NUTRICIÓN VEGETAL Y SOLUCIONES NUTRITIVAS XIII

Manejo de soluciones nutritivas

Todos los cálculos señalados deben conocerse perfectamente puesto que las formulaciones de nutrimentos de cualquier cultivo deberán de ser reajustados frecuentemente. A veces se pide una “formulación óptima” para un cultivo en particular, pero las formulaciones no son perfectas porque ellas dependen de muchas variables, las cuales no siempre pueden ser controladas. Una formulación óptima depende, entre otras, de las siguientes variables:

• Especie y variedad de la planta
• Estado fenológico de la planta
• Parte de la planta de interés para la cosecha.
• Estación del año-duración del día.
• Clima-temperatura, intensidad de la luz, hora e iluminación del sol

Las diferentes variedades y especies de plantas tienen diferentes necesidades de nutrimentos, particularmente nitrógeno, fósforo y potasio. Por ejemplo la lechuga y otras hortalizas utilizadas por sus hojas pueden necesitar más nitrógeno que los tomates y pepinos, mientras que éstos exigen mayores concentraciones de fósforo, potasio y calcio que los anteriores en la solución de nutrimentos. Para las especies que se cultivan para aprovechar sus raíces, el potasio debería ser más alto y para las lechugas, los niveles relativamente bajos de este elemento (K = 150 ppm) favorecen el cierre de las cabezas y así resultan con mayor peso.

De acuerdo con Berry (1996), se mencionan diferentes formas de reposición de nutrimentos. Durante el desarrollo del cultivo hidropónico comercial los sistemas de manejo han evolucionado. Inicialmente se intentaba renovar periódicamente la solución nutritiva. Sin embargo esta práctica ocasionaba desperdicios, por lo que se sustituyó por la adición de sales al volumen de agua consumido por las plantas utilizando como criterio los valores de evapotranspiración. Este criterio causaba aumentos en las concentraciones de nutrimentos extraídos en mayores cantidades. Aunque fáciles de utilizar, estos criterios se sustituyeron por el control de la concentración salina de la solución nutritiva por medio del monitoreo con conductivímetro portátil. Aún así, la lectura del conductivímettro no discrimina los nutrimentos por lo que se pueden ocasionar desequilibrios nutricionales. Para resolver este problema, el análisis químico de la solución nutritiva, realizado periódicamente, sería la única manera de reponer las cantidades de nutrimentos que son absorbidos por las plantas. Desde el punto de vista práctico se exige que el análisis sea realizado de forma rápida y con bajo costo lo que no siempre puede conseguirse en el caso de productores distantes de los laboratorios. Recientemente, los esfuerzos se han dirigido al desarrollo de sensores que estiman la concentración de los nutrimentos individualmente. Por ahora no existe nada en uso que sea definitivo y de confianza.

Las soluciones nutritivas deben ser formuladas y manejadas para proporcionar de forma equilibrada los nutrientes requeridos por las plantas sin ocasionar ningún daño salino a las raíces debido al aumento del potencial osmótico. La tolerancia al potencial osmótico del medio de crecimiento varía entre especies e incluso entre cultivares dentro de una misma especie, pero la mayoría de las plantas toleran valores situados entre –0.5 y –1.0 atm. Sin embargo, en la práctica, las estimaciones del potencial osmótico son realizadas por las medidas de conductividad eléctrica (CE) expresadas en mS. cm^-1 y realizadas con equipamientos portátiles de fácil manejo. Las hortalizas de hojas toleran CE de 1.0 a 2.5 mS cm^-1 mientras que hortalizas de frutos toleran CE de 2.5 a 4.0 mS cm^-1. Nielsen (1984) sugiere una forma práctica de formular una solución nutritiva y posteriormente reponer los nutrientes absorbidos para atender la demanda de la planta cultivada teniendo en cuenta la relación entre los nutrientes absorbidos. Según este criterio, la reposición de sales se realiza con el fin de mantener constante la concentración salina evaluada por el valor de la conductividad eléctrica. El principal problema de esta metodología reside en la calidad del agua utilizada en el cultivo ya que puede provocarse un desequilibrio nutricional si se utiliza agua con alta concentración de sales.

Los sistemas de inyección de fertilizantes ahorran tiempo al reducir el número de preparación de soluciones nutritivas, funcionan bien en la automatización del ajuste de la solución nutritiva utilizando la monitorización e inyección por ordenación de las soluciones stock y se pueden mantener soluciones más exactas y estables.

