hidroponia

Curso básico de hidroponía

B. P. Esperanza Álvarez Muñiz

TEMARIO

Concepto e historia de Hidroponía

Descripción de los sistemas hidropónicos Cultivo en agua. Cultivo en sustrato

Soluciones nutritivas

Plagas y enfermedades

Invernaderos

PROGRAMAIntroducción a la Hidroponía

1.Hidroponía y palabras clave 1.1 Historia 1.2 Actualidad de la Hidroponía 1.3 Futuro de la Hidroponía 1.4 Ventajas Productividad Costos de producción Calidad Uso de los Fertilizantes Uso del agua Posibilidad de cultivar en lugares difíciles 1.5 Desventajas Inversión Capacitación Agua de buena calidad

Elementos de Fisiología 2.1 Partes de una planta y su función Raíces Tallo Hojas Flores Frutos 2.2 Etapas de desarrollo Germinación Desarrollo del follaje Floración Fructificación Senescencia Muerte 2.3 Formas de reproducción vegetal Esquejes Acodos División de matas Rizomas Bulbos, tubérculos Cultivo de tejidos vegetales

Requerimientos de las plantas

3.1 Requerimientos minerales

3.1.1. Macronutrientes (N, P, K)

3.1.2 Nutrientes secundarios (Ca, Mg,

S)

3.1.3 Micronutrientes (Fe, Mn, Zn, B, Cu, Cl, Mo)

3.2 Nutrición Mineral

3.3 Compuestos usados

3.4 Requerimientos en la Solución de cada elemento

Fórmulas4.1 Tipos de fórmulas

4.1.1. Fórmulas generales4.1.2 Fórmulas específicas

4.1.3 Formulaciones comerciales4.1.4 Formulaciones preparadas por uno mismo

4.2 Preparación de soluciones madre (concentradas)4.2.1 Riego4.2.2 Medir y pesar4.2.3 Acidez y Alcalinidad4.2.4 Conductividad eléctrica

Sistema de Cultivo5.1 Características5.2 Cultivos en sustrato

5.2.1. Propiedades de los sustratosFísicasQuímicasBiológicasEconómicas

5.2.2. Tipos de sustratoInorgánicos OrgánicosIndustriales

5.2.3 Recipientes para los sustratos 5.2.4 Sistemas de riego 5.3 Hidrocultivos 5.3.1 Cultivo en tubos, tina, botes y otros recipientes 5.3.2 Sistema NFT 5.3.3 Oxigenación de la solución nutritiva 5.4 Aeroponia 5.5 Acuaponia

Plagas y enfermedades 6.1 Plagas: Insectos, ácaros y moluscos

6.1.1.Insectos: Ácaros Chupadores, Masticadores, Minadores, Raíces 6.1.2 Ácaros: Araña roja, Ácaros del ciclamen, Tetraníquidos 6.1.3 Moluscos: Caracoles y babosas 6.2 Insectos benéficos: Arañas, Catarina o mariquitas, Crisopos, Sírfidos,

Avispas y Polinizadores (abejas y abejorros) 6.3 Combate a las plagas 6.3.1. Métodos de combate a las plagas: -Químicos -Físicos -Biológicos -Culturales 6.4 Enfermedades -Fungosas -Bacterianas -Virales 6.5 Prevención

Cultivo de algunas hortalizas

7.1 Cultivo de lechugas7.2. Cultivo de tubérculos7.3 Cultivo de hongos7.4 Cultivo de hierbas aromáticas7.5 Cultivo de pepinos y calabaza7.6 Cultivo de tomate

Cultivos Protegidos8.1 Protecciones contra el clima Invernaderos Casa sombra Túneles 8.1.1 Excesos de temperatura, calefacción y enfriamiento 8.1.2 Control de la humedad 8.1.3 Control de la luz (Intensidad, calidad) 8.2 Estructuras y diseños de invernaderos 8.3 Materiales de Invernaderos

8.4 Huertos familiares 8.5 Programación de cultivos

HIDROPONIA

El término “hidroponía” tiene su origen en las palabras griegas “hidro” que significa agua y “ponos” que significa trabajo. O sea “trabajo en agua”.

