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2. Construcción de huerto vertical para cultivo hidropónico de papa

3. Resumen:

El uso de sistemas de cultivo hidropónico bajo invernadero implica importantes

ventajas sobre el cultivo a cielo abierto sin embargo, uno de los inconvenientes es

que el área queda reducida sólo a las hectáreas del terreno a ras de suelo y suele

desperdiciarse el espacio vertical, por ello en el presente trabajo se propuso la

construcción de cuatro huertos verticales, evaluar el costo y probar con un cultivo

de papa su eficiencia. Se pudo comprobar la construcción de los huertos fue un

90% más económica en comparación con los comerciales, que dos de los huertos

fueron eficientes para el crecimiento de papa y son una buena alternativa para

aprovechar el espacio vertical en un invernadero.

4. Introducción

4.1. Marco teórico:

El invernadero es una estructura que se construye con el fin de asegurar un

ambiente óptimo para el desarrollo del cultivo y controlar plagas (López y

Benavides, 2014). Dentro de la ventajas que hay al cultivar en un invernadero es

que se tiene un mejor control de los valores máximos y mínimos en la

temperatura, el índice de radiación solar, la humedad, la ventilación,la nutrición de

las plantas, también hay una gran disminución en la posibilidad de que el cultivo

contraiga plagas. Sin embargo el único inconveniente es el alto costo del

equipamiento (calefactores, calderas, nebulizador, turbina, ventilador, sistemas de

riego, entre otros) ya que este resulta ser muy caro. Al construir un invernadero

hay que tomar en cuenta la cimentación , la estructura, la cubierta; así como la

calidad y la resistencia de los materiales que se van a utilizar. (Samperio G. 2004).

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Por otra parte, la incorporación en el invernadero de innovaciones técnicas

(nuevos materiales, dispositivos de control), las mejoras en el manejo de cultivo y

la utilización de variedades más productivas que presentan mayores tasas

fotosintéticas con índices de cosecha más altos o aquellas mejor adaptadas o de

mayor eficiencia en el uso de la radiación permiten superar paso a paso la

producción potencial. Aunque conviene considerar que la implementación en el

invernadero de nuevas innovaciones técnicas modifica la respuesta de la planta

que, a su vez, interacciona con el clima del invernadero y, por tanto, se requieren

generalmente cambios en los valores de las consignas de control esto (Lorenzo,

2012).

Una de los sistemas de cultivo utilizado bajo invernadero es la hidroponía, el

término hidroponía se deriva del griego hydro = agua y ponos = trabajo o actividad,

es decir, „trabajo del agua‟ o „actividad del agua‟. También se conoce como cultivo

sin suelo, nutricultura, quimiocultura, cultivo artificial o agricultura sin suelo.La

hidroponia tuvo su origen en el siglo XIX, derivada de los estudios sobre las vías

de absorción de los nutrientes por las plantas que realizaron fisiólogos como

Woodward y De Saussure. A finales de la década de 1920, el doctor William

Gericke, de la Universidad de California, convirtió las técnicas de laboratorio a

métodos prácticos para la producción de alimentos. Más tarde, estos

conocimientos fueron utilizados por soldados británicos y estadounidenses, que

durante la Segunda Guerra Mundial mantuvieron cultivos hidropónicos en sus

bases militares.A partir de entonces, la técnica se ha extendido por todo el mundo,

se practica en muchos países y algunas compañías transnacionales la utilizan

para producir de manera intensiva (Zárate, 2014).

Los cultivos sin suelo, llamado hidropónicos, son una aplicación de antiguos

métodos de laboratorios de fisiología vegetal, que estudian la nutrición de las

plantas, sus exigencias y la forma en que esto se realiza. Posteriormente,fueron

técnicas de cultivo que surgieron como consecuencia de distintos factores, como

la necesidad de alimentos en zonas desérticas, la contaminación de sueños

agredidos por el uso de herbicidas y agroquímicos, la zona de cultivo, el deseo de

producción en cualquier época del año, los climas adversos y la necesidad de

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contar con alimentos frescos. Actualmente los cultivos hidropónicos constituyen

una avanzada en la agricultura, llevando al campo de la práctica todas las

experiencias e investigaciones realizadas desde hace tiempo en los laboratorios

de química, biología y fisiología vegetal de muchos países de América y Europa

(Álvarez, 2011).

