compendio de fertirriego

CAPITULO 1

Introduccin

1.1 CUESTIONES PREVIAS.

El Diccionario Enciclopdico define la palabra agricultura como vocablo perteneciente al gnero fe-menino con dos acepciones: Cultivo de la tierra y Arte de cultivar la tierra.

Segn estas definiciones, al hecho de cultivar una planta sin la colaboracin de la tierra o el suelo, no se le podra considerar como una actividad agraria. Lo cierto es que actualmente se tienen los conocimientos suficientes como para asegurar que la tierra, o el sue-lo, es un almacn de agua, oxgeno y sales minerales que la planta necesita para completar su ciclo biolgi-co.

Tambin puede asegurarse que el suelo, como al-macn, es generoso en sus aportaciones o contribucio-nes pero muy complejo en cuanto al entendimiento de los mecanismos de almacenamiento y liberacin de sus contenidos.

Hace ya ms de un siglo que estos razonamientos se hicieron y los investigadores trataron de encontrar sustitutos al suelo. La idea global es encontrar un ma-terial, medio o sistema que sea capaz de almacenar el agua, el oxgeno y los nutrientes que la planta necesita y la vez los tenga fcilmente disponibles para ella, en el tiempo y la forma que el cultivador de la planta lo desee.

Es aconsejable recordar los principios bsicos de agronoma, puesto que ocurre con cierta frecuencia que cuando se manejan tecnologas relativamente no-vedosas o sofisticadas hay una tendencia a pensar que con dichas tecnologas pueden suplirse necesidades biolgicas de las plantas. Es sabido que la capacidad productiva de una planta es funcin de distintos facto-

res. A saber: - Genticos. - Medioambientales. - Clima. - Disponibilidades del agua. - Disponibilidades de nutrientes. - Tecnolgicos (incluidas tcnicas culturales).

La correcta gestin de estos factores de la produc-cin dar el resultado final de la productividad de la planta, entendiendo como productividad el mximo de rendimiento al menor coste posible teniendo en cuenta los aspectos cualitativos y cuantitativos de la produc-cin.

Liebig ya enunci, en el siglo pasado, su ley del Mnimo, o de los factores limitantes del crecimiento. Los trminos en que fueron declarados dichos princi-pios han sido flexibilizados y A. Gros ha sintetizado, muy acertadamente, la Ley del Mnimo en la siguiente expresin: Cada factor del crecimiento acta tanto mejor cuanto ms cerca de su ptimo se hallan los res-tantes factores.

Ntese que con el cultivo sin suelo slo actuamos sobre dos de los factores de la produccin, la disponi-bilidad de agua y la nutricin, y sera ilusorio pensar que con ello se tienen solucionados todos los proble-mas de 1a produccin.

Cualquier tcnica de cultivo, y el cultivo sin suelo no es ni ms ni menos que esto, tiene como fin obtener una mayor rentabilidad. Esto se puede lograr reducien-do costes, solucionando algn problema determinado o bien, aumentando la calidad y/o la cantidad.

La tcnica del cultivo sin suelo intenta conseguir una mayor rentabilidad en base a tres ventajas funda-mentales:

COMPENDIOS DE HORTICULTURA

a) Que es una tcnica novedosa. b) Que es difcil de manejar, c) Que tiene unos costes elevados.

Se deben de hacer las siguientes puntualizaciones:

a) Es una tcnica que lleva funcionando dcadas en varias partes del mundo y en nuestro pas existen ex-plotaciones funcionando desde el ao 85. Si lo que se quiere decir con esa afirmacin es que falta experi-mentacin e investigacin acerca de numerosos aparta-dos del cultivo sin suelo, hay que reconocer que es cierto, pero no es menos cierto que estamos igual que en los cultivos tradicionales, ya que la investigacin agraria en nuestro pas, como es sabido, no es una de las cosas de las que podamos estar orgullosos.

No obstante, y a pesar de la falta de investigacin, existe la suficiente experiencia prctica como para re-alizar cultivos sin suelo con total garanta.

Inicio del primer cultivo de tomates en el sistema N.F.T. realizado en la provincia de Almera.

- ptima relacin aire/agua. - Ausencia de enfermedades. - Control perfecto de la nutricin.

La prctica ha demostrado que estas afirmaciones, ni se pueden tomar al pie de la letra, ni mucho menos generalizarlas a todos los sustratos. As, la relacin ai-re/agua, depender, no solamente de las propiedades fsicas del sustrato que se utilice, sino tambin del vo-lumen empleado y del diseo en que se presente.

En cuanto a la ausencia de enfermedades, no signi-fica que no se puedan presentar durante el cultivo. Siendo ms precisos, hay que decir que los sustratos se presentan libres de patgenos, y esto es cierto para aquellos sustratos que incluyen en su fabricacin al-gn proceso de calor o que son sometidos a una desin-feccin. No se puede ser tajante en este asunto con aquellos sustratos que se utilizan tal y como se en-cuentran de manera natural.

La tercera ventaja, que se refiere al control perfec-to de la nutricin, solo se dar en aquellos sustratos que son qumicamente inertes y an as, las respuestas estarn muy influenciadas por factores climticos co-mo son la humedad, la temperatura, etc.

Ahora bien, una vez hechas estas matizaciones, de-be quedar claro que con respecto a las ventajas men-cionadas, los cultivos sin suelo, y en particular deter-minados sustratos, presentan una notable mejora si los comparamos con el suelo.

Respecto a los inconvenientes que suelen verterse sobre esta tcnica de cultivo, a saber:

b) En lo referente al tema del manejo, se puede decir que al contrario de lo que opinan algunas personas que nunca han realizado un cultivo sin suelo, general mente, tanto los tcnicos como los agricultores que han vivido la experiencia, afirman que resulta una tcnica sencilla. Los mtodos que se aplican para su control simplifican bastante el manejo y puede afirmarse que resulta ms fcil que un cultivo tradicional. S, es cierto que hay que ser ms constantes en el trabajo prestndole ms atencin e incluso ms cuidados, de lo contrario los riesgos que se corren son mayores que en suelo.

Tambin se necesita una cierta prctica y rodaje, tanto por parte de los agricultores como de los tcni-cos que vayan a iniciarse en este mundo. En este senti-do, los cursos y prcticas de formacin bien organiza-dos, por parte de quien corresponda, podran ser de gran ayuda.

c) Por ltimo, en lo que se refiere a los altos costes, hay que tener en cuenta el sustrato de que se trate, pues adems del coste del mismo, habr que considerar los distintos costes de cultivo que originan diferentes sustratos. Una vez clarificado este punto se puede demostrar que la diferencia de gastos entre el cultivo sin suelo y el cultivo tradicional no resulta tan grande y en algunos casos hasta puede resultar ms barato.

A lo largo de esta obra se emplearn distintas acep-ciones para la identificacin de la tecnologa sobre la que trata este libro. Es frecuente utilizar dichas deno-minaciones de forma indiscriminada y en algunos ca-sos incluso de forma incorrecta. Cultivos hidropni-cos, Cultivos en sustrato y Cultivos sin suelo, aparentemente identifican una misma tcnica o forma de cultivar y as es aceptado comnmente. No obstan-te, y dado que existen diferencias entre estas tcnicas, conviene recordar que el Cultivo hidropnico es aquel en el que la planta desarrolla su sistema radicu-

14 CAPITULO 1

CULTIVOS SIN SUELO

lar en agua libre que lleva disueltos los elementos nu-tritivos que la planta necesita. En el Cultivo en sus-trato la planta se desarrolla en un medio (inerte o no), y confinado en un espacio limitado y aislado del suelo. Con la denominacin de Cultivo sin suelo se trata de agrupar en un solo nombre a las dos tcnicas anteriores.

1.2 HISTORIA.

Hace algunos siglos que se obtuvieron experiencias de plantas desarrolladas fuera de su medio edafolgico natural sin que se supiera con certeza los procesos que contribuan al desarrollo de dichas plantas. A princi-pios del siglo XIX De Saussure estableci la teora de que, las plantas estn compuestas de elementos qumi-cos que son tomados del agua, del aire y del suelo. Puede considerarse que los padres de la hidropona fueron los cientficos alemanes Sachs y Knop, que a mediados del siglo XIX, lograron cultivar plantas en un medio acuoso que contena elementos minerales identificados y cuantificados, A partir del primer cuar-to del presente siglo comenz una tmida aplicacin prctica y comercial de los conocimientos que se te-nan de la produccin de plantas en medio hidropni-co.

En la dcada de los aos 70, en Japn y algunos pases de Europa, es cuando se produce el despegue definitivo de la produccin comercial, de hortalizas y flores, en cultivos sin suelo. En la actualidad es Ho-landa, con unas 3.500 Ha, el pas que destaca sobre los dems en la superficie dedicada a la aplicacin de esta tecnologa. Los sustratos utilizados, estn muy clara-mente identificados con los pases en los que se produ-ce un determinado sustrato o donde se ha investigado sobre una tcnica concreta o si existe una red comer-cial que posibilita la implantacin de una tecnologa determinada. As, por ejemplo, en Holanda y Dinamar-ca el sustrato predominante es la lana de roca, en In-glaterra existen superficies importantes de cultivos en N.F.T. (tcnica en lmina nutritiva -Nutrient Film Te-chnic-), en Escocia se ha estudiado bastante sobre el sustrato de perlita y en otros pases se utilizan los sus-tratos orgnicos o diversos materiales minerales.

En Espaa existen algunas referencias anteriores al ao 1980, a nivel de investigacin, como son los tra-bajos de Prez Melian sobre cultivo de hortalizas en picn (tierra volcnica). Sin embargo fue en dicho ao cuando la empresa Ariel instala en Almera una finca de experimentacin, con fines de expansin co-mercial, del sistema N.F.T. (cultivo en agua recircuia-da). Dicha finca fue dirigida tcnicamente por Steven A. Cox y despus de 2 aos de experiencias se concluye con que, aunque los resultados obtenidos fueron bastante buenos, va a ser difcil llevar esta tcnica de cultivo a un nivel comercial en la zona, por diferentes

Cultivo de tomates en sistema N.F.T.

Detalle del retorno de la solucin nutritiva en un sistema N.F.T.

CAPITULO 1 15


Inicio de cultivo de tomates en sacos de arena. Plantas jvenes de pimiento en L.R.

causas, entre ellas: la perfecta nivelacin del terreno que se necesita para que el agua circule correctamente, la alta tecnologa imprescindible para desarrollar estos cultivos y la mala calidad de las aguas de riego de la zona. En la campaa 1983/84 S. A. Cox, gerente de la empresa Hortitec, comienza el desarrollo de los culti-vos en lana de roca. En las instalaciones experimenta-les que dicha empresa monta en Almera, se estudian las posibilidades de desarrollo comercial de dicho sus-trato. Un ao ms tarde, se inician algunas pruebas con lana de roca en diferentes fincas productoras de hortalizas en las provincias de Almera y Murcia.

Entre las campaas 1985/86 y 1987/88 las pruebas con lana de roca van aumentando, tanto en el nmero de explotaciones como en la superficie de implanta-cin. Paralelamente, las grandes empresas productoras de la zona comienzan a probar otros sustratos, entre ellos, arenas calizas y silceas, turbas, hidrogel, corte-za de pino, etc., llegndose, como en el caso de la are-na, a superficies de cultivo muy significativas. La bs-queda de sustratos alternativos estaba motivada por los altos costes de la lana de roca.

