic Green fodder (HGF) of variety corn

yellow and use of water, using rotatable central composite design (RCCD) and

response surface methodology (RSM). Was used for the production of HGF an

adjustable metal support of three (03) levels with centrifugal pump to recirculate

the water every two (02) hours for one (01) minute of irrigation by gravity and

flood, also two lights LED white and two (02) timers to control the time of the

pump operation and the lights.

Eleven (11) treatments were performed in trays, with a stocking density of 0.5 g

of seeds/cm2 (5 kg/m2). With an additional tray (control) with indirect natural

light under shadow. The rest of crops were also placed under indirect natural

light under shadow. Eleven (11) treatments were illuminated with LED light

during 12 hours of dark. The results showed that there is not proper relationship

that allows the use of a statistical model to assess the effect of luminous intensity

of light LEDs and photoperiod, in the HGF biomass production of corn. So

hydroponic crops with natural lighting is recommended, without changing

photoperiod with use light LED white with HGF of corn. Also was determined

that there is relationship that allows the use of the statistical model to assess the

effect of luminous intensity of light LEDs and photoperiod, in the water

consumption for the HGF biomass production of corn. But still important the

production of biomass under natural lighting, water consumption was estimated

at a production of 1 kg of HGF of corn/1.98 L of water.

KEY WORDS: Light intensity, Biomass, Hydroponic green forage.



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I. INTRODUCCIÓN

El forraje verde hidropónico (FVH) es una tecnología de producción de biomasa vegetal,

obtenida a partir del crecimiento inicial de las plantas, en los estados de germinación y

crecimiento temprano, producidas por semillas viables. El FVH o “green fodder hydroponics”

en un pienso o forraje vivo, de alta digestibilidad, calidad nutricional y muy apto para la

alimentación animal. Consiste en la germinación de granos (semillas de cereales o de

leguminosas) y su posterior crecimiento, bajo condiciones ambientales controladas (luz,

temperatura y humedad) en ausencia del suelo. Usualmente se utilizan semillas de avena,

cebada, maíz, trigo y sorgo. La producción del FVH, es tan solo una de las derivaciones

prácticas que tiene el uso de la técnica de los cultivos sin suelo o hidroponía, y se remonta al

siglo XVII (FAO, 2001). A nivel mundial, el FVH ha sido propuesto como una alternativa

para la producción animal y el consumo humano (Herrera et al., 2007).

El proceso se puede realizar en recipientes planos y por un lapso de tiempo no mayor a los 12

o 15 días, aplicando riegos con agua hasta que los brotes alcancen un largo de 3 a 4

centímetros. A partir de ese momento se puede continuar los riegos con una solución nutritiva,

la cual tiene por finalidad aportar los elementos nutritivos (especialmente el nitrógeno),

necesarios para el óptimo crecimiento del forraje. El FVH representa una alternativa de

producción de forraje para la alimentación de corderos, cabras, terneros, vacas en ordeño,

camélidos, caballos de paso y carrera; otros como conejos, pollos, gallinas ponedoras, patos,

cuyes y chinchillas, entre otros animales domésticos y es especialmente útil durante períodos

de escasez de forraje verde (FAO, 2001).

El FVH tiene ciertas ventajas: En el sistema de producción las pérdidas de agua por

evapotranspiración, escurrimiento superficial e infiltración son mínimas al comparar con las

condiciones de producción convencional en especies forrajeras. El sistema de producción de

FVH puede ser instalado en forma modular en la dimensión vertical (andamios), lo que

optimiza el uso del espacio útil. La producción de FVH apto para alimentación animal tiene un

ciclo de 10 a 12 días para animales. En ciertos casos, por estrategia de manejo interno de los

establecimientos, la cosecha se realiza a los 14 o 15 días, a pesar que el óptimo definido por

varios estudios científicos, no puede extenderse más allá del día 12. Aproximadamente a partir

de ese día se inicia un marcado descenso en el valor nutricional del FVH. Se considera al FVH

como un suculento forraje verde de aproximadamente 20 a 30 cm de altura (dependiendo del

período de crecimiento) y de plena aptitud comestible para los animales. Su alto valor nutritivo

lo obtiene debido a la germinación de los granos. Es un forraje limpio e inocuo sin la presencia

de hongos e insectos. Las inversiones necesarias para producir FVH dependen del nivel y de la



