ANLISIS COMPARATIVO DE SOLUCIONES NUTRITIVASEN CULTIVOS HIDROPNICOS EN INVERNADERO1

Robredo P2, Quiroga M3, Echaz R.4

INENCO5Universidad Nacional de Salta

Buenos Aires 177 - 4400 Salta, ArgentinaFAX 54-387-4255489, e-mail : robredop@unsa.edu.ar

RESUMEN: En el presente trabajo se realiza un anlisis comparativo de dos soluciones nutritivas aplicadas al cultivohidropnico de Lechuga, bajo invernadero con acondicionamiento trmico solar. Se compara la solucin de Hoagland y Arnon,empleada en experiencias anteriores con la de Sonneveld, de reciente aplicacin. Se presentan la composicin aninica, catinicay en sales de uso comercial para ambas soluciones comparando ambas soluciones qumicamente a travs de, sus relaciones Nitrato- Amonio y Nitrgeno, Fsforo, Potasio y a travs de la aplicacin del mtodo de Steiner. Se analiza la evolucin en laconcentracin de nutrientes en un cultivo de Lechuga, evaluando los rendimientos obtenidos con ambas soluciones. Lasdiferencias entre las soluciones no se reflejan en diferencias en rendimientos en el cultivo. La formulacin de Sonneveld, tuvo uncomportamiento ms estable en su pH.PALABRAS CLAVES: Hidroponia, Soluciones nutritivas, Cultivo sin suelo, Cultivo de Lechuga, Invernadero,

INTRODUCCINDesde hace 4 aos se realizan diferentes experiencias con cultivo hidropnico en un invernadero con acondicionamiento trmicosolar, Saravia et al (1997), la mayor parte de las experiencias se realizaron con cultivo de lechuga. El sistema de cultivo empleadoes de bandejas flotantes y se escogi para las experiencias la solucin nutritiva universal (considerada apta para muchas especiescultivadas) de Hoagland y Arnon (1938).

La misma solucin nutritiva y sistema de cultivo se emplearon en ensayos posteriores de adaptacin de especies hortcolasmltiples al sistema de cultivo, donde se ensayaron, acelgas, espinacas, rabanitos, remolachas, escarola, pimiento, tomate y colchina. Quiroga et al (1998)

Con la expansin de las tcnicas de cultivo hidropnico, la solucin de Hoagland y Arnon, como otras de tipo universal, han sidoparcialmente reemplazadas por formulaciones con composicin, conductividad elctrica y pH, adecuados a los requerimientos decada especie cultivada, considerando en muchos casos tambin las condiciones de cultivo (invierno o verano) e inclusive la etapade crecimiento de la planta (estado vegetativo, floracin, fructificacin) Resh (1987)

La multiplicidad de factores que condicionan la absorcin de nutrientes minerales, hace que la obtencin de una formulacin idealpara cada especie o variedad en cada situacin, sea algo no fcil de lograr y que se requieran ajustes a las condiciones ambientalesy tcnicas de cultivo.

Las soluciones nutritivas en general, consideran en su formulacin aniones y cationes en sus formas absorbibles por la planta queson Nitrgeno como Nitrato NO31- y como Amonio NH41+, Fsforo como Fosfato dicido H2PO41-, Azufre como Sulfato, SO42-,Potasio como catin K1+, Calcio como catin Ca 2+, Magnesio como catin Mg2+

Usualmente diferentes formulaciones tienen distintas concentraciones de los elementos esenciales llamados macronutrientes,(nitrgeno, fsforo, potasio, calcio, magnesio y azufre).

Por otra parte para una buena absorcin de nutrientes y por lo tanto para un buen crecimiento de la planta; debe existir unaadecuada relacin proporcional entre los iones integrantes de la solucin nutritiva. Esto ltimo constituye en s un aspecto de muydelicado equilibrio, ya que la abundancia de un determinado catin o anin, puede constituirse por competencia en un elementodeterminante de la deficiencia de otro. Oriol (1993)

1 Parcialmente financiado por el Consejo de Investigacin de la Universidad Nacional de Salta y por el FONCYT (SECYT)2 Docente Facultad de Cs. Naturales UNSa.- 3 Personal del CIUNSa - 4 Personal del CIUNSa.5 Instituto UNSa - CONICET

Un problema frecuente en cultivo de lechuga en verano, particularmente bajo invernadero es el alargamiento prematuro de laplanta para florecer, llamado bolting. Este problema limita en determinadas zonas el cultivo de lechuga en pocas de calor,quedando circunscripto a lugares mas frescos, y es una de las causas de los mayores precios de lechuga en los meses de verano. Elbolting es causado principalmente por efecto de temperaturas superiores a 28 C y altas irradiancias, sin que se haya evaluado encultivos hidropnicos la posible influencia de la solucin nutritiva en el fenmeno.

