Características generales
El cultivo en solución nutritiva recibe también los nombres de cultivo en agua, acuacultura, quimiocultura o nutricultura.
Ellis y Swaney (1963) definen al cultivo en agua diciendo que “...en su sentido más puro es un sistema que involucra el crecimiento de flores y vegetales sumergiendo sus raíces en una solución acuosa de nutrientes”.
El principio básico del cultivo en solución nutritiva es el de que las raíces de las plantas se desarrollen parcial o totalmente en un medio líquido que contenga todos los elementos nutritivos necesarios.
La tina está arreglada mediante un sistema de soporte para mantener erectas a las plantas mientras que las raíces se encuentran sumergidas en un tanque de solución nutritiva.
En otro método, considerado como más aceptable desde el punto de vista práctico, la tina contiene en su parte superior a una cama o lecho de algún material absorbente (generalmente orgánico) sostenido por una malla de alambre. El lecho tiene como funciones principales el servir de sostén a las plantas, retener la solución para usarse por la planta recién nacida, o bien para favorecer la germinación cuando se efectúe la siembra directa. Por debajo del soporte del lecho se encuentra el tanque de solución nutritiva en el que se sumergirá una parte de las raíces de las plantas ancladas en dicho lecho.
Ellis y Swaney (1963) definen al cultivo en agua diciendo que “...en su sentido más puro es un sistema que involucra el crecimiento de flores y vegetales sumergiendo sus raíces en una solución acuosa de nutrientes”.
El principio básico del cultivo en solución nutritiva es el de que las raíces de las plantas se desarrollen parcial o totalmente en un medio líquido que contenga todos los elementos nutritivos necesarios.
La tina está arreglada mediante un sistema de soporte para mantener erectas a las plantas mientras que las raíces se encuentran sumergidas en un tanque de solución nutritiva.
En otro método, considerado como más aceptable desde el punto de vista práctico, la tina contiene en su parte superior a una cama o lecho de algún material absorbente (generalmente orgánico) sostenido por una malla de alambre. El lecho tiene como funciones principales el servir de sostén a las plantas, retener la solución para usarse por la planta recién nacida, o bien para favorecer la germinación cuando se efectúe la siembra directa. Por debajo del soporte del lecho se encuentra el tanque de solución nutritiva en el que se sumergirá una parte de las raíces de las plantas ancladas en dicho lecho.
Problemas técnicos
Los principales problemas técnicos del cultivo en solución nutritiva pueden sintetizarse en tres aspectos:
Características nutricionales: aunque en este sistema de cultivo se puede usar con éxito un gran número de soluciones nutritivas, se debe resaltar que se trata de un sistema esencialmente carente de capacidad de amortiguamiento (Buffer), y por lo tanto se requiere de un control, muy exacto, de la solución nutritiva, sobre todo en lo referente a los niveles de pH, fosfatos y fierro.
En general, las plantas son mucho más susceptibles a las condiciones adversas de pH de la solución nutritiva bajo cultivo en agua, que en cultivo en grava o arena. Ellis y Swaney (1963) mencionan que “probablemente una razón para este efecto sea el que los fosfatos pueden recubrir las superficies de los medios sólidos de cultivo, ejerciendo con esto una acción estabilizadora de la acidez, de manera que cualquier cambio extremoso que ocurra en la solución no se reflejará rápidamente sobre las raíces de las plantas en contacto con las partículas de arena o grava”. Será necesaria entonces una revisión constante del pH, hasta adquirir la suficiente experiencia para mantener la acidez en el nivel deseado. Como la solución va tendiendo hacia la alcalinidad, normalmente se agrega agua acidulada con ácido sulfúrico para restablecer el nivel adecuado de pH.
Si el nivel de fosfatos en la solución nutritiva es elevado, ocurre la precipitación excesiva de elementos menores, principalmente fierro. Esto es cierto con soluciones desbalanceadas, las cuales tienden hacia la alcalinidad rápidamente. Sin embargo, si hay un balance adecuado entre los iones ácidos y alcalinos en conjunción con un nivel de fosfatos lo suficientemente elevado para ejercer una acción amortiguadora a los cambios de pH, el problema no será tan serio.
El fierro es, a menudo, difícil de mantener en un estado asimilable en la solución nutritiva. Se sugieren, por lo tanto, frecuentes adiciones (una a dos por semana), en pequeñas dosis de alrededor de una parte por millón (ppm), para asegurar el abastecimiento adecuado de fierro sin llegar a la toxicidad.
