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miércoles, 21 de octubre de 2015

OXIFERTIRRIGACIÓN

            1.- CONCEPTO
      La Oxifertirrigación es una técnica adecuada para los cultivos
hidropónicos, o aquellos donde las características del suelo produzcan asfixia radicular.

      El aporte de oxígeno permite el cultivo en ciertos suelos con problemas. Por otro lado, el aporte de oxígeno al agua de riego en cultivos hidropónicos, permite su absorción por el sistema radicular de la planta, lo que reduce la competencia existente entre agua y oxígeno en este tipo de cultivos y provoca un aumento en la producción.

         Debido a la alta densidad de la raíz y el confinamiento relativa del
medio de cultivo en cultivo sin suelo, los niveles de oxígeno de la rizosfera caen a un ritmo acelerado.

        Las condiciones pueden hacer que la respiración radicular pueda inhibirse, cuando la temperatura y la salinidad del sustrato de la solución son altos, como ocurre con frecuencia en cultivo sin suelo en el contexto climático de la costa mediterránea.

             2.- IMPORTANCIA DEL OXÍGENO.
           El oxígeno es el macromineral más importante para las plantas.
Sin embargo, el oxígeno disponible para las raíces no ha recibido toda la atención que merece.

    Garantizar la aireación del sustrato es básica, en base a las características del sustrato y una cuidadosa gestión de riego, que no es siempre suficiente para garantizar una comodidad de la raíz en cultivo sin suelo, en las condiciones costeras del Mediterráneo.

  La Oxifertirrigación se ha desarrollado para mejorar la
disponibilidad de oxígeno rizosfera de las planta, y consiste en el suministro de oxígeno disuelto en el riego del agua, en concentraciones sobresaturados de oxígeno con equipos de fertirrigación.

  Este artículo pretende describir la técnica Oxifertirrigación, y presenta algunos de los resultados de diferentes experimentos sin suelo, en el que se utilizó esta técnica y que ilustran su efectividad agronómica.

     El riego de alta frecuencia utilizado habitualmente en estos cultivos y facilita la dosificación del oxígeno, a través de la solución nutritiva, de acuerdo con la demanda respiratoria de las raíces.

   3.- PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS DEL OXÍGENO.
       La solubilidad del oxígeno en el agua depende de la temperatura
del agua, lo parcial la presión de oxígeno, la presión atmosférica, la salinidad del agua y el área de agua expuesta al aire.

       Sin embargo, bajo condiciones normales (20ºC, 1 atmósfera de presión y el aire con un contenido normal de oxígeno), la cantidad máxima de oxígeno disuelto es 9 ppm. Esta cantidad máxima disminuye a medida que baja la temperatura y la concentración de disuelta de sales disminuye.

     Del mismo modo, aumenta la respiración raíz a medida que la
temperatura sube y la concentración de la solución de sal de la rizosfera aumenta.

      El bajo suministro de oxígeno a la rizosfera se conoce como hipoxia, que se produce cuando se perturba respiración de las raíces y hay una falta total de oxígeno.

     La hipoxia es causada por dos cosas: la planta y el medio de cultivo. Junto a aspectos estrictamente físicas del medio de cultivo o sustrato, como se mencionó anteriormente, la  actividad respiratoria de los microbios, el sustrato también desempeña un papel en la caída en oxígeno, en esa realidad estos microbios compiten con la planta para el oxígeno disponible.       
Esto puede suceder en sustratos orgánicos con una considerable actividad microbiana, y se asocia a menudo con la inestabilidad o falta de madurez de la materia orgánica, como ocurre cuando se utiliza el compost inmaduro

     Los estudios sobre la evolución del contenido de oxígeno de la solución rizosfera hacen posible identificar tres etapas diferentes en las curvas de agotamiento de oxígeno.

Ø En la primera etapa, la gota es lineal hasta que se alcanza una
presión parcial de entre 4% y 6%.
Ø En la segunda, la gota es más lenta y la tasa de raíz-respiración cae gradualmente hasta que la presión parcial es 1%.
Ø Por último, la evolución asintótica se produce alrededor de 1%, es decir, el punto de corte de presión parcial para el uso de oxígeno en la mayoría de las especies de plantas.

    Al comienzo de la segunda etapa, que puede estar asociada con la
hipoxia, la cantidad de CO2 liberado por la planta aumenta, como lo hace la concentración de etileno en la rizosfera.

        Los numerosos efectos de las condiciones hipóxicas en las plantas han sido estudiadas y se describe con gran detalle.

       Cambios morfológicos estructurales observados incluyen epinastia (curvatura hacia debajo de las hojas), clorosis, acortamiento de entrenudos, reducción del crecimiento y necrosis radical, una caída en el mineral, contenido, las cosechas más pequeñas, también se producen cambios fisiológicos, metabólicos, etc.

