CONCEPTO DE HIDROPONÍA
Etimológicamente el concepto hidroponía deriva del griego y significa literalmente trabajo o cultivo (
ponos) en agua (
hydros). El concepto hidropónico se utiliza actualmente a tres niveles distintos dependiendo del interlocutor, cada uno de los cuales engloba al anterior:
- Cultivo hidropónico puro, sería aquel en el que, mediante un sistema adecuado de sujeción, la planta, desarrolla sus raíces en medio líquido (agua con nutrientes disueltos) sin ningún tipo de sustrato sólido.
- Cultivo hidropónico según la tendencia mayoritaria, es utilizado para referirnos al cultivo en agua (acuicultura) o en sustratos sólidos más o menos inertes y porosos a través de los cuales se hace circular la disolución nutritiva.
- Cultivo hidropónico en su concepción más amplia, engloba a todo sistema de cultivo en el que las plantas completan su ciclo vegetativo sin la necesidad de emplear el suelo, suministrando la nutrición hídrica y la totalidad o parte de la nutrición mineral mediante una solución en la que van disueltos los diferentes nutrientes esenciales para su desarrollo. El concepto es equivalente al de “cultivos sin suelo”, y supone el conjunto de cultivo en sustrato más el cultivo en agua.
El término cultivo semihidropónico suele utilizarse cuando se emplean sustratos no inertes (turba, fibra de coco, corteza de pino, otros sustratos orgánicos, mezclas con fertilizantes de liberación controlada, etc.) que suministran una importante parte de los nutrientes a la planta.
SISTEMAS DE CULTIVO HIDROPÓNICO
Los sistemas de cultivo hidropónico se dividen en dos grandes grupos. Cerrados, que son aquéllos en los que la solución nutritiva se recircula aportando de forma más o menos continua los nutrientes que la planta va consumiendo y abiertos o a solución perdida, en los que los drenajes provenientes de la plantación son desechados.
Dentro de estos dos grupos hay tantos sistemas como diseños de las variables de cultivo empleadas: sistema de riego (goteo, subirrigación, circulación de la solución nutriente, tuberías de exudación, contenedores estancos de solución nutritiva, etc.); sustrato empleado (agua, materiales inertes, mezclas con materiales orgánicos, etc.); tipo de aplicación fertilizante (disuelto en la solución nutritiva, empleo de fertilizantes de liberación lenta aplicados al sustrato, sustratos enriquecidos, etc.); disposición del cultivo (superficial, sacos verticales o inclinados, en bandejas situadas en diferentes planos, etc.); recipientes del sustrato (contenedores individuales o múltiples, sacos plásticos preparados, etc.).
A nivel mundial los sistemas cerrados son los más extendidos, mientras que en nuestro país la práctica totalidad de las explotaciones comerciales son sistemas abiertos y que adoptan el riego por goteo (generalmente con una piqueta por planta), sin recirculación de la solución nutritiva dadas las condiciones generales de calidad de agua de riego y la exigencia de nivel técnico que tienen los sistemas cerrados.
JUSTIFICACIÓN DE LA IMPLANTACIÓN DEL CULTIVO HIDROPÓNICO DE HORTALIZAS EXTRATEMPRANAS
El deterioro progresivo del suelo de los invernaderos y de las zonas de producción hortícola en general, debido a un agotamiento, una contaminación fúngica y una salinización cada vez más extendidos, obliga a los agricultores a optar por el cultivo hidropónico como solución a dichos problemas. Por otra parte, actualmente resulta imprescindible la implantación de técnicas que nos lleven a una economización de los cada vez más escasos recursos hídricos, la técnica de cultivo hidropónico, dada su elevada tecnificación, permite consumir únicamente el agua necesaria, minimizando todo tipo de pérdidas y aportando solamente la cantidad del preciado elemento que las plantas estrictamente necesitan, ello unido a la mayor productividad y calidad logradas mediante el uso de esta técnica al tener perfectamente controladas las variables de cultivo, permite la obtención de una mayor cantidad de producto con el mínimo consumo de agua y fertilizantes.
