home
sabelotodo
logo
entrar
comentario
colaborar


Protección de plantas sensibles durante las heladas. Fundamentos físicos básicos

Este artículo contiene los fundamentos físicos básicos que resultan indispensables para saber como proceder al proteger plantas sensibles al frío durante las heladas, y por ello constituye la primera parte del tema relativo a la protección contra el frío de las plantas de climas cálidos cuando crecen en los patios o los jardines de las casas ubicadas en zonas geográficas con heladas de corta duración. A los fines del artículo, las heladas de corta duración son aquellas que se producen esporádicamente, y en las que la temperatura ambiental alcanza 0°C (32°F) o menos por períodos de tiempo continuado menores a 24 horas. Para los que residen en USA estamos hablando de las zonas 8 y 9.

Primero la temperatura

La temperatura de un cuerpo es la manifestación de la cantidad de energía calorífica que posee, y esa energía calorífica puede fluir, desde, y hacia el cuerpo en forma general usando dos maneras distintas: (1) con contacto físico y (2) sin contacto físico, es decir a distancia. A su vez, el tránsito de calor con contacto físico se puede separar en dos formas: (1) conducción y (2) convección. Veamos algunos detalles.

1.- Conducción: En este caso, la transferencia de calor, y con ello el cambio de temperatura, involucra al menos dos cuerpos en contacto físico mutuo, uno de los cuales tiene mayor temperatura que el otro. Aquí, el calor fluye del cuerpo más caliente al más frío a través del área de contacto entre ellos. Como consecuencia, el cuerpo originalmente caliente disminuye su temperatura mientras el cuerpo originalmente frío la incrementa. El tránsito de calor cesa cuando ambos cuerpos alcanzan la misma temperatura. Esa transferencia de calor puede ser lo mismo entre dos objetos sólidos en contacto, un objeto sólido y un fluido (gas o líquido), o dos fluidos. Todos en alguna ocasión hemos experimentado este tipo de tránsito de calor al tocar un objeto caliente.

2.- Por radiación: La transferencia de calor por radiación no requiere el contacto físico entre los cuerpos que intercambian calor, y se produce a distancia, un ejemplo clásico de este tipo de transferencia de calor es el calentamiento de los cuerpos sometidos a las radiaciones solares. Del mismo modo que antes, el tránsito de calor neto por radiación está dirigido del cuerpo más caliente al más frío. Note que ahora hemos usado la palabra "neto" y esto se debe a que como todos lo cuerpos tienen siempre alguna cantidad de energía calórica contenida, todos siempre están emitiendo radiaciones calóricas al exterior cuya magnitud es mayor a medida que está más caliente. Bajo este principio, cuando se intercambia calor por radiación entre dos cuerpos a diferente temperatura, el cuerpo caliente, aunque recibe radiaciones del más frío, está entregando una mayor cantidad de energía radiante al más frío por lo que resultado de ello hay una ganancia neta de energía por el cuerpo frío y una pérdida en el cuerpo caliente.

3.- Por convección: Seguramente alguna vez usted se haya calentado las manos manteniéndolas encima de una llama abierta, en esta situación, el aire inmediatamente encima de la llama se calienta y expande adquiriendo menor densidad y por lo tanto sube. La corriente de aire tibio que alcanza sus manos las calienta por conducción a medida que fluye. Esta transferencia de calor llevada a cabo por el movimiento de una sustancia caliente es conocida como convección. Cuando la convección se produce debido a la diferencia de densidades, como en el ejemplo de la llama, es convección natural, pero cuando la sustancia se le obliga a moverse usando un medio mecánico tal como una bomba o un ventilador, entonces es convección forzada.

