Libro de Hidroponia y Nutricion-libre

8/10/2019 Libro de Hidroponia y Nutricion-libre

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Prologo

Vale la pena destacar que el trabajo que nos presenta la maestra Sonia Rodrguez esel resultado de arduos aos de trabajo e investigacin en la materia, esfuerzo queha producido un interesante curso totalmente didctico y sencillo del cual he tenidola oportunidad de recibir de la propia maestra, mismo que ahora toma forma de libro.Desde la ptica y el compromiso de buscar alternativas viables que resuelvande fondo los problemas de pobreza, marginacin y atraso tecnolgico de las zonas ruralesde nuestro pas, la hidroponia representa una alternativa que puede contribuir demanera significativa a paliar y si se hace en gran escala podra erradicar muchosde estos problemas, agravados por una intensa sequa de ms de diez aos.Los invernaderos para cultivos por hidroponia representan una excelente alternativapara que numerosas familias generen una pequea empresa, o bien, simplemente una formade autoempleo bien remunerado en esta poca de recesin. La sencillez de la propiatcnica permite empezar en cualquier escala, desde la ms pequea, con muy pocainversin, en el patio de la casa, y con los rendimientos de una pequea instalacinse puede crecer a escala comercial.Dada la mayor conciencia que el consumidor est adquiriendo respecto de alimentarsecon productos sanos, ha hecho que las hortalizas de invernadero tengan una demandacreciente. Al mismo tiempo, el avance de las tcnicas de cultivos en invernadero ysu alta productividad permiten ya que los precios sean muy similares a los de lashortalizas producidas a campo abierto. Adems, estas ltimas tienen la gran desventajade usar fertilizantes y pesticidas potencialmente dainos para el organismo. Tal esas que a este mercado llegan diariamente cientos de toneladas fletadas por avin desdelugares tan lejanos como Israel y Espaa.Sin embargo, para poder aprovechar las economas de escala de un proyecto de hortalizasque pueda llegar a los mercados de exportacin, es indispensable desarrollar elespritu de asociacionismo y a partir de la unin de muchos pequeos esfuerzos alcanzarniveles de gran empresa. Para esto, el Gobierno del Estado y la Secretara de Economa,apoyados por instituciones financieras de desarrollo, buscan esquemas para apoyar estetipo de alianzas que esperamos muy pronto puedan ser llevadas a cabo.Esto nos abre un gran nicho de oportunidad, pues en el estado de Chihuahua no solotenemos en nuestro favor la cercana a los grandes mercados norteamericanos, sinotambin las grandes ventajas de nuestro clima templado y seco que favorece enormementela calidad de los frutos. Estamos seguros que el trabajo de la maestra Sonia Rodrguezcontribuir a difundir los beneficios de esta tcnica, y esperamos que ms gente seaficione a producir algn producto de la gran variedad de hortalizas, flores, yerbasde olor y forrajes con beneficios propios y de nuestra economa.Ing. Jess Prez CanoDelegado de la Secretara de EconomaChihuahua, Chih.Marzo de 2002

Prefacio


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La biotecnologa es una de las ramas primordiales de la ciencia. Incluye la produccin intensiva de alimentosdurante todo el ao a precios competitivos, necesidad que demanda el esfuerzo interdisciplinario de un buennmero de profesionales para que de las nuevas variedades se aproveche todo su potencial, para asincrementar la produccin y el nivel de vida del productor agropecuario.

El problema de produccin intensiva de alimentos en nuestro pas requiere de soluciones de fondo. Porfortuna, muchos de los problemas tcnicos han sido resueltos por los investigadores. En la actualidad se cuentacon tecnologa que de manera prctica minimiza el efecto de factores adversos y de esta manera se puedeproducir con poca agua en climas extremos, sin suelo y con variedades y razas mejoradas. Adems, laglobalizacin en la informacin nos acerca y ofrece la experiencia de todos aquellos que intentan o han resueltoya problemas similares a los nuestros.

Mxico es un pas de grandes extensiones de terreno con clima desrtico y suelos cansados, con un grannmero de campesinos que disponen de pocas hectreas para su manutencin. Ello origina que emigren enbusca de mejores condiciones de vida. Sin embargo, en la actualidad existen sistemas de produccin que seadecuan a nuestras necesidades y que requieren difusin entre los agricultores. La hidroponia es un sistema decultivo que utiliza poca agua comparado con el cultivo tradicional. No exige el uso de suelo. Presenta alta

productividad. Necesita de invernaderos solo si queremos y se puede producir todo el ao. Aunque la superficie del estado de Chihuahua suma 17 millones 751 mil 221 hectreas, las condicionesclimticas y las caractersticas de los terrenos marcan la vocacin de los suelos. De esta forma, el 76.9% delterritorio lo conforman terrenos de agostadero, en donde una unidad animal requiere de 1 a 15 hectreas parasu manutencin anual. Resultado: un estado con ganadera extensiva en donde el animal debe recorrer muchoterreno para subsistir. Consecuencia: el productor no puede engordar el ganado en forma competitiva y lovende cuando escasamente cumple un ao y su peso oscila entre 120 y 180 kilogramos, para que finalmente seaengordado por el comprador en la mayora de los casos en la Unin Americana. Influyen tambin las bajastemperaturas y el retraso de las lluvias.

El uso de forraje verde hidropnico es la alternativa para lograr en nuestra entidad una ganadera intensivacon animales bien alimentados y a precios competitivos. Otra alternativa viable es conjugar la ganadera

intensiva con la extensiva por medio del forraje verde hidropnico, al menos en la temporada de escasez depastizal que comprende desde el mes de noviembre y en ocasiones se alarga hasta junio.

El 14.2% de la superficie del estado de Chihuahua lo ocupan terrenos boscosos, con solo 479 mil 750hectreas de terreno agrcola; el 73.6% es de temporal (con una precipitacin pluvial que oscila entre 310 y 350mm anuales) y el 26.9% son de riego. Esto significa que solo el 2.7% son tierras cultivables y 0.7% susceptiblesde riego. De los datos antes mencionados se desprende mi inters por difundir los conocimientos adquiridos alo largo de muchos aos de investigacin y validacin de esta tecnologa.

Este texto sintetiza la experiencia prctica de muchas personas. Publico los resultados de los trabajos de unbuen nmero de alumnos de la Facultad de Ciencias Qumicas apoyados en experiencias anteriores realizadasen las prcticas de bioqumica y fisiologa vegetal en la Facultad de Ciencias Agrcolas, as como de productoresque han compartido experiencias, xitos y fracasos.

Aqu tambin se vierten los consejos de don Julio Rodrguez Mijares, quien dedic su vida a la agricultura,primero como trabajador, luego como productor en la regin lagunera del estado de Durango y despus comoasesor en el estado de Mxico como integrante del cuerpo tcnico de la Aseguradora Agrcola Nacional (en elao de 1970, don Julio produjo una variedad de maz enano que no logr difundir, trabajo que muestra sucapacidad y paciencia). Sobre todo en los temas de plagas y enfermedades he tomado como referencia susplticas y apuntes que me ofreci hace mucho tiempo.

Reciban, pues, todos ellos mi reconocimiento, afecto y gratitud.MC G. Sonia Rodrguez de la Rocha


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ndice

Capitulo 1

Generalidades

1.1. Introduccin1.2. Origen de la Hidropona1.3. Cultivos sin suelo1.4. Principales avances en el desarrollo de la Hidropona1.5. Factores que determinan el uso de la Hidropona1.6. Algunos lugares del mundo donde se utiliza la hidropona1.7. Comparacin de la hidropona frente a los cultivos tradicionales1.8. Fertirrigacin1.9. Acuaponia1.10. Sustratos1.11. Bibliografa

Capitulo 2

Sustratos

2.1 Introduccin2.2 Propiedades de los sustratos

2.2.1 Propiedades fsicas2.2.1.1. Capacidad de Aireacin2.2.1.2. Tamao de las partculas2.2.1.3. Densidad aparente

2.2.2 Propiedades qumicas2.2.2.1. Capacidad de intercambio cationico2.2.2.2. pH2.2.2.3. Relacin carbono nitrgeno2.2.2.4. Disponibilidad de nutrientes

2.3 Eleccin de un sustrato2.4 Diferentes tipos de sustratos

2.4.1. Sustratos inorgnicos2.4.1.1. Lana de Roca2.4.1.2. Arena2.4.1.3. Perlita2.4.1.4. Vermiculita2.4.1.5. Pumecita2.4.1.6. Grava2.4.1.7. Arcillas expandidas2.4.1.8. Sepiolita

2.4.2. Sustratos orgnicos2.4.2.1. Aserrn2.4.2.2. Fibra de coco2.4.2.3. Corteza

2.4.2.4. Musgo2.4.2.5. Geles2.4.2.6. Espumas sintticas2.4.2.7. Mezclas

2.4.3. Agua2.4.3.1 NFT2.4.3.2 DFT2.4.3.3 Aeroponia

2.5 Bibliografa


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Capitulo 3

Nutricin

3.1. Introduccin3.2. Nutrientes y sus fuentes

3.2.1. Aire3.2.2. Agua3.2.3. Suelo3.2.4. Solucin Nutritiva

3.3. Minerales, macro y micronutrientes3.4 Niveles individuales de los minerales3.5. Interaccin de iones3.6. Ejemplos de soluciones nutritivas3.7. Fuentes Minerales3.8. Variacin respecto a los nutrientes en fase de crecimiento y floracin3.9 Clima, solucin nutritiva y absorcin de nutrientes3.10 El Ph y la absorcin de nutrientes3.11 El Agua y su contenido de Calcio, Magnesio y Carbonatos3.12 Necesidades mostradas por los diferentes cultivos3.13 El anlisis foliar como herramienta para el logro de una buena produccin

3.14 Bibliografa

Capitulo 4

Forraje verde hidropnico

4.1. Introduccin4.2. Instalaciones utilizadas para la produccin de FVH4.3. Granos normalmente utilizados para la produccin de FVH4.4. Pasos empleados en la produccin de forraje verde hidropnico4.5. Ventajas que presenta el uso de FVH

4.6. Caractersticas nutricionales4.7. Resultados obtenidos en la alimentacin de animales4.8. Produccin por rea determinada4.9. Manejo y consumo de agua4.10 Bibliografa