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escala de producción. El análisis de costos de producción de FVH, revela que, considerando

los riesgos de sequías, otros fenómenos climáticos adversos, las pérdidas de animales y los

costos unitarios del insumo básico (semilla), es una alternativa económicamente viable que

merece ser considerada por los pequeños y medianos productores. En el desglose de los costos

se aprecia la gran ventaja que tiene este sistema de producción por su significativo bajo nivel

de costos fijos, en relación a las formas convencionales de producción de forrajes. Al no

requerir de maquinaria agrícola para su siembra y cosecha, el descenso de la inversión resulta

evidente. Productores en Chile han estimado que 170 m2 de instalaciones con bandejas

modulares en 4 pisos para FVH de avena, equivalen a la producción convencional de 5 has. de

avena de corte. Entre las desventajas se tienen son: desinformación y sobrevaloración de la

tecnología. Proyectos de FVH preconcebidos como “llave en mano” pueden fracasar por no

conocer las exigencias del sistema, la especie forrajera y sus variedades, su comportamiento

productivo, plagas, enfermedades, requerimientos de nutrientes y de agua, óptimas

condiciones de luz, temperatura, humedad ambiente, y niveles óptimos de concentración de

CO2. Se debe tener presente que, para la producción de FVH sólo se precisa un fertilizante

foliar quelatizado, el cual contenga, aparte de los macro y micro nutrientes esenciales, un

aporte básico de 200 partes por millón de nitrógeno. Asimismo, el FVH es una actividad

continua y exigente en cuidados. La falta de conocimientos e información simple y directa, se

transforma en desventaja, al igual que en el caso de la tecnología de hidroponía familiar. Sin

embargo, se ha demostrado que, utilizando estructuras de invernáculos hortícolas comunes, se

logran excelentes resultados. Alternativamente, productores agropecuarios brasileros han

optado por la producción de FVH, directamente colocado a piso sobre plástico negro y bajo

microtúneles, con singular éxito. La práctica de esta metodología a piso y en túnel es quizás la

más económica y accesible (FAO, 2001).

La luz es un elemento básico para el crecimiento de las plantas, ya que, promueve la síntesis

de compuestos nutricionales como las vitaminas, las cuales son de vital importancia en la

nutrición animal. La producción de FVH en condiciones deficientes de iluminación, se puede

justificar debido a que las variaciones ambientales que se producen durante todo el año,

obligan a realizar el cultivo de FVH en lugares protegidos, aunado a los problemas de

suministro eléctrico; problemática que se hace más evidente ante la corta duración del ciclo

productivo. Al respecto Ribera et al. (2010) reportan que en sus investigaciones sobre cultivos

de FVH, colocaron bandejas recubiertas solamente con malla de saco (orificios de 0.025 cm2),

en donde colocaron semillas germinadas de forma uniforme, retirándoles cuidadosamente el

papel absorbente que fue usado en la etapa de germinación. Durante todo el período



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experimental en el laboratorio mantuvieron la luz artificial apagada y escasa de luz natural (1-

2 lux), de manera que todos los tratamientos recibieran similares condiciones de iluminación,

humedad y temperatura durante el ensayo. La cosecha lo realizaron trascurridos 11 días

después de la siembra de las semillas germinadas.

Según Meza (2005) al comienzo del ciclo de producción del FVH, la presencia de luz durante

la germinación de las semillas no es deseable, por lo que, hasta el tercer o cuarto día de

sembradas las bandejas, deberán estar en un ambiente de luz muy tenue, pero con oportuno

riego para favorecer la aparición de los brotes y el posterior desarrollo de las raíces. A partir

del tercero o cuarto día, se inicia el riego con solución nutritiva y se exponen las bandejas a

una iluminación bien distribuida, pero nunca directa de luz solar. Una exposición directa a la

luz del sol puede traer consecuencias negativas (aumento de la evapotranspiración,

endurecimiento y quemaduras de las hojas). Cuando la producción de FVH se localiza en

recintos cerrados y/o aislados de la luz solar (piezas cerradas, galpones viejos sin muchas

ventanas, casa abandonada, etc.), en los dos últimos días del proceso de producción, se

exponen las bandejas a la acción de la luz para lograr, como cosa primordial, que el forraje

obtenga su color verde intenso característico y por lo tanto complete su riqueza nutricional

óptima. Si la opción de producción es exclusivamente en recintos cerrados sin luz natural, se

tendrá entonces que pensar en una iluminación artificial, en base a tubos fluorescentes bien

distribuidos y encendidos durante 12 a 15 horas como máximo.