El presente trabajo constituye una continuacin de las experiencias anteriormente mencionadas, y la primera en la que se avanzahacia la aplicacin de formulaciones especficas para cada cultivo, en busca de aumentar rendimientos y calidad observando susresultados comparativamente con la solucin universal de Hoagland y Arnon, ya probada y conocida.

En el mismo sistema de invernadero y cultivo citados anteriormente, se utiliz, la formulacin especfica para lechuga indicadapor Sonneveld (1982). Se presentan comparativamente las soluciones nutritivas, sus composiciones qumicas, proporciones decationes y aniones, nitratos y amonio y los resultados obtenidos emplendolas para el cultivo de lechuga evaluando paralelamentela incidencia de bolting.

MATERIALES Y MTODOS.Los ensayos se realizaron en el perodo octubre - diciembre, con cultivo de lechuga var. Waldmans's Green para la comparacinde las soluciones nutritivas de Hoagland y Arnon y Sonneveld, en su formulacin especfica para cultivos de lechuga. Lacomposicin aninica y catinica de ambas soluciones se detalla en las tablas 1 y 3

ConcentracinIn Frmulamg/L mequiv/L

Nitrato NO31- 998 16,1Fosfato Dicido PO4H21- 194 2,0Sulfato SO42- 191 4,0Potasio K1+ 394 10,1Calcio Ca2+ 120 6,0Magnesio Mg2+ 48 4,0Amonio NH41+ 36 2,0

Tabla 1 : Solucin de Hoagland y Arnon (universal) Preparada con la formulacin en sales que figura en la tabla 2

Compuesto Frmula Concentracin g/LNitrato de Calcio Ca (NO3)2 1,020Nitrato de Potasio KNO3 0,492Fosfato dicido deAmonio

NH4H2PO4 0,230

Sulfato de magnesioheptahidratado

MgSO4 7H2O 0,490

Tabla 2 : Formulacin en sales de uso comercial para solucin de Hoagland y Arnon

ConcentracinIn Frmula

mg/L mequiv/LNitrato NO31- 1178 19,0Fosfato Dicido PO4H21- 194 2,0Sulfato SO42- 96 2,0Potasio K1+ 429 11,0Calcio Ca2+ 190 9,5Magnesio Mg2+ 24 2,0Amonio NH41+ 9 0,5

Tabla 3 : Solucin de Sonneveld - Formulacin para cultivo de lechuga

Ambas soluciones nutritivas se prepararon con sales de alta solubilidad de grado tcnico, empleadas usualmente en fertirrigacin,disponibles en el mercado.

La formulacin de la nueva solucin de Sonneveld se realiz respetando la relacin inica original citada en Tabla 2,incorporndolos en la siguiente forma:Nitrato como Nitrato de Calcio y como Nitrato de PotasioFosfato Dicido como Fosfato Dicido de Amonio y como Fosfato Dicido de Potasio

Sulfato como Sulfato de MagnesioPotasio como Nitrato de Potasio y como Fosfato Dicido de PotasioCalcio como Nitrato de CalcioMagnesio como Sulfato de MagnesioAmonio como Fosfato Dicido de Amonio

La seleccin de estas sales se hizo considerando la conductividad de la solucin y su pH, ya que al calcular otras combinacionesde compuestos, o bien se alteraba la composicin original en algn in, o bien se alteraba el pH deseado para la solucin (6 - 6,9).Situacin que se presenta al agregar todo el Fosfato en forma de Fosfato dicido de amonio como en Hoagland.El agregado de fsforo en forma de fosfato dicido de potasio, se adopt ya que, si bien no es una droga demasiado corriente en elmercado local, se requiere en pequeas cantidades y acta contribuyendo a regular el pH y se evitan de esta manera los problemasmencionados.

De esta manera, la composicn final de la solucin es la que se detalla en la tabla 4 :

Compuesto Frmula Concentracin g/LNitrato de Calcio Ca (NO3)2 0,779Nitrato de Potasio KNO3 0,960Fosfato dicido de Amonio NH4H2PO4 0,058Fosfato dicido de Potasio KH2PO4 0,204Sulfato de magnesioheptahidratado

MgSO4 7H2O 0,246

Tabla 4 : Formulacin en sales para solucin de Sonneveld

Los micronutrientes (Boro, Zinc, Manganeso, Molibdeno, Cobre) se aportaron para ambas soluciones, segn la composicinrecomendada por Hoagland y Arnon y el Hierro mediante un quelato comercial, no resultando relevantes para el presente anlisis.

