Unidad 2. Cultivos hidropnicos

Resea breve de la historia de la hidropnia.

AoInvestigadorEstudios realizados

1666Robert BoyleProb que las plantas podan crecer en agua y jugos derivados del estircol

2 siglos despusWoodward, Morceau, SaussureAlgunos experimentos aislados (partculas slidas del suelo en agua suministran alimento para las plantas)

1848, 1859

1859

1861Frst zu Salm H.

Knop

SachsCultivos en agua y algunas tcnicas relacionadas, aplicadas al estudio de la nutricin de las plantas. A Knop y Sach puede atriburseles los principios de la Hidropnia

(1840)Justus Von LiebigCultivos en agua en investigaciones acerca de la aplicacin de fertilizantes qumicos por separado (N-P-K-Ca-Mg). Demostr la esencialidad de los macronutrimentos utilizando tcnicas hidropnicas.

1929Profr. GerickeeCultivo en agua de jitomate a escala comercial (no compite con cultivos intensivos en suelo bajo invernadero).Problemas con el soporte del cultivo debido al alto rendimiento. Tuvo problemas con el abastecimiento de O2.

Presencia de plantas clorticas por usar FeSO4, sin controlar el pH. Dificultad operativa para germinacin de semilla.

1936Ellis y SwaneyCultivo en grava de diversos cultivos (no compite con cultivos intensivos en suelo bajo invernadero. Suministro insuficiente de O2 y Fe). Las races tienen buen anclaje con lo que se resolvi el problema de soporte. Fue muy difundido durante la segunda guerra mundial

1968Diversos autoresCultivo en grava actual (lavas volcnicas). Estas lavas son sustratos porosos, lo que garantiza una oxigenacin adecuada (en estos sustratos la pelcula de agua es muy delgada, permitiendo as una mejor difusin del oxgeno hacia la raz), de lo contrario se requieren efectuar muchos riegos por da. Sobrepasa en 20-35% en rendimiento a los cultivos en suelo. La produccin es constantemente alta.Solucin Nutritiva Universal Steiner. Relaciones nutrimentales de macronutrimentos, Presin Osmtica

poca actualDiversos autoresDiversos mtodos de cultivo hidropnico simplificados. (No superan al cultivo intensivo en suelo bajo invernadero). Menores costos iniciales, mayor uso de mano de obra, factibles de realizar por productores de nivel medio.Sistemas como NFT (Nutrient Film Technique, por sus siglas en ingls) y el cultivo en lana de roca tienen grandes posibilidades.

En Mxico: Salvador Alcalde blanco; Dr Gustavo Adolfo Baca Castillo; Felipe Snchez del Castillo

Algunos ejemplos de soluciones nutritivas utilizadas en el pasado en cultivos hidropnicos:Solucin de SachsSolucin de KnopSolucin de PfefferSolucin de Crone

Sal gL-1 .

KNO3 1.00

Ca3(PO)2 0.50

CaSO4 0.50

MgSO4 0.50

NaCl 0.25

FeSO4 trazas

H2O 1,000cm3 Sal gL-1 .

KNO3 0.20

Ca(NO3)2 0.80

KH2PO4 0.20

MgSO4 0.20

FeSO4 trazas

H2O 1,000cm3Sal gL-1 .

KNO3 0.20

Ca(NO3)2 0.80

KH2PO4 0.20

KCl 0.2

MgSO4 0.20

FeCl3 trazas

H2O 1,000cm3Sal gL-1 .

KNO3 1.00

Ca3(PO)2 0.25

CaSO4 0.25

MgSO4 0.25

FePO4 0.25

H2O 1,000cm3

Hay sistemas grandes y pequeos usados por compaas e individuos en sitios tan lejanos como la Isla Baffin y Eskimo Point en el rtico de Canad. Los cultivadores comerciales estn usando esta tcnica maravillosa para producir comida a gran escala de Israel a India, y de Armenia al Sahara. En las regiones ridas del mundo, como Mxico y el Medio Este, donde el suministro de agua fresca est limitado, estn desarrollndose complejos hidropnicos combinados con unidades de desalinizacin para usar agua del mar como una fuente alternativa. Los complejos se localizan cerca del ocano y las plantas son cultivadas en arena de playa. En otras reas del mundo, como el Medio Este, hay poca tierra apta para cultivar debido al desarrollo de la industria del petrleo y el flujo subsecuente de riqueza, la construccin de instalaciones hidropnicas grandes para cultivar y alimentar a la poblacin en estas naciones resulta muy valiosa.VENTAJAS DEL CULTIVO POR HIDROPONIA:Cultivos libres de parsitos, bacterias, hongos y contaminacin.

Reduccin de costos de produccin.

Permite la produccin de semilla certificada.

Independencia de los fenmenos meteorolgicos.

Permite producir cosechas en contra estacin

Menos espacio y capital para una mayor produccin.

Ahorro de agua, que se puede reciclar.

Ahorro de fertilizantes e insecticidas.

Se evita la maquinaria agrcola (tractores, rastras, etctera).

Limpieza e higiene en el manejo del cultivo.

Mayor precocidad de los cultivos.

Alto porcentaje de automatizacin.