La temperatura ambiental

La temperatura ambiental es una magnitud muy importante para cada uno de nosotros por muchas razones evidentes, y resulta en esencia la temperatura del aire cerca de la superficie de la Tierra medida con termómetros colocados en el ambiente para ese propósito. Nosotros mismos podemos hacer tales mediciones, pero la temperatura ambiental "oficial" se realiza en estaciones meteorológicas dedicadas a ese fin en condiciones estandarizadas. Usualmente se usan termómetros de elevada exactitud colocados en una garita meteorológica de dimensiones normalizadas, bien ventilada y pintada de esmalte blanco. Los termómetros, comúnmente quedan colocados separados de las paredes de la garita a una altura sobre el suelo que va desde 1.50 a 2 metros. El objetivo de la garita es el de lograr que el termómetro colocado en su interior mida con buena fidelidad la temperatura del aire ambiental evitando en lo posible que las radiaciones, las corrientes convectivas, y el contacto con cuerpos diferentes al aire influyan en su medición.

Entidades privadas o gubernamentales en todos los países usualmente proporcionan un pronóstico bastante certero por adelantado de las temperaturas ambientales que podrán esperarse en el futuro inmediato, tal pronóstico nos permite tomar las medidas necesarias para proteger contra daños a las plantas sensibles que crecen en nuestro jardín o huerto. Pero, ¿la temperatura que alcanzarán nuestras plantas será la temperatura ambiental pronosticada?

La temperatura de las plantas

Debemos empezar por aclarar que las plantas se diferencian de muchos animales (incluyendo a nosotros mismos), en que no son capaces de generar calor interno, lo que implica que la temperatura que alcanzará una planta ubicada en un ambiente frío dependerá solamente de la cantidad de calor que ella intercambie con el entorno circundante, y esta cantidad a su vez, será consecuencia de la diferencia de temperaturas entre ambos y del tiempo de duración. Echemos un vistazo al tema del intercambio de calor planta-entorno comenzando con el intercambio por conducción que juega el papel principal en el proceso.

Intercambio por conducción

Una planta siempre estará rodeada y en contacto con el aire atmosférico del entorno, por lo que puede intercambiar calor con este por la vía de la conducción, de manera que podemos esperar, por lo menos en principio, que nuestra planta alcanzará la temperatura del entorno en un tiempo más o menos prolongado; pero ¿cual es la temperatura del entorno?

Supongamos que se ha pronosticado que la temperatura descenderá a 0°C (32°F) durante varias horas; entonces podemos asumir que tal temperatura será la del entorno, y por lo tanto la que tendrá que soportar nuestra planta. Sin embargo, como indicamos anteriormente, el pronóstico se refiere a la temperatura del aire a unos 2 metros de altura del suelo. Pero si no hay viento (es decir aire en calma), a alturas menores de 2 metros la temperatura del aire será más baja y a alturas mayores más alta, debido a que el aire más frío es más denso y se acumula cerca del suelo, mientras el aire más caliente es menos denso y asciende a capas más altas. La existencia de viento mezcla constantemente las capas de aire y este efecto es menos pronunciado. ¿Que sacamos de esto?, simplemente que no podemos considerar que la temperatura que afectará a la planta será estrictamente la del pronóstico ya que si hay aire en calma las plantas más pequeñas estarán en un entorno más frío y las más altas en uno más cálido. En ciertas situaciones la temperatura en las inmediaciones del suelo puede ser 2 o 3°C (3.6 - 5.2°F) más baja que la pronosticada a 2 metros de altura. No considerar este efecto, en ocasiones constituye la diferencia entre el éxito y el fracaso a la hora de proteger una planta. La conclusión que podemos sacar de esta discusión es que si la temperatura pronosticada es mayor, pero está cerca de la temperatura que daña la planta deben tomarse todas las medidas de protección ya que:

1.- El pronóstico siempre es una propuesta aproximada y puede fallar.

2.- Las condiciones atmosféricas y de la propia planta pueden enfriarla bastante más que el pronóstico.

Intercambio por radiación

Adicionalmente a la transferencia de calor por conducción planta-aire está el intercambio de calor por radiación, las figuras 1 y 2 a continuación muestran como las plantas pueden ganar o perder temperatura a través de la radiación de calor.


