Hidroponía o Cultivo hidropónico de hoja: Soluciones nutritivas, tipos y cálculo

¿Qué materias primas se usan en su preparación?

Para preparar cada solución nutritiva se deben utilizar como fuentes de nutrientes, fertilizantes inorgánicos comerciales; en el cuadro 3 y 4 se pueden observar las fuentes de fertilizantes más comunes y las cantidades respectivas para cada cultivo.

Cuadro 3. Cantidades de fertilizantes (macronutrientes) en mg.L^-1 utilizados para preparar soluciones nutritivas de cultivos hidropónicos de acelga, berro y lechuga.

Cuadro 4. Cantidades de fertilizantes (micronutrientes) en mg.L^-1 utilizados para preparar soluciones nutritivas de cultivos hidropónicos de acelga, berro y lechuga.

Relaciones entre iones disueltos

Nitrógeno amoniacal y nitrógeno nítrico

Muchos estudios han demostrado que las plantas se benefician con una mezcla de NH₄⁺ y NO₃^-, con las que se obtienen mayores tasas de crecimiento; por ello, la respuesta de los cultivos a las concentraciones de N-NH₄⁺ y/o N-NO₃^- debe ser monitoreada en condiciones de laboratorio para evaluar el efecto de la presión osmótica sobre las plantas.

Debemos recordar que la presión osmótica es un fenómeno físico en el cual se produce el movimiento entre dos fluidos; así como las sales presentes (cationes o aniones) a través de las raíces (membrana semipermeable).

Resulta que cuando la presión osmótica es muy alta en la solución nutritiva, la planta tiene problemas para asimilar el agua y los nutrientes; por consiguiente, se producirá una reducción significativa de los rendimientos.

Equilibrio N-NH₄⁺ / N-NO₃^-

En los cultivos hidropónicos de acelga, berro y lechuga, las soluciones nutritivas difieren entre sí en 4 milimoles (mmol) de NO₃^-, suministrados a partir de nitrato de sodio (NaNO₃); es decir, que concentración equivale a un aumento de presión osmótica de 0,19 atm en solución de cada sistema.

Por otro lado, la adición de NH₄⁺ reduce la concentración de NO₃^- en la planta, lo cual puede beneficiar la salud humana debido a una menor ingesta de NO₃^-; sin embargo, el exceso del contenido de NH₄⁺ también puede ser perjudicial para las plantas, ya que reduce el crecimiento.

Beneficios para hortalizas de hoja

La lechuga es de los cultivos de hoja que más acumula NO₃^-, esto indica que la concentración N-NH₄⁺ y/o N-NO₃^- deben estar en equilibrio; de tal manera que la condición de pH se mantenga y la dinámica de otros elementos sea estable.

En este sentido, el contenido de N-NH₄⁺ puede variar entre especies y condiciones ambientales; aunque para las plantas puede resultar tóxico por la disminución del pH, desbalance iónico o al consumir energía en la salida de iones.

De hecho, estudios han mostrado que las hortalizas de hoja se benefician con una mezcla equilibrada de NO₃^- y NH₄⁺ con las que se obtienen mayores rendimientos; por ejemplo, para lechuga se han reportado hasta un 30 % de incremento del peso fresco.

Para garantizar el óptimo equilibrio entre N-NH₄⁺ y/o N-NO₃^- , se sugiere seguir las recomendaciones contenidas en el cuadro 3.

Conductividad eléctrica ideal

Un factor importante en la formulación de una solución nutritiva para hortalizas de hoja es la cantidad total de iones disueltos en agua, representada por la conductividad eléctrica (CE); la CE se suele expresar en dS/m, mS/cm o mS/cm (1dS/m = 1 mS/cm = 1000 mS/cm).

Cabe destacar que a menor conductividad, más fácil será para la planta captar el agua (la salinidad crea una resistencia a la entrada de agua a la planta, al tener un mayor potencial osmótico); por lo tanto, hay que asegurarse que la planta absorba la cantidad precisa de elementos.

Asimismo, el rendimiento y la calidad de los cultivos de acelga, berro y lechuga, es influenciado principalmente por una óptima CE durante crecimiento vegetativo; en el cuadro 5 se pueden observar los rendimientos de algunas hortalizas de hoja en función de la CE.

Cuadro 5. Conductividades eléctricas ideales para cultivos hidropónicos de acelga, berro y lechuga.

Los carbonatos en la solución nutritiva

La acumulación de iones no útiles puede impedir el aporte de nutrientes, de allí que la disponibilidad de agua limpia es esencial para una producción de alta calidad de los cultivos hortícolas; en efecto, el agua limpia está asociada a la ausencia de sales, donde a mayor calidad será más sencillo formular una solución nutritiva optimizada.

Por una parte el pH del agua de riego tiene contenidos variables de bicarbonatos y carbonatos (HCO₃^-, CO₃^-); así la conversión de CO₃^- a HCO₃^-, luego a ácido carbónico (H₂CO₃) y finalmente a CO₂ es influenciado por el pH.

Para efectos prácticos se considera que cuando la concentración de HCO₃^- es de aproximadamente 0,5 mmol.L^-1, el pH de la solución nutritiva es óptimo (5.5 y 6.0); con el fin de conseguir el pH deseado se debe añadir una concentración en mili equivalentes por cada litro de agua (meq.L-¹) de ácido mineral como meq.L-¹ de HCO₃^- .

