III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

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III. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA 3.1 Sustratos En horticultura se define como sustrato a todo material sólido distinto del suelo, natural o de síntesis, mineral u orgánico, que colocado en un contenedor en forma pura o mezcla, permite el anclaje del sistema radicular desempeñando por tanto un papel de soporte para la planta, (Abad et al, 1993). 3.1.1. Generalidades Una vez definido el concepto de sustratos se comprende, que la función es similar a la del suelo, en el desempeño de ente de soporte para el desarrollo radicular y el sostén de la planta. Sin embargo, con diferencias extremas en sus características físicas, químicas y biológicas, demostrando que a pesar de su función similar difieren de forma importante, ya que el suelo es un ente vivo, químicamente activo, y con características físicas dadas por un sistema estructural de formación, que difiere con un sustrato que

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III. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

3.1 Sustratos

En horticultura se define como sustrato a todo material sólido distinto del suelo, natural

o de síntesis, mineral u orgánico, que colocado en un contenedor en forma pura o

mezcla, permite el anclaje del sistema radicular desempeñando por tanto un papel de

soporte para la planta, (Abad et al, 1993).

3.1.1. Generalidades

Una vez definido el concepto de sustratos se comprende, que la función es similar a la

del suelo, en el desempeño de ente de soporte para el desarrollo radicular y el sostén de

la planta. Sin embargo, con diferencias extremas en sus características físicas, químicas

y biológicas, demostrando que a pesar de su función similar difieren de forma

importante, ya que el suelo es un ente vivo, químicamente activo, y con características

físicas dadas por un sistema estructural de formación, que difiere con un sustrato que

debe ser biológica y químicamente inerte, y físicamente debe presentar características

cercanas a la proporciones ideales de agua y aire para que exista, una buena formación

de raíces. Una diferencia importante entre el suelo y los sustratos es la densidad

aparente de estos materiales, así tenemos que por ejemplo el peso de la turba es la

décima parte del peso del suelo. Por este motivo a los sustratos orgánicos se les efectúa

un muestreo por volumen mas que por peso, lo cual a sido una práctica normal para la

evaluación de suelos, (Bunt y Adams, 1966).

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3.1.2. Características Físicas

3.1.2.1. Agua disponible.

Es muy importante reconocer la importancia que tiene este parámetro, porque en

sustratos el contendido de agua en una cantidad abundante es por una necesidad, y la

vez reduce de una manera considerable los efectos del estrés hídrico.

La columna de agua óptima que se espera en un sustrato se encuentra en el rango de 10

a 50 cm, ya que con el primer dato se consigue el mínimo de contenido de aire en el

sustrato, y en el caso de la columna de 50 se observan problemas de crecimiento en las

plantas.

Con este antecedente, la disponibilidad de agua esta determinado por la diferencia entre

el volumen de agua retenida por el sustrato después de haber sido saturado con agua y

dejado drenar a 10 cm de tensión (mátrica) y el volumen de agua presente en dicho

sustrato a una succión de 50 cm de columna de agua, (Urrestarazu, 2004).

3.1.2.2. Agua de reserva

Se define agua de reserva, a aquel porcentaje de humedad que queda alojada en el

sustrato luego de un drenaje cuando el agua que queda retenida en las paredes de los

poros del sustrato, y que se encuentra cercana a los 100 cm, de columna de agua. De allí

que es importante conocer cual es la capacidad del sustrato, para retener agua y saber en

que punto de estrés se encontraría la planta de hallarse en estas circunstancias, sin

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embargo se a comprobado que las plantas hortícolas, toleran hasta 300 cm de columna

de agua sin presentar, síntomas de estrés hídrico.

3.1.2.3. Aireación

Se define como la proporción del volumen del sustrato de cultivo que contiene aire

después de que dicho sustrato a sido saturado con agua y dejado drenar usualmente a 10

cm de tensión de columna de agua. Con un valor optimo que oscila entre el 20 y 30% en

volumen, (Urrestarazu, 2004).

Por esa razón el valor del contenido de aire en el sustrato es muy importante porque

determina de forma infranqueable, el contenido de oxigeno en la atmosfera de la raíz

que debe ser de 20.946% y su velocidad de difusión del oxigeno en la rizosfera del

sustrato en su porción liquida del sustrato tiene que estar en el rango de 2.4 × 10-5 cm2 s-

1 y la difusión en la porción aérea del sustrato debe estar en el rango de 1.8 × 10-1 cm2 s-

1, para que la respiración radicular tenga una dinámica adecuada, sin problemas

fisiológicos, (Kirkham, 2005).

3.1.2.4. Distribución del tamaño de partículas

Muchos sustratos están constituidos por una mezcla de partículas de tamaños diferentes,

que al organizarse forman los poros del suelo, los mismos que a su vez se subdividen

en: Poros capilares de pequeño tamaño (<30 μm), que son los poros encargados de

retener el agua, luego se encuentran los poros no capilares o macro poros, de un mayor

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tamaño (>30 μm), que son los que se vacían después que el sustrato se a drenado,

permitiendo así la aireación (Abad et al., 2004).

De estos parámetros se obtendrá la distribución del tamaño de las partículas, siendo de

importancia fundamental la caracterización granulométrica de los materiales utilizados

como medios de cultivo, por que a partir de este parámetro se puede entender las

características hidrofísicas del sustrato.

3.1.2.5. Densidad aparente

Se define como la unidad de masa por unidad de volumen. Este volumen es el que

ocupa la muestra de sustrato. La densidad tiene importancia desde el punto de vista de

manejo del sustrato, ya que permite inferir las dificultades para la emergencia, el

enraizamiento y la circulación de agua y aire, (Porta et al., 2003). La densidad está

directamente relacionada con el conocimiento de su manejo y manipulación, y su peso a

de ser tenido en cuenta, ya que los sustratos y los contenedores son transportados

durante el proceso productivo. Otro punto a tener muy en cuenta es que la densidad de

los sustratos suele ser muy baja como 0.15 g cm-3.