Capitulo 5

Tomate

5.1. Introduccin5.2. Algunos datos sobre el cultivo de tomate en Mxico5.3. Variedades

5.4. Sistemas hidropnicos para el cultivo de tomate5.5. Labores que se realizan para el cultivo de tomate hidropnico en bolsa5.5.1. Seleccin del sustrato y variedad

5.5.2. Siembra5.5.3. Llenado de bolsas5.5.4. Proyecto de plantacin5.5.5. Trasplante5.5.6. Riego y Nutricin5.5.7. Eliminacin de Chupones5.5.8. Poda5.5.9. Entutorado


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5.5.10. Polinizacin5.5.11. Cosecha5.5.12. Fin del cultivo

5.6 Sustratos y resultados5.6.1. Variedad Gabriela en arena, gransn y diferentes mezclas5.6.2. Variedad Lorena F1 en arena, leonardita, perlita, y rockwool

5.6.3. Variedades Dobito y Caruso en pumita, perlita, turba ligera y rockwool y

Mezclas5.7. Plagas y enfermedades5.7.1 Plagas

5.7.1.1. Mosquita blanca5.7.1.2. Araa roja5.7.1.3. Pulgones5.7.1.4. Minador del tomate

5.7.2 Enfermedades5.7.2.1. Marchitamiento5.7.2.2. Cladosporosis5.7.2.3. Virosis

5.8. Insecticidas Naturales5.9. Bibliografa

Capitulo 6

Chiles y pimiento

6.1 IntroduccinTabla. Datos aportados por el INEGI sobre el cultivo de chile en Mxico

6.2. Variedades6.2.1. Chile Jalapeo6.2.2. Pimiento morrn

6.3. Sistemas hidropnicos para el cultivo de chile y pimiento morrn6.4. Labores que se realizan para el cultivo hidropnico de chile y pimiento morrn

6.4.1. Seleccin del sustrato, contenedor y variedad.6.4.2. Siembra6.4.3. Preparacin de las bolsas6.4.4. Proyecto de plantacin

6.4.5. Trasplante6.4.6. Riego y nutricin6.4.7. Poda y entutorado6.4.8. Cosecha6.4.9. Fin del cultivo

6.5. Bibliografa

Capitulo 7

Lechuga

7.1. Introduccin7.2. Variedades7.3. Sistemas hidropnicos para el cultivo de lechugas7.4. Labores que se utilizan para el cultivo hidropnico de lechuga7.5. Plagas y enfermedades7.6. Bibliografa


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Capitulo 8

Fresas

8.1. Introduccin8.2. Algunos Sistemas para el cultivo de fresa8.3. Ventajas y Desventajas para el cultivo de fresa por Hidropona8.4. Sustratos8.5. Solucin Nutritiva8.6. Algunas experiencias obtenidas en el cultivo de fresa8.7. Bibliografa

Capitulo 9

Resumen de algunas Investigaciones realizadas

9.1. Introduccin9.2. Primera etapa

9.3. Segunda etapa9.4. Datos evaluados e investigados sobre la produccin de Forraje verde hidropnico9.5. Hortalizas9.7. Resultados obtenidos con la disolucin 59.8. Disolucin 29.9. Conclusiones9.10. Bibliografa


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Captulo 1

Generalidades

1.1. IntroduccinLa agricultura es la actividad ms importante de una regin; sin ella las necesidades ms elementales del serhumano resultan difciles de llenar. Por lo tanto, la biotecnologa es fundamental y la ms antigua que elhombre emple. Si observamos la economa a nivel mundial, podemos constatar que las ms fuertesbiotecnologas pertenecen a pases con una agricultura productiva y con gran capacidad de comercializar susexcedentes ya sea en fresco o industrializados.

Mxico cuenta con una gran diversidad de climas; sin embargo, la estacionalidad marca la recoleccin de la

cosecha. As vemos fluctuar los precios de los productos perecederos con un patrn que se repite ao con ao,consecuencia de la oferta y la demanda. Debido a esta situacin, resulta atractivo, econmicamente hablando,implementar el uso de cultivos protegidos que permitan al agricultor ofrecer sus productos en la poca en quedisminuya la oferta.

La poca precipitacin anual en una buena parte del territorio nacional obliga a utilizar sistemas de cultivoen donde el gasto de agua sea mnimo y la produccin se d en el mbito competitivo. Una de las ventajas deemplear el sistema de cultivo hidropnico es precisamente esta, puesto que cuenta con un alto grado deeficiencia en el uso de agua, ya que se reducen las prdidas por evaporacin y se evita la percolacin, adems deque es poco el terreno que debe de recibir el riego, pues las races no necesitan crecer en exceso para buscar susnutrientes (llegan directamente a la raz en las cantidades necesarias para el ptimo desarrollo de la planta, yaque se encuentran regularmente en un contenedor).

La escasez de suelo apto para la agricultura limita en gran medida la produccin agrcola del pas. Estefactor hace de la hidroponia un sistema ideal porque no utiliza suelos. Debido a esto se le conoce como sistemade cultivo sin suelo. La planta requiere de poco espacio para su desarrollo. Las races no alcanzan gran tamaoy el follaje se hace crecer hacia arriba, con el fin de que el espacio y la energa luminosa se aprovechen almximo.

Por todos estos factores, la hidroponia es una alternativa de produccin para nuestro campo, pues unporcentaje muy grande del pas cuenta con una precipitacin pluvial muy baja y muchos suelos se encuentranerosionados y resultan poco aptos para la agricultura.

El sistema de cultivo hidropnico es altamente productivo; sin embargo, esta tecnologa exige experienciasobre el cuidado de plantas. Este conocimiento marca la diferencia entre el xito o fracaso del productor oincluso de la adopcin de la tcnica a nivel local. El pas lder en el mundo, en el uso de hidroponia, es Holanda.

Su xito se debi a que los productores hortcolas que utilizaban el suelo para producir en sus invernaderoscontaban con mercado para sus productos y la destreza para producirlos. En Estados Unidos decimosextolugar existen muchas empresas que desarrollaron las herramientas e insumos para el uso de esta tcnica y sededican a su fabricacin y montaje, que venden muchas veces ofreciendo falsas expectativas sin enfatizar enla necesidad del conocimiento de las plantas, su nutricin, plagas y enfermedades.

El sistema hidropnico, esperanza para Latinoamrica es el ttulo del curso-taller que se ofreci en Peren 1996, auspiciado por la FAO (Oficina Regional de la FAO para Amrica Latina y el Caribe) y el IDRC delCanad (Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo). Tuvo como sede la Universidad Agraria


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La Molina, que mereci recursos econmicos y el aliento de los dirigentes de ambas organizaciones. Adems, enlas memorias de dicha actividad acadmica manifiestan en primer lugar el destacado papel de losinvestigadores del centro de investigacin y la esperanza de las organizaciones antes mencionadas en que lastcnicas hidropnicas aplicadas a nivel popular o empresarial representen una opcin complementaria til en laproduccin de diversos alimentos de alta calidad, inocuos a la salud y apropiados para su comercializacin.

1.2. Origen de la hidroponiaLa curiosidad del ser humano lo llev a investigar cmo se alimentan las plantas. Sus descubrimientos fueronresultado de su gran capacidad de observacin y paciencia. Muchos hombres de ciencia han abierto la brecha.

Por ejemplo, en 1600, Jan van Helmont, originario de Blgica, sembr un sauce que pesaba 2.27 kilos;despus de cinco aos de cuidarlo y regarlo alcanz un peso de 72.64 kilos y solo consumi 56.75 gramos delmaterial a su disposicin en todo este tiempo; es decir, a lo largo de todo un ao nicamente tom de la tierra endonde lo sembr, dos cucharaditas cafeteras de alimento; sin embargo, el investigador no consider que esterbol tambin requiere dixido de carbono y oxgeno del aire. De cualquier forma, su experiencia fuetrascendental para el conocimiento nutricional de las plantas (Rodrguez, 1999).

El proceso para identificar el tipo de sustancias que las plantas extraan de la tierra en solucin acuosa

comenz hace ms e 300 aos, puesto que Woodward (1699, citado por Jones, 1982) experiment disolviendo enagua-suelo, y aquellas plantas en las que se utiliz ms cantidad fueron las que se desarrollaron de mejormanera.

El proceso de investigacin fue lento y en l intervinieron, hacia 1860, de manera muy importante losalemanes Pfeffer, Sachs y Knop, quienes reconocieron la dificultad de determinar los elementos esenciales parael desarrollo de las plantas en un medio tan complejo como es el suelo, por lo que utilizaron solucionesnutritivas de composicin qumica conocida y preparadas por ellos mismos en donde cultivaron plantas. As sefueron precisando muchos de los elementos e incluso cantidades ptimas a utilizar.

A medida que el tiempo transcurra, este tipo de investigaciones avanz al implementar nuevas tcnicasanalticas y procedimientos de purificacin de agua y compuestos qumicos; inclusive se llega a descubrir queexisten elementos esenciales para la vida de una planta que se requieren en pequesimas cantidades, de tal

manera que pueden ser cubiertas por la cantidad del elemento presente en la semilla. Para que la investigacinfuera ms confiable se experiment en una segunda y tercera generacin de plantas crecidas en solucionespreparadas con la ausencia total del elemento a estudiar (Brown y otros, 1987).

1.3. Cultivos sin sueloLas tcnicas de cultivo aplicadas a la produccin vegetal han experimentado cambios rpidos y notablesdurante las ltimas dcadas. Adems de estos cambios tecnolgicos, se observa una sustitucin gradual de loscultivos tradicionales en el suelo por el cultivo sin suelo; la principal razn es la existencia de factores limitantespara la continuidad de los cultivos intensivos en el suelo natural, sobre todo salinizacin, enfermedades yagotamiento de los suelos agrcolas.

Por otra parte, el cultivo de plantas en un sustrato permite un buen control del medio ambiente radicular,

en particular de los aspectos relacionados con el suministro de agua y nutrientes, lo que facilita una fuerteintensificacin del cultivo. Se entiende por cultivo sin suelo aquel en el que la planta desarrolla su sistemaradicular en un medio slido o lquido y confinado a un espacio limitado y aislado, fuera del suelo.

Desde un punto de vista prctico, los cultivos sin suelo suelen clasificarse en: Cultivos hidropnicos: aquellos que se realizan por adicin de nutrientes en agua o sobre materiales

inertes. Cultivos en sustrato: se efectan sobre materiales qumicamente activos (Abad, 1995).