Un ejemplo sería la aplicación de acido sulfúrico (H₂SO₄) en la solución nutritiva para separar los HCO₃^- (pH alrededor de 6,0) dando como resultado dióxido de carbono (CO₂); esto permite al Ca⁺² y al Mg⁺² permanecer en solución en relación al contenido de sodio (Na⁺).

Efecto del pH de la solución nutritiva

En una solución nutritiva se tienen todos los iones en forma libre y activa, por eso el pH es importante para determinar su disponibilidad; por ejemplo, en un pH alto no es posible tener un contenido alto Ca⁺² y PO₄^-3 debido a la precipitación de ambos en forma de compuestos insolubles como el fosfato dicálcico (CaHPO₄).

De igual forma el pH es importante para favorecer la presencia de la forma química H₂PO₄^-, la forma del fósforo más fácil de ser absorbida por las hortalizas de hojas; por ende a pH 6.0 todo el fosforo está en esta forma y al aumentar el pH, pasa a HPO₄^-2.

Así como el intervalo de pH en el que predomina el ión H₂PO₄^- sobre el HPO₄^-2 está entre 5.5 y 6.5; de manera que en este rango se tiene la mejor difusión de H₂PO₄^- en el espacio libre radical, aumentando su absorción en las hortalizas de hojas cultivadas.

Disponibilidad de micronutrientes

Además de la interacción entre calcio y fosfatos disponibles, los nutrientes que más se ven afectados por el pH de la solución nutritiva son los microelementos como el hierro, cobre, zinc y manganeso; en consecuencia dejan de estar disponibles para la planta a pH mayores de 6.5.

Por esta razón, estos iones se añaden en forma de quelatos como el hierro (Fe-EDTA), que los hacen disponibles a pH algo más altos.

Los quelatos

Uno de los parámetros más importantes que controlan la estabilidad de los quelatos es el pH, especialmente en el caso del hierro; entre los quelatos de hierro más conocidos están los de EDTA, que deja de ser estable a pH mayores de 6.0.

Hay que resaltar que la estabilidad de todos los quelatos puede ser nula a pH inferiores a 3; por ello, se suele utilizar la mezcla de EDDHA más estable y EDTA.

Efecto de la temperatura en la absorción de nutrientes

La temperatura influye en la capacidad de absorción de agua y nutrientes por parte de las hortalizas de hoja; por esta razón si es muy alta o muy baja genera un menor crecimiento de las raíces de acelga y berro.

En este sentido por debajo de 12 °C la absorción de iones por las raíces de lechuga y de berro se ve muy limitada; también por encima de 29 °C es limitada.

Mientras que en cultivos sensibles como la lechuga, temperaturas inferiores a 8°C dificultan el flujo de agua hacia el resto de la planta.

Cabe resaltar que la temperatura es el factor más importante en la solubilidad del oxígeno; por eso en medios con baja aireación como en cultivos hidropónicos (NFT, NGS, etc) la demanda de oxígeno viene dada por esa fracción soluble de la solución nutritiva.

El oxígeno en la solución nutritiva

En hortalizas de hoja cultivadas en sistemas hidropónicos el oxígeno circundante en la zona radicular es esencial para las funciones fisiológicas vitales (figura 3); en tal sentido, el oxígeno se obtiene de la solución nutritiva, así como de la superficie radical expuesta a la atmósfera dentro de los canales de cultivo.

Figura #3 El oxígeno se obtiene de la solución nutritiva, así como de la superficie radical.

De manera que los cultivos de acelga, berro y lechuga demandan de forma diferenciada mayor o menor concentración de oxígeno disuelto en la solución nutritiva; tal como se muestra en el cuadro 5.

Cuadro 5. Consumo de oxígeno en mg.L^-1 en los cultivos hidropónicos de acelga, berro y lechuga.

Por esta razón, a mayor contenido de oxígeno disuelto en la solución, éste se encontrará disponible para el sistema radical.

¿Cómo se logra esto?

Para lograrlo se recomienda colocar una bomba inyectora de oxígeno a la solución del estanque.

Asimismo, la pendiente longitudinal de los canales de cultivo hidropónico permite el retorno de la solución nutritiva al estanque colector; por lo general ésta oscila en un 2 %, pero pendientes superiores al 4 % dificultan la absorción de agua y nutrientes por las raíces del cultivo.

Además de esta pendiente, existe la inclinación transversal; por ejemplo, cuando el sistema localiza el estanque colector a un costado, la magnitud de esta pendiente es similar a la longitudinal.

Control preciso de nutrición mineral

Para finalizar debemos darle importancia a lo que implica el estudio sobre los elementos básicos de las soluciones nutritivas para hortalizas de hojas; tales como: los procesos fisiológicos relativos a la absorción mineral e hídrica, la respiración, la fotosíntesis y la transpiración.

De igual forma las soluciones nutritivas traen consigo la posibilidad de un control preciso de la nutrición mineral según especie, la fenología y las características climáticas; por ende estos aspectos deben ser considerados en conjunto para obtener la mayor rentabilidad al cultivo.

Compilador: Ing. MSc. Angel Mariño

Referencias consultadas

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