En un sistema hidropónico se puede cultivar todo tipo

de plantas como por ejemplo, hortalizas, flores, pasto para forraje, plantas ornamentales, condimentos

y plantas medicinales

Palabras clave

Almácigo, Sustrato, Contenedor ySolución nutritiva

TIPOS DE SUSTRATO

PERLITA TEZONTLE FIBRA DE COCO

CONTENEDOR

SOLUCION NUTRITIVA.

Historia de la Hidroponía

Los hallazgos de experimentos llevados a cabo para determinar qué substancias hacen crecer las plantas y su composición se conocen desde 1600, sin embargo el crecimiento de las plantas y la cultura del cultivo sin suelo es conocida mucho antes que esto.

Los Jardines Colgantes de Babilonia (hacia el Siglo VI a. d. C) son considerados hoy una de Las Siete Maravillas del Mundo antiguo y además el primer cultivo hidropónico del que la humanidad tenga conocimiento.

Jardines Colgantes de Babilonia

Asimismo, los Jardines Flotantes de China son considerados hidropónicos,

Las chinampas eran balsas construidas con cañas y bejucos, estas se llenaban con lodo extraído del fondo poco profundo del lago, rico en materiales orgánicos que suministraba los nutrientes requeridos por las plantas.

Jardines flotantes de los aztecas

Chinampas

PRIMEROS TRABAJOS

En 1692, John Woodward (1665-1728), de nacionalidad inglesa, consciente desde tiempo atrás en su idea que las plantas se nutrían del agua y no del suelo, ideó un experimento para probarlo.

Las diferencias que observara en el crecimiento de todas sus plantas lo condujo a expresar la siguiente conclusión textual:

“las plantas se alimentan de agua y de elementos contenidos en la tierra disueltos en ella. Cuando se consiga conocer cuales son esos elementos, podremos prescindir de la tierra para cultivar las plantas.”

¡La hidroponía acababa de nacer!

Justus von Liebig (1803-1873), químico alemán desarrolla la teoría mineral de los fertilizantes.

Estableció que el suelo aportaba solamente compuestos solubles e inorgánicos, en todos los casos absorbibles por las plantas.

    La publicación, en 1840, del libro de Justus  Von Liebig sobre la publicación de la química orgánica a la agricultura y la fisiología vino a dar gran estímulo a los trabajos experimentados sobre la nutrición de las plantas.

Boussignault, comenzó sus experiencias antes de 1840. Hizo crecer plantas en tierras artificiales insolubles: arena, cuarzo, carbonilla, impregnadas con soluciones acuosas de formulas químicas conocidas. Sus resultados dieron la teoría mineral de la nutrición de las plantas.

En 1860  los alemanes Julius von Sachs (1832-1897), un botánico, y  Wilhelm Knop (1817-1901), un químico, efectuaron varias mejoras en los métodos de cultivos en agua.

Sachs preparó soluciones que contenían los macroelementos y logró resultados espectaculares.

En 1887 Sachs presenta el dibujo mas famoso de la historia de la hidroponía.

K: corcho perforado

N: Solución nutritiva

En 1929, el profesor William Frederick Gericke de la Universidad de Berkeley, en California fue el primero en sugerir que la solution culture se utilizase para la producción vegetal agrícola.

Uno de los primeros éxitos de la hidroponía ocurrió durante la segunda guerra mundial cuando las tropas estadounidenses que estaban en el Pacífico, pusieron en práctica métodos hidropónicos en gran escala para proveer de verduras frescas a las tropas en guerra con Japón en islas donde no había suelo disponibles.

La hidroponía fue usada para producir vegetales para los soldados. Era preciso utilizar esta técnica pues en las islas no había suelo en el que plantar, y era extremadamente caro transportarlos.

