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Patent Searching and Data


Title:
TWO-COLOUR NET FOR PROTECTING FRUIT AGAINST DAMAGE CAUSED BY DIRECT SOLAR RADIATION AND HIGH TEMPERATURES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/219160
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a net for protecting fruit against damage caused by direct solar radiation and high temperatures, acting together and/or independently, which is made from two monofilaments that are pearl, blue or grey in colour and have a thickness of between 0.26 – 0.32 mm.

Inventors:
BASTIAS IBARRA, Richard Mauricio (Barrio Universitario s/n, Edificio Empreudec, Concepción, CL)
Application Number:
CL2017/050025
Publication Date:
December 28, 2017
Filing Date:
June 12, 2017
Export Citation:
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Assignee:
UNIVERSIDAD DE CONCEPCION (Barrio Universitario s/n, Edificio Empreudec, Concepción, CL)
International Classes:
A01G13/00; A01G13/02; D01F8/04; D04B21/00
Domestic Patent References:
WO2015122783A12015-08-20
WO2014041499A12014-03-20
Foreign References:
US20110197508A12011-08-18
Other References:
BASTIAS, R ET AL.: "Light quality management in fruit orchards: physiological and technological aspects", CHILEAN JOURNAL OF AGRICULTURAL RESEARCH, October 2012 (2012-10-01), pages 574 - 581, XP055448415, Retrieved from the Internet [retrieved on 20170816]
BASTIAS, R ET AL.: "Exploring the Potential use of Photo-Selective Nets for Fruit Growth Regulation in Apple", JOURNAL OF AGRICULTURAL RESEARCH, April 2012 (2012-04-01), pages 224 - 231, XP055448429, Retrieved from the Internet [retrieved on 20170816]
Attorney, Agent or Firm:
SEPULVEDA BARRERA, Ximena (Barrio Universitario s/n, Edificio Empreudec, Concepción, CL)
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Claims:
Reivindicaciones

1 . - Una malla que evita el daño de la fruta por causa de la acción de la radiación solar directa y de las altas temperaturas, que actúan en forma combinada y/o separada CARACTERIZADA porque se elabora con dos monofilamentos de tonalidades perla, azul o gris de grosor entre 0,26 - 0,32 mm.

2. - Una malla que evita el daño de la fruta por causa de la acción de la radiación solar directa y de las altas temperaturas, que actúan en forma combinada y/o separada según reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque los dos monofilamentos se utilizan en relación 50:50 para elaborar la malla, con una densidad de tramas de 2,6 - 4,2 monofilamentos/cm y una densidad de urdiembre de 2,6 - 4,2 monofilamentos/cm.

3. - Una malla que evita el daño de la fruta por causa de la acción de la radiación solar directa y de las altas temperaturas, que actúan en forma combinada y/o separada según reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque la malla se debe instalar en los huertos con 70 - 80% de transmisión de luz.

4. - Un proceso para elaborar la malla según reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque comprende al menos las siguientes etapas: (a) obtención de monofilamentos a través de extrusión, que involucra la fusión de polietileno de alta densidad, con pigmentos en una proporción de 2 - 5% p/p en base al polímero, y un aditivo anti-UV en una proporción igual o mayor a 0,6 % p/p en base al polímero; y (b) tejeduría de los monofilamentos a través de telares planos con un tejido de giro inglés.

5. - Un uso de la malla según reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque sirva para controlar el daño por sol en especies de pomáceas como manzanas y peras.

6. - Un uso de la malla según reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque sirve para controlar el daño por sol en especies frutales como uvas, kiwis y granados.

7. - Un uso de la malla según reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque sirve para controlar el daño por sol en hortalizas como tomates y pimentones. 8.- Un uso de la malla según reivindicación 1 , CARACTERIZADA porque sirve para controlar el daño por sol en hortalizas, especies frutales, pomáceas y verduras.

Description:
MALLA BICOLOR QUE EVITA EL DAÑO DE LA FRUTA POR CAUSA DE LA ACCIÓN DE LA RADIACIÓN SOLAR DIRECTA Y DE LAS ALTAS TEMPERATURAS. Sector Técnico

La presente invención puede ser aplicada en el área de la agricultura, más específicamente en el cultivo de fruta para evitar el daño de ésta, por causa de la acción de la radiación solar directa y de las altas temperaturas.