Los sistemas de cultivos sin suelos se pueden clasificar en:

● Cultivos en agua o hidroponia

● Cultivos en sustrato

● Cultivos en aire o aeropónicos

Entre los sistemas que no utilizan sustrato está el sistema de recirculación de

solución nutritiva "NFT" -Nutrient Film Technique-, fue desarrollado en el

Glasshouse Crop Research Institute, Inglaterra, en la década de los sesenta. El

principio de este sistema hidropónico consiste en la circulación constante de una

lámina fina de solución nutritiva que pasa a través de las raíces del cultivo, no

existiendo pérdida o salida al exterior de la solución nutritiva, por lo que se

constituye en un sistema de tipo cerrado. A diferencia del sistema propuesto para

las huertas hidropónicas populares, las plantas se cultivan en ausencia de

sustrato, por lo cual las plantas se encuentran suspendidas en canales de cultivo

con o sin un contenedor de soporte. Otra característica del sistema, es la

necesidad de contar con una pendiente o desnivel de la superficie de cultivo, ya

que por medio de ésta, se posibilita la recirculación de la solución nutritiva.

(Carrasco, 1996)

Otro sistema que puede o no utilizar sustrato es la acuaponia, que es una

integración entre el cultivo de peces y uno hidropónico de plantas. En este

sistema, los desechos metabólicos generados por los peces y los restos de

alimento, son utilizados por los vegetales y transformados en materia orgánica

vegetal (Rakocy, 1999). Este sistema da muchas ventajas ya que los desechos

metabólicos disueltos en el agua son absorbidos por las plantas, reduciendo así la

tasa de los cambios de agua diarios y su descarte hacia el ambiente. Lo cual se

traduce en menores costos operativos del sistema y sumado a ello, los sistemas

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acuapónicos tienen una segunda producción de plantas, aumentando así, la

rentabilidad productiva. (Caló, 2011).

Entre los sistemas que no utilizan sustrato también está el sistema de balsas

flotantes, que no necesitan reservorio de agua aparte de la zona de cultivo,

constituyendo por sí misma el reservorio. Se utilizan contenedores que no suelen

tener más de 30 cm de profundidad y están enteramente llenos de solución

nutritiva. Flotando sobre esta, se coloca una plancha de tergopol o similar de

espesor adecuado (4-5 cm), en la que se efectúan perforaciones donde se colocan

las plantas, sostenidas por vasos plásticos ranurados. De esta manera las raíces

quedan en la solución nutritiva y esta asu vez debe ser aireada mediante burbujeo

de manera continua, asegurando así, una buena oxigenación a la solución. (Caló,

2011).

En los cultivos de sustratos se pueden identificar tres diferentes modelos de su

manejo:

1. Sistemas que trabajan por inundación periódica del sustrato y que luego se

recogen los sobrantes.

2. Sistemas que usan sustratos con baja capacidad de retención de agua,

estos necesitan de frecuentes riegos de solución nutritiva superficiales.

3. Sistemas convencionales que necesitan sustratos con alta capacidad de

retención, exige riego exacto para tener un buen vinculo agua- aire.

El sustrato es un material sólido diferente a los suelos que se emplea para el

cultivo de vegetales en envases y recipientes, contenedores y macetas, puede o

no aportar nutrientes. Los sustratos tienen necesariamente la función de dar un

buen sostén a la planta, la retención de agua y nutrientes, aireación e intercambio

gaseoso. Funcionan como amortiguadores de cambios de pH. Los sustratos se

clasifican en dos grupos, por su origen y fertilidad, por un lado los naturales que

requieren de pocas modificaciones y transformaciones, además de que pueden

aportar nutrientes a la planta además de un buen sostén y lugar para

desarrollarse, por otro lado existen sustratos artificiales, los cuales pasan por un

proceso de alteración de sus características físicas y químicas, además de que no

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aportan nutrientes, dan soporte a la planta y cumplen las funciones de retención

de nutrientes, agua y permiten el intercambio gaseoso. Para Purves & Resh 2003

y 2006 respectivamente, se desea que el sustrato tenga las características

siguientes:

● Retención de humedad y nutrientes.