A lo largo del perodo de cultivo, se realizaron anlisis qumicos de contenidos de nitrato y amonio por espectrofotometra y depotasio por absorcin atmica, en la solucin nutritiva de Sonneveld, que se consideran comparativamente con resultados deanlisis anteriores de la solucin de Hoagland.

Cultivo

Se cultiv la variedad de lechuga Waldmans Green, para la comparacin de resultados con diferentes soluciones.Paralelamente se llev un cultivo de 4 variedades diferentes de lechuga, al solo efecto de observar respuestas diferenciales en lamanifestacin de bolting

Se realizaron evaluaciones del crecimiento de las plantas, a travs de la evolucin del peso a lo largo del cultivo

RESULTADOS

Una forma en que se caracterizan usualmente las diferentes formulaciones para fertilizacin es su relacin proporcional entre lostres elementos de mayor demanda por las plantas, Nitrgeno, Fsforo, Potasio (expresado como pentxido de fsforo) y Potasio(expresado como xido de potasio). Se considera que existe una relacin ptima entre estos tres nutrientes para cada especie,determinada por una necesidad diferencial de cada uno de estos iones.

Las relaciones de absorcin mutua de los iones Nitrato y Amonio, tambin es diferente, existiendo para distintas especies unarelacin ptima en cada caso. Por otra parte una relacin adecuada Nitrato - Amonio, permite mantener el pH estable. Un aporteexcesivo de Amonio, causa adems problemas de fitotoxicidad en las plantas.

Del anlisis de ambas formulaciones surgen las diferentes en las proporciones de los nutrientes mencionados, mencionadas que sedetallan en tabla 5

Formulacin de Sonneveld Fromulacin de Hoagland y ArnonRelacin NO3-1/NH4+1 38 mequiv/mequiv 8 mequiv/mequiv 05N (Nitrgeno total) 273 mg 12% 1 225 mg 10% 1P2O5(pentxido de fsforo) 142 mg 6% 0,5 144mg 6% 0,6K2O (xido de potasio) 517 mg 23% 1,91 475 mg 21% 2,1

Tabla 5 : Comparacin en relacin Nitrato - Amonio y Nitrgeno, Fsforo y Potasio.

De este anlisis surge que las mayores diferencias entre las formulaciones se presentan fundamentalmente en la relacin Nitrato -Amonio, con un mayor aporte de Nitrgeno en forma de Nitrato en la solucin de Sonneveld. Comparativamente en pesosabsolutos las cantidades de Nitrato no son muy diferentes pero es muy notable la diferencia en cantidad de amonio, dado queSonneveld aporta 4 veces menos amonio.

Si bien entre Nitrgeno, Fsforo y Potasio existen diferencias, stas no parecen ser sustanciales. Del anlisis de las tablas 1 y 3 sepueden observar algunas otras diferencias : Hoagland por su parte aporta aproximadamente el doble de Magnesio y de Sulfato,mientras que Sonneveld aporta mayores cantidades de Potasio. Todo esto llevo a pensar en un principio que los resultados entreambas podran representar cambios notables en los rendimientos y/o calidad de las plantas.

Otro anlisis que se hizo fue a travs del mtodo de Steiner (1980) que permite comprobar si los aniones y cationes aportadoscumplen con las relaciones empricas consideradas adecuadas para su correcta absorcin por los vegetales, sin que hayaproblemas de interacciones negativas entre ellos.

Considera que las plantas estn facultadas para absorber en forma selectiva los aniones (NO31-, PO4H21- y SO42-) y los cationes(K1+, Ca2+ y Mg2+) en determinados intervalos de relaciones mutuas delimitados en el interior de un diagrama ternariodenominado "Tringulo de Steiner". El diagrama ternario, presenta delimitadas en su interior zonas consideradas como ptimaspara la relacin de aniones y cationes. Con los valores de la formulacin, se representa la proporcin porcentual de Calcio,Magnesio y Potasio, respecto al total que suman los tres cationes, y el punto resultante de la interseccin de las tres rectasrepresentadas en las alturas del tringulo deber quedar comprendido en la zona delimitada como ptima.

La figura 1 muestra la representacin de aniones y cationes para ambas formulaciones, en el tringulo de Steiner.

Mg Ca

NOK

+ + SO4-- ++ H2 PO4-

+ 3-

100 %

100 %100 %

CAT

ION

ES

ANIONES

H

100 %

Mg + + SO --4

NOK+ 3-

ANIONES

CAT

ION

ES

Ca ++

100 %

100 %

-42 PO

- -++

SOLUCION DE SONNEVELD SOLUCION DE HOAGLAND Y ARNON

Figura 1 : Representacin de aniones y cationes, para las soluciones nutritivas de Sonneveld y Hoagland y Arnon.

