Invernadero

Antes del desarrollo de los invernaderos, las prácticas agrícolas estaban limitadas por las condiciones climáticas. Según la zona climática de las comunidades, las personas estaban restringidas 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 documentado de un entorno artificial. ^{[ 6 ]} Debido al deterioro de la salud del emperador Tiberio , los médicos reales le recomendaron que comiera un pepino al día. ^{[ 6 ]} Los pepinos , sin embargo, son plantas bastante delicadas y no crecen fácilmente durante todo el año. Por lo tanto, los romanos diseñaron un entorno artificial, como un invernadero, para que el emperador tuviera pepinos disponibles durante todo el año. Los pepinos se plantaban en carros con ruedas que se colocaban al sol diariamente y luego se llevaban al interior para mantenerlos calientes por la noche. Los pepinos se almacenaban bajo estructuras o en casas para pepinos acristaladas con tela aceitada conocida como specularia o con láminas de selenita (también conocida como lapis specularis ), según la descripción de Plinio el Viejo . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

El siguiente gran avance en el diseño de invernaderos provino de Corea en el siglo XV durante la dinastía Joseon . En la década de 1450, Soon ui Jeon describió el primer invernadero con calefacción artificial en su manuscrito llamado Sangayorok . ^{[ 9 ]} Soon ui Jeon era médico de la familia real, y Sangayorok tenía como objetivo proporcionar a la nobleza importantes conocimientos agrícolas y de administración del hogar. ^{[ 9 ]} Dentro de la sección de técnicas agrícolas, Soon ui Jeon escribió cómo construir un invernadero que pudiera cultivar verduras y otras plantas en invierno. ^{[ 9 ]} El diseño coreano agrega un sistema ondol a la estructura. ^{[ 9 ]} Un ondol es un sistema de calefacción coreano utilizado en espacios domésticos, que hace circular un conducto de humos desde una fuente de calor debajo del piso. ^{[ 9 ]} Además del ondol , también se calentaba un caldero lleno de agua para crear vapor y aumentar la temperatura y la humedad en el invernadero. ^{[ 9 ]} Estos invernaderos coreanos fueron los primeros invernaderos activos que controlaban la temperatura, en lugar de depender únicamente de la energía del sol. ^{[ 3 ]} El diseño aún incluía métodos de calefacción pasiva, como ventanas hanji semitransparentes aceitadas para captar la luz y paredes de adobe para retener el calor, pero el horno proporcionaba un control adicional sobre el ambiente artificial. ^{[ 9 ]} Los Anales de la Dinastía Joseon confirman que se construyeron estructuras similares a invernaderos que incorporaban ondol para proporcionar calor a los árboles de mandarina durante el invierno de 1438. ^{[ 9 ]}

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 requerían una enorme cantidad de trabajo para cerrarlos por la noche o prepararlos para el invierno. Hubo serios problemas para proporcionar calor adecuado y equilibrado en estos primeros invernaderos. El primer invernadero con estufa (calefaccionado) en el Reino Unido se completó en el Jardín Botánico de Chelsea en 1681. ^{[ 10 ]} Hoy en día, los Países Bajos tienen muchos de los invernaderos más grandes del mundo, algunos de ellos tan vastos que pueden producir millones de verduras cada año.

La experimentación con el diseño de invernaderos continuó durante el siglo XVII en Europa, a medida que la tecnología producía vidrios de mejor calidad y mejoraban las técnicas de construcción. El invernadero del Palacio de Versalles era un ejemplo de su tamaño y complejidad; medía más de 150 metros de largo, 13 metros de ancho y 14 metros de alto.   

Andrew Faneuil, un próspero comerciante de Boston, construyó el primer invernadero estadounidense en 1737. ^{[ 11 ]}

Al regresar a Mount Vernon después de la guerra, George Washington se enteró del invernadero construido en la finca Carroll de Mount Clare (Maryland) . Fue diseñado por Margaret Tilghman Carroll, una jardinera muy trabajadora que cultivaba cítricos en este invernadero. ^{[ 12 ]} En 1784, Washington escribió solicitando detalles sobre el diseño de su invernadero, y ella accedió. Washington escribió:

