Thursday, March 01, 2001

Sistema de riego y componentes.

1.- Sistema de riego.

1.1.- Ventajas e inconvenientes del riego localizado.

2.- Componentes del sistema.

2.1.- Cabezal de riego.

2.1.1.- Necesidad de filtrado.

2.1.2.- Riego localizado.

2.2.- Tuberías.

2.3.- Emisores.

2.3.1.- De largo conducto.

2.3.2.- De orificio

2.3.3.- Vortex.

2.3.4.- Autocompensante.





1.- Sistema de riego.

El sistema de riego elegido, es el de riego localizado. El riego localizado constituye un sistema de aplicación de agua al suelo o sustrato a través de unos emisores situados en las tuberías de riego. Mediante estos dispositivos se pone el agua a disposición de la planta, a bajo caudal y de forma frecuente, originando en el suelo o sustrato una zona húmeda limitada conocida como bulbo, en la cual se mantiene la humedad constante.

En este sistema de riego, además del elemento agua, se suministran los fertilizantes y ciertos productos como pueden ser insecticidas, fungicidas, herbicidas, etc. disueltos todos ellos en el agua.

El agua, junto con el resto de elementos fundamentales para la planta, es llevada de forma continua desde un embalse a cada planta por una red de tuberías, previo filtrado hasta el elemento fundamental del sistema que es el emisor o gotero, donde se produce una descarga gota a gota.



1.1.- Ventajas e inconvenientes del riego localizado.

El riego localizado en general, presenta las siguientes ventajas:

Mayor aprovechamiento por planta del agua aportada.
Mantenimiento constante del nivel óptimo de humedad en el sustrato.
Reducción de las dosis de fertilizantes debido a su mayor eficacia.
Mayor uniformidad en el desarrollo vegetativo, aumento de la producción y mejora de la calidad.
No precisa abancalamiento.
Disminución del grado de infección de malas hierbas al mojar menos superficie de suelo o sustrato.
No produce apelmazamiento del terreno al eliminar labores mecánicas.
Buen acceso a la plantación en cualquier momento como consecuencia de permanecer las calles secas.
Ahorro de mano de obra.
Por el contrario, presenta los siguientes inconvenientes:

Precisa una mayor especialización por parte del agricultor.
Riesgo de salinización como consecuencia de un inadecuado manejo del riego.
Necesidad de diseño y montaje de las instalaciones por personal altamente especializado.
Control de calidad de los materiales que se instalan.
En general, se puede afirmar que el éxito o fracaso de una instalación de riego localizado radica en el manejo del sistema, mediante el control de la instalación y del cultivo, teniendo todo ello una clara incidencia en la productividad.



2.- Componentes del sistema.

Cualquier instalación de riego localizado debe reunir los siguientes componentes:



2.1.- Cabezal de riego.

El cabezal constituye sin lugar a dudas el elemento decisivo del sistema, pues a través de él podemos realizar las siguientes operaciones:

Eliminar sólidos en suspensión, esta operación se realizará a través de los sucesivos filtros con los que se encontrará el agua en su recorrido.
Aplicar al agua los fertilizantes y productos químicos, operación que se puede llevar a cabo de diferentes maneras en el caudal principal de agua.
Controlar la dosis de agua aplicada. Esta operación se realizará , a través del contador de agua que se colocará a la entrada de la tubería principal, de la que partirá toda la red de riego.
Mezcla y almacenaje de los distintos fertilizantes que se aplicarán en los riegos de los distintos cultivos. Tendremos un depósito de mezcla y dos o cuatro depósitos de almacenaje, para los cuatro fertilizantes principales (N, P, K y Micronutrientes). Además contaremos con un depósito adicional para el almacenaje del ácido, que usaremos para el control del pH en el riego.
Coordinación de todas las operaciones, manualmente en caos de no disponer de mezclador automático de los abonos o través de un sistema informático de control de riego.
Es el corazón del cabezal, controla todos los procesos que se llevan a cabo durante el riego. Cuenta con sensores de C.E., pH y Temperatura del agua, de forma que la mezcla con los abonos, siempre este dentro de unos límites adecuados al cultivo.
La mezcla del agua y el abono se puede realizar en un tubo de mezcla, mucho más flexible que los depósitos de mezcla a la hora de cambiar el riego de un sector a otro. El cabezal de riego además suele contar con caudalímetros para medir la cantidad de cada uno de los abonos que se aplican.


2.1.1. Necesidad de filtrado.

La limitación actual de los recursos hídricos ha propiciado la utilización agrícola de aguas de muy diversa procedencia, que si bien en riego tradicional no requieren filtrado previo, en los riegos localizados éste sí es necesario.

El fundamento básico de este tipo de riego consiste en la aplicación puntual del agua, a través de un emisor o gotero, en cuyo interior circula el agua por pequeños canales o laberintos tortuosos de reducido paso.