Técnica anterior

Hoy en día, el daño por sol o "golpe de sol" en la fruta debido al exceso de radiación solar y altas temperaturas causa importantes pérdidas económicas para la industria frutícola. La industria más afectada por este daño es la de la manzana, que en países como Estados Unidos, Sudáfrica, Australia, España y Chile ocasiona pérdidas económicas anuales que superan los 100 millones de dólares por fruta no comercializada (Racsko y Schrader, 2012).

Además del daño por pérdidas en pre-cosecha, el daño por sol da origen a pérdida de la calidad y condición de la fruta en post-cosecha al inducir la presencia de otros desórdenes fisiológicos asociados en la fruta, tales como escaldado y pardeamiento, como también del ataque de patógenos con la consiguiente pudrición de la fruta en almacenaje (Racsko y Schrader, 2012).

La situación actual de cambio climático que estaría incrementando los niveles de radiación solar y un aumento de la temperatura, indican una alta probabilidad de que la incidencia y severidad de daño por sol en frutas sea un problema cada vez más complejo de abordar por los agricultores en los próximos años (Racsko y Schrader, 2012).

La sintomatología de daño por sol se caracteriza por una decoloración de la piel de los frutos, producto de la degradación de pigmentos rojos (antocianinas) y verdes (clorofilas), frente al exceso de radiación solar y altas temperaturas, afectando con ello la calidad comercial tanto en variedades de frutas rojas como verdes. Existen tres tipos de daño por sol, el que varía dependiendo del factor causante: i) daño ocasionado sólo por altas temperaturas, ii) daño ocasionado por el efecto combinado de radiación solar más altas temperaturas, y iii) daño ocasionado sólo por un exceso de radiación solar. Debido a la compleja interacción de estas variables ambientales es que ha resultado complicado desarrollar técnicas que permitan un control efectivo de este problema bajo condiciones de campo (Schrader et al., 2001 ; Felicetti y Schrader, 2008).

En la actualidad existen alternativas tecnológicas para combatir el daño por sol en frutas. No obstante ninguna de ellas ha demostrado ser del todo efectiva para controlar este daño en huertos, y su aplicación presenta algunos inconvenientes que se detallan a continuación:

a.- Enfriamiento evaporativo con agua de riego: el objetivo de esta técnica es producir un enfriamiento de la fruta a través del agua de riego que se aplica sobre

i los árboles en las horas de mayor calor. Si bien la técnica ha resultado efectiva en reducir el daño de sol en la fruta ocasionado por altas temperaturas, no lo ha sido en el control de daño por sol ocasionado por excesiva radiación solar, por lo que existe un porcentaje de fruta que resulta igualmente dañada en el huerto (Schrader et al., 2001 ; Felicetti y Schrader, 2008). La utilización de esta práctica presenta, además, el inconveniente de que implica un alto costo energético y de consumo de agua. Por otra parte, su aplicación requiere de una calidad de agua de riego similar al del agua potable; en caso contrario se acumulan sales minerales como magnesio, calcio y otras trazas en la fruta que son difíciles de remover, no cumpliendo así la fruta con las exigencias de inocuidad que demandan los mercados (Yuri et al., 2000).

b.- Agentes químicos y protectores solares: la aplicación de compuestos antioxidantes ha sido propuesta como una alternativa para el control de daño por sol. Dentro de estos compuestos, los más utilizados han sido el ácido ascórbico y el α-tocoferol (vitamina E), pero con resultados poco satisfactorios cuando fueron evaluados en diferentes variedades de manzanas en países como Estados Unidos y Chile. El principal inconveniente con este tipo de productos es que sólo reducen aquel daño foto-oxidativo causado por exceso de radiación, pero con escasa efectividad en daños ocasionados por exceso de calor (Andrews et al., 1999; Yuri et al., 2000).