Orellana (2015) sostiene que la semilla de FVH necesita estar en oscuridad para que germine

después de un mínimo de luz 2800 y hasta 40000 luxes. Pudiéndose utilizar plástico blanco-

lechoso 30%. La malla de sombra ideal a utilizar es con una sombra entre 50% y 70%, ya que

esta, al estar colocada en el material mencionado proporciona una sombra entre el 25% y 35%.

Gómez (2007) reporta que las plantas necesitan, como término medio, de 9 a 12 horas de luz

diariamente. Sin embargo, cuando se pretende acelerar el cultivo, se le debe proveer durante

las horas nocturnas de buena iluminación continua. Recomendando que la colocación de

lámparas fluorescentes a una distancia de 40 cm aproximadamente de la planta, cuando son de

15 a 25 voltios. En caso que se usen tubos de 100 voltios, no se deberá poner a menos de 75

cm de distancia. Mientras que cuando se utilicen lámpara de luz mercurial de 250 voltios, la

distancia habrá de ser de 1.2 a 1.5 m. Los cultivos de follaje, aunque este sea abundante,

necesitan de 10 a 12 horas de luz de día o artificial.

Considerando como aspecto importante la iluminación y el consumo de agua y a fin de

dilucidar la influencia de luminarias LED (Ligtht-Emitting Diode) en el desarrollo de un FVH

de máiz, se ha formulado el siguiente problema: ¿Cuál será el efecto de la intensidad lumínica



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de diodos emisores de luz y del fotoperiodo en la producción de forraje verde hidropónico de

maíz (Zea mays) y utilización de agua? Teniendo como objetivos: evaluar el efecto de la

intensidad lumínica de diodos emisores de luz y del fotoperiodo en la producción de forraje

verde hidropónico de maíz (FVH) y utilización de agua utilizando metodología de superficie

de respuesta (MSR).

II. MATERIALES Y METODOLOGÍA

2.1. Materiales

Maíz amarillo duro adquirido del mercado local, 5 m de plástico color negro. Mangueras de

conexión, hipoclorito de sodio. Pie de Rey. Agua potable con pH 7.5±0.2 y conductividad

eléctrica 0.267±0.058 dS/m.

2.2. Equipos

Equipo para producción de FVH de maíz (Figura 1), constituido por un soporte metálico

regulable de tres (03) niveles: 1º nivel (más bajo) para el tanque de almacenamiento de agua y

la bomba centrífuga Askoll Mod S3006 220V 60 Hz 0.3A 35W, para la recirculación del agua;

2º nivel (intermedio) para la bandeja con el cultivo hidropónico de 40.6 cm x 28.0 cm =

1140.8 cm2, 3º nivel (más alto) para sostener y regular la altura de iluminación (intensidad) de

dos (02) focos LED y los temporizadores (Masterclear MS-TD) para de control de tiempo del

funcionamiento de la bomba y de los focos LED (Philips 10.5-85W E27 865 220V-240V

50/60Hz 1055lm 95mA). Balanza semianalítica CAMRY modelo EK3132 cap. max. 5 kg.

Medidor de conductividad eléctrica, pHmetro, Medidor de lux Lightmeter Model CA813

Figura 1. Imágenes del equipo experimental para la producción de FVH de maíz indicando la

bomba y los temporizadores



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Metodología experimental

Se utilizó un módulo de hidroponía localizado en Trujillo a 52 m.s.n.m. con temperaturas

mínima de 20 °C y máxima 35 ºC, con un promedio de 26.4±4.1 °C.

Diseño experimental: Se realizaron 11 tratamientos en bandejas, con una densidad de siembra

de 0.5 g de semillas/cm2 (5 kg/m2). Con una bandeja adicional (control) con luz natural

indirecta bajo sombra. El resto de cultivos igualmente se colocaron bajo luz natural indirecta

bajo sombra. De acuerdo a las referencias bibliográficas, se estimó que la iluminación artificial

proveniente de LEDs puede variar desde 2 lux a 10274 lux. Por lo que aplicó a los 11

tratamientos con forraje iluminación LED desde las 6 de la tarde hasta las 6 de mañana

evaluándose el efecto de la intensidad lumínica y el fotoperiodo.

Se utilizó un planteamiento factorial: 2n +2*n + 3 puntos centrales. La amplitud y los puntos

centrales de las variables X1 y X2 se determinarán a través de un Diseño Compuesto Central

Rotacional (DCCR) con un valor α = ±1.4142 de acuerdo a los valores de la Tabla 1. Estos

datos permitieron elaborar el planteamiento de la matriz de desarrollo experimental con 8

tratamientos y tres (03) repeticiones en el punto central, totalizando doce (11) ensayos (Tabla

2).