Ante el hecho de que la práctica totalidad de las aguas contienen o arrastran materiales sólidos capaces de obturar por si mismos los emisores, surge la necesidad de la filtración, considerándose adecuada desde el punto de vista físico, cuando elimina los sólidos de un diámetro mayor a 1/8 ó 1/10 del diámetro del emisor.

No se debe hablar de aguas inadecuadas para riego localizado por problemas de sólidos en suspensión, ya que con tratamientos químicos y filtraciones adecuadas pueden ser corregidas, salvo en casos donde la elevada concentración de sólidos en suspensión lo haga económicamente inviable.

Dependiendo de la procedencia del agua de riego y del proceso de transporte y almacenamiento de ésta antes de ser utilizada, podemos tener una idea aproximada de la naturaleza de los elementos en suspensión, y en función de éstos elegir el tipo de filtrado necesario.

Resultará por tanto imprescindible disponer de un análisis de agua cualitativo y cuantitativo de los sólidos en suspensión.

La naturaleza de las partículas sólidas en suspensión puede ser:

Orgánica: algas, bacterias, materiales abióticos, etc.

Inorgánica: arenas, limos y arcillas.

En el primer caso requieren filtrado de arena y en el segundo de mallas o anillas; en caso muy especial han de realizarse prefiltrados, fundamentalmente cuando los contenidos de sólidos en suspensión ya sean orgánicos o inorgánicos aparezcan en cantidades elevadas. Así, se utilizarán los hidrociclones para la eliminación de las arenas, y los filtros de arena para tratamiento de aguas residuales con alto contenido en materiales orgánicos.

En el filtrado del agua, generalmente, es necesario el uso de filtros de arena y de mallas o anillas colocados en este orden, de manera que el agua circula primero por el de arena, encontrándose a continuación el punto de entrada de los fertilizantes y productos químicos a la red, que queda situado entre ambos filtros (de forma que cualquier impureza del fertilizante o precipitado que se forme al reaccionar con el agua queden retenidos).

El dimensionamiento de las superficies filtrantes viene definido por tres parámetros:

Intensidad de filtrado
Caudal
Velocidad
La intensidad del filtrado está determinada por el tipo de emisor.

El segundo parámetro está en función del volumen de agua demandado por la instalación.

La velocidad del agua a través de los filtros influye directamente tanto en las pérdidas de carga, como en la frecuencia de limpieza de los mismos.

Como norma general cualquier tipo de filtrado debe reunir las siguientes características:

Material adecuado, resistente a la oxidación y a las presiones normales de trabajo.
Pérdidas de carga mínimas al paso del agua a través del filtro, para evitar consumo de energía innecesaria, con la consiguiente repercusión económica.
Fácil manejo del equipo de limpieza, ya que los elementos retenidos por el filtro van obturándolo progresivamente, exigiendo su limpieza periódica.
Resistencia de los materiales al ataque de los distintos productos químicos disueltos en el agua de riego que puedan destruir la estructura interna de los filtros.
Fácil automatización de los dispositivos de limpieza, lo que posibilita un mejor rendimiento de la instalación.
El cabezal de la instalación necesita de manómetros, colocados a la entrada y a la salida de cada bloque de elementos de filtrado, de forma que las diferencias de presión nos indican el estado de obturación de los filtros y el momento oportuno de realizar la limpieza, así como qué elementos son los que necesitan ser limpiados.
Por último, debemos resaltar el alto nivel tecnológico alcanzado en sistemas de filtración en nuestra Región, altamente competitivo frente a los equipos de importación, generalmente más costosos y concebidos para condiciones de calidad de aguas menos problemáticas.


2.1.2.- Riego localizado

La agricultura moderna, y en particular la de los riegos localizados, requiere un control eficaz, preciso y balanceado de la calidad del agua de riego, que no puede obtenerse sin una adecuada elección y dimensionamiento de los elementos de filtrado.

La misión de los filtros es retener, en la superficie o en el seno de la masa filtrante, los sólidos en suspensión que contiene el agua de riego.

Pasamos a describir los primeros elementos filtrantes con los que se encuentra el agua en un cabezal de riego, y que a veces son susceptibles de eliminación en función de su calidad desde el punto de vista físico.



SALIDA DEL EMBALSE

Es de destacar que en los actuales sistemas de riego a la demanda es imprescindible la utilización de embalses reguladores, sobre todo en explotaciones donde utilicen el riego localizado, para asegurar la disponibilidad de agua en función de la demanda hídrica de cultivo. Para ello es muy importante tener en cuenta que la alimentación del cabezal, desde tomas superficiales, mejora el rendimiento de los sistemas de filtrado; esto se realiza mediante la colocación de un flotador del que cuelga la boca de toma, a un metro aproximadamente de la superficie del agua, con el fin de no arrastrar las materias que pudiesen encontrarse en el fondo o flotando en la superficie.