Características físicas: para favorecer el crecimiento de las plantas bajo cultivo en solución se requiere manejar adecuadamente ciertas condiciones físicas tales como:
Oscuridad para la solución nutritiva: esto se hace necesario para evitar el crecimiento de algas verdes y otras plantas acuáticas diminutas que pueden competir por el oxígeno y los nutrientes. La descomposición posterior de las algas puede llegar a ser tóxica para las raíces, interfiriendo con sus funciones y desarrollo.
Aireación: el éxito que se obtenga con este sistema de cultivo hidropónico depende en gran parte del suministro adecuado de oxígeno para las raíces de las plantas a través de la solución nutritiva. Algunos trabajos publicados y observaciones prácticas, indican que el exceso de aireación a la solución puede también ser dañino para las plantas. Ellis y Swaney (1963) consideran que el nivel del oxígeno más adecuado en la solución nutritiva es de 3 a 5 ppm (a 15.5 °C).
El suministro de oxígeno puede ser natural, o bien, forzado de diversas maneras.
El método más común de oxigenar la solución consiste en dejar un espacio de aire entre la superficie de la misma y la parte inferior del lecho que soporta a las raíces, de tal, manera que las raíces superiores estén rodeadas por aire húmedo mientras que las inferiores están sumergidas en la solución. Para aumentar el abastecimiento de aire, a medida que crecen las raíces, el nivel de la solución se va bajando, hasta dejar un espacio máximo de 5 cm. Un espacio mayor puede dañar por secamiento a las raíces superiores.
También es usual forzar oxígeno en la solución, haciendo pasar burbujas de aire a través de ella mediante una bomba de aire conectada a un tubo con perforaciones (de 1 mm de diámetro y 30 cm de separación), que recorre el fondo del tanque. El volumen de aire necesario depende principalmente del volumen de solución, de la temperatura y la clase de planta. Por lo general de 5 a 10 burbujas por minuto por perforación son suficientes, o bien 10 a 20 burbujas por minuto durante 15 minutos cada hora. Para tinas o recipientes caseros, las bombas de acuarios son adecuadas para oxigenar la solución.
Otra forma de airear la solución consiste en hacerla caer al aire libre desde una altura suficiente para que pueda oxigenarse debidamente (efecto de cascada); sin embargo la circulación de la solución debe ser lenta para no dañar a las raíces.
Circulación de la solución nutritiva: es una práctica comúnmente recomendada, ya que favorece uña mejor distribución de los iones nutritivos y una mejor aireación. Es de suponerse que el movimiento de la solución a través de las raíces ayuda a estabilizar su medio ambiente. Desde luego que el movimiento debe ser lo suficientemente lento como para no dañar a las raíces.
Hay que resaltar que el movimiento de la solución no basta para proporcionar una aireación adecuada, sino que se requiere de algún otro procedimiento para complementarla.
Calentamiento: algunos autores sugieren que para climas templados y fríos es conveniente calentar, aumentando entre 5 y 100 arriba de la temperatura nocturna, la solución nutritiva, con el objeto de acelerar el crecimiento y desarrollo de las plantas. Cuando se instalan sistemas de circulación, la solución nutritiva puede ser forzada a pasar a través de una fuente
de calor. En unidades estacionarías el calentamiento puede ser a través de conductos eléctricos o de vapor.
El cambio brusco de temperatura del d(a la noche, típico de los climas templados, puede ser un problema serio para el cultivo en agua ya que no hay ningún agregado que amortigüe su efecto sobre las raíces. Cualquier cambio de solución o agua que se añada a la misma solución, debe estar aproximadamente a la misma temperatura que la solución anteriormente presente. En una instalación grande será muy conveniente contar con un tanque separado con un sistema de calefacción para precalentar el agua o solución nueva.
Lluvia: El agua de lluvia puede ser un problema muy serio ya que puede inundar las tinas o puede alterar la concentración de la solución. Se recomienda entonces, en lugares con precipitación de regular a alta, proteger a las tinas contra la lluvia.
Soporte para las plantas: en el método de cultivo en solución sin lecho de material absorbente, los problemas de profundidad del lecho, porosidad del material y retención de agua no se presentan. En este caso un tapón de hule o de corcho o un acolchonado de algodón no absorbente es suficiente para mantener a la planta en su lugar.