En Almera el cultivo en sacos de arena se vio rpi-damente frenado por presiones ecologistas, al ser ex-trado dicho material de las playas. No sucedi lo mis-mo en Murcia, donde las arenas procedan de ramblas.

Al quedar frenado en Almera el cultivo en sacos de arena, la empresa productora Quash desarrolla un sistema de cultivo sin suelo denominado S.H.Q. Dicho sistema se basa en contenedores rgidos de plstico con una gran reserva de agua en la parte inferior, don-de se introducan unos ladrillos que servan de soporte

a la lana de roca, evitando que esta estuviese total-mente sumergida en el agua. Este sistema, aunque lle-g a ocupar 120 Ha, slo fue utilizado por dicha em-presa.

Durante las tres campaas siguientes el cultivo en arena sigui creciendo, en la provincia de Murcia, de una manera espectacular llegndose a alcanzar las 600 Ha, mientras que en la provincia de Almera no hubo prcticamente ningn desarrollo.

En las tres ltimas campaas se han hecho pruebas con nuevos sustratos. Entre ellos ha tenido cierta rele-vancia el picn y sobre todo la perlita.

En la campaa 1991/92 se produjo un incremento importante de superficie de perlita y lana de roca en las provincias de Almera, Alicante y Granada. Incluso el crecimiento de arena se fren bastante en Murcia, notndose un cierto cambio hacia el uso de la perlita. Estas tendencias se han mantenido durante la campaa 1992/93.

Las causas de estas variaciones en los dos ltimos aos, hacia el uso de sustratos inertes puede deberse a la reduccin de los costes de dichos sistemas de culti-vo, pero ms probablemente sea debido al enorme tra-bajo que supone la instalacin de los sacos de arena dentro de los invernaderos.

En todos estos aos se sabe que se han realizado cultivos sin suelo en otras zonas de la geografa nacio-nal como Catalua, Pas Vasco, Baleares, Cana-rias, etc., pero nunca han llegado a ser significativos.

16 CAPITULO

CULTIVOS SIN SUELO

Cultivo de meln Galia en sacos de perlita

sin entutorar. Cultivo de pepinos en sacos de arena.

En el Cuadro 1.1 se ofrecen datos orientativos so-bre la evolucin de las superficies, en Ha., de los sus-tratos durante los ltimos aos en el sureste espaol.

Qu quiere decirse con todo esto? Que el cultivo de hortalizas en hidropona, en sustratos o sin suelo, no puede considerarse por s mismo como rentable. Hay que implicar al entorno en el que se va a utilizar esta tcnica, incluido el factor humano, para poder va-lorar adecuadamente la conveniencia de su uso.

1.3 CUESTIONES ECONMICAS.

Una de las primeras preguntas que realiza el profa-no cuando inicia su inquietud por la tcnica del culti-vo sin suelo es: Es rentable?. Las respuestas posi-bles a esta pregunta, adems de ser muy variadas, siempre irn acompaadas de un depende.

Para realizar una valoracin objetiva la variabili-dad en la respuesta depender, en primer lugar, del grado de conocimiento que se tenga del entorno del solicitante, de sus limitaciones y necesidades, y en se-gundo lugar de la cantidad de informacin, respecto de los cultivos sin suelo, que posea el interlocutor.

Hay un factor que tiende a cargar la subjetividad la respuesta a la pregunta sobre la rentabilidad del uso del cultivo sin suelo. Este factor se refiere al tipo y grado de compromiso o implicacin que a nivel perso-nal se tenga respecto de los elementos y medios que conforman la tcnica del cultivo sin suelo. Esta subje-tividad puede venir dada incluso por lo meramente afectivo. Existen personas que sistemticamente, y sin argumentaciones cientficas, rechazan esta tcnica por considerarla antinatural, de la misma forma que otros la consideran como la solucin a todos los males y problemas derivados de la nutricin.

Determinadas conquistas no se le pueden negar a la hidropona en las regiones de Alicante, Murcia y Alme-ra. As, en un cultivo tan importante como el tomate, es innegable el incremento de calidad y la homogeneidad en los calibres de los frutos recolectados, y como conse-cuencia, el incremento en los rendimientos (beneficios) de los agricultores que utilizan esta innovacin.

Cuadro 1.1: Campaa Lana

de roca Arena S.H.Q. Perlita Total

85/86 18 15 - _ 33

86/87 25 29 - - 54

87/88 32 65 37 - 134

88/89 17 105 90 - 212

89/90 24 240 120 5 389

90/91 32 525 120 75 752

91/92 85 550 120 125 880

92/93 105 490 30 205 830

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Cultivo de meln dalia entutorado en sacos de perlita.

1.4 FORMACIN.

La expansin y consolidacin del cultivo hidrop-nico est ligada a aspectos de rentabilidad y en este sentido, el uso correcto de los nuevos medios y con-ceptos est estrechamente unido a la capacitacin o formacin de las personas implicadas. La experiencia demuestra muchas veces que la falta de preparacin hace que los rendimientos de las primeras cosechas de hortalizas producidas en una nueva implantacin de cultivo sin suelo no se correspondan con las expectati-vas creadas. Por el contrario, las primeras experien-cias pueden ser muy positivas y ello hace creer al agri-cultor, o persona que maneje el sistema, que aquello es muy fcil y, no teniendo la preparacin adecuada, introduce modificaciones con arreglo a sus propios criterios y pueden aparecer experiencias negativas en cosechas posteriores. Por lo tanto deberan establecer-se programas especficos de formacin e informacin dirigidos tanto a los agricultores como a los tcnicos agrarios en las zonas geogrficas en las que se vayan desarrollando los cultivos sin suelo.

A pesar de que los invernaderos de la zona no des-tacan precisamente por su nivel de equipamientos, que potenciara los resultados obtenidos en los cultivos sin suelo, como puede fcilmente comprobarse en el norte de Europa, es de destacar que la hidropona ha sido la solucin para muchos productores con problemas de suelos. Tambin resulta una alternativa eficaz para los invernaderos que se establecen nuevos pues las inver-siones que hay que realizar para establecer un suelo enarenado son muy altas y los sustratos, en estos ca-sos, son muy competitivos.

El tomate es el cultivo de mayor importancia hoy por hoy en la hidropona que existe en la zona que se est considerando y ello es as sin duda por la superfi-cie que suponen las zonas de guilas y Mazarrn en la provincia de Murcia, pero otras especies se vienen cul-tivando con xito en la zona de Almera, tales como, pepino, juda, meln y superficies menores de calaba-cn y berenjena. Un cultivo poco trabajado y de gran importancia en la zona es el pimiento. Pues bien, re-cientemente se han hecho ensayos con xito y lo estn cultivando algunos agricultores muy satisfactoriamen-te.

Resaltar por ltimo la confianza que tienen los tc-nicos involucrados en el desarrollo de esta tcnica de cultivo en las mejoras medioambientales que ya se es-tn realizando en algunos invernaderos. A medida que en el agricultor cale la filosofa de menor superficie pero mejor equipada, los sustratos para hidropona tendrn un camino ms fcil para desarrollarse.

1.5 NECESIDADES DE INVESTI-GACIN.

La experiencia e investigacin existente, a nivel mundial, en cultivos sin suelo se ha generado funda-mentalmente en pases o zonas geogrficas muy distin-tas a las regiones espaolas en las que se est difun-diendo y practicando esta tecnologa. Las diferencias fundamentales estn basadas en los siguientes facto-res:

- Climatologa. - Ciclos de cultivo. - Microclima de los invernaderos. - Calidad de las aguas de riego.

Estas diferencias hacen que el trasvase de tecnolo-ga no pueda realizarse mimticamente y sea necesaria la readaptacin de las tcnicas y prcticas culturales para su utilizacin en las condiciones locales. Esta re-adaptacin se ha de hacer a travs de proyectos de ex-perimentacin e investigacin que, asumidos, ejecuta-dos y difundidos por entidades pblicas y/o privadas, pongan en manos del agricultor, adoptante de la tcni-ca del cultivo sin suelo, un paquete tecnolgico ade-cuado a sus condiciones. Es por lo tanto necesario in-vestigar e indagar sobre:

- La profundizacin en el conocimiento de las propiedades y manejo de los sustratos.

- Criterios de uso para aguas salinas. - Soluciones nutritivas. - Riego y manejo del mismo. - Algunos cultivos poco adaptados a la hidropo-

na.

18 CAPITULO 1

CAPITULO 2

Sustratos.

2.1 INTRODUCCIN.

Un sustrato de cultivo es un medio material en el que se desarrollan las races de las plantas, limitado f-sicamente en su volumen, aislado del suelo para impe-dir el desarrollo de las races en el mismo y capaz de proporcionar a la planta el agua y los elementos nutri-tivos que demande, y a las races el oxgeno necesario para su respiracin.

Atendiendo a los diferentes tipos de materiales uti-lizados como sustratos, stos se pueden clasificar, se-gn su origen y proceso de manufacturacin, de la si-guiente forma:

Orgnicos. Inorgnicos:

- De origen natural: sin manufacturacin; con manufacturacin.

- Sintticos,

Los sustratos se pueden utilizar solos o mezclados. Para el cultivo, en macetas, de plantas ornamentales. Para semilleros y enraizamiento de esquejes. Para mezclarlos con el suelo y modificar las propiedades del mismo. Es evidente que las posibilidades de utili-zacin son numerossimas. No obstante, en esta obra slo se centrar la atencin de los sustratos en funcin de su uso para el cultivo de hortalizas.

Los sustratos orgnicos ms conocidos y de uso ms comn son las turbas, accula de pino, cascarilla de arroz, serrn, etc.

Dentro de los sustratos inorgnicos de origen natu-ral, y que no sufren proceso alguno previo a su uso, se incluyen a las gravas, las arenas de distintas granulo-metras y las tierras de origen volcnico.

En los sustratos inorgnicos de origen natural, pero con procesos de manufacturacin incorporados antes de su uso (normalmente tratamientos con calor), se in-cluyen la lana de roca, la vermiculita, la perlita y la arlita.

Queda por ltimo hacer referencia a los sustratos sintticos, entre los que se incluyen el poliestireno y el poliuretano.

Ms adelante se describirn las caractersticas ms importantes de estos sustratos.

2.2 PROPIEDADES FSICAS.

Las propiedades fsicas de los sustratos estn nti-mamente ligadas al tipo de material que las compone, es decir a su composicin granulomtrica, densidad, volmenes de slidos y poros y la relacin entre ellos, etc.

El conocimiento de estos parmetros, su significa-do e interpretacin es lo que se va a tratar en todo este apartado.

2.2.1 Granulometra. Generalmente los sustratos estn constituidos por

partculas de distintos tamaos. Las propiedades fsi-cas de un sustrato suelen variar considerablemente en funcin de la distribucin porcentual de cada uno de los rangos de tamaos en que estn clasificadas las partculas. Es muy importante que todo sustrato quede definido por esta caracterstica.


Cuadro 2.1: Densidad real o absoluta de algunos

materiales Material Densidad real (g/cm3 )

Turba negra 1,83

Turba rubia 1,35

Cortezas de pino 1,64

Arena 2,62

Perlita 2,47

Vermiculita 2,52

Lana de roca 2,65

Tierra volcnica 2,65

Suelo 2,54

Cuadro 2.2: Densidad aparente de algunos materiales.