Otra alternativa es el uso caolinas de color blanco ya sea del tipo silicato de aluminio, carbonato de calcio o silicato de magnesio. La función de estas caolinas es reflejar y bloquear la radiación solar incidente en la fruta, existiendo diferentes productos comerciales, tales como SURROUND ®, ECLYPSE TM, COCOON TM (Glenn y Puterka, 2005; Hanrahan et al., 2009). Aun cuando el uso de caolinas ha demostrado ser efectiva en el control de daño por sol, su utilización en Chile no ha permitido disminuir más allá del 15% este daño en variedades altamente susceptibles. Además, esta técnica exige constantes aplicaciones y dosis durante la temporada para evitar su remoción por la lluvia y el viento, lo que encarece los costos de su uso. Otro inconveniente es la contaminación que se pueda generar por la emisión de estas partículas al aire, además de la exigencia del completo lavado de la fruta para removerla en el packing (Yuri et al., 2004).

En los últimos años se ha desarrollado un producto en base a ceras de carnauba cuyo nombre comercial es RAYNOX ®. La ventaja de este producto con respecto al anterior es que se trata de una película transparente, por lo que evitaría su lavado en las líneas de embalaje. Se ha reportado que este producto es efectivo en el control de daño por sol en manzanas cuando ha sido evaluado en países como Estados Unidos (Schrader, 201 1 ). Sin embargo, bajo las condiciones climáticas extremas de Chile su efectividad en el control del daño es menor al de las caolinas (Yuri, 2013).

c- Embolsado de frutos: envolver los frutos con bolsas de papel ha demostrado ser efectivo en reducir el daño por sol causado por exceso de radiación solar. Por medio de esta técnica además se consigue, al sacar la bolsa antes de la cosecha, una mejor coloración de la fruta, lo que le otorga un mayor valor comercial al producto. No obstante, el inconveniente de esta técnica es que es altamente demandante de mano de obra en la labor de colocar y sacar la bolsa, por lo que del punto de vista de costo es prácticamente inviable. Además, en veranos cálidos ocasiona un porcentaje importante de daño de fruta por las altas temperaturas que se alcanza al interior de la bolsa (Gao et al., 2002).

d.- Uso de malla para el sombreado: hasta la fecha el uso de mallas para el control de daño por sol ha sido manejado básicamente a través del sombreado. En Chile, el uso de malla sombra ha conseguido reducir el daño por sol. Sin embargo, con este tipo de malla cerca de un 15% de la fruta bajo cobertura sigue manifestando daño severo de sol en la fruta, y su efectividad es menor al uso del método de enfriamiento evaporativo (Yuri, 2013). En Argentina, se han probado mallas en el rango de 15 y 55% de sombra. La primera no es efectiva en el control de daño por sol, mientras que con la segunda se tiene mayor efectividad, pero el rendimiento y la calidad de fruta se ven afectados negativamente debido a la excesiva sombra, por lo que su aplicación comercial sería inviable desde el punto de vista económico (Dussi et al., 2005). Finalmente, en Brasil el uso de malla al 18% de sombra tampoco redujo el daño por sol en variedades de manzanas con alta susceptibilidad al daño; así un 20% de la fruta bajo cobertura resulta igualmente dañada (Amarante et al., 201 1 ).

En base a estos antecedentes, es que se hace necesario el desarrollo de alternativas que permitan disminuir los efectos de la radiación en la fruta.

Breve descripción de las figuras

Figura 1 : corresponde a una imagen de las mallas bicolores donde (N) corresponde al control, (PA) al tramado perla-azul, (PG) al tramado perla-gris, y (AG) al tramado azul-gris.

Figura 2: se presentan imágenes de las manzanas sin daño solar, donde (A) corresponde a la variedad verde Granny Smith y (C) a la variedad rojo Pink Lady®; y con daño solar donde (B) representa la variedad verde Granny Smith y (D) a rojo Pink Lady®.

Figura 3: se muestran imágenes de manzanas Granny Smith una vez finalizada la evaluación de daño por sol, clasificada en las categorías de color verde intenso (I), verde pálido (II), amarillo (III) y presencia de rubor rojizo (IV).