Para el método de cultivo en solución con lecho de material absorbente se debe considerar lo siguiente:
Profundidad del lecho: ella está determinada fundamentalmente por el tipo de raíz que presenta la planta en crecimiento. Plantas de reducido crecimiento radical no necesitan más de 5 cm de profundidad de lecho, mien¬tras que otras pueden requerir hasta de 10 cm de profundidad de lecho.
Porosidad del material del lecho: La porosidad del material está relacionada con la incidencia de enfermedades; agregados muy finos permanecen mojados más tiempo y tienen más posibilidades de contaminarse. Sin embargo, el sistema radical es un factor importante a considerar en la elección del material; plantas como lechugas o zanahorias requieren un medio más fino que rosas o jitomate.
Retención de humedad del agregado: materiales que se secan muy rápido no son convenientes para las plantas cuyas semillas se siembran directamente en el lecho, porque afectan la germinación. Sin embargo, sí son satisfactorios para aquellos cultivos susceptibles a las pudriciones de la corona. Quizá el mejor sustrato sea una mezcla de materiales absorbentes y no absorbentes de acuerdo a las necesidades específicas de cada cultivo.
Características nutricionales: aunque en este sistema de cultivo se puede usar con éxito un gran número de soluciones nutritivas, se debe resaltar que se trata de un sistema esencialmente carente de capacidad de amortiguamiento (Buffer), y por lo tanto se requiere de un control, muy exacto, de la solución nutritiva, sobre todo en lo referente a los niveles de pH, fosfatos y fierro.
En general, las plantas son mucho más susceptibles a las condiciones adversas de pH de la solución nutritiva bajo cultivo en agua, que en cultivo en grava o arena. Ellis y Swaney (1963) mencionan que “probablemente una razón para este efecto sea el que los fosfatos pueden recubrir las superficies de los medios sólidos de cultivo, ejerciendo con esto una acción estabilizadora de la acidez, de manera que cualquier cambio extremoso que ocurra en la solución no se reflejará rápidamente sobre las raíces de las plantas en contacto con las partículas de arena o grava”. Será necesaria entonces una revisión constante del pH, hasta adquirir la suficiente experiencia para mantener la acidez en el nivel deseado. Como la solución va tendiendo hacia la alcalinidad, normalmente se agrega agua acidulada con ácido sulfúrico para restablecer el nivel adecuado de pH.
Si el nivel de fosfatos en la solución nutritiva es elevado, ocurre la precipitación excesiva de elementos menores, principalmente fierro. Esto es cierto con soluciones desbalanceadas, las cuales tienden hacia la alcalinidad rápidamente. Sin embargo, si hay un balance adecuado entre los iones ácidos y alcalinos en conjunción con un nivel de fosfatos lo suficientemente elevado para ejercer una acción amortiguadora a los cambios de pH, el problema no será tan serio.
El fierro es, a menudo, difícil de mantener en un estado asimilable en la solución nutritiva. Se sugieren, por lo tanto, frecuentes adiciones (una a dos por semana), en pequeñas dosis de alrededor de una parte por millón (ppm), para asegurar el abastecimiento adecuado de fierro sin llegar a la toxicidad.
Características físicas: para favorecer el crecimiento de las plantas bajo cultivo en solución se requiere manejar adecuadamente ciertas condiciones físicas tales como:
Oscuridad para la solución nutritiva: esto se hace necesario para evitar el crecimiento de algas verdes y otras plantas acuáticas diminutas que pueden competir por el oxígeno y los nutrientes. La descomposición posterior de las algas puede llegar a ser tóxica para las raíces, interfiriendo con sus funciones y desarrollo.
Aireación: el éxito que se obtenga con este sistema de cultivo hidropónico depende en gran parte del suministro adecuado de oxígeno para las raíces de las plantas a través de la solución nutritiva. Algunos trabajos publicados y observaciones prácticas, indican que el exceso de aireación a la solución puede también ser dañino para las plantas. Ellis y Swaney (1963) consideran que el nivel del oxígeno más adecuado en la solución nutritiva es de 3 a 5 ppm (a 15.5 °C).
El suministro de oxígeno puede ser natural, o bien, forzado de diversas maneras.