Material Densidad aparente (g/cm3)

Turba negra 0,296

Turba rubia 0,05/0,2

Cortezas de pino 0,1/0,25

Arena 1,35/1,5

Perlita 0,03/0,16

Vermiculita 0,08/0,13

Lana de roca 0,08

Tierra volcnica 0,682

Suelo 1,1/1,7

Las arenas son un buen ejemplo de lo que se est comentando. No se debe hablar de sustratos de arena en general. Es necesario, cuando se definen caracters-ticas fsicas de una arena, concretar el porcentaje de cada rango de tamao de partculas que constituyen di-cha arena. Por ejemplo, se puede hablar de una arena con un 25% de arena gruesa y un 75% de arena fina. Pero es mejor an decir que la composicin granulo-mtrica de dicha arena es la siguiente:

- 25% de partculas de tamao entre 2 y 0,2 mm. - 30% de partculas de tamao entre 0,2 y 0,1 mm. - 20% de partculas de tamao entre 0,1 y 0,06 mm. - 25% de partculas de tamao entre 0,06 y 0,02 mm.

As como para la definicin de la textura de los suelos existe una normativa sobre los tamaos de las partculas, para los sustratos no estn concretados es-tos rangos y por lo tanto resulta difcil establecer com-paraciones entre sustratos en base a los porcentajes de los distintos tamaos de las partculas que componen dicho sustrato.

2.2.2 Densidad Real (DR). Tambin denominada densidad absoluta. Se refiere

a la densidad media de las partculas del sustrato sin incluir el espacio poroso, o lo que es lo mismo, la re-lacin entre el peso de una partcula del sustrato y el volumen que ocupa.

El valor de la densidad real se expresa en gramos por centmetro cbico y el mtodo para su determina-cin es el del picnmetro o para materiales orgnicos la determinacin indirecta a partir del contenido en ce-nizas. En el Cuadro 2.1 se muestran las densidades re-ales de algunos sustratos.

2.2.3 Densidad Aparente (DA)* La densidad aparente de un sustrato es la rela-

cin entre el peso seco de dicho sustrato y el volu-men que ocupa en condiciones de cultivo. Se expre-sa tambin en gramos por centmetro cbico y su de-terminacin es complicada por las variables que en-tran en juego.

El grado de compactacin y la distribucin de las partculas pueden influir de forma muy impor-tante en el valor absoluto de la densidad aparente y por lo tanto en otros parmetros que se vern ms adelante. As por ejemplo, en turbas, se en-cuentran valores de densidades aparentes que osci-lan entre 0,045 y 0,2 gr/c.c. dependiendo (tambin influye la fibrosidad y el grado de humificacin) del grado de compactacin, de las distancias y tiempos de transportes y de las manipulaciones a las que se someta al sustrato antes de su puesta en cultivo.

En el Cuadro 2.2 se relacionan valores de la densi-dad aparente de algunos sustratos.

2.2.4 Espacio Poroso Total (EPT) Es el porcentaje del volumen del sustrato no

ocupado por el material slido. Este volumen est lleno de aire en los macroporos y de agua en los microporos. Se consideran microporos a los espa-cios de menos de 0,0008 milmetros y a los espa-cios de dimensin superior a sta se les denomina macroporos.

El total de espacio poroso para un sustrato determi-nado se calcula por la siguiente frmula.

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CULTIVOS SIN SUELO

EPT = (l-(DA/DR))*100

Siendo: EPT=Espacio poroso total en %; DA=Den-sidad aparente en gr/cm3; DR=Densidad real en gr/cm3.

En la Figura 2.1 se representa una recta de regre-sin que correlaciona la densidad aparente y el espa-cio poroso total para 32 muestras analizadas de sustra-tos, y mezclas de sustratos.

2.2.5 Capacidad de Absorcin de Agua (CAA).

Es la cantidad de agua, expresada en gramos, que 100 gramos de sustrato seco pueden retener.

Este dato se utiliza muy poco en la caracterizacin de las propiedades fsicas de los sustratos. Es una rela-cin de peso a peso. El Cuadro 2.3 muestra el valor de la capacidad de absorcin de agua de algunos sustra-tos.

2.2.6 Potencial de Agua. Las disponibilidades de agua y aire en los sustratos

se rigen por fuerzas dinmicas de la misma naturaleza pero de distinta magnitud que en los suelos agrcolas tradicionales.

El agua es retenida en los poros del sustrato o del suelo con una cierta fuerza o tensin. La planta ha de vencer esa tensin para poder absorber el agua a tra-vs de las races. A esta fuerza se le denomina poten-cial del agua. En el Cuadro 2.4 queda reflejada la co-rrespondencia entre los diferentes modos de expresin del potencial del agua.

De modo muy general puede decirse que los rangos de utilizacin del agua por una planta, cultivada con aplicacin de distintas tcnicas culturales y expresan-do el potencial del agua en cm de columna de agua, podra ser el siguiente:

- Cultivo sin suelo hidropnico: hasta 100 cm. - Cultivo de regado: riego localizado hasta 300

cm; riego tradicional hasta 1.500 cm. - Cultivo de secano: hasta 10.000 cm.

En la Figura 2.2 se hace una representacin de es-tos parmetros, utilizando una escala logartmica, para una mejor comprensin y captacin de la idea global que se pretende dar.

2.2.7 Curva de Retencin del Agua a Bajas Tensiones.

Se ha comentado anteriormente que los rangos de utilizacin del agua en los sustratos oscilan entre ten-siones de 0 a 100 cm de altura de agua. Se acepta co-mnmente la metodologa creada por De Boodt para la

Cuadro 2.3: Capacidad de absorcin de agua de

algunos materiales

Material

Capacidad de absorcin (gramos de agua por cada 100

gramos de material) Turba negra 250/350

Turba rubia 800/1.100

Corteza de pino 220

Vermiculita 429

Perlita 286 Tierra volcnica 27

CAPITULO 2 21


Cuadro 2.4: Correspondencia entre los diferentes modos de expresin del potencial del agua

Presin equivalente expresada en: Potencial energtico Julios/Kg Bar Centibar

(aproxim.) Atmsferas Cms. columna

de agua (H) pF log. de H.

-0,098 - - - 1 0

-0,98 - 1 - 10 1

- - 5 - 50 1,8

-9,8 - 10 0,097 100 2

- - 33 - 333 2,5

-98 0,98 100 0,97 1.000 3

-980 9,8 1.000 9,7 10.000 4

-1.568 15,7 1.500 15,5 16.000 4,2

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CULTIVOS SIN SUELO

caracterizacin de las relaciones aire/agua en un sus-trato. En la Figura 2.3 se esquematiza el sistema utili-zado para aplicar las distintas tensiones al sustrato.

Como puede apreciarse en la Figura 2.4 queda re-presentada la curva de retencin de agua de un sustra-to considerado como ideal; existen tres puntos claves de tensin: a 10 cm, a 50 cm y a 100 cm de altura de columna de agua. Estos puntos determinan unos vol-menes caractersticos que se definen a continuacin.

A) Porcentaje de volumen material slido (% MS). Es la diferencia entre 100 y el % de porosidad total

B) Capacidad de aireacin (%A). Es la diferencia entre la porosidad total y el volumen de agua a 10 cm de tensin. (Ver cuadros).

C) Porcentaje volumen agua fcilmente disponible (%AFD). Es la diferencia entre el volumen de agua re tenida a 10 cm de tensin y el volumen de agua retenida a 50 cm de tensin.

D) Porcentaje volumen agua reservada (%AR). Es la diferencia entre el volumen de agua retenida a 50 cm de tensin y el volumen de agua retenida a 100 cm de tensin.

E) Porcentaje de volumen agua difcilmente disponible (%ADD). Es la diferencia hasta 100 de la suma de MS+A+AFD+AR o el volumen de agua retenida a una tensin de 100 cm de c.a.

La Figura 2.5 muestra algunas curvas de retencin de agua de sustratos considerados como ms represen-tativos. No se olvide que en cultivos sin suelo se ma-nejan volmenes muy pequeos de sustratos, en los que hay altas concentraciones de races, con tasas de demanda de oxgeno muy altas. Quiere decirse que es muy importante que un sustrato guarde relaciones equilibradas entre 1a capacidad de almacenamiento de agua y la capacidad de almacenamiento de aire.

2.2.8 Inercia Trmica. La inercia trmica de los sustratos ha sido tradicio-

nalmente un tema muy controvertido. A veces surgen problemas, en los cultivos sin suelo, de difcil diag-nstico e identificacin y hay una cierta tendencia a relacionar la aparente deficiencia de inercia trmica de los sustratos con dichos problemas. Lo cierto es que no hay mucha informacin respecto a este tema.

En la campaa agrcola 1991/92, la Caja Rural de Granada realiz un ensayo de producciones com-parativas de pimiento y meln entre suelo y sustra-tos de lana de roca y perlita, en un invernadero tra-dicional sin apoyo de calefaccin. Se midieron las temperaturas del ambiente, suelo, lana de roca y perlita durante 24 horas y en intervalos de 1 hora.

CAPITULO 2 23


Las mediciones se realizaron el da 30/1/92 (da des-pejado y planta adulta), el da 2/3/92 (da nublado y planta adulta), el da 14/6/92 (da semidespejado y planta adulta) y el da 21/8/92 (da despejado y planta muy joven). Los datos aparecen reflejados en las Figu-ras de la 2.6 a la 2.9 que se adjuntan y en el Cuadro 2.5.

Estos datos pueden ser interpretados de muchas formas. Es difcil de explicar, a la vista de estos resul-tados, si las ligeras diferencias observadas entre las grficas de temperatura del suelo y los dos sustratos tienen o no que ver con el desarrollo de las plantas. Muy probablemente sern necesarios estudios ms profundos sobre este tema para poder sacar alguna conclusin. No obstante algunas puntualizaciones s que pueden hacerse.

a) El dato ms relevante, y que en las figuras puede apreciarse con mayor claridad, es el salto trmico tan importante que existe en la temperatura del ambiente en los das despejados. Muy probablemente este factor de la productividad est enmascarando las posibles diferencias que pudieran aparecer en el comportamiento de los cultivos debido a las distintas temperaturas de los sustratos y del suelo. Quiere decirse que mientras no se puedan controlar las temperaturas mximas y mnimas de los invernaderos ser difcil buscar corre- laciones entre determinados problemas que puedan aparecer en los cultivos sin suelo y las ligeras diferencias de las temperaturas de los sustratos respecto a los suelos enarenados tradicionales.

b) El clculo de la temperatura media para un perodo determinado de tiempo proporciona el dato de la cantidad de calor o energa cuantificada en el sis-

24 CAPITULO 2

CULTIVOS SIN SUELO

Figura 2.5:

Curvas de retencin de agua de algunos sustratos.

15.000

100

10

o o 10 20 30

Cerramiento de los sacos de arena con plstico adhesh'o. Malos resultados.

CAPITUt02

40

----r-----~r----:

' : -1! ,, i j 1

, .. -

...

, ..--/'_..-(_.--'AGUA

50 60 70

Turba rubia O Turba negra o Arena gruesa Lana de roca 6. Perlita

80 90 100

%Volumen

Detalle del final de tilla salchicha de arena y cerramiento con caas. lvfejores resultados.

25


tema considerado. En este sentido hay que hacer notar que las diferencias de las temperaturas medias entre el suelo y los sustratos son muy similares en todos los casos que se contemplan.