Un inyector o dosificador de fertilizante prepara automáticamente la solución nutritiva, inyectando las cantidades programadas de las soluciones concentradas en el agua de las tuberías de alimentación. De esta manera se consigue una nueva solución de nutrimentos en cada ciclo de riego. Este tipo de sistema se utiliza como sistema “abierto”, haciéndose necesario efectuar una reposición de los stocks de las soluciones concentradas cada semana aproximadamente. Los inyectores se pueden usar también con sistemas de reciclado para ajustar automáticamente la solución nutritiva de retorno. El medidor de la CE y el medidor de pH funcionan como sensores del ordenador monitorizando el estado actual de la solución de nutrimentos, el ordenador puede entonces activar al inyector para ajustar la solución de nutrimentos según los niveles programados almacenados en el ordenador. Las formulaciones de las soluciones de nutrimentos stock y las posiciones de las cabezas del inyector permiten al aperador introducir cambios en la solución nutritiva de salida, para alcanzar los niveles óptimos de nutrimentos de cada ión.

Existe una cantidad importante de fabricantes de inyectores y su elección dependerá del volumen de solución a inyectar y un tiempo dado, la precisión requerida para el sistema, la capacidad del sistema y las condiciones económicas del productor.

Es importante tomar en cuenta que existe una gran cantidad de factores que influyen en el proceso de fertirrigación y que el considerarlos puede representar el éxito o fracaso en el cuidado de los cultivos.

Al momento de la mezcla e inyección se deben tomar las precauciones pertinentes, usando guantes, mascarilla, anteojos, impermeables para evitar intoxicación con alguno de los productos. Se deben cuidar los abejorros e insectos benéficos al hacer aplicaciones con productos químicos fertilizantes y pesticidas.

Se debe controlar el pH, por lo general bajándolo entre 5.5. a 6.5 con ácido sulfúrico, ácido nítrico o ácido fosfórico, con ello tendremos la precaución de que se aprovechen adecuadamente los nutrimentos y los pesticidas no pierdan su efectividad debido a alguna precipitación con las sales contenidas en el agua. Particularmente aguas de riego con alto contenido de sulfatos (10 meq/l) y de calcio (5 meq/l) pueden provocar que el agroquímico se precipite, por ello se debe tener cuidado en el contenido de sales del agua y de la solución.

Para evitar precipitación se deben inyectar por separado los fertilizantes, como se ha indicado anteriormente y de aplicarse pesticidas, deberán aplicarse por separado. Asimismo, siempre que se termine de inyectar algún agroquímico, es recomendable terminar el riego con agua acidulada, para dejar libre todo el sistema de residuos del último agroquímico.

De forma similar se modificarán las disoluciones de fertilizantes aplicadas al suelo o sustratos para otros casos estudiando diverso nutrimentos según el problema del que se trate.

Si el suelo es arenoso o los sustratos son inertes la interacción será menor. A medida que el suelo contenga mayor cantidad e materia orgánica o arcilla, las interacciones serán más difíciles de evaluar, aunque siempre se podrán mejorar las disoluciones de fertilizantes por el seguimiento.

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NUTRICIÓN VEGETAL Y SOLUCIONES NUTRITIVAS XII

Preparación de la disolución con fertilizantes complejos sólidos.

Como se ha indicado en el capítulo anterior, existen en el mercado fertilizantes sólidos complejos que contienen dos o más elementos fertilizantes que proceden de reacciones químicas por lo que todas las partículas de fertilizante tienen la misma composición. Existen en el mercado distintos productos de este tipo que presentan diferentes equilibrios N:P₂O₅:K₂O:CaO:MgO en unidades fertilizantes. El problema en este caso sería saber qué equilibrio en UF se aproxima más al equilibrio en meq/L, que es la unidad de concentración utilizada para las disoluciones ideales. Para ello, la serie de cálculos necesarios sería la siguiente:

Considerando la disolución ideal: N(N0₃^-): 14 meq/L; N(NH₄⁺): 1 meq/L; P(H₂P0₄^-): 1 meq/L; K: 6 meq/L Ca: 6 meq/L; y Mg: 2 meq/L. Se efectúan los cálculos siguientes:

En primer lugar, pasar los meq/L de los nutrimentos a g del nutrimento en 100 g de producto considerando que se va a disolver 1 g de dicho producto en 1 litro de agua.

N(N0₃^- ) =(14 meq/g producto) (P_eqN mg/l meq) (1g/1000 mg) (100 g) = 19.6 g N/100 g producto

N(NH₄⁺) = (1 meq/g) (P_eqN) (1/1000) (100) = 1.4 % N-NH₄⁺

P(H₂P0₄^-) = (1 meq/g) (P_eqP) (1/1000) (100) = 3.1 % P = 7.1 % P₂0₅

K = (6meq/g) (P_eq K) (1/1000) (100) = 23.4 % K = 28.2 % K₂O

Ca = (6 meq/g) (P_eq Ca) (1/1000) (100) = 12 % Ca = 16.8 CaO

Mg = (2meq/g) (P_eq Mg) (1/1000) (100) = 2.4 % Mg) = 4 % MgO

Necesitaremos por lo tanto un fertilizante con una riqueza N:P₂O₅:K₂O igual a 21:7.1:28.2 (un equilibrio 1:0.34:1.34).