3.1.3. Características Químicas

3.1.3.1. Relación carbono/nitrógeno

La relación C/N se usa tradicionalmente como índice del origen de la materia orgánica,

de su madurez y de su estabilidad, (Urreztazaru, 2004). Al conocer esta relación se

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puede evaluar el grado de descomposición de la materia orgánica, lo que dará como

resultado el grado de estabilidad que va a tener el medio, y la velocidad con que se

aporta N (nitrógeno) por parte del sustrato (orgánico). Dependiendo de esta relación se

puede predecir, que el contenido de nutrientes son liberados al sistema, si la actividad de

los microorganismos es aeróbica o anaeróbica, lo que dará luces para saber como se esta

desarrollando la raíz y así conocer la atmosfera favorable o no en la que se desarrolla la

raíz, (Conklin Jr, 2005).

3.1.3.2. Capacidad de intercambio catiónico

Se define como la capacidad que tiene el suelo de retener e intercambiar cationes. La

fuerza de la carga positiva varía dependiendo del catión, permitiendo que un catión

reemplace a otro en una partícula de suelo cargada negativamente, (IPNI, 1997). El

valor óptimo de la capacidad de intercambio catiónico de los sustratos depende

estrechamente de la frecuencia de la fertirrigación. Si la fertirrigación se aplica

permanentemente la capacidad de adsorción de los cationes no representa ninguna

ventaja, siendo recomendable en este caso la utilización de materiales inertes, con muy

baja o nula capacidad de intercambio catiónico.

Los materiales orgánicos presentan una elevada capacidad de intercambio catiónico y

una alta capacidad tampón frente a cambios rápidos en la disponibilidad de los

nutrientes y el pH. Una capacidad de intercambio catiónico elevada constituye un

deposito de reserva para los nutrientes, mientras que los materiales con baja capacidad

de intercambio, como la mayoría de los sustratos minerales, retienen cantidades

reducidas de nutrientes y requieren una aplicación frecuente y regular de los

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fertilizantes. Se pueden prevenir los cambios rápidos en la acidez o la alcalinidad de los

sustratos, usando materiales orgánicos en los materiales de cultivo, (Urreztazaru, 2004).

3.1.3.3. pH

El pH o potencial de hidrogeno se puede definir, como un valor que se da para designar

la concentración de H+ (y por consiguiente de OH+) en cualquier solución acuosa entre

1.0 M de H+ y 1.0 M de OH+, y este método se lo representa de manera logarítmica,

(Nelson, Cox., 2000).

La definición anterior muestra, la importancia del pH porque dependiendo de la

concentración de iones hidrogeno o hidroxilo, se podrá conocer si el sustrato tiene un

comportamiento ácido o básico dependiendo la presencia de que iones tenga en su

solución. Esto permitirá conocer en forma precisa las sustancias que están contenidas en

el sustrato, y si van a traer efectos antagónicos con los elementos que componen la

solución nutritiva. Por ejemplo si el sustrato tiene un pH extremo están fuertemente

influenciadas quiere decir que este efecto esta dado por las sales que contiene,

resultando en un sustratos muy ácidos cuando contiene sustancias sulfatadas o

sustratos altamente alcalinos cuando poseen elevado nivel de carbonatos,

(Pansu, Gautheyrou, 2006).

Comprendiendo lo importante de este parámetro y relacionándolo con los elementos

químicos que se encuentran contenidas en el sustrato y la solución.

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Se debe tener en cuenta las muchas interacciones de los elementos nutricionales y su

disponibilidad en el cultivo, tienen mucho que ver con el pH que tenga la fase líquida

que se encuentra en contacto con el sustrato sobre el cual se aplican las soluciones

nutritivas. Porque si la solución es muy alcalina se tienen problemas con los

microelementos como por ejemplo el Fe y otros micronutrientes y de igual manera si el

pH es ácido se pueden tener deficiencias de absorción de los macronutrientes. Inclusive

hay pH en los cuales se inactiva la función de la raíz de forma permanente y estos son;

en acidez cuando es menor a 3 y en alcalinidad cuando excede de 10.

A continuación se expone la disponibilidad de los elementos a diferentes pH:

Figura 3.2. Disponibilidad relativa de los diversos nutrientes por las plantas en función del pH de la rizosfera.

3.1.3.4. Conductividad Eléctrica

La conductividad eléctrica se puede definir como el contenido de sales, iones e inclusive

de compuestos orgánicos que presentes en la solución del sustrato que tienen la

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característica de permitir el paso de corriente eléctrica. En un sustrato se encuentra

salinidad de distintos orígenes y provocada por varios factores.

En el caso del origen del sustrato es muy importante realizar análisis de conductividad

eléctrica, porque pueden tener cierto grado de salinidad por su origen, por el grado de

industrialización o que manejo se le está dando a este material en el lugar de cultivo.

La salinidad es un factor en extremo importante, en el desarrollo de las plantas

infringiendo una influencia muy marcada en el desarrollo del cultivo. Para la

interpretación de los niveles de salinidad (Bunt, 1988), determinada en el extracto de

saturación del sustrato, (conductividad eléctrica, en dS m-1).

< 0.75 Muy bajo

0.75 – 1.99 Apropiado para germinación de semillas y crecimiento de plántulas.

2.00 – 3.55 Satisfactorio para la mayoría de las plantas

> 3.50 Elevado para la mayoría de las plantas.

Dentro de estas características es importante conocer que los cultivos según sea su

grado de adaptación a la salinidad se clasifican en tres grupos que son: 1) Muy

sensibles: Azalea, Camelia, fresa, gardenia, etc.; 2) Sensibles: Aphelandra, Erica

(brezo), Ficus benjamina, Lechuga, pimiento, etc.; 3) Tolerantes: Clavel,

Chrisanthemun, Dieffenbachia, pepino, tomate, etc.; y, 4) Muy tolerantes: Acacia,

Atriplex, Yucca, etc ( Abad et al., 2004).

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3.1.3.4.1. Efectos fisiológicos de la salinidad

El crecimiento de plantas en medios salinos se ve afectado desfavoblemente, con una

intensidad que varia de unas plantas a otras, para un mismo valor de Conductividad

Eléctrica (CE).

En plantas no halófilas la presencia de sales de suelo provoca una sintomatología

relacionada con una inhibición irreversible del crecimiento:

- Retardo en la nacencia, que con salinidades elevadas puede no tener lugar.

- Disminución del área foliar y talla de la planta: el crecimiento es mas lento y

no llega a ser completo.

- Menor producción de materia seca.

- Quemaduras en los bordes de las hojas: Necrosis.