Hay que reseñar que comercialmente la totalidad de los sistemas de cultivo hidropónico en regiones templadas son protegidos para posibilitar un control de temperaturas, reducir las pérdidas de agua por evaporación, minimizar los ataques de plagas y proteger a los cultivos contra las inclemencias del tiempo como la lluvia, el granizo o el viento. La elevada tecnificación que exige la implantación de técnicas hidropónicas implica una inversión económica bastante considerable, para que exista rentabilidad, los cultivos deben mantener una producción, calidad y precio de mercado elevados. Frecuentemente la demostrada mejora de productividad y calidad de las cosechas bajo cultivo hidropónico frente al tradicional cultivo en suelo, no justifican la costosas instalaciones necesarias para esta técnica a no ser que los precios de mercado sean altos, esto ocurre con la producción de hortalizas extratempranas. El litoral del sureste español (Murcia y Almería, sobre todo), presenta las mejores condiciones climáticas (temperaturas y radiación solar) de toda Europa para un desarrollo óptimo de las hortalizas, en épocas que en el resto de Europa precisan costosas instalaciones de invernaderos con control climático, en esta zona las plantas vegetan correctamente incluso al aire libre, por tanto la proliferación de invernaderos en este área (más de 30.000 Ha) va encaminada a la producción de hortalizas tempranas, si a esto unimos unas instalaciones algo más sofisticadas para el adecuado control de cultivos sin suelo, podemos tener hortalizas extratempranas, con muy buena productividad y calidad (si se realiza un correcto manejo del cultivo), mejor aprovechamiento de los recursos (agua y fertilizantes) y buen precio que hacen perfectamente rentable la instalación.
LOS CULTIVOS HORTÍCOLAS MÁS EXTENDIDOS EN CULTIVO HIDROPÓNICO
Cualquier tipo de hortaliza es susceptible de ser cultivada en hidroponía en mayor o menor medida. De este modo, las condiciones agroclimáticas disponibles (calidad del agua de riego, microclima, época de cultivo, etc.) junto a los canales de comercialización hortícolas existentes en la zona, son los que determinan los cultivos a implantar.
Podemos citar por orden de aceptación entre los cultivadores de hidroponía las hortalizas siguientes: tomate, pepino holandés, melón tipo Galia, pimiento, judía de enrame, berenjena, sandía, calabacín, melón tipo español, etc. Cada uno de estos cultivos tiene unos cuidados culturales y unas exigencias medioambientales y nutricionales específicas, aunque existen formulaciones de soluciones nutritivas con las que la mayoría de los cultivos vegetan adecuadamente, el fin que se persigue (obtención de un rendimiento lo más cercano posible al potencial del cultivo), hace que para cada plantación y según las características agroclimáticas de la misma se efectúe una nutrición hídrica y mineral a medida, como después veremos.
SUSTRATOS
Un sustrato es el medio material donde se desarrolla el sistema radicular del cultivo. En sistemas hidropónicos, presenta un volumen físico limitado, debe encontrarse aislado del suelo y tiene como funciones mantener la adecuada relación de aire y solución nutritiva para proporcionar a la raíz el oxígeno y los nutrientes necesarios, y en el caso de sustratos sólidos ejercer de anclaje de la planta. No existe el sustrato ideal, cada uno presenta una serie de ventajas e inconvenientes y su elección dependerá de las características del cultivo a implantar y las variables ambientales y de la instalación.
La mayoría de los sustratos empleados son de origen natural. Los podemos dividir en orgánicos (turbas, serrín, corteza de pino, fibra de coco, cáscara de arroz, compost, etc.) e inorgánicos. Dentro de estos últimos distinguimos los que se usan sin ningún proceso previo aparte de la necesaria homogeneización granulométrica (gravas, arenas, puzolana, picón, etc.) y los que sufren algún tipo de tratamiento previo, generalmente a elevada temperatura, que modifica totalmente la estructura de la materia prima (lana de roca, perlita, vermiculita, arlita, arcilla expandida, etc.). Dentro de los materiales sintéticos podemos nombrar las espumas de poliuretano y el poliestireno expandido, aunque su uso está poco difundido.
Los sustratos inertes deben presentar una elevada capacidad de retención de agua fácilmente disponible (20-30% en volumen), un tamaño de partículas que posibilite una relación aire/agua adecuada, baja densidad aparente (alta porosidad, >85%), estructura y composición estables y homogéneas, capacidad de intercambio catiónico nula o muy baja, ausencia total de elementos tóxicos, hongos o esporas, bacterias y virus fitopatógenos.
