Manejo de la solución nutritiva2020Autores: Mónica Flores, Elizabeth González y Víctor Escalona

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Figura 1:Conductímetro portátil. Figura 3: Conductímetro portátil.

Figura 2: Conductímetro de laboratorio.

Manejo de la solución nutritiva

Para un óptimo rendimiento del cultivo la concentración de nutrientes dependerá de varios factores, entre ellos:

• Cultivo (especie, variedad) y su estado fenológico (plántula, estado vegetativo, floración, etc).

• Condiciones de cultivo como, condiciones ambientales, medio de cultivo utilizado, tipos de fertilizantes usados y la calidad del agua de riego entre otros.

En la bibliografía se pueden encontrar diferentes recomendaciones sobre la concentración óptima de cada nutriente para cada especie (ver algunos ejemplos en los anexos).

Sin embargo, no sólo la concentración de nutrientes es importante. Para un correcto manejo de la solución nutritiva se necesita registrar y controlar la conductividad eléctrica, el pH, la cantidad de oxígeno disuelto y la temperatura.

Conductividad eléctrica.

Una vez preparada la solución nutritiva y a modo de verificar la cantidad de nutrientes totales aplicados se realiza la medición de conductividad eléctrica (CE).

La conductividad eléctrica se define como la capacidad de una sustancia de conducir la corriente eléctrica, lo cual ocurre cuando hay iones disueltos en el agua, como en el caso de la solución nutritiva. Se mide con un conductímetro

(Figuras 1, 2 y 3), el cual, mediante la medida de conductividad eléctrica, entrega de manera indirecta información sobre la concentración total de los iones disueltos. La unidad de medición utilizada comúnmente es el Siemens*cm-1 (S*cm-1), mili Siemens (mS*cm-1), lo cual es igual a 10-3 Siemens*cm-1 y micro Siemens*cm-1 (µS*cm-1), lo cual es igual a 10-6 Siemens*cm-1.

Cada cultivo tiene un valor óptimo de CE (Tabla 1). Sin embargo, el rango ideal para la mayoría de los cultivos hidropónicos es entre 1,5-2,5 mS*cm-1. Valores mayores de CE dificultarán la absorción de agua por las raíces debido a la alta presión osmótica generada por las sales disueltas. Por el contrario, valores menores de CE afectarán el rendimiento del cultivo y provocarán deficiencias nutricionales.

Los iones que aportan a la conductividad eléctrica son Ca+2, Mg+2, K+, Na+, NO3

-, SO4-2, Cl-, HCO3

- y OH-

ya que se encuentran en altas concentraciones. Por otro lado, los micronutrientes, al estar en pequeñas cantidades no afectarán la conductividad eléctrica. Así, el incorporar macronutrientes a la solución nutritiva se traducirá en un incremento de la CE mientras que la incorporación de micronutrientes no producirá cambios en la medición. Se debe recordar que los micronutrientes, si se aplican en exceso, pueden generar toxicidad, por lo que es importante llevar un registro de cuando se aplicaron para no cometer errores.

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Cultivos CE (mS*cm-1) pH Cultivos CE (mS*cm-1) pHEsparrago 1,4-1,8 6,0-6,8 Puerro 1,4-1,8 6,5-7,0Albahaca 1,0-1,6 5,5-6,0 Lechuga 1,2-1,8 6,0-7,0Brocoli 2,8-3,5 6,0-6,8 Pak Choi 1,5-2,0 7,0Repollo 2,5-3,0 6,5-7,0 Pimiento 0,8-1,8 5,5-6,0

Apio 1,8-2,4 6,5 Perejil 1,8-2,2 6,0-6,5Calabacín 1,8-2,4 6,0 Espinaca 1,8-2,3 6,0-7,0

Pepino 1,7-2,0 5,0-5,5 Frutilla 1,8-2,2 6,0Berenjena 2,5-3,5 6,0 Tomate 2,0-4,0 6,0-6,5Tabla 1: Rango óptimo de CE y pH para cultivos hidropónicos (Sharma et al., 2018).

Figura 5: pH metro portátil.

pH

El pH es una variable química que permite medir el grado de acidez o alcalinidad de una sustancia. Su valor indica la relación entre la concentración de iones H+ y OH- libres en la solución y sus valores van desde 0 a 14, siendo el 7 el valor correspondiente al pH neutro. Valores menores a 7 corresponden a pH ácidos y valores mayores a 7 a pH alcalinos o básicos. Se mide con el pH metro, equipo que cuenta con un electrodo que registra la concentración de H+ (protones) libres (Figuras 4 y 5). El valor de pH también puede estimarse con cintas de pH, las cuales tienen un indicador que cambia de color de acuerdo con el pH de la solución medida (Figura 6).