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1.4. Principales avances en el desarrollo de la hidroponiaEn 1930, en la Universidad de California, Gericke llev toda una serie de conocimientos del laboratorio a laproduccin a escala comercial de rbanos, papas, zanahorias, etctera; a este sistema de cultivo lo denomincon la palabra hydroponics , derivadas de las griegas hydro -agua y ponos- labor. La tcnica se prob conxito durante la II Guerra Mundial: con este sistema se aliment con frutas y verduras frescas al ejrcito

norteamericano (Wilcox, 1982).La Sociedad Internacional de Cultivo sin Suelo (ISOSC), con sede en Holanda, fue fundada en 1955 por unpequeo grupo de cientficos. En los primeros aos fueron incomprendidos por perseguir una causa que seconsideraba una curiosidad cientfica, pero en lo econmico-comercial poco til e irrelevante.

La primera experiencia comercial significativa ocurri hasta la mitad de la dcada de 1960 en CanadColumbia Britnica, donde exista una slida industria de invernaderos de vidrio. Este pas, el principalproductor de tomate, lleg a sufrir grandes prdidas ocasionadas por enfermedades de suelo y nematodos. Lanica opcin para sobrevivir fue evitar los suelos, aplicando el sistema de cultivos por hidroponia.

El sustrato utilizado fue el aserrn, que se introdujo en bolsas; el riego comn se practic con el mtodo degoteo. En esta dcada sobresale el desarrollo de plsticos y fertilizantes quelatados de hierro. Tambin seincrement el inters en la investigacin y desarrollo de sistemas hidropnicos; el rea comercial destinada a los

cultivos hidropnicos tambin experiment un pequeo pero significativo aumento gradual.En la dcada de los setenta, aumentar los rendimientos por unidad de superficie fue una necesidadimperante, puesto que los incrementos en el costo del petrleo a nivel mundial elevaron los gastos deproduccin en la industria de invernaderos, en rpida expansin en Europa; por ello, los productores einvestigadores visualizaron la hidroponia como un medio para mejorar la produccin. En esta dcada, elcultivo en arena y otros sistemas fueron muy utilizados. En Estados Unidos se desarrollaron el sistema NFT( Nutrient Film Technique ) y el medio de crecimiento denominado lana de roca. En el contexto mundial, el reahidropnica en aquel tiempo ocupaba alrededor de 300 hectreas (740 acres).

1980 marca la dcada del cambio liderado por Holanda, pas que descubri que la esterilizacin de lossuelos con bromuro de metilo se traduca en niveles ms significativos de bromuro de metilo en las aguassubterrneas, por lo que se prohibi progresivamente. As llega al uso de la tcnica de la hidroponia, donde el

sustrato ms utilizado fue lana de roca alimentada con riego por goteo.Despus de los evidentes xitos en Holanda, se expande con rapidez la produccin hidropnica comercial

en muchos pases. Los sistemas difieren mucho en cada lugar. La hidroponia ahora transita de una curiosidadcientfica a una significativa tcnica agrcola, especialmente en segmentos de flor cortada y hortalizas.

De 1990 en adelante, algunos pases incrementan este sistema, por ejemplo Espaa. Ahora se usan muchossustratos y mezclas de ellos. En Amrica Latina funcionan muchos programas de inters social: Colombia, Per,Costa Rica, Cuba, Chile, Nicaragua y Mxico. Han aparecido tambin un nmero de versiones modificadas detcnicas ya existentes. Los equipos de riego y de control y las tcnicas progresan mucho y se adecuan al poderadquisitivo del productor.

La importancia del cultivo sin suelo aumenta cada vez ms. El rea total mundial utilizada en laproduccin de cultivos hidropnicos est estimada en alrededor de 12,000 hectreas (30,000 acres). Solamente la

produccin anual de hortalizas esta cercana a la cifra de tres millones de toneladas. El sistema tambin funcionacomo una buena herramienta para resolver un amplio rango de problemas: tratamientos que reducen lacontaminacin del suelo y del agua subterrnea, y manipulacin de los niveles de nutrientes no deseados en elproducto.

1.5. Factores que determinan el uso de la hidroponiaLa hidroponia ofrece grandes beneficios donde el agua es un factor limitante, ya que la planta crece en uncontenedor en donde se le provee de solucin nutritiva y agua, y de esta se aplica la cantidad suficiente para


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que el material de sostn permanezca hmedo, y como las races requieren de poco crecimiento porque nonecesitan extenderse para buscar su nutrimento, el sustrato que se requiere es muy poco. El mximo gasto deagua es el que la planta ejerce para sus funciones, incluida en ellas la transpiracin, por tanto los requerimientosson mnimos.

Existen sistemas de riego controlado en donde la recirculacin pudiera resultar muy importante, como el

caso del cultivo de forraje verde hidropnico que utiliza charolas como contenedores y riego por periodoscortos a lo largo del da. Con este sistema se logra la produccin de un kilo de forraje utilizando dos litros deagua (Rodrguez y cols., 1996).

Conviene la aplicacin de la hidroponia en ciertos climas. Por ejemplo, en regiones con largas pocas contemperaturas muy bajas y pocas horas de luz, el uso de la hidroponia incrementa la produccin por superficie ybaja los costos por productividad, porque las plantas requieren menos espacio (Glass, 1996).

Tambin hay regiones con mucha luz donde influyen, aparte de la escasez de agua, la estacionalidad de lascosechas. Esta situacin propicia mayor o ferta de productos en pocas bien definidas y el agricultor solamentela obtiene una vez al ao. En cambio, si se utilizan tcnicas de alta productividad, como la hidroponia, quepropicien el uso de poca agua y el auge de la produccin en el tiempo en que los productos alcanzan su mximoprecio en la zona, se incrementarn las ganancias y se realizarn al menos dos cosechas anuales (Rodrguez y

cols., 2000).El uso del sistema hidropnico se recomienda para productores que cuenten con poco espacio paracultivar, ya que sus resultados por unidad de superficie son altos. Tambin conviene su aplicacin en regionesdonde el suelo no es propicio para la agricultura, porque el uso de contenedores y sustratos elimina su uso sinmenoscabo de la productividad (Rodrguez, 1996).

1.6. Algunos lugares donde se utiliza la hidroponiaDe acuerdo a la Sociedad Internacional de Cultivo sin Suelo (ISOSC), hasta 1996 el rea total mundial destinadaa la produccin hidropnica llegaba a las 12,000 Ha; se estim que para el ao 2000 sumara unas 25,000 Ha.Estos datos demuestran que contina en aumento la importancia del cultivo sin suelo. En 1996, Japn ocupabael cuarto lugar con 760 Ha de cultivos hidropnicos y en el ao 2000 quiz le corresponde el segundo lugar con

1,885 Ha.


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En el cuadro 1.1 se presenta la lista dada a conocer en 1996 por la Sociedad Internacional de Cultivos sinSuelo.

Cuadro 1.1 rea hidropnica estimada por pases.Pas Hectreas Acres

1. Holanda 3,667 9,0572. Espaa 1,000 2,4703. Francia 1,000 2,4704. Japn 763 1,8855. Israel 650 1,6006. Blgica 600 1,4807. Alemania 560 1,3808. Reino Unido 460 1,1409. Canada 450 1,11010. Sudfrica 420 1,04011. Finlandia 370 91312. Australia 300 74113. Corea 274 67714. Nueva Zelanda 200 49415. Italia 190 46916. Estados Unidos 150 37017. Suiza 42 10218. Escandinavia 40 9919. Taiwan 35 8620. Grecia 33 8221. Irlanda 30 7422. Sudamrica 30 7423. Singapur 30 7424. China 25 6225. Bulgaria 20 5026. Rusia 20 5027. Polonia 15 4028. Mxico 15 4029. Armenia 10 25Se consideran en total 12,000 30,000Se estiman otras 200 hectreas en otros pases

Holanda aparece como lder tanto en produccin como en investigacin y desarrollo de la hidroponia enlas ltimas dcadas. Ellos ya eran productores de suelo y tenan el mercado para sus productos y la destrezapara producirlos; nicamente optimizaron su produccin con el manejo hidropnico, convirtindolo enrealidad, apoyados por gente calificada con un conocimiento real del sistema.

Existen regiones muy ridas en el mundo en donde la hidroponia es un sistema de produccin agrcolaempleado con xito: Israel, Baja California (Mxico) y Arizona (EEUU). En Japn combinan hidroponia conacuacultura. En este ltimo pas el principal problema lo representa el espacio. Con este tipo de cultivo de altorendimiento se produce ms utilizando poco terreno. La experimentacin en dicho pas, a finales de los ochenta

y principios de los noventa, sobre la unin de la cra de peces con la de plantas fue muy productiva: existe unregistro de ms de 400 publicaciones con arbitraje dadas a conocer en una sola fuente de datos ( Agrcola , 1994).

Canad, pas de invierno largo y riguroso, la utiliza como cultivo protegido de alto rendimiento,proporcionando de esta manera el agua los nutrientes, luz y temperatura que los cultivos necesitan para suptimo desarrollo. En Canad tambin se aplica esta tecnologa a nivel casero; as obtienen sus alimentos yevitan la depresin que produce la falta de luz por periodos largos (Glass, 1996).

Cuadro 1.2 Ventajas de la hidroponia frente al cultivo tradicionalPrcticas de Cultivo Tradicional Hidropnico

Espacio por planta El espacio por planta es el resultado Es posible una mayor densidad de


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de los nutrientes que puede proveer elsuelo y las necesidades del cultivo encuanto a cantidad de luz

poblacin por unidad de superficie, yaque sta slo se ve influenciada porlos requerimientos de luz que presenteel cultivo

Calidad en la nutricin vegetal Depende de los nutrimentos presentesen el terreno y el pH que stemantenga

Existen ms probabilidades de lograruna buena alimentacin, puesto que,en la solucin nutritiva se pueden

adicionar todos los nutrientes y en lacantidad que el cultivo los requieraadems de controlar el pH de maneramuy precisa.

Control de malas hierbas Siempre se requiere invertir en manode obra o plsticos para evitar elnacimiento de vegetacin indeseable

No se presenta el nacimiento dematerial vegetativo no deseado

Riego, utilizacin del agua El uso del agua es ineficiente ya quese presenta percolacin y una altaevaporacin en la superficie del suelo;cabe aclarar que para evitar estoltimo se pueden utilizar plsticos deuso agrcola, con el consiguientegasto.