Basic Requirements of Hydroponics

El suelo en forma natural mantiene una aireacin y temperatura necesaria para el crecimiento radicular. Cuando el suelo es pobre, hay menor crecimiento de plantas, disminuye el rendimiento y tambin la aireacin y temperaturaSoils naturally maintain the temperature and aeration needed for root growth. When the soil is poor, plant growth and yield decline also due to unsuitable aeration and temperature.

Plant cultivation is impossible under ill drained condition due to these conditions. Soil adjusts itself to provide suitable conditions for plant growth. It is called the buffer action of the soils.

Plants also absorb nutrients released through natural mineralization.

In a solution or inert medium, maintenance of acidity or alkalinity (pH) and electrical conductivity (Ec) in suitable ranges for plant root system is called buffer actionThis requirement must be artificially maintained in hydroponics. In any hydroponics system the following basic requirements must be maintained at optimum levels.

Buffer action of water or the inert medium used.

The nutrient solution or the fertilizer mixture used must contain all micro and macro elements necessary for plant growth and development.

Buffer action of the nutrient solution must be in the suitable range so that plant root system or the inert medium is not affected.

The temperature and aeration of the inert medium or the nutrient solution is suitable for plant root system.Componentes del sistema hidropnico:

Tipo y forma del contenedorSustratoSolucin nutritiva y sistema de riego

PlantaAdicionalmente sistema de tutores e invernadero.Clasificacin de la hidropnia o cultivos sin suelo.

Existen varias clasificaciones, sin embargo las tres ms frecuentes son:

1.- Por el medio de soporte (o sostn) utilizado o manejo de la solucin nutritiva. 2.- Por la tcnica de cultivo empleada o medio de cultivo empleado3.- Por el mtodo de aplicacin de solucin nutritiva. 1..- Por el medio de soporte (o sostn) utilizado o medio de cultivo.

Originalmente la hidropnia se lleva a cabo en solucin nutritiva, sin un medio de soporte; actualmente se incluye un medio slido para tal fin. Esta tcnica se conoce como cultivo en agregado; habiendo dos categoras,

De circuito Abierto. En este se hace pasar la solucin nutritiva a travs del contenedor del sustrato para su posterior descarga y eliminacin. En este sistema se dosifica un mayor volumen del que la planta requiere. De circuito Cerrado. La solucin nutritiva pasa a travs del contenedor y se colecta para ser reciclada, mantenindola en constante recirculacin. Su utilizacin de forma comercial es compleja. Figura X Sistema de circuito cerrado (a) y abierto (b)(a)

(b)

2.. Por la tcnica de cultivo empleada

Existen disponibles un gran nmero de tcnicas hidropnicas; sin embargo es necesario considerar los siguientes factores para la seleccin de la tcnica

Disponibilidad de espacio y recursos. Productividad esperadaDisponibilidad de medio de crecimiento adecuadoCalidad del producto esperado (Color, presentacin, libre de pesticidas, etc.)

A.. Cultivo en solucin

a).. Mtodo de recirculacin (sistema cerrado)

Tcnica de la Pelcula nutritiva (NFT)

NFT es el verdadero sistema hidropnico, donde las races de las plantas crecen directamente en la solucin nutritiva, (capa de 0.5mm de espesor fluyendo en canales de plstico)

The seedlings with little growing medium are placed at the centre of the sheet and both edges are drawn to the base of the seedlings and clipped together (Figure 6) to prevent evaporation and to exclude light. The cross section of the channel is shown in figure 7.

The growing medium absorbs nutrient solution for young plants and when the plants grow the roots form a mat in the channels

Tcnica de flujo profundo (DFT)

As the name implies, 2-3 cm deep nutrient solution flows through 10 cm diameter PVC pipes to which plastic net pots with plants are fitted. The plastic pots contain planting materials and their bottoms touch the nutrient solution that flows in the pipes. The PVC pipes may be arranged in one plane or in zig zag shape depending on the types of crops grown.

The figure 8 and 10 below shows the main features of a DFT pipe system.

b).. Drenaje libre (Sistema abierto)

Tcnica de raz ??????

Tcnica flotante

Tcnica de accin capilar1. Solution culture or Liquid hydroponics

-Circulating methods (closed system)

Nutrient film technique (NFT)

Deep flow technique (DFT)

-Non-circulating method (open systems)

Root dipping technique

Floating technique

Capillary action technique

B.. Cultivo en medio slido (Cultivo en agregados)Estos sistemas pueden ser abiertos o cerrados

2. Solid media culture (Aggregate systems)

These can be open systems or closed systems.

-Hanging bag technique

-Grow bag technique

-Trench or trough technique

-Pot techniqueC.. Aeropnicos o aeropnia

3. Aeroponics

-Root mist technique

-Fog feed technique3.. Por el mtodo de aplicacin de solucin

El riego (generalidades). En los cultivos hidropnicos es imprescindible el uso de un sistema de riego para suplir las necesidades de agua de las plantas y suministrarle los nutrientes necesarios. Los sistemas de riego que pueden utilizarse van desde uno manual con regadera hasta el ms sofisticado con controladores automticos de dosificacin de nutrientes, pH y programador automtico de riego.

Un sistema de riego consta de un tanque para el agua y nutrientes, tuberas de conduccin de agua y goteros o aspersores (emisores).

El tanque debe ser inerte con respecto a la solucin nutritiva y de fcil limpieza, mantenimiento y desinfeccin. El criterio para seleccionar el tamao puede variar segn el cultivo, localidad, mtodo de control de la solucin nutritiva, etc. Cuanto ms pequeo sea, ms frecuente ser la necesidad de controlar su volumen y composicin.

