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martes, 22 de marzo de 2016

CULTIVOS SIN SUELO: SEGUNDA PARTE

6.- PERSPECTIVAS DE LOS CULTIVOS SIN SUELO.
Actualmente la superficie de cultivos sin suelo está estancada en el sureste español, pero la exigencia del mercado por productos de mayor calidad organoléptica,   favorece a los cultivos sin suelo ya que, al reducir éstos la incidencia de enfermedades radiculares, será posible, por ejemplo, la vuelta al cultivo de sandía sin injertar.
Otros factores que igualmente favorecerán en el futuro el desarrollo de los cultivos sin suelo frente a los de suelo, son los siguientes:
• La disminución  de los riesgos de contaminación, infección o degradación  del suelo.
• La necesidad de ahorrar agua, que llevará a la recirculación de las soluciones nutritivas para eliminar o, al menos, reducir los drenajes emitidos al medio. Hicimos un artículo y un vídeo tratando este tema.
7.- SISTEMAS DE CULTIVO SIN SUELO. PRINCIPIOS BÁSICOS.
La absorción  de agua  y nutrientes  desde la rizosfera al interior  de la raíz y su posterior translocación  hacia la parte aérea de la planta,  es fundamental  para la producción de fotoasimilados  en ésta

última.

Una parte de los mismos son destinados  a la generación de elementos plásticos (necesarios para el crecimiento vegetal), mientras que otros sirven como elementos energéticos, los cuales pueden permanecer en reserva o bien ser oxidados,  mediante  el proceso de respiración  para proporcionar  la energía que necesitan las células en sus funciones vitales.
Así por ejemplo, el propio proceso de absorción radicular requiere, en los casos de transporte  activo, el gasto de energía en forma de ATP.
Si los elementos que necesita la planta (agua, nutrientes,  oxígeno, etc) se encuentran  en óptimas condiciones y bien equilibrados, dicho gasto energético será menor y, por tanto, un mayor porcentaje  de carbohidratos  se destinarán  a nes productivos.
Esto es lo que ocurre en los sistemas de cultivo  sin suelo cuando  se manejan  correctamente,  ya que en ellos es más fácil controlar las condiciones de la rizosfera a las que está sometido el cultivo.
En este sentido, los riegos deberán ser sucientemente  cortos para evitar que la solución de aporte  altere en exceso la existente  en la rizosfera. Así mismo se deberán evitar cambios bruscos  de iones de la solución nutritiva.
8.-CARACTERÍSTICAS  DIFERENCIALES CON LOS CULTIVOS EN SUELO.
Las características  diferenciales entre los cultivos con y sin suelo se centran  básicamente a nivel radicular. Así, debido a las mayores necesidades energéticas de los primeros, éstos requieren una mayor tasa de respiración de la raíz, lo que implica que las necesidades de oxígeno a nivel radicular deban ser igualmente mayores.
Sin embargo, la temperatura  máxima aérea a partir de la cual, la planta cierra sus estomas debido a la existencia de un décit de presión de vapor excesivamente  alto, es mayor en los cultivos sin suelo ya que, al estar más disponible el agua en el sustrato, y reponerse más fácilmente la que se evapora, el punto de deshidratación  se desplaza hacia una mayor temperatura.
Por otro lado, el suelo tiene más inercia térmica, mientras que los sustratos presentan mayores oscilaciones de temperatura  a lo largo

del día. Esto hace que, aunque  se registren temperaturas nocturnas inferiores, el sustrato se caliente más rápidamente por la mañana,  entrando  la planta antes en actividad, con lo cual se consigue una mayor precocidad en los cultivos sin suelo.

La inercia de los sustratos está más condicionada por el volumen y la forma del contenedor  que por la naturaleza  del mismo ya que, al estar completamente  humedecido, su coeciente  de transmisión  caloríca  varía muy poco de uno a otro, y es muy próximo al del agua.
El sustrato  resulta más homogéneo, suelto y ligero que el suelo, de forma que la fracción sólida que presenta  es muy baja y el porcentaje  de uidos retenidos (agua y aire) muy elevado. Por ello, aunque en cultivos sin suelo el volumen unitario por planta es muy pequeño, el porcentaje de espacio útil es muy grande.
Además, se utilizan sustratos que presenten una adecuada
relación aire/agua,  de forma que las raíces del cultivo están bien aireadas pero, a su vez, disponen de un suministro suciente de agua. Finalmente, la fuerza de retención de agua en los sustratos es muy pequeña, de manera que sufre oscilaciones en su fuerza de retención mucho menores que en el suelo.