Figura 1. Pérdida de calor por radiación al entorno. La planta se enfría.


Figura 2. Ganancia de calor por radiación desde el exterior. La planta se calienta.

En el primer caso (figura 1), la planta irradia energía al universo sumamente frío debido a que el aire es casi transparente a las radiaciones. La intensidad de la pérdida de calor, y con ello el enfriamiento, depende en gran medida de la transparencia de la atmósfera, de modo que es muy alta en los días de cielo despejado sin niebla y bastante más baja cuando el cielo está nublado, ya que las nubes hacen las veces de espejos que reflejan de vuelta las radiaciones a la tierra. Del mismo modo funciona algún objeto que esté por encima y cubra la planta en cuestión, por ejemplo, un techo opaco u otra planta más alta y copiosa como un árbol grande.


En el segundo caso (figura 2), la planta gana calor y se calienta al recibir radiaciones de cuerpos más calientes que están a su alrededor, como por ejemplo, la superficie del terreno desprovisto de vegetación bajo la planta, o las paredes de alguna edificación provista de calefacción que se encuentre en las inmediaciones de la planta. Como la intensidad del calor intercambiado entre dos cuerpos depende en mucho de la distancia entre ellos, las radiaciones desde el terreno serán significativas solo en plantas de poca altura, mientras que las vinculadas a edificaciones y similares lo serán cuando tales cuerpos estén muy cerca de la planta.

Volvamos al ejemplo de la planta del punto anterior, dedicado a la conducción. Allí teníamos una planta ubicada en un entorno con el pronóstico en
0°C (32°F). Durante la discusión del punto concluíamos que la temperatura que podía alcanzar una planta de baja altura con el aire en calma podía llegar a ser sustancialmente menor que la pronosticada, pues bien, si agregamos ahora el efecto del enfriamiento por radiación la situación se torna aun peor.

Analicemos que sucede en las hojas más exteriores del follaje de la planta, especialmente las superiores, si el cielo está totalmente despejado. En tal situación, la emisión de radiaciones al firmamento por las hojas de la planta es muy elevada lo que tiene la consecuencia de que ellas se enfrían por debajo del nivel de temperatura del entorno, es decir, alcanzan una temperatura menor que la que alcanzarían si solo hubiera conducción. Sin embargo, cuando hay viento, el consecuente cambio del aire en contacto con la superficie del follaje impide que la temperatura de este pueda descender mucho ya que adiciona calor por conducción a las hojas que pierden temperatura por radiación. Es decir las partes de la planta estarán sometidas básicamente al enfriamiento por conducción.

Una situación completamente diferente se produce cuando hay aire en calma, ahora, una fina capa de aire en las inmediaciones de la superficie del follaje se mantiene estática y va bajando su temperatura al mismo ritmo que las hojas que se enfrían por radiación, en esencia, esta capa se convierte en un "abrigo" frío que impide que el aire del entorno pueda intercambiar calor por conducción libremente con la superficie de las hojas, pero que no se opone a las perdidas de calor por radiación. Consecuentemente, el follaje externo de la planta se enfriará constantemente y alcanzará una temperatura bastante más baja que la del entorno. Finalmente la temperatura alcanzada podría ser fatal aun con temperaturas ambientales que el follaje de la planta usualmente puede soportar. Esta situación es la que explica como puede formarse hielo sobre las superficies abiertas al firmamento, por ejemplo, el césped, aun cuando la temperatura del ambiente no alcanza la de congelación de 0°C (32°F). Dependiendo de las condiciones ambientales se pueden observar capas de hielo sobre el césped al amanecer, en noches en las que la temperatura ambiental solo descendió a valores entre 2.2 y 2.8°C (36-37°F). Significativamente el hielo no aparece en las zonas del césped debajo de árboles.