Intentaré terminar mi invernadero este otoño, pero me doy cuenta de que ni yo ni nadie a mi alrededor tenemos la suficiente habilidad en construcciones internas como para proceder sin la probabilidad, al menos, de cometer errores. Por esta razón, ¿le pediría el favor de darme una breve descripción del invernadero de la Sra. Carroll? Ahora estoy convencido de que planifiqué el mío a una escala demasiado reducida. Mi casa (de ladrillo) mide 40 pies por 24, en sus dimensiones exteriores… ^{[ 13 ]}

A menudo se atribuye al botánico francés Charles Lucien Bonaparte la construcción del primer invernadero moderno y práctico en Leiden , Holanda, durante el siglo XIX, para el cultivo de plantas medicinales tropicales. ^{[ 14 ]} Originalmente solo en las fincas 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 orangeries , ya que se usaban para proteger los naranjos de las heladas. Cuando la piña se hizo popular, se construyeron pineries , o invernaderos 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 cambió de la agricultura a la horticultura. ^{[ 15 ]} La transferencia acelerada de plantas y conocimientos hortícolas entre colonias contribuyó a la fascinación victoriana por las plantas y los entornos «exóticos». ^{[ 16 ]} Los invernaderos se convirtieron en espectáculos para entretener al público en general. Los entornos cuidadosamente diseñados en los invernaderos tenían como objetivo capturar «la imaginación occidental de un paisaje idealizado» y alimentar la fantasía del «otro» cultural. ^{[ 16 ]} En consecuencia, se cree que la colección de plantas es un fiel reflejo del mundo, pero en realidad son arreglos estereotipados de plantas «exóticas» para simbolizar la ubicación exacta de las colonias británicas y el alcance de su autoridad. ^{[ 15 ]} Para mantener la hegemonía británica, los invernaderos se convirtieron en argumentos del poder colonial que exhibían el «control absoluto de los entornos y la flora colonizados... [utilizando las plantas] como símbolo del poder imperial británico». ^{[ 17 ]}

Un diseño destacado del siglo XIX fueron los invernaderos con la altura suficiente para albergar árboles de gran tamaño, llamados casas de palmeras . Estos se ubicaban normalmente en jardines o parques públicos y ejemplificaban el desarrollo de la arquitectura de vidrio y hierro del siglo XIX. Esta tecnología se utilizó ampliamente en estaciones de ferrocarril, mercados, salas de exposiciones y otros grandes edificios que requerían un amplio espacio interior abierto. Uno de los primeros ejemplos de una 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 la Casa de las Palmeras de los Jardines Botánicos Reales de Kew , Londres, en 1848. Esto ocurrió poco después del Gran Conservatorio de Chatsworth (1837-1840) y poco antes del Palacio de Cristal (1851), ambos diseñados por Joseph Paxton y ambos actualmente desaparecidos. ^{[ 18 ]}

Otros grandes invernaderos construidos en el siglo XIX fueron el Crystal Palace 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, la cúpula geodésica se añadió a los muchos tipos de invernaderos. Ejemplos notables son el Proyecto Edén en Cornualles , el Instituto Rodale ^{[ 19 ]} en Pensilvania, el Climatron en el Jardín Botánico de Misuri en San Luis, Misuri, y Toyota Motor Manufacturing Kentucky . ^{[ 20 ]} La pirámide es otra forma popular para invernaderos grandes y altos; hay varios invernaderos piramidales en el Conservatorio Muttart en Alberta ( c. 1976 ).

Las estructuras de invernadero se adaptaron en la década de 1960 cuando se generalizó la disponibilidad de láminas más anchas de polietileno . Varias empresas fabricaban invernaderos tipo túnel , aunque también era frecuente que los propios cultivadores los construyeran. Construidos con perfiles de aluminio, tubos especiales de acero galvanizado o incluso simples tramos de tubería de acero o PVC, los costos de construcción se redujeron considerablemente. Esto propició la construcción de muchos más invernaderos en pequeñas granjas y centros de jardinería. La durabilidad de la película de polietileno aumentó notablemente cuando, en la década de 1970, se desarrollaron e incorporaron inhibidores de rayos UV más eficaces; estos extendieron la vida útil de la película de uno o dos años a tres, e incluso a cuatro años o más.

