Química de la solución nutritiva

Segundo Encuentro de HidroponiaCiudad de México, mayo 2007

Antonio González GuzmánTaller de Hidroponia, Facultad de Ciencias

UNAM

¿De qué está compuesta una planta?

Carbono Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno Calcio Potasio Fósforo Azufre

Magnesio Hierro Manganeso Zinc Cobre Cloro Boro Molibdeno

nutrientes en una planta típica (en peso)

fósforo

magnesio

calcio

potasio

nitrógeno

cloro

azufremanganeso

cobre

molibdeno

hierroboro

zinc

molibdenocobrezincmanganesoborohierrocloroazufrefósforomagnesiocalciopotasionitrógeno

Formas en que se absorben los minerales

Muchos de los minerales se absorben como iones, por ejemplo:

El nitrógeno no se absorbe como gas sino compuesto en forma de nitrato, amonio, urea o aminoácidos

NO3-, NH4

+, CO(NH2)2

Otros se pueden absorber ligados a moléculas orgánicas, por ejemplo:

El hierro se puede absorber como FeEDTA

Disociación electrolítica

La mayoría de los compuestos usados para preparar una solución hidropónica al disolverse se disocian, por ejemplo:

El nitrato de potasio (KNO3) se disocia de la siguiente manera:

KNO3 K+ + NO3-

Iones presentes en una solución nutritiva (macronutrientes)

Aniones (negativos)

Nitrato (NO3-)

Fosfato (PO4-3, HPO4

-

2, H2PO4-)

Sulfato (SO4-2)

Borato (BO3-3)

Cloruro (Cl-) Molibdato (Mo7O24

-)

Cationes (positivos)

Potasio (K+) Calcio (Ca+2) Magnesio (Mg+2) Hierro (Fe+2) Manganeso (Mn+2) Zinc (Zn+2) Cobre (Cu+)

Sales que proporcionan los iones

Nitrato de potasio proporciona nitrato y potasio

Fosfato de amonio proporciona fosfato y amonio

Los mismos iones se pueden obtener de nitrato de amonio y de fosfato monopotásico

101 gramos de nitrato de potasio proporcionan 39 gramos de potasio y 62 gramos de nitrato (14 gramos de nitrógeno)

115 gramos de fosfato monoamónico proporcionan 18 gramos de amonio (14 gramos de nitrógeno) y 97 de fosfato ácido (31 gramos de fósforo)

Se pueden intercambiar sales para obtener los mismos resultados

Da lo mismo 101 gramos de nitrato de potasio y 115 gramos de fosfato monoamónico que 136 gramos de fosfato monopotásico y 80 gramos de nitrato de amonio

Sales usadas para la solución nutritiva

Compuesto

Nitrato de calcio Ca 19% N 15%

Nitrato de potasio K 39% N 14%

Nitrato de amonio NH4 23% N 35%

Nitrato de magnesio Mg 9% N 5%

Fosfato monoamónico NH4 12% P 27%

Fosfato monopotásico K 29% P 23%

Sulfato de magnesio Mg 10% S 13%

Sulfato de potasio K 45% S 18%

Sulfato de amonio N 25% S 28%

Fosfonitrato N 31% P 1.7%

Diferencias con los fertilizantes comunes En los fertilizantes comunes no se dan los

porcentajes de cada elemento El porcentaje de nitrógeno sí corresponde al

porcentaje en peso del elemento El fósforo se especifica como pentóxido de

fósforo (P2O5) El potasio se especifica como óxido de

potasio (K2O) El calcio se especifica como óxido de calcio

(CaO) El magnesio se especifica como MgO

Ejemplos: Si un fertilizante tiene la fórmula:

17 – 17 – 17 Éste contiene 17 % de nitrógeno, 17% de

P2O5 y 17% de K2O En hidroponia se opta por dar las

cantidades en términos de cada elemento, no de sus compuestos

Un fertilizante como 17 – 17 – 17 tendría 17% de nitrógeno, 7.4% de fósforo y 14.1% de potasio

