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INTRODUCCIÓN A LA FERTIRRIGACIÓN.PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS INVOLUCRADOS

1. Introducción al concepto de fertirrigación

El término fertirrigación es ya de uso cotidiano entre las personas vinculadas a laagricultura intensiva, y sobre su concepto, que engloba la nutrición hídrica y mineral delos cultivos, se concentra buena parte de los avances técnicos y tecnológicos quesustentan el desarrollo de la agricultura española actuaL

Fertirrigación significa literalmente aplicación simultánea del agua de riego y losfertilizantes, generalmente de manera localizada y con elevada frecuencia. Riegolocalizado es la aplicación del riego en zonas concretas en tomo a las plantas,normalmente bajo presión y a elevada frecuencia, humedeciendo solamente una partedel volumen del suelo (bulbo húmedo) donde se ve fomentado el desarrollo radicular.Los sistemas de riego localizado son fundamentalmente microaspersión, microtubo,cintas perforadas, mangueras de doble cámara, escupido, barboteo, exudación y goteo,este último es el más extendido y popular y va siempre unido al concepto defertirrigación, por lo que se usa un término u otro indistintamente para referimos a unamisma técnica de cultivo.

La localización del riego limita las pérdidas de agua por evapotranspiraciónsuperflua o innecesaria y, siendo menor el volumen mojado, se reduce la capacidad dealmacenamiento, por lo que se precisan aplicaciones frecuentes a dosis reducidas (loque repercute en la disminución de pérdidas de agua por escorrentía e infiltración).

En el contexto económico actual, el objetivo de las explotaciones agrícolas es laobtención del máximo rendimiento, incluyendo la búsqueda de sistemas de cultivo másracionales y eficaces que los tradicionales. Son muchas las ventajas que supone lafertirrigación localizada, ahorros de agua, fertilizantes, mano de obra, labores culturales,a la vez que se incrementa el rendimiento de los cultivos (mayor productividad, calidady precocidad). Un adecuado manejo de estos sistemas incide en una plenadisponibilidad para que las raíces puedan obtener el agua y los nutrientes esencialespara un óptimo crecimiento.

Además de la vertiente económica o productiva de los sistemas agrarios,actualmente cobra mucha importancia el valor medioambiental, es decir, el desarrollotecnológico sostenible con el medio. En este sentido, la práctica de la fertilización exigeuna aplicación racional de fertilizantes, preservando al medio de contaminaciones. Eneste sentido, la técnica de la fertirrigación que permite el fraccionamiento de losfertilizantes según las necesidades diarias de la planta, así como un máximoaprovechamiento de los recursos hídricos, adquiere una especial importancia.

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2. Necesidades de las plantas

En la figura 1 se esquematizan las condiciones necesarias para el crecimiento delas plantas.

Figura 1.'Esquema de las condiciones necesarias para el crecimiento de las plantas.

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Vapor de agua

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+Nutrientes

Luz (energía)

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Oxígeno

Hoy día, el riego pasa a ser una auténtica tecnología cuyo objetivo es mantenerla disponibilidad de agua en la zona radicular a nivel óptimo para obtener unrendimiento lo más próximo posible a la máxima productividad potencial del cultivo enun ambiente dado. La manera de alcanzar este nivel óptimo de humedad en la zonaradicular da lugar a los distintos sistemas de riego que han ido evolucionando a 10 largodel tiempo. En las nuevas técnicas de riego bajo presión, el agua es aplicada parasatisfacer la demanda hídrica diaria del cultivo y no con el objeto de crear un almacénde agua, una adecuada dosis y frecuencia de riego elimina las situaciones extremas de ",exceso y déficit hídrico, y mantiene el suelo/sustrato a una humedad constante e idónea

para que la planta encuentre, no sólo el agua, sino también el oxígeno y los nutrientesprecisos con el mínimo esfuerzo por su parte.

La planta obtiene su energía a través de la radiación luminosa.

Simplificadamente, el proceso consta de dos fases, la fotosíntesis que tiene lugar enpresencia de luz, en la que la planta capta el dióxido de carbono atmosférico y sintetizaglucosa (azúcares) desprendiendo oxígeno:

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y la respiración, mediante la cual, en oscuridad se queman estos azúcaresgenerando la energía que la planta necesita para todos sus procesos metabólicos:

Resulta evidente que la raíz respira para obtener la energía necesaria para laabsorción hídrica y mineral, por lo que es crítica una adecuada aireación delsuelo/sustrato. La cantidad de oxígeno utilizada por las raíces para respirar es diez vecessuperior a la empleada por la parte aérea. Además, si el agua y los nutrientes seencuentran en el entorno radical en la cantidad, proporción y estado de asimilabilidadadecuados, esta absorción tendrá lugar con el mínimo gasto energético, pudiendoemplearse esta energía ahorrada en incrementar el rendimiento productivo de la planta.

Se pretenden unas condiciones constantes de baja tensión del agua en elsuelo/sustrato, lo que se consigue con una aplicación frecuente de agua a las dosisadecuadas. Para no producir un déficit nutricional en la planta por lavado de nutrientes,se realiza un aplicación simultánea de los nutrientes esenciales disueltos. Bajo estascondiciones, los nutrientes presentan un grado de aprovechamiento muy superior al desistemas tradicionales, siempre que se suministren en la dosis y equilibrio adecuados, almostrar mayor movilidad y una distribución más homogénea en el entorno radicular.

3. Optimización del aporte hídrico

Para la producción de un kg de materia vegetal seca, se necesitan entre 200 y800 litros de agua. Las necesidades de agua de las plantas van a depender de la especiey su estado fenológico, del medio de cultivo y de las condiciones ambientales.

El 98-99 % del agua que absorbe la planta se pierde en el procesotranspirativo. Para evaluar las necesidades de riego, hay que añadir la pérdida de aguadesde la superficie del suelo/sustrato, es decir, las necesidades de agua de un cultivovienen marcadas por el agua perdida por evapotranspiración.