Una posibilidad en cuanto a los sustratos es la utilización de materiales de desecho de actividades e industria de la zona, como pueden ser ladrillo molido, plástico molido, residuos de la industria maderera, estériles de carbón, escorias y cenizas, residuos sólidos urbanos, lodos de depuradoras, etc., adecuándolos en cuanto a granulometría y esterilizándolos.
Dentro de las explotaciones hortícolas de nuestro país, son la arena, la perlita y la lana de roca los sustratos más extendidos. La arena, muy utilizada en la provincia de Murcia, supone cerca de la mitad de las plantaciones de hortalizas en hidroponía, por su precio y porque el agricultor lo ve como un cambio menos drástico con respecto al suelo donde ha cultivado toda su vida. La lana de roca en la actualidad se emplea casi exclusivamente en Almería, por su baja inercia térmica no se adapta bien a otras zonas y necesita condiciones de cultivo (nutrición mineral e hídrica y climáticas) muy precisas para la obtención de buenos rendimientos. La perlita tiene un uso más generalizado que la lana de roca y ofrece buenos rendimientos siempre que tenga una granulometría adecuada.
EL AGUA DE RIEGO EN CULTIVO HIDROPÓNICO
La calidad del agua de riego es uno de los factores que más nos puede condicionar un cultivo hidropónico. El sistema de riego más extendido, riego por goteo, permite la utilización de aguas de mala calidad que serían inutilizables bajo otros sistemas de riego como aspersión o inundación. Ahora bien, la frecuente presencia de elementos tóxicos para las plantas como sodio, cloruros o boro en cantidades demasiado altas nos condicionan el tipo de cultivo y el manejo del mismo en cuanto a nutrición, riego y volumen de drenaje.
Cada cultivo tiene una tolerancia específica a los elementos tóxicos antes citados y a la cantidad total de sales (cuantificada por la medida de la conductividad eléctrica), que puede mantener en su entorno radicular sin merma importante de rendimientos. Estos niveles no deben sobrepasarse y esto se consigue mediante el adecuado control del volumen drenado. Con agua de buena calidad los porcentajes de drenaje serán menores (mejor aprovechamiento de los recursos hídricos) mientras que aguas salinas sólo nos permitirán cultivar especies más o menos tolerantes a la salinidad (tomate, melón) y nunca especies sensibles a la misma (judía, fresa) y además habrá que dejar un mayor volumen de drenaje para evitar excesivos aumentos de C.E. en el sustrato y acumulaciones de elementos fitotóxicos.
Esta es una de las razones por las que no se emplean los sistemas cerrados en nuestro país, la pobre calidad de las aguas haría que rápidamente se acumularan elementos indeseables en la solución recirculante con lo que habría que desecharla. Para este tipo de sistemas es necesaria una calidad de agua muy alta, con una concentración de sodio y cloruros tal que el cultivo pueda asimilarlos sin presentar síntomas de toxicidad.
NUTRICIÓN HÍDRICA EN CULTIVO HIDROPÓNICO
La frecuencia y volumen de riegos debe adaptarse a los sistemas de cultivo y de riego disponibles, al tipo de sustrato usado (volumen y características físico-químicas), al cultivo (especie y estado fenológico) y a las condiciones climáticas existentes en cada momento.