En los años 60, Alen Cooper en Inglaterra desarrollo la Nutrient Film Technique en español la técnica de la película nutritiva

Bomba sumergible

Tanque Soportes

Orificio

Tubo de cultivo inclinado Tapa

Tubería o manguera

Hidroponía en México

El Environmental Research Laboratory, de la Universidad de Arizona, realizo en 1966 un proyecto piloto, en Puerto Peñasco, Sonora, para conocer la factibilidad de los cultivos en arena

En décadas recientes, la NASA ha realizado investigaciones extensivas para su CELSS (acrónimo en inglés para Sistema de Soporte de Vida Ecológica Controlada).

Sistema experimental CELSS fotografiado en Epcot Center (EEUU).

Actualidad de la hidroponíaCada vez más cultivos son producidos

hidropónicamenteMayor extensión de los cultivos

hidropónicosGrandes inversionesPaíses con mayor desarrollo en la

hidroponía: EU, Japón, Holanda, Israel

La cuantiosa e innumerable tierra que se pierde cada año, sea por la causa que fuese, conduce a que no existe otra alternativa más viable que los cultivos hidropónicos o sin tierra. A esto hay que sumarle los efectos climáticos negativos que estamos padeciendo actualmente en el mundo, máxime si le sumamos la contaminación que viene afrontando la tierra misma.

Los sistemas hidropónicos poco a poco se van constituyendo en una herramienta alimentaria sin igual para el ser humano

Los más recientes avances de la electrónica, la informática (hardware y software) y de las nuevas tecnologías en comunicaciones e información geográfica, han hecho de la automatización de la hidroponía una realidad y una tendencia cada vez más generalizada con los consecuentes beneficios ambientales, económicos y de manejo.

Simultáneamente, se ha llegado a conocer con mayor exactitud la demanda de cada uno de los elementos nutricionales por parte de la gran mayoría de las plantas cultivadas, en cada una de sus fases de desarrollo.

Avance tecnológico en el diseño de calentadores eléctricos, de aceite, gas o gasolina

Además, con el desarrollo de más eficientes métodos irrigación, ventilación y circulación del aire caliente, se ha logrado un mayor control de la temperatura de los invernaderos.

Controlar el medio ambiente a través de los equipos instalados en el invernadero y la utilización de la hidroponía como sistema de cultivos, han permitido el crecimiento agroindustrial y considerables incrementos en la producción mundial de hortalizas, verduras y flores.

En la actualidad, algunos supermercados en Estados Unidos y Japón, tienen plantaciones hidropónicas en sus techos, y sus clientes tienen la posibilidad de escoger directamente en el cultivo, las hortalizas que llevarán para su casa. Por ejemplo, un sistema así ha sido diseñado por Deutschmann's Hydroponic Centers en St. Louis, (Estados Unidos) y entró en funcionamiento en 1986.

Hoy, la hidroponía es vista como una de las más fascinantes ramas de la ciencia agronómica y es responsable de la alimentación y de la generación de ingresos para millones de personas alrededor del mundo. 

Futuro de la hidroponía

¿ Cómo alimentar a 10 mil millones de seres humanos en 2050?

¿De dónde sacar agua?¿Abrir más tierras al cultivo?¿Cómo crecer sin deteriorar el ambiente?Ciencia ficción: cultivos en el espacio

El área cultivable de la tierra, no pasa del diez por ciento. Botánicos, agricultores y genetistas, se empeñan en sacarle jugo al resto de la superficie planetaria, porque la explosión demográfica viene aumentando.

La solución parece que está en el agua.

Su futuro es altamente promisorio y saludable.

Recordemos siempre que es una agricultura bondadosa dado que nos permite aplicarla y practicarla en plena ciudad, por más poblada que se encuentre la misma.

Esta característica sin igual no la vamos a encontrar en ninguna otra técnica.