- Hojas de un color verde mas oscuro que en las plantas normales. En algunas

gramíneas y en crucíferas puede aparecer alguna capa engrosada de cera

superficial que puede dar una impronta verde-grisásea. (Bresler, 1982).

- Disminución de los rendimientos en los cultivos.

- Muerte de la planta antes de completar su desarrollo, si las condiciones son

extremas.

Para una mejor comprensión se suelen individualizar tres efectos debidos a la salinidad

y a la sodicidad, que en muchos casos actúan en simultáneo y pueden resultar difíciles

de identificar de formas separada en la práctica.

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- Salinidad:

o Efectos osmóticos:

Las sales hacen disminuir el potencial osmótico del agua del

sustrato (en valor absoluto va siendo mayor).

Se inhibe el crecimiento y puede haber paso de agua de la

planta al sustrato (plasmolisis).

Los efectos osmóticos deben servir de base para explicar la sintomatología descrita, que

está relacionada con la inhibición del crecimiento que provocan las sales. Los efectos a

nivel fisiológico han sido descritos por Breckle, (1990).

Los efectos osmóticos llevaron a plantear la teoría de la disponibilidad de agua o de

la sequía fisiológica, (Shimper, 1903). Quién postula que en condiciones de salinidad, a

pesar de que el suelo contenga agua, la planta no es capaz de absorberla y, por

consiguiente, el protoplasma de sus células tiene una baja hidratación: la planta sufre

estrés hídrico se seca y acaba muriendo. La suma del potencial omótico y del potencial

matricial, como componentes del potencial total expresa la energía requerida de la

planta para extraer agua.

La disminución de las disponibilidades de agua no describe completamente los efectos

adversos de la salinidad sobre el crecimiento. Los síntomas de sequía se manifiestan en

las plantas aunque de menor talla, tienen sus tejidos turgentes a pesar de crecer en un

suelo salino, (Porta et al., 2003).

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La teoría del ajuste osmótico, (Bernstein, François, 1974) señala que las plantas, al

aumentar la presión osmótica del agua del suelo, se ven obligadas a realizar una

adaptación osmótica en sus células para poder seguir absorbiendo agua. Este ajuste

requiere un consumo de energía, que hace a costa de un menor crecimiento. No

obstante, una vez realizado el ajuste que se hace aumentando la concentración del jugo

celular, la planta no consigue recuperar su crecimiento normal.

3.1.4. Características Biológicas

Dentro de las pruebas a realizar a un sustrato se deben realizar una serie de pruebas

biológicas que darán luces de que características orgánicas pueda presentar, el medio de

cultivo que se piensa utilizar para propagar plantas.

3.1.4.1. Caracterización de los microorganismos.

Esta prueba es muy importante dentro de un estudio de caracterización de sustratos,

porque solo de esta manera podrá descartar la presencia de patógenos u organismos que

puedan influir en el desarrollo de un cultivo.

Es importante conocer el origen del material que se va a utilizar como sustrato, para

poder descartar las posibilidades de una contaminación biológica, ya sean: hongos,

bacterias. Para ello es muy importante hacer controles de desinfección si el material no

ha tenido ningún tipo de manejo inicial, para tener una garantía sanitaria para su uso.

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3.1.4.2. Propiedades endógenas de los sustratos

Este tema tiene mucho que ver con el conocimiento del comportamiento bioquímico

propio del sustrato, que en el caso de provenir de origen orgánico por su propia

naturaleza tiende a ser colonizado por microorganismos que pueden degenerar en tres

procesos que se describen a continuación, (Urreztazaru, 2004).

Velocidad de descomposición: Todos los sustratos orgánicos, incluso los relativamente

estables, son susceptibles de degradación biológica, viéndose favorecida esta situación

por las condiciones ambientales que prevalecen en los invernaderos. La población

microbiana es responsable de dichos procesos, pudiendo resultar finalmente su actividad

biológica en deficiencias de oxígeno y de nitrógeno, liberación de substancias

fitotóxicas y contracción del sustrato. Así pues, las descomposición de la materia

orgánica en los sustratos de cultivo, considerada de modo global, es desfavorable desde

le punto de vista hortícola, debiéndose tomar precauciones con objeto de minimizar sus

efectos sobre las plantas. La disponibilidad de compuestos biodegradables (Proteínas,

Carbohidratos, etc) determina la velocidad de descomposición. Desde un punto de vista

práctico, se puede reducir el contenido relativo de dichas sustancias mediante el

compostaje y, también, manteniendo niveles suficientes de nitrógeno asimilable.

Efectos de los productos de descomposición: Muchos de los efectos biológicos son

directamente atribuibles a los ácidos húmicos y fúlvicos, que son productos finales de la

degradación biológica de la lignina y la hemicelulosa. Y estos compuestos cumplen con

una función benéfica tanto dentro de la fisiología de la planta, tanto como trasportadores

de nutrientes al interior de la planta.

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Actividad reguladora de crecimiento: Es muy conocida la actividad hormonal que

ejercen muchos de los compuestos orgánicos que a mas de nutrir a la planta también,

como consecuencia de esto, el crecimiento puede verse estimulado o regulado o puede

incluso ayudar a la resistencia de la planta frente a ataques de patógenos por si misma,

(Lampkin, 2001).

Es conocida la existencia de actividad auxinica (que controla el crecimiento celular y la

iniciación de las raíces) en los extractos de muchos materiales orgánicos utilizados en

los medios de cultivo de las plantas. Ya que dicha actividad hormonal no a podido ser

relacionada directamente con las sustancias húmicas, se ha atribuido a un efecto

sinégico entre las auxinas (bien producidas naturalmente por la planta, bien aplicadas

exógenamente) y los compuestos fenólicos que están presentes en dichos materiales,

como consecuencia de la degradación de los compuestos orgánicos especialmente de la

lignina.

Propiedades supresivas. Dificultan o inhiben el crecimiento y/o desarrollo de

determinados agentes fitopatógenos, especialmente hongos. Estas propiedades se han

encontrado en materiales (residuos) orgánicos comportados, particularmente cortezas de

árboles con supresividad frente a enfermedades inducidas por Phytophthora, Fusarium,

Rhizoctonia, Pythium, etc.

Los fenómenos de supresividad de las cortezas de los árboles compostadas son debidos

principalmente a la microflora presente en dichos composts, (Abad et al., 2004).