Es obvio que las necesidades hídricas varían notablemente a lo largo del día y de un día para otro. En un cultivo tan tecnificado como el hidropónico no podemos permitir que las plantas sufran estrés hídrico que afecte su rendimiento final o despilfarros de solución nutritiva (agua y fertilizantes). Es necesario que las plantas reciban toda y nada más que el agua necesaria y en el momento que la precisan. La programación horaria de los riegos no es actualmente un método válido, por muy ajustados que éstos sean, un día nublado puede implicar exceso de aporte respecto a la cantidad de agua necesaria y un día excepcionalmente caluroso se traduciría en déficit hídrico temporal para la plantación. Actualmente existen en el mercado numerosos métodos capaces de solucionar este problema, son los denominados métodos de riego por demanda, sensores de radiación (solarímetros) que disparan el riego al alcanzar cierto valor de radiación acumulada, unidades evaporimétricas y tensiómetros que actúan de un modo similar, etc. El sistema más extendido y que ofrece excelentes resultados es la instalación de una bandeja de riego por demanda. Este dispositivo consta de una bandeja soporte sobre la que se sitúa el sustrato (generalmente dos unidades) con sus plantas correspondientes, el agua de drenaje se acumula en la parte más baja de la bandeja (que lleva un orificio para desalojar parte del excedente drenado) donde se sitúan uno o varios electrodos que accionan el riego cuando los procesos evaporativos y de succión directa de las raíces así lo indican. Este sistema permite la obtención del drenaje prefijado de forma uniforme lo que evita despilfarros de agua y fertilizantes o estrés salino temporal si el drenaje estimado es el idóneo, ya que el aporte hídrico se corresponderá con la evapotranspiración que en cada momento sufra la planta.
En cualquier caso interesan riegos numerosos y cortos. Si observamos el transcurso de un riego en cultivo hidropónico, al tratarse de sustratos con volumen limitado por planta y mantener siempre un estado hídrico óptimo, a los pocos segundos de comenzar a caer la solución por la piqueta de goteo, se inicia el drenaje del sustrato que lava la acumulación de sales que pueda haber tenido lugar. Llega un momento a los 1-2 minutos (si el control hídrico es bien llevado) que la solución aportada es prácticamente la misma que la de salida, el prolongar durante más tiempo el riego supone un gasto innecesario de agua y fertilizantes.
NUTRICIÓN MINERAL EN CULTIVO HIDROPÓNICO
La racional conducción de la hidroponía implica el conocimiento no sólo de los procesos fisiológicos relativos a la absorción mineral e hídrica, sino también de otros aspectos como la respiración, la fotosíntesis y la transpiración que están estrechamente ligados con los primeros. La mayoría de explotaciones hortícolas comerciales que utilizan el cultivo hidropónico emplean sustratos más o menos inertes, que apenas aportan elementos minerales al cultivo, si exceptuamos la arena de origen calcáreo que suministra cantidades considerables de calcio y magnesio. La nutrición de la planta debe aportarse por completo a través de la solución nutritiva, lo que trae consigo la posibilidad de un control preciso de la nutrición mineral según especie, momento fenológico, características climáticas, etc., para obtener la mayor rentabilidad al cultivo. Ahora bien, al tratarse de sustratos inertes carecen de capacidad tampón, equivocaciones o fallos en el control de la nutrición mineral o el ajuste del pH pueden ocasionar graves perjuicios a la plantación.
La nutrición mineral de un cultivo hidropónico debe controlarse según la demanda de la planta mediante los oportunos análisis químicos, sobre todo, de la solución drenaje o la extraída del mismo sustrato. Dependiendo del análisis del agua de riego, la especie cultivada y las condiciones climáticas se elabora la solución nutritiva de partida, a partir de entonces será el propio cultivo el que dicte las siguientes soluciones nutritivas a preparar. A continuación se muestran a título orientativo las soluciones nutritivas iniciales para tomate, melón y pepino:
| Iones (mmoles/l) | NO3- | NH4+ | H2PO4+ | K+ | Ca+2 | Mg+2 | SO4-2 | Na+ | Cl- |
| Tomate | 12 | 0 | 1.5 | 6 | 5 | 2.5 | 2 | <12 | <12 |
| Melón Galia | 11 | 0.5 | 1.5 | 6 | 4.5 | 2 | 2 | <10 | <10 |
| Pepino | 14 | 0.5 | 1.6 | 5.5 | 4.5 | 2.2 | 2 | <6 | <6 |