HIDROCICLÓN

Se hace necesario cuando el agua lleva partículas gruesas más densas que el agua, y que no sean limos ni arcillas, tales como la separación de arena de agua de pozos artesianos y cieno del agua fluvial. Su fundamento es un dispositivo de acero en forma troncocónica donde se produce un movimiento giratorio del agua a gran velocidad, mantiene una pérdida de presión muy reducida, y una eficacia estimada en un 90% o aún mayor. Los sólidos decantados son reunidos en un tanque de sedimentación, que puede ser drenado en forma constante o periódica, en este último caso si la acumulación de sólidos se produce en una forma intensiva.

Batería de hidrociclones en un cabezal de riego localizado.



Ventajas del hidrociclón:

Se trata de un dispositivo simple, de fácil operación y mantenimiento que no dispone de partes móviles ni cedazos o tamices.

Acusa un descenso constante de presión para una capacidad dada, no es afectado por caídas bruscas de presión y no puede ser obturado por los sólidos que son separados. Necesita una superficie mínima de suelo y de espacio libre reducido hacia arriba que realiza una separación constante.

La inversión inicial es reducida, además de que los costes de mantenimiento y operación son también reducidos. Es de destacar, también, que el hidrociclón propiamente dicho y el depósito colector tienen la misma presión y, por tanto, no necesitan bombas o depósitos adicionales. Ya que el descenso de presión es mínimo, pueden ser introducidos con facilidad en sistemas ya existentes.

Los sólidos son purgados del depósito colector con una descarga mínima de líquido. En los filtros convencionales nos encontramos con una descarga mayor de agua para su limpieza, además de que se obturan con los elementos filtrados, con lo que su eficiencia se va viendo reducida.



Aplicaciones del hidrociclón:

Principalmente es utilizado para protección de bombas, válvulas, etc., para evitar daños y el desgaste causado por materias sólidas en exceso, sobre todo en aguas procedentes de pozo, antes de que sea filtrada mediante otros métodos como la arena y los discos o mallas, ya que puede reducir la inversión inicial y el costo de operación de los equipos.

Los datos técnicos correspondientes a los límites de funcionamiento, eficiencia de separación y capacidad en relación con la caída de presión, deben ser aportados por la casa suministradora del material y nos dará idea de la conveniencia de incorporar o no este tipo de elementos a nuestro cabezal de riego.





FILTROS DE SEGURIDAD

Los filtros de seguridad suelen ser pequeños filtros universales de material plástico o metálico con diámetros 3/4" a 2", y se utilizan sobre todo en cabeza de las subunidades de riego para evitar entrada de suciedad a los ramales portagoteros por roturas o reparaciones de la red principal. Excepción hecha de los filtros de disco, todos ellos han sido diseñados de modo tal que la dirección del flujo corre a lo largo del eje longitudinal del cilindro, causando una pérdida mínima de presión. Este principio de flujo directo logra que las partículas filtradas se acumulen en el extremo del cilindro, de donde pueden ser fácilmente eliminadas por la limpieza a chorro realizada por medio de una válvula de descarga, provista para cumplir esta función.

Este tipo de filtro también debe ser utilizado a la salida de la cuba de fertilizantes, con el fin de eliminar las impurezas que puedan llevar éstos consigo.



2.2.- Tuberías.

Partiendo del cabezal y formando un entramado en todo el invernadero, las tuberías distribuyen el agua y los fertilizantes hasta los emisores. Las tuberías se van bifurcando desde el cabezal de riego, hasta llegar a los emisores o goteros. Los distintos nombres que reciben las tuberías vienen dados por el rango de ramificación:

Primaria o Principal. Es la tubería que parte del cabezal de riego, llevando el agua desde este hasta las distintas bifurcaciones.
Secundarias. Son todas aquellas tuberías que nacen de la primaria.
Terciarias. Nacen de las secundarias y llevan el agua desde estas hasta los ramales.
Laterales o ramales. Son el último eslabón de la cadena, llevan el agua hasta los goteros.
Los materiales utilizados para su fabricación son el PVC y el PE, normalmente el primero para tuberías principales y secundarias en tramos enterrados, y el segundo para las tuberías terciarias y portagoteros, aunque en algunos casos toda la instalación se realiza en PE.

Descripción de la instalación diseñada:

Todas las tuberías de PE, están regidas por las normas UNE 53131 y UNE 53367, siendo el PE utilizado de baja densidad (0,932).



2.3.- Emisores.

Los emisores o goteros son el último eslabón y pieza clave del sistema, cuya misión es dosificar el agua aportada al cultivo. El agua se distribuye en el suelo o sustrato utilizado para la implantación de las plantas, formando un bulbo húmedo en el mismo.

Existen multitud de tipos de emisores, en función del dispositivo o sistema en que se basan para reducir la presión con que circula el agua en el interior de la instalación y como consecuencia directa según el régimen de funcionamiento.