Del anlisis de ambas soluciones nutritivas por el mtodo de Steiner surge:Que ninguna de las dos soluciones empleadas cumplen con la condicin postulada por Steiner, si bien ambas estn muy prximas,no se encuadran dentro de la zona delimitada como ptima para la relacin de aniones y cationes presentando mayor diferencia enlas proporciones de cationes

Los anlisis qumicos de la solucin de Sonneveld realizados mostraron la evolucin en la concentracin de nutrientesrepresentada en la figura 2, donde se representa adems la evolucin en el peso de las plantas, considerados desde el momentodel transplante.

Figura 2 : Evolucin de las concentraciones de nutrientes y de pesos de planta.

La concentracin de amonio desciende rpidamente, para desaparecer en el trmino de 14 das. Esta reduccin brusca esjustificable en parte por volatilizacin del compuesto y por la baja concentracin inicial, adems del hecho de que es fcilmenteabsorbido por las plantas.

El nitrato disminuye en igual perodo un 17,06 %, quedando al final del ciclo de cultivo un remanente de un 52,35 % en lasolucin nutritiva. El potasio disminuye paulatinamente a lo largo del cultivo con escaso consumo en los primeros 14 das y conun remanente final del 56,85 % respecto al aporte inicial.

Tanto en Nitrato como en Potasio es observable un notable incremento en el consumo luego de los primeros catorce das,coincidente adems con el aumento en el ritmo de crecimiento de las plantas. Las concentraciones finales de nitrato y potasio enla solucin hacen pensar en la posibilidad de su aprovechamiento para suplementar nutricionalmente algn cultivo menosexigente o en la posibilidad de partir de una formulacin con concentraciones menores ajustadas a los niveles de requerimientosen las plantas, para lo cual sera necesario realizar anlisis ms detallados de lo que ocurre con los dems cationes y aniones.

En anlisis similares realizados para la formulacin de Hoagland y Arnon Saravia et al (1997), se pudo observar que el amoniopermanece en solucin durante un perodo mayor, esto es atribuible a la mayor concentracin inicial del compuesto. Laconcentracin de Nitrato final es del 53,84 % respecto a la inicial.

Un aspecto destacable en relacin al manejo de las soluciones nutritivas es el hecho de que en la solucin de Hoagland y Arnon serequirieron permanentes controles y correccin de pH, que tendi a acidificarse durante el ciclo de cultivo. La solucin deSonneveld en cambio permaneci con un pH estable alrededor de 6,3.

La evolucin de pesos medios de plantas obtenida a lo largo del ciclo de cultivo para ambas soluciones se detalla en la tabla 6

Das desdetransplante

Peso plantas (g)Sol. Sonneveld

Peso Plantas (g)Sol. Hoagland y Arnon

15 48,63 34,8629 91,66 83,2636 153,56 176,3250 244,41 243,00

Tabla 6 : Evolucin comparativa de pesos de plantas

Usualmente en condiciones de verano en invernadero, las altas temperaturas e irradiancia acortan el perodo entre siembra yfloracin, produciendo prematuramente el indeseable alargamiento que reduce el valor comercial de las lechugas.

Si bien en todos los casos las plantas de lechuga presentaron alargamiento para floracin, este se produjo luego de los 60 dasdesde la siembra. El ciclo para las variedades ensayadas oscila entre 45 y 70 das, con lo que resulta que las variedades con cicloentre 45 a 50 das (Grand Rapids, Black Simpson y Brisa) lograron completar su ciclo, mientras que en la variedad de lechuga decabeza (Grandes Lagos), ste se acort. Fue tambin posible observar que en la variedad arrepollada (de cabeza) si bien la cabezase form, no fue lo deseablemente compacta.

El grfico de la figura 3 muestra la evolucin de temperaturas del invernadero, del ambiente exterior y de la solucin nutritiva, enalgo ms de tres das representativos del perodo de cultivo.

Figura 3 : Evolucin de temperaturas del 18 al 22 de diciembre

Del grfico puede observarse que si bien las temperaturas fueron en muchos casos superiores a los 28 C citados en la bibliografacomo determinantes de la presencia de Bolting, las temperaturas de solucin nutritiva se mantuvieron en general por debajo de esevalor, superndolo en perodos breves. Este aspecto juntamente con la reduccin en la irradiancia de un 60 %, puede haberoperado favorablemente para la reduccin del problema.