2.3 PROPIEDADES QUMICAS.

La reactividad qumica de un sustrato se define co-mo la transferencia de materia entre el sustrato y la so-

lucin nutritiva que alimenta las plantas a travs de las races. Esta transferencia es recproca entre sustra-to y solucin de nutrientes y puede ser debida a reac-ciones de distinta naturaleza:

a) Qumicas. Suelen ser debidas a disolucin e hi-drlisis de los propios sustratos y pueden provocar:

- Efectos fitotxicos por liberacin de iones H+ y OH- y ciertos iones metlicos como el Co++.

- Efectos carenciales debido, por ejemplo, a la hi- drlisis alcalina de algunos sustratos que provoca un

26 CAPITULO 2

CULTIVOS SIN SUELO

aumento del pH y la precipitacin del fsforo y algu-nos microelementos,

- Efectos osmticos provocados por un exceso de sales solubles y el consiguiente descenso en la absor-cin de agua por la planta.

b) Fsico-qumicas. Son reacciones de intercambio de iones. Se dan en sustratos con contenidos de materia orgnica, o los de origen arcilloso (arcilla expandida) es decir, en aquellos en los que hay una cierta ca-pacidad de intercambio catinico (C.I.C.). Estas reac-ciones provocan modificaciones en el pH y en la com-

posicin qumica de la solucin nutritiva por lo que el control de la nutricin de la planta se dificulta, tanto ms, cuanto mayor es la C.I.C.

c) Bioqumicas. Son reacciones que producen la biodegradacin de los materiales que componen el sustrato. Se producen sobre todo en materiales de origen orgnico, destruyendo la estructura y variando, por lo tanto, sus propiedades fsicas. Es-ta biodegradacin libera CO2 y otros elementos minerales por des truccin de la mater ia or-gnica.

CAPITULO 2 27


Cuadro 2.5:

Suelo

Ambiente Enarenado Lana R. Perlita

Da despejado (30/1/92)

Tem. Mxima 28,0(11) 16,5(1 7) 16,9 (16) 16,7 (19)

Tem. Mnima 8,5 (7) 14,3 (8) 12,7 (9) 12,9 (11)

Salto Trmico 19,5 2,2 4,2 3,8

Tem. Media 15,0 15,2 14,6 14,8

Da nublado (2/3/92)

Tem. Mxima 20,0 (10) 19,4(14) 19,2 (17) 19,0(17)

Tem. Mnima 12,5 (6) 16,6 (6) 15,5(8) 15,7(8)

Salto Trmico 7,5 2,8 3,7 3,3

Tem. Media 16,1 18,0 17,4 17,5

Da semidespejado (14/6/92)

Tem. Mxima 31,0(15) 25,4 (16) 24,1 (18) 24,6 (17)

Tem. Mnima 14,0 (1) 21,8 (6) 20,3 (9) 20,4 (8)

Salto Trmico 17,0 3,6 3,8 4,2

Tem. Media 21,4 23,2 22,0 22,2

Da despejado (21/8/92)

Tem. Mxima 41,0(13) 32,2 (16) 35,0 (15) 34,2(17)

Tem. Mnima 22,6 (6) 28,1 (7) 27,0 (6) 25,6(7)

Salto Trmico 19,0 4,1 8,0 8,6

Tem. Media 29,7 30,0 30,6 29,7

Datos entre parntesis: hora solar en que se registraron las temperaturas.

2.4 DESCRIPCIN GENERAL DE ALGUNOS SUSTRATOS.

2.4.1 Turbas. Son materiales de origen vegetal ms o menos hu-

mificados y descompuestos. Bsicamente pueden cla-sificarse en turbas rubias (turba de Sphagnum) y tur-bas negras. Las turbas rubias tienen un mayor conteni-do en materia orgnica y estn menos descompuestas que las turbas negras que, al estar ms mineralizadas, tienen un menor contenido en materia orgnica.

Las propiedades fsicas y qumicas de las tur-bas son muy variables en funcin del origen de los vegetales que 1as componen y del grado de des-composicin en que se encuentren. En el Cuadro 2.6 quedan reflejadas algunas caractersticas de las turbas.

Las turbas rubias fueron de los primeros sustratos que empezaron a utilizarse para cultivos comerciales. Como aspectos positivos a favor de la turba rubia pue-den citarse la buena capacidad de retencin de agua y la buena inercia trmica. Como aspectos negativos ca-be citar el que no es un producto standard, la inestabi-

28 CAPITULO 2

CULTIVOS SIN SUELO

Cuadro 2.6: Caractersticas fsicas de las turbas

Parmetro (Unidad de medida) Turbas rubias Turbas negras

Densidad aparente (gr/cm3) 0,076 0,296

Densidad real (gr/cm3) 1,350 1,830

Espacio poroso total (volumen en %) 94,30 84,00

Capacidad de agua (gr. agua/100 gr. M.S.) 1.049,00 286,70

Material slido (volumen en %) 5,70 16,00

Aire (volumen en %) 29,00 7,60

Agua fcilmente asimilable (volumen en %) 33,50 24,00

Agua de reserva (volumen en %) 6,50 4,70

Agua difcilmente asimilable (volumen en %) 25,30 47,70

lidad de su estructura y su alta C.I.C que dificulta enormemente la nutricin.

Las turbas negras se utilizan poco en cultivos sin sue-lo porque sus propiedades fsicas y qumicas no son muy favorables, ya que la aireacin es algo deficiente y sue-len tener contenidos elevados en sales solubles.

2.4.2 Tierra volcnica (Picn, Pouzzolane, etc.).

Son materiales de origen volcnico que se utilizan sin someterlos a ningn tipo de tratamiento, proceso o manipulacin.

Estn compuestos de slice, almina y xidos de hierro. Tambin contiene calcio, magnesio, fs-foro y algunos oligoelementos. Las granulome-tras son muy variables y, por la misma razn, las propiedades fsicas de estos materiales cambian en funcin de sus composiciones granulomtricas. El anlisis de un material concreto arroj el s i -guiente resultado:

Tamao de las part-culas (mm)

>0 10/4 4/1


Cultivo de tomates en sacos de plstico relleno con material orgnico. Hay empresas

comerciales que suministran sacos de cultivo con sustratos a base turba blanca Sphagnum fuscum (en la fotografa), turba de fibra de coco y fibra

celulsica procedente de madera.

Arena gruesa poco apta para los cultivos sin suelo.

Como ventajas de este sustrato hay que desta-car la buena aireacin, la inercia qumica y la estabilidad de su estructura. Dentro de los in-convenientes es muy notoria la baja capacidad de retencin de agua. El material es poco homo-gneo y por lo tanto dificulta el manejo del rie-go. La alta densidad hace que las labores de pre-paracin del sustrato se hagan relativamente pe-sadas.

2.4.3 Arenas y gravas. Son materiales procedentes de canteras naturales y

su composicin depende fundamentalmente del origen de las rocas de las que proceden. Bsicamente se dis-tinguen dos grandes grupos, las de composicin silcea y las de composicin calcrea.

Por definicin, se entiende por grava a todo ma-terial mineral natural de tamao comprendido entre los 2 y los 20 mm de dimetro y por arena a todo material mineral natural de tamao comprendido en-tre los 0,02 y los 2 mm de dimetro. Suele hacerse la distincin, a efectos de clasificacin, entre arenas gruesas (entre 2 y 0,2 mm) y arenas finas (entre 0,2 y 0,02 mm).

Las arenas y gravas que se utilizan para sustratos suelen tener unas granulometras muy variables y en ocasiones incluso se encuentran mezclados otros mate-riales del tipo limos y arcillas que alteran muy consi-

derablemente las propiedades fsicas y qumicas de estos sustratos.

La observacin de los datos del Cuadro 2.8 de-muestra las diferencias tan importantes de las propie-dades fsicas de las arenas y las gravas segn su com-posicin granulomtrica.

Tanto las gravas como las arenas son materiales de una baja porosidad. Esto supone que sus porcentajes en agua y/o aire no sean elevados, con lo que deben de emplearse volmenes altos de material para un correc-to desarrollo de los cultivos.

Estos materiales tienen una ventaja importante en cuanto a su utilizacin como sustratos, y es que suelen ser fciles de encontrar y relativamente econmicos. Tambin se ha de considerar como ventaja el hecho de que tengan una estructura muy estable. Por otro lado, al ser tan densos, su manipulacin y puesta en cultivo encarece el coste final del sustrato y la falta de homo-geneidad les hace difciles de manejar por la carencia de datos de referencia.

Las arenas de origen silceo tienen una buena iner-cia qumica pero las de origen calcreo producen reac-ciones qumicas al entrar en contacto con la solucin de nutrientes, liberando iones carbonatos y bicarbona-tos, descontrolando el valor del pH y haciendo que se produzcan precipitaciones de determinados elementos nutritivos.

30 CAPITULO 2

CULTIVOS SIN SUELO

Instalacin de sacos de arena para cultivos en invernadero. Difcil por la pequea distancia

entre palos.

Tablas de lana de roca 60x10x10 con reserva. Muy cuestionadas por su bajo volumen.

2.4.4 Lana de roca. Este material se obtiene mediante un proceso in-

dustrial por fundicin a 1.600C de una mezcla de ro-cas de origen basltico y calcreo y carbn de coke. El producto fundido es transformado en fibras mediante un complejo proceso en el que se aaden los mojantes necesarios, segn la capacidad de absorcin que se quiera obtener, y una vez prensado se obtiene el pro-ducto final. En su composicin qumica entran compo-nentes como la slice, y xidos de aluminio, calcio, magnesio, hierro, etc.

Las propiedades fsicas de la lana de roca son las que aparecen en el Cuadro 2.9. Estas propiedades que-dan modificadas ligeramente por las distintas densida-des aparentes que puede tomar el material en el pro-ceso de fabricacin. Cuando se utiliza la lana de roca en forma de tablas es deseable conocer el dato de la densidad aparente para poder realizar una mejor valo-racin del sustrato.

En cuanto al aspecto de las propiedades qumicas, la lana de roca puede considerarse un sustrato inerte, con una C.I.C. nula y un pH ligeramente alcalino y de fcil neutralizacin y control a partir de los primeros riegos.

Como ventajas de este sustrato se han de destacar la baja densidad, la estructura homognea, la inercia qumica y un relativamente buen equilibrio aire/agua. Un inconveniente que puede ser mencionado es la fra-gilidad de su estructura.

Tablas 100x15x7,5 de lana de roca. Muy utilizadas en el centro y norte de Europa.

Detalle de instalacin.

CAPITULO 2 31


Tablas 100x10x10 de lana de roca. Las ms utilizadas en la zona.

En los invernaderos europeos en los que se cultiva en hidropona con lana de roca

el suministro de este sustrato est repartido entre varios fabricantes. En la fotografa, una plancha

de Cultilene con melones, en Almera.

Cuadro 2.8: Caractersticas de algunas arenas y

gravas

Arenas (mm 0) Gravas

CULTIVOS SIN SUELO

2.4.5 Perlita. La perlita es un material de procedencia volcnica

que se expande mediante un proceso de calentamiento a 1.000-1.200C. Qumicamente est compuesto por slice y xidos de aluminio, hierro, calcio, magnesio y sodio. La granulometra del material, una vez procesado, es muy variable y sus propiedades fsicas varan de acuerdo a los porcentajes de cada uno de los rangos de tamaos considerados. El Cuadro 2.10 muestra esta variabilidad.

