Programa del curso “horticultura protegida”




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SISTEMAS DE CULTIVO




MÉTODOS DE CULTIVO EN HIDROPONIA
Estructura del sistema hidropónico
Cualquier método de cultivo en hidroponia consta de los componentes siguientes: plantas, solución nutritiva, contenedores, sustrato, sistema de riego y drenaje.
Plantas: Aunque técnicamente en hidroponia se puede cultivar cual­quier vegetal, en la práctica comercial sólo se manejan cultivos de alto va­lor; principalmente flores y otras ornamentales, hortalizas y plantas medi­cinales. Los cereales se cultivan sólo como germinados para la producción superintensiva de forraje verde.
Solución nutritiva: es la disolución de diversos fertilizantes (o nutrimen­tos) en el agua, con la que se riegan las plantas, y cuya función es propor­cionar los nutrimentos requeridos por ellas en las proporciones adecuadas.
Contenedores: Son recipientes de distinto tamaño, forma y material, que contienen el sustrato en el que se cultivan las plantas. Las tinas gene­ralmente se construyen de forma rectangular con una profundidad de 20 a 30 cm y con un ancho que oscila entre los 20 y 120 cm dependiendo de la planta, el método de cultivo y el sistema de riego. Con tinas de más de 120 cm de ancho se dificulta mucho el trabajo. El largo de las tinas es muy va­riable ya que puede ser desde un metro para huertos familiares o cultivos especiales, hasta 50 m o más en escala comercial. Schwarz (1975), mencio­na entre 25 y 50 metros de largo como lo más adecuado. De acuerdo con el método que se emplee, las tinas se pueden construir de materiales co­mo: concreto, cemento, asbesto, madera, lámina de fierro galvanizada o sin galvanizar, lámina de aluminio, poliéster, acrílico, cemento, ladrillo, polivi­nilo, polietileno, cartón asfaltado, etc.

Con excepción de los plásticos y el cartón asfaltado, etc., los demás ma­teriales deben impermeabilizarse, ya que, por ejemplo, el cemento o el con­creto reaccionan con la solución nutritiva alterando su composición quími­ca y su pH; con la lámina galvanizada el zinc de ésta se ioniza en la solu­ción pudiendo ocasionar toxicidad en las plantas, mientras que la lámina de fierro sin galvanizar se oxida fácilmente. Lo más barato para impermea­bilizar es la pintura bituminosa (de asfalto o chapopote), o una hoja de po­lietileno flexible. En el caso de usar otro impermeabilizante se deberá estar seguro de que sea químicamente- inerte para que, al entrar en contacto con la solución nutritiva, no cause intoxicación a las plantas o a las perso­nas que coman de esas plantas.
Dependiendo también del método de cultivo hidropónico que se utilice, las tinas se construirán impermeables o permeables. En este último caso la solución nutritiva no será recirculada.
Para algunos cultivos y en determinados casos, puede ser preferible uti­lizar macetas, en vez de tinas, mismas que pueden ser de barro, cemento, madera, lámina, polietileno, etc. En este caso el riego se efectúa general­mente por goteo, por aspersión en el sustrato (un aspersor por maceta), por capilaridad, o simplemente con regadera.
Sustrato: su función es la de sustituir al suelo agrícola proporcionando a las plantas las más adecuadas condiciones edáficas para su desarrollo. Existe una gran variedad de sustratos que se pueden utilizar en hidroponia; entre los más usados se mencionan: arena, grava, tezontle, confitillo, ladri­llos quebrados y/o molidos, agrolita, vermiculita, turba vegetal (peatmoss), lignito, aserrín, resinas sintéticas (poliuretano), cascarilla de arroz, carbón, etc.; también se ha usado como sustrato la mezcla de dos o más de ellos.
Puede también usarse la solución nutritiva como sustrato, proporcio­nándoles a la planta algún tipo de soporte. Este último caso da lugar al mé­todo llamado cultivo en agua o acuacultura que algunos autores conside­ran como la verdadera hidroponia. Una variante de este método es la deno­minada aeroponia, que se caracteriza porque las raíces de las plantas que­dan suspendidas en el aire siendo irrigadas con atomizaciones periódicas de solución nutritiva.