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A partir de estos valores o los adecuados según las características de la plantación se va ajustando periódicamente la solución nutritiva. Lo más aconsejable es analizar al menos la solución de drenaje cada 15 días. En función de lo que la planta vaya tomando, de las condiciones climáticas y el estado fenológico del cultivo se vuelve a ajustar los nutrientes a aportar. En la tabla siguiente se establecen las equivalencias entre la cantidad de los fertilizantes más comúnmente usados en hidroponía y los milimoles de los distintos nutrientes que aportan:
| Iones (mmoles/g fertilizante) | NO3- | NH4+ | H2PO4+ | K+ | Ca+2 | Mg+2 | SO4-2 |
| Ácido fosfórico 75% | - | - | 12.26 | - | - | - | - |
| Ácido nítrico 59% | 11.86 | - | - | - | - | - | - |
| Nitrato Amónico 33.5% | 11.96 | 11.96 | - | - | - | - | - |
| Nitrato cálcio 15.5% N | 10.29 | 0.78 | - | - | 4.74 | - | - |
| Nitrato potásico (13-0-46) | 9.29 | - | - | 9.76 | - | - | - |
| Sulfato potásico (0-0-52) | - | - | - | 11.04 | - | - | 5.93 |
| sulfato magnésico 16% MgO | - | - | - | - | - | 3.97 | 3.96 |
| Nitrato magnésico 11% N | 7.86 | - | - | - | - | 3.90 | - |
Antes se vio la necesidad de mantener unos determinados niveles de drenaje (generalmente entre el 20 y el 50%) para evitar la acumulación de iones tóxicos y un excesivo aumento de la C.E. en la zona radicular. En sustratos inertes, cuando un determinado ion se encuentra en la misma concentración en la solución nutritiva y en la de drenaje, puede suponerse que la planta lo ha dejado “escapar” en la misma proporción que el drenaje fijado, es decir si mantenemos un drenaje del 25%, y tenemos 12 mmoles/l de nitrato en la solución de entrada y en la de salida, el 25% del nitrato aportado (3 mmoles por cada litro) se van con el agua de drenaje y el 75% restante puede suponerse como absorción bruta por parte de la planta. Por esta razón los elementos tóxicos o aportados en cantidad excesiva se acumulan en la solución de drenaje respecto a la solución nutritiva, al tomar la planta proporcionalmente más cantidad de agua que de los mismos, de la misma forma si un nutriente es absorbido proporcionalmente en más cantidad que el agua, su concentración en la solución de drenaje disminuirá respecto a la solución nutritiva. El fijarnos en las concentraciones relativas de los distintos iones en las soluciones nutritiva y de drenaje y estimar que iones se absorben en mayor o menor proporción, es un método sencillo para el ajuste periódico de la solución aportada. Claro está que para ello la solución debe estar bien equilibrada, teniendo en cuenta antagonismos y sinergismos entre los distintos iones, que algunos como el calcio se absorben de forma pasiva vía xilema hacia los órganos de mayor transpiración y apenas se retransportan vía floema, que la práctica totalidad del ion amonio aportado se absorbe pero no conviene excederse ya que es una forma fitotóxica en cantidad excesiva que fomenta en demasía el desarrollo vegetativo y que puede modificar el pH de la solución del entorno radical e interacciona negativamente con otros cationes, que con arena de origen calcáreo (mal sustrato) se producen precipitaciones de fosfatos, hierro, manganeso, etc. y se libera calcio y magnesio, y una serie larguísima de consideraciones de carácter fisiológico que inciden directamente en la correcta nutrición del cultivo.
Los microelementos no suelen ajustarse por ser un tema engorroso, se suele aportar una cantidad fija de alguna mezcla comercial de ellos, reforzando individualmente alguno cuando los análisis o la sintomatología de la plantación lo aconsejen. Entendemos por microelementos Fe, Mn, Zn, Cu, B y Mo, ya que el Cl que también es esencial se requiere en escasísima cantidad y resulta tóxico en las concentraciones que normalmente tenemos en nuestras aguas de riego.
Para la preparación de la solución nutritiva se suele concentrar 100 veces, separando los fertilizantes incompatibles entre sí, y adicionándolos al 1% al agua de riego en una cuba de mezcla donde se ajusta el pH (normalmente aportando ácido nítrico) y la C.E. Es aconsejable utilizar disoluciones nutritivas de menor concentración (manteniendo el equilibrio) en verano y más concentrada en invierno, ya que siendo similares los requerimientos nutritivos de las plantas en una u otra época, durante los meses estivales la demanda hídrica es mucho mayor.
¿Te gustaria a la hora de la comida dar unos pasos y recolectar tus frutas, verduras, es decir, algunos de tus alimentos? sigue leyendo y hoy te dire como es esto posible para cualquier persona.
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