Según el dispositivo de pérdida de carga: Goteros de tipo no autocompensante.



2.3.1.- De largo conducto.

Los goteros de largo conducto son los más antiguos, evolucionaron en el tiempo, partiendo del microtubo, pasando por el helicoidal, para llegar por fin al de laberinto.

El de microtubo es el más antiguo, consta de un tubo, generalmente de polietileno, de diámetro comprendido entre 0,6 y 2 mm., y de longitud variable. El régimen de descarga es laminar (x = 1), con lo que son muy sensibles a las variaciones de temperatura y presión, además de tener un alto riesgo de obturación.

El helicoidal es una evolución del anterior, consiste en enrollar el microtubo alrededor de un cilindro, para conseguir un gotero más compacto. El hecho de que la trayectoria del agua sea helicoidal, aleja el régimen hidráulico de laminar, con lo que son menos sensibles que los anteriores a las variaciones de temperatura, presión y obturaciones.

Por último, el de laberinto. En estos goteros se obliga al agua a recorrer un camino tortuoso, de forma que el régimen de funcionamiento es prácticamente turbulento (x=0,5), con lo que son muy poco sensibles a temperatura, presión y obturaciones.



2.3.2.- Orificio.

Es la primera solución que se le ocurre a cualquiera para obtener un riego localizado, consiste en hacer una perforación de pequeño diámetro en la tubería. Es una solución poco recomendable, por la variación de las características de los materiales plásticos con el tiempo. Las características hidráulicas de descarga son turbulentas, pero dado el pequeño diámetro de la perforación, son muy sensibles a las obturaciones.



2.3.3.- Vortex.

Evolucionaron a partir de los anteriores, para intentar paliar el problema de su pequeño diámetro. De hecho, el gotero vortex, es un gotero de orificio, en el que el agua, después de atravesar un orificio, se ve obligada a circular por una cámara donde entra tangencialmente, debido a lo cual, la presión del agua se disipa en parte en energía centrífuga, por lo que el tamaño del orificio no tiene porque ser tan pequeño como en el anterior gotero. El régimen de descarga es turbulento (x=0,4), además de contar con una pequeña autocompensación, debido a que al aumentar la presión del agua, aumenta la velocidad de la misma en la cámara del vortex, con lo que aumenta su pérdida de carga.



2.3.4.- Autocompensante.

Estos goteros cuentan con una membrana de caucho o silicona, que se deforma con la diferencia de presiones existentes antes y después de la misma, con lo que el caudal se mantiene constante. Un gotero autocompensante perfecto tendría un exponente de descarga x=0, aunque en la práctica no es así, los valores de x están muy próximos a este valor, con lo que se consigue una uniformidad de caudal dentro de un régimen de presiones, que deberá marcar el fabricante. Este tipo de goteros es muy interesante para conseguir un coeficiente de uniformidad en el riego alto, independientemente de las perdidas de carga sufridas por el agua en los distintos elementos de la instalación y las debidas a las diferencias topográficas del terreno.

Goteros de tipo Autocompensante.



El tipo de gotero utilizado en nuestra instalación, es de este último tipo con una variación en el concepto y es que se abre y se cierra a una determinada `presión 0,5 kg/cm por lo que podemos afirmar que tambien es antidrenante. Hemos elegido este tipo de gotero, debido a que queremos conseguir la máxima uniformidad de riego en la instalación, independientemente de las pérdidas de carga que se producen, debidas a la inserción de los distintos laterales, la inserción de los goteros y la propia longitud de las tuberías, que ocasionan que la presión de llegada del agua a los goteros no sea uniforme. Así, con este tipo de goteros conseguimos tener un caudal constante en todos los emisores, consiguiendo un máximo control del riego y una máxima eficiencia del riego.


Cultivos Hidropónicos: Introducción y desarrollo.

Sistema de riego y componentes.

Parámetros de control.

Fertilización.

Plagas, enfermedades y su Control.

Fichas Label del Tomate, Variedades y Tratamientos autorizados 2001.

Alternativa de Cultivo.

Normativa legal sobre Materiales de Riego.

Anejo Climatológico

Bibliografia y Documentación.


Cultivos Hidropónicos, Introducción y Desarrollo

1. Concepto de hidroponía.

2. Sistemas de cultivo hidropónico.

3. Justificación del cultivo hidropónico de hortalizas extratempranas.

4. Los cultivos hortícolas más extendidos en cultivo hidropónico.

5. Sustratos.

6. El agua de riego en cultivos hidropónicos.

7. Nutrición hídrica en el cultivo hidropónico.

8. Nutrición mineral en el cultivo hidropónico.





1.- Concepto de Hidroponía.

