TEMA 5:
LA QUIMICA Y SUSTITUCION DE SUELO (CULTIVOS SIN SUELO)
Desde el punto de vista hortícola, la finalidad de cualquier medio de cultivo es conseguir una planta de calidad en el más corto período de tiempo, con costes de producción mínimos.
En este sentido los cultivos sin suelo, también denominados cultivos hidropónicos, surgen como una alternativa a la Agricultura tradicional, cuyo principal objetivo es eliminar o disminuir los factores limitantes del crecimiento vegetal asociados a las características del suelo, sustituyéndolo por otros soportes de cultivo y aplicando técnicas de fertilización alternativas.
Es Agricultura sin tierra: desde nuestro punto de vista es la solución al problema alimentario del planeta.
La Ciencia de los Sustratos alternativos tiene como base el cultivo de plantas sin utilizar el suelo, de forma que las raíces de las mismas se encuentren suspendidas en un soporte inerte (grava, arena, turba) -lo que se conoce con el nombre de hidroponía-, en la propia disolución nutritiva, lo que exige una recirculación constante de la misma, impidiendo un proceso de anaerobiosis que causaría la muerte inmediata del cultivo-hídroponía pura- o en el interior de una cámara de PVC o cualquier otro material, con las paredes perforadas, por donde se introducen las plantas; en tal caso, las raíces están al aire, crecen en la oscuridad y la disolución nutritiva se distribuye por pulverización a media o baja presión-este sistema recibe el nombre de aeroponía.
Durante los últimos años se viene mostrando un marcado interés por el medio ambiente, lo que ha facilitado el estudio del impacto ambiental de la actividad agraria sobre la atmósfera, el suelo y las aguas superficiales y de escorrentía. Los cultivos sin suelo presentan unas características diferenciales importantes en comparación con el cultivo en suelo natural, entre ellas cabe citar: a) el control riguroso de los aspectos relacionados con el suministro de agua y nutrientes, especialmente cuando se trabaja en sistemas cerrados y b) la capacidad de acogida de residuos y subproductos para ser utilizados como sustratos de cultivo.
No obstante la industria de los cultivos sin suelo genera una serie de contaminantes procedentes de: a) la lixiviación de los nutrientes, especialmente en sistemas abiertos, a solución perdida, b) el vertido de materiales de desecho, c) la emisión de productos fitosanitarios y gases y d) e) consumo extra de energía, consecuencia de los sistemas de calefacción y mantenimiento del nivel higroscópico adecuado, la desinfección del medio de cultivo, etc.
En los últimos años, se ha publicado un gran número de artículos donde se describen las ventajas de este tipo de cultivos. Sin embargo, es preciso resaltar que estas ventajas no son extensibles a todos los cultivos sin suelo, sino que existen diferencias apreciables de acuerdo con el grado de sofisticación del sistema que se considere e, indudablemente, del tipo de cultivo a estudio.
a. Incremento de la productividad
En general, un control preciso de la nutrición de las plantas, que crecen en los cultivos sin suelo, favorece un mayor rendimiento y una mejora cualitativa de los productos, pero esto no significa necesariamente que el rendimiento en los cultivos tradicionales sean muy inferior.
Es evidente que en zonas con suelos excesivamente salinos, agotamiento de nutrientes o toxicidad por metales pesados, etc. los cultivos sin suelo producirían cosechas muy superiores.
Nutrición controlada de las plantas
El control del aporte nutricional a las plantas es una de las principales ventajas de los cultivos hidropónicos. La disolución nutritiva debe "diseñarse a la carta"; la investigación en Química Agrícola ha centrado sus esfuerzos, en los últimos años, en optimizar disoluciones nutritivas ideales para cada tipo de cultivo, sin olvidar que una nutrición ideal debe respetar las necesidades de la planta en cada estadio de su desarrollo, esto es, mantener un balance nutriente evolutivo,estas disoluciones se llaman sustratos
Se denomina sustrato a un medio sólido inerte que cumple 2 funciones esenciales :
Anclar y aferrar las raíces protegiéndolas de la luz y permitiéndoles respirar y por otro lado, contener el agua y los nutrientes que las plantas necesitan.
Los gránulos componentes del sustrato deben permitir la circulación del aire y de la solución nutritiva. Se consideran buenos aquellos que permiten la presencia entre 15% y 35% de aire y entre 20% y 60% de agua en relación con el volumen total.
Muchas veces es útil mezclar sustratos buscando que unos aporten lo que los falta a otros, teniendo en cuenta los aspectos siguientes :
- Retención de humedad.
- Permitir buena aireación
- Estable físicamente
- Químicamente inerte
- Biológicamente inerte.
- Tener buen drenaje
- Tener capilaridad
- Ser liviano.