Fórmulas hidropónicas

No se especifica el porcentaje en peso de cada elemento del fertilizante

Se especifica la concentración que va a tener cada elemento en la solución de riego en partes por millón

Ejemplo: N-200, P-45, K-250, Ca-200, Mg-40, S-150, Fe-5, Mn-1, Zn-.5, Cu-.2, B-3, Mo-.05

Cómo preparar una fórmula hidropónica

A la solución no se agregan iones sino compuestos

La fórmula se da en partes por millón y uno tiene que pesar los compuestos

Se requiere una buena cantidad de cálculos para obtener la fórmula en términos de cantidades de compuestos para disolver en mil litros de agua

¿Cuántos compuestos se requieren?

Para preparar una fórmula de manera sencilla que nos de las cantidades exactas requeridas de nitrógeno, fósforo, potasio y magnesio, obteniendo el calcio de manera aproximada se hizo una calculadora en Excel

Se basa en resolver un sistema de ecuaciones relativamente simple

Bastan cuatro sales para aportar los macronutrientes

Sales necesarias para la solución Cada sal debe aportar

al menos un nutriente El nitrato de calcio

aporta todo el calcio (también en el agua puede haber cantidades considerables)

El sulfato de magnesio aporta todo el magnesio

El fosfato monoamónico o el fosfato monopotásico aportan todo el fósforo

El potasio se obtiene del fosfato monopotásico y/o del nitrato de potasio

El nitrógeno se obtiene de nitrato de calcio, nitrato de potasio, fosfato monoamónico o nitrofosfato

¿Cuántos compuestos?

Con sólo 4 se puede preparar la parte correspondiente a los macronutrientes:

Nitrato de calcio, nitrato de potasio y sulfato de magnesio

Y Fosfato monopotásico o fosfato

monoamónico

Preparación con ácidos y bases

También se pueden aportar los iones necesarios a partir de ácidos y bases

Se puede usar ácido nítrico, fosfórico y sulfúrico para aportar los aniones

Para los cationes cal, hidróxido de potasio, óxido de magnesio y amoniaco

Son sustancias peligrosas

Microelementos

Para aportar los microelementos se usa una mezcla comercial como STEM de Peters o Brexil Combi de Vallagro

Ventajas: los microelementos vienen en forma de quelatos lo que facilita su absorción y permanencia a largo plazo en la solución

Desventaja: su alto costo

Microelementos Se pueden aportar también usando los

siguientes compuestos: Sulfato ferroso Sulfato de manganeso Sulfato de zinc Sulfato de cobre Ácido bórico Bórax Molibdato de amonio

Microelementos

Compuesto Ppm que aporta 1 g disuelto en 1000 litros

Sulfato ferroso 0.20

Sulfato de manganeso 0.35

Sulfato de zinc 0.23

Sulfato de cobre 0.26

Ácido bórico 0.18

Bórax 0.12

Molibdato de amonio 0.54

Ejemplo:

Preparar una solución que contenga las siguientes partes por millón:

N 220, P 50, K 220, Ca 200, Mg 48

Uso de la calculadora

Ejemplo: La fórmula deseada se prepara con:

Nitrato de calcio 1084 g Nitrato de potasio 410 g Sulfato de magnesio 500 g Fosfato monopotásico 215 g

Microelementos

¿Cómo aportar los microelementos?

Uso de mezclas comerciales S.T.E.M. (Soluble Trace Elements Mix)

de Peters Brexil Combi de Vallagro Otras mezclas

Ejemplo:

Fórmula de STEM

Ppm que aporta 1g

Ppm aportadas por 40g

Azufre 13% 0.13 52

Hierro 7.5% 0.075 3

Manganeso 8% 0.08 3.2

Zinc 4.5% 0.045 1.8

Cobre 2.3% 0.023 0.92

Molibdeno 0.04% 0.0004 0.016

Boro 1.35% 0.0135 0.54

Adición de hierro El hierro es el elemento más difícil de

controlar en la solución Forma hidróxido férrico y se insolubiliza Adición de algún quelato de fierro: FeEDTA