La dosis de riego vendrá dada fundamentalmente por la capacidad de retenciónde agua útil del suelo/sustrato. Tiempos o volúmenes de riego superiores a estacapacidad supondrán un drenaje excesivo, un lavado de nutrientes y, en ocasiones, unriesgo de asfixia radicular. Teóricamente siempre interesan dosis de riego pequeñas,pero teniendo en cuenta que los equipos de fertirrigación necesitan un tiempo deestabilización de los diferentes parámetros para que a la planta llegue la soluciónnutritiva pretendida, y que una mayor frecuencia de riegos puede suponer un incrementode gasto energético, mano de obra, riesgo de fallos y, en ocasiones, el mismo sistemapuede limitar el número de riegos a efectuar.

El ajuste de la frecuencia puede establecerse de modo horario, si bien, laprogramación horaria de los riegos plantea problemas, por muy ajustados que éstossean, períodos de tiempo c1imáticamente anormales pueden implicar exceso de aporterespecto a la cantidad de agua necesaria o un déficit lúdrico temporal para la plantación.Actualmente existen en e~ mercado numerosos métodos capaces de solucionar esteproblema, son los denominados métodos de riego por demanda, que actúan de acuerdocon los procesos evapotranspirativos que sufre el cultivo, siempre y cuando esté biendiseñado el proceso de riego y fertilización, presenta la gran ventaja de que los riegos seefectúan cuando las necesidades fisiológicas del cultivo así 10 requieren, con 10 que seasegura un óptimo estado de nutrición hídrica y mineral del cultivo, uniforme a lo largodel tiempo y en cierta medida independiente de factores microclimáticos, a la vez que se

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ahorra agua y fertilizantes. Dentro del riego por demanda encontramos distintossensores o controladores que lo gobiernan:

• Tensiómetros: miden el potencial hídrico del suelo, accionan el inicio delriego por debajo de un umbral de presión de succión (cb) preestablecido.

• Bandeja de lixiviación: de aplicación a cultivos sin suelo o hidropónicos,controlan el drenaje del cultivo y accionan el riego mediante procesos deevapotranspiración y/o succión directa de las raíces.

• Sondas de radiación: miden el nivel de radiación solar (W/m2) que resultaproporcional al consumo hídrico del cultivo, accionan el riego a partir deumbrales prefijados de radiación acumulada. Son aplicables tanto a cultivosen suelo como hidropónicos.

• Unidades evaporimétricas que disparan el riego mediante sondas de nivel enfunción de la evaporación sufrida. Aplicables a cultivos con y sin suelo.

• Balanzas que accionan el riego como respuesta a una pérdida de peso (válidopara cultivos en contenedor).

• Sondas de conductividad como medida del potencial hídrico del sustrato queaccionan el riego al alcanzar un valor de CEprefijado.

• Otros de aplicación más limitada en la actualidad como medida de la

microvariación del grosor de troncos o tallos del vegetal que al perder aguaexperimentan una contracción; medidores de agua en el suelo/sustrato (sondade neutrones, TDR), medidores del potencial de agua en el suelo (bloquesporosos), lectura de temperatura de la superficie de la planta (termómetro deinfrarrojos), medida del potencial de agua del xilema mediante cámara depresión, etc.

Otra posibilidad a la hora de gestionar el aporte hídrico en suelo, consiste enhacerlo a través de la lectura directa de variables climáticas (radiación, temperatura,humedad relativa y velocidad del viento) como responsables de la evapotranspiracióndel cultivo, y teniendo en cuenta un factor (Kc) que define el ritmo de consumo hídricodel cultivo según su fase de desarrollo.

4. Nutrición mineral. Soluciones nutritivas

Las plantas para completar su metabolismo necesitan una serie de elementosquímicos esenciales que deben ser aportados en la cantidad y proporción adecuadas y enestado asimilable. El cuadro 1 muestra dichos elementos y las formas químicas bajo lasque principalmente son absorbidos.

Desde el punto de vista práctico, el aporte fertilizante queda fundamentalmentelimitado por dos parámetros:

• El volumen de suelo/sustrato y su capacidad de almacenamiento de nutrientes, queviene determinada principalmente por la capacidad de intercambio catiónico (ClC).En este punto conviene dejar claro algunos aspectos:

Cuando un sustrato presenta nula o escasa ClC, resulta imprescindible laaplicación de nutrientes en cada riego y según la demanda momentánea de laplanta, y siempre con dosis bajas y de manera frecuente según la curva deretención hídrica del sustrato. En este caso, los nutrientes asimilados por laplanta proceden directamente de los aplicados disueltos en la solución

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nutritiva, ya que ninguno queda almacenado en el sustrato. Los sustratos con

CIC media o elevada (>20 meq/lOOg) y los suelos en general, puedenmantenerse con un riego fertilizante intermitente, si bien, es preferible unaaplicación de solución de fertirriego siempre, ya que de este modo se puedemantener un equilibrio óptimo continuo de elementos nutrientes según lasnecesidades de la planta.

El suelo/sustrato con cierta CIC va a retener o almacenar los nutrientes queson absorbidos en forma catiónica (cuadro 1), mientras que los nutrientes decarácter aniónico, estarán sujetos a un elevado riesgo de lixiviación o lavado.La no retención de aniones es especialmente importante en el caso delnitrógeno.

El potasio es retenido con menor fuerza que calcio y magnesio, esextremadamente soluble y dado que es un nutriente requerido en cantidadesimportantes, frecuentemente, la cantidad almacenada resulta insuficiente.Sus pérdidas por lixiviación también pueden ser importantes.

Cuando manejamos sustratos con CIC nula o baja y/o de naturalezainorgánica, no se deben aportar fertilizantes amoniacales y/o ureicos más queen cantidades muy reducidas.