● Buena porosidad, que permita buena circulación de aire y que drene bien

los líquidos.

● Estabilidad física y uniformidad.

● Reciclable y no contaminante.

● Fácil disponibilidad y bajo costo.

● Que funcione de manera eficiente para dar sostén a la planta.

Ejemplos de sustratos: Grava, arena, vermiculita, agrolita, turbas, lana de roca,

perlita, tezontle, entre otros.

La perlita es un material inerte, granulado, poroso y de color blanquecino. Posee

una porosidad del 80-90% de su volumen. Éste material se degrada, sin embargo

a medida que disminuye su tamaño aumenta su capacidad de absorción. Su venta

es por medio de sacos de 10 kg aproximadamente, con capacidad de 100 litros.

Justificación:

El reto de la hidroponía está en elegir la tecnología adecuada para incrementar la

producción y obtener productos de calidad y seguros, adoptando un sistema de

cultivo sostenible, basado en el aprovechamiento óptimo de la energía solar

disponible en la zona que, a la vez, permita reducir en la medida de lo posible: el

uso de los recursos naturales y de las energías no alternativas, la generación de

residuos y, en definitiva, el impacto sobre el medioambiente.

Uno de los cultivos más importantes en el mundo es el de la papa Solanum

tuberosum, ocupa un lugar preponderante en muchos países. Se cultiva por

grandes agricultores o compañías, así como por pequeños parceleros en

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diferentes zonas climáticas incluidas las templadas, tropicales y subtropicales, en

diferentes condiciones agroecológicas y diversos medios socioeconómicos

(Quiñones et. al., 2004). Tiene un crecimiento rastrero o semi rastrero y algunas

veces ramifican. Las hojas son compuestas, presentando un foliolo terminal,

algunos laterales secundarios, pecíolos, raquis y hojas pseudoestipulares; alcanza

su máximo crecimiento a los 35 ó 40 días y la altura de la planta varía de 0.40 a

0.90 m (Cortez y Hurtado, 2002). Por otra parte la papa ha sido cultivada en

medios aeropónicos en Perú para obtención de semilla de calidad comercial con

excelentes resultados (Andrade et. al., 2015), por lo cual se considera es una

planta que puede ser cultivada en hidroponía, ya que tiene un crecimiento aéreo

que no sobrepasa los 0.90 m, ya ha sido probada con un sistema hidropónico y es

de gran valor comercial.

La siembra de la papa en el sistema de huerto vertical aprovecha el espacio aéreo

del invernadero y permite un eficiente control de las plantas en cada torre, además

de que facilita la colocación de guías para que las plantas tengan el soporte

necesario. Por lo anterior en el presente trabajo se ha planteado los siguientes

objetivos.

4.2. Objetivos:

General:

● Construir cuatro huertos verticales hidropónicos

Específicos:

● Determinar el costo de construcción de los cuatro huertos

● Comparar el área necesaria para un cultivo hidropónico horizontal con la

utilizada en el huerto vertical.

● Establecer un cultivo de papa hidropónico con perlita en los huertos

verticales.

● Comprobar que los huertos son una buena alternativa para aprovechar el

espacio vertical en un invernadero.

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4.3. Problema:

¿El huerto en sistema hidropónico vertical para cultivo de papa permitirá el mejor

aprovechamiento del espacio en un invernadero?

4.4. Hipótesis de trabajo

Los 4 huertos verticales son una buena alternativa de cultivo de papa hidropónico

5. Desarrollo:

Material:

- 8.60 metros de varilla o alambrón de 3/16 por cilindro

- 1 rollo de microalambre de una libra

- Esmalte blanco

- 3 láminas de PVC de 122 x 244 cm

- Cemento para PVC “Contact” 222

- Remaches de aluminio abierto 5/32‟‟ x 1/8‟‟

- Silicon “Sista” para policarbonato y PVC F121

- Cinchos “Fixser” de 100 mm/ 4‟‟ x 2.5 mm

- Cuatro costales de sustrato perlita.