Tabla 1. Valores estimados en el DCCR para los factores intensidad lumínica y fotoperiodo

Variables

-1 0 +1 +

X1: intensidad lumínica de los

LED (lux) (diseñada)

X1: intensidad lumínica real

durante el experimento (lux)

2.0

5

1506

1514-1508

5138

5134-5170

8770

8780-8777

10274

10322

X2: fotoperiodo (horas de luz

artificial adicional a partir de 6

pm)

X2: Hora de apagado (a partir de las 6 pm)

1

7:00 pm

2.6

8:36 pm

6.5

12:30 am

10.4

4:24 am

12

6:00 am

Tabla 2. Matriz de la intensidad lumínica y fotoperiodo en la producción de FVH de maíz y

agua consumida

Tratamiento Intensidad lumínica

(lux)

Fotoperiodo

(horas de luz artificial)

Biomasa

fresca ganada

(g)

Agua

consumida

(L) X1 X2

T1 -1 1514 -1 2.60 (8:36 pm) Y11 Y31

T2 1 8780 -1 2.60 (8:36 pm) Y12 Y32

T3 -1 1508 1 10.40 (4:24 am) Y13 Y33

T4 1 8777 1 10.40 (4:24 am) Y14 Y34

T5 -√2 5 0 6.50 (12:30 am) Y15 Y35

T6 √2 10322 0 6.50 (12:30 am) Y16 Y36

T7 0 5134 -√2 1.00 (7:00 pm) Y17 Y37

T8 0 5170 √2 12.00 (6:00 am) Y18 Y38

T9 0 5137 0 6.50 (12:30 am) Y19 Y39

T10 0 5138 0 6.50 (12:30 am) Y110 Y310

T11 0 5137 0 6.50 (12:30 am) Y111 Y311



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Utilizando en parte las metodologías reportadas por Alvarado (2011), Gomez (2007) y la FAO

(2011), se realizó el siguiente procedimiento:

Limpieza y desinfección de las bandejas: Se limpiaron y desinfectaron, con hipoclorito de

sodio al 5% (cloro comercial), con el objeto de evitar residuos de hongos o bacterias que

pudieran afectar el procedimiento de germinado o desarrollo del cultivo. La limpieza de las

bandejas se realizó de forma manual, utilizando agua y jabón, posteriormente se efectuo un

segundo lavado con hipoclorito de sodio al 5 % (cloro comercial) y después un último

enjuague con agua limpia.

Limpieza y desinfección de la semilla: Se aseguró que las semillas queden libres de esporas

o bacterias que puedan causar problemas en su germinación o crecimiento. Se desinfectó las

semillas en hipoclorito de sodio al 1% (cloro comercial) y agua, agregando 10 mL de

hipoclorito cloro por 1 L de agua, se mantuvieron sumergidas durante un tiempo no mayor de

3 minutos, y posteriormente se lavaron con agua limpia para quitar los residuos del hipoclorito

de sodio.

Pre-germinado: Se llevó a cabo por imbibición, para que la semilla absorba el agua necesaria

para romper su estado de latencia, cuidando que la capa superior no se reseque, es decir,

dejando una cantidad de agua suficiente en la capa superior.

Las semillas se depositaron en una cubeta. Se removieron constantemente durante su lavado y

se retirado las impurezas y fragmentos de semillas dañadas. El agua de lavado fue desechada y

remplazada por igual volumen de agua limpia, y se le dejó reposar durante 24 horas. Tiempo

que fue dividido a su vez en 2 períodos de 12 horas cada uno. A las 12 horas de estar las

semillas sumergidas se procedió a sacarlas y orearlas (escurrirlas) durante 1 hora y

seguidamente se sumergieron nuevamente por 12 horas, para finalmente realizarles el último

oreado, dejándolas solamente húmedas y luego se taparon con plástico negro para estimular su

germinación.

Siembra: Después de la pre-germinación se realizó la siembra, en las bandejas de plástico,

con una densidad 0.5 g de semilla/cm2. La siembra no superó 1.5 cm de altura en las bandejas.

Se tapó todo con un plástico negro por un lapso de tiempo de 66 horas, que transcurrió desde

la siembra hasta su germinación o brotación, que es cuando el grano alcanza estructuras

radiculares notorias formando tres a cuatro raicillas. Se consideró que el proceso de

germinación había concluido cuando los cotiledones salieron del tegumento de la semilla.