• La tolerancia a la salinidad de la especie cultivada: cada planta tiene unos límites detolerancia a la salinidad, por encima de los cuales, la presión osmótica generada enel entorno radical impide la normal absorción de agua del cultivo, necesitando elvegetal un aporte energético suplementario para su nutrición hídrica, lo querepercute marcadamente en el rendimiento del cultivo. Cuanto mayor sea la presiónosmótica o la conductividad eléctrica (CE) de la disolución del suelo/sustrato, máslenta será la absorción de agua. Además, conviene aclarar algunos aspectos:

El problema de la salinidad es uno de los más graves y antiguos en la agriculturamundial. Se da preferentemente en zonas áridas y semi áridas, donde confrecuencia constituye el factor limitante de la fertilidad de los suelos. En estas

áreas el riego es necesario y las lluvias son demasiado escasas como paraarrastrar las sales lejos del alcance de las raíces, lo mismo sucede en cultivos

protegidos. La tercera parte de las zonas de regadío se encuentran afectadas porcontenidos salinos excesivos en la actualidad, y el problema tiende a crecer, yaque la expansión de los regadíos llevan al uso de suelos marginales hasta a..i1orano utilizados y a una sobreexplotación de acuíferos subterráneos cada vez conmayor cantidad de sales solubles.

La salinidad de un suelo puede tener principalmente tres orígenes diferentes. Enprimer lugar que se trate de un asentamiento salino de por sí, es decir suelosformados sobre yacimientos salinos, antiguas cuencas marinas, rocas que liberengran cantidad de sales solubles, etc. En segundo término que exista una capafreática alta y con elevado contenido salino, sales que acumula en el suelo cadavez que crece su nivel. Y en tercer lugar que la salinidad sea debida a los aportessalinos del agua de riego empleada (o aporte incontrolado de fertilizantes), estaúltima forma es la más grave y sobre ella podemos ejercer acciones de controlcomo después se verá.

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La salinidad afecta a las plantas de dos formas distitas, a través del contenidosalino total y por toxicidades específicas de los distintos iones (sodio, cloruros,boro, sulfatos, etc,).

Bajo climas áridos con ausencia de lluvias que permitan un lavado de las salesdel suelo en profundidad, y en cultivos protegidos, se favorece la acumulaciónde sales en el suelo, más aún si se emplean aguas de elevado contenido salinoy/o existe un uso inadecuado de fertilizantes. Es por esto, que sea necesaria unacorrecta dosificación del abonado y el uso de aguas de riego de buena calidad oal menos, acordes con el cultivo establecido. Por esta razón resultaimprescindible el control de la CE.

Cada planta tiene unos límites de tolerancia a la salinidad, si bien éstos sonmayores en invierno y en estado adulto que en verano y plantas jóvenes. Encualquier cultivo, su rendimiento no se ve afectado conforme va aumentando lasalinidad, hasta alcanzar un nivel (valor umbral) a partir del cual el aumentoprogresivo de la salinidad conlleva una progresiva disminución más _o menosrápida de la producción. En el cuadro 2 se indican los valores umbrales de CE de

diversos cultivos referidos a plantas adultas y riegos superficiales por métodoscorrientes. En germinación y en estado de plántulas, estos valores generalmenteson menores. Valores mayores de los indicados pueden suponer pérdidas derendimiento superiores al 10%, aunque se debe tener en cuenta que laclimatología de la zona, la variedad, el portainjerto, las propiedades y el tipo desuelo pueden variar notablemente los datos expuestos que deben tomarseexclusivamente como referencia. Al contenido salino del agua de riego hay queañadir el que aportan los distintos fertilizantes, todos (excepto la urea) son salesque se disocian en sus iones correspondientes en el agua aumentando la CE de lamisma. Además hay que tener en cuenta factores como la propia salinidad delsuelo, las lluvias, la frecuencia de riego, etc., que van a influir en la CE de ladisolución del suelo.

Las aguas de riego y los fertilizantes incorporan sales al suelo (o sustrato) y lasaguas de drenaje las eliminan. Conforme la planta consume agua, las sales noabsorbidas por el vegetal sufren una progresiva concentración en el medio,aumentando de este modo el contenido salino y la presión osmótica (salvo que laplanta absorba proporcionalmente más sales que agua). Cuando la cantidad desales aportadas supera a la cantidad eliminada el suelo (o sustrato) sufre unproceso de salinización. Un suelo se considera salino cuando tiene una CE

superior a 4 mS/cm a 25° C en el extracto de saturación. La recuperación de lossuelos salinos es muy complicada y costosa. En primer lugar hay que establecerun sistema de drenaje que permita el lavado de sales en exceso, después que hayque efectuar este lavado mediante riego, el problema se agrava cuando el riegose realiza también con aguas salinas, lo que exige un control riguroso delcontenido de sales del agua y del extracto del suelo mediante medidas de CE.

Para efectuar el control de la salinidad del suelo se aconseja:

· Agua de riego adecuada.· Buen drenaje.· Sistema de riego apropiado.

· Volúmenes de agua adecuados y repartidos en cuantas más veces mejor.

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. Abonado en cantidades pequeñas y frecuentes .

. Control exhaustivo de la CE del medio.

Para el cálculo de las necesidades de lixiviación que deben establecerse para evitarla acumulación de sales en el perfil del suelo (o sustrato) puede utilizarse laecuación siguiente:

NL = CEa /2CE máx (extracto saturado)

CE a = CE del agua de riegoCE máx = Máxima CE del extracto saturado que tolera un determinado cultivo(varía entre 8 y 12 según cultivo).

En el cuadro 3 se exponen los valores de CE rnáx (mS/cm a 25° C) para distintoscultivos.

Otros aspectos a tener en cuenta de cara a la nutrición mineral de las plantas sereseñan a continuación.

La absorción de nutrientes está influida determinantemente por la temperatura delsustrato.

La relación N/K sea de vital importancia para controlar procesos como desarrollovegetativo, floración, maduración de frutos, formación de semillas, dureza de tallos,etc.

El desequilibrio entre los diferentes elementos nutritivos puede causar problemasgraves de antagonismos que dificultarán la correcta absorción mineral.

Fertilizantes empleados en jertirrigación

Se denomina fertilizante o abono a todo producto natural o sintético, orgánico oinorgánico, que se añade al suelo o a las plantas para poner a disposición de éstasnutrientes necesarios para su desarrollo. Los fertilizantes empleados en fertirrigacióndeben ser abonos líquidos o sólidos especiales de alta solubilidad, es decir, cuyo residuoinsoluble en agua a 15°C, a la mayor dosis de empleo recomendada, sea inferior al0.5%.

