Existen diversos fertilizantes para ser usados en la preparación de soluciones nutritivas, pero se recomienda utilizar fertilizantes cristalinos solubles. La solubilidad es una medida de concentración del fertilizante que permanecerá en solución cuando se diluye en agua. La solubilidad varía según las características químicas de las sales fertilizantes. Por ejemplo, el sulfato de potasio (K2SO4) es menos soluble que el nitrato de amonio, en 1 litro de agua sólo se disuelve 100 g de sulfato de potasio mientras que en el mismo volumen de agua se pueden disolver hasta 1700 g de nitrato de amonio (NH4NO3). Cuando no se consiguen los fertilizantes ideales, se pueden utilizar fertilizantes que se no son de alta pureza, pero de debe considerar que contienen materias inertes como partículas de arena, arcilla y limo. Para formular la solución nutritiva se deberán tener en cuenta el grado de pureza de dichos fertilizantes.
Para formular una solución nutritiva se debe tener en cuenta el grado de pureza de los fertilizantes y la compatibilidad con otros fertilizantes y el agua. Por ejemplo, los mejores fertilizantes tienen pureza arriba del 95 % y las sales que aportan calcio son incompatibles con las que aportan sulfatos y fosfatos. El nitrato de calcio Ca(NO3)2 es incompatible con sulfato de amonio (NH4)2SO4, sulfato de potasio K2SO4, fosfato monoamónico NH4H2PO4 y fosfato diamónico (NH4)2HPO4. Esto explica por qué se deben preparar por separado soluciones concentradas A, B y C y nunca se deben mezclar, de lo contrario algunos de los elementos minerales precipitarían y no estarán disponibles al momento de regar a las plantas.
La riqueza de los fertilizantes que aportan fósforo, potasio, calcio y magnesio no está expresada directamente como elemento (P, K, Ca, Mg) sino como compuesto (P2O5, K2O, CaO, MgO), de tal manera que se debe usar un factor de conversión para conocer la cantidad del elemento que contiene el fertilizante. Los factores de conversión son: P2O5 (0.4364) = P; K2O (0.8302) = K; CaO (0.715) = Ca; MgO (0.6032) = Mg. Por ejemplo, si la riqueza del nitrato de potasio es 45 % K2O, equivale a 37.5 % de K (45 x 0.8302). Si el sulfato de magnesio tiene una riqueza de 16 % de MgO, ésta equivale a 9.6 % Mg (16 x 0.6032).
También se pueden emplear como fuente de macronutrimentos fertilizantes líquidos como el ácido nítrico (22 % N), ácido fosfórico (73 % P2O5) y ácido sulfúrico (33 % S), aunque estos compuestos son utilizados principalmente para acidificar el agua de riego o solución nutritiva, y para limpiar el sistema de riego por goteo. Pero como son ácidos fuertes, se debe tener mucho cuidado al manipularse porque son corrosivos y pueden provocar quemaduras.
La principal forma de absorción del nitrógeno por las plantas es el nitrato, pero las plantas responden positivamente cuando se incluye una fracción del nitrógeno (5-30 %) en forma de amonio (NH4+) o urea (NH2-CO-NH2). Sin embargo la mejor relación nitrato/amonio o nitrato/urea depende de cada especie y requiere ser determinada, ya que altas proporciones de amonio o urea pueden ser tóxicas. Algunos investigadores recomiendan no usar urea como fuente de nitrógeno en la preparación de soluciones nutritivas, sobre todo para sistemas como raíz flotante y NFT o recirculante, porque todo el nitrógeno es liberado en la forma amoniacal.
También existe en el mercado fertilizantes complejos cristalinos sólidos y líquidos que contienen dos o más elementos fertilizantes, los cuales se obtienen industrialmente por medio de reacciones químicas. Por ejemplo, un fertilizante complejo 20-5-10-2 tiene la siguiente riqueza: 20 % N, 5 % P2O5, 10 % K2O y 2 % MgO. Los fertilizantes complejos son relativamente más caros que los fertilizantes simples o comunes. Entre los criterios de selección de fertilizantes para preparar soluciones nutritivas se debe tener en cuenta su disponibilidad en el mercado, riqueza, solubilidad y costo. Existen otras particularidades que se tienen que tomar en cuenta en la elección de los fertilizantes, por ejemplo; si se usa un medio seco, tal como el aserrín, turba o vermiculita, pueden utilizarse alguna de las sales menos solubles, mientras que si la solución de nutrimentos se prepara con anterioridad, se usan los más solubles. El cloruro de potasio y de calcio se deberá utilizar solo para corregir deficiencias y únicamente si existe en la solución menos de 50 ppm de cloruro de sodio.