Lo complicado, en este caso, sería encontrar un fertilizante complejo que cumpliera exactamente este equilibrio. Esto, como puede verse es un inconveniente de los fertilizantes complejos sólidos. No existen en el mercado productos complejos sólidos “a la carta” que nos proporcionen todos los nutrimentos que deseamos y en la relación adecuada. Normalmente, los fertilizantes complejos comerciales se suelen utilizar en función de los equilibrios de los tres nutrimentos mayoritarios, esto es NPK. Algunos complejos incluyen, además de este NPK, los otros nutrimentos Ca, Mg, S, e incluso suelen llevar también micronutrimentos. Desde el punto de vista práctico, para hacer la disolución descrita con fertilizantes complejos comerciales, deberemos buscar el producto que más se aproxime al equilibrio NPK y que proporcione la relación N0₃^-/NH₄⁺ más cercana a la deseada.

Así, podemos usar todo fertilizante sólido complejo que presente un equilibrio NPK proporcional a 1:0.34:1.34. Para este ejemplo un 93 % del N total debe estar en forma de N0₃^- y un 7 % en forma de NH₄⁺.

Encontramos en el mercado un fertilizante complejo sólido que presenta un equilibrio 21:7:28 con un 20 % de N-N0₃^- y un 1 % de N-NH₄⁺ aproximadamente. Los miliequivalentes por gramo de producto se calcularían así:

N = (21 g de N) (1/100 g) (1eq/14g) (1000 meq/eq) = 15 meq/g de N

N-N0₃^-= (19.6 g de N-N0₃^-) (1/100) (l/14) (1000) = 14 meq/g de N-N0₃^-

N-NH₄⁺ = (1.4 g de N-NH₄⁺ ) (1/100) (l/14) (1000) = 1 meq/g de N-NH₄⁺

P = (7 g de P₂0₅) (1/100) (1/71) (1000) = 0.99 meq/g de P

K = (28 g de K₂0) (1/100) (1/47) (1000) = 5.9 meq/g de K

Es decir, si añadimos 1 g por litro de agua de este fertilizante sólido complejo 21:7:28, logramos obtener una disolución con una concentración de N (14 meq/l de N-N0₃^- y 1 meq/l de NH₄⁺ ), P (0,99 meq/l) y K (5,9 meq/l), que es la que se desea preparar. Si no se encuentra un equilibrio igual al que queremos utilizaríamos una combinación de 2 fertilizantes sólidos complejos. Si se encuentra un producto con el mismo equilibrio N-P-K pero diferente riqueza, se determinarán los gramos de producto fertilizante dividiendo el % deseado de uno de los nutrimentos por el % encontrado en el comercio.

Otro problema tipo sería: a partir de un complejo sólido de una riqueza determinada, fabricar una disolución en meq/l. Se pasaría de % en peso a meq/g y se compararían los meq/l que se desean con los meq/g que tenemos. Dividiendo meq/l: meq/g se obtienen los g/litro para fabricar la disolución deseada.

Dado que no existe una solución nutritiva ideal, existen algunas variantes en lo que se refiere a la concentración utilizada en distintos lugares del mundo. Además de lo señalado anteriormente, en los Cuadros 22 y 23 se incluyen las concentraciones usadas en el Instituto Politécnico de Toulouse, Francia y el de la empresa CRESA, en México, respectivamente.

Cuadro 22. Concentración de iones para una solución nutritiva. Philippe Morard. IPN de Toulouse, Francia.

ANIONES		CATIONES
ION	meq L-1	ION	meq L-1
NO3-	15	K+	7
H2PO4-	2	Ca++	10
SO4-	3	Mg++	3
TOTAL	20		20

Fuente: Burgueño, 2002

Cuadro 23. Concentración de iones para una solución nutritiva para jitomate. CRESA, México.

ANIONES		CATIONES
ION	meq L-1	ION	meq L-1
NO3-	10	K+	5
H2PO4-	2	Ca++	7
SO4-	3.5	Mg++	3.5
TOTAL	15.5		15.5

Las cantidades de fertilizantes necesarias para cubrir los requerimientos de las plantas, de acuerdo con las concentraciones reportadas por el Instituto Politécnico de Toulouse en Francia se incluyen en Cuadro 25.