Como norma general, los abonos sólidos empleados en fertirrigación son salesaltamente disociables, es decir, en disolución se separan en sus correspondientes partescatiónica y aniónica (lo que ya sucede en los abonos líquidos) generando un incrementoespecífico de la CE, ésto conlleva a un aumento de la presión osmótica de la disolucióndisponible en el entorno radical, lo que dificulta la absorción hídrica por parte de laplanta. Ya se han mencionado las sensibilidades, tolerancias y resistencias de diversoscultivos a la salinidad (CE), en este parámetro no sólo hay que considerar la CE delagua de riego, sino que hay que añadir el incremento sufrido en la misma al adicionarlos fertilizantes.

De una manera muy genérica, ya que depende de numerosos factores (especie yestado fenológico, técnica de riego, sistema de cultivo, calidad del agua de riego, tipo desuelo/sustrato, condiciones climáticas, etc.) se puede considerar como aceptable una CE

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·'JlGRICOLAStotal de 2-3 mS/cm, con un máximo de incremento de CE debido al abonado de 1mS/cm.

En las figuras 2 y 3 se muestran las curvas de CE en agua desionizadacorrespondientes a los fertilizantes sólidos más empleados en fertirrigación, más lascorrespondientes a los dos fertilizantes líquidos de uso más difundido (sin considerar losácidos minerales nítrico, fosfórico y sulfúrico). Estas curvas pueden emplearse de modoorientativo o aproximado para comparar los niveles de salinidad inducidos por cadafertilizante estudiado.

Para poder establecer este tipo de comparaciones, resulta interesante tener en

cuenta las equivalencias nutritivas de cada uno de los fertilizantes, las cuales quedanrecogidas en el cuadro 4. Por ejemplo, una misma cantidad de nitrato amónico

proporciona más del doble de nitrógeno que el nitrato cálcico, cuando se persigue ladosificación exclusiva de este nutriente y los incrementos de CE pueden ser limitantesdel cultivo, es preciso tener claro las cantidades relativas de cada abono necesarias paracubrir los requerimientos nutritivos de la plantación.

Las particularidades de empleo de cada fertilizante, se detallan a continuación:

• Nitrato amónico (33.5% N): es el conocido 33.5, quizá el abono sólido másempleado en fertirrigación, con la mitad de su nitrógeno en forma nítrica y laotra mitad en forma amoniacal. Sin embargo en hidroponía su utilización sereduce al empleo de dosis muy pequeñas. Esto es debido a la fitotoxidad delion amonio CNH4y., esta forma nitrogenada es directamente asimilable por laplanta y, en la zona del Sureste español, por encima de 0.5 mM en la

solución nutritiva ya puede presentar problemas de toxicidad, por ello encultivo hidropónico sólo se utiliza nitrato amónico en situaciones de grandemanda de nitrógeno. Sin embargo, para el cultivo en suelo es unfertilizante cuyo empleo ofrece muchas ventajas, es acidificante, de granriqueza y la forma amónica es retenida por los coloides del suelo(minimizando las pérdidas por lavad.o del perfil) y es absorbida por la plantaa medida que se transforma en ion nitrato mediante el proceso denitrificación realizado por bacterias nitrificantes. Provoca aumentos de CEelevados.

• Urea (46% N): es el fertilizante nitrogenado de mayor riqueza, con un 46%de nitrógeno en forma arnídica, que debe pasar a ion nitrato para serabsorbido por el cultivo. No se emplea en cultivo hidropónico, pero sí esmuy utilizada en fertirrigación de cultivos en suelo, donde se transforma enla forma nítrica tras un paso intermedio por la forma amoniacal. Estastransformaciones son dependientes de múltiples factores tales comohumedad, temperatura, tipo de suelo, contenido en materia orgánica, etc., loque origina no tener totalmente controlado su grado de aprovechamiento enla nutrición del cultivo. Durante su proceso de fabricación puede quedarcontaminada por un compuesto fitotóxico denominado biuret, éste, comonorma general, debe ser inferior al 0.3% para su empleo en fertirrigación.Desde el punto de vista de la CE, constituye una muy ventajosa excepción, alser una forma orgánica no disociada en disolución, no provoca aumentoalguno de la CE al adicionarla al agua de riego.'

• Nitrato potásico (13-46-0): constituye la fuente potásica más utilizada enfertirrigación, frecuentemente se cubren las necesidades de potasio con el

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uso exclusivo de este fertilizante. Muestra incrementos de CE relativamenteelevados.

• Nitrato cálcico (15.5% N Y27% CaO): es un fertilizante muy empleado enfertirrigación. El suministro de cantidades de calcio adicionales a laspresentes en el agua de riego resulta a veces beneficioso ante excesosrelativos de sodio (para prevenir la degradación de la estructura del suelo) yde magnesio o para prevenir fisiopatías ocasionadas por deficiencia cálcicatales como el blossom end rot (podredumbre apical) de tomates, pimientos ymelones, el tipburn de lechugas o el bitter pit de manzanas. Una pequeñaparte de su nitrógeno (alrededor del 1%) está en forma amoniacal. Muestraniveles medios de incremento de CE.

• Nitrato de magnesio (11% N Y 15.7% MgO): abono empleado sólo antesituaciones de potencial carencia de magnesio, su empleo no está muydifundido. Muestra incrementos de CE bajos.

• Sulfato amónico (21%N y 58% S03): abono empleado en situaciones depotencial carencia de azufre, es acidificante y su uso en hidroponía está muylimitado por lo anteriormente referido respecto al ion amonio. Provocaaumentos de CE extremadamente altos (además de mostrar una riquezanitrogenada no muy elevada), por lo que su empleo con aguas de riegosalinas es poco aconsejable, sobre todo si son ricas en sulfatos.

Sulfato potásico (50-52% K20 y 46.5-47.5% S03): es el segundo abonopotásico más ampliamente utilizado. Su empleo viene motivadoprincipalmente por situaciones de carencia potencial de azufre o pornecesidades de abonado potásico sin incrementos en el aporte de nitrógeno.Provoca aumentos de CE altos, limitando su empleo en aguas de altasalinidad, sobre todo si en ellas predomina el ion sulfato.