En lo referente a las propiedades qumicas puede considerarse la perlita como un sustrato prcticamente inerte, con nula C.I.C. y pH ligeramente alcalino y de fcil neutralizacin por su buena inercia qumica.

Entre las ventajas cabe destacar la estabilidad de la estructura, la capilaridad, la baja densidad y la buena relacin aire/agua, si se eligen granulometras adecua-das.

Como inconvenientes pueden citarse la falta de re-sistencia de las partculas a la friccin y la necesidad de eliminar, en el proceso de fabricacin, las partcu-las pulverulentas.

Instalacin de sacos de cultivo de perlita. Actualmente se usan sacos de menor longitud.

2.4.6 Otros sustratos. Con independencia de los sustratos mencionados y

que suelen ser los ms utilizados, aunque con diferen-cias importantes entre ellos, existen otros materiales que se utilizan como sustratos tales como la cascarilla de arroz, el compost de corteza de pino, la arcilla ex-pandida, la vermiculita, etc. Lo cierto es que estos otros sustratos se utilizan, o bien en mezclas, o en zo-nas localizadas por la facilidad de aprovisionamiento de los materiales.

2.5 SISTEMAS DE CULTIVO SIN SUELO.

Se entiende por sistema de cultivo sin suelo el con-junto unitario que forma el sustrato, el contenedor y el sistema de riego.

Una divisin clsica de los sistemas de cultivos sin suelo es la que, teniendo en cuenta la solucin nutriti-va, diferencia los sistemas a solucin perdida de los sistemas a solucin reciclada. En los primeros se ha-cen riegos intermitentes y se utiliza un sustrato para mantener una reserva de solucin nutritiva entre rie-gos. El agua de drenaje no se recupera. El agua que queda entre riegos es la que puede retener el sustrato aunque algunos sistemas utilizan una importante canti-dad de agua libre en reserva.

En los segundos la solucin nutritiva est constan-

Saco de cultivo con sustrato a base de fibra de madera.

CAPITULO 2 33


Cuadro 2.10: Caractersticas Fsicas de algunas perlitas

Tamao de las partculas (mm 0)

0-1,5 0-3 0-5 3-5

Densidad aparente (gr/cm3)

0,05 0,12 0,14 0,13

Poros totales (% volumen)

97,76 95,06 93,98 94,66

Material slido (% volumen)

2,24 4,94 6,02 5,34

Aire (% volumen) 24,43 26,45 37,22 65,73

Agua fcilmente dis-ponible (% volumen)

37,63 34,39 24,58 6,86

Agua de reserva (% volumen)

8,55 8,12 6,98 2,73

Agua difcilmente disponible (% volumen)

27,15 26,10 25,20 19,34

temente circulando y no se precisa la presencia de un sustrato para el almacenamiento de solucin nutritiva entre riegos. No obstante existen sistemas de solucin nutritiva reciclada que utilizan pequeos volmenes de sustrato. (Fig. 2.10).

Puede asegurarse que los sistemas a solucin nutri-tiva perdida son menos sofisticados, precisan de me-nos conocimientos tcnicos para su implantacin, exi-gen menos controles y permiten la utilizacin de aguas de menor calidad. Tienen el inconveniente de que el sustrato hay que restituirlo con mayor o menor fre-cuencia y es preciso realizar una valoracin adecuada sobre este punto a la hora de tomar una decisin.

Otra forma de clasificacin de los sistemas de cul-tivo sin suelo es en funcin de las caractersticas del contenedor que soporta el sustrato. En este sentido se contemplan los sistemas fijos y mviles. En los siste-mas fijos el sustrato est en bancadas aisladas del sue-lo y montadas en soportes rgidos. En los mviles el sistema est formado por pequeas unidades de volu-men de sustrato que permiten una cierta movilidad y fcil manipulacin. Estas unidades suelen ser sacos, macetas, bandejas, etc.

Los Sistemas de cultivo sin suelo utilizados en Es-paa para la produccin comercial de hortalizas son todos a solucin perdida y utilizando como sustrato la arena, la lana de roca o la perlita.

A continuacin se describen estos sistemas tal y

como se presentan en la actualidad.

2.5.1 Cultivo en arena. El cultivo en sacos de arena se ha desarrollado en

Espaa de una forma totalmente espontnea y popular y aunque se han obtenido resultados muy interesantes, el sistema ofrece lagunas tcnicas muy importantes que limitan el mejoramiento y progreso del mismo.

Los volmenes de arena que se utilizan oscilan al-rededor de los 250 m3 por Ha los cuales se reparten o acordonan sobre 4.000 5.000 metros lineales de pls-tico de 400 a 600 galgas de espesor y anchura de 1,4 a 1,6 metros. La cara exterior del plstico es de color blanco y la cara interior es de color negro.

Para construir el sistema, se extienden sobre el sue-lo bandas del plstico descrito, de unos 25 metros de longitud y sobre este plstico se reparte la parte pro-porcional de arena que corresponda. Se dobla el plsti-co envolviendo la arena, se solapan ambos extremos y se sueldan quedando de esta forma un cordn o sal-chicha de 25 metros de longitud, 0,4 metros de an-chura y 0,2/0,25 metros de altura aproximadamente.

Debido a la alta densidad de la arena, el mtodo de construccin de este sistema es muy exigente en mano de obra. En las zonas de guilas y Mazarrn, en la provincia de Murcia, se ha desarrollado ampliamente el sistema debido a las posibilidades de mecanizacin que permite el hecho de cultivar en instalaciones de proteccin de cultivos construidas con mallas y en las que los soportes para la sujecin de las mismas estn muy distantes entre s. De esta forma la maquinaria para la colocacin del plstico y el transporte y exten-dido de la arena puede maniobrar con facilidad y aba-ratar los costes de construccin del sistema de manera muy significativa.

Las granulometras de las arenas utilizadas son muy diferentes entre unas explotaciones y otras y a ve-ces se encuentran diferencias dentro de una misma fin-ca. Esto es debido a que, como por un lado no existe una definicin concreta de qu tipo de granulometras son las ms adecuadas para las condiciones locales, y por otro lado los lugares de aprovisionamiento de la materia prima son tambin muy distintos y realizar un proceso de clasificacin granulomtrica encarecera el sistema y entonces se perdera una de sus ms impor-tantes cualidades como es la del bajo coste.

Ocurre, a veces, que las arenas no estn muy lava-das o limpias y contienen cantidades apreciables de li-mos y arcillas. Estas partculas ms finas se van aco-modando en la parte baja de las salchichas formn-dose un lodazal que dificulta la oxigenacin de las ra-ces.

Las arenas comnmente utilizadas son de proce-dencia caliza y el control adecuado del pH de la solu-

34 CAPITULO 2

CULTIVOS SIN SUELO

cin nutritiva es prcticamente imposible por lo que la asimilacin de determinados elementos nutritivos (P, Fe, Mn, etc.), se ve muy entorpecida. Por otro lado la liberacin de Ca y Mg, a veces en cantidades impor-tantes, hace que se produzcan precipitados de fosfatos y sulfatos que forman autnticas piedras dentro de los sacos de cultivo.

Aunque en teora la duracin de un sistema de cul-tivo sin suelo realizado con arena debera de ser muy larga en la prctica, por los aspectos comentados ante-riormente y aadidos los de la degradacin del plsti-co utilizado en la construccin de las salchichas, ha-ce que difcilmente se sobrepasen los 4 aos de explo-tacin de este sistema.

Una de las ventajas que puede destacarse del sis-tema con arena es su poder amortiguador, tanto en el riego como en la nutricin, por lo que la sofisticacin tecnolgica necesaria para la explotacin es menor que en la de otros sistemas que se vern a continua-cin. Por ejemplo, el hecho de tener lneas continuas de cultivo de unos 25 metros de longitud hace que la posible obstruccin de algn gotero no repercuta de forma importante en la uniformidad total del sistema de riego. Asimismo, un pequeo error en los inyecto-res de cidos, que en un sistema inerte podra producir una variacin importante en el pH de la solucin nutri-tiva, en un sistema de arena apenas es perceptible.

Otra posible ventaja del sistema con arena es su bajo coste. El bajo coste, en cualquier caso, est liga-do a la distancia de aprovisionamiento de la cantera de arena, a las posibilidades de mecanizacin de la cons-truccin de las lneas de cultivo y/o al coste de la ma-no de obra local.

Como resumen a estas consideraciones, puede de-cirse que el cultivo sin suelo utilizando sustrato de arena, tal y como se est haciendo actualmente en el sureste espaol, tiene como ventajas su sencillez tec-nolgica y el bajo coste en comparacin a otros siste-mas de cultivos sin suelo. Como inconvenientes se de-ben mencionar: la dificultad de la estandarizacin del manejo, la dificultad de resolver los problemas de la fertilizacin y lo difcil de su construccin y montaje.

2.5.2 Cultivo en perlita. El cultivo en perlita se inici en Escocia hace ya

algunos aos. All se hicieron las primeras pruebas y estudios. En Espaa hace tres aos que la empresa fa-bricante de este material mostr su inters por la perli-ta como sustrato para el cultivo sin suelo. Este inters se materializ en la realizacin de estudios sobre cur-vas de retencin de agua para diferentes granulome-tras y pruebas en campo para la determinacin de los volmenes de sustrato a utilizar segn composicin granulomtrica, formas de presentacin del material y geometras de los sacos de cultivo.

CAPITULO 2 35


En la Figura 2.11 se representan los resultados de la capacidad de almacenamiento de agua de cuatro ti-pos distintos de perlitas segn su granulometra. Por un lado se muestran, en el grfico superior, las curvas de retencin de agua a tensiones de hasta 100 cm de columna de agua y por otro lado, y en la grfica infe-rior, se muestran las curvas de retencin de agua a ten-siones de hasta 20 cm de columna de agua.

Estas ltimas figuras son ms representativas de lo que realmente ocurre en un sustrato puesto en condi-ciones de campo y una vez que se satura de agua des-pus de un riego, en cuanto a las relaciones aire/agua y para las distintas alturas en que se desarrolla el sis-tema radicular del cultivo.

Puede observarse, por ejemplo, que la perlita P2

tiende a tener ms aire en la zona baja que las P3 y P4 y que la Pl almacena muy poca agua. Con estos datos se realizaron estudios posteriores en campo con distin-tos volmenes de sustrato. Se desech la perlita Pl por considerarla poco apta para el cultivo sin suelo. Los volmenes utilizados por Ha fueron 160, 134 y 100 m3/Ha. No se apreciaron diferencias importantes entre 160 y 134 m3/Ha. Sin embargo, a 100 m3/Ha se encontraron resultados dispares.

Trabajar con bajos volmenes de sustrato comporta un mayor riesgo. El sistema se hace ms sensible a los cambios de temperatura y conductividad de la solu-cin nutritiva y soporta peor las posibles deficiencias en los coeficientes de uniformidad de los sistemas de riego. Quiere decirse que conforme la tecnologa del riego y su aplicacin y manejo progresen adecuada-

36 CAPITULO 2

CULTIVOS SIN SUELO

mente quizs ser posible utilizar menor volumen de sustrato. Hoy por hoy no se aconseja trabajar con me-nos de 134 m3/Ha de perlita.