Cuadro 24. Miliequivalentes aportados por las distintas fuentes de fertilizantes

Fuente	ANIONES				CATIONES
	mg L-1	NO3-	H2PO4-	SO4-	NH4+	K+	Ca++	Mg++
K NO3	101	1				1
Ca(NO3)2	164	2					2
NH4NO3	80	1			1
NH4H2PO4	115		1		1
K2SO4	174			2		2
KCl	75					1
CaCl2 6H2O	219						2
MgSO4	120			2				2
MgSO4 7H2O	246.5			2				2
H3PO4	98		2
KH2PO4	136		1			1

Cuadro 25. Cantidades de fertilizante necesarias para preparar una solución nutritiva, según requerimientos establecidos por el IPN de Toulouse, Francia

FUENTE	PM	mol	g	ANIONES			CATIONES
				NO3-	H2PO4-	SO4-	K+	Ca++	Mg++
Ca(NO3)2	164	5	820	10				10
KH2PO4	98	2	196		2		2
K NO3	101	5	505	5			5
MgSO4 7H2O	246					3			3
TOTAL				15	2	3	7	10	3

NUTRICIÓN VEGETAL Y SOLUCIONES NUTRITIVAS XI

Preparación de la disolución con fertilizantes simples cristalinos y ácidos fertilizantes

Se considerará el caso de la solución del Cuadro 17 y un agua de riego con la composición en miliequivalentes/litro (meq/l) del Cuadro 18.

Una forma de expresar estos aportes de fertilizantes sería en meq/l de sales binarias. Esto, que va a ser útil para posteriores cálculos, se hace en forma de cuadro de doble entrada, en la que en un eje figuran los aniones y en el otro los cationes. La suma total de aniones en miliequivalentes y la de cationes en miliequivalentes será la misma (18 meq/l totales) (Cuadro 19). Una vez incluidos en las celdas los meq/l totales de cada ion, el siguiente paso consiste en deducir las concentraciones en las casillas internas de forma que la suma de cada fila y de cada columna coincidan con los totales expresados en el Cuadro 19.

Los fertilizantes que tendremos que aportar serán por lo tanto las combinaciones de sales binarias que nos den los meq/l totales (lógicamente no consideramos como fertilizantes los cloruros (C1^- ) ni el sodio (Na⁺). Una posibilidad es la que aparece en el Cuadro 20 (Posibilidad 1).

El camino a seguir en general y para este caso en concreto es:

1.°) Se incluyen los H⁺ como HNO_3-

2.°) El Ca como Ca(NO₃ )₂

3.°) El NH₄⁺ como NH₄ NO₃

4.°) El K⁺ como KNO₃

5.°) El P como KH₂PO₄ (también podría haberse aplicado como H₃PO₄ y en caso excepcional como NH₄H₂PO₄ ).

6.°) El resto de K⁺ como K₂SO_4-

7°) El Mg²⁺ como Mg SO_4-

Cuadro 18. Composición del agua de riego, disolución ideal y aportes previstos para preparar la disolución de Hoagland y Arnon

Aniones (meq/l)** Cationes (meq/l)**
	NO3-	H2PO4-	SO42-	HCO3-	C1	NH4-	K+	Ca2+	Mg2+	Na+ pH CE(mS cm2)
Agua de riego	-	-	1.0	3.5	1.0	-	-	2.0	2.0	1.5
Disolución ideal	14.0	1.0	4.0	-	-	1.0	6.0	8.0	4.0	-
Aportes previstos	14.0	1.0	3.0	-3.0*	-	1.0	6.0	6.0	2.0	-

* Equivale a añadir 3.0 me/l de H⁺. Se dejan 0.5 me/l de HCO₃^- como medida de seguridad para que en el agua haya capacidad tampón por los pequeños errores en la adición de ácidos.

Cuadro 19. Cuadro de doble entrada para diseñar la disolución de Hoagland y Arnon

Meq/l**	NH4+	K+	Ca2+	Mg2+	H+	TOTAL
NO3-						14.0
H2PO4-						1.0
SO42-						3.0
TOTAL	1.0	6.0	6.0	2.0	3.0	18.0

Cuadro 20. Diseño de la disolución de Hoagland y Arnon (Posibilidad 1)

meq/l**	NH4+	K+	Ca2+	Mg2+	H+	TOTAL
NO3-	1	4	6		3	14
H2PO4-		1				1
SO42-		1		2		3
TOTAL	1	6	6	2	3	18

Es decir, la solución nutritiva se prepararía utilizando los gramos de sales fertilizantes correspondientes a los meq/l que aparecen en el Cuadro 20 (los pesos equivalentes P_eq de cada sal se indican en el Cuadro 15).