Un resumen de las características y propiedades de sales fertilizantes que se pueden usar para preparar una solución nutritiva para cultivos hidropónicos se presenta en el Cuadro 9 y 10, poniendo especial atención particularmente en lo que concierne a su calidad de invernadero y a su elevada solubilidad, procurando no usar los que son poco solubles y con alto contenido de impurezas.
Es recomendable utilizar quelatos (hierro, manganeso, zinc) ya que permanecen fácilmente en la solución de tal manera que están disponibles para la planta; incluso bajo condiciones de pH muy variable. Sin embargo, tienen el inconveniente de que son caros.
Un quelato es un compuesto químico en el cual un ión metálico está enlazado por varios ligandos a una molécula orgánica, de manera que protege al elemento evitando su hidrólisis y precipitación. Existen varios tipos de quelatos: EDTA (ácido etilen diamino tetra acético), DTPA (ácido dietilen triamino penta acético), EDDHA (ácido etilen diamino diorto hidroxifenil acético), EDDHMA (ácido etilen diamino diorto hidroxi parametil fenil acético).
La eficiencia de un quelato va a depender de su capacidad para mantener el ión metálico disponible para la planta en la solución nutritiva. Los quelatos EDTA y DTPA son menos estables y sufren descomposición química mientras que el EDDHA, es más estable en un amplio rango de pH.
Cuadro 9. Resumen de las sales fertilizantes utilizadas en los cultivos hidropónicos.
Formula
Química*
|
Nombre
Químico
|
Peso
Molecular
|
Elementos
que se aportan
|
Relación de solubilidad del soluto al agua
|
Costo por Kg.
|
Otros datos
|
A) Macroelementos
|
||||||
*KNO3
|
Nitrato de potasio (salpeter)
|
101.1
|
K+, NO3-
|
1:4
|
Alto
|
Altamente soluble ,muy puro
|
*Ca(NO 3)2
|
Nitrato cálcico
(Nitrato de calcio)
|
164.1
|
Ca++ , 2(NO3-)
|
1:1
|
Medio
|
Altamente soluble, pero se prepara con una cubierta grasienta, la cual debe ser limpiada de la solución de nutrimentos
|
(NH 4)2 SO 4
|
Sulfato amoniaco dihidrofosfato amónico
|
132.2
|
2(NH4)+,SO 4=
|
1:2
|
Bajo
|
Estos compuestos deberán utilizarse solamente bajo condiciones muy buenas de iluminación o para corregir deficiencias de nitrógeno
|
NH 4H 2PO 4
|
Fosfato monoamónico
|
115.0
|
NH 4+, H2PO- 4
|
1:4
|
Bajo
|
|
NH 4NO 3
|
Nitrato de amonio
|
80.05
|
NH4+.NO3-
|
1:1
|
Medio
|
Una sal excelente
altamente soluble y pura, pero muy costosa.
|
(NH4) 2HPO4
|
Fosfato diamónico
|
132.1
|
2(NH 4).HPO4-
|
1:2
|
Medio
|
|
KH 2 PO4
|
Fosfato monopotásico
|
136.1
|
K+H 2 PO 4-
|
1:3
|
Muy caro
|
|
KCI
|
Cloruro de potasio
|
74.55
|
K+,CI-
|
1:3
|
Bajo-medio
|
Deberá utilizarse solamente en caso de deficiencia en K, y cuando no este presente el cloruro sódico en la solución
|
*K 2 SO4
|
Sulfato de potasio
|
174.3
|
2K+,SO 4-
|
1:15
|
Alto
|
Tiene una solubilidad muy baja pero disuelve en agua caliente.
|
Ca (H 2PO 4)2 H2 O
|
Fosfato monocálcico
|
252.1
|
Ca++,
2(H2PO4-)
|
1:410
|
Bajo
|
Muy difícil de obtener con un buen grado de solubilidad.
|
Ca(H2PO 4)2
|
Superfosfato de calcio triple
|
Variable
|
Ca++,2(PO 4-3)
|
1:300
|
Bajo
|
Muy baja solubilidad es muy bueno solamente para preparaciones en seco. Pero no para soluciones de nutrimentos
|
MgSO4.7H 2 O
|
Sulfato de magnesio (sales de epson)
|
246.5
|
Mg++.SO 4=
|
1:2
|
Bajo-medio
|
Excelente, barato, altamente soluble, sal pura.