VentajasProductividad más alta en menor espacioMejor uso del agua y de los fertilizantesMejor calidad, mayor higiene de los cultivosMenor impacto ambiental, su riego no

erosiona el sueloMenor costo de producciónPosibilidad de cultivar en zonas áridas o

urbanas y suelos de mala calidad.

Producir en climas templados o fríosNo se usa maquinaria agrícolaPosibilidad de enriquecer los productos

alimenticios con sustancias como vitaminas o minerales.

Se puede corregir fácil y rápidamente el exceso o deficiencia de algún nutrimento.

La recuperación de lo invertido es mas rápida.

ProductividadCultivo Rendimiento

medio en suelo (ton/ha/cosecha)

Rendimiento medio hidroponia (ton/ha/cosecha)

Jitomate 30-40 400-600

Pepino 10-30 100-200

Zanahoria 15-20 55-75

Remolacha 56 105

Papa 25-40 120

Chile 20-30 60-80Fuente: Sánchez del Castillo, Felipe; Escalante Rebolledo Edgardo. Hidroponía, UACh. 1988.

Lechuga:En cultivo tradicional en suelo, 3 cosechas al año a

razón de 10 plantas/m2En cultivo hidropónico, 10 cosechas anuales a razón

de 27 plantas/m2

Cultivo exterior en suelo

36 plantas/m2/año Cultivo interior en suelo

108 plantas/m2/año Cultivo interior en hidroponía

500 plantas/m2/año

Comparación de diferentes técnicas de cultivo:

Costos de producción

Mayor productividad, mejor uso del agua, mejor uso de los fertilizantes, mayor calidad, conllevan menores costos de producción

CalidadAl cultivarse en condiciones altamente

controladas, las plantas se desarrollan más sanas y resisten más enfermedades y plagas

También se utiliza la hidroponía, con extraordinario éxito, en el cultivo de rosas, claveles, orquídeas, gladiolos, crisantemos, etc.

La variedad del mercado, se beneficia con la nueva técnica. La fructificación, es mas rápida, el rendimiento superior, la calidad mejor, y mas regular que por los procedimientos clásicos.

  Otras ventajas, son igualmente atrayentes. La fertilización, el riego, son

reemplazados por prácticas justificables, de un dosaje preciso.

Las enfermedades e insectos del suelo, son eliminados, puesto que no encuentran un medio que les permita vivir.

La puede practicar cualquier persona que se lo proponga, sea niño, adulto, adulto mayor o discapacitado. Solo requiere DEDICACIÓN, CONSTANCIA y TIEMPO.

Características de los alimentos hidropónicos

Un alimento hidropónico, cualquiera sea éste, presenta características insuperables de pureza y calidad para el consumo humano.

Las razones de ello, aunque algunas ya implícitamente se han mencionado son:

El producto en ningún momento tiene contacto con la tierra.

• Son cultivados en agua potable y/o regados con dicha agua,

• Al no tener contacto con la tierra y de riegos con aguas no potables y/o de dudosa sanidad, no tenemos las posibles fuentes de enfermedades como el cólera, hepatitis, fiebre tifoidea y toxoplasmosis.

• No se realiza ningún tipo de tratamiento con pesticidas o fungicidas de uso agroquímico,

• Las sales minerales que son adicionadas al agua de cultivo o de riego, son las mismas sales que la planta obtiene de la tierra

• La misma también se compone de microelementos quelatados (orgánicos).

El valor nutricional para el ser humano de un producto hidropónico es significativamente superior, en la gran mayoría de los casos, a su similar obtenido mediante métodos convencionales (cultivos en tierra).

Esta explicación se basa en que a un producto proveniente de un cultivo sin tierra se le suministra durante todo su período de vida, si existe una fórmula nutricional bien elaborada y balanceada, una adecuada y óptima relación de nutrientes tal que la planta o el fruto complete eficazmente sus requerimientos.

Economía de espacio.