La incidencia de Bolting en las lechugas fue independiente de la solucin nutritiva utilizada, alargndose de la misma manera y eniguales plazos las lechugas cultivadas con Sonneveld y con Hoaglend y Arnon.. Un aspecto a destacar es que las lechugas a pesardel alargamiento no toman el sabor amargo ni consistencia dura caracterstica de las lechugas en ese estado cultivadas en elcampo.

CONCLUSIONES

Del anlisis comparativo entre las soluciones nutritivas de Hoagland y Arnon y de Sonneveld, surge que:

Ninguna se encuadra dentro de las proporciones de cationes y aniones consideradas ptimas por el mtodo de Steiner quedandopara una evaluacin posterior la formulacin de una solucin nutritiva que se adapte a estas condiciones, y su comparacin con lasformulaciones empleadas en el presente trabajo.

La solucin de Hoagland y Arnon, es una muy buena solucin universal, capaz de producir rendimientos en lechuga anlogos alos posibles con una formulacin reconocida y especfica para la especie, como la de Sonneveld.

La solucin de Sonneveld, result tener un pH apreciablemente ms estable, derivado de la presencia de Fosfato dicido dePotasio en su formulacin y de su relacin Nitrato- Amonio mayor. Esta condicin de estabilidad en el pH facilita su manejo.

Pero si bien las diferencias entre las soluciones nutritivas, analizadas desde el punto de vista de los rendimientos en pesoobtenidos, no presentan una variacin apreciable, es indiscutible que la situacin ideal es cultivar cada especie con una solucinperfectamente adaptada a sus requerimientos, y es conocido que la adaptacin requiere ajustes que muchas veces no son trivialesni mucho menos rpidos. Por ello se considera esta experiencia como el primer paso en la tarea lograr aplicar y ajustarformulaciones adecuadas a cada especie en cultivo.

Los anlisis referidos a la incidencia de Bolting en las lechugas, mostraron que el acondicionamiento trmico del invernaderologra mantener condiciones adecuadas para que las lechugas tipo crespas Waldmans Green, Brisa y Black Simpson, logrencompletar su ciclo de cultivo con buenas cualidades, mientras que las lechugas tipo arrepolladas de cabeza Grandes Lagos, inicianalargamiento para floracin antes de completar si ciclo, mostrando de esta manera menor aptitud para cultivos de verano.

REFERENCIAS

Saravia et al, (1997). Cultivo hidropnico de lechuga en un invernadero con acondicionamiento trmico solar Avances enEnergas Renovables y Medio Ambiente. Volumen 1, N 1, 25-28.

Quiroga M, et al . (1998) Huerta Hidropnica Experimental. Avances en Energas Renovables y Medio Ambiente. Vol 1 N 101.17 -01.24

Resh Howard M, (1987) Hydroponic Food Production 3 edicin Woodbridge Press Publishing Company California.

Tecnologa de la Horticultura Protegida (1993) Facultad de Agronoma de la UBA INTA EEA Sn Pedro.

Oriol M, (1993) Fertirrigacin, Sustratos y Cultivos Sin Suelo. Depto. De Tecnologa Hortcola Instituto de Investigacin yTecnologa Agroalimentaria (IRTA). Catalunya Espaa.

AGRADECIMIENTOS: A Hugo Gonzlez, Tcnico Principal del CONICET y a Enrique Soria Abad, Tcnico Asistente delCONICET del IMBEMI UNSa. Por su valiosa colaboracin.

ABSTRACT :This paper deals with a comparative analysis of two nutrient solutions used in a lettuce hydroponic culture in asolar greenhouse. Hoagland and Arnon solution used en experiences conducted previously and the new Sonneveld solution arecompared. The ionic and commercial composition for each solution is presented. The Steiner method and the nitrate ammoniumand nitrogenous, phosphor, potassium ratio are analyzed. The evolution of the concentration of several ions and its relationshipwith the crop production is includedIn this case, both nutrient solutions had similar crop production but the Sonneveld solution had the advantage of a more constantpH value.

PALABRAS CLAVES: Hidroponia, Soluciones nutritivas, Cultivo sin suelo, Cultivo de Lechuga, Invernadero,INTRODUCCINMATERIALES Y MTODOS.Los ensayos se realizaron en el perodo octubre - diciembre, con cultivo de lechuga var. Waldmans's Green para la comparacin de las soluciones nutritivas de Hoagland y Arnon y Sonneveld, en su formulacin especfica para cultivos de lechuga. La composicABSTRACT :This paper deals with a comparative analysis of two nutrient solutions used in a lettuce hydroponic culture in a solar greenhouse. Hoagland and Arnon solution used en experiences conducted previously and the new Sonneveld solution are compared.