Respecto a las geometras de los sacos de cultivo pueden hacerse estimaciones del futuro comportamien-to del sustrato representando grficamente distintas secciones y considerando algunas relaciones volum-tricas. En la Figura 2.12 se han representado cuatro di-mensiones distintas para la perlita P2 y los datos de las relaciones volumtricas son los que figuran bajo cada seccin.

Por ejemplo, para un saco de dimensiones 20 cm de anchura y 15 cm de altura, las relaciones volu-mtricas nos indican que 2,4 litros de perlita P2 alma-cenan 1 litro de agua retenida a menos de 100 cm de tensin. Que 3,5 litros de perlita P2 almacenan 1 litro de aire cuando el sustrato est saturado de agua des-pus de un riego y tiene drenaje libre por la parte infe-rior. Que para este tipo de saco, por cada 1,4 litros de agua disponible para la planta y retenida a menos de 100 cm de tensin, las races de la planta disponen de 1 litro de aire para su oxigenacin y respiracin. Y por ltimo, que 1,5 litros de perlita P2 son capaces de al-macenar 1 litro total de agua.

CAPITULO 2 37


Cuadro 2.11:

Volumen total Volumen de aire V/A.F.D.+..R. Volumen A.D.D. Material slido Lana de roca 5,0 1/m2 1,14 1/m2 3,34 1/m2 0,40 1/m2 0,12 1/m2

Perlita 13,4 1/m2 3,83 1/m2 5,59 1/m2 3,35 1/m2 0,63 1/m2

Realizadas estas consideraciones y teniendo en cuenta los marcos de plantacin de los cultivos en los invernaderos, se llega a la conclusin de que, para las condiciones de campo actuales, un saco de perlita de 40 litros de capacidad, 1,2 metros de longitud, dime-tro comprendido entre los 15 y los 20 centmetros y conteniendo perlita del tipo P2 (0-5 mm) es el sistema adecuado para este sustrato. En este saco se plantan entre 3 y 6 plantas, segn cultivos, por lo que cada planta dispone de 13,3 a 6,7 litros de perlita.

Comparndolo con el cultivo en arena puede decir-se que el cultivo en perlita es algo ms caro, pero me-nos exigente en mano de obra para su instalacin por ser un material mucho ms ligero. Por otra parte, este sistema se presenta ms homogneo, libre de patge-nos e inerte qumicamente. La duracin del sistema se estima en dos o tres aos.

2.5.3 Cultivo en Lana de roca. La lana de roca es, probablemente, el sustrato ms

estudiado y por lo tanto, el ms definido en cuanto a volmenes y geometras, tal y como se est utilizando en los pases del centro y norte de Europa. (Fig. 2.15 y 2.16). En nuestro pas, en cambio, se presenta en for-ma de tablas de distintas dimensiones que oscilan en-tre los 60 y 100 cm de longitud, 10 y 30 cm de anchu-ra y 7,5 y 10 cm de altura, sin una definicin clara. Tampoco est claramente definido el uso de agua de reserva ya que unas veces se usa y otras no.

Este material tiene una gran porosidad y retiene mucha agua pero muy dbilmente. Esto se comprueba cuando se analiza la curva de retencin de agua del sustrato a bajas tensiones. Con datos de Verdure se ha confeccionado la Figura 2.13 en la que se observa c-mo las relaciones agua/aire cambian muy rpidamente en el intervalo de 0 a 15 cm de tensin.

En la Figura 2.14 se muestran tres geometras de la seccin de distintas tablas y para cada seccin sus re-laciones volumtricas. Se aprecia que la tabla de 10x10, con una seccin de 100 cm2 almacenara, pro-

38 CAPITULO 2

CULTIVOS SIN SUELO

porcionalmente, menos cantidad de agua que la tabla de 15x7,5 cm2 que tiene una seccin de 112,5 cm2. Por estas razones las tablas de lana de roca no tienen ms de 10 cm de altura siendo las de 7,5 las que nor-malmente se utilizan en Holanda.

La bibliografa tradicional sugiere la utilizacin de volmenes de sustrato de 90 a 140 m3 por Ha. En el sureste de Espaa se est comercializando la tabla de 100x10x10 cm incluso la de 60x10x10 cm con vol-menes de sustrato por Ha de 50 a 30 m3 respectiva-mente. Las tablas se presentan embolsadas en plstico de polietileno de color blanco y se sugiere la realiza-cin de los puntos de drenaje a una cierta altura de la base con el objeto de contar con una mayor reserva de agua.

Aunque mucho ms espordicamente, la lana de ro-ca puede ser utilizada en forma de grnulos que se in-troducen en sacos de cultivo. En este caso suelen em-plearse unos 100 m3/Ha de material.

La lana de roca es un material ligero, fcil de insta-lar, libre de patgenos, inerte y homogneo. Su incon-veniente es el elevado precio si se utilizan los volme-nes recomendados en otros pases de Europa. La dura-cin del sustrato se estima en 2 aos.

De los tres sistemas que se estn comentando resulta el de mayor complejidad tcnica en el manejo por su debilidad en la retencin del agua. Esto obliga a una alta frecuencia en los riegos y sobre todo, si se utilizan bajos volmenes de sustrato, a un alto consumo de agua y por lo tanto de abonos.

2.5.4 Aplicacin prctica. Si se quiere saber lo que sucede realmente en el

campo, es decir conocer los volmenes de agua y aire de que dispone la planta segn se utilice la lana de ro-ca o la perlita, se ha de partir de los volmenes de sus-trato que se usan en los dos sistemas y que son de 5 1/m2 para la lana, poniendo la tabla de 100x10x10, y de 13,4 1/m2 para la perlita en el saco descrito ante-

CAPITULO 2 39


riormente. Segn las Figuras 2.12 y 2.14 y de acuerdo a las relaciones consideradas, quedara como se refleja en el Cuadro 2.11.

Estos datos revelan que el sistema de perlita tiene un mayor contenido en aire (ms oxgeno para las ra-ces), un mayor contenido en agua fcilmente asimila-ble y agua de reserva (ms facilidad para tomar el agua y mejor gasto de energa), mayor contenido de agua de la denominada difcilmente asimilable (ms reserva de agua para casos de emergencia) y en defini-tiva ms volumen de sustrato lo que se traduce en un manejo ms fcil.

Recientemente han aparecido en el sudeste espaol sistemas de lana de roca con un aumento de volumen considerable (9 1/m2), lo que mejorar las caractersti-cas del sistema y facilitar el manejo.

tridimensional de la solucin nutritiva. Esta exigencia ser mayor cuanto peor sea la calidad del agua de rie-go utilizada.

c) Es importante la estabilidad fsica y qumica del sustrato y desde luego debe asegurarse la misma al menos durante el perodo de utilizacin recomendado.

d) Es imprescindible la ausencia de patgenos y elementos txicos para las plantas a cultivar.

e) Cuanto menor sea la capacidad de cambio del sustrato mejor control nutricional se podr realizar sobre las plantas. Por lo tanto el sustrato elegido debe de ser qumicamente inerte.

f) El sustrato debe de ser homogneo en sus caractersticas y stas deben estar definidas y ser conocidas por el usuario.

2.6 CRITERIOS PARA LA ELECCIN DE UN SISTEMA DE CULTIVO SIN SUELO.

A modo de resumen, y como conclusin de este ca-ptulo, se van a enumerar a continuacin los factores ms importantes a tener en cuenta a la hora de elegir un sustrato que se vaya a utilizar para el cultivo sin suelo.

a) El sustrato debe asegurar un buen suministro para la planta en agua y aire. Este suministro debe ser equilibrado en los distintos niveles del sustrato.

b) El sustrato debe permitir una buena circulacin

g) Cuanto ms ligero sea el sustrato ms fcilmente podr instalarse y los costos de dicha instalacin sern menores.

h) El sustrato debe estar fcilmente disponible de tal forma que su utilizacin no quede limitada por la escasez del material.

i) El sustrato elegido debe tener un manejo fcil y asequible a la tecnologa, infraestructura y formacin profesional y tcnica de los usuarios de la zona de uti-lizacin.

j) Se deben considerar tanto los costes del propio sustrato como los que se derivan de su uso (semilleros, riego, etc.).

40 CAPITULO 2

CAPITULO 3

Soluciones nutritivas

3.1 CONCEPTOS GINERALES.

Las plantas necesitan, para el desarrollo de su ciclo vital, de una serie de elementos qumicos que se deno-minan elementos nutritivos. Todos estos elementos son igualmente importantes pero unos los necesita la planta en grandes cantidades, y se les llama macroele-mentos, y otros los necesita en pequeas cantidades y se les denomina entonces microelementos u oligoele-mentos.

Todos los elementos nutritivos esenciales para la planta son tomados o asimilados en forma de iones. Estos iones pueden ser positivos (cationes) o negati-vos (aniones). En el Cuadro 3.1 aparece un listado de elementos qumicos en la que figura su smbolo, la masa atmica del elemento, la forma inica en que es absorbido por la planta y la masa de dicho ion. En el cuadro figuran todos los elementos nutritivos conside-rados esenciales para la planta. Adems se han inclui-do aquellos iones que, aunque no son vitales para las plantas, se encuentran en las aguas de riego y por lo tanto han de tenerse en cuenta en la elaboracin de las soluciones nutritivas.

Son varias las formas en que pueden expresarse o medirse las concentraciones de los iones en las aguas de riego o en las soluciones nutritivas. An-tes de dejar reflejadas estas expresiones conviene hacer un recordatorio de algunos conceptos bsi-cos de qumica relacionados con este tema.

a) Mol. Segn el Sistema Internacional (SI), el mol es la unidad bsica de cantidad de sustancia y se define como: La cantidad de sustancia de un sis-tema que contiene tantas entidades elementales co-mo tomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12". El nmero de tomos que hay en 12 gramos de

C12 es 6,02xl023 y a este nmero se le denomina n-mero de Avogadro.

Cuando se emplea el mol deben especificarse las entidades elementales de que se trata ya que pueden ser tomos, molculas, iones u otras partculas o gru-pos especificados de tales partculas.

Como en la prctica existe una coincidencia num-rica puede tambin decirse que el mol es la masa at-mica, o la masa molecular, o la masa inica de una sustancia, expresada en gramos.

b) Milimol. Es la milsima parte del mol, o lo que es lo mismo, la masa de una partcula elemental expre-sada en miligramos. El smbolo del milimol es mmol.

C) Miliequivalente. El miliequivalente es el resul-tado de dividir la masa atmica de un tomo o la masa molar de un radical inico expresado en miligramos, entre la valencia del tomo o del radical. La valencia considerada de la partcula elemental en cuestin es la definida por los fenmenos de electrlisis. El smbolo del miliequivalente es meq.

d) Partes por milln. Una forma muy comn de ex-presar concentraciones de partculas elementales es la de las partes por milln (ppm). En soluciones nutriti-vas, aunque no se especifique, las partes por milln suelen significar los miligramos de una sustancia con-siderada por cada litro de agua, es decir, es una rela-cin de peso a volumen.


Elemento qumico

Smbolo qumico

Peso atmico

Forma inica

Peso del in

Nitrgeno N 14 NH4+ NO3-

18 62

Fsforo P 31 H2PO4- 97

Potasio K 39 K+ 39

Calcio Ca 40 Ca++ 40

Magnesio Mg 24 Mg++ 24

Azufre S 32 SO4= 96

Hierro Fe 56 Fe++ 56

Manganeso Mg 55 Mn++ 55

Zinc Zn 65,5 Zn++ 65,5

Boro B 11^ B4O7=

Cu 64 Cu++

Mo 96 MoO4=

C 12 HCO3- CO3=

Cl 35,5 C1-

Na 23 Na+

0 16

H 1

3.2 CALCULO DE SOLUCIONES NUTRITIVAS.

Hay varias formas para la realizacin de los clcu-los de las soluciones nutritivas. En este captulo se va a seguir un mtodo prctico y, aunque los clculos no sean en su totalidad qumicamente exactos, si son lo suficientemente fiables como para aplicarlos en campo con garanta.