Etimológicamente el concepto hidroponía deriva del griego y significa literalmente trabajo o cultivo (ponos) en agua (hydros). El concepto hidropónico se utiliza actualmente a tres niveles distintos dependiendo del interlocutor, cada uno de los cuales engloba al anterior:

Cultivo hidropónico puro, sería aquel en el que, mediante un sistema adecuado de sujeción, la planta, desarrolla sus raíces en medio líquido (agua con nutrientes disueltos) sin ningún tipo de sustrato sólido. Cultivo hidropónico según la tendencia mayoritaria, es utilizado para referirnos al cultivo en agua (acuicultura) o en sustratos sólidos más o menos inertes y porosos a través de los cuales se hace circular la disolución nutritiva.

Cultivo hidropónico en su concepción más amplia, engloba a todo sistema de cultivo en el que las plantas completan su ciclo vegetativo sin la necesidad de emplear el suelo, suministrando la nutrición hídrica y la totalidad o parte de la nutrición mineral mediante una solución en la que van disueltos los diferentes nutrientes esenciales para su desarrollo. El concepto es equivalente al de "cultivos sin suelo", y supone el conjunto de cultivo en sustrato más el cultivo en agua.

El término cultivo semihidropónico suele utilizarse cuando se emplean sustratos no inertes (turba, fibra de coco, corteza de pino, otros sustratos orgánicos, mezclas con fertilizantes de liberación controlada, etc.) que suministran una importante parte de los nutrientes a la planta.

2.- Sistemas de cultivo hidropónico.

Los sistemas de cultivo hidropónico se dividen en dos grandes grupos. Cerrados, que son aquéllos en los que la solución nutritiva se recircula aportando de forma más o menos continua los nutrientes que la planta va consumiendo y abiertos o a solución perdida, en los que los drenajes provenientes de la plantación son desechados.

Dentro de estos dos grupos hay tantos sistemas como diseños de las variables de cultivo empleadas: sistema de riego (goteo, subirrigación, circulación de la solución nutriente, tuberías de exudación, contenedores estancos de solución nutritiva, etc.); sustrato empleado (agua, materiales inertes, mezclas con materiales orgánicos, etc.); tipo de aplicación fertilizante (disuelto en la solución nutritiva, empleo de fertilizantes de liberación lenta aplicados al sustrato, sustratos enriquecidos, etc.); disposición del cultivo (superficial, sacos verticales o inclinados, en bandejas situadas en diferentes planos, etc.); recipientes del sustrato (contenedores individuales o múltiples, sacos plásticos preparados, etc.).

A nivel mundial los sistemas cerrados son los más extendidos, mientras que en nuestro país la práctica totalidad de las explotaciones comerciales son sistemas abiertos y que adoptan el riego por goteo (generalmente con una piqueta por planta), sin recirculación de la solución nutritiva dadas las condiciones generales de calidad de agua de riego y la exigencia de nivel técnico que tienen los sistemas cerrados.

3.- Justificación de la implantación del cultivo hidropónico de hortalizas extratempranas.

El deterioro progresivo del suelo de los invernaderos y de las zonas de producción hortícola en general, debido a un agotamiento, una contaminación fúngica y una salinización cada vez más extendidos, obliga a los agricultores a optar por el cultivo hidropónico como solución a dichos problemas. Por otra parte, actualmente resulta imprescindible la implantación de técnicas que nos lleven a una economización de los cada vez más escasos recursos hídricos, la técnica de cultivo hidropónico, dada su elevada tecnificación, permite consumir únicamente el agua necesaria, minimizando todo tipo de pérdidas y aportando solamente la cantidad del preciado elemento que las plantas estrictamente necesitan, ello unido a la mayor productividad y calidad logradas mediante el uso de esta técnica al tener perfectamente controladas las variables de cultivo, permite la obtención de una mayor cantidad de producto con el mínimo consumo de agua y fertilizantes.

Hay que reseñar que comercialmente la totalidad de los sistemas de cultivo hidropónico en regiones templadas son protegidos para posibilitar un control de temperaturas, reducir las pérdidas de agua por evaporación, minimizar los ataques de plagas y proteger a los cultivos contra las inclemencias del tiempo como la lluvia, el granizo o el viento. La elevada tecnificación que exige la implantación de técnicas hidropónicas implica una inversión económica bastante considerable, para que exista rentabilidad, los cultivos deben mantener una producción, calidad y precio de mercado sostenidos. Nuestra región (Bizkaia) , presenta unas condiciones climáticas (temperaturas y radiación solar) buenas para el desarrollo de las hortalizas. Si a esto unimos unas instalaciones algo más sofisticadas para el adecuado control de cultivos sin suelo, podemos tener hortalizas extratempranas, con muy buena productividad y calidad (si se realiza un correcto manejo del cultivo), mejor aprovechamiento de los recursos (agua y fertilizantes).

4.- Los cultivos hortícolas más extendidos en cultivo hidropónico.