Figura 4: se muestran imágenes de manzanas Pink Lady® una vez finalizada la evaluación de daño por sol, clasificada por porcentaje de color rojo de cubrimiento: mayor a 75% (V), entre 50 - 75% (VI) y menor 50% (VII).

Figura 5: se presenta una gráfica de la variación en el patrón de radiación solar difusa (A), directa (B) y temperatura de frutos (C) bajo mallas bicolores perla-azul (PA), perla gris (PG) y azul-gris (AG) en comparación a la malla tradicional negra (N). Divulgación de la Invención

La presente tecnología corresponde a una malla bicolor que evita el daño de la fruta por causa de la acción de la radiación solar directa y de las altas temperaturas, que actúan en forma combinada y/o separada. Específicamente, esta malla permite controlar el daño por sol en especies de pomáceas como manzanas y peras, lo que no limita su aplicación a otras especies frutales sensibles a golpe de sol como uvas, kiwis y granados, así como también en hortalizas de fruto como tomates y pimentones, entre otros.

La malla bicolor presenta una configuración específica en términos de grosor, distancia y proporción de tonalidades de colores de los monofilamentos (hilos). Esta configuración se detalla en la Tabla 1 , la cual permite alcanzar propiedades ópticas únicas de transmisión de la radiación solar. De esta manera, la combinación de monofilamentos de color perla, azul y gris permite asegurar las siguientes condiciones lumínicas y ventajas en los huertos: i. un aumento en la proporción de luz difusa del orden de 15 - 20% y una reducción en la proporción de la luz directa del orden de 5 - 10%, lo que se traduce en un menor estrés por radiación solar y mejor aprovechamiento de la luz en favor del desarrollo de color de los frutos y otros aspectos productivos positivos, tales como un mayor desarrollo floral, fructificación y crecimiento de los frutos;

ii. un aumento en la relación de cantidad de luz transmitida en el espectro azul (400 - 500 nm) versus luz transmitida en el espectro rojo (600 - 700 nm) del orden de 1 ,1 - 1 ,5, lo que otorga una mayor síntesis de clorofilas y desarrollo de color verde en frutos, evitando la degradación del color verde por el exceso de radiación; y

iii. una reducción en la proporción de transmisión de luz en el espectro infra- rojo (700 - 1500 nm) del orden de 5 - 10%, lo cual permite disminuir la temperatura superficial de la fruta, y por tanto, evitar el daño por estrés de exceso de calor. Estas propiedades ópticas de transmisión de la radiación solar le otorgan a la malla un control más efectivo del daño por sol y mejora la coloración de frutos en variedades verdes y rojas. Esta malla debe ser instalada en los huertos con un 70 - 80% de transmisión de luz, es decir, con una capacidad de sombreado del 20 - 30%, lo que dependerá de la especie y localidad que se desea proteger. La instalación de esta malla con un ese porcentaje de sombra asegura, dependiendo de la especie y localidad, un control efectivo de daño por sol y mejora de color de la fruta, sin afectar negativamente aspectos productivos como calibre, rendimiento o retorno floral producto del excesivo sombreado de los huertos. Tabla 1. Configuración de diseño y propiedades ópticas de la malla bicolor

( * ): Valor estimado en relación a un malla de material neutro con similar % sombra (negra).

La malla bicolor puede comprender las siguientes tonalidades de hilos específicas para ciertos propósitos:

• perla: para transformar la luz directa en difusa y de esta manera disminuir la degradación de antocianinas en variedades de color rojo por efecto del exceso de radiación solar directa;

• azul: para incrementar la proporción de luz en el espectro azul, y de esta manera estimular la síntesis de clorofilas en variedades de color verde y evitar su degradación por el exceso de radiación solar directa; y

• gris: para disminuir la transmisión de luz en el espectro infra-rojo y de esta manera bajar la temperatura del aire, y así prevenir el daño por sol asociado a este factor, tanto en variedades de color verde como rojas. La fabricación de la malla bicolor involucra las siguientes etapas: a. obtención de monofilamentos a través de un proceso de extrusión, lo que involucra la fusión de un polímero del tipo preferente polietileno de alta densidad, no excluyendo el uso de otros polietilenos de menor densidad, con pigmentos y aditivos. La incorporación de los pigmentos se logra con un sistema de coloración de polímeros (masterbatch) de tonalidades de color azul, gris y perla, los que son mezclados con el polietileno en una proporción de 2 - 5% p/p, según el tipo de pigmento. En cuanto a los aditivos se utiliza un anti-UV en forma de masterbatch, que corresponde a una mezcla de aditivos poliméricos HALS en una proporción igual o mayor al 0,6 % p/p, en relación al polímero.