Existe un alto grado de eficiencia en elgasto de agua, reduciendo prdidaspor percolacin y evaporacin, y lasuperficie a humedecer es muchomenor que en el cultivo tradicional,por lo que el ahorro del vital lquido esgrande.

Fertilizacin En la mayora de los mtodos defertilizacin se utilizan grandescantidades y la distribucin de losmismos no se realiza de acuerdo a losrequerimientos que la planta presentaa lo largo de su desarrollo, por talmotivo la carencia o exceso de losmismos influye negativamente en eldesarrollo de los cultivos y en elmedio ambiente

Se utilizan en pequeas cantidades yse aaden regularmente disueltas en elagua de riego que diariamente seproporciona al cultivo y se dosificande acuerdo con desarrollo yrequerimientos del mismo.

Calidad sanitaria Los restos orgnicos que se empleancon frecuencia como fertilizantes, oincluso los desechos del cultivotrabajado con anterioridad, provocanel crecimiento de muchosmicroorganismos algunos dainospara la salud de quienes consumen elfruto.

El sistema de cultivo permiteeficientar su limpieza y por lo tantominimizar la presencia demicroorganismos en los frutosproducidos por este medio

Calidad en los frutos Las deficiencias que pueden presentarlos suelos en calcio y potasio danlugar a frutos blandos con pocasposibilidades de conservacin ymenor valor nutritivo en general.

Fruto firme que permite una mejorconservacin y alto valor nutritivo

Fuente: Resh 1997

1.7. Comparacin de la hidroponia frente a los cultivos tradicionalesLa hidroponia puede aplicarse en pequeos espacios de terreno; bien programada, su produccin puedeproveer de productos hortcolas a una familia a lo largo del ao. Basta el patio de la propia casa, o incluso enalgunos pases, las azoteas. Se practica en las reas urbanas como agricultura popular donde la familia pone alalcance de sus miembros productos de inmejorable calidad. Funciona como terapia ocupacional, adems deunir a la familia en una actividad agradable y sencilla.

1.8. FertirrigacinEl sistema de fertirrigacin ofrece una fertilizacin racional, tanto en los cultivos desarrollados con sustratoscomo en los que usan suelos. Su mayor ventaja es poder llevar a cabo el riego localizado y la posibilidad deadicionar las sustancias alimenticias de acuerdo con los requerimientos y etapa que atraviesa el cultivo. Por


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tanto, el sistema de fertirrigacin, hoy por hoy, resulta el mtodo ms racional para realizar una fertilizacinoptimizada (Cadaha, 1991).

1.9. AcuaponiaHidroponia y acuacultura se unen y complementan en un sistema conocido como acuaponia: el agua del

estanque donde se cultivan los peces es aprovechada como solucin nutritiva en el desarrollo de cultivoshidropnicos; luego se vierte de nuevo al depsito de agua inicial, lista para disolver los desechos de los peces yrica en oxgeno. As, ambos sistemas se benefician.

1.10. SustratosEl termino sustrato se aplica en horticultura a todo material distinto del suelo, natural o sinttica, mineral uorgnico, que colocado en un contenedor en forma pura o mezclado permite el anclaje del sistema radicular. Elsustrato desempea, por tanto, un papel de soporte para la planta. Puede intervenir (material qumicamenteactivo) o no (material inerte) en el proceso de nutricin (Abad, 1995).


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Captulo 2

Sustratos

2.1. IntroduccinLas tcnicas aplicadas en la produccin vegetal han experimentado cambios rpidos y notables durante lasltimas dcadas. A estos cambios tecnolgicos se suma una sustitucin gradual de los cultivos tradicionales enel suelo por el cultivo sin suelo. La principal razn de este relevo la originan factores limitantes para lacontinuidad de los cultivos intensivos en el suelo natural, particularmente salinizacin, enfermedades yagotamiento de los suelos agrcolas. Por otro lado, el cultivo de las plantas con base en un sustrato permite uncontrol ms efectivo del medio ambiente de la radcula, sobre todo en los aspectos relacionados con el

suministro de agua y nutrientes. De esta manera se intensifica el cultivo (Abad, 1995) y por lo tanto aumenta laproduccin por rea cultivada.Es obvio que utilizar materiales diferentes al suelo como soporte para albergar a la raz se basa en los

conceptos de hidroponia, aunque la utilizacin de estas tcnicas sea tan antigua casi como la propiahorticultura, tomando como ejemplo los jardines colgantes de Babilonia, aunque su uso actual se popularizhasta finales del siglo XX como consecuencia de los avances en nutricin vegetal. Los sustratos pueden tener al-gunas de las propiedades presentes en el suelo, como pudiera ser la capacidad de cambio, y por esto se lesconoce como sustratos activos, ya que tienen la capacidad de interaccionar con la solucin nutritivamodificando la composicin y las propiedades de esta. Por el contrario, existen otro tipo de sustratos que nocuentan con la capacidad antes sealada y que por lo tanto no alteran la naturaleza de la solucin nutritiva.

El medio en que se desarrolla el sistema radicular de la planta determina la productividad y la calidad de

los frutos obtenidos, puesto que de este depende la mayor o menor disponibilidad de agua y oxgeno que laplanta utiliza para realizar sus funciones vitales. Afortunadamente, en casi todo lugar existe un sustrato osustratos naturales que solos o mezclados sirven para obtener altos rendimientos a bajo costo.

Desde los inicios mismos de la hidroponia como disciplina cientfica, all por el ao 1860, se comprendi laimportancia de contar en el sistema con la presencia de un sustrato slido que adems de proveer el sostnmecnico para las races de las plantas (Sutcliffe y Baker, 1979) facilitara la movilizacin y distribucin del airedel agua y de la solucin nutritiva (Penningsfeld y Kurzmann, 1983), con lo cual se logra una relacin aire-aguams favorable en el espacio radical (Sutcliffe y Baker, 1979). Para cumplir con estas funciones conviene que elsustrato sea relativamente liviano, presente cierto grado de porosidad, tamao apropiado, ausencia de bordescortantes y que sea qumicamente inerte (Resh, 1988). Algunos de los sustratos slidos ms utilizados en elcultivo hidropnico son la arena de ro, arena de mar, grava, vidrio molido, ladrillo triturado, fibra de coco,

aserrn, vermiculita, perlita, fibra de roca y materiales plsticos (Penningsfeld y Kurzmann, 1983).

2.2. Propiedades de los sustratosLas propiedades fsicas, fsico-qumicas y biolgicas de un sustrato o mezclas de sustratos deben determinarsepara su manejo posterior; por ejemplo, duracin del riego y horario del mismo. Una vez que el sustrato est enuso, no es posible cambiar las propiedades fsicas, mientras que las qumicas s se pueden modificar con ciertafacilidad.


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2.2.1. Propiedades fsicasLa caracterizacin fsica de los sustratos estudia la distribucin volumtrica del material slido, el aire y el agua,determinando en volumen el espacio poroso total del medio de cultivo desocupado, es decir que en l no seencuentran situadas partculas de origen mineral u orgnico. Dicho espacio poroso se divide en porospequeos, denominados capilares, que retienen el agua, y los llamados macroporos, que permanecen vacos

despus de que el sustrato ha drenado el agua y que de esta manera permiten la aireacin.El agua total disponible de un sustrato es el volumen de agua retenida a la tensin de 100 cm de c.a. y sedivide en: a) agua de reserva; y, b) agua fcilmente disponible. La primera se define como el porcentaje envolumen que libera un sustrato al pasar de 50 a 100 cm de c.a. El nivel ptimo se sita del 4 al 10%. La segundavara del 20% al 30% y es la diferencia entre el volumen del agua retenida por el sustrato despus de haber sidosaturado y dejado drenar a 10 cm de tensin mtrica, y el volumen de agua contenido en dicho sustrato a unasuccin de 50 cm de c.a.; su comportamiento en cuanto a una baja retencin de agua puede deberse a que suporosidad total sea reducida, lo que puede tener relacin con el tamao de los poros: si estos son grandes elagua no es retenida y se pierde por gravedad, si son muy pequeos la planta no tiene capacidad para extraer elagua antes de marchitarse (Abad, 1996).

2.2.1.1. Capacidad de aireacinEl nivel de la capacidad de aireacin ptimo vara entre un 20% y un 30%; se define como la proporcin delvolumen del medio de cultivo que contiene aire despus de que dicho medio ha sido saturado con agua y haterminado de drenar, regularmente a 10 cm de tensin.

2.2.1.2. Tamao de las partculasEl tamao de las partculas se relaciona directamente con el de los poros; esto determina el balance entre elcontenido de agua y aire del sustrato; por tanto, el tamao de las partculas afecta la disponibilidad de oxgenoy agua para las races de la planta; de ello depende, en parte, el crecimiento y la produccin de la misma. Elmejor sustrato resulta del material de textura gruesa a media, con una distribucin del tamao de los porosentre 30 y 300 milimicras, equivalente a una distribucin del tamao de las partculas entre 0.25 y 2.5 mm.

2.2.1.3. Densidad aparenteNo debe superar los 0.4 g/ cm3 bajo condiciones de cultivo protegido y se define como la masa seca del materialslido por unidad de volumen aparente del medio hmedo. Esto significa que incluye el espacio poroso entrelas partculas (Abad, 1996).

2.2.2. Propiedades qumicasLas propiedades qumicas caracterizan las transferencias de materiales entre el sustrato y la solucin; elmecanismo de intercambio de cationes se da entre los cationes absorbidos sobre las superficies cargadas y loscationes de la solucin regulan en gran medida la disposicin de nutrientes requeridos por la planta (Cepeda,1991).

2.2.2.1. Capacidad de intercambio de cationes (CIC)Es la suma de cationes cambiables que pueden ser absorbidos por unidad de volumen o peso del sustrato y quepor lo tanto estn usualmente disponibles para la planta. Cabe aclarar que estos cationes quedan retenidos deesta manera frente al efecto lixiviante del agua.

El valor ptimo de la capacidad de intercambio de cationes se relaciona con la frecuencia de lafertirrigacin, puesto que si esta se aplica de manera permanente, la CIC no representa ninguna ventaja yconviene utilizar sustratos con muy baja o nula capacidad de intercambio catinico; si se aplica de manera


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intermitente, el uso de sustratos con moderada o elevada capacidad de intercambio catinico es importante y serecomienda mayor a 20 m.e. por 100 gramos.