|
CaCI 2 6H 2 O
|
Cloruro de calcio
|
219.1
|
Ca++,2CI-
|
1:1
|
Alto
|
Altamente soluble, muy bueno para compensar las deficiencias en CA pero deberá utilizarse solamente si no esta presente en la solución de nutrimentos el Na Cl.
|
CaSO4.2H 2 O
|
Sulfato cálcico (yeso)
|
172.2
|
Ca++, SO4=
|
1:500
|
Bajo
|
Muy insoluble no puede ser utilizado en las soluciones de nutrimentos.
|
H3 PO4
|
Acido fosfórico
Ácido ortofosfórico
|
98.0
|
PO4-3
|
Solución concentrada de ácido
|
Medio
|
Muy bueno para corregir las deficiencias de fósforo.
|
B) Micro elementos
|
||||||
FeSO47H2O
|
Sulfato de Hierro
|
278.0
|
Fe++,SO4=
|
1:4
|
**
|
--
|
FeCl3, 6H2O
|
Cloruro férrico
|
270.3
|
Fe+++,Cl-
|
1:2
|
--
|
--
|
* Fe EDTA
|
Quelato de hierro
|
382.1
|
Fe++
|
Altamente
|
Alto
|
La mejor fuente de hierro (disolver en agua caliente)
|
H3BO3
|
Acido bórico
|
61.8
|
B+++
|
1:20
|
Alto
|
La mejor fuente de boro: se disuelve en agua caliente
|
Na2B4O7.10H2O
|
Tetraborato sódico (bórax)
|
381.4
|
B+++
|
1:25
|
Medio
|
|
CuSO4.5H2O
|
Sulfato de cobre (piedra azul)
|
249.7
|
Cu++, So4=
|
1:5
|
Bajo
|
|
MnSO4 4H2O
|
Sulfato de manganeso
|
223.1
|
Mn++, SO4=
|
1:2
|
Medio
|
|
MnCl2 4H2O
|
Cloruro de manganeso
|
197.9
|
Mn++, 2Cl=
|
1:2
|
Medio
|
|
ZnSO4. 7H2O
|
Sulfato de zinc
|
287.6
|
Zn++ ,SO4=
|
1:3
|
Barato
|
|
ZnCl2
|
Cloruro de zinc
|
136.3
|
Zn++,2Cl-
|
1:1.5
|
Alto
|
|
(NH4) 6Mo7O24
|
Molibdato amónico
|
1.163.9
|
NH4+,Mo++
|
1:2.3 Altamente soluble
|
Alto
|
|
*Zn EDTA
|
Quelato de zinc
|
431.6
|
Zn++
|
Altamente soluble
|
Alto
|
|
*Mn EDTA
|
Quelato de Manganeso
|
381.2
|
Mn++
|
Altamente soluble
|
Alto
|
|
Fuente: Resh (1996), modificado por Sánchez del Castillo, 2000.
* Compuestos que por ser más solubles son los recomendables para preparar una solución nutritiva
Cuadro 10. Características de las principales fuentes de elementos esenciales para elaborar soluciones nutritivas para cultivos hidropónicos. Adaptado de Schwarz (1975), Ellis y Swaney (1963), Bentley (1955, 1959).
Fuente
|
Fórmula
|
Peso molecular
|
Contenido de los elementos nutritivos (%) (Considerando impurezas)
|
Solubilidad en agua
|
Gramos requeridos para dar 1ppm de elementos en 100 litros de agua
|
Relaciones
|
Nitrato de potasio
|
KNO3
|
101
|
36 (K)-13 (N)
|
1:4
|
0.28gr=1ppm de k= 0.36 ppm de N
|
K:N-2.8:1
|
Nitrato de calcio
|
Ca(NO3)2
|
164
|
23.5 (Ca) 16.5(N)
|
1:1
|
0.43gr=1ppm de Ca=0.70ppm de N
|
Ca :N-1
42:1
|
Nitrato de sodio
|
NaNO3
|
85
|
15.5 (N)
|
1:1
|
0.65gr =1ppm de N
|
|
Nitrato de amoniaco
|
NH4NO3
|
80
|
33 (N)
|
1:1
|
0.30gr = 1 ppm de N
|
|
Sulfato de amoniaco
|
(NH4)2SO4
|
132
|
20.5 (N)
|
1:2
|
0.49gr = 1 ppm de N
|
|
Fosfato monoamónico (11-48-0)
|
NH4H2PO4
|
115
|
27 (P) - 11 (N)
|
1:4
|