La ubicacin del tanque depender de la situacin del cultivo. En caso de regar por gravedad, deber tener suficiente altura para lograr buena presin en los goteros, si se riega utilizando una bomba, el tanque puede ser subterrneo o a nivel del piso.

Las tuberas de PVC y mangueras de polietileno son las ms econmicas. El dimetro depender del caudal y longitud del tramo; aunque actualmente se usa material de PVC hidrulico RD26.

Sistemas de riego

La eleccin de una u otra tcnica de riego depende de numerosos factores como las propiedades fsicas del sustrato, los elementos de control disponibles, las caractersticas de la explotacin, etc.

Desde el punto de vista del movimiento de agua en el sustrato, los sistemas de riego se pueden clasificar en dos grandes grupos:

Aporte de agua de arriba hacia abajo (goteo y aspersin) o Aporte de agua de abajo hacia arriba (subirrigacin).

En el primer caso, el movimiento del agua durante el riego est regido principalmente por la gravedad. En el segundo caso, este movimiento est regido por las fuerzas capilares.

El sistema de riego y las caractersticas fsicas del sustrato estn estrechamente relacionados entre s, y debe tenerse en cuenta uno cuando se elija el otro.Abajo se especifican las caractersticas de los riegos ms utilizados actualmente en cultivo en contenedor. Bsicamente el principio de funcionamiento y su uso son los siguientes:a) Riego por goteo:El riego localizado consiste en aplicar agua a cada contenedor (o maceta) mediante un microtubo provisto de una salida de bajo caudal. Es uno de los mtodos ms utilizados.Uno de los sistemas ms ventajosos es el riego por goteo mediante el cual el agua es conducida hasta el pie de la planta por medio de mangueras y vertida con goteros que la deja salir con un caudal determinado. Mediante este sistema se aumenta la produccin de los cultivos, se disminuyen los daos por salinidad, se acorta el perodo de crecimiento (cosechas ms tempranas) y se mejoran las condiciones fitosanitarias.

b) Riego por aspersin:En este sistema el agua es aportada a una cierta altura sobre el cultivo y cae sobre el follaje. Es un sistema que se ha utilizado mucho pero que actualmente est en desuso.En el riego por aspersin el agua es llevada a presin por medio de tuberas y emitida mediante aspersores que simulan la lluvia.

c) Riego por subirrigacinLa subirrigacin es una tcnica de riego que consiste en suministrar el agua a la base del contenedor. Este aporte se realiza mediante el llenado de agua de una bandeja donde estn colocadas las macetas o contenedores. El llenado se puede realizar bien por elevacin de la lmina de agua de la bandeja (Flujo-reflujo) o haciendo fluir agua por unos canalones (Morel,1990). Es el mtodo que se est implantando en los ltimos tiempos.FVHEl mtodo hidropnico se trata de un sistema sencillo, econmico y eficaz que nos permite disponer de cultivos muy rpidos, presentando una serie de ventajas a nivel general como son:1.- Ahorro de agua; las necesidades de agua son muy reducidas debido a que aproximadamente un 90% del consumo total, puede ser consumida en otros menesteres como abrevadero para ganado, riegos, decantado a pozos, o incluso despus de un leve tratamiento por osmosis inversa, por ejemplo, podra ser reutilizada de nuevo para el riego de la cosecha. En el caso de cultivos destinados al consumo animal solo necesita un litro de agua por kg de forraje y da.2.- Necesidades muy pequeas de espacios para el cultivo puesto que 2 m2, pueden desprender un incremento de cultivos hasta de un 60% a la manera convencional.3.- La eficiencia en el tiempo de produccin es otro de los factores independientemente de las condiciones climatolgicas y de la zona geogrfica, ya que esta temporalidad se puede reducir en varios das.4.- Se trata de un forraje inocuo, libre de insectos y hongos.5.- Costes de produccin. Las inversiones necesarias para producir cultivos hidropnicos dependern del nivel y de la escala de produccin. El anlisis de costes de produccin, revela que considerando los riesgos de sequas, otros fenmenos climticos adversos, las prdidas de animales y los costes unitarios de semillas, el cultivo hidropnico es una alternativa econmicamente viable que merece ser considerada.1.- En cuanto a las ventajas de tratar un cultivo hidropnico mediante tcnicas de ozonizacin, podemos resear las siguientes:2.- La tcnica de ozonizacin permite un enriquecimiento de oxigeno en el agua, la cual se pone en contacto con las races, posibilitando el enriquecimiento de stas y el mejor crecimiento de la planta.3.- Atribuye al agua capacidades desinfectantes previniendo la puesta en contacto con microorganismos, hongos, esporas, etc., que de otra forma pondran en peligro el cultivo, y permitiendo la eliminacin de agentes qumicos durante el proceso de cultivo, enemigos del medio ambiente.

