SISTEMAS DE CULTIVO EN SUSTRATO: A SOLUCIÓN PERDIDA Y CON RECIRCULACIÓN DEL LIXIVIADO (3ª parte) Autor: MAGÁN CAÑADAS, J.J. Cultivos sin Suelo II. Curso Superior de Especialización. Pág. 173 - 205. Estación Experimental "Las Palmerillas" - Caja Rural de Almería 1. Introducción 2. Componentes De Un Sistema De Cultivo Sin Suelo 3. Clasificación De Los Sistemas De Cultivo Sin Suelo 3.1. Cultivo En Grava Con Subirrigación 3.2. Cultivo En Sustratos De Baja Capacidad De Retención De Agua Con Aporte En Superficie De La Solución Nutritiva 3.3. Cultivo En Sistemas Convencionales Con Sustrato 3.3.1. Cultivo En Bancadas De Arena 3.3.2. Cultivo En Sacos Rellenos De Sustrato 3.3.3. Otros Sistemas De Cultivo 3.3.4. Sistemas Cerrados Con Reutilización Del Lixiviado 4. Conceptos Básicos Para El Manejo De La Fertirrigación En Los Sistemas Convencionales Con Sustrato 4.1. Sistemas A Solución Perdida 4.2. Sistemas Con Reutilización Del Lixiviado 5. Bibliografía Tweet

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4. CONCEPTOS BÁSICOS PARA EL MANEJO DE LA FERTIRRIGACIÓN EN LOS SISTEMAS CONVENCIONALES CON SUSTRATO

4.1. Sistemas a solución perdida

Ya se ha comentado con anterioridad que estos sistemas fueron desarrollados originalmente a solución perdida, por lo que, con el fin de evitar un derroche de agua y nutrientes, habrá que aportarlos de la forma más ajustada posible a los requerimientos del cultivo. Esto significa tener que ofrecer riegos puntuales en función de esta demanda, la cual resulta variable a largo del día, entre días y a lo largo del periodo de desarrollo del cultivo. Tal filosofía difiere del manejo del riego llevado a cabo en otros sistemas de cultivo sin suelo, como por ejemplo los hidropónicos, en los que el aporte de solución nutritiva ha de ser continuo o intermitente de alta frecuencia al no existir una reserva de agua a nivel de la rizosfera como ocurre en los sistemas convencionales con sustrato.

No obstante, por muy bien que tratemos de manejar el sistema y por buenas que resulten las condiciones de cultivo (alta uniformidad de la instalación de riego, agua de buena calidad, etc), será inevitable tener que aportar un volumen de solución superior al absorbido por el cultivo, originándose de este modo un drenaje mínimo del 15-20 % que el agricultor no suele bajar del 20-25 % para mayor seguridad. Esto es así porque siempre van a aparecer ciertas diferencias en el caudal de los emisores de la instalación de riego y porque dentro del cultivo no todas las plantas van a presentar los mismos requerimientos hídricos. Además, resulta materialmente imposible ajustarse en cada momento a las necesidades de agua y nutrientes del cultivo, por lo que será necesario dicho drenaje para evitar desequilibrios de la solución existente en la rizosfera y la desecación progresiva del sustrato.




Cuanto menos óptimas sean las condiciones de cultivo, mayor deberá ser el drenaje desechado. Un ejemplo típico lo constituye el empleo de aguas salinas de baja calidad agronómica que, en algunos casos, obliga a realizar descartes de más del 50 % del agua aportada. Este porcentaje de drenaje se puede calcular en función de la acumulación máxima de los iones más perjudiciales, generalmente cloro o sodio, que el cultivo puede soportar con una merma asumible de producción, mediante la siguiente expresión:

donde:

D es el drenaje mínimo necesario que pretendemos calcular en tanto por uno.
Cg es la concentración existente en el agua de riego del ión perjudicial considerado en el cálculo.
Cm es la concentración máxima que se permite de ese ión en el sustrato.
Ca es el coeficiente de absorción de ese ión (cantidad consumida del mismo por unidad de volumen de agua a su vez absorbida por la planta).

