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1. Introducción |
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2.2.2. La solución nutritiva en un sistema recirculante de cultivo en sustrato
Cuando se recircula el drenaje, previo al riego es necesario mezclarlo con agua de aporte exterior, tal y como se ha comentado anteriormente, con el fin de reponer la absorción realizada por el cultivo. Dado que la idea que se persigue es conseguir un sistema estacionario en el que no se produzca la acumulación de ningún ion, la cantidad de fertilizantes a aportar desde el exterior, junto con los nutrientes que incorpora el agua de entrada, debe ser tal que, por cada litro de agua absorbido, se añada para cada ion el coeficiente de absorción del cultivo.
Este aporte exterior de nutrientes, junto con los elementos nutritivos que lleva de por sí el drenaje, va a dar lugar a la solución final, la cual debe mantener un equilibrio adecuado entre los diferentes iones, tal y como es sabido para los sistemas de cultivo en sustratos con solución perdida. En el caso de que esto no suceda, habrá que variar el aporte de determinados fertilizantes hasta recuperar el equilibrio óptimo.
Por tanto, a diferencia del NFT, en recirculación en sustrato no es posible trabajar a concentraciones finales de nutrientes muy variadas ya que el suministro de solución nutritiva al cultivo no es continuo, sino puntual en función de sus necesidades hídricas, y la cantidad de agua que se aporta es justo la que absorbe el cultivo más un cierto porcentaje de drenaje.
A la hora de calcular las cantidades de fertilizantes que es necesario añadir al sistema, hay que tener en cuenta que el agua de aporte exterior ya lleva unas ciertas cantidades de elementos minerales que es necesario descontar de los coeficientes de absorción. Por tanto, sólo habrá que añadir el resto hasta alcanzar los niveles marcados por dichos coeficientes.
Si el agua de riego ya de por sí incorpora algún ion en una concentración superior a la que es capaz de absorber el cultivo, como es el caso de las aguas salinas con respecto al sodio y los cloruros, resultará inevitable la acumulación de ese ion en el drenaje, por lo que no quedará más remedio que eliminar periódicamente dicho drenaje o, lo que es mejor, tirar pequeñas cantidades de éste de forma más o menos continua. Esto se podría conseguir recirculando una menor cantidad de agua de la que es drenada, con lo cual el depósito de acumulación se desbordaría y el exceso saldría del circuito. De esta manera se evitaría la acumulación de ese ion por encima de un nivel dado. En concreto, llamando:
X = diferencia entre el porcentaje de agua drenada y recirculada (porcentaje de agua eliminada del sistema)
Pa = porcentaje de agua que es absorbida por el cultivo
Cg = concentración del ion limitante en el agua de aporte exterior
Ca = coeficiente de absorción del cultivo para ese ion
Cm = concentración máxima que se permite para ese ion en el drenaje,
se obtiene que:
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de donde:
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expresión que permite calcular el porcentaje del agua total aplicada en el riego que es necesario eliminar del sistema para evitar la acumulación del ion por encima de su concentración máxima permitida.
La inyección de fertilizantes tradicionalmente se viene realizando mediante la regulación de la conductividad eléctrica y el pH. Sin embargo, una forma más racional y exacta de añadir al agua de riego unas cantidades de fertilizantes concretas es a través del sistema de inyección proporcional o por caudal. Mediante este sistema es posible añadir por cada litro de agua unas cantidades exactas de cada fertilizante, con lo cual se estará echando lo que realmente se quiere.
El siguiente paso sería, al igual que en NFT, la utilización de sondas selectivas para distintos iones, de manera que la concentración de éstos pudiera ser medida en continuo y la adición de fertilizantes se llevara a cabo de forma automática para mantener unos niveles determinados de los diferentes elementos, que previamente se habrían indicado al sistema de control.
2.3. Ventajas e inconvenientes del sistema NFT frente a la recirculación en sustratos
El sistema de cultivo hidropónico NFT presenta una serie de ventajas frente a los sistemas recirculantes en sustratos, dentro de las cuales se pueden destacar las siguientes:
· El agua y los nutrientes se encuentran en contacto directo con las raíces del cultivo y están fácilmente disponibles para éste, al no existir retención alguna por la ausencia de sustrato. Esto permite que el gasto de energía que debe realizar la planta en el proceso de absorción sea algo menor y que, por tanto, esa energía ahorrada se pueda derivar hacia una mayor producción. No obstante, mucho más importante que esto resulta aún el hecho de que, en un NFT, el cultivo está sometido a una menor presión osmótica que en un sustrato, debido a que se puede trabajar con niveles de nutrientes menores como consecuencia de la continua circulación y renovación de la solución nutritiva, y a que todas las plantas del cultivo disponen prácticamente de la misma solución en el medio radicular, al ser éste acuoso, mientras que en una tabla o saco de sustrato sí se presentan diferencias de concentración en función de la distancia que haya al gotero.