Sulfato de magnesio (16% MgO y 31.7% S03): es generalmente la fuente demagnesio empleada en fertirrigación ante situaciones potenciales de carenciamagnésica, ya que se aporta el magnesio adicional necesario sin modificar elequilibrio NPK. Es un abono que provoca incrementos de CE bajos.

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• Fosfato monoamónico (12% N y 60% P205): es el abono fosfatado sólidomás empleado en fertirrigación. En cultivo hidropónico su uso está limitadoya que la totalidad de su nitrógeno está en forma amoniacal, en suelo, suempleo está siendo cada vez más desplazado por las múltiples ventajas quesupone la utilización de ácido fosfórico como fuente de fósforo. Provocaincrementos bajos de CE.

• Fosfato monopotásico (51% P205 Y 34% K20): se trata de un abono deexcelentes cualidades fisico-químicas y nutricionales, pero con un preciomuy elevado. Es un fertilizante que provoca aumentos de CE muy bajos.

• Cloruro potásico (60% K20): fertilizante de gran riqueza en potasio, perocon el inconveniente de aportar gran cantidad de cloruro, con lo que su uso

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queda restringido a aguas de buena calidad, con niveles de cloruros nulos omuy bajos. Provoca incrementos de CE muy altos.

• Cloruro sódico: es la conocida sal de mesa o sal común, se· utiliza ensituaciones concretas de agua de muy baja CE en cultivos como tomate, querequieren CE relativamente altas para favorecer procesos de maduración,fmneza de la fruta y, sobre todo, elevación de su contenido en azúcares. Setrata de un producto barato que genera incrementos de CE muy elevados, lopretendido con su empleo.

• Solución nitrogenada N-32 (32% N): la utilización de abonos líquidos estáampliamente difundida en las técnicas de fertirrigación, debido a lacomodidad de manejo que presentan. A pesar de que en la actualidad esperfectamente factible encargar una solución concentrada a la c;arta, con elequilibrio nutritivo deseado, existen dos soluciones líquidas nitrogenadas deamplio uso. Una de ellas es la conocida N-32, con un 32% de nitrógeno, lamitad del mismo en forma ureica y la otra mitad a partes iguales de formanítrica y amoniacal (se trata de una mezcla con nitrógeno procedente a partesiguales de urea y nitrato amónico). Presenta las mismas características deempleo referidas para la urea y el nitrato amónico.Solución nitrogenada N-20 (20% N): es la otra solución líquida fertilizantede uso más difundido, se trata de una solución de nitrato amónicoequivalente al 20% de nitrógeno (la mitad en forma nítrica y la otra mitad enforma amoniacal), por lo que muestra sus mismas características de empleo.

Elaboración de la solución nutritiva

Antes de elaborar cualquier solución nutriente, es recomendable analizar el aguad· L . C -+'2 M +2 N +, 1 . Cl- SO -2 de nego. os catlOnes a·, g ya, as! como os amones y 4, pue enencontrarse en cantidades excesivas respecto a las necesidades de la planta, por lo queconviene tenerlo en cuenta a la hora de escoger los fertilizantes y las cantidadesrelativas a aplicar. El nivel de iones C03-2 y HC03-, nos indicarán la necesidad de ácidoa aplicar para ajustar el pH de nuestra solución al valor óptimo, como después veremos.El principal parámetro a la hora de evaluar la calidad de un agua para riego es sucontenido salido, determinado indirectamente por medida de la CE. Se puede establecerla siguiente clasificación según el valor de CE (dS/m a 25°C): excelente «0.25), buena(0.25-0.75), permisible (0.75-2.0), dudosa (2.0-3.0) e inadecuada (>3.0).

Para elaborar una solución nutritiva, generalmente se parte de soluciones madrede fertilizantes, donde se separan los fertilizantes según su grado compatibilidad y seconcentran según su solubilidad relativa y proporciones requeridas (cuadros 5 y 6).Estas soluciones concentradas se diluyen para obtener la solución nutriente final que seaporta a la planta.

Cuando nos referimos a la cantidad de nutrientes en solución, los datos sonreferidos a concentraciones molares o equivalentes (mmoles/1 o meq/l), por ser estetérmino de expresión más correcto cuando lo que manejamos son disoluciones acuosas,en las que los diferentes nutrientes se encuentran fundamentalmente en forma iónica.Para establecer las conversiones pertinentes a cantidades relativas de fertilizantes, sepuede utilizar el cuadro 7.

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,'J!GRICOLASAcidificación de la solución nutriente. Importancia del factor pH

De acuerdo con la composición química de las aguas de riego normalmenteempleadas, el poder tampón o amortiguador de éstas ante la adición de un compuestoácido, depende casi exclusivamente de la presencia de ion bicarbonato (HC03} Esteanión es la especie predominante del equilibrio del ácido carbónico en disolución entrepH 4 Y pH 8.3, Y es determinante en el valor de pH de la solución. Al adicionar unácido, es decir, cualquier sustancia capaz de aportar iones hidrógeno (By y que,generalmente, en nuestro caso se trata de los ácidos nítrico, fosfórico o sulfúrico, seproduce la siguiente reacción de neutralización:

Se eliminan iones bicarbonato, para obtener agua y dióxido de carbono gas. Estaes la principal reacción que va a gobernar el pH de una solución nutritiva, y en base aella se explica el escaso incremento de CE encontrado al ajustar el pH de la soluciónnutriente con ácidos, aportamos una especie iónica, pero desaparece una cantidadequivalente de ion bicarbonato.

El ajuste del pH de la solución nutriente en fertirrigación, nos proporcIonamúltiples aspectos ventajosos, los dos principales se citan a continuación:

• pH óptimo para la disponibilidad de elementos nutritivos:

Cada uno de los elementos esenciales para las plantas presentan un rangode pH, en el que las formas asimilables por los cultivos, se encuentran a lamayor disponibilidad. Este rango de pH es variable para cada uno de losnutrientes esenciales, presentándose en tomo a pH 6.5 la mejor disponibilidad dela mayor parte de los elementos nutritivos. Por esta razón, el pH de lassoluciones nutritivas bajo fertirrigación en general, se establece en tomo a 5.5,este valor con los posteriores reequilibrios, generalmente asciende hasta 6.0-6.5a la salida del emisor.