Mediante esta técnica se proporciona a las semillas condiciones de alta humedad y una óptima

temperatura para favorecer la completa germinación y crecimiento inicial. Considerando

queel FVH es una biomasa que se debe consumir dentro de un período muy reducido de

tiempo.



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Una vez detectada la brotación completa de las semillas se retiró el plástico negro.

Sistema de riego: Se determinó la conductividad eléctrica del agua. El riego se llevó a cabo

con una bomba cada dos horas por 1 minuto, adicionando el agua en la parte superior evitando

la inundación de la bandeja, permitiendo el riego de todas las semillas por gravedad.

Luz artificial por LEDs: Se utilizó luminarias LED blancas, modulándose por acercamiento

para obtener los luxes adecuados (Figura 2). Se estableció un punto de referencia en centro de

la bandeja y la altura máxima alcanzada del tallo en el día de la medición. Asimismo se midió

la iluminación en los cuatro ángulos de la bandeja para obtener el promedio de iluminación

deseada.

Figura 2. Iluminación con LED con intensidad regulable en función a la altura.

Obtención del peso fresco: Al final de los cultivos (7 días), se introdujo las muestras de

forraje fresco (tallo y raíz) en bolsas de papel y se registrara los pesos de cada una de ellas.

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la presente investigación se utilizó una densidad de siembra elevada de 0.5 g de

semillas/cm2 (5 kg/m2). Meza (2005) sostiene que una buena densidad de siembra debe ser de

de 2.2 a 3.4 kg/m2, que la disposición de las semillas no debe superar 1.5 cm de altura en la

bandeja. Asimismo, sostiene, en un análisis económico del sistema de producción de FVH,

que la variedad Pioneer 31G98 a los 12 días de corte, obtuvo resultados satisfactorios, con

densidades de 2 y 3 kg/m2; este es un aspecto importante, ya que como se ha mencionado en la

presente investigación, la densidad de siembra es elevada.

En la Figura 3 se observa el desarrollo del crecimiento máximo de los tallos del cultivo control

y de los 11 tratamientos de FVH de maíz durante siete (7) días. En la Figura 4 se observa el

desarrollo del forraje.



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Figura 3. Control del crecimiento de la altura máxima alcanzada en los tallos los cultivos

control y de los tratamientos con FVH de maíz.

Figura 4. Desarrollo del FVH de maíz en bandejas regadas por gravedad e inundación y

recirculación del agua.

Al respecto se denota que los tratamientos T5, T6, T8, y los puntos centrales T9, T10, T11;

son los que presentaron el menor desarrollo con respecto al cultivo control, recibiendo

iluminación LED de 6.5 a 12 h con 2 a 10274 lux. Los tratamientos T1, T2, T3, T4, T7

presentaron un mayor crecimiento, con iluminación LED de 1 a 10.4 h con 1506 a 8870 lux.

Siendo el tratamiento T7 el de mayor desarrollo. El crecimiento máximo de los tallos se utilizó

como un medio de control indirecto de la producción de biomasa, referido a medir el mayor

tamaño de tres (3) de los tallos de mayor altura.

En la Figura 5 se observa la variación de la producción de la biomasa del FVH de maíz y el

consumo de agua. El control tuvo una producción de biomasa de 1262 g, ligeramente superior

que el tratamiento T7 con 1249.6 g, el cual recibió iluminación LED por 1 hora adicional de

5138 lux; quienes tuvieron un consumo de agua de 2500 mL y 2300 mL respectivamente, con

una relación de producción de biomasa por consumo de agua de 0.5 y 0.54 g/mL,

respectivamente, con una producción de forraje por agua consumida de 1 kg de FVH/1.98 L



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de agua y 1 kg de FVH/1.894 L de agua, respectivamente. Morales (2013) en FVH reporta un

mayor consumo de agua de 1 kg de FVH/5.34 L de agua.

Como criterio de comparación, el consumo de agua en maíz forrajero (MF) por kilo de materia

seca con riego subsuperficial (Montemayor-Trejo et al., 2007) es de 1.3 kg/m3 a 4.48 kg/m3,

equivalente a 1 kg de MF/769 L de agua a 1 kg de MF/223 L de agua. En alfalfa se reporta de

1.93 a 2.14 kg de materia seca de alfalfa por m3 de agua consumida (Montemayor et al., 2010),

equivalente a 1 kg de alfalfa/518 L de agua a 1 kg de alfalfa/467 L de agua consumida. Es

decir, valores elevados en comparación al FVH de maíz.