4.- Permite un incremento en el volumen de la cosecha incrementando la calidad del producto que se traducir en una mejora de sabor, aspecto, etc.5.- Contribuye a la desaparicin de defectos fsicos del fruto debido a la actuacin de agentes extraos, los cuales sern destruidos por el Ozono.Cultivo en aguaNFT

Charola flotante

Forraje Verde Hidropnico

http://www.hydroenv.com.mx/catalogo/index.php?main_page=page&id=58&chapter=5&zenid=erl5e8tdisp7s9ak5c7rkrs6j0

3.2.4. Solucin nutritiva

En el cultivo tradicional, el agua disuelve los elementos nutritivos presentes en el suelo; as se obtiene el lquido nutritivo que las plantas absorben. En el sistema hidropnico de cultivos, el agua es preparada de manera artificial y se le conoce como solucin nutritiva, que consta de sales minerales disueltas en agua y en ella se regula el pH, en caso necesario.

3.3. Minerales, macro y micronutrientes

Un mineral es un slido formado inorgnicamente con base en elementos especficos dispuestos en un orden estructural caracterstico. La mayora de los elementos de la corteza terrestre existen en combinacin. La materia mineral proveniente de la roca recibe el nombre del material de origen del suelo porque es el principal ingrediente a partir del cual se forman la mayora de los suelos. Las dos propiedades ms importantes del material de origen son su textura y su composicin mineral.

Los anlisis qumicos aplicados a una infinidad de plantas, adems de la observacin y la investigacin experimental aplicada en el ltimo siglo y medio en el mbito mundial, nos permiten hoy alimentar mejor a las plantas e incidir de esta manera en una mejor alimentacin en el ser humano.

Alrededor de 1804, los cientficos descubren que las plantas requieren de calcio, potasio, azufre, fsforo y fierro. Hacia 1860, tres fisilogos vegetales de origen alemn (W. Pfeffer, Julius Sachs y W. Knop, citados por Salisbury y Ross) comenzaron a utilizar una solucin de sales minerales en donde se encontraba inmersa la raz de la planta. Este experimento les permiti ms exactitud en las mediciones; ahora solo los limitaba la pureza de las sustancias que utilizaban y los elementos presentes ya en las semillas de los progenitores en las plantas en estudio. Los avances tecnolgicos y el uso de semillas tomadas a partir de progenitores que han sido cultivadas una y otra vez sin la presencia del elemento objeto de la demostracin son los criterios principales para que un elemento pueda considerarse esencial o no para cualquier vegetal.

En primer lugar, un elemento es esencial si el vegetal no puede completar su ciclo de vida (se entiende por esto formar semillas viables) en ausencia de tal elemento. En segundo lugar, un elemento se considera esencial si forma parte de cualquier molcula o constituyente de la planta presente en esta y que desarrolle por s mismo una funcin esencial, como por ejemplo el magnesio en la clorofila o el nitrgeno en las protenas (Epstein, 1972).

Los minerales se encuentran en el suelo y de ah las plantas toman los elementos necesarios para muchas de sus funciones vitales. Se les conoce como elementos esenciales. Con ellos se genera del 15% al 20% de la materia orgnica constituyente de las plantas. El resto, por lo regular, es agua.

De acuerdo con la cantidad de los elementos integrantes y esenciales de las plantas se les divide en macro y microelementos (Salisbury y Ross, 1994)

En el cuadro 3.1 se presentan los 17 elementos esenciales para todas las plantas superiores, as como la forma inica en que las plantas los absorben con mayor facilidad. Se subdividen de acuerdo con las cantidades presentes en las plantas en los siguientes elementos: molibdeno, nquel, cobre, zinc, manganeso, boro, fierro y cloro. Se denominan microelementos, micronutrientes, oligoelementos o elementos traza.

Tambin en el cuadro 3.1 podemos observar que la cantidad en que se encuentran en la materia seca de la mayora de las plantas es menor a un gramo, mientras que los macroelementos o macronutrientes se encuentran presentes en por lo menos un gramo por kilogramo de materia seca. Las concentraciones internas que suponemos las adecuadas se consideran solo como normas de utilidad debido a las variables entre las especies y etapas de crecimiento vegetales (De Brown, 1987).3.4. Niveles individuales de los minerales

La cantidad de cualquier mineral presente en una solucin nutritiva se mide en partes por milln (ppm). Es exactamente lo mismo medir mg/L o g/1,000 L. Por ejemplo: una solucin nutritiva que contiene 200 ppm de nitrgeno tendr 200 g de nitrgeno por cada 1,000 litros de solucin, o 200 mg de nitrgeno en cada litro de solucin.

La concentracin de cada elemento mineral es esencial en una solucin nutritiva hidropnica y depende de varios factores. El tipo de planta cultivada tambin representa un factor; una variedad de una especie en particular puede tener diferentes requerimientos minerales en comparacin con otras variedades. La etapa de crecimiento de la planta tambin afecta los requerimientos minerales.

Plantas jvenes, de la mayora de las especies, requieren ms nitrgeno en su etapa de crecimiento. Sin embargo, menores cantidades de este elemento se requieren cuando las plantas estn maduras. A la absorcin de nutrientes tambin la afectan las condiciones medioambientales como la temperatura y humedad. Como consecuencia de esto resulta imposible establecer una lista de cada elemento con un nivel exacto para cada mineral. Cada mineral en la solucin nutritiva tiene su propio rango de concentracin a la cual es efectiva. El cuadro 3.2 muestra los rangos aceptables para cada uno de los macronutrientes en una solucin hidropnica y en el 3.3 ejemplificamos doce soluciones nutritivas empleadas a travs del tiempo de manera prctica en cultivos hidropnicos. As llegamos a una conclusin: las plantas se adecuan a un rango de nutrientes, el que han encontrado sus antecesoras en la solucin nutritiva que se forma en el cultivo tradicional.