En lo que se reere al comportamiento  químico, en el suelo siempre se presenta algún tipo de actividad química (reacciones, solubilizaciones, hidrólisis, etc), mientras que en los sustratos va a depender del tipo del que se trate, de forma que puede existir (sobre todo si son naturales, como la arenas calizas) o no (en sustratos articiales especialmente fabricados para tal n).
En cultivos sin suelo se pretende que el sustrato no interera en la composición de la solución nutritiva  aportada,  con el propósito de que el cultivo esté sometido a las condiciones concretas que se deseen, y para ello es interesante que su capacidad de intercambio catiónico sea nula o muy baja.
Esto sucede sobre todo en los sustratos minerales, mientras que en los orgánicos suele ser alta, aunque ello no supone un gran problema, ya que puede vencerse fácil y rápidamente debido al poco volumen de sustrato que se utiliza.
Frente a esto, en el suelo es difícil y lento controlar la solución de la rizosfera, debido a su capacidad de intercambio catiónico y el poder tamponante.
En los sustratos también se busca que exista una alta estabilidad física, con el n de que no se degraden y conserven intactas sus propiedades de partida, ya que de lo contrario se podría ver perjudicado el cultivo. Finalmente, en cuanto  a la actividad biológica, inicialmente  no existe en sustratos inertes, aunque  posteriormente  se desarrolla a lo largo del cultivo una ora parásita  o saprota en las raíces.
Sin embargo en los sustratos orgánicos sí se produce una intensa actividad biológica que origina su degradación y, por consiguiente, el empeoramiento de sus características (compactación, falta de aire) y la competencia de los microorganismos con el cultivo al consumir nutrientes.
En el suelo existe una alta actividad microbiana en un equilibrio de sinergias y antagonismos, que es útil para la planta y cualquier contaminación, o práctica cultural incorrecta puede romperlo, siendo entonces difícil de corregir. En los sustratos  esto no ocurre y, si se produce, es fácil de solventar reponiéndolos  periódicamente.
En denitiva, los cultivos sin suelo presentan una menor inercia en casi todo, y ello exige un manejo más preciso y continuado  que en suelo, pero también permiten alcanzar un equilibrio más favorable para el desarrollo de las funciones radiculares (relación agua/ aire, temperatura,  elementos nutritivos, presión osmótica, etc) y ello puede repercutir en una mayor producción.
 Así mismo, los sustratos tienen características  más homogéneas que el suelo y, por ello, las plantaciones  obtenidas  resultan  también  más parejas.
No obstante, todo no son ventajas a favor de los cultivos sin suelo ya que en éstos, al existir un mayor nivel de humedad, se dan condiciones más favorables al desarrollo de los patógenos.
Además, debido al poder tampón del suelo, éste permite un manejo más amplio del pH, sin causar problemas y, por lo tanto, requiere menos tecnología  y nivel de conocimientos.  Así mismo el riesgo de que la plantación  sufra algún daño debido a cualquier fallo o error de manejo, sobre todo en el cabezal de riego, es inferior.
9.-COMPONENTES Y CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CULTIVO  SIN SUELO.
Un sistema de cultivo sin suelo comprende:
ü El conjunto  de módulos unitarios  de cultivo (planchas, macetas, sacos,
etc),
ü El equipamiento adecuado (equipo de riego, automatismo, control de temperatura, etc)
ü Y la tecnología necesaria para su correcto manejo. La conjunción  de estos factores garantizará  un resultado satisfactorio del cultivo.
Cada módulo unitario  está compuesto por un medio de cultivo o sustrato, y por un contenedor  o recipiente que da forma y condiciona,  en gran medida las propiedades del contenido.
Esto no siempre es así necesariamente  y hay casos extremos en que el sustrato no existe, estando las raíces inmersas directamente  en la solución nutritiva,  o bien el sustrato es rígido y el contenedor resulta innecesario.
En cualquier caso el módulo de cultivo deberá reunir unas características  tales, que permita el desarrollo de la raíz en perfectas condiciones  de funcionamiento. Entre sus principales exigencias se encuentran:
v Aireación: la raíz obtiene la energía que necesita por medio de la respiración, quemando carbohidratos y necesita por tanto disponer del
oxígeno necesario para ello.
Después de cada riego, en general cortos y numerosos, y una vez establecido el equilibrio hídrico, deberá quedar en el sustrato suciente aire para asegurar el suministro de oxígeno. Las necesidades dependerán  de la intensidad  respiratoria  (temperatura,  fase, etc) pero en cualquier  caso un mínimo de un 20-30% del espacio útil deberá quedar ocupado por aire.
 v Agua: el agua deberá estar continuamente disponible para la planta en

unas condiciones de extracción  muy favorables. El volumen y conguración  de espacios condicionará la reposición y régimen de riegos.