Gómez (2007) reporta que la mejor producción de FVH de maíz con una densidad de siembra

de 1.0 kg de semilla por bandeja de 0.250 m2 (4.0 kg/m2) con un rendimiento de 6.35 kg

FVH/kg de semilla utilizando solución nutritiva. En la presente investigación el cultivo control

tuvo un rendimiento de 1.71 kg de FVH/kg de semilla y el T1y T7 tuvieron los rendimientos

más elevados de 2.29 y 2.20 kg de FVH/kg de semilla, no llegando a los valores reportados

por Gómez (2007) debido a que no se utilizó solución nutritiva.

Con respecto a la iluminación con luz LED, se corrobora los reportado por León et al. (2007)

quienes estudiaron el efecto de diferentes fotoperiodos (12, 18, 24 horas de luz) y soluciones

nutritivas (solución nutritiva hidropónica SNH y abono foliar inicial AFI) en la producción de

FVH de maíz, para establecer el mejor desarrollo del cultivo. Los resultados mostraron que, no

es favorable el aumento de horas de luz, para acelerar el crecimiento del FVH de maíz, ya que

las plantas tienen suficiente con las 12 horas de luz diarias y requieren de un periodo de

descanso por las noches. Los referidos autores reportan que el mayor porcentaje de

germinación se alcanzó a las 12 horas de luz con 94.55 %, difiriendo estadísticamente del

porcentaje de germinación obtenido a las 18 y 24 horas luz, con 90.68 % y 91.08 %

respectivamente, que fueron estadísticamente iguales.

Los cultivos de FVH en la presente investigación se desarrollaron a una temperatura de

26.4±4.1 °C, pH de 6.1±0.7 y conductividad eléctrica de 0.518±0.347 dS/m. Meza (2005)

reporta que el rango óptimo para producción de FVH se sitúa siempre entre los 18 y 26 °C. Sin

embargo, se sostiene que el maíz, muy deseado por el importante volumen de FVH que

produce (Nayigihugu, et al. 2003), aparte de su gran riqueza nutricional, necesita de

temperaturas óptimas que varían entre los 25 y 28 °C. Guerrero (1992), menciona que la

temperatura ideal para la nacencia del maíz se encuentra próxima a los 15 °C, mientras que en

la fase de crecimiento la temperatura ideal se encuentra comprendida entre 24 y 30 °C.

Además, menciona que por encima de los 30 °C se presentan problemas en la actividad

celular, disminuyendo la capacidad de absorción del agua por las raíces, agregando también

que las noches cálidas no son benéficas para el maíz, pues la respiración es muy activa y la



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planta utiliza importantes reservas de energía a costa de la fotosíntesis realizada durante el día.

En este sentido la temperatura promedio a la cual se ha desarrollado el experimento se

encuentra dentro de los rangos recomendados.

Guerrero (1992) sostiene que el valor de pH del agua de riego debe oscilar entre 5.2 y 7 y

salvo raras excepciones como son las leguminosas, que pueden desarrollarse hasta con pH

cercano a 7.5, el resto de las semillas utilizadas (cereales mayormente) usualmente en FVH, no

se comportan eficientemente por encima del valor 7. El maíz prefiere pH comprendido entre 6

y 7, pero se adapta a condiciones de pH más bajo y más elevado. Por lo que igualmente el pH

del experimento presente experimento se encontró dentro de lo recomendado.

El mismo investigador refiere que la conductividad eléctrica del agua (CE) indica cual es la

concentración de sales en una solución. Un rango óptimo de CE de una solución nutritiva debe

encontrarse entre 1.5 a 2.0 mS/cm (15 a 20 dS/m). Debe tenerse presente también que el

contenido de sales en el agua no debe superar los 100 miligramos de carbonato de calcio por

litro y que la concentración de cloruros debe estar entre 50 - 150 miligramos por litro de agua.

Como se ha indicado, los cultivos de FVH se desarrollaron con una conductividad eléctrica de

0.518±0.347 dS/m, la cual fue bastante baja debido a que no se le proporcionó dosificación de

fertilizantes, lo que indudablemente limitó su desarrollo.

Figura 5. Producción de biomasa y consumo de agua de FVH de maíz.

En la Tabla 3 se observan los resultados de los 11 tratamientos con respecto a la relación de la

intensidad lumínica en lux y fotoperiodo en horas de iluminación artificial con luz LED, en la

producción de biomasa fresca de FVH de maíz y agua consumida.