2.2.2.2. pHEl pH es un factor de vital importancia en el desarrollo de las plantas, ya que la solucin nutritiva con que se

alimentan es bsicamente agua, compuesta de hidrgenos (H+

) y oxhidrilos (OH), que unidos la forman(HOH o H2O); sin embargo, existe una concentracin constante de iones hidrgeno y oxgeno en libertad,

denominada constante de ionizacin del agua (Kw = 11014), de ah que si no existe influencia de otros iones,el pH del medio sea neutro y su valor sea 7, resultado de una concentracin de iones hidrgeno y oxhidrilosigual a 1107. Cuando esta cantidad vara debido a la captura de iones hidrgeno por algunos anionespresentes en el medio, el pH es bsico, es decir mayor de siete; si por el contrario la cantidad vara por la capturade iones oxhidrilo por algunos cationes, el medio ser cido. Existe un rango entre 5.5 y 6.8 ptimo para elcrecimiento de la mayora de los cultivos, pues en este rango tanto aniones como cationes estn disponiblespara la planta en cantidades adecuadas.

2.2.2.3. Relacin carbono nitrgeno (C/N)

Esta relacin se usa frecuentemente como un ndice del origen de la materia orgnica, de su estabilidad ymadurez. Una relacin menor o igual a cuarenta se considera ptima para el cultivo en sustrato, ya que indicaque el material orgnico se encuentra estable y maduro; por lo tanto, tiene la capacidad de albergar en suinterior el sistema radicular de una planta con buenos resultados.

2.2.2.4. Disponibilidad de nutrientesEn general, los sustratos minerales no se descomponen ni qumica ni biolgicamente, y desde un punto de vistaprctico se les puede considerar desprovistos de nutrientes. Como experiencia personal se puede comentar queuna mezcla de arena y granzn (1 Kg en un recipiente de poliestireno) se utiliz para albergar una plntula defresa. El trasplante se aplic el dos de marzo y hasta el catorce de agosto le fue administrada solo agua; seobserv el tamao de las hojas pequeas en comparacin con plntulas fertirrigadas y mientras que estas yaprodujeron plantas hijas, la primera solo haba logrado subsistir; sin embargo, no se aprecian sntomas dedeficiencia severos. Cabe una aclaracin: en el mes de junio, en Chihuahua cayeron algunas precipitacionespluviales acompaadas de fuertes descargas elctricas; como todos sabemos, el nitrgeno existente en laatmsfera (78%) y el oxgeno (20%) pueden reaccionar para producir nitratos en pequeas proporciones(Rodrguez, 2000).

En los sustratos minerales se pueden determinar los nutrientes asimilables en la disolucin del sustrato conel fin de planear la fertirrigacin correcta y despus se compara la disolucin nutritiva del riego con la delsustrato y se complementa la informacin con anlisis foliares.

2.2.2.5. SalinidadSalinidad: cantidad de sales solubles presentes en la disolucin del sustrato. La salinidad puede incrementarse aniveles no adecuados cuando las sales disueltas en el agua de riego o en la solucin de fertirrigacin superan alas necesidades de absorcin de la planta y a las prdidas por lixiviacin. En los cultivos hidropnicos, ademsde la fertirrigacin, se utilizan los riegos de agua sola para evitar la acumulacin de sales, tan frecuentes en elcultivo tradicional cuando es fertilizado en exceso.

2.3. Eleccin de un sustratoNo existe un sustrato que rena todas las caractersticas deseables. El mejor medio de cultivo ante laversatilidad de los mismos puede solucionarse segn varios criterios: disponibilidad, finalidad de la


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produccin, costo y experiencia en su utilizacin. El Programa de Vinculacin, Investigacin y ValidacinTecnolgica en Hidroponia de la Facultad de Ciencias Qumicas demostr que una mezcla de arena de ro ygranzn es el sustrato con mayor productividad y ms bajo costo, en comparacin con otros nueve, de los diezsustratos probados en cultivo de tomate (Rodrguez y cols., 2000).

El factor ms importante en la eleccin de un material como sustrato es la ausencia de sustancias que sean

txicas para la planta, tales como cidos alifticos de cadena corta, compuestos fenlicos, salinidad elevada.Dentro de las herramientas con que se cuenta en la actualidad estn los bioensayos de germinacin.

2.3.1. Bioensayos de germinacinUna tcnica muy viable para evaluar la calidad de los sustratos la constituyen los bioensayos de germinacin desemillas, que son de gran utilidad en la caracterizacin de los materiales; ello se debe a la existencia de unarelacin fuerte entre los resultados obtenidos en estas pruebas y la potencialidad de los materiales para serutilizados como sustratos, ya que los materiales que presentan propiedades fsicas o fsico-qumicas pocofavorables para el crecimiento vegetal inhiben o retrasan la germinacin de las semillas y provocan unareduccin en el crecimiento de las races (Abad, 1995).

La metodologa a seguir es la siguiente: se utilizan semillas que se caracterizan por su rpida germinacin y

desarrollo posterior, como las de lechuga, rbanos y berros; estas se colocan sobre el sustrato que previamentese ha humedecido hasta saturacin y se evalua el proceso de germinacin tomando en consideracin el nmerode semillas germinadas, la longitud de radcula y el ndice de germinacin (este ltimo se obtiene multiplicandoel porcentaje de semillas germinadas por la longitud media de la radcula); los valores antes mencionados secomparan con los del material que se ha elegido como sustrato-control.

2.4. Diferentes tipos de sustratosLos sustratos son muchos y muy variados, orgnicos e inorgnicos. De acuerdo con los datos proporcionadospor la Sociedad Internacional de Cultivos sin Suelo (ISOSC) el porcentaje en que se utilizan cada uno de ellos semuestra en el cuadro 2.1.

Cuadro 2.1. Porcentaje estimado del uso de los diferentes sustratosSistema Porcentaje

Lana de roca 57 %Otros inorgnicos 22 %Sustratos orgnicos 12 %NFT 5 %Cultivo en agua 3 %Tcnicas en grava 1 %Total 100 %

2.4.1. Sustratos inorgnicosLa hidroponia utiliza con ms frecuencia los sustratos inorgnicos: la lana de roca, la perlita, el granzn y laarena.

2.4.1.1. Lana de rocaBsicamente es un silicato de aluminio que adems contiene algo de calcio y magnesio en poca cantidad y enmenor proporcin manganeso y fierro. Medio manufacturado por fusin de la roca. Despus es hilado en fibrasy usualmente presentado en bloques y planchas.


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Su principal caracterstica: contiene muchos espacios vacos, usualmente 97%. Esto le permite sostenerniveles muy altos de agua disponible y tambin un buen contenido de aire. El 57% del rea hidropnica totalutiliza este tipo de sustrato.

La lana de roca tambin es usada con frecuencia como pequeos bloques iniciadores para sertransplantados en otros sustratos o en sistemas basados en agua. Se desarroll en Dinamarca en 1969; ahora lo

producen aproximadamente veinte fbricas alrededor del mundo. Es el principal medio usado donde existeuna fbrica cerca. Resulta costoso transportarlo de un lugar a otro, por su volumen; por lo tanto, su importacinpresenta dificultades cuando se compite localmente con medios disponibles ms baratos.

Se prepara a partir de una mezcla de rocas baslticas, piedra caliza y carbn de coque en relacin de 3-1-1 yse funde a 1,600C, aunque el material de partida utilizado a veces puede ser la escoria de los altos hornos. Lamasa fundida se lanza sobre unas ruedas que giran a gran velocidad y se fo rman las fibras de alrededor de unos0.005 mm de grueso y son enfriadas por una corriente de aire; las fibras se comprimen en bloques o planchas dediferentes tamaos; para formarlos y obtener ms estabilidad se utilizan resinas que unen de mejor manera a lasfibras y dentro de las que comnmente se utilizan estn las de urea- formaldehdo y fenlicas.

Dentro de las caractersticas que presenta la lana de roca estn su baja densidad aparente menor a 0.1g/ cm3, una alta capacidad de retencin de agua fcilmente disponible mayor al 48 por ciento (se relaciona con

el espesor y forma de la plancha) y una alta capacidad de aireacin mayor al 35 por ciento, todo esto productode una alta porosidad que supera al 95por ciento; este material, por lo tanto, no retiene prcticamente agua dereserva de difcil disponibilidad que en condiciones adversas atenan las deficiencias de agua. Desde el puntode vista qumico, su capacidad de intercambio inico y regulador de pH son prcticamente nulos, lo queimplica en el cultivo un perfecto manejo de las condiciones hdricas y de nutricin.

A travs del tiempo, el cultivo hidropnico utilizando lana de roca ha demostrado ser un sistema seguro,rentable y altamente productivo; por lo tanto, la superficie cultivada utilizando este sustrato se ha extendido endiferentes pases dentro de los cuales destaca Canad, Australia, Espaa, Francia y Holanda, no obstante que suduracin es limitada (2-3 aos), su resistencia mecnica es baja y la eliminacin de residuos presenta problemasambientales.

2.4.1.2. ArenaLas arenas proceden de diferentes fuentes, destacando las de ro, que son depsitos de materiales heterogneostransportados por el agua a partir de la erosin de diferentes materiales de naturaleza silcea con ms de un 50%de SiO2 y de otros constituyentes de naturaleza variable que depende de la roca original. Las arenas para usohidropnico permitirn el ptimo desempeo del cultivo cuando estn exentas de limos, arcillas y carbonatoclcico; estos ltimos pueden provocar un incremento significativo en el pH del medio, lo que puede originardesrdenes nutricionales que afectan fundamentalmente a los elementos fierro y boro, aparte de que laliberacin de calcio y magnesio en exceso, debido a la naturaleza del sustrato, puede desencadenar laprecipitacin de fosfatos y sulfatos en el contenedor provocando la deficiencia de los mismos (Resh H., 1997),por lo que no deben utilizarse arenas que contengan niveles elevados de carbonato clcico, lo que se consideracuando estos son superiores a un 10%, esto de acuerdo a la cantidad de iones carbonato y de calcio que pueden

estar presentes en la solucin y a la constante de producto de solubilidad de los compuestos que intervienencomo receptores, lo que provoca la reaccin de precipitacin de acuerdo a valores tomados de las tablas deconstantes de productos de solubilidad; las arenas, en este caso, pueden lavarse utilizando soluciones concidos diluidos con lo que los carbonatos forman un compuesto soluble que sale del sistema quedando de estamanera la arena libre de los iones carbonato (Rodrguez, 2000).