Para neutralizar los 3.5 meq/l de HC0₃^- añadimos 3 meq/l de HN0₃ , dejando 0.5 meq/l de HC0₃^- sin neutralizar. Como norma general se dejan 0.5 meq de HC0₃^- para prever ligeros errores en la aplicación de ácido.

El cálculo de los mL de HN0₃ que hay que añadir se haría de la siguiente forma:

HN0₃ : (3 meq/l) (Pe HN0₃ mg/1meq) (1/_HNO3 ml/g) (100/pureza) (1g/1000 mg).

Si la densidad δ del HN0₃ es por ejemplo:  = 1.41 g/ml y la pureza es del 70 %, los ml de ácido a añadir serían: (3) (63) (1/1.41) (100/70) (1/1.000) = 0.19 ml de HN0₃/L.

Para las sales fertilizantes los cálculos serían:

KN0₃ = (4 meq/L) (P_eq KN0₃ mg/l meq) (1g/1000 mg) = (4) (101.1) (1/1000) = 0.404 g/L

Ca(NO₃) ₂ = (6 meq/L) (P_eq Ca(NO₃)₂4H₂O) (1g/1000 mg) = (6)(118) (1/1000) = 0.708 g/L

NH₄N0₃ = (1meq/L) (P_eq NH₄N0₃) (1g/1000 mg) = (1) (80) (1/1000) = 0.08 g/L.

K₂S0_{4 =} (1meq/L) (P_eq K₂S0₄) (1g/1000 mg) = (1) (87.2) (1/1000) = 0.087 g/L.

MgSO₄ = (2meq/L) (P_eq MgSO₄ 7H₂0) (1g/1000 mg) = (2) (123.2) (1/1000) = 0.246 g/L.

KH₂P0₄ = (1meq/L) (P_eq KH₂P0₄) (1g /1000 mg) = (1) (136.1) (1/1000) = 0.136 g/L.

Tanto el Ca(N0₃) ₂ como el MgSO₄ contienen agua de cristalización que hay que tener en cuenta en los pesos del fertilizante.

Existen otras posibilidades para aplicar los miliequivalentes de esta disolución utilizando otros fertilizantes. La elección de una posibilidad u otra estará condicionada por la disponibilidad, compatibilidad, solubilidad y precio de los fertilizantes.

Por ejemplo, se podría preparar esa misma solución iónica con las sales siguientes (Posibilidad 2) (Cuadro 21).

Cuadro 21. Diseño de la disolución de Hoagland y Arnon (Posibilidad 2)

meq/l*	NH4+	K+	Ca2+	Mg2+	H+	TOTAL
NO3-		5	6		3	14
H2PO4-	1					1
SO42-		1		2		3
TOTAL	1	6	6	2	3	18

Es decir, cambiando 1 meq/L de NH₄N0₃ por 1 meq/L NH₄H₂P0₄ y en vez de 1 meq/L de KH₂P0₄ añadir 1 meq/L más KN0₃ Este cambio implicaría la utilización de NH₄H₂P0₄, más soluble que el KH₂P0₄ (según Cuadro 9) aunque el NH₄H₂P0₄ puede ser más difícil de conseguir.

Los gramos de sales fertilizantes por litro en esta segunda opción serían:

Para neutralizar los 3.5meq/L de HC0₃^- añadimos 3 meq/L de HN0₃ igual que en el caso anterior, es decir 0.19 ml/L si usamos un HN0₃ del 70 % y densidad de 1.41 g/ml. El H₃P0₄ también se podría utilizar, pero como de H₂P0₄^- sólo necesitamos 1meq/L, no podríamos añadir más de 1 meq/L de ese ácido, lo cual no bastaría para neutralizar la alcalinidad de los HC0₃^- y necesitaríamos además añadir 2 meq/L de HN0₃.

KN0₃ = (5 meq/L) (P_eq KN0₃ mg/l meq) (1g/1000 mg) = 0.505 g/L

Ca(NO₃) ₂ = (6 meq/L) (P_eq Ca(NO₃)₂4H₂O) (1/1000) = 0.708 g/L

K₂S0₄ = (1meq/L) (P_eq K₂S0₄) (1/1000) = 0.087 g/L.

MgSO₄ = (2meq/) (P_eq MgSO₄7H₂0) (1/1000) = 0.246 g/L.

NH₄H₂P0₄ = (1meq/L) (P_eq NH₄H₂P0₄) (1/1000) = 0.115 g/L.

La solución fertilizante resultante contendrá además 1 meq/L de C1^- y 1.5 meq/L de Na⁺ que contenía el agua.

Además del pH, es necesario controlar la CE de la disolución y considerar su incidencia en el cultivo correspondiente según su sensibilidad a las sales.