El método más común de oxigenar la solución consiste en dejar un espacio de aire entre la superficie de la misma y la parte inferior del lecho que soporta a las raíces, de tal, manera que las raíces superiores estén rodeadas por aire húmedo mientras que las inferiores están sumergidas en la solución. Para aumentar el abastecimiento de aire, a medida que crecen las raíces, el nivel de la solución se va bajando, hasta dejar un espacio máximo de 5 cm. Un espacio mayor puede dañar por secamiento a las raíces superiores.
También es usual forzar oxígeno en la solución, haciendo pasar burbujas de aire a través de ella mediante una bomba de aire conectada a un tubo con perforaciones (de 1 mm de diámetro y 30 cm de separación), que recorre el fondo del tanque. El volumen de aire necesario depende principalmente del volumen de solución, de la temperatura y la clase de planta. Por lo general de 5 a 10 burbujas por minuto por perforación son suficientes, o bien 10 a 20 burbujas por minuto durante 15 minutos cada hora. Para tinas o recipientes caseros, las bombas de acuarios son adecuadas para oxigenar la solución.
Otra forma de airear la solución consiste en hacerla caer al aire libre desde una altura suficiente para que pueda oxigenarse debidamente (efecto de cascada); sin embargo la circulación de la solución debe ser lenta para no dañar a las raíces.
Circulación de la solución nutritiva: es una práctica comúnmente recomendada, ya que favorece uña mejor distribución de los iones nutritivos y una mejor aireación. Es de suponerse que el movimiento de la solución a través de las raíces ayuda a estabilizar su medio ambiente. Desde luego que el movimiento debe ser lo suficientemente lento como para no dañar a las raíces.
Hay que resaltar que el movimiento de la solución no basta para proporcionar una aireación adecuada, sino que se requiere de algún otro procedimiento para complementarla.
Calentamiento: algunos autores sugieren que para climas templados y fríos es conveniente calentar, aumentando entre 5 y 100 arriba de la temperatura nocturna, la solución nutritiva, con el objeto de acelerar el crecimiento y desarrollo de las plantas. Cuando se instalan sistemas de circulación, la solución nutritiva puede ser forzada a pasar a través de una fuente
de calor. En unidades estacionarías el calentamiento puede ser a través de conductos eléctricos o de vapor.
El cambio brusco de temperatura del d(a la noche, típico de los climas templados, puede ser un problema serio para el cultivo en agua ya que no hay ningún agregado que amortigüe su efecto sobre las raíces. Cualquier cambio de solución o agua que se añada a la misma solución, debe estar aproximadamente a la misma temperatura que la solución anteriormente presente. En una instalación grande será muy conveniente contar con un tanque separado con un sistema de calefacción para precalentar el agua o solución nueva.
Lluvia: El agua de lluvia puede ser un problema muy serio ya que puede inundar las tinas o puede alterar la concentración de la solución. Se recomienda entonces, en lugares con precipitación de regular a alta, proteger a las tinas contra la lluvia.
Soporte para las plantas: en el método de cultivo en solución sin lecho de material absorbente, los problemas de profundidad del lecho, porosidad del material y retención de agua no se presentan. En este caso un tapón de hule o de corcho o un acolchonado de algodón no absorbente es suficiente para mantener a la planta en su lugar.
Para el método de cultivo en solución con lecho de material absorbente se debe considerar lo siguiente:
Profundidad del lecho: ella está determinada fundamentalmente por el tipo de raíz que presenta la planta en crecimiento. Plantas de reducido crecimiento radical no necesitan más de 5 cm de profundidad de lecho, mien¬tras que otras pueden requerir hasta de 10 cm de profundidad de lecho.
Porosidad del material del lecho: La porosidad del material está relacionada con la incidencia de enfermedades; agregados muy finos permanecen mojados más tiempo y tienen más posibilidades de contaminarse. Sin embargo, el sistema radical es un factor importante a considerar en la elección del material; plantas como lechugas o zanahorias requieren un medio más fino que rosas o jitomate.
Retención de humedad del agregado: materiales que se secan muy rápido no son convenientes para las plantas cuyas semillas se siembran directamente en el lecho, porque afectan la germinación. Sin embargo, sí son satisfactorios para aquellos cultivos susceptibles a las pudriciones de la corona. Quizá el mejor sustrato sea una mezcla de materiales absorbentes y no absorbentes de acuerdo a las necesidades específicas de cada cultivo.
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