El tomate es uno de los cultivos hortícolas más extendidos y apreciados en el mundo. Forma parte de la dieta diaria de millones de personas y constituye la base de productos tan versátiles como sopas, salsas, ensaladas o pizzas. Sin embargo, su producción conlleva un elevado consumo de agua y, sobre todo, una fuerte dependencia de la radiación solar.

Un equipo de investigadores liderado por el profesor asociado Wataru Yamori de la Universidad de Tokio ha demostrado que es posible cultivar tanto tomates grandes como tomates cherry en entornos completamente controlados mediante iluminación LED de alta eficiencia energética.

Los resultados muestran claramente cómo los cultivos lograron desarrollarse de forma estable con contenidos de vitamina C superior para los Tomates Grandes y una significativa de la calidad organoléptica (sabor, textura) de los Tomates Cherry. El hallazgo es un nuevo paso para afianzar futuros desarrollos relacionados con la agricultura urbana, así como resiliente al cambio climático o a condiciones climáticas extremas.

El futuro del cultivo del tomate con iluminación artificial

El tomate, pese a su versatilidad culinaria y valor nutricional, plantea dificultades productivas notables. Es un cultivo de ciclo relativamente largo, con altos requerimientos de luz —muy superiores a los de otros vegetales como las lechugas— y con una elevada sensibilidad a la disponibilidad de agua.

En muchas regiones del planeta, la climatología no resulta adecuada para su desarrollo, y el cambio climático no ha hecho sino aumentar la frecuencia de fenómenos extremos: olas de calor, sequías, lluvias torrenciales o inundaciones. Esta situación amenaza la estabilidad de la producción y compromete la seguridad alimentaria en numerosas áreas.

Tradicionalmente, la solución ha pasado por el invernadero, que permite controlar temperatura y humedad. Sin embargo, incluso estos recintos dependen en gran medida de la radiación solar, lo que limita su eficacia en regiones con pocas horas de luz natural o latitudes extremas. 

Durante los últimas años están surgiendo iniciativas relacionadas con el concepto de plant factories o cultivos de plantas con luz artificial (ALPF, Artificial Light Plant Factories) o Granjas Verticales. Se trata de instalaciones cerradas que controlan cada variable del cultivo: luz, temperatura, humedad, nutrientes y CO₂. En estos entornos, los cultivos no dependen de la climatología exterior, lo que los convierte en sistemas resilientes frente a desastres naturales y con capacidad para instalarse en lugares tan dispares como desiertos, núcleos urbanos o incluso bases espaciales.

El problema radica en el alto consumo energético, en gran parte debido a la iluminación. Hasta hace poco, el uso de LEDs en agricultura se había limitado a cultivos de hoja corta y baja exigencia lumínica, como espinacas o lechugas. El salto hacia hortalizas de fruto, mucho más demandantes, parecía menos interesante.

“Durante años se asumió que cultivos como los tomates de fruto grande no podían prosperar bajo LEDs debido a su necesidad de intensidad lumínica y largos periodos de maduración”, explica Yamori. Su equipo decidió desafiar ese límite, partiendo de experiencias previas con cherry tomates y edamame.

Dos sistemas, dos tipos de tomates

El estudio consistió en acondicionar un espacio cerrado con los materiales habituales para el cultivo de tomates, pero integrando sistemas de iluminación LED de alta eficiencia con diferentes configuraciones:

• Tomates grandes: iluminación superior, con plantas guiadas en crecimiento vertical recto.
• Tomates cherry: iluminación superior y lateral, forzando un crecimiento en forma de S, con tallos que se curvaban sucesivamente.

Durante un año se monitorizó el crecimiento, la floración y la fructificación, comparando parámetros clave como rendimiento, concentración de azúcares, contenido vitamínico y tiempos de cosecha frente a cultivos tradicionales de invernadero.

Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

• Tomates grandes: lograron desarrollarse de manera estable, aunque con un rendimiento y dulzor ligeramente inferiores a los de invernadero. No obstante, sorprendieron con un contenido en vitamina C superior, lo que mejora su perfil nutricional.
• Tomates cherry: superaron las expectativas. No solo igualaron los rendimientos de invernadero, sino que mejoraron la calidad organoléptica (sabor, textura) y acortaron el tiempo de fructificación gracias al sistema en S, que aumentó la eficiencia del aprovechamiento lumínico.

“Nuestro estudio demuestra que los tomates de gran fruta, que alguna vez se consideraron demasiado difíciles de cultivar bajo iluminación artificial, se pueden cultivar de manera estable en una fábrica de plantas LED completamente cerrada. Esto marca un punto de inflexión, ya que las cultivos con iluminación LED, que generalmente se consideran adecuadas solo para verduras de hoja verde, también pueden soportar verduras afrutadas exigentes como los tomates. En la actualidad, los tomates cultivados en invernadero todavía tienden a ser más grandes y dulces. Pero los tomates cultivados con LED ofrecen una mayor consistencia. Mantienen una calidad estable durante todo el año y a menudo son más ricos en nutrientes como la vitamina C. Con las mejoras continuas, esperamos que los tomates de fábrica coincidan, o incluso superen, a los de invernadero en sabor”, concluye Yamori.

A pesar de los resultados, los investigadores también han señalado los retos que este tipo de instalaciones comportan: “Cualquiera que haya intentado (y especialmente aquellos que fracasaron) cultivar cultivos exigentes como los tomates sabe muy bien que hay muchos factores que controlar para cultivarlos”, apunta Yamori. 

Tal vez uno de los mayores obstáculos con los que se encontraron los investigadores fue optimizar el entorno de luz. Los tomates grandes necesitan mucha energía tanto para el crecimiento como para la maduración, y no estaba claro si los LED podrían proporcionar suficiente. Pero equilibrar la luz, la temperatura, la humedad y los nutrientes en un espacio cerrado requirió una gran cantidad de prueba y error.

En definitiva, este nuevo estudio confirma que la combinación de entornos controlados y sistemas de iluminación LED de alta eficiencia puede transformar de manera radical la forma en que concebimos la producción agrícola. Más allá de demostrar la viabilidad técnica del cultivo de tomates —un cultivo exigente —, los resultados abren la puerta a un modelo de agricultura urbana y resiliente que garantiza calidad estable, mayor valor nutricional y menor dependencia de factores climáticos externos.

Puede acceder al paper completo de la investigación a través del siguiente enlace:

https://journals.ashs.org/view/journals/hortsci/60/11/article-p1851.xml

Imagen de portada: Freepik. Imágen procedentes de bancos de recursos gráficos que no pertenecen a la investigación.