El método de análisis de la CE se basa en la medida directa con un conductivímetro. De forma aproximada se puede calcular dividiendo el número de miliequivalentes de cationes o aniones por 10 ó 12 (10 para conductividades bajas y 12 para las altas), (García Lozano et al, 1993), o bien los g/L de sales se dividen por 0.7 ó 0.9 para los dos casos considerados anteriormente. El resultado se expresa en mS cm^-2 o en dS m^-2.

NUTRICIÓN VEGETAL Y SOLUCIONES NUTRITIVAS X

Estudio y cálculo de las cantidades de fertilizantes necesarias para preparar la solución ideal u optimizada por hidroponía teniendo en cuenta la calidad del agua de riego

La composición ideal de una solución nutritiva no depende solamente de las concentraciones de los nutrientes, sino que también de otros factores relacionados con el cultivo, inclusive del tipo de sistema hidropónico, los factores ambientales, la época del año (duración del periodo de luz), el periodo fenológico, la especie vegetal y el cultivar en consideración.

Se han propuesto diferentes soluciones nutritivas y en algunos casos se encuentran diferencias significativas entre ellas, en lo que se refiere a la concentración de macronutrimentos y, en relación a los micronutrimentos, las diferencias son mucho menores. Hewitt citado por Benton Jones (1982) muestra una lista de 160 fórmulas diferentes basadas en los diferentes tipos de sales y combinaciones de fuentes de nitrógeno. Aún así es frecuente encontrar en publicaciones la frase “solución nutritiva de Hogland modificada”, o sea, fórmulas derivadas de la propuesta en 1938 por Hoagland & Arnon (1950), en la cual los valores expresados en mg L^-1 son: N-N0₃ (210), P(31), K (234), Ca (160), Mg (48), S (64), B (0,5), Cu (0,02), Fe (1,0), Mn (0,5), Mo (0,01) y Zn (0,05). Existe también otra versión de esa solución con adición de N-NH₄ (14) manteniéndose el N total constante. Esta solución ha sido la más utilizada en investigación de nutrición mineral de plantas y constituye la base de la formulación de numerosas soluciones nutritivas comerciales existentes en el mundo entero.

En general, según Barry (1996), las concentraciones de nutrientes se encuentran en los siguientes rangos (mg L^-1): nitrógeno (70-250), fósforo (15-80), potasio (150-400), calcio (70-200), magnesio (15-80), azufre (20-200), hierro (0,8-6), manganeso (0,5-2), boro (0,-0,6), cobre (0,05-0,3), zinc (0,-0,5) y molibdeno (0,05-0,15).

En la bibliografía se describen sugerencias de formulaciones y de composiciones de soluciones nutritivas para el crecimiento de plantas (Carrasco & Izquierdo, 1996; Castellane & Araujo, 1994; Furlani, 1997; Martínez & Silva Filho, 1997; Muckle, 1993; Resh, 1993; Sasaki, 1992; Sonneveld & Straver, 1994).

Cuadro 15. Composición química, pesos moleculares, valencia y pesos equivalentes de los fertilizantes más utilizados para preparar soluciones nutritivas.

Fertilizante	Fórmula Química	Porcentaje de nutrimento	Peso molecular	Valencia	Peso equivalente
Ácido nítrico	HNO3	22 N	63	1	63
Ácido fosfórico	H3PO4	32 P	98	1*	98
Ácido sulfúrico	H2SO4	32 S	98	2	49
Ácido clorhídrico	HCl	97 Cl	36.5	1	36.5
Ácido superfosfórico	H4P2O7; H6P4O13	33-36 P
Nitrato cálcico	Ca(NO3)2.4H2O	15.5 N; 19 Ca	236	2	118
Nitrato potásico	KNO3	13-14 N; 36-38 K	101.1	1	101.1
Nitrato amónico	NH4NO3	33-34 N	80	1	80
Nitrato magnésico	Mg(NO3)2.6H2O	11 N; 9.5 Mg	256.3	2	128.2
Polisulfuro de amonio	(NH4)2Sx	20 N; 40-50 S
Sulfo-nitrato de amonio	NH4NO3*(NH4)2SO4	30 N; 6.5 S
Tiosulfato de amonio	(NH4)2S2O3	12 N; 26 S
Sulfato de amonio	(NH4)2SO4	21 N; 24 S	132	2	66
Amoniaco anhidro	NH3	82 N	17
Cianamida de calcio	Ca(CN)2	20-22 N; 37 Ca	92
Nitrato de sodio	NaNO3	16 N; 27 Na	85	1	85
Urea	NH2-CO-NH2	46 N
Acuamonia	NH4OH	20 N	35	1	35
Fosfato monoamónico	NH4H2PO4	11 N; 23 P
Fosfato diamónico	(NH4)2HPO4	18 N; 21 P
Superfosfato simple	Ca(H2PO4)2*2H2O+CaSO4	8 P; 20 Ca; 12 S
Superfosfato triple	Ca(H2PO4)2*2H2O	20 P; 13 Ca
Fosfato monopotásico	KH2PO4	23 P; 29 K	136.1	1	136.1
Fosfato dipotásico	K2HPO4	18 P; 45 K	174.2	2	87.1
Sulfato de potasio	K2SO4	45 K; 18 S	174.3	2	87.2
Cloruro de potasio	KCl	51 K; 47 Cl	74.6	1	74.6
Hidróxido de potasio	KOH	69 K	56.1	1	56.1
Polifosfato de potasio	KH2PO4+K3H2PO7	22 P; 33 K
Tiosulfato de potasio	K2S2O3	21 K; 17 S
Polisulfuro de potasio	K2Sx	18 K; 23 S
Cloruro de calcio	CaCl2	36 Ca; 64 Cl	111	2	55.5
Sulfato de calcio	CaSO4 2H2O	18.6 Ca; 15 S	156
Sulfato de magnesio	MgSO4.7H2O	9.8 Mg; 13 S	246.3	2	123.2*