En general, las concentraciones de los macroele-mentos se expresan en milimoles por litro, mientras que las de los microelementos se expresan en p.p.m.

La secuencia metodolgica que se seguir en la si-guiente:

1) Solucin nutritiva tipo. 2) Anlisis del agua de riego. 3) Ajuste del pH. 4) Ajuste de los macroelementos en mmol/1. 5) Ajuste de los microelementos en ppm.

6) Clculo de la conductividad final de la solucin nutritiva.

3.2.1 Solucin nutritivo tipo. Conviene dejar claro desde un principio que no

existe en la actualidad informacin suficiente para de-terminar soluciones nutritivas estandarizadas por espe-cies, variedades, estados de desarrollo, condiciones climticas o mtodos de cultivo. Incluso es muy pro-bable que nunca exista esa informacin tan precisa y minuciosa porque en definitiva la variabilidad de los factores de produccin es tan grande que las solucio-nes nutritivas optimizadas podran ser infinitas.

Este comentario no debe de llevar el desnimo al lector puesto que se tiene la gran suerte de que las plantas son seres vivos con un alto grado de adapta-cin al medio en que se desarrollan. Los lmites de concentracin en que un determinado elemento nutriti-vo puede encontrarse disponible para la planta en una solucin nutritiva, son lo suficientemente amplios co-mo para que sean otros factores de la produccin, nor-malmente menos controlables, los que condicionan y limitan la capacidad productiva de un cultivo.

Por ejemplo, un cultivo que se desarrolla en tempe-raturas medioambientales comprendidas entre 15 y 25 grados centgrados responder positivamente a una so-lucin nutritiva tipo. Si las temperaturas se salen de este rango, ninguna solucin nutritiva tipo podr su-plir la deficiencia o exceso de temperatura y la capaci-dad productiva del cultivo descender respecto a la si-tuacin anterior. Este ejemplo es trasladable a cual-quier otro factor de la produccin.

Los aspectos econmicos ligados a la productivi-dad de un cultivo son muy importantes y se han de te-ner en cuenta para definir una solucin nutritiva tipo. De manera general puede asegurarse que a mayor con-ductividad elctrica de la solucin nutritiva se obten-dr una menor produccin pero de mejor calidad co-mercial. Es sabido que frutos de hortalizas obtenidas por mtodos tradicionales y aguas de riego salinas tie-nen una gran consistencia y son muy adecuados para soportar transportes de muchos kilmetros.

Existen soluciones nutritivas tipo que aparecen en la bibliografa tradicional y han sido aportadas por au-tores con gran prestigio en el campo de la hidropona. Se muestran en el Cuadro 3.2 las soluciones nutritivas para tomate segn dos autores diferentes.

Se aprecian entre ambas soluciones diferencias en las cantidades de nutrientes y en la forma de aadir al-gunos elementos.

3.2.2 Anlisis del agua de riego. Todas las aguas de riego tienen sales en disolucin

y cuando se van a utilizar en cultivo sin suelo es im-

42 CAPITULO 3

CULTIVOS SIN SUELO

Cuadro 3.2:

mmol/l NO3- H2PO4- HPO4= SO4= NH4+ Ca++ Mg++ K+

Coic-Lesaint (1983) 12,0 - 1,65 0,75 2,0 3,1 0,75 5,2

Sonneveld (1984) 10,5 1,5 - 2,5 0,5 3,75 1,0 7,0

prescindible conocer la composicin cuantitativa y cualitativa de dichas sales. La informacin proporcio-nada por un anlisis qumico del agua de riego servir para:

a) Cuantificar aquellos iones que entran a formar parte de la solucin nutritiva y que por lo tanto, al lle- varlas el agua de riego, permiten disminuir las cantidades que se han de aportar. En ciertos casos algunos iones se encuentran en el agua de riego en cantidades superiores a las necesarios. Ca++, Mg++ y SO4= suelen ser iones comnmente encontrados en muchas aguas de riego.

b) Tomar decisiones respecto a iones que, no siendo necesarios para la solucin nutritiva, se encuentran normalmente en las aguas de riego. Estas sales, que suelen ser Cl- y Na+ y algn microelemento, producen en general dos tipos de problemas. Por un lado pueden encontrarse en concentraciones que resulten fitotxi- cas para la planta y por lo tanto, sern aguas descarta- bles para su uso en hidropona. El otro problema que acarrean estas sales es que con su presencia contribu- yen al aumento de la conductividad de la solucin nutritiva. Este aumento puede ser beneficioso econmi- camente si no se sobrepasan ciertos lmites porque permitir elegir una solucin nutritiva tipo de ms baja conductividad y por lo tanto ms barata. En general, aguas con conductividades superiores a 2,5 mS/cm empiezan a crear algn tipo de problemas.

c) Conocer con exactitud el contenido de carbonatos y bicarbonatos y de esta forma poder realizar los clculos para la correccin del pH con precisin y fiabilidad tal y como se muestra a continuacin.

3.2.3 Ajuste del pH. El valor del pH de un medio informa del carcter

bsico o cido del mismo. La solubilidad de los iones est afectada por el pH de la solucin. Incluso la con-centracin de determinadas formas inicas se ve afec-tadas por los valores de pH, como lo demuestra el si-guiente ejemplo:

- Reaccin de equilibrio a pH < 5:

PO4H3+H2OH3O++H2PO4=

Tanques para las soluciones madres con agitadores.

- Reaccin de equilibrio a pH entre 5 y 10:

H2PO4-+H2OH3O++HPO4 2 -

- Reaccin de equilibrio a pH > 10:

HPO4 2 - +H20H3O++PO4 3 -

Investigaciones y experiencias continuadas han ve-nido a corroborar que las soluciones nutritivas han de ajustarse a pH comprendido entre los valores de 5,5 y 6,5.

Cuando se analiza un agua que se va a utilizar para hidropona puede darse el caso, muy poco comn, de que el pH de la misma tenga un valor inferior a 5,8. En este caso se deben de aadir sales alcalinizantes, como por ejemplo el fosfato biamnico o bicarbonato potsico, para realizar el ajuste de pH deseado.

El caso ms generalizado es que las aguas para rie-go tengan el pH superior a 5,8 y normalmente la pre-sencia de los iones bicarbonato, y algo menos los io-nes carbonato, son los responsables de ello. La forma de bajar el pH de estas aguas de riego consiste en eli-minar estos iones y ello se consigue con la adicin de

CAPITULO 3 43


Riqueza de cido en % Densidad

HNO3 H3PO4 H2SO4 HCl

1,10 - - 15 20

1,20 33 34 27 40

1,23 37 - - -

1,30 48 46 39 -

1,37 59 - - -

1,40 65 58 50 -

1,50 95 69 60 -

1,58 - 75 - -

1,60 - 77 69 -

1,70 - 86 77 -

algn cido. La reaccin de neutralizacin es la si-guiente:

- Bicarbonato:

H3O++HCO3- > H2CO3+H2O H2CO3 > H2O+CO2

H3O++HCO3- > 2H2O+CO2

- Carbonato:

H3Q++CO3= > HCO3 - +H2O H3O++HCO3- > H2CO3+H2O

__________ H2CO3 > H2O+CO2 ___________ 2H3O++CO3= > 3H2O+CO2

Los cidos ms utilizados en soluciones nutritivas para cultivos sin suelo son el cido ntrico y el cido fosfrico. Tienen la ventaja estos cidos de que ade-ms de servir para hacer el ajuste del pH, aportan ele-mentos nutritivos necesarios para la planta. Pueden tambin ser utilizados el cido sulfrico y el cido clorhdrico. En el Cuadro 3.3 se muestran algunas ca-ractersticas de estos cidos. Los datos de densidad y concentracin son muy tiles para la realizacin de los clculos numricos que luego se vern.

La cantidad exacta de cido que se ha de incorpo-rar al agua de riego para situar el valor del pH entre 5,5 y 6 puede ser averiguada por dos mtodos distin-tos. Uno de ellos consiste en realizar la curva de neu-tralizacin, aadiendo cantidades conocidas y crecien-tes de cido y midiendo con un pHmetro los distintos valores del pH. En la Figura 3.1 se muestran dos cur-vas de neutralizacin de dos aguas diferentes y que evidentemente contienen cantidades distintas de bicar-bonatos. Se aprecia que para conseguir pH=5,8 es ne-cesario aadir el agua A 3,4 equivalentes de cido por m3 de agua mientras que para el agua B se pre-cisan 4,8 equivalentes/m3 para conseguir el mismo va-lor de pH.

El mtodo descrito anteriormente es muy preciso pero resulta poco prctico. Cuando se observan mu-chas curvas de neutralizacin es fcil darse cuenta de que todas las curvas responden a una tipologa muy bien definida. El punto de inflexin se corresponde con la neutralizacin total de los bicarbonatos que existen en el agua y se encuentra aproximadamente en la lnea de pH=5,5. Este tipo de comportamiento per-mite utilizar otro mtodo ms sencillo, prctico y rpi-do para el ajuste del pH de las soluciones nutritivas y que se describe a continuacin.

En funcin de las reacciones de neutralizacin vis-tas anteriormente, se sabe que los bicarbonatos son

44 CAPITULO 3

CULTIVOS SIN SUELO

Cuadro 3.4:

Fertilizante Frmula % Riqueza Peso molecular Solubilidad gr/l a 20

Nitrato clcico Ca (NO3) 2. H2O 15,5N; 19Ca 181 1.220

Nitrato potsico KNO3 13N; 38K 101 316

Nitrato magnsico Mg (NO3)2. 6 H2O 11N; 9 Mg 256 279

Nitrato amnico NH4 NO3 34N 80 192

Fosfato monopotsico KH2PO4 23P;28K 136 230

Fosfato monoamnico NH4H2PO4 27P;12N 115 294(*)

Sulfato potsico K2SO4 45K; 18S 174 111

Sulfato magnsico MgSO4. 7H2O 10Mg; 13S 246 700

(*) Solubilidad a 25C.

neutralizados por los cidos equivalente a equivalente, mientras que un equivalente de carbonato es neutrali-zado por dos equivalentes de cido. Quiere decirse que conocidas las cantidades de carbonatos y bicarbonatos que hay en el agua es fcil de calcular las cantidades de cido a aadir el agua para que su pH se quede en-tre 5,5 y 6.

En la prctica se recomienda dejar 0,5 mmol de bi-carbonato sin neutralizar para evitar quedarse en el punto de inflexin de la curva y que cualquier peque-o error en la dosis de cido pudiera situar el valor del pH de la solucin nutritiva en valores de extrema aci-dez. De esta forma, es decir, dejando 0,5 mmol de bi-carbonato sin neutralizar, el pH de la solucin nutriti-va suele quedarse alrededor del valor de 5,8.