Intercambio por convección

De las tres formas de intercambio de calor, la convección es la menos significativa en el proceso natural de enfriamiento o calentamiento de las plantas ubicadas en un entorno frío. El establecimiento de corrientes de aire naturales por convección no es común debido a que las condiciones de temperatura no son propicias para ello. De forma espontánea puede quizás producirse un débil flujo de aire convectivo debajo de una planta cuando el suelo está desnudo y aun tibio comparado con el aire circundante (vea la figura 3 a continuación).
conveccion
Figura3. Una débil corriente convectiva podría producirse.

No obstante, una planta de poca altura cubierta con un material opaco, por ejemplo, un pieza de tela (figura 4), puede aprovechar para su beneficio estas corrientes convectivas al generar un espacio de aire circundante que se calentará ligeramente por convección aprovechando el calor del suelo. Un terreno bien mojado previamente tiene ventajas importantes sobre el suelo seco en este sentido, primero porque el agua tiene una elevada capacidad calorífica y almacena bastante calor utilizable, y segundo porque ella también aumenta la conducción de calor desde las capas interiores del suelo hacia la superficie comparado con el suelo seco.
tela
Figura 4. Se crea un espacio circundante de aire cálido por convección.


Las muerte no es gradual

Algo muy importante que debemos considerar en cuanto a los daños que sufren las plantas por el frío es que comúnmente "no mueren poco a poco" con el cambio de temperatura como puede pensarse. Con "morir poco a poco" queremos decir que las afectaciones que sufren la plantas no se van manifestando gradualmente a medida que baja la temperatura, la gran mayoría de ellas no muestran síntoma alguno de daño hasta alcanzar un valor crítico de temperatura a partir del cual el cambio de solo uno o dos grados produce la catástrofe, digamos por ejemplo, que una planta en particular no mostrará afectación alguna hasta -1.11°C (30°F), sin embargo, ya a -1.66°C (29°F) puede perder las hojas, a -2.22°C (28°F) sufrir la muerte de las ramas o morir completamente hasta el piso la planta completa. Note que cuando damos un valor de temperatura para la planta nos estamos refiriendo a la temperatura que alcanzan los tejidos de la planta y no a la del entorno, de modo que si la duración de la helada es muy breve puede darse el caso de que, dada la masa de las ramas y troncos, estos nunca lleguen a alcanzar la temperatura crítica.

No siempre lo que preocupa es la planta

Cuando se trata de proteger plantas contra el frío, en ocasiones la preocupación está centrada no en la planta misma, si no en alguna de sus partes, como las flores o los frutos, los que pueden ser mucho más sensibles a las bajas temperaturas. Esta situación se manifiesta particularmente en aquellos frutales que tienen una marcada tendencia a florecer en el invierno. Dos casos típicos se dan en el mango y en el níspero japonés (locuat). El mango en muchas ocasiones florece en invierno y aunque el árbol no sufre daños estructurales cuando la temperatura baja ligeramente por debajo de 0°C (32°F), sus flores se afectan a temperaturas tan altas como los 4°C (39.2°F) y la semilla de los frutos jóvenes mueren apenas se alcanza la congelación con lo que se desarrolla pequeño si no es que cae al suelo.

Del mismo modo está el níspero japonés que florece a principios del invierno, la planta es muy resistente al frío, hasta -11,11°C (12°F), pero a los -3°C (26,6°F) muere la flor madura y a los -3.89°C (25°F) muere la semilla y se pierde la fruta.

El sustrato frío

Adicionalmente a lo tratado hasta aquí hay que agregar un factor que en ocasiones juega un papel preponderante en las afectaciones o la muerte de las plantas por el frío, y es la disminución de la capacidad de absorción de las raíces cuando el sustrato baja su temperatura. En un sustrato o terreno suficientemente frío la capacidad de absorber agua y nutrientes por las raíces de las plantas puede llegar a ser nula, lo que equivale al hecho de haber arrancado la planta de raíz, de modo que lo que aparentemente pueda parecer muerte por el frío sea en realidad muerte por deshidratación. Este factor tiene una particular importancia en las plantas que crecen en macetas, especialmente en macetas pequeñas que pueden incluso congelarse.