Existen además, unos valores de pH óptimos para la absorción yfuncionamiento radicular de cada especie. De esta forma, existen plantas que seadaptan mejor a niveles bajos de pH (especies acidófilas) y otras que, por elcontrario, se desarrollan más adecuadamente en condiciones de pH superiores(especies neutrófilas o basólifas). Este factor, aunque generalmente muestramenor importancia que la disponibilidad de elementos nutritivos, tanlbiénconviene tenerlo en cuenta.

• Prevención y/o eliminación de obstrucciones y depósitos en redes de riego yemIsores

Las obstrucciones de emisores y redes de riego sucedenfundamentalmente por tres causas diferenciadas: fisicas (sólidos en suspensión),biológicas (bacterias y algas) y químicas (formación de precipitados). Las aguasde procedencia superficial, presentan generalmente problemas asociados aobstrucciones de origen biológico, algas y bacterias que forman agregadosobstruyendo los emisores. Los residuos de descomposición de algas puedenacumularse en tuberías y emisores y servir de soporte para el crecimiento de unamasa viscosa de bacterias.

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Las aguas de procedencia tanto superficial como subterránea, a menudocontienen elevados niveles de sales disueltas que pueden precipitar formandoincrustaciones. El carbonato cálcico es el constituyente más común de lasincrustaciones, generalmente en la forma mineral de calcita que se forma a lastemperaturas comunes dentro de los sistemas de fertirrigación.

El riesgo de formación de obstrucciones de origen químico es muyelevado por encima de pH 7.5, con dureza superior a 300 o con niveles de hierroo manganeso mayores de 1.5 ppm. La inyección de ácidos puede evitar orediso1ver las incrustaciones, reducir o eliminar la precipitación mineral y crearun ambiente indeseable para el crecimiento microbiano.

La propia técnica de fertirrigación puede también contribuir a losproblemas de ensuciamientos y obstrucciones de redes de riego y emisores, yaque estamos aportando fertilizantes minerales que no son más que sales solublesque contiene elementos nutritivos necesarios para el cultivo. Conviene tener encuenta que por encima de pH 6.5, la disponibilidad del fósforo y el calciopueden decrecer considerablemente debido al predominio de la forma HP04-2

(que forma precipitados insolubles en contacto con el calcio) sobre la formaH2P04- (que forma compuestos muy solubles con el calcio). Por encima de pH 7el riesgo de precipitación de calcio y magnesio en forma de carbonatos, CaC03 yMgC03, es muy alto, lo que puede provocar importantes obturaciones deemisores y otros componentes en los sistemas de fertirriego.

El hierro, a menos que se adicione diariamente o en forma quelatada, seencuentra en forma iónica disponible para la planta en menos del 50% porencima de pH 7, mientras que a pH 8 no queda nada disponible debido a suprecipitación en forma de hidróxido férrico Fe(OH)3 (óxido, robín o herrumbre).Por el contrario, por debajo de pH 6.5, más del 90% del hierro permanecedisuelto y disponible para las plantas. El manganeso sigue una dinámica similar.

Resumiendo, el pH en las soluciones de fertirrigación, debe ser tal quepermita estar disueltos a la totalidad de los nutrientes sin dañar las raíces,evitando de este modo la formación de precipitados (algunos de los cualespueden presentarse en forma de finísima suspensión invisible alojo humano)que pudieran causar obturaciones en los sistemas de riego e indisponibilidadpara la absorción radical de dichos nutrientes.

Automatización del proceso de fertirrigación

La evolución tecnológica asociada al concepto de fertirrigación va encaminadaal diseño y fabricación de sistemas, materiales, automatismos, sensores y otroselementos, que permiten sacar1e el máximo rendimiento y que aseguren la fiabilidad yeficacia del sistema.

La uniformidad en el riego lograda en este tipo de técnicas, junto a la posibilidadde llevar a cabo otro tipo de labores como aplicación de fitosanitarios y otros productosquímicos (quimigación) o las marcadas ventajas de índole fisiológico que posibilitan unrendimiento económico más ventajoso del cultivo, han supuesto la proliferación en elmercado de los nuevos equipos de fertirrigación, que automatizan y controlan todos losprocesos relativos a las redes de riego y al proceso de dosificación de fertilizantes.

Estos equipos automáticos de fertirrigación constan de una serie de elementos deregulación y manejo que, intercalados o no en la red de riego, aseguran un controlracional y exhaustivo de los procesos de riego y fertilización. Su introduccióngeneralizada en España es relativamente reciente y sigue una progresión geométrica

12

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flIEDADES·'JlGRICOLAS

paralela a la evolución del precio y la fiabilidad de los elementos electrónicos ehidraúlicos que los componen. Las posibilidades de manejo adaptables a las necesidadesdel usuario de los modernos equipos de fertirrigación son enormes.

El controlador de riego es el elemento de automatización que centraliza todas lasórdenes encaminadas a un eficaz funcionamiento del sistema. Un controlador defertirrigación completo debe contemplar la puesta en marcha y el paro en el momentopreciso de bombas, válvulas de mando, agitadores y dosificadores de fertilizantes,dispositivos de control, medida, regulación, seguridad, emergencia, etc. Todo ello comorespuesta tanto a programas prefijados como a condicionantes, previsibles o fortuitos,en la instalación, suelo/sustrato, cultivo o ambiente. Además el controlador de riegodebe suministrar una información completa y permanente de lo que acontece en lainstalación, programas ejecutados y en curso, tiempo y/o volumen de agua yfertilizantes aplicados, parámetros defmitorios de la solución nutriente aplicada (CE,pH, temperatura, etc.), caudales, incidencias, alarmas, averías, etc.

El mercado ofrece una enorme cantidad de controladores de fertirriego,adaptables a cualquier tipo de instalación en función del grado de automatización que sequiera conseguir y de la relación prestación/precio de cada aparato.

Cuadro 1. Elementos esenciales para las plantas y las formas en las que sonprincipalmente absorbidos o asimilados.