2000

1500

1000

Biomasa (g)

Consumo de agua (mL)

Co

ntr

ol

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

T1

0

T1

1



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Tabla 3. Intensidad lumínica y fotoperiodo reales en la producción de FVH de maíz y agua

consumida

Tratamientos Intensidad lumínica

(lux)

X1

Fotoperiodo

(horas de luz artificial)

X2

Biomasa fresca

ganada

(g)

Agua

consumida

(mL)

T1

1514

2.60

736.0

2150

T2 8780 2.60 992.0 2190

T3 1508 10.40 970.1 2265

T4 8777 10.40 1058.0 2680

T5 5000 6.50 870.0 1525

T6 10322 6.50 1005.6 2400

T7 5134 1.00 1248.0 2300

T8 5170 12.00 954.0 2570

T9 5137 6.50 787.6 1500

T10 5138 6.50 788.7 1505

T11 5137 6.50 786.4 1494

Con respecto a la biomasa fresca ganada, se determinó por MSR el modelo estadístico,

obteniendo la significancia de la interrelación de los coeficientes de regresión, como se

observa en el gráfico de Pareto (Figura 6). Observándose la buena representación del modelo

de la producción de biomasa fresca de FVH de maíz, con respecto a intensidad lumínica (lux)

y fotoperiodo (horas de luz LED) (Tabla 4). Sin embargo, el coeficiente de determinación R2 y

R ajustado indicaron, un valor bajo de 0.65298 y 0.30596 respectivamente, con un alto nivel

de dispersión (Figura 7), lo que ocasiona un error de predicción entre los valores observados o

experimentales y los valores predichos, hasta 20.3%; por lo que no resulta adecuado la

utilización del modelo estadístico. Según Meza (2005) el FVH sólo requiere una intensidad

lumínica de 1000 a 1500 microwatts cm-2 (4000 a 12000 luxes cm-2) (6849.3 lux a 10273.97

lux) en un periodo de aproximadamente 12 a 14 horas diarias de luz. El uso de la luz solar es

siempre la más recomendable, por lo que se debe agudizar el ingenio para lograr un máximo

aprovechamiento de la luz solar y por consecuencia, lograr menores costos de producción,

prioridad básica para cualquier proyecto de producción de FVH. Esto puede estar facilitado

con una orientación de las instalaciones de Este a Oeste, favoreciendo de este modo la

construcción de aberturas en estructuras preexistentes.



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Figura 6. Efecto estandarizado de la significancia de la interrelación de los coeficientes de

regresión del modelo estadístico de la biomasa fresca ganada de FVH de maíz.

Tabla 4. Coeficientes de regresión del modelo de la producción de biomasa fresca de FVH de

maíz con respecto a intensidad lumínica (lux) y fotoperiodo (horas de luz LED) Coef.

Regres. Err. Est.

Puro t(1) p -95.%

Lim,Conf. +95.%

Lim.Conf.

Intercepto 1108.787 1.563538 709.153 0.000898 1088.920 1128.654

(1)Iluminación

(Lux)(L)

-0.005 0.000349 -13.824 0.045972 -0.009 0.000

Iluminación (Lux)(Q)

0.000 0.000000 153.155 0.004157 0.000 0.000

(2)Tiempo (h)(L) -105.728 0.351392 -300.882 0.002116 -110.192 -101.263

Tiempo (h)(Q) 9.021 0.023588 382.421 0.001665 8.721 9.320

1L by 2L -0.003 0.000030 -98.938 0.006434 -0.003 -0.003

1150

1100

1050

1000

950

900

850

800

750

600 700 800 900 1000 1100 1200 1300

Valores obs erv ados

Figura 7. Dispersión estadística entre los valores observados (experimentales) y valores

predichos por el modelo estadístico de producción de biomasa fresca de FVH de maíz.

Con respecto al agua consumida (mL) igualmente se ha determinado por MSR el modelo

estadístico, obteniendo la significancia de la interrelación de los coeficientes de regresión,

Tiempo (h)(Q) 382.4214

Efecto estandarizado estimado (valor absoluto)