b. tejeduría de los monofilamentos de colores gris, perla y azul a través de telares planos con un tejido de giro inglés hasta lograr la combinación específica de hilos con el tejido plano, respetando la proporción de colores indicada en la Tabla 1 . Ventajosamente esta malla bicolor permite obtener propiedades ópticas de transmisión selectiva de la radiación solar, en términos de un efecto combinado sobre el incremento de la proporción de radiación difusa, reducción de la radiación directa y termal (infra-roja), y de un incremento de la proporción de radiación en el espectro de luz azul. Este efecto combinado permite una mayor efectividad en el control de daño por sol y mejoras en la coloración de frutos, tanto en variedades verdes como en rojas.

Ejemplo de aplicación Para verificar el efecto de las mallas bicolores sobre la fruta se fabricaron tres prototipos de mallas bicolores monofilamentos de polietileno de alta densidad (HDPE), cuyas especificaciones técnicas se presentan en la Tabla 2.

Tabla 2. Especificaciones técnicas de prototipos de malla bicolor

Primeramente se establecieron ensayos en huertos comerciales de manzanos de las variedades de color verde Granny Smith y de color rojo Pink Lady®. En cada huerto se cubrió una superficie de 2.500 m 2 por cada tipo de malla bicolor, dejando como control la misma superficie con una malla negra, tradicionalmente utilizada por los agricultores. Todas las mallas bicolores fueron fabricadas con un tramado de hilos similar al de la malla negra, ajustando la distancia de las tramas de manera de alcanzar el mismo porcentaje de sombreado, el cual fue del orden de 20%, tal como se presenta en la Figura 1 , donde (N) corresponde al control, (PA) al tramado perla-azul, (PG) al tramado perla-gris, y (AG) al tramado azul-gris. En total se cubrieron cuatro hileras de árboles por tipo de malla. Las dos hileras centrales fueron divididas en 4 parcelas seleccionadas al azar (repeticiones), y desde las cuales se marcaron tres árboles por parcela (12 árboles en total) para las respectivas evaluaciones.

Previo a la instalación de las mallas se realizó una verificación de las propiedades lumínicas en muestras de materiales de 2 x 2 m de dimensión; cuantificando la cantidad de absorción de luz (%) con un sensor quantum modelo LI-190 (LI-COR, Lincoln, USA), y la transmisión de radiación en los espectros de luz azul (400 - 500 nm) y del infra-rojo (700 - 1350 nm) con un espectro- radiómetro modelo Field-Spec (ASD Inc., Colorado, USA).

Posteriormente, y bajo condiciones de campo, se midió periódicamente la variación diaria en las condiciones de radiación fotosintéticamente activa directa (PARdirecta) y difusa ( PARdifusa) a través de un sensor quantum modelo LI-190 (LICOR, Lincoln, USA) según el protocolo propuesto por Retamal-Salgado et al., (2015). En forma simultánea se cuantificó la temperatura superficial de los frutos a través de un termómetro infra-rojo modelo IRT600 (EXTECH INSTRUMENTS, Nashua, USA). El total de la fruta de cada árbol fue cosechada y posteriormente clasificada en categorías: con y sin daño por sol, y de acuerdo a una escala de sintomatología visual de daño desarrolla para cada variedad. En la Figura 2 se presentan las manzanas sin daño solar, donde (A) corresponde a la variedad verde Granny Smith y (C) a la variedad rojo Pink Lady®; y además se presentan 3 muestras con las manzanas con daño solar donde (B) representa la variedad verde Granny Smith y (D) a rojo Pink Lady®. El 100% de la cosecha de Granny Smith se realizó en un sola pasada, mientras que la cosecha de Pink Lady ® se realizó en dos pasadas (floreos).