• En hidroponía, la planta no realiza ningún esfuerzo para encontrar lo que necesita. Por eso, sus raíces, son siempre reducidas, pero bombean por ósmosis en todo su largo, pues el alimento lo tienen al alcance inmediato y no necesitan expandirse.

Uso del agua

En lechugaConsumo de agua por planta en cultivo

tradicional: 30 litrosConsumo de agua por planta en cultivo

hidropónico: 5 litros

Posibilidad de cultivar en zonas difíciles

Sin suelo, con poco agua, pocos fertilizantes y bien protegidos los cultivos, se hace posible cultivar en zonas áridas

Zonas urbanas: en azoteas, terrazas

DesventajasCosto inicial alto a nivel comercialSe requieren conocimientos de fisiología y

nutriciónDesbalances nutricionales causan inmediato

efecto en el cultivo. Se necesita conocer y manejar la especie que

se cultive en el sistema Requiere de un abastecimiento continuo de

agua No existe una difusión amplia de lo que es la

Hidroponía

La desinformación así como un gran surtido de productos costosos, extravagantes e innecesarios, hacen parecer a la hidroponía como una técnica de otro mundo e inalcanzable para la mayoría de la gente.

Análisis Comparativo de Cultivos Tradicionales e Hidropónicos

Sobre Suelo Sin Suelo

Nutrición de Planta Muy VariableDifícil de Controlar

Controlada, estableFácil de chequear y corregir

Espaciamiento Limitado a la fertilidad Densidades mayores, mejor uso del espacio y la luz

Control de Malezas Presencia de malezas Prácticamente inexistentes

Enfermedades y Patógenos del suelo y nemátodos

Enfermedades del Suelo No existen Patógenos del suelo

Agua Plantas sufren estrésIneficiente uso del Agua

No existe estrés hídrico Pérdida casi nula

Fuente: Universidad de OSAKA, Japón, JICA, Curso de Horticultura Protegida 1998

¿Cómo iniciar un cultivo?

Siembra en almácigoSiembra directaSemillas

Siembra en almácigo

Desarrollo inicial en condiciones controladasProtección contra el ambiente extremoLuz u obscuridadTemperaturaHumedad y aireación

Selección de plántulasEn poco espacio

Especies para siembra directa

Cilantro Frijol Melón NaboPepino Rabanito rojo RemolachaZanahoria

Recipientes para siembraCharolas

Tamaño y número de cavidadesVasitos

Tamaño según la plantaEnvases desechables

Vasos unicelEnvases de leche

Sustratos para siembraSustratos especiales para germinación

(Mezcla PROMIX (Caro, excelente)Vermiculita (Algo caro, bueno)Arena de tezontle (Barato, regular a bueno)Tezontle (Barato, regular)Arena de río (Barato, regular)Arena volcánica (barato, regular)Horticubos Oasis (Caro, excelente)Fibra de coco (Precio medio, malo)

Sugerencias para iniciar un cultivo

Elegir un cultivo fácil, como lechugaSembrar en un sustrato de buena calidadEjemplo: lechuga en vasitos con Mezcla 3Exposición a la luz de la semilla

PRO-MIX 'PGX'Es un sustrato a base de turba para germinación y

el crecimiento de plántulas en bandejas.

COMPONENTES:Turba de sphagnum canadiense (65-75% / vol.)VermiculitaMacronutrientes y micronutrientesCal dolomítica y calcíticaAgente humectante

PROPIEDADES QUÍMICAS: PRO-MIX 'PGX' contiene una cantidad

equilibrada de elementos nutritivos que favorecen el desarrollo del sistema radicular de las plántulas. Contiene pocos sales solubles.

PROPIEDADES FÍSICAS: PRO-MIX 'PGX' es un sustrato de cultivo

a base de turba, liviano y aireado. La porosidad elevada de la mezcla permite a las raíces extenderse fácilmente.

Cómo funcionan las plantas?