(1)Iluminación (Lux)(L) 223.6326

Iluminación (Lux)(Q) 153.1551

1Lby2L -98.9379

(2)Tiempo (h)(L) -48.7125

p=.05

Valo

res p

redic

hos



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como se observa en el gráfico de Pareto (Figura 8). Observándose la buena representación del

modelo del agua consumida por los cultivos de FVH de maíz, con respecto a intensidad

lumínica (lux) y fotoperiodo (horas de luz LED) (Tabla 5). Con un coeficiente de

determinación R2 y R ajustado elevado de 0.94771 y 0.89543 respectivamente, con un bajo

nivel de dispersión (Figura 9), lo que ocasiona un error de predicción entre los valores

observados o experimentales y los valores predichos hasta 13.0%; por lo que resulta adecuado

la utilización del modelo estadístico, lo que se observa en la Figura 10 (superficie

tridimensional de respuesta y superficie bidimensional de contornos) con el modelo:

Y = 3130.208 – 0.188X1 – 430.472X2 + 32.925X22 + 0.007X1X2

No se encontró una adecuada correlación entre los valores de agua consumida y la biomasa

producida por el FVH de maíz, obteniéndose valores elevados de dispersión de R2=0.456.

Samperio (1997) señala que existen varios sistemas para proporcionar a la planta la humedad y

alimento que requiere para una producción óptima. Los sistemas más usuales son: riego por

aspersión superficial, por goteo, por subirrigación y por capilaridad. El riego por aspersión

superficial puede ser manual o con bombas. Es importante mantener tapada la solución

nutritiva protegiéndola de los rayos del sol y agregar la cantidad de agua natural que va

mermando, debido a que la planta consume más agua que nutrientes. El riego debe hacerse por

la mañana, entre las 6 y la 10 a.m. o bien por la tarde entre las 5 y las 7 p.m. Sánchez (1982)

indica que el riego de las bandejas de crecimiento FVH debe realizarse solo a través de micro

aspersores, nebulizadores o con una pulverizadora o mochila de mano. El riego por inundación

no es recomendado dado que causa generalmente excesos de agua que estimulan la asfixia

radicular, ataque de hongos y pudriciones que pueden causar inclusive la pérdida total del

cultivo. En el presente experimento se utilizó riego por inundación de un (1) minuto cada dos

(2) horas.

Figura 8. Efecto estandarizado de la significancia de la interrelación de los coeficientes de

regresión del modelo estadístico del agua consumida por los cultivos de FVH de maíz.



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Tabla 5. Coeficientes de regresión del modelo de agua consumida por los cultivos de FVH de

maíz con respecto a intensidad lumínica (lux) y fotoperiodo (horas de luz LED) Coef.

Regres. Err. Est.

Puro t(1) p -95.%

Lim,Conf. +95.%

Lim.Conf.

Intercepto 3130.208 7.817689 400.401 0.001590 3030.875 3229.541

(1)Iluminación

(Lux)(L)

-0.188 0.001745 -107.580 0.005917 -0.210 -0.166

Iluminación (Lux)(Q)

0.000 0.000000 146.427 0.004348 0.000 0.000

(2)Tiempo (h)(L)

-430.472 1.756960 -245.009 0.002598 -452.796 -408.148

Tiempo (h)(Q) 32.925 0.117942 279.161 0.002280 31.426 34.423

1L by 2L 0.007 0.000150 44.176 0.014408 0.005 0.009

Figura 9. Dispersión estadística entre los valores observados (experimentales) y valores

predichos por el modelo estadístico de consumo de agua por los cultivos de FVH de maíz.

Figura 10. Gráficos de superficie tridimensional de respuesta y superficie bidimensional de

contornos de la relación entre agua consumida por los cultivos de FVH de maíz con respecto a

intensidad lumínica (lux) y fotoperiodo (horas de luz LED).

III. CONCLUSIONES

- Se determinó que no existe una relación adecuada que permita la utilización de un modelo

estadístico para evaluar el efecto de la intensidad lumínica de diodos emisores de luz (LED)



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y del fotoperiodo, en la producción de biomasa de FVH de maíz. Por lo que se recomienda

realizar cultivos hidropónicos con iluminación natural, sin variar el fotoperiodo con

utilización de luz LED blanca con FVH de maíz.

- Se determinó que existe relación que permite la utilización del modelo estadístico para

evaluar, el efecto de la intensidad lumínica de diodos emisores de luz (LED) y del

fotoperiodo, en el consumo de agua para la producción de biomasa de FVH de maíz. Pero

siendo más importante la producción de biomasa en condiciones de iluminación natural, el

consumo de agua se estimado en una producción de 1 kg de FVH de maíz/1.98 L de agua.

V. RECOMENDACIONES

Investigar la producción de FVH empleando luces LED de diferentes colores y apoyados por

energía no convencional.

Investigar la sostenibilidad de alimentación con FVH en conejos doble propósito (carne y piel)

evaluando

VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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