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3.1.5. Materiales utilizados como sustratos.

Los sustratos se los clasifica en dos categorías, las cuales difieren en la naturaleza y en

la forma en que los nutrientes se apliquen.

La clasificación que se presenta a continuación intenta recoger las diferencias más

relevantes desde el punto de vista de la utilización hortícola de los sustratos.

3.1.5.3. Materiales orgánicos

- De origen natural. Se caracterizan por estar sujetos a descomposición

biológica (turbas).

- De síntesis. Son polímetros orgánicos no biodegradables que se obtienen

mediante síntesis química (espuma de poliuretano, poliestireno expandido,

etc.).

- Residuos y subproductos de diferentes actividades de producción y consumo.

La mayoría de los materiales de este tipo deben experimentar un proceso de

compostaje, para su adecuación como sustratos. Ejemplos de estos materiales

son: orugo de uva, corteza de árboles, serrín y virutas de la madera, residuos

sólidos urbanos, lodos de depuración de aguas residuales, cascarilla de arroz,

paja de cereales, fibra de coco, fibra de palma, etc, (Abad et al., 2004).

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3.1.5.4. Materiales inorgánicos

- De origen natural. Se obtienen a partir de rocas o minerales de origen

diverso, modificándose muchas veces de modo ligero, mediante tratamientos

físicos sencillos. No son biodegradables (arena, grava, tierra volcánica, etc.).

- Trasformados o tratados industrialmente. A partir de rocas o minerales,

mediante tratamientos físicos – y a veces también químicos -, mas o menos

complejos, que modifican notablemente las características de los materiales

de partida (perlita, lana de roca, vermiculita, arcilla expandida, etc.).

- Residuos y subproductos industriales. Comprende los materiales procedentes

de muy distintas actividades industriales (escorias de horno alto, estériles del

carbón, etc.).

Tabla 2.1. Clasificación de los sustratos según su origen utilizados en hidroponía.

Sustratos

Sustratos orgánicos Con medio inerte Sólo disolución

Turba Lana de roca Profunda

Serrín Espuma Aeroponía

Corteza de pino Grava

Cascarilla de arroz

Fibra de coco

Aplicación de fertilizantes

sólidos y fertirriego

Nutrientes aplicados solo por disolución

Fuente: Tratado de Cultivo sin Suelo, 82p.

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En sustratos orgánicos la capacidad de control de la zona radical aumenta y es mayor al

trasladarse a hidroponía, (Adams, 1986).

Actualmente los sustratos tienen una amplia gama de usos, no solamente en hidroponía

sino también en áreas como la producción de plántulas, también en la gama de

producción de hortalizas de toda índole especialmente de hoja y fruto como lo son el

tomate y pimiento y también producción de plantas ornamentales, (Urreztarazu, 1996).

Dentro de la presente tesis, se profundizará en los conceptos de sustratos de origen

orgánico de los cuales tomaremos en cuenta los siguientes: fibra de coco, turba alemana,

turba canadiense, sustratos de preparación casera y fibra de palma africana.

3.1.5.3.1.1. Turba

La turba es un material procedente de la fosilización de plantas y líquenes que se

produce en las zonas boreales del planeta, tanto en zona norte como en la zona sur. El

origen de la tuba es un liquen llamado, Sphagnum Peat Most, que en un proceso de

miles de años va formando capas, que se acumulan con el tiempo, y que se van

fosilizando hasta formar las turberas.

Pennisfield y Kursmann, (1983) han definido la turba como una forma disgregada de la

vegetación de un pantano, descompuesta de modo incompleto a causa del exceso de

agua y la falta de oxigeno, que se va depositando con el trascurso del tiempo, lo que

favorece la formación de estratos mas o menos densos de materia orgánica, en los que

se puede identificar restos de diferentes especies vegetales. A continuación se pueden

ver figuras de turbas que parten del liquen Sphagnum:

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a) b)

c)

Figura 3.2. : a)Sphagnum en estado silvestre sobre la superficie. b)Sphagnum con un aumento de 50 X donde se observan las estructuras del liquen. c) Imagen de microscopia electrónica donde se observan las estructuras internas del liquen.

3.1.5.3.2. Origen y formación de las turbas

Los depósitos de restos vegetales pueden formase en diferentes tipos de ecosistemas:

En el seno de las aguas freáticas (lagos, lagunas, etc.), bajo la influencia tanto de las

aguas subterráneas como de las superficiales, y 2) en los terrenos encharcados

permanentemente -fuera del contacto con las aguas freáticas-, que se alimentan

exclusivamente de las precipitaciones atmosféricas. En estas condiciones se pueden

originar dos tipos de turberas: Bajas o llanas y altas.

3.1.5.3.3. Turbera alta ómbrogeas u oligotróficas

La mayoría de turbas que se utilizan en Ecuador, para piloneras son de este tipo, por

presentar características muy deseables al ser utilizadas como sustratos.

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Las turberas se forman en las regiones frías, con altas precipitaciones y una elevada

humedad relativa, lo que genera todas turbas que existen actualmente en el mercado.

Las turberas altas son aquellas donde la turba se formó bajo la influencia del agua de

lluvia con bajo contenido de nutrientes, en las cuales solo se desarrolla un tipo de musgo

poco exigente en nutrientes el musgos sphagnos (Sphagnum spp.), el cual se encuentra

en un 90 % del total de la composición botánica de las turberas, el 10% esta formado

por; la lana de hierba y el brezo, (Urreztazaru, 2004).

La ventaja de los sphagnos es que retienen cantidades de agua, aun después de morir. Es

importante conocer es que la turba es un elemento ácido (pH 3,2 - 4,4 en H2O), debido

a que durante la descomposición anaerobia se forman muchos ácidos que son los que

conservan la turba en el tiempo. Un factor importante de este proceso es que la

descomposición debe ser realizada en su totalidad de forma anaerobia, ya que de esta

manera las estructuras de las plantas se mantienen inalteradas, lo que no ocurre si existe

una descomposición aeróbica donde las plantas desaparecen casi en su totalidad.

Dependiendo de la edad que tenga la turba y el grado de descomposición existen dos

tipos de turbas: las rubias y la negras.