Su densidad aproximada en g/ cm3 es de 1.555; el espacio poroso total alcanza el 45.2%; la porosidadsusceptible a ser cubierta por aire en porcentaje por volumen es de alrededor de 6.2, mientras que el espaciopara agua fcilmente disponible es de 15.8 (Martnez, 1992).


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Sustrato barato y abundante en muchos pases. Su uso se difundi a comienzos de los aos setenta,especialmente en los EEUU, donde fue desarrollado y utilizado en camas largas y profundas. Tambin seestablecieron unidades en varios pases desrticos del Medio Oriente. Esta fue la tcnica original usada cuandose estableci el Land Pavilion en Epcot Centre de Walt Disney en Florida. En Espaa se utilizan bolsas de arenapara el cultivo hidropnico con buenos resultados, al igual que en otros pases. La arena de cuarzo puede uti-

lizarse para estos fines, pues la del tipo calcreo incrementa mucho el pH del medio. En la Facultad de CienciasQumicas de la Universidad Autnoma de Chihuahua se experiment con este material (que abunda en laregin y se utiliza en la construccin) con resultados satisfactorios en cultivos de tomate, pimiento morrn, chile jalapeo y fresa.

Dentro de las ventajas encontradas para el uso de arena como sustrato por el grupo de investigacin seencuentra el que este material es prcticamente permanente, puesto que cuenta con una alta resistenciamecnica, adems de que es fcil de desinfectar y es abundante en la regin. La produccin de los cultivosutilizando este sustrato fue abundante y los anlisis desarrollados en el producto manifestaron contenidosnutricionales de acuerdo con los mostrados en bibliografa en relacin a la media encontrada en cultivos sanos.

2.4.1.3. Perlita

La perlita es bsicamente un silicato alumnico de origen volcnico con propiedades semejantes a la arena.Llevada a una temperatura aproximada de 1,000C se expande hasta 20 veces su volumen inicial,convirtindose en un sustrato de color blanco o grisceo de baja densidad con excelentes propiedades en cuantoa retencin de humedad. En la dcada de los ochenta se fabric por primera vez en Escocia. La perlita se ex-pande mucho para dar partculas livianas con orificios que retienen el aire. Su uso se ha difundido por variospases, en particular donde se fabrica localmente. Tambin se utiliza con frecuencia para la obtencin deplntula. En los ltimos aos su uso se ha incrementado, en parte por su facilidad de manejo (peso) encomparacin a la arena y por sus excelentes resultados, ya que un metro cbico pesa de 80 a 110 kilogramos.

La perlita cuenta con una superficie rugosa, lo que le proporciona una gran rea superficial y le permiteretener agua en su superficie; como su estructura celular es cerrada, el agua es retenida solo en la superficie o enlos poros existentes entre las partculas, lo que permite que con bajas tensiones pueda ser liberada; por lo tanto,

las mezclas de materiales con elevada proporcin de perlita estn usualmente bien aireadas y no retienencantidades considerables de agua, lo que permite una buena aireacin.

Su principal ventaja como sustrato es la capacidad que presenta para mantener un perfil de humedadconstante a lo largo de la zona radicular, as como su capacidad de aireacin; dentro de sus desventajas est suposibilidad de degradarse dentro del ciclo de cultivo, lo que puede provocar que el agua se vaya al fondo,impidiendo la aireacin de las races y el encharcamiento en la zona antes descrita.

2.4.1.4. VermiculitaSilicato de aluminio con estructura similar a la de la mica. Llevada a una temperatura de ms de 1,000C paraexpandirla, alcanza hasta doce veces su volumen. Existen yacimientos en Chihuahua (Mxico). Su uso serecomienda para lugares de clima clido seco debido a su capacidad para absorber agua, adems de que posee

propiedades aislantes. No es el sustrato adecuado para lugares muy hmedos porque retiene mucha humedad.Con el tiempo se desmenuza y pierde su porosidad. Adems, su precio es elevado.

2.4.1.5. PumecitaRoca volcnica natural, ligera y esponjosa y buen medio de crecimiento. Usada sobre todo donde existesuministro local disponible (Nueva Zelanda e Islandia). Recientemente han sido explotados grandes depsitosen Islandia para exportarla en particular a Europa.


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2.4.1.6. GravaPequeas piedritas redondeadas de uno a dos centmetros de dimetro. En Mxico se utiliza un material similaren la construccin de carreteras conocido como granzn. La grava proporciona excelente aireacin; sinembargo, la retencin de humedad es muy escasa. En el invernadero de la Facultad de Ciencias Qumicas de laUniversidad Autnoma de Chihuahua se utiliz una mezcla de granzn y arena con excelentes resultados para

los cultivos de tomate, pimiento morrn y berenjena.

2.4.1.7. Arcillas expandidasLos intentos comerciales por cultivar orqudeas con sustratos slidos no orgnicos haban sido infructuososhasta que Penningsfeld (1980), conocido hidroponista alemn, comprob que las arcillas expandidas constituanun sustrato conveniente para el cultivo hidropnico deCymbidium , Phalaenopsis , Odontoglossum , Dendrobium y elde otras plantas con altos requerimientos de oxgeno a nivel de su sistema radical. Inclusive la problemticaorqudea Oncidium papilio pudo desarrollarse muy bien en arcillas expandidas si se controlaba adecuadamenteel ambiente de crecimiento.

2.4.1.8. Sepiolita

Silicato de magnesio hidratado. El mineral se llama magnesita y tambin se le conoce como espuma de mar. Sudensidad aproximada: 0.55 g/ cm3; el espacio total de poros abarca cerca de 79% y de ese total el 44% sonmicroporos que almacenan aire y el 2% para agua fcilmente disponible. Muestra capacidad de rentencin paraalgunos aniones como sulfatos y cloruros y cationes, como el sodio, y as incrementa su electroconductividad(Martnez, 1992).

2.4.2. Sustratos orgnicosEstos sustratos regularmente son productos de desecho de alguna actividad agropecuaria o industrial. Tambinexisten sustratos fabricados en especial para este uso: los geles y las espumas sintticas.

2.4.2.1. Aserrn

Sustrato abundante y barato en algunas regiones de Mxico, como las regiones serranas de Chihuahua yDurango, sobre todo el de pino. El aserrn que se utiliza es grueso, en buen estado, de origen conocido y secultiva solo para una estacin; fue uno de los primeros medios usados comercialmente. An lo usan en Canad,donde recientemente solo ha sido desplazado en popularidad por la lana de roca. Tambin es el principal medioen Sudfrica y Nueva Zelanda; otros pases, en menor grado, tambin lo usan, incluido Australia.

2.4.2.2. Fibra de cocoDentro de los residuos agroindustriales de origen tropical se encuentra la fibra de coco, que se genera despusde que el mesocarpio del fruto del cocotero ha sido procesado con el fin de obtener las fibras ms largas, las quese emplean para la fabricacin de cuerdas y bajoalfombras. Recin ha sido utilizado con xito como sustratohidropnico. Despus de sus primeros xitos, su uso se difundi sobre todo en regiones donde es un

subproducto, y por tanto su bajo costo. En Holanda se utiliza de manera significativa. Su calidad vara muchode acuerdo con el origen, sobre todo por el contenido de sales.

2.4.2.3. CortezaSimilar al aserrn. Lo utilizan en Sudfrica y tambin, en grado limitado, otros pases.

2.4.2.4. MusgoFue uno de los primeros medios tratados; no lo consideran algunos un medio hidropnico. Lo emplean a corta


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escala muchos pases que tienen un suministro disponible de calidad. Es el principal mtodo usado enFinlandia e Irlanda. De gran utilidad en la industria almaciguera para la propagacin y mezclas de macetas.

2.4.2.5. GelesSe han producido, probado y promovido un determinado nmero de polmeros de geles, pero la mayora ha

desaparecido del mercado: los productores no los aceptan. En las investigaciones del Programa de Vinculacin,Investigacin y Validacin Tecnolgica de la Facultad de Ciencias Qumicas se prob este elemento agregado agranzn y arena. Sin embargo, bajo las condiciones de la experiencia, el inconveniente fue el precio, aunque solose utilizaron por bolsa dos cucharadas cafeteras del gel.

2.4.2.6. Espumas sintticasSe ha experimentado con varios tipos y marcas de espuma, por lo regular con buen resultado y algunos hastapor ms de 20 aos; pero su uso an presenta limitantes. Algunos se usan como materiales de desecho y son desuministro limitado. Otros productores los consideran demasiado caros.

Algunos de estos medios an tienen potencial en las investigaciones realizadas dentro del Programa de Vinculacin, Investigacin y Validacin Tecnolgica de la Facultad de Ciencias Qumicas: se prob con xito la

carlita, material que se usa en construccin como aislante y para aligerar las losas de concreto. El inconvenientefue el precio.Las espumas sintticas ms utilizadas en hidroponia son las de poliuretano (nieve seca). Este sustrato no

almacena calor; su poco peso lo habilita para cultivos verticales, como el que se utiliza para la fresa; paralechuga se utilizan planchas de nieve seca a una distancia de 20 cm.

2.4.3. MezclasExisten muchas mezclas de diversos materiales orgnicos y/ o inorgnicos como el peatlite, una mezcla deturba y perlita. Estos elementos, con frecuencia, son listados bajo el ingrediente principal y en general noparecen implicar grandes reas.

2.4.4. AguaCuando las races de la planta se sumergen solo en agua, presenciamos la hidroponia pura, uno de los primerosmtodos utilizados; despus evoluciona con implementos y variaciones, pero con el mismo principio: unasolucin nutritiva entra en contacto con las races y ningn otro sustrato.2.4.4.1. NFTInglaterra desarrolla en la dcada de los setenta el sistema NFT o tcnica de la pelcula nutriente. Este sistemarecircula una delgada pelcula de solucin nutritiva hacia los canales. Fue comercialmente probado un amplionmero de cultivos, y como resultado de una amplia difusin publicitaria el NFT se prob en muchos pases.Una vez que se estableci, la tcnica prob ser til para la produccin de tomates y para cultivos de cortocrecimiento, como la lechuga. Existen pequeas reas de NFT en la mayora de los pases, pero solo es elprincipal sistema en Australia, donde su uso para la produccin de lechuga ha aumentado alrededor de 140

hectreas los ltimos 10 aos. Japn cuenta con 100 hectreas, principalmente para hortalizas de hoja. An enInglaterra, su casa, el NFT permanece cercano al 10% del rea hidropnica.