ELEMENTO SIMBOLOPESOFORMA DEPESO IONlCO OESENCIAL

QUÍMICOATÓMICOABSORCIÓNMOLECULARN03-

62.0Nitrógeno

N14.0N}-L¡+18.0Fósforo

P31.0H2P04-97.0Potasio

K39.1K+39.1Calcio

Ca40.1Ca+240.1Magnesio

Mg24.3MgT224.3Azufre

S32.1S04-296.1Boro

B10.8H3B0361.8Hierro

Fe55.8Fe+255.8Manganeso

Mn54.9tvfn+254.9Cinc

Zn65.4Zn+265.4Cobre

Cu63.5Cu+263.5Cloro

Cl35.5cr35.5Molibdeno

Mo95.9M004-2159.9CO2

44Carbono

C12.0HC03-61.0C03-2

60.0H20Hidrógeno

H1.0en otros iones18H20Oxígeno

O16.0en otros iones18

13

ííííííí(((

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"'EDADES,'JlGRICOLAS

Cuadro 2. CE umbral del extraéto de saturación del suelo (CEs) y del agua de riego(CEa) estimadas para distintos cultivos en estado adulto y con métodos tradicionales denego.

C. E. umbral C. E. umbralC. E. umbral

HORTICOLAS(mS/cm a 25°C)FRUTALES(mS/cm a 25°C)EXTENSIVOS(mS/cm a 25°C)

C.E.s

C.E.a c.E.sC.E.a C.E.sC.E.a

Fresa

1.30.9Aguacate1.81.2Fríjoles1.5LO.Judía 1.51.0Banana2.01.3Alfalfa3.42.2

Zanahoria

1.71.1Morera2.21.5 Lino3.42.3

Cebolla

1.81.2Albaricoquero2.21.5Cacahuete3.52.4

Lechuga

2.01.3Almendro2.21.5Habas3.72.9

Rábano

2.01.3Ciruelo2.21.5Caña de azúcar4.43.0

Pepino

2.11.4Melocotonero2.21.5Lenteja4.63.0

Berengena

2.51.7Manzano2.31.5Arroz4.83.1

Pimiento

2.51.7Naranjo2.41.6Maíz5.73.5

Patata

2.51.7Limonero2.41.6 Soja6.03.7

Col

2.81.9 Peral2.41.6Avena6.03.8

Sandía

3.32.2 Nogal2.41.6Trigo6.44.0

Melón

3.52.4Pomelo2.51.6Sorgo6.440.Tomate 3.82.5 Vid3.52.2Girasol7.04.0

ICalabaza3.82.6Granado3.83.0Azafrán7.04.8

Bróculi

3.82.6Algarrobo3.93.1 Colza9.55.5

Apio

4.02.8Higuera4.03.2Remolacha az.10.0 I6.5

Espinaca

4.22.9 Olivo4.33.5Algodón10.06.7

Espárrago

4.53.2Palmera datilera7.04.8Cebada11.07.5

14

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Cuadro 3. CE máxima (en mS/cm a 25° C) estimada para el crecimiento de cultivosnormales.

HORTICOLAS C.E. máxFRUTALESC.E. máxEXTENSIVOSc.E. máx

Fresa

4.5Aguacate6.0Fríjoles6.0

Judía

6.0Banana7.0Alfalfa16.0

Zanahoria

8.0Morera8.0Lino11.0

Cebolla

8.0Albaricoquero7.0Cacahuete7.0

Apio

9.0Almendro7.5Habas13.0

Lechuga

10.0Ciruelo7.5Caña de azúcar15.0

Rábano

10.0Melocotonero7.0Lenteja15.0

Pepíno

11.0Manzano8.5Arroz13.0

Berengena

12.0Naranjo9.0Maíz11.0

Pimiento

10.0Limonero9.0Saja11.0

Patata

11.0Peral8.5Avena15.0ICol

12.0Nogal9.0Trigo22.0

Sandía·

15.0Pomelo9.0Sorgo20.0

Melón

16.0Vid13.0Girasol18.0

Tomate

14.0Granado15.0Azafrán16.0

Calabaza

16.0Algarrobo15.0Calza20.0

Bróculi

14.0Higuera15.0Remolacha az.26.0

Espinaca

16.0Olivo15.0Algodón30.0

Espárrago

20.0Palmera datilera35.0I

Cebada 32.0

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•.~~.~f1IEDADES

·'JlGRICOLASCuadro 4. Equivalencias entre los distintos fertilizantes empleados en fertirrigaciónrespecto a sus aportes de elementos nutritivos principales N-P-K

El UIVALENCIAS EN CUANTO AL APORTE DE NITRÓGENO (g del fertilizant~IABONOS

NitratoNitratoSulfatoNitratoUreaFosfatoNitratoSoluciónSoluciónAc. nítrico1 g de:

cálcicomagnesioamónicoamónÍcocristalinamonoam.ootásicoN-32N-2059%

Nitrato cálcico11.410.740.460.341.291.190.480.781.18

Nitrato II Imagnesio0.7110.520.330.240.920.850.340.550.84

Sulfato amónÍco1.351.9110.630.461.751.620.661.051.60

Nitrato amónico2.163.051.6010.732.792.581.051.682.56

Urea cristalina2.974.182.1913713.833.541.442.303.51

Fosfato monoam.