3.5. Interaccin de iones

En el cuadro 3.1 se observa que los elementos esenciales que la planta requiere estn disponibles para la misma en forma inica; tambin sugiere que ha adecuado sus sistemas de absorcin de nutrimentos a estas formas y las mismas se encuentran en las soluciones acuosas provenientes del suelo o en las preparadas artificialmente para utilizarse en cultivos hidropnicos. Los iones entre s presentan afinidades, y por ende la capacidad de reaccionar entre s para formar compuestos insolubles de alcanzar las concentraciones requeridas para ello, y que son constantes a una temperatura dada; por esto, las concentraciones de los diferentes compuestos son muy bajas y usualmente se encuentran en la naturaleza.

Existe una interdependencia entre las actividades de la raz y la parte area de las plantas. Por ejemplo, se han obtenido correlaciones excelentes entre la rapidez de crecimiento de la parte area y la rapidez de absorcin (Wild y otros, 1987).

El orden de absorcin de los cationes obedece al nmero de cargas con que cuentan y a la cantidad en que se encuentren presentes. A continuacin presentamos una secuencia de absorcin preferente (cuando las concentraciones son las mismas) para los cationes Al+++ > Ca++ > Mg++ > K+ = NH4+ > Na+; en el caso de los aniones tenemos que el orden es OH > H2PO4 >SO4 =NO3 (Cepeda, 1991).3.6. Ejemplos de soluciones nutritivas

De acuerdo con Steiner (1961), una solucin nutritiva puede definirse como una disolucin acuosa de iones inorgnicos; su composicin qumica la determinan la proporcin relativa de cationes y aniones, la concentracin inica total y el pH presente en el medio.

Como podr observarse, al comparar las cantidades de los nutrientes presentes en cada una de las soluciones utilizadas por diferentes investigadores mostradas en el cuadro 3.3 existen diferencias significativas en cada una de ellas; incluso algunas no reportan la adicin de algn elemento esencial de acuerdo con lo expresado en el cuadro 2.1; y lo anterior se debe a que provienen del aire y del agua o que las sustancias aadidas los contienen como impurezas, con lo que se llenan los requerimientos de los diferentes cultivos tratados con las mismas.

La interaccin de iones queda de manifiesto en muchas de las experiencias realizadas en el rea de la nutricin en plantas. Elder y cols. (1998) trabajaron con diferentes concentraciones de calcio (0.2, 2.5, 5.0, 10.0 15.0) en plantas de tomate variedad jumbo y luego analizaron los contenidos en calcio, magnesio, potasio, licopeno y carotenos totales; resultados: el calcio aumenta en los frutos a medida que se incrementa en la solucin nutritiva, mientras que los niveles de magnesio y potasio disminuyen; demuestra as el efecto de competencia del ion calcio por los sitios de absorcin y transporte de la planta en relacin con potasio y magnesio.

Cengiz y cols. (2000) descubrieron que la concentracin del microelemento zinc incide sobre la concentracin del macroelemento fsforo. Para esta demostracin utilizaron tres concentraciones de zinc (0.01, 0.5 y 5 mg por litro), aplicadas a tres variedades de tomate en cultivo hidropnico. El contenido de fsforo en las hojas de las tres variedades utilizadas en la experiencia se comport de igual manera; cuando se aplic la concentracin 0.01 de zinc, la concentracin de fsforo presente en las hojas result muy alta, mientras que fue muy baja cuando se utilizaron 5 mg de zinc. En ambos casos, el desarrollo del cultivo mostr deficiencias, mientras que al utilizar 0.5 mg de zinc por litro los resultados alcanzados resultaron muy buenos.

La presencia de los elementos necesarios para el crecimiento de los cultivos no garantiza su aprovechamiento por la planta; depende ms de los compuestos presentes en la solucin y las concentraciones de los mismos. La explicacin de lo anterior se relaciona con la interaccin de los elementos y las propiedades de las sustancias que se puedan formar, pues muchas de ellas pueden ser dbilmente ionizables o insolubles de acuerdo con las condiciones del medio, por lo que la planta no las puede absorber. Esta es consecuencia de las leyes del equilibrio qumico (Rodrguez, 2000).

Los contenidos de nutrientes del cuadro 3.2 se ofrecen en milimoles por litro porque desde el punto de vista qumico nos permite visualizar y comparar las diferentes soluciones nutritivas con base en unidades de reaccin; sin embargo, para pasar a miligramos por litro, basta multiplicar los milimoles por el peso atmico del elemento.3.7. Fuentes minerales

Los minerales esenciales son suministrados como compuestos qumicos; unos aportan ms que otros. Por ejemplo, el nitrato de calcio provee calcio y nitrgeno; el monofosfato de potasio, potasio y fsforo. Todos los macronutrientes pueden ser abastecidos a una solucin con estos dos qumicos, ms nitrato de potasio y sulfato de magnesio. El truco para producir una solucin nutritiva consiste en proveer estos qumicos en proporciones exactas y correctas para que la planta comience a crecer.