Cuadro 16. Fertilizantes comerciales más usados para el aporte de micronutrimentos a la solución nutritiva. Contenido (C), peso molecular (Pm), densidad (D), pH de máxima estabilidad para la molécula quelante (Me) e intervalo de pH al que es estable (Ie). Así como algunos productos que suministran la combinación de micronutrimentos más o menos adecuada.

Fertilizante		Fórmula			C (%)			Pm		D	Me	Ie
Sulfato ferroso		FeSO4.7H2O			19 Fe			277.9
Na-Fe-EDTA		-			13 Fe			421,1		0,650	4,5	0-8
K-Fe-EDTA		-			6 Fe			397,2		1,350	7,0	0-8
H-Na-Fe-DTPA		-			11 Fe			468,2		0,750	3,0	0-10
(NH4)2-Fe-DTPA.		-			6 Fe			480,2		1,300	6,5	0-10
Fe-HEDTA		-			6 Fe			331,1		1,300	7,0	0-10
Na-Fe-EDDHA		-			6 Fe			435,2		0,750	6,0
Sulfato de manganeso		MnSO4.H2O			32 Mn; 19 S			169		3,258
Sulfato de manganeso		MnSO4 4H2O			24 Mn; 14 S			223
Cloruro de manganeso		MnCl2			43 Mn; 56 Cl			125.9
Mn-EDTA		-			15 Mn			(366)
Mn-DTPA		-
EDTA.Mn.Na2(1)		-			13 Mn			389,1		0,625	6,5	2-14
EDTA. Mn K2(1)		-			6 Mn			421,4		1,330	6,5	2-14
Borax		Na2B4O7.10H2O			11 B; 20 Na			382
Ácido bórico		H3BO3			17 B			62
Sulfato de zinc		ZnSO4.7H2O			23 Zn; 11 S			287.5		1,957
Na2-Zn-EDTA					15 Zn			399,6		0,625	6,5	3-11
(NH4)2-Zn-EDTA					10 Zn			389,7		1,300	6,0	3-11
Sulfato de cobre		CuSO4.5H2O			25 Cu; 13 S			249.6		2,284
Cu-Na2-EDTA					15 Cu			397,7		0,625	6,5	0-14
(NH4)2-Cu-EDTA					9 Cu			387,8		1,300	6,0	0-14
Molibdato de sodio		Na2MoO4.2H2O			40 Mo			241,9		3,28
Heptamolibdato de amonio		(NH4)6Mo7O24			58 Mo			1163,3
Producto comercial	Composición expresada en %										Dosificación
	Fe		Mn	Zn		Cu	B		Mo
Microcat*	1,71		1,12	0,34		0,05	0,21		0,04
Mix LHR**	0,82		1,64	1,64		0,25	0,16		0,025		12 L (líquido)
Nutrel C*	7,5		3,3	0,6		0,3	0,7		0,2		3-4, 5 kg(3)
Trichoquel Mix-Q*	7,5		3,5	0,5		0,2	0,5		0,2		3-4 kg
Zipolex	9		4,5	0,6		0,15	0,03		2,5		1,5-2,5 kg

Fuente: ⁽¹⁾ Catálogo de Akzo Nobel (sin fecha); ⁽²⁾ Liñán (2001); ⁽³⁾ Martínez y García (1993) recomiendan de 2 a 3 kg.