     Que conducen a una caída en los niveles de giberelinas, así como cierre de los estomas asociado con un aumento en el ácido abscísico. También se observa un aumento en la producción de etileno endógeno. Incluso hay una reducción en la permeabilidad de la raíz y el transporte de iones radial, se inhibe considerablemente.
       
Los efectos de la aireación de la solución de nutrientes en el cultivo sin suelo se han descrito para algunas especies. Los efectos de la aireación en el desarrollo de la raíz, crecimiento de las plantas.

      La eficacia de la oxigenación en la mitigación de la podredumbre apical (BER) ha sido estudiado en el tomate. La eficacia de la solución de aireación en términos de productividad, se ha demostrado en el pepino. Sin embargo, la aireación no mejoró las lechugas cultivadas en un sistema hidropónico flotante.

4.- RAZONES DE LA OXIFERTIRRIGACIÓN.
        En cultivo sin suelo, en particular en el contexto climático Mediterráneo, son condiciones que ocurren a menudo hipoxia. Estas
condiciones consisten en la restricción del volumen de cultivo media, alta densidad de raíces, los bajos niveles de porosidad llenas de aire, altas concentraciones de sales, altas temperaturas y soluciones nutritivas con bajas concentraciones de oxígeno disuelto.

         Por tanto, es conveniente adoptar las prácticas y/o soluciones técnicas que pueden ayudar, a reducir la aparición de estas enfermedades. La solución más común ha sido la gestión de la cantidad y la frecuencia de riego, en función de las propiedades físicas e hidrológicas del sustrato.

       Bajo condiciones de cultivo sin suelo, el oxígeno disuelto se agota rápidamente como resultado de la respiración de las raíces. Por otra parte, la sustitución de la concentración de oxígeno a través de la difusión es lenta, especialmente cuando la porosidad llena de aire es baja.

       Por lo tanto, en la técnica de película de nutrientes (NFT) y métodos similares, o en sustratos con porosidad limitada llena de aire o con una alta densidad de raíces, es aconsejable para airear la solución de nutrientes para saturar con oxígeno.


            5.- SISTEMA DE OXIFERTIRRIGACIÓN.
       Se han empleado sistemas de ventilación consisten en agitar mecánicamente la solución
nutritiva o burbujeando aire en él. Estos métodos prácticos pueden ser eficaces cuando los niveles de raíz de respiración son altos, cuando el agua de riego contiene poco oxígeno disuelto, por ejemplo, cuando la temperatura del agua es alta, en condiciones de baja evapotranspiración, cuando es muy común para el sustrato a saturarse de agua, o cuando la salinidad del agua de riego es alta,

       Aunque algunos estudios han demostrado que la aireación de las soluciones de nutrientes, puede ser beneficioso en cultivo sin suelo, hay poca información disponible sobre los efectos de la aireación y menos aún en la aplicación de soluciones sobresaturado de oxígeno y sus efectos agronómicos.

     El uso del ozono para desinfectar soluciones de nutrientes ha demostrado ser eficaz, y tales
soluciones son conocidos por ser ligeramente sobresaturado con oxígeno.

       Las mediciones de la evolución diaria del contenido de oxígeno disuelto en la rizosfera, de las diferentes culturas sin suelo han demostrado que el oxígeno disuelto niveles descienden, a valores tan bajos como 3.5 mg L-1, al mediodía solar o un poco más tarde.

      Algunos autores apoyan esta hipótesis, en que el contenido de oxígeno disminuye en el medio raíces en cultivo sin suelo, sobre todo al mediodía, y que tales disminuciones resultan en condiciones de hipoxia o tomar cultivos de plantas intensivas, fuera de la zona de confort en que se encuentran capaz de producir altos rendimientos.

        Debido a que la presión del agua que circula a través de los tubos utilizados para el riego en los cultivos sin suelo, la presión es mayor que la presión atmosférica. El oxígeno que puede disolver la solución nutritiva es a una presión que alcanza la sobresaturación, en concentraciones por encima de la atmosférica.

      Presión. Los sistemas de goteo se pueden utilizar para localizar esta solución sobresaturada, de oxígeno en la base de cada planta. La alta frecuencia de riego común en la mayoría de los cultivos sin suelo bajo las condiciones climáticas del mediterráneo.

      Suministro de oxígeno. Cuando el agua que sale del sistema de goteo es una vez más en presión atmosférica. La presión, el oxígeno en exceso de la concentración saturada se libera. Este proceso se toma algún tiempo y, lógicamente, se produce en el interior del sustrato en su mayor parte.

     El oxígeno gradualmente es lanzado en el interior del sustrato, que contribuirá a aumentar la presión parcial del oxígeno en la atmósfera de la rizosfera, y una fracción del oxígeno
liberado probablemente serán adsorbido en forma de gas en la general, extensa superficie de las partículas de sustrato.

   Por lo tanto, el sustrato poroso, cuya tortuosidad y la porosidad llena de aire son
generalmente altos, mantiene el oxígeno para que se difunda en la atmósfera exterior y por lo tanto ayuda a almacenar oxígeno aplicado.