0.37gr= 1ppm de P =0.40 ppm de N
|
P:N-2.45:1
|
Fosfato diamonico(18-46-0)
|
(NH4)2
HPO4
|
132
|
23.5 (P) - 18 (N)
|
1:2
|
0.43gr =1ppm de P =0.77ppm de N
|
P:N-1.3:1
|
Urea
|
(NH2)2-CO
|
60
|
46 (N)
|
1:2
|
0.22gr = 1ppm de N
|
|
Super fosfato simple
|
CaH4-(PO4)2
H2O(más otros materiales)
|
750 (aunque es muy variable)
|
26.6 (Ca) - 7 (P)
|
1:410
|
0.38gr =1ppm de Ca = 0.26ppm de P
|
Ca:P-3.8:1
|
Superfosfato triple
|
CaH4 (PO4)2
H2O
|
310 (también variable)
|
18.6 (P) - 13.6 (Ca)
|
1:300
|
0.54gr = 1ppm de P =0.73ppm de Ca
|
P:Ca-1.37:1
|
Sulfato de potasio
|
K2SO4
|
174
|
44.8 (K)
|
1:15
|
0.45 = 1ppm de K
|
|
Cloruro de potasio
|
K CI
|
75
|
52 (K)
|
1:3
|
0.19gr =1ppm de K
|
|
Sulfato de calcio (yeso)
|
CaSO4
2H2O
|
172
|
23 (Ca)
|
1:500
|
0.43gr = 1ppm de Ca
|
|
Cloruro de calcio
|
CaCI2
6H2O
|
219
|
18 (Ca)
|
1:1
|
0.56 = 1ppm de Ca
|
|
Sulfato de magnesio (sal de epsom)
|
MgSO47H2O
|
246.5
|
10 (Mg)
|
1:3
|
1.0gr = 1ppm de Mg
|
|
Nitrato de magnesio
|
Mg(NO3)26h2O
|
9.5 (Mg) 11 (N)
|
1:1
|
1.05 gr=1ppm de Mg
1.15 ppm de N
|
||
Sulf. de magnesio (anhidro)
|
MgSO4
|
120
|
20 (Mg)
|
1:10
|
0.5 = 1ppm de Mg
|
|
Sulfato ferroso
|
FeSO47H2O
|
278
|
20 (Fe)
|
1:5
|
0.5gr = 1ppm de Fe
|
|
Cloruro Férrico
|
FeCI36H2O
|
270
|
21 (Fe)
|
1:2
|
0.48 gr=1 ppm de Fe
|
|
Sulfato de Manganeso
|
MnSO44H2O
|
223
|
25 (Mn)
|
1:3
|
0.4 gr=1 ppm de Mn
|
|
Cloruro de Manganeso
|
MnCI24H2O
|
198
|
28 (Mn)
|
1:2
|
0.36 gr=1 ppm de Mn
|
|
Acido Bórico
|
H3BO3
|
62
|
18 (B)
|
1:20
|
0.56 gr=1 ppm de B
|
|
Tretaborato de Sodio (Bórax)
|
Na2B4O-10H2O
|
381
|
12 (B)
|
1:27
|
0.83 gr=1 ppm de B
|
|
Sulfato Cúprico
|
CuSO45H2O
|
250
|
25 (Cu)
|
1:5
|
0.4 gr=1 ppm de Cu
|
|
Cloruro Cuproso
|
CuCI2H2O
|
170
|
37 (Cu)
|
1:2
|
0.27 gr. =1 ppm de Cu
|
|
Sulfato de Zinc
|
ZnSO47H2O
|
288
|
23 (Zn)
|
1:3
|
0.43 gr=1 ppm de Zn
|
|
Cloruro de Zinc
|
ZnCI2
|
136
|
48 (Zn)
|
1:1.3
|
0.2 gr=1 ppm de Zn
|
*En muchos casos el nitrato de calcio viene hidratado, siendo su formula Ca(NO3)2 4H2O,su peso molecular 236,su porcentaje de Ca 16.9%,y de N 11.8%.
Existe una diversidad de quelatos que aportan micronutrimentos, con una variedad de riqueza, pero lo más aconsejable es aportar sólo el hierro a través de un quelato y los demás micronutrimnetos a través de sales o fertilizantes, de esta forma se mantiene disponible el hierro y se reduce el costo de la solución nutritiva, ya que los quelatos son relativamente caros.
El sulfato de hierro tiene el inconveniente que al mezclarse con otras sales que aportan micronutrimentos en una solución concentrada, precipita el hierro. Se recomienda emplear una solución concentrada de sulfato de hierro por separado y agregarse al momento de preparar la solución nutritiva.