La turba solo contiene los pocos nutrientes de las plantas que se desarrollan en este

medio y apenas muy bajos niveles de sal, lo que le da una característica muy importante

para ser manejada en propagación y cultivos hidropónicos, debido a que la nutrición de

los cultivos se puede manejar de una manera óptima, sin preocuparse por deficiencias o

toxicidades de elementos originarias del sustrato, (Urreztazaru, 2004).

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El alto nivel de las aguas subterráneas es la causa del medio ambiente anaeróbico en el

que la planta se sume y por acumulación anual se forman las turberas.

3.5.3.4. Características físico químicas de la turba

La cantidad de turbas existentes en los mercados, resultado de su diferente composición

botánica, condiciones de formación y grado de descomposición, tamaño de partícula,

grado o nivel de fertilización, etc., permite hacer comentarios muy puntuales acerca de

sus propiedades y cuyas características y propiedades más importantes se resumen en

las Tablas 3.2 y 3.3.

Tabla 3.2. Propiedades físicas de las turbas. Influencia de la composición botánica y el grado de descomposición.

TurbaPropiedades Sphagnum rubia Sphagnum negra Herbácea negra

Índice de grosor (%) 46 42 -Densidad aparente (g cm-1) 0.07 0.14 94Espacio poroso total (% vol.) 96 91 94Capacidad de aireación (% vol.) 41 18 15Agua fácilmente disponible (% vol.) 25 28 18Agua de reserva (% vol.) 6 7 8Agua total disponible (% vol.) 31 35 36Agua difícilmente disponible (% vol.) 24 38 53Capacidad de retención de agua (ml/l) 687 804 741Mojabilidad (min.) 17 3 <0.5Contracción (% vol.) 22 34 90Fuente: Abad et al. (1993).

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Tabla 3.3. Propiedades físico-químicas de las turbas. Influencia de la composición botánica y el grado de descomposición.

TurbaPropiedades Sphagnum rubia Sphagnum negra Herbácea negra

pH (pasta saturada) 3.9 3.3 6.3Conductividad Eléctrica (extracto de saturación dS m-1)

0.4 0.6 6.6

CIC (me 100 g-1) 99 139 252Materia orgánica total (%) 98 97 84Cenizas (%) 2 3 16Nutrientes asimilables(Extracto de saturación; ppm)N-NO3 4 14 16P 0.5 0.6 0.6K+ 17 36 75Ca2+ 16 13 375Mg2+ 9 16 166Fuente: Abad et al. (1993).

3.1.5.3.5.. Fibra de coco

La fibra de coco es proveniente de la Palma de coco, que pertenece a la familia de las

Palmáceas. Su nombre científico es Cocos nucifera. El fruto del coco es una drupa y

esta compuesto por cáscara (exocarpio más mesocarpio) en un 35%, casco o hueso

(endocarpio) en un 12%, albumen o carne (endospermo) en un 28% y agua en un 25%.

El hueso o endocarpio se utiliza como carbón vegetal, carbón activado, etc. El

endospermo o albumen se utiliza en la producción de copra, aceite de coco, y, en tortas

y harina de copra.

El mesocarpio o fibra se utiliza en tapicería, colchonería, cordelería, etc. Como

productos residuales de la obtención de fibra de coco se obtienen las fibras cortas (2mm

o menores) y el polvo de coco. El polvo de coco se utiliza como sustrato hortícola,

mejorador de suelos, en paneles de construcción, etc.

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Por tanto lo que se conoce como fibra de coco como sustrato hortícola verdaderamente

no es fibra de coco sino una mezcla de fibras cortas (coconut fiber) y polvo de coco

(coconut pith).

El CocoPeat se procesa en ladrillos altamente comprimidos, con dimensiones de 18 x 10

x 5 cm y un peso aproximado de 600 g. Los ladrillos se cargan en pallets envueltos en

celofán de 2050 ladrillos. Una vez rehidratado, cada ladrillo dará un volumen de 8 a 9

Litros aproximadamente. También se suelen procesar bloques mayores de 24 y 150

Litros de volumen una vez rehidratados, (Petit, Villegas, 2004).

3.1.5.3.6. Características físico químicas de la fibra de coco

En las Tablas 3.4 y 3.5 se muestran las características físicas, químicas del CocoPeat.

Tabla 3.4. Características físicas de la fibra de coco utilizado como sustrato hortícola, valores medios obtenidos con muestras recogidas de todo el mundo.

Intervalo de variación Valor mediano Media Nivel óptimoDensidad aparente (g cm-1) 0.026-0.089 0.063 0.056 <0.4

Espacio poroso total (% vol.) 94.25-98.18 95.79 96.22 >8.5

Agua fácilmente disponible (% vol.) 24.17-89.35 45.30 53.52 20-30

Agua de reserva (% vol.) 0.16-54 3.02 3.40 4-10

Agua total disponible (% vol.) 0.90-40.83 21.62 20.46 24-40

Capacidad de retención de agua (g 100g-1 materia seca)

520-1.115.0 891 848 700-1400

Contracción (% vol.) 3-24 13.0 13.4 <30

Propiedad Ladrillo de Coco peat

Índice de grosor (%) 36.0

Densidad aparente (g cm-1) 0.072

Espacio poroso total (% vol.) 1.49

Capacidad de aireación (% vol.) 95.20

Agua fácilmente disponible (% vol.) 42

Agua de reserva (% vol.) 22.40

Agua total disponible (% vol.) 4.00

Capacidad de retención de agua (ml/l) 26.40

Capacidad de retención de agua (g 100g-1 materia seca)

753.30

Contracción (% vol.) 24.00

Page 22: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

Tabla 3.5. Características químicas de la fibra de coco utilizado como sustrato hortícola, valores medios obtenidos con muestras recogidas de todo el mundo, así como los valores de la turba Sphagnum rubia para su comparación

Nutrientes asimilables (ppm en el extracto saturado)Origen N-NO3 N-NH4 P K+ Ca2+ Mg2+ Cl- SO4

2- Na+

Costa Rica (CR)CR1 nd nd 21.

0807 26.5 7.2 913 25.9 341.7

CR2 6.3 1.8 4.2 115 15.7 2.6 28 10.8 25.2México (ME)ME1 nd nd 27.