- Plántulas de papa Solanum tuberosum

- Solución hidropónica nutritiva para 1000 litros

Armado de la estructura de soporte para el huerto vertical o torre:

Para cada huerto, con varilla metálica de 3/16 de grosor se hicieron 5 anillos de 32

cm de diámetro, éstos fueron soldados con 3 varillas de 122 cm cada 30.5 cm

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para formar un cilindro. Se pintaron con esmalte blanco para evitar su oxidación

(Imagen 1).

Imagen 1. Esquema que muestra las dimensiones del huerto

Por otro lado se armaron cuatro cilindros de PVC, de 28 cm de diámetro. Dos de

ellos fueron fijados con cinchos cada 5 cm y los otros dos fueron pegados con

cemento para PVC “Contact” que cumple con las especificaciones de

requerimientos para agua potable estándar.

Posteriormente se colocó dentro de cada estructura cilíndrica de metal los cilindros

de PVC, para su estabilidad se fijaron ambos con cinchos de plástico (foto 1) y en

la parte baja se colocó una red de malla sombra como colador para evitar que se

saliera el sustrato de la torre, posteriormente se hicieron cuatro perforaciones de

5.5 x 5 cm (foto 2), sobre éstas se colocaron conos de PVC que se fijaron con

remaches y se cubrió con silicon “Sista” para policarbonato y PVC F121, para

evitar fugas de agua en cada cono.

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Foto 1. Cilindro de PVC dentro de estructura de metal y colocación de malla

Foto 2. Perforado de cilindro de PVC

Preparación de plántulas de papa.

Se cortaron papas Solanum tuberosum para estimular la formación de brotes y se

dejaron en una bolsa de papel de estraza por quince días en total oscuridad, a una

temperatura promedio de 15° C y humedad relativa del 20%. Después de ese

tiempo se revisaron y se observó que ya tenían las brotes (foto 3 y 4) así que se

procedió a cortarlas con un bisturí previamente esterilizado con alcohol, haciendo

cortes aproximadamente de 1 x 2 cm, y se colocaron los brotes en “recipientes de

plástico para invernadero”, se cubrieron con perlita y se colocaron en una bandeja

de aproximadamente 30 x 50 x 10 cm, se cubrió con otra capa de perlita y

finalmente se regaron con solución nutritiva.

Foto 3. Brotes Foto 4. Material para preparar almácigos

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Para comprobar que los huertos fueran funcionales para cultivar hortalizas, se

sembró papa utilizando como sustrato perlita y se verificó que no hubiera fugas de

solución nutritiva en los conos y en las secciones donde se unieron los cilindros

con cinchos o cemento para PVC (foto 4), también se examinó que no hubiera

evaporación excesiva de la misma revisando de forma manual y visual la humedad

en cada huerto diariamente y se tomaron fotografías de las plantas semanalmente

para documentar el crecimiento (foto 5), por otra parte se realizó un conteo y

registro semanal del número de hojas con la finalidad de demostrar que el sistema

funciona correctamente.

Foto 4. Verificación de posibles fugas de solución nutritiva el día 1, semana 1

Foto 5. Funcionamiento del huerto vertical en la semana 5

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6. Resultados:

Tabla 1. Costo de construcción:

Producto: Costo

34.4 metros de varilla $150

1 rollo de microalambre de una libra $ 70

Esmalte blanco (se utilizó una cuarta parte de litro)

$ 180

3 láminas de PVC de 122 x 244 cm $ 294

Cemento para PVC “Contact” 222 $ 75

Remaches de aluminio abierto 5/32‟‟ x 1/8‟‟

$ 18

Silicon “Sista” para policarbonato y PVC F121

$ 75

Cinchos “Fixser” de 100 mm/ 4‟‟ x 2.5 mm

$ 20

Solución nutritiva para 1000 litros $ 169

Perlita, 4 costales $ 495.6

16 canastillas para hidroponia de 1 pulgada ¾ de perforación

$52.8

Costo total de los 4 huertos: $ 1,599.4

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Investigación del área utilizada en los dos tipos de cultivo

Tabla 2. Comparación del área necesaria para el cultivo de papa a ras del suelo y

en huerto vertical

Tipo de cultivo Metros empleados

Cultivo hidropónico horizontal dos líneas de 344 cm x 44 cm

Cultivo en huerto vertical una línea de 160 cm x 45 cm

Verificación de funcionamiento de los huertos:

Los huertos fueron puestos en funcionamiento con semanas de diferencia entre

cada torre debido a que no se obtuvieron las plántulas al mismo tiempo, la torre

uno se colocó el 5 de enero, las torres dos y tres el día 22 de enero y la torre

cuatro el día 21 de febrero.