Sistema de riego: el riego en hidroponia puede ser por:
Inundación o vertido

Subirrigación

Aspersión

Goteo

Emisión localizada por microtubo

Capilaridad

Atomización a las raíces (aeroponia)
Cada uno de estos sistemas de riego tiene sus propios tipos de drenaje.
En muchas ocasiones se utilizan soportes; su función es la de proporcio­nar sostén y guía a las plantas que lo necesitan. Se pueden adaptar distin­tos tipos de soportes a las tinas dependiendo principalmente del cultivo, sustrato y método hidropónico de que se traten.
Los sistemas hidropónicos se pueden realizar a cielo abierto, en el caso de climas benignos, o bajo cubiertas protectoras como lo son los invernade­ros, a fin de propiciar las mejores condiciones climáticas posibles. Recuér­dese que se trata de cultivos de alto valor y que, por lo tanto no deben quedar a expensas de las eventualidades meteorológicas.

Clasificación de los métodos de cultivo en hidroponia
Existe una gran cantidad de métodos diferentes para realizar un culti­vo en hidroponia. Varios autores coinciden en agruparlos convencional­mente en cuatro categorías:
Cultivo en solución nutritiva: También se le ha dado los nombres de cultivo en agua y de acuacultura. Consiste en el crecimiento de los cultivos con sus raíces sumergidas parcial o totalmente en una solución que conten­ga todos los elementos nutritivos necesarios (incluyendo oxigeno disuelto).
Cultivo en agregado: comprende a todos aquellos métodos que utilizan como sustrato a la arena o a agregados que posean propiedades semejantes (perlita, vermiculita, aserrín, etc.).
Cultivo en grava: esta categoría comprende, además de los tipos de gra­va comunes, a otros sustratos semejantes (de más de 2 mm de diámetro), como por ejemplo: ladrillo quebrado, carbón, tezontle y otros tipos de la-va volcánica, etc.
Douglas (1976) menciona además otra categoría que denomina:
Técnicas misceláneas: comprende a un grupo de métodos de cultivo un poco diferentes a los comprendidos en las categorías anteriores; se puede mencionar por ejemplo, el de riego automático de macetas, el de cultivo de forraje en hidroponia, el de técnica de la película nutritiva, etc.
Cada una de las categorías anteriores abarca un determinado número de métodos que, en sí, no son más que diferentes modificaciones o simplifica­ciones diseñadas para incrementar la eficiencia, reducir costos o adaptar el sistema hidropónico a determinadas condiciones.
En general, se puede afirmar que no hay un método que sea el mejor bajo cualquier circunstancia. La elección de uno en particular depende de un conjunto de condiciones, entre las que destacan: el clima, la localidad, el mercado, limitaciones económicas, disponibilidad de sustratos y de ma­no de obra, etc.