Lógicamente, si pretendemos que todas las plantas del cultivo estén sometidas como mucho a la concentración máxima Cm, será necesario incrementar este porcentaje calculado debido a la incidencia de otros factores como la uniformidad de la instalación de riego. En este caso habrá que dividir D por el coeficiente de uniformidad (CU) de dicha instalación para obtener el porcentaje de drenaje final. En lo que se refiere a la incidencia de otro factor de de uniformidad como es la aparición de diferencias en las necesidades hídricas de distintas plantas dentro del cultivo, esto se solventa en cierta forma a nivel práctico colocando un emisor más en aquellas unidades de cultivo que están en los bordes de la parcela ya que reciben más radiación.

El control del drenaje se realiza mediante unas bandejas que se colocan a tal fin en un lugar representativo de la explotación. Sobre cada una de ellas se suelen disponer dos unidades de sustrato con sus correspondientes plantas, y se establece una ligera pendiente hacia uno de los extremos para recoger el lixiviado y contabilizarlo, bien manualmente o bien de forma automática por pulsos.

No sólo hay que intentar que el drenaje medio al final del día se ajuste al previamente calculado, sino que además en cada uno de los riegos efectuados el drenaje obtenido se debe aproximar lo máximo posible al deseado, objetivo que no es nada fácil de conseguir.

Por otro lado hay que tener en cuenta que la medida diaria del porcentaje de lixiviado no es más que una forma mecánica y sencilla de controlar la acumulación de sales en la rizosfera, de manera que conviene acompañarla de medidas más directas de las condiciones de desarrollo del cultivo, como la conductividad eléctrica y el pH tanto del drenaje como de la solución de aporte, con el fin de detectar posibles alteraciones importantes que se puedan producir. Asimismo conviene realizar análisis periódicos de ambas soluciones e incluso del agua de riego, si se sospecha que puede haber variado su composición, con el fin de corregir a tiempo ciertas alteraciones no detectadas. Actualmente en los cultivos a solución perdida de Almería se vienen realizando una media de unos tres controles analíticos por campaña, dado el alto grado de experiencia que se ha alcanzado con este tipo de sistemas en la zona.

Un aspecto muy importante a tener en cuenta en el manejo del riego es la decisión del momento óptimo para llevarlo a cabo. Lógicamente, con el fin de facilitar dicho manejo, nos interesa dar riegos lo más largos posibles para establecer así una baja frecuencia. Sin embargo esto tiene un límite, y el momento más adecuado será aquél en que necesitamos reponer en el sustrato el agua consumida por la planta desde el riego anterior cuando las condiciones empiezan a no ser favorables para la raíz. Ahora bien, ¿cuándo aparecen esas condiciones?. En un principio podría pensarse que sería en el momento en el que se agotase el agua fácilmente disponible existente en el sustrato con el fin de evitar que la planta tenga que hacer uso del agua de reserva, la cual está retenida a una mayor presión matricial. Sin embargo esto no es así, pues además de las fuerzas de retención mátricas, la planta debe vencer la presión osmótica de la solución y ésta irá aumentando conforme el consumo del agua existente en el sustrato incremente la concentración salina, por lo que el riego deberá darse antes que la conductividad eléctrica de la solución llegue a ser excesiva. Pero a niveles prácticos existe otro factor más sensible para definir el momento del riego que es la composición de la solución nutritiva, ya que en el entorno de la raíz existe una solución con un equilibrio diferente a la que presenta la solución de aporte y, al regar, los equilibrios resultantes serán la media ponderada entre ambos. Dado que lo que se pretende es alterar lo menos posible el status establecido, nos interesa que el porcentaje de solución entrante sea pequeño. De este modo se acepta que la reposición se lleve a cabo cuando se haya consumido el 5 % o como mucho el 10 % del agua retenida por el sustrato.

Según lo dicho anteriormente, el volumen de agua a aportar en cada riego quedará definido por ese porcentaje de un 5 a un 10 % que se ha aceptado como admisible, y habrá que calcularlo en cada caso concreto en función del volumen de sustrato y de su contenido en agua. A continuación, dado que, generalmente, los agricultores establecen la duración de los riegos por tiempo en vez de por volumen, que sería lo ideal, hay que transformar el volumen en tiempo de riego conociendo el caudal arrojado por los emisores. Ese tiempo así calculado se suele mantener invariable a lo largo del cultivo, aunque puede haber situaciones que obliguen a su alteración, como por ejemplo una desecación excesiva del sustrato debido a un manejo inadecuado, que induzca a acortar los riegos con el fin de conseguir su rehidratación, o todo lo contrario, un encharcamiento excesivo que aconseje alargar los riegos con el fin de distanciarlos y evitar problemas de oxigenación.