12059

28.9 40.8 2006

28.8 132.8

ME2 nd 0.2 28.4

1937

44.9 42.0 1839

32.4 128.7

ME3 nd nd 14.8

1231

17.8 18.2 1107

32.4 79.9

ME4 1.7 nd 13.4

1448

40.0 29.4 1379

35.2 97.7

Sri Lanka (SL)SL1 nd nd 2.8 526 97.8 48.8 541 303.

5238.2

SL2 nd 0.3 4.2 138 26.3 4.8 146 11.1 81.4TailandiaTA1 1.8 0.2 14.

61206

22.6 33.4 1429

2.6 216.2

TA2 2.8 nd 11.9

766 28.4 14.7 925 14.3 569.4

TA3 2.3 0.1 15.3

1359

34.6 27.9 1568

7.9 237.9

3.7 7.4 0.7 11 20.3 3.1 22 20.1 7.5Ladrillo (10L) Sri Lanca

Bloque (100L)México

Ph (extracto saturado) 5.06 4.90 5.68-5.98CE(extracto saturado dSm-1)

0.70 2.17 3.87-5.97

CIC (me 100g-1) 92.85 95.39 31.72-52.46C(%) 46.15 41.63 45.20-46.59N(%) 0.616 0.431 0.336-0.415C/N 74.97 96.90 112.14-138.11Fuentes: Laboratorio de Sustrato Escuela Politécnica Superior de Ingenieros Agrónomos. Universidad de Valencia. Abad et al.

3.2. Palma Africana

3.2.1. Cultivo en el Ecuador

Las primeras plantaciones de palma africana en Ecuador, se remontan al año de 1953 en

Santo Domingo de los Colorados y en Quinindé, sitios en los que se inician los cultivos

a pequeña escala. El crecimiento del sector palmicultor se da el año 1967, época en la

Page 23: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

cual ya se habían sembrado alrededor de 1,000 hectáreas. Las condiciones

climatológicas del Ecuador hacen que sus tierras sean óptimas para el cultivo de palma

africana, actividad que reúne características muy peculiares lo que le convierte a esta

industria en un potencial para el desarrollo social y económico de la población.

El cultivo de palma africana mueve interesantes inversiones, genera importantes puestos

de trabajo e impulsa el desarrollo agropecuario del país, no sólo desde el punto de vista

del cultivo sino por la serie de negocios subyacentes que se generan. Se estima que esta

actividad genera 60 mil puestos de trabajos directos y 30 mil indirectos en las

actividades relacionadas.

La Asociación Nacional de Cultivadores de Palma Africana (ANCUPA), es un

organismo privado que a más de integrar a los empresarios de esta actividad, promueve

la capacitación, transferencia de tecnologías, investigación y promoción de cultivos.

ANCUPA en 1998, a nivel nacional censó 2.125 palmicultores diseminados en la costa,

sierra y oriente, abarcando una superficie total sembrada aproximado de 124 mil

hectáreas de cultivos. La mayoría de productores (76%) explotan en medianas fincas

que no sobrepasan las 50 hectáreas; apenas 7 productores (0,33%) superan las 1.000

hectáreas. El Proyecto SICA estimaba que para finales del año 2000 la superficie total

sembrada alcanzó las 144 mil hectáreas.

Las provincias con mayor producción de palma africana son Santo Domingo de los

Tsachilas, Pichincha, Esmeraldas y Los Ríos; en menor escala se produce en las

provincias de Cotopaxi, Guayas, Imbabura, Manabí, Napo y Sucumbíos. Los cantones

Page 24: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

con las plantaciones más representativas son Quinindé, Santo Domingo de los

Colorados y Buena Fé.

A finales de 1999 la superficie para cultivo de palma africana se había incrementado

considerablemente. Sólo en el cantón San Lorenzo de la provincia de Esmeraldas se

incrementó en más de 15.000 hectáreas. El Ministerio del Ambiente (MA, 1999) estimó

la destrucción de 8.000 hectáreas de bosques en esta zona debido a las plantaciones de

palma y proyectaba para los próximos años unas 30.000 hectáreas de bosques serían

convertidas en áreas palmicultoras.

A mediados del año 2001, se presentaron iniciativas privadas de inversión en palma

africana en la zona de San Lorenzo, cuyo objetivo fundamental sería coadyuvar al

desarrollo económico y social de la zona; ante estas perspectivas han surgido algunos

obstáculos por parte de organizaciones ambientalistas que defienden la conservación del

medio ambiente y manglares, y por lo tanto se han opuesto a que la empresa privada

amplíe sus sembríos de palma. Pese a que los inversionistas han realizado estudios

técnicos de impacto ambiental y manejo adecuado de los proyectos, no se conocen

resultados que satisfagan a las partes.

La presencia de las palmicultoras en el norte de Esmeraldas es reciente. Este cambio

hacia el norte de la Costa Ecuatoriana se debe a que la palma africana ha bajado sus

rendimientos en las zonas de Santo Domingo, Quinindé y Quevedo. Se aduce a "causas

ambientales y mal manejo nutricional". Esto significa que los palmicultores necesitan

tierras nuevas para el cultivo. Otra causa para el traslado son los precios de la tierra,

pues en el norte de Esmeraldas son más bajos y la falta total de control en relación al

Page 25: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

ambiente y al tráfico de tierras les facilita acaparar más superficie para el cultivo,

(Armendaris, 2008).

3.2.2. Proceso de producción

Extracción de aceite rojo de palma africana. Los métodos de obtención de aceite de

palma africana se dan por dos procesos principales: el manual e industrial, los procesos

de extracción se los realiza siguiendo el mismo diagrama de flujo.

El proceso de extracción de la palma africana, con los métodos se muestran a

continuación:

Grafico 3.1. Diagrama de extracción de aceite rojo de palma africana (Amatller y Dávila, 2000)

El porcentaje de fibra en la palma africana se encuentra alrededor del 17% del peso

de fruto neto que se realiza en su extracción, (Amatller y Dávila, 2000).

Page 26: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

Dentro de la expectativa del uso de este posible sustrato se considera que es un

producto inerte, ya que debido a su proceso de extracción, que tiene una serie de

procesos físicos, que extraen todos los posibles compuestos dañinos que potencialmente

podría contener la fibra como tal.