- Ser de bajo costo
- Estar disponible.
Los sustratos más utilizados son los siguientes : cascarilla de arroz, arena, grava, residuos de hornos y calderas, piedra pómez, aserrines y virutas, ladrillos y tejas molidas (libres de elementos calcáreos o cemento), espuma de poliestireno (utilizada casi únicamente para aligerar el peso de otros sustratos.) , turba rubia, vermiculita.
Practicas de esterilización
El suelo de los invernaderos deben encontrarse libre de organismos patógenos antes de plantar una cosecha. La operación de esterilización es difícil y costosa pero necesaria y de gran importancia. Los invernaderos requieren altas inversiones en estructuras, instalaciones, materiales, etc.. y es necesario obtener el máximo rendimiento para que resulte rentable. El procedimiento más efectivo para esterilizar el suelo es mediante chorros de vapor
Control del pH
Otra de las ventajas de estos cultivos es la posibilidad de controlar el pH de la disolución nutritiva, de acuerdo con los requerimientos óptimos del cultivo y de las condiciones ambientales. El pH idóneo suele oscilar en 5.5 y 6.5, de forma que el especialista puede ajusfar su disolución nutritiva a estos valores mediante la adición de NaOH (sosa) para aumentar el pH, o HCI (ácido clorhídrico) para disminuirlo.
Ahorro de agua
El agua es el factor más importante en la producción de cosechas. En zonas muy cálidas y en zonas áridas el gasto de agua es tal que se convierte en el factor limitante para el desarrollo agrícola. La ventaja de los cultivos sin suelo estriba en la facilidad para emplear técnicas de irrigación con un consumo moderado del agua, como en el caso de los hidropónicos puros donde las raíces de las plantas están sumergidas en la disolución nutritiva, como mencionábamos anteriormente, o empleando la subírrigación en los sustratos (existen variaciones de acuerdo con el tipo de sustrato que se utilice).
Reducción del trabajo
Estos cultivos no necesitan de las tareas habituales llevadas a cabo en los cultivos tradicionales: esterilización del suelo, preparación previa del suelo, períodos de barbecho, etc. En cualquier caso dentro de los cultivos sin suelo, existen grandes diferencias que afectan hay grado de automatización y semiautomatización, al tipo de sustrato o al número de cosechas susceptibles de cultivarse en cada sustrato.
Control de factores ambientales y nutricionales que afectan al desarrollo del cultivo
La hidroponía consigue optimizar aquellos factores que afectan directamente al desarrollo de la planta: i) la temperatura -valores elevados, fundamentalmente en épocas secas, resultan poco favorables para el crecimiento de la planta, a consecuencia de la intensa evapotranspiración-, ii) la iluminación artificial que habitualmente acelera el crecimiento, iii) el contenido de humedad, en este sentido es preciso recordar que la mayoría de los cultivos requieren de un aporte regular y suficiente de agua, que a su vez actuará sobre la tasa de transporte de N (nitrógeno) y su traslocación desde la corteza radicular hasta el vastago y iv) por último, un factor fundamental: la concentración y forma química en la que se presentan los diferentes nutrientes.
Mayor número de cosechas por año
El empleo de de la hidroponía favorece un incremento en el número de cosechas al año por área de producción debido, naturalmente, a que no existe necesidad de que transcurra un tiempo limitado de descanso entre cosechas.
Sustitución efectiva de suelos agotados o no apropiados
En este aspecto, la hidroponía ofrece una alternativa única, ya que se puede aprovechar el espacio de estos suelos no productivos con la posibilidad de duplicar e incluso triplicar el número de cosechas por año.
La Hidroponia presenta múltiples ventajas sobre los sistemas de cultivo en suelo, es lógico que surja la pregunta ¿por qué siendo tan ventajosa no ha alcanzado una popularidad más amplia? Las siguientes son algunas desventajas que presenta el sistema:
- Requiere para su manejo a escala comercial de conocimiento técnico combinado con la comprensión de los principios de filosofía vegetal y de química orgánica
- En el ámbito comercial el gasto inicial es relativamente alto
- Se requiere cuidado con los detalles
- Se necesita conocer y manejar la especie que se cultive en el sistema
- Requiere de un abastecimiento continuo de agua
- No existe una difusión amplia de lo que es la Hidroponía
Cualquier sistema de cultivo sin suelo que se desarrolle, va a estar definido por tres componentes básicos, que son:
- Las unidades elementales de cultivo (sacos, macetas, canalones, etc).
- El equipamiento adecuado (automatismos, equipo de riego, etc).
- La tecnología necesaria para su correcto manejo. Cultivo en grava con subirrigación
Este sistema de cultivo sin suelo consiste en una serie de bancadas construidas in situ a base de cemento o bien prefabricadas, pudiendo ser también éstas últimas de asbesto-cemento o incluso de materiales plásticos.