Cualquier tipo de hortaliza es susceptible de ser cultivada en hidroponía en mayor o menor medida. De este modo, las condiciones agroclimáticas disponibles (calidad del agua de riego, microclima, época de cultivo, etc.) junto a los canales de comercialización hortícolas existentes en la zona, son los que determinan los cultivos a implantar.

Podemos citar por orden de aceptación entre los cultivadores de hidroponía las hortalizas siguientes: pimiento de Gernika, tomate, lechuga, judía de enrame, tomate, pepino, pimiento de asar, acelgas etc. Cada uno de estos cultivos tiene unos cuidados culturales y unas exigencias medioambientales y nutricionales específicas, aunque existen formulaciones de soluciones nutritivas con las que la mayoría de los cultivos vegetan adecuadamente, el fin que se persigue (obtención de un rendimiento lo más cercano posible al potencial del cultivo), hace que para cada plantación y según las características agroclimáticas de la misma se efectúe una nutrición hídrica y mineral a medida, como después veremos.

5.- Sustratos.

Un sustrato es el medio material donde se desarrolla el sistema radicular del cultivo. En sistemas hidropónicos, presenta un volumen físico limitado, debe encontrarse aislado del suelo y tiene como funciones mantener la adecuada relación de aire y solución nutritiva para proporcionar a la raíz el oxígeno y los nutrientes necesarios, y en el caso de sustratos sólidos ejercer de anclaje de la planta. No existe el sustrato ideal, cada uno presenta una serie de ventajas e inconvenientes y su elección dependerá de las características del cultivo a implantar y las variables ambientales y de la instalación.

La mayoría de los sustratos empleados son de origen natural. Los podemos dividir en orgánicos (turbas, serrín, corteza de pino, fibra de coco, cáscara de arroz, compost, etc.) e inorgánicos. Dentro de estos últimos distinguimos los que se usan sin ningún proceso previo aparte de la necesaria homogeneización granulométrica (gravas, arenas, puzolana, picón, etc.) y los que sufren algún tipo de tratamiento previo, generalmente a elevada temperatura, que modifica totalmente la estructura de la materia prima (lana de roca, perlita, vermiculita, arlita, arcilla expandida, etc.). Dentro de los materiales sintéticos podemos nombrar las espumas de poliuretano y el poliestireno expandido, aunque su uso está poco difundido.

Los sustratos inertes deben presentar una elevada capacidad de retención de agua fácilmente disponible (20-30% en volumen), un tamaño de partículas que posibilite una relación aire/agua adecuada, baja densidad aparente (alta porosidad, >85%), estructura y composición estables y homogéneas, capacidad de intercambio catiónico nula o muy baja, ausencia total de elementos tóxicos, hongos o esporas, bacterias y virus fitopatógenos.

Una posibilidad en cuanto a los sustratos es la utilización de materiales de desecho de actividades e industria de la zona, como pueden ser ladrillo molido, plástico molido, residuos de la industria maderera, estériles de carbón, escorias y cenizas, residuos sólidos urbanos, lodos de depuradoras, etc., adecuándolos en cuanto a granulometría y esterilizándolos.

Dentro de las explotaciones hortícolas de nuestro país, son la arena, la perlita y la lana de roca los sustratos más extendidos. La arena, muy utilizada en la provincia de Murcia, supone cerca de la mitad de las plantaciones de hortalizas en hidroponía, por su precio y porque el agricultor lo ve como un cambio menos drástico con respecto al suelo donde ha cultivado toda su vida. La lana de roca en la actualidad se emplea casi exclusivamente en Almería, por su baja inercia térmica no se adapta bien a otras zonas y necesita condiciones de cultivo (nutrición mineral e hídrica y climáticas) muy precisas para la obtención de buenos rendimientos. La perlita tiene un uso más generalizado que la lana de roca y ofrece buenos rendimientos siempre que tenga una granulometría adecuada.

6.- El agua de riego en cultivo hidropónico.

La calidad del agua de riego es uno de los factores que más nos puede condicionar un cultivo hidropónico. El sistema de riego más extendido, riego por goteo, permite la utilización de aguas de mala calidad que serían inutilizables bajo otros sistemas de riego como aspersión o inundación. Ahora bien, la frecuente presencia de elementos tóxicos para las plantas como sodio, cloruros o boro en cantidades demasiado altas nos condicionan el tipo de cultivo y el manejo del mismo en cuanto a nutrición, riego y volumen de drenaje.