Los micronutrientes pueden ser surtidos por varias fuentes, algunas mejores que otras. El hierro, manganeso, cobre y zinc pueden ser suministrados por sales sulfatadas y producir satisfactoriamente una solucin. Estos minerales tambin pueden ser suministrados como quelatos. En los quelatos, molculas orgnicas grandes, el mineral est adherido y por experiencia parece ser la mejor va para distribuir estos micronutrientes a la planta. Los quelatos tienden a ser menos afectados en su disponibilidad por cambios en el pH de la solucin. Los mismos micronutrientes abastecidos como sulfatos tienden a no estar disponibles si el pH no alcanza los niveles recomendados. Usualmente el boro se suministra como cido brico o brax; el cido brico se disuelve con mayor dificultad, en tanto que el brax se disuelve con ms rapidez, cualidad que hace a esta ltima una fuente preferida. El molibdeno es abastecido como molibdato de sodio o molibdato de amonio (cualquiera de los dos es adecuado).

CALCULOS

3.8. Variacin respecto a los nutrientes en fase de crecimiento y floracin

Las plantas varan da a da sus requerimientos nutricionales. El solo hecho de suministrar de manera exacta los minerales requeridos resulta casi una misin imposible. Sin embargo, recordemos que las plantas pueden crecer satisfactoriamente si cada mineral alcanza un rango de concentracin, haciendo de esta manera la tarea ms fcil. La mayora de las soluciones presentan dos formulaciones llamadas de crecimiento y floracin. Esto refleja la diferencia en los requerimientos entre una planta en crecimiento vegetativo y una planta en floracin y fructificacin.

Estas dos formulaciones se requieren para un crecimiento satisfactorio en la mayora de las plantas. La principal diferencia entre las frmulas de crecimiento y floracin la marca la relacin de NPK. Esto se refiere a cantidades relativas de nitrgeno, fsforo y potasio en una solucin nutritiva.

Las frmulas de crecimiento tienden a tener ms nitrgeno y menos fsforo y potasio, mientras que las frmulas de floracin contienen menos nitrgeno y ms fsforo y potasio; esto tiende a reflejar el cambio nutricional conforme la planta madura.

Quiz ms importante que las tasas de NPK es la relacin K/N. Esto se puede determinar dividiendo la concentracin de potasio entre la de nitrgeno de la solucin nutritiva, en ppm o en porcentaje p/v. El resultado de esta divisin generalmente se encuentra en 1 y 2. Por ejemplo, una solucin nutritiva con niveles de nitrgeno de 200 ppm y de potasio de 300 ppm tiene una relacin K/N 300/200 = 1.5. Si esta solucin contiene una concentracin menor de nitrgeno suma 100 ppm y de potasio 150 ppm, la tasa K/N ser la misma 1.5. La importancia de la tasa K/N es que determina si una solucin es de crecimiento o de floracin y cun fuerte es la misma. La regla general es que las soluciones nutritivas con una relacin K/N menor a 1.5 presentan una frmula de crecimiento, y si la relacin K/N resulta mayor a 1.5 es una frmula de floracin.

Una solucin nutritiva con una relacin K/N de 1 tiene ms nitrgeno en proporcin al potasio que una con una relacin K/N de 1.5. Conforme la relacin K/N se incrementa, la proporcin de potasio aumenta y la de nitrgeno decrece. Una K/N de 2 significa que el nivel de potasio en ppm es el doble que el de nitrgeno.

Se aprecia que la mejor relacin K/N de una solucin nutritiva para cualquier planta la determina la misma planta. Si a una planta en floracin se le da una solucin con una relacin K/N ms alta de lo que necesita, no producir floracin.

En muchas especies de plantas, al ciclo de floracin lo influyen las condiciones medioambientales, en particular la duracin del da. La solucin nutritiva por s sola no iniciar la floracin. El cambio de una solucin nutritiva de crecimiento a una de floracin debe ser determinado por el estado de crecimiento de la planta y no cuando el estmulo para la floracin se ha presentado. Esto significa que la nutricin para floracin no debe ser dada a la planta cuando las primeras flores parecen formarse, sino un par de semanas despus de que el estmulo de la floracin se ha presentado en la planta.

D. La cobertura plstica de las camas

Uno de los manejos agrotcnicos en el cultivo bajo invernaderos es el uso de la cobertura plstica de las camas (mulch). La pelcula plstica cubre en general la superficie de la cama, en un ancho de 70 80 cm. Los propsitos de este manejo son:

Evitar la germinacin de las malezas usando un polietileno negro o de color caf)

Mantener la humedad y la temperatura en el ambiente radicular.

Todos los tipos de polietileno son adecuados, pero para zonas fras mejor es el tipo IR).

Mejorar la funcin de los desinfectantes del suelo (Pelcula del tipo Ozgard).

Evitar el contacto entre el follaje y los frutos de las plantas con el suelo hmedo, evitando el desarrollo de las enfermedades fngicas tipo Sclerotinia y Botritis.

Repeler a los insectos chupadores transmisores de virus, tipo la mosca blanca, los fidos, etc. Este objetivo se consigue por el uso del plstico blanco o plateado. Hay posibilidad de combinar en las pelculas dos colores (doble capa) por ejemplo: negro o caf de abajo y blanco o plateado, arriba.

El color blanco, el amarillo o el plateado tienen tambin la calidad de reflejar la radiacin solar que incide sobre la pelcula elevando as su aprovechamiento en favor del proceso de fotosntesis. Esta ltima caracterstica es muy importante especialmente en pases donde la radiacin solar es escasa.