Cuadro 3.5: Kgs o litros/m3 de fertilizante a

incorporar en una solucin madre 100 veces concentrada para que resulte una concentracin final de 1 mmol por litro

3.2.4 Ajuste de los macroele-mentos.

Una vez tomada la decisin de la solucin nutritiva a utilizar, conocidos los datos analticos del agua de riego y ajustado el pH de la misma, el siguiente paso a dar para la correcta realizacin de los clculos de la solucin nutritiva a incorporar al cultivo es el determi-nar las cantidades de abonos comerciales necesarias para que las concentraciones de los elementos nutriti-vos en la solucin final sean las previstas.

El cuadro 3.4 tiene un listado de los fertilizantes comnmente utilizados en hidropona y con las carac-tersticas que interesan para la realizacin de los cl-culos. Tngase en cuenta que la solubilidad de algunas sales desciende muy bruscamente a bajas temperaturas y que los riesgos de precipitacin pueden ser impor-tantes si se pretenden concentrar en exceso las solu-ciones nutritivas madres.

Asimismo, el Cuadro 3.5 proporciona el dato de la cantidad de fertilizante, expresada en kilogramos o li-

Fertilizante Kgs Litros

cido ntrico (37%) 17 13,80

cido ntrico (59%) 10,7 7,80

cido fosfrico (37%) 26,5 21,20

cido fosfrico (75%) 13,0 8,2

Nitrato Potsico 10,1

Nitrato amnico 8

Fosfato monopotsico 13,6

Fosfato monoamnico 11,5

Nitrato clcico 18,1

Nitrato Magnsico 25,6

Sulfato potsico 17,4

Sulfato magnsico 24,6

CAPITULO 3 45


Cuadro 3.6:

Fe Mn Cu Zn B Mo

Steiner 2,0 0,7 0,02 0,09 0,5 0,04

Adas 3,0 1,0 0,1 0,1 0,2 0,05

Cok 0,8 0,65 0,2 0,1 0,3 0,05

Cuadro 3.7:

Fertilizante Frmula % de riqueza

Peso molecular

Sulfato de manganeso

MnSO4H2O 32 ME 169

Sulfato de zinc

ZnSO4. 7H2O 23 Zn 287,5

Sulfato de cobre

CuSO4. 5H2O 25 Cu 249,7

Edta-Fe - 13 Fe -

Eddha-Fe - 6 Fe

Dtpa-Fe - 6-9 Fe -

Edta-Mn - 13 Mn -

Edta-Cu - 13 Cu -

Edta-Zn - 13 Zn -

Tetra borato de sodio

Na2B4O7.10H2O 11B 381,2

cido brico

H3BO3 17B 61,8

Molibdato de sodio

Na2MoO4. 2H2O 40 Mo 241,9

Hepta molibdato amnico

(NH4)6Mo7O24 58Mo 1.163,3

tros, que se debe de aadir a 1.000 litros de agua para que resulte una solucin madre 100 veces concentrada, de forma que cuando se diluya 100 veces resulte una concentracin final de 1 mmol por litro de agua del elemento considerado.

Al final de este captulo aparecen algunos ejemplos del mtodo operativo para la realizacin de los clcu-los y de cmo se utilizan estos cuadros. No obstante se muestra ahora un ejemplo de cmo se pasa del Cuadro 3.4 al 3.5:

- 1 mmol de Nitrato potsico pesa 101 mg y cede 1 mmol de ion nitrato y 1 mmol de ion potasio.

- Si se pretende concentrar 100 veces la solucin madre, entonces 101 mg/1 x 100 = 10.100 mg/1.

- En 1.000 1 de solucin madre concentrada habr que aadir 1.000 1 x 10.100 mg/1 = 10.100.000 mg = 10,1 Kg de Nitrato potsico.

En el caso de utilizar un cido de distinta concen-tracin a la de los que aparecen en el Cuadro 3.5 y sa-biendo su densidad o su concentracin, el modo opera-tivo sera el siguiente:

- 1 mmol de cido ntrico del 100% pesa 63 mg.

- Si es un cido del 48% entonces 63 mg x (100/48) = 131,2 mg = 0,1312 g de cido ntrico del 48% para aportar 1 mmol de HNO3 puro.

- La densidad del HNO3 del 48% es 1,3 g/cm3 luego 0,1312 g/(l,3 g/cm3)=0,l cm-3 de HNO3 del 48% hay que aadir por litro de solucin nutritiva para que la concentracin final sea de 1 mmol/1.

3.2.5 Ajuste de microelementos. Si como se ha visto en el apartado 3.2.1 de este ca-

ptulo ya resultaba complejo el determinar una solu-cin nutritiva estndar para los macroelementos, es f-cil suponer que para los microelementos resulta ms difcil el determinar las concentraciones precisas de cada uno de los elementos y para cada situacin de cultivo.

Pero igual que se dijo anteriormente se tiene la suerte de la capacidad de adaptacin de la planta y de que los lmites en que un microelemento puede encon-trarse disponible para la planta en una solucin nutritiva son lo suficientemente amplios como para permitir un buen control de los mismos.

Las concentraciones de los microelementos en las soluciones nutritivas se expresan normalmente en mg/1 o, lo que es lo mismo, en ppm. Algunas recomendacio-nes recogidas de la bibliografa son las reflejadas en el Cuadro 3.6.

En el Cuadro 3.7 aparece un listado de los fertili-zantes que pueden utilizarse para el aporte de microe-lementos. A efectos prcticos suelen utilizarse produc-tos comerciales denominados complejos de micronu-trientes que traen los seis elementos en proporciones parecidas a las que se ha hecho referencia. Normal-mente el hierro, manganeso, cobre y cinc vienen que-latados y el molibdeno y el boro en forma de sales inorgnicas. Por ejemplo, uno de los productos comer-ciales ms utilizados es el Nutrel C cuya composicin en porcentajes es la siguiente;

-7 ,50% de Fe-EDTA. -3,30% de Mn-EDTA. - 0,60% de Zn-EDTA. - 0,27% de Cu-EDTA.

46 CAPITULO 3

CULTIVOS SIN SUELO

- 0,65% de B en forma de tetraborato sdico. - 0,20% de Mo en forma de molibdato sdico.

Este complejo de micronutrientes se utiliza en can-tidades de 2 a 3 Kg por cada 1.000 litros de solucin madre concentrada 100 veces.

3.2.6 Clculo de la conductivi-dad final de la solucin nutritivo.

Para calcular la conductividad de la solucin nutri-tiva que se ha de preparar existen varios mtodos. El mtodo ms exacto, y aparentemente ms sencillo, se-ra el de preparar una determinada cantidad de solu-cin nutritiva y medir directamente su conductividad. Para conseguir la exactitud adecuada se debera prepa-rar un volumen, lo suficientemente grande como para contrarrestar los errores en la pesada de las pequeas cantidades de fertilizantes que se usan por litro de agua. En la prctica no se utiliza este mtodo por la carencia que suele haber en el campo del instrumental adecuado. Los otros mtodos son matemticos y se describen a continuacin:

a) Mtodo de la aportacin salina de los iones: Consiste en expresar todas las concentraciones de los iones en ppm y multiplicarlas por unos factores de correccin que segn la bibliografa oscilan entre los valores mostrados en el Cuadro 3.8.

Una vez obtenido el valor corregido para cada ion, se suman todos los valores y el resultado de esta suma ser el valor de la conductividad de la solucin nutriti-va expresado en microSiemens/cm. Este mtodo pro-porciona resultados variables segn los factores elegi-dos.

b) Mtodo de los miliequivalentes: En toda solu cin salina se cumple que la suma del nmero de mi- liequivalenles de aniones es igual a la suma del nme ro miliequivalentes de cationes. Este mtodo consiste en dividir el nmero total de miliequivalentes de aniones o el nmero total de miliequivalentes de cationes entre un factor que vara entre 10 y 12. El resultado viene expresado en mS/cm.

Se debe elegir el factor 10 para conductividades bajas y el 12 para conductividades altas.

c) El que se podra denominar mtodo gravimtrico: El mtodo es parecido al primero. Se expresa la

Cultivo de judas en tablas de lana de roca.

concentracin total de sales de la solucin nutritiva en gramos por litro y se divide por un factor global y va-riable entre 0,7 y 0,9. Igual que anteriormente, el re-sultado viene expresado en mS/cm y se elige el valor 0,7 para conductividades bajas y 0,9 para las altas.

En los ejemplos que se van a realizar a continua-cin se tendr la oportunidad de comparar los resulta-dos de la aplicacin de cada uno de los mtodos des-critos.

3.3. EJEMPLOS DE CLCULOS.

En los ejemplos que se han elegido para desarrollar los clculos se utiliza el Cuadro 3.9 para una mayor faci-lidad y compresin. Este tipo de estadillo est adaptado a la metodologa que anteriormente se ha recomendado. Desde luego que existen otros modelos y a ellos se deber de recurrir cuando se utilicen otras expresiones para la concentracin de los elementos nutritivos.

Cuadro 3.8: Factores de correccin.

HCO3- Ca++ Cl- Mg NO3- K+ Na + SO4=

0,715 2,6 2,14 3,82 1,15 1,84 2,13 1,54

- 1,9 1,9 3,08 1,00 1,74 2,00 0,73

CAPITULO 3

47


Cuadro 3.9:

Agua de riego

Solucin ideal

Aportes previstos

NJ"

Aniones mMo1 fi

N:P04- so4 HCJ- cr

Cationes mMo1 fi CE

~+ K+ Ca++ Mg++ Na+ pH mS/cm

Fertilizantes para 1.000 I de solucin madre 100 veces concentrada Acido ntrico (37%) X 13,8= litros

Acido ntrico (59%) X 7,8= litros

Acido fosfrico (37%) X 21,2= litros

Acido fosfrico (75%) X 8,2= litros

Nitrato potsico X lO,l = kilos

Nitrato calcico X 18,1 =

Nitrato amnico X 8,0= kilos

S co X 17,4=

S

F

F

N

C

4ulfato potsiulfato magnsico X 24,6= kilos

osfato monoamnico X ll,5= kilos

osfato monopotsico X 13,6= kilos

itrato Magnsico X 25,6= kilos

omplejo de Microelementos kilos

8 CAPITUL03

CULTIVOS SIN SUELO

En cada uno de los ejemplos se destacarn aquellos aspectos ms singulares, de tal forma que, al final de este apartado, se pueda tener una idea amplia de las posibilidades de solucin que pueden tener distintas situaciones.

Queremos insistir en la idea de que los clculos realizados no son exactos, ni tienen un rigor cientfico desde un punto de vista qumico. Sin embargo, si son lo suficientemente correctos para su aplicacin en el campo de la Agricultura.

3.3.1 Primer ejemplo. Supngase que el agua de riego est desmineraliza-

da, es decir que no contiene ningn tipo de sales. Este podra considerarse como el caso ms sencillo pero desde luego el ms improbable.

La solucin nutritiva ideal coincide con los aportes previstos, con los aportes reales y con la solucin nutriti-va final. La transformacin de los milimoles a miliequi-valentes se hace con una doble finalidad. Por un lado para realizar el clculo de 1a conductividad y por otro lado para comprobar que la suma de aniones es igual a la su-ma de cationes. En esta igualdad se puede admitir un error mximo del 10%. Si no es as es que probablemen-te se ha cometido algn error en los clculos. La trans-formacin a ppm tiene por objeto e1 realizar el clculo de la conductividad por el mtodo gravimtrico.

La conductividad de la solucin nutritiva se pu

compendio de fertirriego

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