· En NFT la renovación continua de la solución nutritiva, que se produce en la zona radicular, permite evitar posibles déficits locales de nutrientes. Todo ello puede repercutir en un crecimiento más acelerado y en la obtención de una mayor precocidad.
· La instalación de un NFT resulta más sencilla (menor número de bombas para trasiego del agua, inyección de fertilizantes más simple, se evita la obturación de los goteros, etc.).
En cuanto a los inconvenientes del sistema NFT frente a la recirculación en sustratos, destacan los siguientes:
· En NFT la solución nutritiva puede alcanzar temperaturas excesivamente elevadas, mayores que en sustrato, que perjudiquen al sistema radicular, especialmente en cultivos bajo invernadero en épocas calurosas. Ello obliga, para este tipo de cultivos, a incorporar algún sistema de refrigeración de la solución, mientras que en sustratos no es necesario si se evita un excesivo calentamiento de dicha solución en las tuberías de distribución.
En lo que se refiere a la situación contraria, el enfriamiento excesivo de la solución nutritiva en NFT, también llega a ser un factor limitante y, para contrarrestarlo, hay que instalar una caldera que permita el calentamiento del agua, cuando sea necesario, antes de aportarla al cultivo.
· Los niveles de oxígeno en el agua pueden llegar a ser excesivamente bajos en NFT, lo que impide una adecuada oxigenación de las raíces del cultivo y origina la muerte de éstas. Esto puede ser especialmente preocupante con altas temperaturas, ya que se reduce la solubilidad del oxígeno en el agua, mientras que la actividad metabólica de la planta es superior y tiene, por tanto, mayores necesidades de dicho elemento. Para evitar estos problemas, es necesario crear la mayor turbulencia posible en las caídas del agua a diferentes niveles (desde los canales de cultivo a la tubería colectora y desde ésta al tanque colector) con el fin de aumentar su oxigenación. Asimismo, no se deben disponer canales excesivamente largos.
Frente a ello, para conseguir una buena oxigenación de las raíces del cultivo en un sistema recirculante en sustratos, sólo es necesario mantener en éstos una adecuada relación agua-aire, evitando su encharcamiento.
· Los canales de cultivo del NFT son caros ya que han de ser de un material rígido y de calidad para mantener una lámina de agua correcta, mientras que en recirculación en sustratos, los canales de recogida del drenaje pueden ser mucho más sencillos, ya que su única función es la de llevar dicho drenaje hasta el tanque de acumulación.
Recientemente se ha desarrollado en el Sureste peninsular un nuevo sistema de cultivo hidropónico denominado NGS (New Growing System), que presenta unas características de instalación y funcionamiento muy parecidas al NFT, aunque no se puede considerar como tal ya que no es necesario mantener a nivel radicular una lámina de solución nutritiva tan estricta. Este sistema parece solventar algunos de los inconvenientes del NFT.
El sistema NGS básicamente incorpora como novedad la sustitución del canal de cultivo del NFT por una bolsa de polietileno que contiene otras dos capas de plástico. Éstas dos últimas están perforadas de forma que los agujeros no coincidan en la misma vertical en las diferentes capas, lo que evita que la raíz se acumule directamente en el fondo de la bolsa, ya que ello acarrearía problemas de encharcamiento. De este modo, antes de que el sistema radicular alcance el tercer nivel, habrá realizado un crecimiento en escalera que reducirá la acumulación de raíces en el fondo. Esta manera sencilla de sustituir los canales de cultivo clásicos del NFT permite reducir drásticamente los costes de instalación.
Por otro lado, este sistema ha conseguido mejorar, de forma aparentemente exitosa, la oxigenación de la solución nutritiva y reducir los problemas de encharcamiento que se producen muchas veces en los NFT clásicos, gracias al sistema de bolsa comentado.
3. CONTROL MICROBIOLÓGICO EN SISTEMAS DE CULTIVO CON RECIRCULACIÓN
3.1. Introducción
Aunque uno de los objetivos que se persiguen con la implantación de los cultivos sin suelo es reducir la incidencia de ciertas enfermedades radiculares, no cabe duda que en dichos cultivos los ataques fúngicos en la raíz son relativamente frecuentes e incluso algunos hongos, como Pythium aphanidermatum, pueden llegar a ser más peligrosos que en suelo, causando importantes podredumbres. En ocasiones, las enfermedades radiculares pueden alcanzar un rápido desarrollo, al igual que ocurre con algunas enfermedades foliares, debido a que los agentes infecciosos, una vez introducidos en el sistema, son favorecidos como resultado de la abundancia de un huésped genéticamente uniforme, la existencia de un medio físico con un régimen de humedad y temperatura más constante, y la disponibilidad de un mecanismo para la dispersión rápida y uniforme del agente infeccioso radicular a través del sistema de cultivo.