Desinfeccin solar del suelo: Se consigue por el uso de plstico transparente.

Para este objetivo es suficiente el plstico de menor grosor, de 40 60 micrones pero si el plstico quedar tambin como mulch para el cultivo, debe escogerse un grosor de 70 80 micrones.E. Sustratos desconectados

En situaciones en las que el suelo presenta condiciones inadecuadas para ser cultivado, por estar muy contaminado con enfermedades o por su mala estructura fsica, se justifica considerar la opcin de incorporar un sustrato artificial. Hay que recordar, que el manejo de la fertigacin en un sustrato desconectado es significativamente ms complicado que en el suelo directo.

En ciertas ocasiones y donde es econmico, vale la pena considerar el reemplazo del suelo original por un suelo mejorado, en vez de un sustrato desconectado. Esta posibilidad es real por ejemplo, en zonas donde se encuentra una fuente cercana de arena o de suelo franco-arenoso. En tal caso, se quita una capa del suelo malo y se llena, todo el rea del invernadero, con una capa de 80 - 100cm del suelo nuevo. ste mtodo es muy eficaz y fcil de manejar.

Si decidimos trabajar con un sustrato desconectado, tenemos que escoger bien el tipo del material del sustrato, revisar bien sus caractersticas fsicas y qumicas y el tipo de contenedor del sustrato.En general hay dos tipos principales de contenedores:

Multiplantables (para muchas plantas): que prcticamente son camas largas de polipropileno, policarbonato o de poliestireno, que pueden contener un gran nmero de plantas. Estas camas pueden ser tambin simplemente unas zanjas en el suelo, cubiertas en su fondo con un plstico grueso y rellenas con el sustrato.

En general, las medidas de las camas tienen 30 50cm de ancho y una profundidad de 15 - 20 cm.

Las camas de poliestireno (material slido) se construyen con contenedores de 15cm (altura)x 40cm (ancho) x 115cm (longitud). (Ver Foto No 3)

Los contenedores de polipropileno (material flexible) son ms largos en general, cada uno de 10 15m de longitud.

Es recomendable colocar los contenedores con un desnivel lateral, para asegurar un mejor drenaje. Ciertas compaas suministran los contenedores con un leve ngulo de desviacin para ambos lados.

Foto No 3

Bolsas o baldes (para una o dos plantas): Son de volumen de 10 20 litros y cada uno contiene uno o dos plantas (si el volumen es mayor de 15 lt se pueden plantar dos plantas).

El manejo del cultivo en los recipientes separados es ms complicado porque cada planta tiene, bruto, un espacio menor que lo que tiene en los recipientes multiplantables.

Si de repente un gotero en una bolsa se tapa o se cae, la planta de este recipiente queda sin ninguna fuente de agua o de nutricin

En los recipientes pequeos existe un mayor peligro de aparicin de las manchas negras de los frutos (blossom-end rot) en tomate y en pimiento, por un manejo inestable del riego y por falta de calcio.

El volumen de sustrato que se requiere por un dunam (1000m2) con recipientes pequeos es de 25 30m3 de material. Si consideramos los contenedores grandes (multiplantables) se requieren 30 50m3 por un dunam.

Un punto muy importante a tener en cuenta en cualquier sistema de sustratos es asegurar el buen drenaje del sistema. En condiciones de mal drenaje, en general por falta de una correcta planificacin inicial del sistema, existe el riesgo que las aguas del riego se encharquen en el invernadero lo cul puede provocar muchas enfermedades en el cultivo. Cuando se usan bolsas o baldes se perforan hoyos en la parte baja y alrededor del recipiente (pero no en el fondo!) con dimetro de 8 10mm. En recipientes grandes, stos se perforan en la parte baja de los laterales o en el fondo de cada recipiente. Si el invernadero tiene una buena pendiente, se puede arreglar una sola salida al fin de cada recipiente, y conectar las mismas a un tubo de drenaje.

El drenaje a lo largo de las hileras se puede hacer en cuatro formas:

1) Drenaje por un canal que pasa por debajo de cada cama, cubierto su fondo con una pelcula gruesa de polietileno y relleno con grava.

2) Drenaje a travs de una zanja (tambin recubierta y rellena), que pasa por uno o dos lados de cada cama.

3) Drenaje a travs de una manguera conectada a las salidas de agua de cada recipiente, que pasa a lado (o por debajo) de las camas.

4) Drenaje a travs de un canal de polietileno grueso o policarbonato colocado encima del suelo (sin hacer zanja), y reforzado con estacas en sus ambos lados.

La hilera de los contenedores del sustrato se coloca dentro de este canal de drenaje.

Sea cual fuere el mtodo de drenaje utilizado, lo ms importante a tener en cuenta en todos los mtodos es que la pendiente debe ser uniforme a lo largo del invernadero (1%).

Es recomendable colocar tambin un tubo perforado en el fondo de cada zanja de drenaje, debajo de la grava y encima del plstico (Ver Dibujo N 8).

Las zanjas de drenaje son necesarias siempre, independientemente del tipo de contenedor a usarse.

Si el material de los contenedores es negro, es recomendable pintarlos de blanco, para evitar el calentamiento del sustrato.

a. Los sustratos

La caracterstica principal que se espera de un sustrato es:

Que sea un material desmenuzado, con partculas de 8mm de dimetro como mximo.