     Esto aumenta la presión parcial del oxígeno en el espacio de los poros del sustrato, permitiendo así que sea vuelto a disolver en la solución, como la concentración de oxígeno se reduce debido a la raíz y la respiración microbiana.

       Basándose en el razonamiento anterior, los  grupos de investigación ha desarrollado una nueva técnica que llaman Oxifertirrigación, el propósito de los cual es el de mejorar la oxigenación de la rizosfera en los sistemas sin suelo de cultivo, en particular en los medios de cultivo en el que, por una razón u otra, las condiciones de puede surgir que restringen la disponibilidad de oxígeno, y la difusión de oxígeno en el sustrato.

           6.- VENTAJAS Y MEDIOS
          Las ventajas de la oxigenación del agua de riego en los cultivos son, principalmente, la mejora de los rendimientos de las cosechas y la
del funcionamiento del sistema radicular.

         La técnica de oxigenación es fácil de aplicar, puede incorporarse a una instalación existente y el coste de aplicación se amortiza rápidamente, debido a los incrementos de producción y a la calidad de los cultivos.

La concentración de oxígeno en la solución radicular puede llegar a constituir un factor limitante para el desarrollo del cultivo, por lo que se plantea la posibilidad de aplicar oxígeno a la solución nutritiva (oxifertirrigación) para aumentar el nivel en la rizosfera y mejorar la productividad.

El sistema incorpora el oxígeno al sistema mediante una bandeja suspendida. La oxifertirrigación, es decir el aporte  de una
solución nutritiva sobresaturada de oxígeno mediante  la inyección de oxígeno  gaseoso  a  presión, se realiza mediante una serie de tuberías incorporadas a la red de riego.

Estuvimos observando también en este invernadero una báscula, a través de la cual se podía medir la cantidad de transpiración de las plantas, así como diversos instrumentos de medida de las variables climáticas, así como diferentes sondas de control climático.

En este tipo de cultivo se debe de medir la solución nutritiva aportada, lixiviada y
consumida. También se debe de medir la concentración de oxígeno disuelto.

Las muestras de solución del sustrato deben ser extraídas de la base del saco, con sondas de polietileno microperforadas, previamente calibradas y conectadas en el momento de la extracción a una jeringa donde se succionaba lentamente.

7.- EXPERIMENTO.
Se llevaron tres experimentos con dos especies: melón y pimiento.

En melón el contenido de oxígeno en la atmósfera de los sustratos fue significativamente mayor 30 minutos después de Oxifertirrigación. Estos resultados indican que el oxígeno suplementario añadido a través Oxyfertirrigación aumenta la concentración relativa de oxígeno
dentro del substrato poroso, y que esta diferencia se mantiene durante un período considerable de tiempo, cuando se compara con el tiempo de entre riego, en momentos de alta demanda de agua en cultivo sin suelo.

Aunque no es un objetivo de la evaluación en este experimento, esta mayor proporción de oxígeno podría desplazar el CO2 y etileno producido por el propio sustrato y, en su caso, por la planta.

         En el experimento en los melones cultivados en lana de roca, se observó que la evolución del contenido en oxígeno disuelto en la solución de sustrato demuestra que, en el tratamiento de Oxifertirrigación, las concentraciones medias de oxígeno disuelto se mantuvo más alta durante el periodo medido.

Alrededor del mediodía solar, la diferencia era aún mayor. Aunque estas diferencias eran generalmente no cuantitativamente mayor que 1 ppm, el contenido de oxígeno en el sustrato de nutrientes con oxígeno era mayor que el valor de 3 ppm citado por muchos autores, como el punto de corte para la aparición de condiciones de hipoxia.

En el experimento en pimientos en el que se evaluaron los efectos de Oxiferrigación
sobre la distribución de tamaño de la raíz en términos de peso seco (raíces mayores que o inferior a 2 mm de diámetro), el peso seco de las raíces de menos de 2 mm de diámetro fue significativamente mayor en las plantas oxifertirrigadas que en aquellos que no lo fueron, independientemente de la concentración de sal de la solución nutritiva usada.

Por otro lado, el peso seco de las raíces con un diámetro mayor de 2 mm fue menor en las plantas oxifertirrigadas y la relación del peso seco de las raíces de menos de 2 mm a las raíces mayor que 2 mm fue significativamente mayor en las plantas oxifertirrigadas, comparación con el tratamiento de control.

En el segundo experimento en pimientos, se demostró que el peso y el número de los pimientos cosechados fueron significativamente mayores y en mayor cantidad en las plantas oxifertirrigadas en comparación con aquellos que no lo fueron.

En otras palabras, Oxifertirrigación no sólo mejora el rendimiento, sino que también tenía un efecto positivo en las etapas generativas de la producción de frutas.

Se requieren más estudios para determinar qué mecanismos fisiológicos están afectados por la Oxifertirrigación, en particular, el transporte de agua, la absorción de minerales, las implicaciones hormonales, etc.

      

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