2.4.4.2. DFTLa principal tcnica comercial es la tcnica de flujo profundo (DFT: Deep Flow Technique ), donde planchas depoliestireno flotaban sobre una solucin nutritiva aireada por recirculacin. Este es el principal sistema enJapn, con 270 hectreas de cultivos de hoja, principalmente. Otros pases asiticos aplican este sistema, por logeneral en cultivos de hortalizas de hoja.


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2.4.4.3. AeroponiaEn esta tcnica, las races quedan suspendidas en una neblina de solucin nutritiva. Varias formas de estatcnica han sido probadas por ms de veinte aos. Atrajo mucha publicidad y hoy en da se venden una grancantidad de sistemas para aficionados. Su realidad comercial es tal que solo se han reportado 19 hectreas en

Corea. Su uso se limita a unos pocos productores.


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Captulo 3

Nutricin

3.1. IntroduccinLa nutricin mineral es una rama muy importante de la fisiologa vegetal. La hidroponia desarrolla un papelprincipal en la investigacin de cul y cuntos elementos se requieren para el desarrollo de una planta y en qucantidades deben suministrarse para optimizar el desarrollo y produccin de los cultivos. En la actualidad, laesta tcnica de cultivo es todava un buen medio para investigar en cuanto a nutricin vegetal y el uso decultivos que ayuden a revertir los daos ocasionados al medio ambiente (Gardea, 2000).

3.2. Nutrientes y sus orgenesLas plantas, como todo ser vivo, dependen de una diversidad de sustancias qumicas para vivir, que provienende diversas fuentes. Toda la vida del planeta Tierra depende de la fotosntesis: proceso mediante el cual eldixido de carbono y el agua se convierten en los compuestos orgnicos que se asocian a las clulas vivientes;as captan la energa proveniente del sol y la transforman en energa qumica, que estar disponible paracuando se requiera, no solo para la planta sino tambin para quien la cultiva o sus depredadores. Las fuentes dedonde provienen las sustancias que una planta requiere para vivir son el agua, el aire y el suelo.

3.2.1. AireDel aire la planta toma el oxgeno y el dixido de carbono que reaccionar con el agua para transformarse en

glucosa, que a su vez se unir con muchas ms molculas del mismo compuesto para formar el almidn ymuchos otros compuestos como los lpidos, carbohidratos, protenas y cidos nucleicos, todos indispensablespara la vida (Conn y Stumpf, 1991).

3.2.2. AguaLa mayora de las plantas terrestres necesitan sistemas eficientes para absorber y movilizar el agua, ya que sunutricin fundamental es gaseosa y posee un sistema de intercambio de gases muy eficaz. La consecuencia es laprdida irrecuperable del agua transpirada a travs de las hojas, que son rganos de intercambio de gases. Elagua perdida debe recobrarse continuamente por absorcin y transporte desde el suelo.

El material fresco de las plantas incluye alrededor de un 80% de agua, porcentaje que vara de acuerdo conel agua que se encuentre disponible y con la humedad del entorno. Sin duda, este porcentaje tan alto prueba la

importancia de este elemento para la supervivencia y la productividad del organismo de que fo rma parte. Laspropiedades qumicas y fsicas del agua las aprovecha la planta, y por esto la bioqumica del vegetal tiene lugaren el seno del vital lquido. El agua, junto con el dixido de carbono proveniente del aire, se transforma enenerga qumica va fotosntesis. Por todo esto se afirma que el agua es esencial para la planta (Bidwell, 1979).

3.2.3. SueloSoporte fsico para muchas plantas. Suministra nutrimentos de diversos tipos para la mayora de ellas, pero esmucho ms que un soporte pasivo, un medio complejo que influye en la vida de las plantas de muchas maneras,


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ya que las races no solo viven en l, sino que crecen a travs suyo y sus propiedades fsicas y qumicas puedentener fuertes interacciones con las races vivas. Por tanto, el sistema suelo-raz es un complejo vivo y dinmicocuyas interrelaciones se deben valorar.

En el caso de la hidroponia pura, el material de sostn no aporta nutrientes; estos se suministran a loscultivos por medio de una solucin nutritiva cuyas cantidades van de acuerdo con la etapa de desarrollo que el

cultivo presente y a la estacin del ao en que lo anterior se efecte. Las propiedades fsicas del material desostn influyen en cuanto a la relacin aire/ lquido que sus partculas pueden retener.

3.2.4. Solucin nutritivaEn el cultivo tradicional, el agua disuelve los elementos nutritivos presentes en el suelo; as se obtiene el lquidonutritivo que las plantas absorben. En el sistema hidropnico de cultivos, el agua es preparada de maneraartificial y se le conoce como solucin nutritiva, que consta de sales minerales disueltas en agua y en ella seregula el pH, en caso necesario.

3.3. Minerales, macro y micronutrientesUn mineral es un slido formado inorgnicamente con base en elementos especficos dispuestos en un orden

estructural caracterstico. La mayora de los elementos de la corteza terrestre existen en combinacin. Lamateria mineral proveniente de la roca recibe el nombre del material de o rigen del suelo porque es el principalingrediente a partir del cual se forman la mayora de los suelos. Las dos propiedades ms importantes delmaterial de origen son su textura y su composicin mineral.

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

Alrededor de 1804, los cientficos descubren que las plantas requieren de calcio, potasio, azufre, fsforo yfierro. Hacia 1860, tres fisilogos vegetales de origen alemn (W. Pfeffer, Julius Sachs y W. Knop, citados porSalisbury y Ross) comenzaron a utilizar una solucin de sales minerales en donde se encontraba inmersa la razde la planta. Este experimento les permiti ms exactitud en las mediciones; ahora solo los limitaba la pureza de

las sustancias que utilizaban y los elementos presentes ya en las semillas de los progenitores en las plantas enestudio. Los avances tecnolgicos y el uso de semillas tomadas a partir de progenitores que han sido cultivadasuna y otra vez sin la presencia del elemento objeto de la demostracin son los criterios principales para que unelemento pueda considerarse esencial o no para cualquier vegetal.

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

Los minerales se encuentran en el suelo y de ah las plantas toman los elementos necesarios para muchas desus funciones vitales. Se les conoce como elementos esenciales. Con ellos se genera del 15% al 20% de la materia

orgnica constituyente de las plantas. El resto, por lo regular, es agua.De acuerdo con la cantidad de los elementos integrantes y esenciales de las plantas se les divide en macro y

microelementos (Salisbury y Ross, 1994)

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


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Cuadro 3.1 Elementos esenciales para la mayora de las plantas superiores con base en materia seca considerados

estadsticamente adecuadas.

Elemento Smbolo Forma disponibleal vegetal

Peso atmico mg/kg % Nmero de tomosen relacin con

molibdeno

Molibdeno Mo MoO4 2 95.95 0,1 1 x 10-5 1

Niquel Ni Ni+2 58.71 ---- ---

Cobre Cu Cu+ Cu+2 63.54 6 6 x 10-4 100

Zinc Zn Zn++ 65.38 20 2 x 10-3 300

Manganeso Mn Mn++ 54.94 50 5 x 10-3 1,000

Boro B H3BO3 10.82 20 2 x 10-3 2,000

Fierro Fe Fe+3 Fe+2 55.85 100 1 x 10-2 2,000

Cloro Cl Cl- 35.46 100 1 x 10-2 3,000

Azufre S SO4 2 32.07 1,000 0.1 30,000

Fsforo P H2PO4 - HPO4 2 30.98 2,000 0.2 60,000

Magnesio Mg Mg+2 24.32 2,000 0.2 80,000

Calcio Ca Ca++ 40.08 5,000 0.5 125,000

Potasio K K + 39.10 10,000 1.0 250,000

Nitrgeno N NO3 NH4 + 14.01 15,000 1.5 1,000,000

Oxgeno O O2, H2O 16.00 45,000 45 30,000,000

Carbono C CO2 12.01 45,000 45 35,000,000

Hidrgeno H H2O 01.01 60,000 6 60,000,000

De Brown y otros., (1987), citado por Salisbury y Ross.

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

3.4. Niveles individuales de los mineralesLa cantidad de cualquier mineral presente en una solucin nutritiva se mide en partes por milln (ppm). Esexactamente lo mismo medir mg/ L o g/ 1,000 L. Por ejemplo: una solucin nutritiva que contiene 200 ppm denitrgeno tendr 200 g de nitrgeno por cada 1,000 litros de solucin, o 200 mg de nitrgeno en cada litro desolucin.

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

Plantas jvenes, de la mayora de las especies, requieren ms nitrgeno en su etapa de crecimiento. Sinembargo, menores cantidades de este elemento se requieren cuando las plantas estn maduras. A la absorcin


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de nutrientes tambin la afectan las condiciones medioambientales como la temperatura y humedad. Comoconsecuencia de esto resulta imposible establecer una lista de cada elemento con un nivel exacto para cadamineral. Cada mineral en la solucin nutritiva tiene su propio rango de concentracin a la cual es efectiva. Elcuadro 3.2 muestra los rangos aceptables para cada uno de los macronutrientes en una solucin hidropnica yen el 3.3 ejemplificamos doce soluciones nutritivas empleadas a travs del tiempo de manera prctica en

cultivos hidropnicos. As llegamos a una conclusin: las plantas se adecuan a un rango de nutrientes, el quehan encontrado sus antecesorass en la solucin nutritiva que se forma en el cultivo tradicional.

Cuadro 3.2. Rango de concentracin de macronutrientes en ppm en una solucin nutritiva hidropnicaNutriente Bajo Alto

Nitrgeno 70 250Fsforo 20 90Potasio 100 400Calcio 75 200Magnesio 15 60 Azufre 20 100

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

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

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

3.6. Ejemplos de soluciones nutritivasDe acuerdo con Steiner (1961), una solucin nutritiva puede definirse como una disolucin acuosa de ionesinorgnicos; su composicin qumica la determinan la proporcin relativa de cationes y aniones, laconcentracin inica total y el pH presente en el medio.