Los invernaderos conectados por canaletas se popularizaron en las décadas de 1980 y 1990. Estos invernaderos constan de dos o más secciones unidas por una pared común o una hilera de postes de soporte. El consumo de calefacción se redujo al aumentar considerablemente la relación entre la superficie del suelo y la superficie de las paredes exteriores. Actualmente, los invernaderos conectados por canaletas se utilizan comúnmente tanto en la producción como en el cultivo y la venta de plantas al público. Suelen estar recubiertos con materiales de policarbonato estructurado o con una doble capa de película de polietileno con aire a presión entre ellas para mejorar la eficiencia de la calefacción.

La ventilación es uno de los componentes más importantes para el éxito de un invernadero. Sin una ventilación adecuada, los invernaderos y sus plantas pueden sufrir problemas. Los principales objetivos de la ventilación son regular la temperatura y la humedad a niveles óptimos, asegurar la circulación del aire y, por lo tanto, prevenir la proliferación de patógenos vegetales (como Botrytis cinerea ) que prefieren ambientes sin ventilación. La ventilación también garantiza el suministro de aire fresco para la fotosíntesis y la respiración de las plantas , y puede facilitar el acceso de importantes polinizadores a los cultivos del invernadero.

La ventilación se puede lograr mediante el uso de rejillas de ventilación, a menudo controladas automáticamente por una computadora, y ventiladores de recirculación. ^{[ 24 ]}

La calefacción o la electricidad representan uno de los costos más importantes en el funcionamiento de los invernaderos a nivel mundial, especialmente en climas fríos. El principal problema al calentar un invernadero, en comparación con un edificio con paredes sólidas y opacas , es la cantidad de calor que se pierde a través de la cubierta. Dado que las cubiertas deben permitir el paso de la luz, no aíslan adecuadamente. Con las cubiertas de plástico tradicionales para invernaderos con un valor R de alrededor de 2, se invierte una gran cantidad de dinero en reponer continuamente el calor perdido. La mayoría de los invernaderos, cuando necesitan calefacción suplementaria, utilizan hornos de gas natural o eléctricos . ^{[ 25 ]}

Existen métodos de calefacción pasiva que buscan calor con un bajo aporte de energía. La energía solar se puede capturar durante los períodos de mayor abundancia (día/verano) y liberarse para aumentar la temperatura durante los períodos más fríos (noche/invierno). ^{[ 26 ]} El calor residual del ganado se puede utilizar para calentar invernaderos; por ejemplo, colocar un gallinero dentro de un invernadero recupera el calor generado por las gallinas, que de otro modo se desperdiciaría. ^{[ 27 ] [ 28 ]} Algunos invernaderos también dependen de la calefacción geotérmica . ^{[ 29 ]}

La refrigeración se suele realizar abriendo las ventanas del invernadero cuando la temperatura es demasiado alta para las plantas. Esto puede hacerse manualmente o de forma automatizada. Los actuadores de ventanas pueden abrirlas en función de la diferencia de temperatura o mediante controladores electrónicos . Estos últimos se utilizan a menudo para monitorizar la temperatura y ajustar el funcionamiento del sistema de calefacción según las condiciones. Esto puede ser tan sencillo como un termostato básico, pero puede resultar más complejo en invernaderos de mayor tamaño. ^{[ 30 ]}

En situaciones de calor extremo, se puede utilizar un invernadero que proporcione sombra para refrescar el ambiente.

Durante el día, la luz entra al invernadero a través de las ventanas y es utilizada 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, incrementando así el rendimiento de ciertos cultivos. ^{[ 31 ]}

Los beneficios del enriquecimiento de dióxido de carbono a aproximadamente 1100 partes por millón en el cultivo en invernadero para mejorar el crecimiento de las plantas se conocen desde hace casi 100 años. ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]} Después del desarrollo de equipos para el enriquecimiento serial controlado de dióxido de carbono, la técnica se estableció a gran escala en los Países Bajos. ^{[ 35 ]} Los metabolitos secundarios, por ejemplo, los glucósidos cardíacos en Digitalis lanata , se producen en mayores cantidades mediante el cultivo en invernadero a temperatura y concentración de dióxido de carbono elevadas. ^{[ 36 ]} 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. ^{[ 37 ]} Los invernaderos comerciales ahora se ubican frecuentemente 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, ^{[ 38 ]} consumiendo tanto el calor residual como el CO ₂ de la refinería que de otro modo se ventilarían a la atmósfera. La refinería reduce sus emisiones de carbono, mientras que el vivero disfruta de mayores rendimientos de tomate y no necesita proporcionar su propia calefacción para el invernadero.