0.771.090.570.360.2610.920.380.600.92Nitrato potásico

0.841.180.620.390.281.08I1 0.410.650.99Solución N-32

2.062.911.520.960.702.672.4611.602.44Solución N-20

1.291.820.950.600.431.671.540.6311.53Ac. nítrico

1.09 I59%0.851.190.620.390.28 1.010.410.661

EQUIVALENCIAS EN CUANTO AL APORTE DE FOSFORO (g del fertilizante)ABONOS

FosfatoFosfatoFosfatoFosfatoAcido1 g de:

monoamónicobiamónicode ureamonoootásicofosfórico 75%Fosfato monoamónico

11.131.361.181.11Fosfato biamónico

0.8811.201.040.98Fosfato de urea

0.730.8310.860.81Fosfato monoootásico

0.850.961.1610.94Acido fosfórico 75%

0.901.02I1.23 1.061

EQUIVALENCIAS EN CUANTO AL APORTE DE POTASIO (g del fertilizante)ABONOS

CloruroSulfatoNitratoFosfatoSolución ácida de1 g de:

de ootasiode ootasioootásicomonoootásicoootasio (0-0-10)Cloruro de potasio

11.151301.766.00Sulfato de potasio

0.8711.131.535.20Nitrato ootásico

0.770.8811354.60Fosfato monoootásico

0.570.650.7413.40Solución ácida de potasio (0-0-10)

0.170.190.220.291

16

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'f1fEDADES·'JlGRICOLAS

Cuadro 5. Orientaciones sobre la compatibilidad de mezclas de los principalesfertilizantes para fertirrigación.

SAUNCNPNAAFMAPDAPFMPCPSPSNNPKSMSA

XO++XXXX+++++U

X XXOXXXX++OOXNC

OX +OOOOO+OXOONP

+X+ ++++++++++NA

+OO+ XXXX++XX+AF

XXO+X +++++XXXMAP

XXO+X+ ++++XX+DAP

XXO+X++ +++XX+FMP

XXO+X+++ ++XX+CP

+++++++++ ++++SP

++O+++++++ +X+SN

+OX+XXXXX++ X+NPK

+OO+XXXXX+XX XSM

+XO++X++++++X

SA: Sulfato amónico. U: Urea. NC: Nitrato cálcico. NP: Nitrato potásico. NA: Nitrato amónico. AF:ácido fosfórico. MAP: Fosfato monoamónico. DAP: Fosfato biamónico. FMP: fosfato monopotásico. CP:cloruro potásico. SP: sulfato potásico. SN: solución nitrogenada. NPK: Complejos N-P-K. SM: sulfato demagnesio.O: Mezcla prohibidaX: Mezcla posible en el momento de su aplicación+: Mezcla sin limitaciones

Cuadro 6. Concentraciones máximas aconsejables para la preparación de las solucionesmadre, concentraciones normalmente empleadas en los tanques de solución madre ydosis de empleo orientativas para distintos fertilizantes.

ConcentraciónConcentraciónFERTILIZANTE

máxima aconsejadanormalmente empleadaDosis orientativas de empleopara solución madre

para solución madre

0.2-0.4 gil, hasta 1 gil si se quiereNitrato amónico

35%20%forzar el abonado nitroQenadoUrea

35%10%0.5-1 Q/Lmáximo 2 Q/1Solución N-32

35%20%0.2-0.5fl.¡· , máximo 1g¡¡Solución N-20

Sin limiTe20%0.3-0.5f!,¡, máximo 1g¡¡Acido fosfórico

Sin límite10%0.1-0.5 g/l vigilando el oH

0.1-0.3 gil vigilando el pH, paraAcido nítrico

Sin límite10%limpieza lKglm2 durante 12horas con conducciones cerradas15% en invierno Fosfato monoamónico

20% en verano10%0.1-0.3 Q/1,máximo 1 Q/112% en invierno Nitrato potásico

15% en verano10-15%0.5-0.8 Q/1,máximo lQ/1Sulfato amónico

12%7.5%0.1-0.3 .g/l, máximo 0.5g¡¡20% en invierno Fosfato-urea

25% en verano10%0.2-0.5 g/l, máximo 0.8 Q/1Sulfato potásico

10%7.5%0.2-0.5 Q/1,máximo 0.8 Q/1Nitrato cálcico

20%20%0.3-0.8 Q/ , máximo 1 Q/1Nitrato de magnesio

25%10%0.2-0.5Q/, máximo 1g¡¡Fosfato monopotásico

20%10%0.1-0.3Q/ , máximo 1g¡¡Sulfato de magnesio

10%7.5%0.2-0.5 g/l, máximo 1ng¡¡

17

í"

Cuadro 7. Cantidad de milimoles de componentes iónicos aportados por gramo(fertilizantes sólidos) o m1 (líquidos) de los principales fertilizantes empleados enfertirrigación. Los cálculos se han efectuado teniendo en cuenta las composicionesnormalmente garantizadas.

FERTILIZANTES IONES rnmoles/ml de fertilizante)

LÍQUIDOS, 1 ml de:

N03-NR¡+H2P04-K+Ca+2Mg+2S04-lcrAcido fosfórico 75%

12.0Acido nítrico 5<)010

12.7Acido sulfúrico 98%

18.8

Solución nitrogenada N-32*

7.67.6

Solución nitrogenada N-20

9.19.1

Solución ácida de potasio (0-0-10)0.92.3

FERTILIZANTESIONES (rnmoles/.g de fertilizante)

SÓLIDOS, 1 g de:N03-NR¡+H2P04-K+Ca+2Mg+2S04-2cr

Nitrato cálcico 15.5% N, 27% CaO

10.30.8 4.8

Nitrato magnesio 11% N, 15.7% MgO7.9 3.9

Sulfato amónico 21% N, 58.8% S0315.07.4

Nitrato amónico 33.5% N

12.012.0

Cloruro potásico 60% K20

12.712.7

Sulfato potásico 52% K20, 47.5% S03

11.05.9

Fosfato monoamónico (12-61-0)8.68.6

Fosfato diamónico (21-53-0)15.07.5

Nitrato potásico (13-0-46)9.39.8

Fosfato monopotásico (0-51-34)7.27.2

Sulf. magnesio 16% MgO, 31.7% S03

4.04.0

*La solución N-32 aporta además 15.1 rnmoles de N-ureico no disociado por mI

18

í'Figuras 2 Y3. CE en agua destilada de diferentes abonos a concentraciones de uso.

3500

r

3000..--

5 2500-....(f)O 2000'-()E 1500-..-

W 1000 - UUUUUmmmmu

()500

o

O 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Concentración (g/lo mili para N-20 y N-32)

1,2 1,4 1,6 1,8 2

Concentración (gIl)

3500

3000

..-- 5 2500-....(f)O 2000'-()E 1"500-..-~ 1000() 500

OO

0,20,40,60,81

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(' 19