Cada cultivo tiene una tolerancia específica a los elementos tóxicos antes citados y a la cantidad total de sales (cuantificada por la medida de la conductividad eléctrica), que puede mantener en su entorno radicular sin merma importante de rendimientos. Estos niveles no deben sobrepasarse y esto se consigue mediante el adecuado control del volumen drenado. Con agua de buena calidad los porcentajes de drenaje serán menores (mejor aprovechamiento de los recursos hídricos) mientras que aguas salinas sólo nos permitirán cultivar especies más o menos tolerantes a la salinidad (tomate, melón) y nunca especies sensibles a la misma (lechuga, alubía, fresa) y además habrá que dejar un mayor volumen de drenaje para evitar excesivos aumentos de C.E. en el sustrato y acumulaciones de elementos fitotóxicos. Esta es una de las razones por las que no se emplean los sistemas cerrados hasta ahora. Una pobre calidad de las aguas haría que rápidamente se acumularan elementos indeseables en la solución recirculante con lo que habría que desecharla. Para este tipo de sistemas es necesaria una calidad de agua muy alta, con una concentración de sodio y cloruros tal que el cultivo pueda asimilarlos sin presentar síntomas de toxicidad.

7.- Nutrición hídrica en cultivo hidropónico.

La frecuencia y volumen de riegos debe adaptarse a los sistemas de cultivo y de riego disponibles, al tipo de sustrato usado (volumen y características físico-químicas), al cultivo (especie y estado fenológico) y a las condiciones climáticas existentes en cada momento. Es obvio que las necesidades hídricas varían notablemente a lo largo del día y de un día para otro. En un cultivo tan tecnificado como el hidropónico no podemos permitir que las plantas sufran estrés hídrico que afecte su rendimiento final o despilfarros de solución nutritiva (agua y fertilizantes). Es necesario que las plantas reciban toda el agua necesaria y en el momento que la precisan. La programación horaria de los riegos no es actualmente un método válido, por muy ajustados que éstos sean, un día nublado puede implicar exceso de aporte respecto a la cantidad de agua necesaria y un día excepcionalmente caluroso se traduciría en déficit hídrico temporal para la plantación.

Actualmente existen en el mercado numerosos métodos capaces de solucionar este problema, son los denominados métodos de riego por demanda, sensores de radiación (solarímetros) que disparan el riego al alcanzar cierto valor de radiación acumulada, unidades evaporimétricas y tensiómetros que actúan de un modo similar, etc. El sistema más extendido y que ofrece excelentes resultados es la instalación de una bandeja de riego por demanda. Este dispositivo consta de una bandeja soporte sobre la que se sitúa el sustrato (generalmente dos unidades) con sus plantas correspondientes, el agua de drenaje se acumula en la parte más baja de la bandeja (que lleva un orificio para desalojar parte del excedente drenado) donde se sitúan uno o varios electrodos que accionan el riego cuando los procesos evaporativos y de succión directa de las raíces así lo indican. Este sistema permite la obtención del drenaje prefijado de forma uniforme lo que evita despilfarros de agua y fertilizantes o estrés salino temporal si el drenaje estimado es el idóneo, ya que el aporte hídrico se corresponderá con la evapotranspiración que en cada momento sufra la planta.

En cualquier caso interesan riegos numerosos y cortos. Si observamos el transcurso de un riego en cultivo hidropónico, al tratarse de sustratos con volumen limitado por planta y mantener siempre un estado hídrico óptimo, a los pocos segundos de comenzar a caer la solución por la piqueta de goteo, se inicia el drenaje del sustrato que lava la acumulación de sales que pueda haber tenido lugar. Llega un momento a los 1-2 minutos (si el control hídrico es bien llevado) que la solución aportada es prácticamente la misma que la de salida, el prolongar durante más tiempo el riego supone un gasto innecesario de agua y fertilizantes.

8.- Nutrición mineral en cultivo hidropónico.

La racional conducción de la hidroponía implica el conocimiento no sólo de los procesos fisiológicos relativos a la absorción mineral e hídrica, sino también de otros aspectos como la respiración, la fotosíntesis y la transpiración que están estrechamente ligados con los primeros. La mayoría de explotaciones hortícolas comerciales que utilizan el cultivo hidropónico emplean sustratos más o menos inertes, que apenas aportan elementos minerales al cultivo, si exceptuamos la arena de origen calcáreo que suministra cantidades considerables de calcio y magnesio. La nutrición de la planta debe aportarse por completo a través de la solución nutritiva, lo que trae consigo la posibilidad de un control preciso de la nutrición mineral según especie, momento fenológico, características climáticas, etc., para obtener la mayor rentabilidad al cultivo. Ahora bien, al tratarse de sustratos inertes carecen de capacidad tampón, equivocaciones o fallos en el control de la nutrición mineral o el ajuste del pH pueden ocasionar graves perjuicios a la plantación.