El enriquecimiento solo se vuelve efectivo donde, según la ley de Liebig , el dióxido de carbono se ha convertido en el factor limitante . En un invernadero controlado, el riego puede ser insignificante y los suelos pueden ser fértiles por defecto. En jardines menos controlados y campos abiertos, el aumento de los niveles de _CO₂ solo incrementa la producción primaria hasta el punto de agotamiento del suelo (suponiendo que no haya sequías, ^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]} inundaciones, ^{[ 42 ]} o ambas ^{[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]} ), como lo demuestra prima facie el continuo aumento de los niveles de CO₂ _. Además, los experimentos de laboratorio, las parcelas de prueba de enriquecimiento de carbono al aire libre (FACE), ^{[ 48 ] [ 49 ]} y las mediciones de campo proporcionan replicabilidad . ^{[ 50 ] [ 51 ]}

En el Reino Unido y otros países del norte de Europa , un panel de vidrio hortícola conocido como "Dutch Light" se utilizaba históricamente como unidad de construcción estándar, con dimensiones de 730 mm × 1420 mm ( 28 + 3/4 pulg . × 56 pulg. ) . Este tamaño proporciona una mayor superficie acristalada en comparación con el uso de paneles más pequeños, como los de 600 mm de ancho que se utilizan habitualmente en los diseños domésticos modernos, los cuales requieren una estructura de soporte mayor para un tamaño total de invernadero determinado. Un estilo de invernadero con laterales inclinados (lo que resulta en una base más ancha que a la altura del alero) y que utiliza estos paneles sin cortar también se suele denominar "diseño Dutch Light", y un semillero que utiliza un panel completo o medio panel se denomina de tamaño "Dutch" o "half-Dutch".       

Existen diseños especializados que permiten el cultivo de cosechas en climas fríos de latitudes más altas . En zonas del norte de China, como Shenyang , se utilizan invernaderos solares inclinados para proporcionar una calefacción pasiva y eficiente a los cultivos. ^{[ 59 ]} Se ha demostrado que esta calefacción evita que los cultivos alcancen temperaturas letales, incluso cuando los elementos calefactores activos están desactivados. ^{[ 59 ]} Este tipo de invernadero se construyó por primera vez en 1978 y ganó popularidad durante la década de 1980. ^{[ 28 ]}

Los Países Bajos poseen algunos de los invernaderos más grandes del mundo. Tal es la magnitud de la producción de alimentos en el país que, en 2017, los invernaderos ocupaban casi 5000 hectáreas. ^{[ 67 ]}

Los invernaderos comenzaron a construirse en la región de Westland, en los Países Bajos, a mediados del siglo XIX. La adición de arena a las turberas y suelos arcillosos creó un suelo fértil para la agricultura, y alrededor de 1850, se cultivaron uvas en los primeros invernaderos, construcciones sencillas de vidrio con uno de los lados formado por una pared sólida. A principios del siglo XX, comenzaron a construirse invernaderos con todos los lados de vidrio y se empezó a calentarlos. Esto también permitió la producción de frutas y verduras que normalmente no crecían en la zona. Hoy en día, Westland y la zona alrededor de Aalsmeer tienen la mayor concentración de agricultura de invernadero del mundo. ^{[ 68 ]} Westland produce principalmente verduras, además de plantas y flores; Aalsmeer es conocida principalmente por la producción de flores y plantas en maceta. Desde el siglo XX, la zona alrededor 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 incluyen el "invernadero cerrado", un sistema completamente cerrado que permite al productor un control total del proceso de cultivo con un menor consumo de energía. Los invernaderos flotantes se utilizan en zonas acuáticas del país.

Los Países Bajos cuentan con alrededor de 4.000 empresas de invernaderos que operan más de 9.000 hectáreas ^{[ 69 ]} de invernaderos y emplean a unos 150.000 trabajadores, produciendo hortalizas, frutas, plantas y flores por valor de 7.200 millones de euros ^{[ 70 ]} , de los cuales aproximadamente el 80% se exporta. ^{[ 71 ] [ 72 ]}