* Agente quelante: HEDTA

** Agente quelante: EDTA

Las disoluciones nutritivas obtenidas por hidroponía para cada cultivo sirven de referencia para intentar aplicar en la fertirrigación la disolución más próxima a la ideal, considerando los numerosos factores que influyen en cada caso para cada cultivo como: calidad del agua de riego, cultivar, sustrato, condiciones climáticas, entre otras.

El agua de riego contiene iones que corresponden a los elementos esenciales para la planta como Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄^2- y B. Al fabricar la disolución fertilizante se tendrán en cuenta, y en caso de estar contenidos en concentraciones superiores a las ideales se considerarán equilibrios entre iones antagónicos.

También el agua de riego contiene elementos nocivos para los cultivos por existir en cantidades superiores a las ideales como C1^- y Na⁺ que pueden originar un aumento de la salinidad del agua e incluso producir fenómenos de salinidad específica como las interacciones C1^-/NO₃ ^- o Na⁺/propiedades físicas.

Por último las aguas de riego contienen CO₃^2- y HCO₃ ^- que se neutralizarán con los ácidos correspondientes para llegar al pH más adecuado, normalmente entre 5,5 y 6,0, que corresponde al punto de inflexión de la curva de neutralización del agua.

El cálculo de las cantidades de fertilizantes necesarias para preparar la disolución fertilizante se puede separar en dos apartados: El primero consiste en calcular la composición de la disolución de macronutrimentos. En este caso hay que considerar que los fertilizantes aportan siempre dos o más componentes, ya que el aporte de un elemento (catión) siempre va acompañado de otro elemento (anión). Por ejemplo, si añadimos KNO₃ para aportar potasio (K), debemos tener en cuenta que aportamos el mismo número de equivalentes de K⁺ que de NO₃ ^-. El segundo apartado corresponde a la preparación de la disolución de micronutrimentos, que es más fácil de calcular ya que los componentes del fertilizante que acompañan al micronutrimento en cuestión no afectan en absoluto a la composición de macronutrimentos. En este caso, la dificultad estriba en la elección del producto de micronutrimentos más adecuado para las condiciones de pH y Ca del agua y del suelo, ya que la estabilidad y eficacia de los diferentes quelatos varían en función de estos parámetros.

Como hemos visto con el ejemplo de KNO₃, en un fertilizante simple o binario existirá un equilibrio entre iones (aniones y cationes). Lo mismo sucede en la disolución fertilizante. Este equilibrio no se calcula en base al peso de cada fertilizante, sino en función del peso equivalente.

Una disolución nutritiva puede considerarse como una disolución acuosa de iones. La composición química de la misma se determina por las proporciones relativas de cationes y aniones, la concentración total de los iones y por el pH.

Un ejemplo de disolución nutritiva sería la disolución de Hoagland n.^o 2 (considerando sólo macronutrimentos), cuya composición se presenta en el Cuadro 17. Se puede observar que aparecen todos los elementos nutritivos denominados macronutrimentos. Como ya se ha dicho, el agua de riego contiene iones macronutrimentos como SO₄ ^2- , Ca²⁺ , Mg²⁺ Estos iones que contiene el agua serán utilizados por las plantas y por lo tanto deben descontarse de la disolución nutritiva ideal.

Aunque el HCO₃ ^- no se considera como nutrimento (la fuente fundamental de C es el CO₂ ), se debe tener en cuenta para los cálculos. Esto es debido a que su presencia en grandes concentraciones en el agua incrementa el pH significativamente. Por ello debe ser neutralizado con ácidos. Al adicionarse ácidos (normalmente nítrico y fosfórico aunque a veces también se puede usar sulfúrico) se neutralizan estos bicarbonatos presentes en el agua.

Cuadro 17. Disolución de Hoagland n.^°2 (Hoagland y Arnon, 1950)

Elemento	Concentración en milimoles/L (mM)	Concentración en miliequivalentes/1(meq/1)
Nitrógeno (N)
N-Nitrato (N-NO3-)	14	14
N-Amoniacal (N-NH4+)	1	1
Fósforo (P)	1	1
Potasio (K)	6	6
Calcio (Ca)	4	8
Magnesio (Mg)	2	4
Azufre (S)	2	4

Por lo tanto, para preparar la disolución nutritiva se debe tener en cuenta la concentración de nutrimentos en el agua de riego. Por ello, el primer paso para diseñar una disolución fertilizante será disponer de un análisis confiable de la composición del agua de riego. Una vez que se conocen los nutrimentos que el agua aporta por sí sola se deben restar a los proporcionados por la disolución nutritiva ideal. La diferencia entre ambos nos proporcionará los aportes previstos.

A partir de la disolución base (Cuadro 17) expresada en mM y en meq/l de cada nutrimento, se va a explicar en los apartados siguientes diferentes opciones de cómo se puede preparar en la práctica.