Tabla 3. Observaciones del funcionamiento de las torres o huertos

Huerto Observaciones

1 unido con cinchos No mostró ninguna fuga en uniones

2 unido con cinchos No mostró ninguna fuga en uniones

3 unido con cemento Mostró fugas en los conos

4 unido con cemento Mostró fugas en dos conos

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Desarrollo de hojas en las plantas de papa:

Tabla 4. Promedios de desarrollo de hojas por huerto

Huerto Número inicial de hojas

Número de hojas en las semana 6

Diferencia de crecimiento

1 8.5 92.7 84.2

2 3.2 27.5 24.3

3 4 7.6 3.6

4 5.6 15.3 9.7

7. Análisis e interpretación de resultados:

Como se podrá observar en la tabla 1, el costo de las cuatro torres fué de $1,599.4

sin embargo aquí no se tomó en cuenta el costo del sistema de riego ya que se

realizó de forma fue manual.

El costo de un huerto vertical con similares características en el mercado puede

variar desde $4,999 hasta $5989 (cotización marzo 2019 en Hydro Enviroment,

Tlalnepantla, Estado de México), pero incluye el sistema de riego, bomba, Timer

Digital Temporizador y semillas; la inversión para la adquisición de cuatro torres

comerciales sería alrededor de $23,959 por lo cual al construir de la manera

planteada cuatro torres se puede conseguir un ahorro de más del 90% aunque

habrá que aclarar que estos sistemas son principalmente para cultivo de lechuga,

acelga o espinaca y tienen una capacidad para albergar de 28 a 36 plantas, pero

ninguno ha sido utilizado para cultivar papas. Cabe señalar que el costo de las

torres experimentales podría incrementar si se considera la adición de sistemas

automatizados de riego.

Según Tintín y Moscoso (2013), una planta de papa Solanum tuberosum, en suelo

“utiliza 15 x 19 cm más una separación de papa a papa 25”, por lo cual para

cultivar 16 plantas de papa en sistema hidropónico tradicional en bolsas de

plástico negro para invernadero se emplearían aproximadamente dos líneas de

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344 cm x 44 cm, mientras que en el cultivo en huerto vertical se utilizó sólo una

línea de 160 cm x 45 cm, lo cual podría representar un mejor aprovechamiento del

área pues se aprovecha en forma vertical dentro del invernadero (tabla 2).

En cuanto a la verificación inicial del funcionamiento de las torres (tabla 3) se

encontró que la torre uno y dos que fueron armadas con cinchos, no mostraron

fugas aparentes y retiene eficientemente la humedad, mientras que la torre 3 que

fue unida con cemento tenía fugas en los conos y esto provocó pérdida de

humedad y la torre 4 que también fue unida con cemento tenía fugas en dos conos

donde se colocan las plantas. Se observó en general que las fugas en las torres 3

y 4 pudieron influir en el crecimiento de las papas.

Por otra parte como se muestra en la tabla 4, se observó un aumento significativo

en el número de hojas de las plantas en las torres uno y dos, mientras que en la

tres no fue tan notorio lo cual se atribuyó a las fugas iniciales de solución nutritiva,

para comprobar si esa era la causa se sacaron las plantas para analizar las raíces

y se observó que éstas no estaban correctamente ancladas a la parte central del

sustrato y no podían absorber de manera eficiente la solución nutritiva, lo cual

impidió que las plantas crecieran con la misma velocidad así que se volvieron a

colocar tratando de fijar correctamente la raíz al sustrato. También se optó por

sellar nuevamente cada cono con más silicón por la parte de afuera y hacer riegos

más constantes.

8. Conclusiones

Al analizar los resultados del presente trabajo se puede concluir que se puede

construir un sistema de huerto vertical significativamente más barato, aún

contemplando la adición de un sistema de riego automatizado y un mayor número

de torres.