Partes de una planta y su función

La Raíz

Es el órgano de las plantas superiores, casi siempre subterráneo, que desempeña varias funciones, entre ellas absorber y conducir agua y minerales disueltos, acumular nutrientes y sujetar la planta al suelo.

El Tallo

Los tallos proporcionan

a las hojas el soporte mecánico

necesario en las plantas erectas

y son el eje sobre el cual 

se insertan las hojas.

Las Hojas

La hoja es un órgano con crecimiento lateral y externo a la axila del tallo el cual es comúnmente el órgano fotosintético primario y que tiene como segunda función la transpiración.

La FlorSe llama flor a aquella estructura que

tiene por lo menos uno de los dos sexos. Cuya función es la reproducción, es decir, la fecundación del ovario para perpetuar la especie.

Partes de una flor

Frutos y semillas

Las semillas son el principio de una nueva planta

Etapas de desarrollo de una planta

GerminaciónDesarrollo del follajeFloraciónFructificaciónSenescenciaMuerte

GerminaciónEtapas de la germinaciónHidrataciónEmergencia de la radícula

Desarrollo del follajeDesarrollo inicial alimentado por las

reservas de la semillaRequerimientos de luz y fertilizante

FloraciónFormación de las floresRequerimientos nutricionalesPolinizaciónCaída de flores

FructificaciónPolinización y formación del frutoLlenado del fruto y estado de la plantaMaduración del fruto

SenescenciaPlantas anuales, bianuales y perennesSeñales físicas y químicas para iniciar la

senescencia: temperatura, horas de luz, terminación del cultivo.

El osmo-acondicionamiento o Priming de semilla es la hidratación controlada de las semillas hasta un determinado nivel.

Aumenta la velocidad y la uniformidad de la germinación.

Otras formas de reproducción vegetalEsquejesAcodosEstolonesDivisión de matasRizomasBulbos, tubérculos Cultivo de tejidos vegetales

Esquejes

• Esquejes de tallo, hoja, rizoma, raíz

• Tamaño y corte• Limpieza y

desinfección• Sustrato y humedad• Enraizamiento en

agua• Enraizadores

Esquejes de hojas

Como hacer esquejesEl corte de la base

de las estacas, se hace justo por debajo de un nudo o yema, y el corte superior, de 1.5 a 2.5 cm por encima de otro nudo. El corte de la base, recto, y el corte del extremo, en bisel (inclinado).

Antes de plantar las estacas, para favorecer el enraizamiento, se impregna o moja la base;2 ó 3 cm, con hormonas de enraizamiento en polvo o

líquido.

Es muy importante mantener la polaridad del esqueje, es decir;clavar la estaca en el substrato por el extremo inferior,

no el superior.

Sin sol directo ni corrientes de aire.Temperatura suave (alrededor de 20ºC)

Acodos

Aéreos y subterráneosPreparación del acodoSustrato para cubrirloAmarreEnraizadores

Acodo simple El acodo simple va bien para

enredaderas (Jazmín, Clemátide, Glicinia, Madreselva, etc)

Estolones

Fresas y malamadreSustrato para enraizar el estolón

División de plantasOrquídeasCuna de moisésGerbera

RizomasTallos subterráneosCorte y tratamiento del rizomaAnturios, orquídeas de tierra, begonia

Bulbos y tubérculosCosecha y conservaciónLatenciaSiembraTratamientos térmicosTulipanes, dalias, begonias, narcisos

Cultivo de tejidos vegetales

ExplantesMedios de cultivoTécnicas y laboratoriosHormonas vegetalesVentajas

Explante

Es un tejido removido de un organismo y transferido para su crecimiento a un medio artificial de nutrientes.

Cultivo de tejidos

Cultivo realizado en un medio libre de microorganismos y utilizando soluciones nutritivas y hormonas vegetales, que provocan el crecimiento de raíces, tallos y hojas a partir de un fragmento de una planta