Dichas bancadas suelen presentar una longitud de 20-35 m, una anchura de 0,8-1,2 m y una profundidad de 0,20-0,30 m, debiendo tener una pendiente del 0,1 al 0,5 % para facilitar la salida del lixiviado.
Además resulta conveniente recoger éste mediante una conducción porosa situada en el centro de la bancada, que debe cubrirse con un agregado grueso para evitar que el sustrato tapone el drenaje.
Las bancadas se rellenan de un agregado inerte, generalmente grava, con un tamaño superior a los 3 mm de diámetro para facilitar la circulación de la solución. Dichas bancadas se inundan periódicamente con la solución nutritiva y posteriormente se dejan drenar, recogiéndose la solución sobrante en un depósito. Dependiendo de cómo se haga circular dicha solución, se pueden distinguir diferentes sistemas de cultivo por subirrigación. Cuando la bancada es muy larga, se puede utilizar un sistema de alimentación por gravedad en el que la solución se bombea desde el depósito de recogida del lixiviado hasta otro situado en cabeza en el extremo opuesto. Desde aquí vuelve a las bancadas por gravedad.
Un inconveniente importante del sistema de cultivo por subirrigación es el elevado coste de las bancadas. Además implica la presencia de estructuras permanentes en el invernadero en el caso de que se fabriquen in situ.
Cultivo en sustratos de baja capacidad de retención de agua con aporte en superficie de la solución nutritiva Consiste en el empleo de un sustrato de granulometria gruesa, tal como grava, ahita, perlita A-13, etc, de forma que el gran tamaño de sus poros suponga una baja relación superficie/volumen y que el equilibrio tensión superficial/fuerzas gravitacíonales se establezca cuando dichos poros contengan un bajo volumen de agua, formando una película de espesor fino.
Este bajo poder de retención implica la necesidad de establecer una alta frecuencia de riegos para evitar la desecación excesiva del sustrato y el déficit hídrico del cultivo.
Con el fin de facilitar el manejo del sistema y simplificar la instalación, resulta útil dar riegos cíclicos, dejando cortos periodos de pausa entre ellos para favorecer la aireación de la rizosfera.
Esto puede conseguirse manteniendo arrancada de forma continua la bomba de riego y dividiendo la zona de cultivo en dos sectores gobernados por sendas electroválvulas que abren y cierran alternativamente, de forma que, cuando uno de ellos está regando, el otro se encuentra parado y viceversa; de esta forma evitamos que la bomba tenga que arrancar un número elevado de veces a lo largo del dia, lo cual incrementa su desgaste y el consumo de energía.
El gran volumen de solución nutritiva aportada con respecto a las necesidades de absorción del cultivo, conlleva la existencia de un alto porcentaje de lixiviación, de tal forma que el sistema puede ser manejado desde el punto de vista de la fertirrigación como un sistema hidropónico puro y el cabezal de riego puede ser el mismo.
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El método de "fertirriego" combina la aplicación de agua de riego con los fertilizantes. Esta práctica incrementa notablemente la eficiencia de la aplicación de los nutrientes, obteniéndose mayores rendimientos y mejor calidad, con una mínima polución del medio ambiente.
El fertirriego permite aplicar los nutrientes en forma exacta y uniforme solamente al volumen radicular humedecido, donde están concentradas las raíces activas. Para programar correctamente el fertirriego se deben conocer la demanda de nutrientes en las diferentes etapas fenológicas del ciclo del cultivo. La curva óptima de consumo de nutrientes define la tasa de aplicación los nutrientes, evitando así posibles deficiencias o consumo de lujo.
Las recomendaciones del régimen de fertirriego para los diferentes cultivos están basadas en la etapa fisiológica, tipo de suelo, clima, variedades y otros factores agrotécnicos. Especial atención debe prestarse al pH, la relación NO3/NH4, la movilidad de los nutrientes en el suelo y la acumulación de sales.
La producción de hortalizas en invernaderos con sustratos artificiales requiere de sistemas de fertirriego sofisticados y automatizados. Para cítricos, frutales y cultivos a campo abierto se aplican sistemas de fertirriego sencillos y manuales. Distintos métodos de dosificación, preparación de soluciones fertilizantes, equipos de inyección y monitoreo son presentados, según los diferentes requisitos que presentan estos dos sistemas de cultivo.
En conclusión podemos decir que la hidroponía es un metodo de producción muy eficaz pero algo costoso pero que al producir en este sistema ayudamos al medio ambiente y podemos producir mas y ganar mas.
Bibliografia: http://www.hidroponia.org.mx/
http://www.glosam.com/
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