Que sea un material poroso (higroscpico), de alta capacidad de retencin de agua y buena relacin agua/aire en los poros.

Que sea un material estable y descompuesto (si es orgnico), que no intervenga de manera drstica en los procesos bioqumicos en el ambiente radicular de la planta.

Material que permita un buen drenaje, puro y libre de enfermedades y de semillas de malezas.

Material liviano, fcil de manejar y econmico.

EL SUSTRATOSe denomina sustrato a un medio slido inerte que cumple 2 funciones esenciales :

Anclar y aferrar las races protegindolas de la luz y permitindoles respirar.

Contener el agua y los nutrientes que las plantas necesitan.

Los grnulos componentes del sustrato deben permitir la circulacin del aire y de la solucin nutritiva. Se consideran buenos aquellos que permiten la presencia entre 15% y 35% de aire y entre 20% y 60% de agua en relacin con el volumen total. Muchas veces es til mezclar sustratos buscando que unos aporten lo que les falta a otros, teniendo en cuenta los aspectos siguientes:

Retencin de humedad.

Alto porcentaje de aireacin

Fsicamente estable

Qumicamente inerte

Biolgicamente inerte.

Excelente drenaje

Poseer capilaridad

Liviano.

De bajo costo

Alta disponibilidad.

Los sustratos ms utilizados son los siguientes: cascarilla de arroz, arena, grava, residuos de hornos y calderas, piedra pmez, aserrines y virutas, ladrillos y tejas molidas (libres de elementos calcreos o cemento), espuma de poliestireno (utilizada casi nicamente para aligerar el peso de otros sustratos.), turba rubia, vermiculita.b. Tipos de sustratos (segn su composicin):

Minerales: Rocas de diferentes orgenes. Por ejemplo: la piedra volcnica (Tuff) Es una piedra que generalmente ya se la encuentra desmenuzada. El dimetro recomendable es de 0 8mm. Su caracterstica responde a todos los requisitos y por eso es el material ms comn entre los sustratos agrcolas. Por ser un mineral parcialmente inerte, y principalmente cuando se lo utiliza por primera vez, tiene la tendencia de absorber los elementos nutritivos, en especial el fsforo. Por eso es importante fertilizarlo en abundancia con cido fosfrico antes de la primera siembra.

Inertes: Pueden ser de origen mineral o de la industria plstica. Su caracterstica es que son totalmente indiferentes a los procesos bioqumicos en la zona radicular. Por ejemplo: Perlita Un mineral blanco de origen europeo, fino y de alta calidad agrcola. Vermiculita Un mineral muy fino, de alta calidad agrcola. En general se usa en semilleros del tipo Speedlings (plntulas de bloque). Lana de Roca Material artificial de origen mineral, usado muy comnmente en recipientes de bajo volumen en Holanda.

Semi-orgnicos: Son de origen orgnico, pero contienen alto porcentaje de fibra (lignina) y bajo contenido de nitrgeno. Se comportan como medio inertes y no suministran al medio ningn valor nutritivo significativo. Sirven principalmente como soporte para la planta.

Por ejemplo: La fibra de coco Tiene que estar bien molida y descompuesta para asegurar que el pan de tierra sea apto para el trasplante.

Orgnicos: Son materiales de alto contenido nutritivo, ms que todo de nitrgeno. Juegan en el sustrato un papel importante de buffer, que puede balancear su equilibrio qumico y retener alto volumen de agua. Tienen que estar totalmente descompuestos. Como ejemplo: Compost: Se produce de los residuos de diferentes plantas y viene mezclado con cierta cantidad de estircol de ganado o de gallinaza, Humus de lombriz: Un material muy fino, el mejor entre los materiales orgnicos. Tiene que ser puro, y su proceso de produccin tiene que ser completo. Turba orgnica (Peat) Material orgnico originario de zonas fras y pantanosas, generalmente viene de Canad y Finlandia.

Mezclas:

En general es recomendable obtener mezclas de distintos tipos de sustratos:

65 75 % del material inerte o mineral, con 25 35 % del material orgnico.

Nunca se trabaja solo con material orgnico (pero s con el medio-orgnico), por su alta concentracin de nitrgeno y su alta acidez. No es recomendable incluir suelo (de ningn tipo) ni arena en la mezcla, porque causan compactacin. Es posible trabajar slo con el material inerte o el mineral, pero este manejo es mucho ms complicado y requiere alta profesionalidad y mucha precisin en la ferti-irrigacin. Fuentes bibliogrficas

Zeidn

Shany

Departament Sry Lanka

Rodrguez

http://www.hydroenv.com.mx/catalogo/index.php?main_page=page&id=58&chapter=5&zenid=erl5e8tdisp7s9ak5c7rkrs6j0Tabla 3.2. Clasificacin de los elementos minerales en funcin de su movilidad dentro de la planta y su tendencia a ser transportados durante las deficiencias Mvil Inmvil

Nitrgeno Calcio

Potasio Azufre

Magnesio Hierro

Fsforo Boro

Cloro Cobre

Sodio

Zinc

Molibdeno

Para establecer un sistema de cultivos en sustratos con invernadero, se deben tomar en cuenta varios factores como son:

Calidad del agua de riego Tipo de sustrato a utilizar Volumen de drenaje

Requerimientos de fertilizantes para cada etapa del cultivo.

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