También se observó que este tipo de tecnología permite un mejor

aprovechamiento del área vertical en un invernadero, lo cual se puede traducir en

una mayor eficiencia al poder cultivar plantas en un menor espacio.

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Por otra parte se considera que los huertos verticales unidos con sólo cinchos sin

cemento pueden ser considerados como una buena alternativa para el cultivo

vertical pues mostraron no tener fugas de solución nutritiva, mientras que los que

fueron unidos con cemento presentaron algunas fugas.

Finalmente la planta utilizada mostró un mejor crecimiento en las torres uno y dos

que no tenían fugas, por lo cual se recomienda tratar de utilizar cinchos para unir

las torres en lugar de cemento, o bien utilizar los dos, así como verificar que los

conos en las torres estén bien unidos, evitando así las fugas de solución.

10. Fuentes de información:

Álvarez M. 2011. Hidroponia. Argentina. Editorial: Albatros.

Andrade J., Kromann P. y Otazú. 2015. Manual para la Producción de Semilla de Papa

usando Aeroponia. Diez años de experiencia en Colombia, Ecuador y Perú. CEntro

Internacional de la Papa (CIP), Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias

(INIAP), Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (CORPOICA). Quito,

Ecuador. 267 p.

Cortez y Hurtado. 2002. “Guía Técnica Cultivo de Papa”. Centro Nacional de Tecnología

Agropecuaria y Forestal. El Salvador. pp 34

López A y Benavides C. 2014. “Respuesta térmica del invernadero de la estación

experimental Fabio Baudrit Moreno, Ajuela, Costa Rica”. Agronomía Mesoamericana.

Costa Rica. Vol 25 (1): 121-132.

Quiñones Y., Izquierdo H., Martínez O., Alcántara P. y Rodríguez E. 2004. Métodos

alternativos para la producción de semilla prebásica de papa (Solanum tuberosum, L.).

Cultivos tropicales.Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. La Habana, Cuba. Vol 25(2):

23-27.

Rakocy J. E., 1999. The status of aquaponics Part 1. Aquaculture Magazine. Julio-

Agosto. Pp 83 – 88. USA.

Rakocy J. E., 1999. The status of aquaponics Part 2. Aquaculture Magazine.

Septiembre-octubre. Pp 64 – 70. USA.

Samperio G. (2004). Un paso más en la hidroponia. México. Editorial: Diana. pp. 129-176

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Sitios de internet consultados:

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Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca. Sitio web: http://chilorg.chil.me/download-

doc/86262

Carrasco. G. (1996) La empresa histórica de mediana escala: La técnica de

solución nutritiva recirculante. Recuperado en marzo 1 de 2019, de Organización de

las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. Sitio web:

http://www.fao.org/tempref/GI/Reserved/FTP_FaoRlc/old/docrep/rlc1050s.pdf

Lorenzo P. (2012). El cultivo en invernadero y su relación con el clima. Cuadernos de

estudios agroalimentarios, Vol. 3, pp. 23-44. Recuperado de en marzo 2 de 2019 en:

http://www.publicacionescajamar.es/pdf/publicaciones-periodicas/cuadernos-de-estudios-

agroalimentarios-cea/3/3-536.pdf

Roman M. & Hurtado G. (2002). Guía Técnica, Cultivo de papa. Recuperado en

noviembre 8 de 2018, de Centro Nacional de Tecnología Agropecuaria y Forestal. Sitio

web: http://www.centa.gob.sv/docs/guias/hortalizas/Guia%20Papa.pdf

SAGARPA. (2014). Cultivo de Papa. Recuperado en agosto 27 de 2018, de SAGARPA

Sitio web:

http://sagarpa.mx/Delegaciones/distritofederal/Documents/AgriculturaF/PAPA.pdf

Tintin F. & Moscoso P. (2013). Capacidad de absorción de una planta de papa Solanum

tuberosum, en el suelo contaminado con plomo. Recuperado en marzo 1 de 2019, de

Universidad Politécnica Salesiana Sitio web:

https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/8925/1/UPS-CT005169.pdf

Zárate M. (2014). Manual de Hidroponia. Universidad Nacional Autónoma de México.

México. Recuperado en noviembre 27 de 2018, de SAGARPA Sitio web:

https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/232367/Manual_de_hidroponia.pdf