Una vez finalizada la evaluación de daño por sol, la fruta fue clasificada en diferentes categorías de color según escalas específicas para cada variedad (Figura 3). En el caso de Granny Smith la fruta fue clasificada en las categorías de color verde intenso (I), verde pálido (II), amarillo (III) y presencia de rubor rojizo (IV). En el caso de Pink Lady® la fruta fue clasificada en tres categorías de porcentaje de color rojo de cubrimiento: mayor a 75% (V), entre 50 - 75% (VI) y menor 50% (VII), tal como se muestra en la Figura 4.

La absorción de luz (% sombra) por parte de las mallas fue en todos los casos alrededor de 20% y similar al de la malla negra. Las mallas PG y AG redujeron la transmisión de la luz en el espectro infra-rojo en valores cercanos al 7 %. Las mallas PA y AG incrementaron la proporción de luz azul en 2,3 y 1 ,7 %, respectivamente y en relación a la malla negra (Tabla 3).

Tabla 3. Propiedades lumínicas medidas en muestras de material de malla perla-azul (PA), perla gris (PG) y azul-gris (AG) en comparación a la malla tradicional negra (N).

En la Figura 5 se presenta la variación en el patrón de radiación solar difusa (A), directa (B) y temperatura de frutos (C) bajo mallas bicolores perla-azul (PA), perla gris (PG) y azul-gris (AG) en comparación a la malla tradicional negra (N). Bajo las condiciones de campo las mallas bicolores incrementaron la transmisión de radiación difusa en un 17% y redujeron la transmisión de radiación directa en un 8% (A y B). La temperatura superficial de frutos en mallas bicolor AG y PG fue en promedio 1 - 2°C más baja en relación a la malla negra (C).

En la variedad verde Granny Smith la malla bicolor AG redujo significativamente en un 10% la cantidad de fruta con daño por sol, incrementando además en 1 1 % la cantidad de fruta cosechada en la categoría de color verde intenso (Tabla 4).

Tabla 4. Incidencia de daño por sol y coloración de frutos medido bajo mallas bicolores en comparación a la malla tradicional negra. Variedad Granny Smith, Localidad de

Teño, Región del Maule, Chile.

( * ) NS: significante y no significante para P< 0,05, respectivamente. En la variedad roja Pink Lady ® las tres mallas bicolores redujeron la cantidad de fruta con daño por sol en comparación a la malla negra, y en 7% para el primer floreo y 3% en la cosecha total, siendo este efecto significativo en la malla PG. En cuanto al desarrollo de color, las mallas bicolores PG y AG incrementaron significativamente en 18% la cantidad de fruta con mayor porcentaje de color rojo de cubrimiento (>75%) para el primer floreo y 16% en la cosecha total de fruta, lo cual se detalla en las Tabla 5 y 6, respectivamente.

Tabla 5. Incidencia de daño por sol y coloración de frutos medido bajo mallas bicolores en comparación a la malla tradicional negra. Variedad Pink Lady ®, Localidad de

Molina, Región del Maule, Chile, (primer floreo).

(*) NS: significante y no significante para P< 0,05, respectivamente. Tabla 6. Incidencia de daño por sol y coloración de frutos medido bajo mallas bicolores en comparación a la malla tradicional negra. Variedad Pink Lady ®, Localidad de

Molina, Región del Maule, Chile, (cosecha total).

(*) NS: significante y no significante para P< 0,05, respectivamente.

Las mallas bicolores dieron origen a condiciones de radiación solar y temperatura menos estresante en relación a la malla negra tradicional, por lo que resultaron ser más efectivas en el control de daño por sol y desarrollo de color en la fruta.

De acuerdo a los resultados, las mallas bicolores AG y PG son las mejores candidatas en cuanto a efectividad de control de daño por sol y del incremento en la coloración de frutos. Para variedades verdes tipo Granny Smith la mejor alternativa fue la malla AG, mientras que para variedades rojas tipo Pink Lady ® la mejor alternativa fue la malla PG, aunque no se descarta también para este tipo de variedades el uso de malla AG, por su efecto positivo en la coloración de la fruta.