Cuando se trabaja en sistemas de cultivo en sustratos abiertos, aunque los daños pueden ser graves, no existe el riesgo de una invasión generalizada a partir de un foco inicial, pues las plantas se desarrollan en unidades de sustrato independientes que no pueden infectarse entre sí a través del agua de riego. Sin embargo, si el drenaje es recogido y utilizado nuevamente en el riego del cultivo, los propágulos de patógenos radiculares que pudieran existir en un punto concreto conseguirán una rápida dispersión por toda la plantación, pudiendo ocasionar daños devastadores que en cultivos con drenaje libre habrían sido sólo locales.
Ante esta posibilidad, no parece lógico plantearse la recirculación de las soluciones nutritivas sin la utilización de algún método de control efectivo de los patógenos infecciosos. Hay que tener en cuenta que la producción hortícola se parece cada vez más a una producción de tipo industrial en la que los inputs son muy costosos y el agricultor tiene que optimizar el empleo de los factores de producción.
3.2. Patógenos infecciosos radiculares que pueden afectar a los cultivos sin suelo
Los cultivos sin suelo se ven afectados por una menor diversidad de microorganismos infecciosos radiculares que los cultivos convencionales en suelo. Sin embargo, las pérdidas originadas en aquéllos son ocasionalmente mayores que en éstos.
En la tabla 2 se indican los agentes infecciosos que han sido aislados de las raíces de especies hortícolas que crecen en cultivos sin suelo. Con la excepción de Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici, la mayoría de las enfermedades radiculares destructivas que aparecen en estos cultivos se han atribuido directa o indirectamente a hongos de los géneros Pythium, Phytophthora, Plasmopara y Olpidium, que producen esporas móviles conocidas como zoosporas. Estas especies se ven favorecidas en un medio acuático, habiéndose demostrado experimentalmente su propagación por recirculación de la solución nutritiva infectada.
Tabla 2. Agentes infecciosos aislados de las raíces de especies hortícolas en cultivos sin suelo. |
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Patógeno |
Propagación por la solución nutritiva infectada |
Bacterias |
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Clavibacter michiganense |
Inconsistente |
Psedomonas solanacearum |
Sí |
Hongos no zoospóricos |
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Colletotrichum coccodes |
Inconsistente |
Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici |
Inconsistente |
F. o. radicis-lycopersici |
Inconsistente |
F. o. cucumerinum |
No |
Pythium ultimum |
Inconsistente |
Verticillium dahliae |
No |
V. tricorpus |
No |
Thielaviopsis basicola |
No probado |
Hongos zoospóricos |
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Phytophthora cryptogea |
Sí |
Phytophthora nicotianae |
Sí |
Plasmopara lactucae-radicis |
Sí |
Pythium aphanidermatum |
Sí |
Pythium debaryanum |
Sí |
Pythium dissotocum |
Sí |
Pythium intermedium |
Sí |
Pythium irregulare |
No probado |
Pythium myriotylum |
Sí |
Pythium sylvaticum |
No probado |
Olpidium brassicae |
Sí |
Olpidium radicale |
Sí |
Virus |
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LBVV (transmitido por O. brassicae) |
Sí |
MNSV (transmitido por O. radicale) |
Sí |
TMV |
Sí |
CGMMV |
Sí |
Fuente: Stanghellini y Rasmussen (1994) |
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3.3. Métodos de control de patógenos infecciosos radiculares en soluciones recirculantes
El conocimiento de las vías de acceso de los patógenos es fundamental para mantener un medio libre de éstos. Además, es esencial la identificación exacta del patógeno específico implicado para la selección o el desarrollo de una estrategia apropiada de control, ya que no se puede aplicar ningún método simple a todos los patógenos infecciosos radiculares.
En la tabla 3 se enumeran diversos métodos de control de patógenos infecciosos radiculares.
Tabla 3. Métodos de control microbiológico. |
A. Métodos culturales 1. Sanidad 2. Manipulación del medio físico B. Métodos biológicos 1. Empleo de cultivares resistentes 2. Empleo de microorganismos antagonistas C. Tratamientos físicos 1. Ozonización 2. Ultrafiltración 3. Tratamiento térmico 4. Radiación ultravioleta D. Métodos químicos 1. Uso de fungicidas 2. Uso de productos oxidantes 3. Uso de otros biocidas |
Un adecuado control microbiológico debe implicar la combinación de varios de estos métodos de lucha, de forma que, a través del conocimiento de las especies patógenas que pueden afectarnos en cada momento y del riesgo real existente, podamos elegir la estrategia más conveniente. Así por ejemplo la desinfección de la solución con un tratamiento físico (radiación ultravioleta, tratamiento térmico, etc.) puede no ser necesaria durante todo el periodo de cultivo, y su intensidad de aplicación puede que no tenga que ser constante, lo cual repercutirá en una disminución de los gastos de desinfección. Sin embargo esto requiere de un mayor nivel de investigación del que actualmente se dispone. A continuación se comentan brevemente cada uno de los distintos métodos de control existentes.
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