3.2.3. Descripción del fruto.

El fruto de palma africana al igual que el coco, es una drupa pero sin pedúnculo que se

encuentra compuesto de una cáscara lisa, dura y brillante, además posee una pulpa

amarillenta o anaranjada muy aceitosa, y un hueso duro y de color negro, (Océano,

2004). El contenido de aceite en el mesocarpio es del 50 al 70 %, por lo tanto el

contenido de fibra en el mesocarpio es de entre el 50 y el 30% de contenido de fibra por

fruto, (Amatller y Dávila, 2000).

3.3 El cultivo de Lechuga

3.3.1. Origen

La lechuga, se conoce desde la antigüedad aunque existe cierta controversia al respecto,

se la supone originaria del area comprometida entre los ríos Tigris y Eúfrates, en

Oriente Próximo. Pasó a América en el siglo XVII. En la actualidad se dispone de un

gran número de cultivares morfológicamente distintos, adaptados a diferentes climas y

formas de cultivo. La lechuga presenta un elevado contenido de vitaminas y constituye

una de las hortalizas básicas para la elaboración de ensaladas, (Océano, 2000).

Page 27: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

3.3.2. Descripción Taxonomía

Reino: Plantae

División: Magnoliophyta

Clase: Magnoliopsida

Orden: Asterales

Familia: Asteraceae

Genero: Lactuca

Especie: Lactuca sativa

3.3.3. Descripción Botánica

Es un cultivo anual con un sistema radicular profundo y poco ramificado y que en una

primera fase de su ciclo forma una roseta de hojas de bordes lisos, ondulados o

aserrados y de distinta forma y consistencia, que forman o no un cogollo. En el caso de

la var. Longuifolia Lam. (tipos Romana y Cos), las hojas son lisas, espatuladas, aovadas

u oblongas, y no se forma un verdadero cogollo, para que se blanqueen las hojas

interiores, en los tipos Romana se debe proceder al atado, (Box, 2005). En el caso de la

var. Capitata L., si se forma un verdadero cogollo sin necesidad de proceder al atado de

hojas, que pueden ser orbiculares, lisas o de consistencia mantecosa (tipo

Trocadero) o rizadas y de consistencia coriacea (tipo Iceberg, a veces la consideran

Page 28: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

como var. Crispa L.). Existen cultivares de hojas sueltas y dispersas, que suelen

elongarse dentro la var. Intyvacea Hort., en el que si incluyen algunos cultivares con

hojas de color rojizo.

Posteriormente a la formación del cogollo éste se abre, debido a factores complejos

(vernalización, foto periodos largos, elevadas temperaturas), y da paso al tálamo floral,

rematado en racimos o corimbos de capítulos de flores amarillentas, autógamas cuyos

frutos (aquenios), considerados sus semillas de pequeño tamaño (800 semillas/gramo),

poseen vilano y una capacidad germinativa de 4-6 años, (Box, 2005).

3.3.4. Características Agroclimáticas.

3.3.4.1. Clima.

Prefiere climas templado-húmedos. Muy sensible a la sequía y a los vientos desecantes.

En general sensible a heladas, aunque algunos cultivares de invierno pueden resistir

temperaturas bajas. Existe una gama muy variada de exigencia de temperaturas en

función del cultivar en concreto. Como término medio el cero vegetativo está entre 4 y

5°C, su temperatura óptima de crecimiento entre 15 y 20 °C, lo mismo que la

temperatura de germinación, si bien a este respecto debe señalarse que las simientes de

lechuga presentan una compleja latencia que puede prolongarse en determinados

cultivares, cuando la temperatura de germinación es excesiva (>20°C). En cultivares

tipo Iceberg para que se consiga un acogollado es conveniente que existan ciertas

diferencias entre las temperaturas diurnas y nocturnas variables según cultivares

concretos (17-28°C durante el día; 3-12°C, durante la noche. En general, con

temperaturas nocturna > 20 °C, pueden haber problemas de acogollado). Las elevadas

Page 29: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

temperaturas pueden ser uno de los factores de la floración prematura, si bien a tenor de

las últimas investigaciones no es el agente principal.

3.3.4.2. Suelo.

La lechuga demanda suelos de textura franca o franco arenoso, que retenga la humedad

pero que se drenen bien. No muy ácidos (6.0 <pH<6.8). Es medianamente sensible a la

salinidad, existiendo grandes diferencias entre cultivares. En término medio, a partir de

una CE de 1.3 dS/m, se producen perdidas productivas del 13% por cada unidad de

CEES, (Box, 2005).

3.4 Hidroponía

3.4.1. Generalidades.

La hidroponía, también conocida como cultivo sin suelo es una ciencia, parte de la

agricultura, que se encarga de estudiar la producción y el comportamiento de los

cultivos, en ambientes distintos al suelo. En reemplazo del suelo se usa agua con

nutrientes, lo que aportará los requerimientos nutricionales y fisiológicos de la planta.

Esta ciencia surge en el año de 1699 en Inglaterra, con el inicio de los estudios de

nutrición vegetal, donde se procuró, conocer la función fisiológica de cada uno de los

elementos, esto se convirtió más tarde en la base de la producción industrial de plantas

tanto ornamentales, como comestibles, (Urrestarazu, et al. 1996).

Page 30: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

Esta tecnología de producción hidropónica se encuentra muy difundida en las zonas

templadas y frías tanto del norte como del sur del planeta, y se ha convertido en la

fuente más importante de producción de hortalizas y de cultivos ornamentales en estas

áreas.

Actualmente la FAO esta impulsando proyectos de huertas hidropónicas familiares en

zonas rurales, con una gran importancia social con el fin de generar ingresos,

produciendo vegetales de calidad, (FAO, 2003).

3.4.2. Tipos de cultivo hidropónico

Existen varios tipos de cultivos hidropónicos que se pueden clasificar de la siguiente

manera: Cultivos en agua, Cultivos en sustratos.

3.4.2.1. Cultivo en Agua

Los primeros cultivos realizados en agua en forma comercial fueron los desarrollados

por Gericke, (1929, 1937, y 1938). Básicamente consistían en unos canales realizados

inicialmente con cartón recubierto de una tapa bituminosa para aislarlos de la solución

nutritiva. La bandeja se rellenaba en función de que se procediese a una siembra directa

de las semillas o si se realizaba el trasplante de plántulas. En el primer caso se utilizaba

una capa de material muy fino y bajo ella otra de sustrato mas grueso, el material estaba

formado por una mezcla de diversos sustratos orgánicos: paja, recortes de madera, serrín

grueso, musgo de espárrago, turba, etc.