CULTIVO EN AGREGADO
Características generales
De acuerdo con Harris (1974) y Schwarz (1975), este sistema de cultivo hidropónico comprende todos aquellos métodos en los que las plantas cre­cen en un sustrato con propiedades de retención de humedad (arena, perli­ta, vermiculita, aserrín, etc.).
En este capítulo se discuten los diferentes métodos con el nombre gené­rico de cultivo en agregado y sólo se particulariza en aquellos casos en que existen diferencias metodológicas o económicas de importancia. Cabe acla­rar que el nombre de cultivo en agregado es convencional y que sólo tiene por objeto simplificar el estudio de los métodos hidropónicos que utilizan sustratos absorbentes (algunos autores hablan específicamente de cultivo en arena, cultivo en vermiculita, etc.).
El cultivo en agregado es el sistema más simple de cultivo hidropónico. Las raíces se desarrollan y crecen en un medio inerte, generalmente con partículas de tamaño pequeño y capacidad de retención de humedad.
El sustrato en el que las raíces crecen debe ser lo suficientemente fino para mantener un adecuado nivel de humedad; pero a la vez no tan fino que interfiera con una eficiente aireación. La circulación del aire tiene lu­gar a través de las partículas del agregado en forma semejante al suelo.
Problemas técnicos
Generalmente los problemas técnicos relativos al cultivo en agregado son más fáciles de resolver que aquellos relativos al cultivo en solución o al cultivo en grava. Las características físicas difieren notablemente del culti­vo en solución, teniendo cierta similitud a las de cultivo en grava.
A continuación se discuten brevemente los principales problemas técni­cos del cultivo en agregado:
Características nutricionales
Acidez de la solución: Bajo condiciones experimentales y en la práctica comercial se ha observado un crecimiento adecuado de las plantas en agre­gados (principalmente arena) irrigados con soluciones que oscilan desde muy ácidas hasta ligeramente alcalinas. Sin embargo, la mejor producción para la mayoría de los cultivos se sitúa bajo condiciones de pH que van des­de mediana hasta ligeramente ácidas. Si el agregado no es exageradamente ácido o alcalino y si la solución está bien balanceada la acidez permanecerá dentro de los límites Correctos durante un período de tiempo relativamen­te largo. En cualquier caso el pH se puede ajustar añadiendo a una solución alcalina, ácido sulfúrico diluido o ácido fosfórico. Si se da el caso de tener una solución muy ácida se puede corregir añadiendo un poco de hidróxi­do de potasio o una sustancia con propiedades similares.
Nivel de fosfatos: Las plantas que crecen en arena y posiblemente en perlita toleran altos niveles de fosfato en la solución nutritiva, en compara­ción a los sistemas de cultivo en agua y en grava. Esto se debe a que en la arena el exceso de fosfatos se precipita en forma de compuestos insolubles. Sin embargo, no hay ninguna razón para mantener un nivel mayor a los cinco milimoles. Es posible tratar a la arena con una solución concentrada de fosfatos antes de plantar, y luego omitir aplicaciones subsecuentes de este radical durante una buena parte o la totalidad del ciclo de vida del cultivo.
Nivel de fierro: Generalmente, el mantener un abastecimiento correcto de este elemento en este sistema de cultivo no ofrece ningún problema. La adición de 1 a 5 ppm a la solución nutritiva parece ser suficiente.