Otro aspecto fundamental en el manejo de los cultivos sin suelo es el establecimiento de la solución nutritiva de aporte ya que, a excepción del carbono y el oxígeno, que la planta toma del aire, y del hidrógeno, que incorpora del agua, el resto de los nutrientes minerales los obtiene disueltos en el agua que absorbe por la raíz. Los mecanismos de absorción son diversos dependiendo del tipo de elemento del que se trate y el proceso tiene lugar a unas determinadas concentraciones, que resultan diferentes para cada nutriente y varían en función de la especie, variedad, fase vegetativa, condiciones ambientales, etc. De este modo, a través de la fertirrigación vamos a intentar que los iones se encuentren de forma disponible y en cantidad suficiente en el entorno de la raíz, ya que de lo contrario se producirá la deficiencia de algún elemento y la alteración de los coeficientes de absorción. En definitiva se trata de mantener el equilibrio y la concentración de iones en la solución nutritiva del entorno radicular que permita la absorción por la raíz de cada ion a su coeficiente particular.

Dado que los equilibrios de consumo de la planta no son exactamente iguales a los de la solución de entorno, tampoco tienen que serlo los de la solución de aporte con la que se pretende reponer los consumos de agua y nutrientes efectuados por la planta. Tan sólo en el caso hipotético de que no se produjese lixiviado alguno, la solución entrante debería coincidir plenamente con las concentraciones de absorción del cultivo, pero ya hemos visto que en la práctica esto no va a suceder nunca. No obstante, aún así tampoco coincidirá con la solución de entorno.

Para diseñar la solución nutritiva de aporte, habrá que tener en cuenta tanto la solución de entorno que pretendemos mantener, como los coeficientes de absorción del cultivo y el porcentaje de drenaje a establecer. De este modo para cada ion particular podemos calcular matemáticamente la concentración de entrada necesaria mediante la siguiente expresión:

donde:

Ce es la concentración del ión para el que realizamos el cálculo en la solución de aporte.
Ca es el coeficiente de absorción para ese ión.
Cr es la concentración requerida en el entorno radicular.
D es el porcentaje de drenaje.

La concentración de un ion en la rizosfera será mayor o menor que en la solución de aporte dependiendo de la facilidad con que lo absorba la planta. De este modo, en el caso de iones de fácil absorción como el amonio, el fósforo o el potasio, podemos aportarlos a una concentración inferior a su coeficiente de absorción, lo que va a reducir su nivel en la raíz sin que se afecte el cultivo y disminuir las pérdidas por lixiviación. En cambio, en el caso de aquellos iones que la planta absorbe de forma pasiva y con dificultad como el calcio, tendremos que aportarlos a una concentración superior a su coeficiente de absorción, para que se acumulen en la rizosfera y se “fuerce” la entrada en la planta, alcanzándose así su máximo potencial de absorción. En el cuadro 1 se muestran las relaciones que suelen encontrarse entre las concentraciones de diferentes iones en la solución de aporte y en la del entorno de la raíz en un sustrato inerte.

Teniendo en cuenta la relación: Cr=R·Ce, podemos modificar la ecuación 2 de la siguiente forma:

Una vez diseñada la solución nutritiva de aporte y, por tanto, definidas las concentraciones de los diferentes iones presentes en ella, tan sólo queda llevar a cabo su formulación, deduciendo de tales concentraciones las que aporta el agua de riego y añadiendo la diferencia mediante abonos minerales.

Sin embargo, a pesar de la importancia que se ha concedido en los párrafos anteriores al adecuado diseño de la solución de aporte con el fin de cubrir las absorciones del cultivo y fijar a nivel radicular una solución óptima que no constituya un factor limitante para el proceso de absorción, la experiencia práctica demuestra que, al menos en nuestras condiciones de cultivo, no resultan determinantes para el desarrollo de la plantación ligeras variaciones en la composición química de dicha solución debido a la capacidad de adaptación del cultivo. Además, como en los sistemas abiertos no se reutiliza el lixiviado obtenido, no existe el riesgo de que se desequilibre la solución con el tiempo debido a un aporte desajustado de fertilizantes, tal y como ocurre en los sistemas cerrados. Por tanto es posible llevar a cabo un cultivo de este tipo con muy pocos controles analíticos, tal y como se comentó con anterioridad. 

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