Page 31: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

Este tipo de cultivo fue utilizado en muchas regiones, pero tubo resultados poco

satisfactorios por lo que dejó de utilizarse, aunque se sigue empleando para realizar

estudios científicos. El principal inconveniente de este sistema fue la mala oxigenación

radical que existía, por ende tubo muchos problemas

3.4.2.1.1 Sistemas hidropónicos flotantes.

Como su propio nombre lo deduce, resuelven uno de los problemas del Sistema

Gerincke: la sujeción de las plantas en la dilución nutritiva. El poliestireno expandido es

el material mas utilizado para la construcción de placas flotantes Massantini (1976)

desarrollo un prototipo experimental de dimensiones similares a las originales de

Gerincke (101 x 300 x 15 cm) construido con madera y recubierta de una película de

plástico, sobre el se disponen placas de poliestireno expandido en piezas cuadradas de 1

x 1 m x 2 cm de espesor.

El mayor desarrollo de este sistema lo ha llevado el Dr. Merle Jensen y sus

colaboradores, (Jensen, 1981; Jensen y Collins, 1985). Aunque su expansión no parece

tener desde un punto de vista comercial gran importancia, si tiene una alta productividad

por hectárea y año. Las dimensiones de los canales son de unos 60 cm de ancho, 30 cm

de profundidad y longitud variable de incluso decenas de metros, tanto solo se accede a

ellas por su lado estrecho por el cual se van introduciendo unas unidades de cultivo

flotante individuales donde se realiza el transplante definitivo, que normalmente

consiste en cuatro lechugas, una a una de estas unidades se van incorporando al canal

general hasta completarlo. Desde este mismo punto se realiza la recogida de las plantas

una vez completado el ciclo de producción de esta operación se hacen gracias a que las

Page 32: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

diferentes unidades están enlazadas por una cuerda enrollada en un carrete que une las

distintas unidades de flotación.

La dilución nutritiva que rellena el canal circula hacia el tanque de reserva, éste es de

menor volumen que el propio canal, es allí donde se oxigena con un compresor de aire,

se refrigera y desinfecta (esterilizador UV) y posteriormente se vuelve a bombearla de

nuevo al lugar opuesto al rebosadero del canal por donde salió.

Uno de los grandes inconvenientes para una mayor expansión comercial que presenta

este sistema y el de aguas recirculante, son los costes más elevados frente a los sistemas

NFT tradicionales, (Resh, 1992).

3.4.2.2. Cultivos en agua recirculante

Fundamentalmente estos sistemas se han desarrollado comercialmente en Japón. La

unidad de cultivo clásica posee unas dimensiones muy parecidas al sistema Gericke,

consiste en bancadas de 80 cm de ancho, casi 3 m de largo y de 15 a 20 cm de

profundidad de los cuales de 6 a 8 quedan cubiertos por la dilución nutritiva, se

mantiene un nivel constante de ella gracias al rebosadero que comunica con un tanque

general de almacenamiento. La dilución nutritiva es suministrada por un tubo, a veces

son dos que la introducen en el canal bajo presión y es mezclada con aire también

comprimido, a través de este tuvo se suministra la mezcla aire-dilución durante unos 10

minutos cada hora, aunque lógicamente debe variar con las necesidades del cultivo. A

veces, también se dispone de tuberías de aireación extra dentro del canal, que se activan

en función de las necesidades de oxigenación del cultivo. Existen en el mercado japonés

Page 33: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

diversas modalidades de este sistema basadas en la compartimentación del canal

general, posición de mezclador de aire, número de tubos pulverizadores, etc.,

(Urrestazaru, 2004).

3.4.2.3. Aeroponía

La Aeroponía consiste en cultivos en contenedores en donde las raíces se encuentran en

una atmósfera saturada de humedad y fertirregadas continua o discontinuamente con

una mezcla de agua y nutrientes en forma de pequeñas gotas o de aerosol, aunque se ha

hecho en USA e Italia intentos comerciales con mayor o menor éxito, lo cierto es que

parece no haber tenido una implantación importante lejos de la investigación, (Zobel et

al., 1976) o curiosidades para el recreo o didácticas.

3.4.2.2.1. Sistema NFT

El NFT que en castellano se puede traducir como técnica de cultivo con Flujo Laminar

de Nutrientes, se desarrolló para evitar uno de los principales problemas de los cultivos

hidropónicos: la posible hipoxia de las raíces. Para paliarlo se hace una película de

disolución lo suficientemente delgada para que puedan difundir por ella gases.

Existen varios aspectos a tener en cuenta en un sistema NFT: La altura de la lámina de

solución nutritiva, el flujo de la disolución nutritiva y la oxigenación de la disolución

nutritiva.

Page 34: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

3.4.2.2.1.1. Altura de la lámina de agua

En este tipo de sistema de cultivo se maneja una lámina de agua que este dentro del

rango de los 4 a 5 mm, para favorecer así la aireación de la disolución de las raíces.

3.4.2.2.1.2. Flujo de la disolución nutritiva

El flujo recomendado para esta técnica hidropónica de cultivo es de aproximadamente 2

litros por minuto, reportándose en literatura flujos entre 1 a 4 Litros minuto-1.

3.4.2.2.1.3. Oxigenación

En este tipo de sistema la planta obtiene el oxigeno que necesita de la superficie

expuesta de la raíz al ambiente. Y todo esto está influenciado por la demanda de

oxigeno de la raíz y se puede suplir esta necesidad, utilizando sistemas de caída del agua

desde alturas, para que al golpear contra el agua contenida en el tanque se oxigene la

solución y así solucionar cualquier posible problema.

3.4.2.2.1.4. Pendiente

La pendiente longitudinal de los canales de cultivo permite el retorno de la disolución

nutritiva al estanque colector. Generalmente ésta oscila aproximadamente en un 2 %.

Pendientes superiores al 4 % dificultan la absorción del agua y nutrientes por las raíces

del cultivo.

Page 35: III REVISIÓN BIBLIOGRAFICA

3.4.2.2.1.5. Longitud de los canales de cultivo

Para favorecer la oxigenación de las raíces es aconsejable extender la longitud de los

canales hasta 15 m, (Carrasco, Izquierdo 1996).