Ellis y Swaney (1963), mencionan que se puede añadir fierro en forma de magnetita a la arena antes de sembrar las plantas (1 al 10% del volumen de magnetita).
Características físicas: los problemas relativos a las características físi­cas comprenden principalmente: tipo de agregado, aireación, drenaje, apli­caciones de la solución, lavados y lluvia.
Tipo de agregados: Los sustratos que más comúnmente se usan en el cultivo en agregado son: arena, perlita, vermiculita y aserrín.
Arena: Es éste un material muy variable en tamaño, forma, Composi­ción y color. Para fines de este trabajo se considera como arena todo material inorgánico natural cuyo diámetro quede comprendido entre 0.2 y 2.5 mm. Las partículas pueden ser redondas o anguladas.
La arena que se use en hidroponia no debe contener sustancias tóxicas para las plantas. Una manera rápida de comprobar esto, consiste en hacer germinar unas cuantas semillas en una pequeña muestra de la arena hume­decida con agua; si las plántulas se ven saludables la arena es adecuada. Se deben evitar también las arenas contaminadas con materia orgánica o fan­go, ya que esto favorece la incidencia de enfermedades.
La mejor arena a usar es quizá la de río (lavada), aunque se pueden em­plear con éxito otro tipo de arenas. Existen, sin embargo, arenas con alto contenido de cal (más de 20%), situación que presenta la desventaja de fi­jar el fósforo y elevar el pH de la solución nutritiva afectando el desarrollo de las plantas.
Una prueba simple para determinar si una arena posee o no material cal­cáreo consiste en colocar una cucharada de arena en un vaso y añadir un volumen suficiente de ácido clorhídrico 0.1 N como para cubrirla. Si cuan­do se añade el ácido se produce una efervescencia, la arena tendrá material calizo, y entre más violenta es la reacción más calcárea es la arena; si no hay reacción la arena no tendrá material calcáreo alguno.
Si no se cuenta más que con arena caliza y si el material calcáreo no excede el 50% la arena podrá ser utilizada si se efectúa el siguiente trata­miento:
Se lava la arena con una solución concentrada de superfosfato (aproxi­madamente 200 ppm de P) durante 24 horas, con el objeto de inactivar la caliza para evitar que reaccione con la solución nutritiva durante algunos meses. Después de las 24 horas se llena una jarra hasta la mitad con mues­tra de la arena y se añade agua destilada hasta llenar la jarra; se deja así va­rias horas y luego se toma el pH del agua. Si el valor del pH es de 7 o me­nos ya no habrá necesidad de otro lavado, pero si es alcalino, será necesa­rio aplicar superfosfato nuevamente. Este procedimiento se repite hasta lograr que la arena quede ligeramente ácida.
El diámetro de las partículas de arena más adecuado para la hidroponia depende de varios factores como: tipo de clima, método de cultivo, etc., pero en general varia entre 0.5 y 2.5 mm, ya que una arena más fina inter­feriría con aireación y drenaje adecuados y más gruesa pasarla a la categoría de cultivo en grava.
Perlita: Es un material volcánico natural con propiedades semejantes a la arena. La perlita puede ser utilizada como sustrato hidropónico una vez cribada y calentada aproximadamente a una temperatura de 1 00000, ya que con ello se expande y se forma un material blanco o grisáceo de ba­ja densidad, completamente estéril y con excelentes propiedades de reten­ción de humedad, a la vez que se logra una buena aireación. A la perlita así tratada también se la conoce en México como agrolita.
La perlita pesa de 80 a 110 kg por metro cúbico y los diámetros más adecuados para la hidroponia oscilan de 1 a 3 mm. La perlita da casi un pH neutro en agua destilada.
Vermiculita: Este material se obtiene de depósitos naturales de varias partes del mundo (inclusive en México). Se trata de un silicato de alumi­nio, con la estructura de ¡a mica, que contiene además magnesio y fierro. Su estructura está constituida por estratos paralelos que encierran molé­culas de agua. Cuando este mineral se calienta a una temperatura de poco más de 1 00000, el agua se convierte en vapor, mismo que expande a la ver­miculita, hasta que ésta alcanza de seis a doce veces su volumen original. El resultado es un producto de color dorado, estéril, ligero, con alta absor­bencia (cuatro veces su peso en agua) y excelente aireación, debido a la exfoliación o expansión. Es un material aislante que se mantiene caliente en invierno y fresco en verano.
Estas características hacen pensar en la vermiculita como un excelente agregado para la hidroponia, sin embargo, tiene algunas desventajas que hay que considerar; retiene demasiada humedad en climas templados y llu­viosos, sus partículas se desmenuzan poco a poco por lo que la aireación y el drenaje son cada vez menos eficientes, no es fácil de esterilizar y su pre­cio es elevado.