 v Solutos: entre los elementos químicos disueltos deberán encontrarse  todos los necesarios para la nutrición  de la planta en cantidades  sucientes para prevenir las carencias, pero no excesivas para evitar niveles altos de presión osmótica a vencer por la raíz.
 v Temperatura: deberá ser la apropiada para asegurar una óptima actividad biológica en la raíz. Si es demasiado baja, ésta se ralentizará y, si es demasiado alta, el exceso de actividad acarreará un despilfarro de
NGS
energía.
 Según el medio en que se encuentran  las raíces, podemos clasicar  los sistemas sin suelo en tres grandes grupos:
*      Cultivos en sustrato,
*      Cultivos en agua (hidropónicos)
*      y Cultivos  en aire (aeropónicos).
 Cada uno  de estos grupos  admite  gran  número  de subdivisiones según el tipo de sustrato, forma de aporte de solución nutritiva  (estática, recirculante, etc) o sistemas híbridos (recirculantes con sustrato, ujo y reujo, etc).
Cualquier solución que se adopte funcionará  mejor o peor, en tanto proporcione a la raíz las mejores condiciones antes mencionadas. 
Así, los sistemas con sustrato  dependerán muy directamente del manejo del riego en el equilibrio aire/agua, mientras en los hidropónicos  es la aireación el principal problema, contrariamente  a lo que sucede en los aeropónicos en que es la presencia continuada  de agua en la raíz.
                 10.- UNIDAD ELEMENTAL DE CULTIVO.
Podemos denirla, un tanto arbitrariamente, como la unidad básica que comprende un espacio de cultivo común de características determinadas y que es utilizado como rizosfera por una o más plantas  que tienen sus raíces en contacto  directo, empleando conjuntamente dicho espacio (plancha de lana de roca, saco de perlita, maceta de turba, canalón o balseta de hidropónicos, etc).
Estas unidades elementales pueden estar interconectadas (sistemas cerrados) o bien aislados físicamente unas de otras y sin ningún tipo de conexión entre ellas, excepto el espacio aéreo.

Cada unidad elemental tiene dos componentes principales:
§  El contenedor que aisla, determina y condiciona el espacio radicular,
§  Y el contenido que proporciona el medio adecuado al desarrollo de la raíz.

o  Contenedores
Compuestos por materiales  de diversa  naturaleza,  su nalidad 

consiste  en delimitar el espacio radicular, aislándolo  del resto con el objeto de preservarlo de la luz, agentes contaminantes, pérdida de agua por evaporación,  aislamiento térmico, etc.

Cuando el sistema de cultivo utiliza sustratos amorfos, el contenedor con sus características propias inuye directamente en el comportamiento  del sustrato, condicionando sus propiedades físicas al adquirir la forma determinada  por el contenedor. 
Cuando los sustratos son rígidos (Ej.-lana de roca) o no existen

(hidropónicos, aeropónicos, etc), esto no sucede pero aun así condicionan  enormemente  las características  de la rizosfera (pendiente, altura de agua, aislamiento,  etc), por lo que su importancia  es muy grande en el comportamiento  nal del sistema.

En un principio los contenedores  se construían  de materiales pesados y duraderos (hormigón,  hierro,  cerámica,  asfalto,  etc) para  construir  las primitivas  bancadas  de cultivo. Actualmente se utilizan materiales mucho más ligeros, impermeables e inertes, generalmente plásticos (polietileno, polipropileno, etc), rígidos, semirrígidos o exibles, de precio asequible y fácil manejo y reposición.
o  Sustratos
Como se decía anteriormente,  el sustrato no siempre es necesario en

los sistemas de cultivo sin suelo. Actualmente están empezando a utilizarse con interés comercial creciente varios tipos de hidropónicos puros, lo que augura un futuro próximo muy prometedor a este tipo de sistemas.

 La utilización comercial de la aeroponía no parece tan inminente. No obstante en la actualidad, son los sistemas con sustrato de diversos tipos, los que ocupan casi el 100% del mercado de los sistemas de cultivo sin suelo.
Cualquier sustrato  potencial  tiene unas  características  y propiedades  intrínsecas, que debemos conocer y estudiar para diseñar el contenedor  más apropiado,  de forma que el módulo de cultivo resultante,  sometido a un correcto manejo, proporcione a la raíz el medio favorable que veíamos anteriormente.
Entre las principales encontramos:

PROPIEDADES FÍSICAS:
Puesto que la nalidad  última de los sustratos  es actuar como almacén de aire y solución nutritiva,  sus propiedades físicas serán de la mayor importancia.
Ø Porosidad: es el volumen total del medio no ocupado por las partículas
sólidas y, por tanto,  lo estará por aire o agua,  en una cierta proporción.  Su valor óptimo no debería ser inferior al 80-85%, aunque sustratos de menor porosidad pueden ser usados ventajosamente en determinadas  condiciones.