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


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Cuadro 3.3a. Composicin de doce soluciones nutritivas empleadas de 1865 al 2001 con base en milimoles por litro

Nutrientes Knop 1865 PenningsfeldNorth Africa

PenningsfeldClaveles

GravelJapn

Arnon yHoagland

1940

Dennisch R.Hoagland USA

K + 3.4 4.79 6.17 8 6.04 6.07Ca++ 3.4 0.9 3.72 4.08 5.0 4.0Mg++ 0.81 0.77 1.53 2.03 2.0 1.0NH4+ 0 0.35 0.15 1.35 0 2.0Na+ 0 0.01 0.05 0.02 0 0.02Fe+++ 0.66 0.050 0.072 0 0.0258 0.02Mn++ 0 0.0112 0.0224 0 0.0091 0.002Cu++ 0 0.001 0.0002 0 0.0003 0.0005Zn++ 0 0.0001 0.0001 0 0.0008 0.002NO3- 8.84 5.53 11.53 16.18 15.0 14.0H2PO4- 3.34 1.38 2.09 1.35 1.0 2.0SO4= 0.81 0.87 1.7 2.03 2 1Cl- 0 0 0 0 0.018 0.05Borato 0 0.026 0.11 0 0.0422 0.025MoO4= 0 0.0043 0 0 0.0001 0.0005EDTA 0 0 0 0 0 0.02Citrato 0 0 0 0 0.0258 0Fuente: De Rijck y Schrevens

Cuadro 3.3b. Composicin de doce soluciones nutritivas empleadas de 1865 al 2001 con base en milimoles porlitro

Nutrientes Shive yRobbins 1942

Hacskalyo1961

Steiner 1961 Cooper 1979 Research centreSoillessCultures

Rodrguez2000

K + 2.29 4.03 6.69 7.73 11.0 5.12Ca++ 4.02 3 4.61 4.3 5.5 3.75Mg++ 2.3 2 2.02 2.08 1.5 2.05NH4+ 1.4 0 0 0.002 0.0005 1.09

Na+ 0 09 0.02 0.03 0.38 0

Fe+++ 0.02 0.09 .024 0.034 0.1272 0.179Mn++ 0.0026 0.0073 0.0112 0.036 0.0437 0.0091Cu++ 0 0.0003 0.0002 0.0015 0.0006 0.00078Zn++ 0.002 0.0008 0.0017 0.0015 0.0019 0.00076NO3- 8.05 8 11.98 14.37 17.25 13.98H2PO4- 2.3 2 0.99 1.93 2.25 1.93SO4= 3.02 2 3.48 2.12 2.72 2.24Cl- 0 0.015 0 0 0.38 0

Borato 0.009 0.037 0.04 0.0275 0.0313 0.046MoO4= 0 0.0003 0.0005 0.002 0.0006 0HEDTA 0 0 0 0 0.12717 0EDTA 0 0.089 0.0238 0.0339 0 0Fuente: De Rijck y Schrevens; Rodrguez S. a partir de la frmula

La interaccin de iones queda de manifiesto en muchas de las experiencias realizadas en el rea de lanutricin en plantas. Elder y cols. (1998) trabajaron con diferentes concentraciones de calcio (0.2, 2.5, 5.0, 10.0,


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15.0) en plantas de tomate variedad jumbo y luego analizaron los contenidos en calcio, magnesio, potasio,licopeno y carotenos totales; resultados: el calcio aumenta en los frutos a medida que se incrementa en lasolucin nutritiva, mientras que los niveles de magnesio y potasio disminuyen; demuestra as el efecto decompetencia del ion calcio por los sitios de absorcin y transporte de la planta en relacin con potasio ymagnesio.

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

La presencia de los elementos necesarios para el crecimiento de los cultivos no garantiza suaprovechamiento por la planta; depende ms de los compuestos presentes en la solucin y las concentracionesde los mismos. La explicacin de lo anterior se relaciona con la interaccin de los elementos y las propiedadesde las sustancias que se puedan formar, pues muchas de ellas pueden ser dbilmente ionizables o insolubles de

acuerdo con las condiciones del medio, por lo que la planta no las puede absorber. Esta es consecuencia de lasleyes del equilibrio qumico (Rodrguez, 2000).Los contenidos de nutrientes del cuadro 3.2 se ofrecen en milimoles por litro porque desde el punto de

vista qumico nos permite visualizar y comparar las diferentes soluciones nutritivas con base en unidades dereaccin; sin embargo, para pasar a miligramos por litro, basta multiplicar los milimoles por el peso atmico delelemento.

3.7. Fuentes mineralesLos minerales esenciales son suministrados como compuestos qumicos; unos aportan ms que otros. Porejemplo, el nitrato de calcio provee calcio y nitrgeno; el monofosfato de potasio, potasio y fsforo. Todos losmacronutrientes pueden ser abastecidos a una solucin con estos dos qumicos, ms nitrato de potasio y sulfato

de magnesio. El truco para producir una solucin nutritiva consiste en proveer estos qumicos en proporcionesexactas y correctas para que la planta comience a crecer.

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

(cualquiera de los dos es adecuado).Se efectan algunos clculos para precisar las cantidades que deben utilizarse para la preparacin de una

solucin nutritiva.La solucin a preparar requiere de 200 ppm de potasio y como fuente del mismo se utiliza nitrato de

potasio (KNO3) con un peso molecular de 101 gramos y que contiene 39 gramos de potasio; 200 ppm soniguales a 200 mg y 200 mg son igual a 0.2 gramos, por tanto:


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Este tambin aporta azufre, calcule cunto:

246.5 g MgSO47H2O --- 32 g0.5135 g ------------------- x = 0.06666 g = 66.66 mg/ L o ppm

Si se utiliza sulfato de fierro, calcule cunto se debe utilizar si de este se necesita 1 ppm.FeSO47H2O 278 g ----- 56 g Fe x g ------------------------ 0.001 g x = 0.00496 g/ L

0.496 g/ 100 L

Despus de efectuar los clculos anteriores se determin que la cantidad a adicionar de los reactivosqumicamente puros para preparar 100 litros son:

KNO3 -------------- 51.79 gCa(NO3) ------------ 61.53 gNH4H2PO4 --------- 22.25 g

MgSO4.7H2O ------ 51.35 gFeSO4.7H2O -------- 0.0496 g

Todo lo anterior est de acuerdo con las necesidades mostradas por los elementos que se determinarontotalmente, y de esta misma forma se efectan los clculos hasta completar la formulacin que se desea utilizar.Cabe recordar aqu que los clculos realizados son con base a productos puros, y que en la prctica se utilizanproductos con menor pureza, lo que siempre debe tomarse en cuenta.

3.8. Variacin respecto a los nutrientes en fase de crecimiento y floracinLas plantas varan da a da sus requerimientos nutricionales. El solo hecho de suministrar de manera exacta losminerales requeridos resulta casi una misin imposible. Sin embargo, recordemos que las plantas pueden crecer

satisfactoriamente si cada mineral alcanza un rango de concentracin, haciendo de esta manera la tarea msfcil. La mayora de las soluciones presentan dos formulaciones llamadas de crecimiento y floracin. Esto reflejala diferencia en los requerimientos entre una planta en crecimiento vegetativo y una planta en floracin yfructificacin.

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

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

Quiz ms importante que las tasas de NPK es la relacin K/ N. Esto se puede determinar dividiendo la

concentracin de potasio entre la de nitrgeno de la solucin nutritiva, en ppm o en porcentaje p/ v. Elresultado de esta divisin generalmente se encuentra en 1 y 2. Por ejemplo, una solucin nutritiva con nivelesde nitrgeno de 200 ppm y de potasio de 300 ppm tiene una relacin K/ N 300/ 200 = 1.5. Si esta solucincontiene una concentracin menor de nitrgeno suma 100 ppm y de potasio 150 ppm, la tasa K/ N ser la misma1.5. La importancia de la tasa K/ N es que determina si una solucin es de crecimiento o de floracin y cunfuerte es la misma. La regla general es que las soluciones nutritivas con una relacin K/ N menor a 1.5 presentanuna frmula de crecimiento, y si la relacin K/ N resulta mayor a 1.5 es una frmula de floracin.

Una solucin nutritiva con una relacin K/ N de 1 tiene ms nitrgeno en proporcin al potasio que una


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

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

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

3.9. Clima, solucin nutritiva y absorcin de nutrientesExisten otros factores importantes con respecto a las soluciones nutritivas. La temperatura de la solucin debeestar dentro del rango correcto. Si la solucin es muy fra, la tasa metablica de la raz baja y la absorcin denutrientes tambin. Esto conlleva un efecto de retardo en el crecimiento de la planta por debajo de lo deseado.

Tambin surgen problemas cuando la temperatura es muy alta, porque afecta la absorcin mineral. El mejorrango de temperatura oscila entre 18 y 25C para la mayora de los cultivos.Los cambios bruscos de temperatura influyen evidentemente en el ritmo de absorcin del agua y en el

ritmo de absorcin mineral. De acuerdo con esas condiciones, la planta regula su tasa de transpiracin evitandoas una perdida excesiva de agua. La temperatura de la solucin nutritiva tambin influye en la absorcin de losnutrientes.

Por ejemplo, la absorcin de nitratos en plantas de tomate se sita a una temperatura de 25C, y a partir deeste valor un aumento o disminucin de temperatura afecta de manera negativa la absorcin de los mismos, deacuerdo con Le Bot (citado por Gonzlez). Lo anterior puede explicarse debido a que la integridad de lasmembranas celulares se encuentran afectadas cuando la temperatura se aleja sensiblemente de su nivel ptimo,adems de que la absorcin del nitrato depende de la energa suministrada por la respiracin de las races, y al

aumentar la temperatura de la solucin nutritiva aumentan las necesidades energticas del componente demantenimiento de la respiracin radicular, y esto es vital para la planta; adems, niveles altos de temperaturapropician valores elevados en dficit de oxgeno si tomamos en consideracin los datos aportados por Gonzlez(Curso Internacional de Hidroponia Una Esperanza para Latinoamrica, Lima, Per, 1996).

Aparte de los efectos directos sobre el sistema radicular, la temperatura es importante porque determina lacantidad de oxgeno que puede estar disuelta dentro de la solucin. El agua o una solucin nutritiva fra puedendisolver ms oxgeno que el agua o una solucin caliente, ya que la cantidad total de oxgeno disuelto puedeestar limitada y en el mejor de los casos conviene mantenerlo en un punto alto. Las races, como cualquierrgano vivo, necesita oxgeno para trabajar apropiadamente.

Es posible ahogar las races si no hay suficiente oxgeno disuelto en la solucin. Otra razn por la cual lasolucin debe estar bien oxigenada es por los patgenos (organismos que causan enfermedades); incluso

existen productos con base en agua

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