Sólo se recomienda el uso de la vermiculita para lugares de clima cáli­do—seco, debido a su gran absorbencia y a su propiedad aislante que favo­recen el crecimiento de las plantas; para lugares en donde el costo de la ver­miculita sea bajo, y para operar en pequeña escala.
Aserrín: Es un sustrato muy barato y abundante en México, sobre todo el de pino. Su capacidad de retención de agua así como su espacio poroso se pueden hacer variar de acuerdo al tamaño de sus partículas o mezclando el aserrín con viruta.
Dado que el aserrín es un sustrato orgánico rico en carbono y pobre en nitrógeno, se debe considerar que cuando se le irriga con la solución nutri­tiva, se presenta frecuentemente un proceso de descomposición parcial de ésta por bacterias que utilizan principalmente el nitrógeno de la solución para su crecimiento y reproducción, fijándolo temporalmente, lo que pue­de dar lugar a una deficiencia de este elemento en las plantas cultivadas en el aserrín. Por ello se considera conveniente realizar un compostado de es­te sustrato previo a su uso como medio de cultivo. Esta práctica se puede realizar como sigue:
— Por cada kilogramo de aserrín mezclarle 17.8 gramos de nitrato de amo­nio (o el equivalente en nitrógeno como sulfato de amonio), 5.0 gramos de superfosfato simple y 8.0 gramos de sulfato de magnesio.
— Colocar la mezcla sobre un plástico o similar y regar con agua hasta hu­medecer completamente el sustrato, repitiendo los riegos cada tres días.
— Cubrir con plástico entre riego y riego.
— Veinte días después mezclar el aserrín, tratando de que la parte externa’ quede en el centro y viceversa.
— El sustrato estará listo para ser usado a los 40 días de iniciado el com­postado, después de un buen lavado con agua.
La esterilización del aserrín deberá hacerse con productos químicos y no con calor, pues este último ibera productos tóxicos para las plantas.
Se debe considerar también que hay algunas especies forestales como el cedro rojo, cuyo aserrín desprende sustancias tóxicas que impiden el desa­rrollo normal de las plantas.
Mezclas: Se puede también usar como sustrato una mezcla de agregados (vermiculita con arena, perlita con vermiculita, etc.), buscando siempre mejores condiciones de aireación y humedad.
Aireación: Para la arena, la perlita y el aserrín la aireación depende del tamaño de sus partículas y la frecuencia de irrigación; partículas muy finas o riegos muy frecuentes conducen a una pobre aireación. La vermiculita inicialmente proporciona excelente aireación debido al aire almacenado en­tre sus estructuras laminares, pero posteriormente se comporta como la arena.
Drenaje: El drenaje está estrechamente relacionado con la aireación. Si el drenaje no es adecuado la aireación de las raíces es pobre. Para permitir un drenaje eficiente se debe proveer a las tinas o macetas de perforaciones o salidas de tamaño adecuado (ver métodos de cultivo en agregado).
Aplicaciones de la solución: La experiencia práctica es el mejor juez pa­ra determinar la periodicidad de aplicación de la solución nutritiva. El ta­maño y la clase de planta, y las condiciones climáticas, son los principales factores involucrados. Las plantas grandes requieren, por lo general, menos nutrientes que las pequeñas; un tiempo frío y nublado reduce el consumo de agua y nutrientes. También se debe tener en cuenta el tipo y la concen­tración de la solución; soluciones con bajos niveles de nitratos se deben aplicar más seguido que las que tienen niveles altos; las soluciones diluidas deben aplicarse más frecuentemente que las concentradas, etc. Más adelan­te se discuten diversos métodos para la aplicación de la solución nutritiva.
Lavado: La idea de lavar periódicamente el agregado es la de prevenir la excesiva acumulación de sales en el mismo y en la base del tallo de las plan­tas. Se ha sugerido que el agregado sea lavado con abundante agua una vez a la semana, o al menos cada quince días; sin embargo, esta práctica condu­ce a un injustificado desperdicio de agua, nutrientes y laborres. El análisis re­gular del agregado mediante técnicas comunes de análisis de suelo es el me­jor sistema para evaluar la acumulación de sales.
En pequeña escala un lavado cada quince días o cada mes es suficiente.
Lluvia: Cuando se cultiva a cielo abierto, se debe propiciar un drenaje rápido a las tinas. En el caso de lluvia continua se pueden fertilizar las plan­tas haciendo una mezcla de los fertilizantes en seco y esparciéndola unifor­memente en el agregado (ver método de fertilización en seco).
La vermiculita y el aserrín no son muy recomendables en regiones llu­viosas, cuando se trabaja a cielo abierto, ya que sus propiedades de alta ab­sorbencia dificultan el drenaje y la adecuada aireación de las raíces.

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