Actualmente, en la horticultura existe una tendencia hacia la producción intensiva, con el objetivo de aumentar la productividad y la calidad. Esta tendencia conduce, en muchos casos, a un uso poco eficiente de los recursos naturales, entre ellos el del agua y de los nutrimentos. Las técnicas de cultivo sin suelo o hidropónicas son reconocidas como un componente importante en la agricultura que optimiza el abastecimiento hídrico y las dosis de fertilización en los cultivos.
Sin embargo, uno de los principales problemas para la adopción del fertirriego es el desconocimiento de los parámetros para la generación de la solución nutritiva y la forma de suministrar los fertilizantes eficientemente.
La incursión de innovaciones tecnológicas en la agricultura ha permitido contar con mecanismos automáticos de cálculo de soluciones nutritivas que abarcan desde hojas de cálculo, cuya simplicidad confronta al usuario con diversos contratiempos para la formulación, hasta sistemas que amplían su flexibilidad al presentar posibilidades de cálculo de una solución partiendo de una fórmula estándar previamente diseñada que se ajusta de acuerdo con los requerimientos del cultivo dependiendo del desarrollo, etapa y condiciones de crecimiento.
El grado de complejidad que se puede llegar a alcanzar se extiende a los sistemas expertos basados en el conocimiento. Estos sistemas realizan un diagnóstico nutrimental; sin embargo, se encuentran diseñados para un cultivo en particular lo que limita su utilización. Por otro lado, los sistemas no expertos abiertos a diferentes cultivos presentan limitaciones de diversa índole; por ejemplo, las restricciones al usuario para acceder a diferentes fuentes de fertilizantes según las tenga a su alcance, o simplemente efectuar una composición que no se encuentre alineada bajo una formulación estándar o de un autor en específico.
La cantidad y diversidad de soluciones nutritivas formuladas es considerable, difiriendo entre sí en la relación de concentración y combinación de sales. Esta gran variabilidad no permite el diseño de una solución nutritiva adecuada común a todos los cultivos.
Con base en lo anterior se planteó la necesidad de diseñar un sistema computarizado que recopilara información bibliográfica y el conocimiento de especialistas para proporcionar la asesoría adecuada al tomar una decisión en un diagnóstico nutrimental.
El objetivo del trabajo fue generar un programa de cómputo que sirva como guía en el cálculo de soluciones nutritivas satisfaciendo ciertos requerimientos en la relación de aniones / cationes, la concentración iónica total y el pH de la composición, de modo que resulte en una herramienta auxiliar en la formulación de cualquier solución nutritiva independiente de las características del método de siembra, estado fenológico del cultivo y la experiencia del usuario en las relaciones agua-suelo-planta.
Dicho sistema fue diseñado bajo la plataforma Visual Basic 6 (Microsoft Corp., Redmond, WA) para Windows 98, XP y NT utilizando el proceso de programación del software el modelo incremental. El principio de operación está basado en el método universal de preparación de soluciones nutritivas.
La composición química de una solución nutritiva está determinada por: a) el pH, b) la concentración total iónica (presión osmótica) y c) las relaciones mutuas entre los aniones y los cationes. La secuencia metodológica que se siguió en el diseño de los algoritmos utilizados en el sistema fue: 1) selección de la solución nutritiva, 2) ajuste del pH y 3) ajuste de los macroelementos y microelementos.
Selección de la solución nutritiva. La solución nutritiva está caracterizada por el valor de la conductividad eléctrica (CE) dada en dS•m-1, los macroelementos expresados en me•litro-1 y los microelementos en mg•litro-1.
Ajuste del pH. Para que un cierto pH pueda ser obtenido en una solución, es necesario modificar la cantidad de H2PO4 – ya presente en la solución y el exceso de iones OH -, lo que traería como consecuencia variaciones en las proporciones relativas de los cationes, de aquí que la relación H2PO4 – y OH- se vea influenciada especialmente por la proporción K+:Ca+2.
En función de los datos, se generaron las curvas de los desplazamientos que sufre la relación pH: H2PO4 – debido a la razón K+ :Ca+2; el pH es ajustado de acuerdo con siete diferentes relaciones K+:Ca+2.
Ajuste de los macro y microelementos. En el ajuste de los me•litro-1 de cada fertilizante, el cálculo de las concentraciones se inicia cubriendo los nutrimentos que son administrados por una sola fuente de sales, considerando que todo aporte que haga ese fertilizante no rebase lo requerido por la solución nutritiva para ningún ion; no obstante, si se calcula cualquier contribución que haga ese compuesto a otro nutrimento, cantidad que se resta al aporte total previsto.
Este algoritmo es implementado mediante ciclos anidados los cuales ajustan automáticamente las fuentes de fertilizantes de acuerdo con el aporte menor.
Si el agua con la que se va a formular la solución contiene elementos nutritivos, el algoritmo realiza un ajuste con respecto a la calidad del agua deduciendo las cantidades de los elementos aportados de los nutrimentos que deben ser suministrados por la solución. El cálculo para los microelementos se lleva a cabo de forma independiente del de los macroelementos y se efectúa mediante una solución al 5 % de Fe EDDHA, 32 % de Mn, 25 % de Cu, 23 % de Zn, 11 % de B y 40 % de Mo de la concentración requerida.