El total de poros se mide en microporos,  que son los encargados de retener el agua, y los macroporos que permiten la correcta aireación y drenaje del sustrato. La porosidad puede ser: intraparticular (poros en el interior de las partículas), que podrá estar conectada al exterior o cerradas, esta última no será efectiva y se le conoce como porosidad ocluida ó interparticular, poros existentes entre las diferentes partículas.

Como ejemplo tenemos la perlita, que presenta una porosidad efectiva

inferior a la total, debido a la existencia de poros cerrados hasta en un 13,6%, con porosidad efectiva del 81,3% y total de 94,9%.


A un buen sustrato le vamos a pedir un comportamiento  similar al de una esponja, es decir, una elevada porosidad, gran capacidad de retención de agua fácilmente disponible,  drenaje rápido, buena aireación, distribución  del tamaño de partículas, baja densidad aparente y estabilidad.

Es muy importante  que el contenedor tenga punto de apertura, pues la porosidad ocluida, al no estar en contacto con el espacio abierto, no
sufre intercambio de uidos con él y por tanto no sirve como almacén para la raíz. El menor peso del sustrato, será el único efecto positivo.

El grosor de los poros condiciona la aireación y retención de agua del sustrato. Poros gruesos suponen una menor relación supercie/volumen, por lo que el equilibrio tensión supercial/fuerzas  gravitacionales se restablece cuando el poro queda sólo parcialmente lleno de agua, formando una película de espesor determinado.
La porosidad ideal se encuentra en torno al 25-30 por ciento, y es cuando la planta absorbe agua con mayor facilidad.
Ø Aireación. Es la proporción   de volumen  de sustrato  de cultivo  que

contiene  aire después de que dicho  sustrato ha sido saturado con agua y dejado drenar (tensión de 10 cm de columna de agua).

El valor óptimo se sitúa entre el 20-30%,  siendo dicho valor el encargado de suministrar aire y por lo tanto, oxígeno a las raíces de la planta. Un mismo volumen de sustrato retendrá más agua cuanto menor sea la altura del contenedor, debiendo adecuar la altura al tipo de sustrato empleado
 Ø Densidad: la densidad  de un sustrato  la podemos referir, bien a la del material sólido que lo compone, y entonces hablamos de densidad
real, o bien a la densidad calculada considerando  el espacio total ocupado por los componentes  sólidos más el espacio poroso, y la denominamos densidad aparente.
La densidad real tiene para los sustratos un interés relativo. Su valor varía según la materia de que se trate, y suele oscila entre 2,5-3g/cm3 para la mayoría de los de origen mineral.
 La densidad aparente es mucho más interesante pues nos indica indirectamente,  la porosidad del sustrato, su facilidad de transporte  y manejo. La densidad aparente es preferible que sea lo más baja posible, hasta un límite (0,07-0,1 g/cm3) que nos garantice una cierta consistencia de estructura.
 Ø Estructura: puede ser granular, como la de la mayoría de los
sustratos minerales, o bien brilar.
La primera no tiene forma estable, acoplándose  fácilmente a la forma del contenedor, mientras que la segunda dependerá de las características  de las bras.
Ø Granulometría: el tamaño  de gránulos o bras condiciona  enormemente  el comportamiento del sustrato, ya que además de su densidad aparente, varía su comportamiento hídrico a causa de su porosidad externa,  que aumenta  de tamaño  de poros, conforme sea mayor la granulometría.

PROPIEDADES QUÍMICAS:
Los sustratos inertes son preferibles a los químicamente  inactivos. La actividad química aporta a la solución nutritiva  elementos adicionales, por procesos de hidrólisis o solubilidad.
Los procesos químicos inciden además en la estructura del sustrato, cambiando sus propiedades físicas de partida, lo que es perjudicial.
La capacidad de intercambio catiónico es la única propiedad físico-química, que en cantidades moderadas, puede ser beneciosa.
El poder tampón que supone para el equilibrio de la solución, minimiza los posibles errores o accidentes en su formulación. Si es demasiado alta, entorpece los cambios de pH que involuntariamente se pueden producir.

PROPIEDADES BIOLÓGICAS:
Cualquier actividad  biológica en los sustratos  es claramente  perjudicial. Los microorganismos compiten con la raíz por oxígeno y nutrientes,  lo que hay que tener en cuenta a la hora de diseñar el manejo.
Por otra parte, los microorganismos degradan el sustrato y empeoran sus características físicas de partida. Generalmente su capacidad de aireación disminuye, y nalmente se corre el riesgo de asxia radicular.
         La actividad biológica está restringida a los sustratos orgánicos, y a la hora de la elección habrá que descartar aquéllos en los que el proceso degradativo, sea demasiado rápido

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