Otra situación en la que adquiere importancia relevante es aquella en la que se mantiene por largo tiempo el entorno frío aunque no se alcancen las temperaturas críticas para las plantas. Evidentemente, el terreno seco es un factor agravante, por lo que lo mejor para lidiar con este problema es regar las plantas y así calentar el terreno. al mismo tiempo que se proporciona abundante humedad donde las plantas puedan defenderse aun con baja absorción radicular.

El estado vegetativo es importante

Es común que muchas de las plantas a las que se refiere este artículo sufran un proceso fisiológico de cambios graduales incentivados por la  disminución de la temperatura ambiental una vez que comienza el otoño. Estos cambios, en algunos casos, se manifiestan visiblemente con la pérdida de las hojas y en otros, solo como cambios internos que no se pueden ver exteriormente, como sucede, por ejemplo, con los cítricos. A tal proceso se le conoce como aclimatación y en general, la planta aclimatada se caracteriza por paralizar su crecimiento vegetativo, no retoña, no florece, y prácticamente no crece aunque conserve su follaje base.

El proceso de aclimatación, en aquellas plantas capaces de llevarlo a cabo, les confiere un incremento, a veces notable, de la resistencia al frío; de manera que es deseable conservar las plantas en ese estado durante toda la época del año con peligro de heladas, y así lograr una mayor posibilidad de éxito cuando tales heladas se produzcan. Sin embargo, la aclimatación puede interrumpirse en cualquier momento, lo que fácilmente se detecta si se observa que la planta retoña aun en invierno. Entre los eventos principales que favorecen a que la planta abandone la aclimatación están: (1) un largo período de tiempo relativamente cálido, y (2) la fertilización abrupta.

No podemos tener control sobre el primero de los eventos, pero si sobre el segundo, así que está completamente contraindicado fertilizar las plantas aclimatadas para no correr el riesgo de que retoñen y se hagan mucho más susceptibles a los daños por el frío.

Hay que aclarar aquí, que la aclimatación se desarrolla en ciertas plantas que no necesitan de horas de frío para florecer en la época cálida del año, digamos que tales plantas florecen de la misma forma cuando crecen en zonas tropicales sin inviernos fríos. Esto es completamente diferente a lo que se conoce como proceso "durmiente", característico de plantas de climas subtropicales y templados que requieren un número determinado de horas de frío para luego florecer, usualmente en la primavera. Es común que las plantas que "duermen" lo hagan completamente desprovistas de follaje (melocotones, ciruelos, peras, manzanas etc.) y en muchas de ellas es práctica beneficiosa fertilizar durante el invierno cuando están en pleno "sueño".

Un último elemento

Para finalizar el tema de la temperatura de las plantas toquemos ahora el asunto de la sensación térmica o enfriamiento por el viento que afecta a muchos animales y en especial a nosotros mismos haciendo descender la temperatura que percibimos varios grados por debajo de la ambiental. La magnitud del descenso está en dependencia de la humedad relativa y la velocidad del viento, de manera que a menor humedad relativa y mayor velocidad del viento la temperatura que percibimos es más baja. Pues bien, aunque este fenómeno puede ser de importancia vital para nosotros, e incluso producir la muerte por hipotermia de personas poco abrigadas cuando el viento es fuerte y la humedad relativa baja, no tiene importancia práctica para las plantas. A diferencia con nosotros, las plantas no "sudan", de modo que el factor que hace descender la temperatura de la piel de los animales (la evaporación de la humedad de la piel) no está presente en ellas y por lo tanto el viento no las enfría de manera apreciable.

De este asunto se desprende que aunque nosotros sintamos un frío aterrador en algún día invernal con viento, no podemos usar esta sensación para decidir como proteger nuestras plantas y solo debemos seguirnos por la temperatura indicada por el termómetro.



Segunda parte: Como proceder ante una ola fría.
Tercera parte: Resistencia al frío de las plantas de climas cálidos.

Para ir al índice general del portal aquí.