(para pH bajo), FeEDDHA (para pH alto) Fe-LPCA (rango amplio de pH)

Brexil Fe: Fe-LPCA (Fe 10%) La adición de 10 g nos da 1 ppm adicional

de hierro

Microelementos (resumen)

Aportar 40 g de STEM Peters Aportar 10 g de Brexil Fe

En caso de deficiencia de hierro aportar más Brexil Fe

Preparación de la solución

Disolver ácido cítrico (100 gramos en 1000 litros de agua)

Disolver todo excepto el nitrato de calcio

A continuación disolver el nitrato de calcio

Formación de precipitados

Aspecto lechoso Consecuencias:

parte de los compuestos se hacen insolubles, taponamiento de goteros en sistemas de riego por goteo

Uso del ácido cítrico

Después de añadir 100 mg de ácido cítrico la solución está totalmente cristalina, sin precipitados

Si se añade antes de disolver los nutrientes, no se forma ningún precipitado

Preparación con aguas “difíciles”

Ejemplo: Maneadero, B.C. Agua con 7.9 pH, mucho bicarbonato,

muchísimo sodio y cloruros 232 ppm de calcio, 60 ppm de Mg No hace falta aportar ni calcio ni

magnesio Es necesario bajar el pH

Solución:

En 1000 litros de agua: 40 gr Microelementos 110 gr Acido Fosfórico 500 gr Fosfonitrato 550 gr Nitrato de Potasio

Resultados:

pH

La absorción de los nutrientes por la planta depende del pH

A pH mayor que 7 el hierro no se absorbe

Para la mayoría de las plantas se requiere un pH entre 6 y 7

Medición del pH Medidores

electrónicos Colorantes

indicadores Indicador universal

de pH

Ajuste del pH Para bajar el pH se puede usar casi

cualquier ácido Ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido

nítrico Ácido cítrico (no cambia la

composición de la fórmula y no es peligroso; solubiliza precipitados)

Aportar alguno de los cationes en forma de sulfato, por ejemplo, sulfato de potasio o sulfato de amonio

Ajuste del pH

Para subir el pH se pueden usar distintos álcalis

Hidróxido de potasio, cal, amoniaco Si se usa cal hay que proceder con

cautela pues es poco soluble En nuestra experiencia, por lo general

no se requiere subir el pH de la solución sino más bien bajarlo

Dinámica de la solución

Al ir creciendo la planta va absorbiendo las sales disueltas

La concentración puede cambiar La composición puede cambiar En días cálidos, secos, ventosos y

soleados la planta puede absorber mucho más agua que nutrientes. La concentración se eleva

Dinámica de la solución

En días nublados, húmedos y con buena luminosidad la planta puede tomar poco agua de la solución y más nutrientes. La concentración disminuye

¿Cómo saber qué ocurre?

Conductividad eléctrica Las sales de la solución se disocian en

iones y por tanto alteran la capacidad de conducir la corriente eléctrica de la solución

A mayor cantidad de sales disueltas, mayor conductividad eléctrica

Ojo: también a mayor temperatura, mayor disociación y por tanto mayor conductividad

Conductividad eléctrica Para medir la conductividad eléctrica

se usa un conductímetro Diariamente se mide la conductividad

y si es baja se agrega solución nueva; si es alta se agrega agua

Sólo en los sistemas de hidrocultivo o en sistemas recirculantes se puede controlar así la concentración de la solución

Composición de la solución

La planta puede ir tomando de manera no proporcional distintos nutrientes

Cambio de la composición de la solución

Se mide mediante análisis químicos Se pueden hacer cambios periódicos

de la solución y lavados de sales

Contacto:

Antonio González Guzmán Taller de Hidroponia

Facultad de Ciencias, UNAM

agg177@hotmail.com http://communities.msn.com.mx/HidroponiaCiencias