La nutrición mineral de un cultivo hidropónico debe controlarse según la demanda de la planta mediante los oportunos análisis químicos, sobre todo, de la solución drenaje o la extraída del mismo sustrato. Dependiendo del análisis del agua de riego, la especie cultivada y las condiciones climáticas se elabora la solución nutritiva de partida, a partir de entonces será el propio cultivo el que dicte las siguientes soluciones nutritivas a preparar. A continuación se muestran a título orientativo las soluciones nutritivas iniciales para tomate, lechuga y pepino:

Iones (mmoles/l)
NO3-
NH4+
H2PO4+
K+
Ca+2
Mg+2
SO4-2
Na+
Cl-

Tomate
13,5
0
1.5
8
5
2
3,5
<12
<12

Lechuga
19
0.5
2
9
5,5
2,25
1,5
<10
<10

Pepino
14
0.5
1.6
5.5
4.5
2.2
2
<6
<6




A partir de estos valores o los adecuados según las características de la plantación se va ajustando periódicamente la solución nutritiva. Lo más aconsejable es analizar al menos la solución de drenaje cada 15 días. En función de lo que la planta vaya tomando, de las condiciones climáticas y el estado fenológico del cultivo se vuelve a ajustar los nutrientes a aportar. En la tabla siguiente se establecen las equivalencias entre la cantidad de los fertilizantes más comúnmente usados en hidroponía y los milimoles de los distintos nutrientes que aportan:

Iones (mmoles/g fertilizante)
NO3-
NH4+
H2PO4+
K+
Ca+2
Mg+2
SO4-2

Ácido fosfórico 75%
-
-
12.26
-
-
-
-

Ácido nítrico 59%
11.86
-
-
-
-
-
-

Nitrato Amónico 33.5%
11.96
11.96
-
-
-
-
-

Nitrato cálcico 15.5% N
10.29
0.78
-
-
4.74
-
-

Nitrato potásico (13-0-46)
9.29
-
-
9.76
-
-
-

Sulfato potásico (0-0-52)
-
-
-
11.04
-
-
5.93

Sulfato magnésico 16% MgO
-
-
-
-
-
3.97
3.96

Nitrato magnésico 11% N
7.86
-
-
-
-
3.90
-


Antes se vio la necesidad de mantener unos determinados niveles de drenaje (generalmente entre el 20 y el 50%) para evitar la acumulación de iones tóxicos y un excesivo aumento de la C.E. en la zona radicular. En sustratos inertes, cuando un determinado ion se encuentra en la misma concentración en la solución nutritiva y en la de drenaje, puede suponerse que la planta lo ha dejado "escapar" en la misma proporción que el drenaje fijado, es decir si mantenemos un drenaje del 25%, y tenemos 12 mmoles/l de nitrato en la solución de entrada y en la de salida, el 25% del nitrato aportado (3 mmoles por cada litro) se van con el agua de drenaje y el 75% restante puede suponerse como absorción bruta por parte de la planta. Por esta razón los elementos tóxicos o aportados en cantidad excesiva se acumulan en la solución de drenaje respecto a la solución nutritiva, al tomar la planta proporcionalmente más cantidad de agua que de los mismos, de la misma forma si un nutriente es absorbido proporcionalmente en más cantidad que el agua, su concentración en la solución de drenaje disminuirá respecto a la solución nutritiva. El fijarnos en las concentraciones relativas de los distintos iones en las soluciones nutritiva y de drenaje y estimar que iones se absorben en mayor o menor proporción, es un método sencillo para el ajuste periódico de la solución aportada. Claro está que para ello la solución debe estar bien equilibrada, teniendo en cuenta antagonismos y sinergismos entre los distintos iones, que algunos como el calcio se absorben de forma pasiva vía xilema hacia los órganos de mayor transpiración y apenas se retransportan vía floema, que la práctica totalidad del ion amonio aportado se absorbe pero no conviene excederse ya que es una forma fitotóxica en cantidad excesiva que fomenta en demasía el desarrollo vegetativo y que puede modificar el pH de la solución del entorno radical e interacciona negativamente con otros cationes, que con arena de origen calcáreo (mal sustrato) se producen precipitaciones de fosfatos, hierro, manganeso, etc. y se libera calcio y magnesio, y una serie larguísima de consideraciones de carácter fisiológico que inciden directamente en la correcta nutrición del cultivo.

Los microelementos no suelen ajustarse por ser un tema engorroso, se suele aportar una cantidad fija de alguna mezcla comercial de ellos, reforzando individualmente alguno cuando los análisis o la sintomatología de la plantación lo aconsejen. Entendemos por microelementos Fe, Mn, Zn, Cu, B y Mo, ya que el Cl que también es esencial se requiere en escasísima cantidad y resulta tóxico en las concentraciones que normalmente tenemos en nuestras aguas de riego.

Para la preparación de la solución nutritiva se suele concentrar 100 veces, separando los fertilizantes incompatibles entre sí, y adicionándolos al 1% al agua de riego en una cuba de mezcla donde se ajusta el pH (normalmente aportando ácido nítrico) y la C.E. Es aconsejable utilizar disoluciones nutritivas de menor concentración (manteniendo el equilibrio) en verano y más concentrada en invierno, ya que siendo similares los requerimientos nutritivos de las plantas en una u otra época, durante los meses estivales la demanda hídrica es mucho mayor.