El pH en una solución nutritiva es importante ya que determina la disponibilidad de los nutrientes. De él dependerá la forma química en la que se presenta cada elemento en la solución. Si bien cada cultivo tiene un óptimo de pH para su desarrollo (Tabla 1) los valores recomendados para hidroponía varían frecuentemente entre 5,5 y 6,5; lo cual corresponde a un pH ligeramente ácido.

Los cambios en el pH pueden causar desbalance nutricional en las plantas y mostrar síntomas de deficiencia o toxicidad. Sin embargo, esto no se debe a la falta o exceso de concentración del nutriente, sino porque el elemento puede no encontrarse en la forma química necesaria para ser absorbido por la planta. En la Tabla 2 se muestra el efecto del pH en la absorción de los diferentes nutrientes.

Para ajustar el pH se sugiere utilizar ácido nítrico, sulfúrico y fosfórico, solos o en combinación. Para su aplicación se recomienda preparar una solución diluida de ácido (1-10%) y con ella ajustar el pH de la solución nutritiva del cultivo. Esta recomendación tiene dos objetivos principales, el primero es evitar riesgos en la manipulación como quemaduras en la piel del operario. Una vez que preparada la solución diluida con todas las medidas de seguridad (guantes, mascarilla y antiparras)

ésta se vuelve segura para su manipulación. El segundo tiene que ver con la precisión con que se debe agregar el ácido (sin diluir) o solución ácida (diluida) para ajustar el pH de la solución nutritiva. Si se utiliza un ácido sin diluir las cantidades agregadas deben ser muy precisas, ya que una gota puede hacer que el pH de la solución cambie rápidamente. Al emplear una solución ácida diluida se pueden agregar volúmenes mayores sin el peligro de que el pH de la solución baje de manera brusca, facilitando el ajuste.

Figura 4: pH metro de laboratorio.

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Oxígeno disuelto

La concentración de oxígeno en el agua dependerá principalmente de la demanda del cultivo. Cuando la actividad fotosintética aumenta, también lo hace el requerimiento de oxígeno, por lo que la concentración de este en la solución nutritiva será baja. Lo mismo ocurre con el incremento de la temperatura, a mayor temperatura mayor requerimiento de oxígeno. Sin embargo, a medida

que la temperatura del agua aumenta, la solubilidad del oxígeno disminuye. Por esto es necesario evitar las altas temperaturas dentro del invernadero. En la Tabla 3 se muestra la solubilidad del oxígeno de acuerdo con la temperatura.

Para medir la concentración de oxígeno disuelto se utiliza un oxímetro (Figuras 7 y 8), el cual entrega los valores de porcentaje de saturación (%), o bien como miligramos por litro (mg*L-1) lo cual es equivalentes a partes por millón (ppm).

Una concentración de 7 mg*L-1 es lo ideal para los sistemas hidropónicos. Se debe procurar no llegar nunca al límite inferior de 3-4 mg*L-1 ya que a estas concentraciones de oxígeno disuelto se inhibe el crecimiento de la raíz. Éstas comienzan a morir por hipoxia, lo cual se manifiesta como raíces de color marrón.

Si el sistema presenta síntomas de hipoxia (raíces marrones de manera generalizada en el cultivo) se debe primero, chequear si la temperatura está dentro de los rangos permitidos. Posteriormente se debe incrementar la agitación de la solución nutritiva mejorando el retorno o bien incorporando algún sistema de aireación.

Figura 6: Cintas de pH.

Tabla 2: Absorción de nutrientes de acuerdo con el pH (Trejo y Gómez, 2012). Una barra más ancha representa mayor absorción.

4.0 pH 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 pH 10

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Figura 8: Oxímetro de laboratorio.

Figura 9: Tasa de crecimiento en respuesta a la temperatura (°C) (Kubota, 2016).

Temperatura (°C)Solubilidad del oxígeno en

agua pura (mg*L-1)

10 11,2915 10,0820 9,0925 8,2630 7,5635 6,9540 6,4145 5,93

Tabla 3: Solubilidad del oxígeno de acuerdo con la temperatura (Trejo y Gómez, 2012).

Figura 10: Termómetro digital.

Figura 7: Oxímetro portátil.

TEMPERATURA

En general, todos los procesos fisiológicos se ven afectados por la temperatura. En la solución nutritiva la temperatura influye en la absorción de nutrientes y en la captación de agua. Cada especie vegetal tiene un mínimo, un óptimo y un máximo de temperatura para su desarrollo (Figura 9), por lo que muchas veces se requiere la implementación de sistemas calentadores o enfriadores en el invernadero. Se recomienda intentar mantener un rango de temperatura constante y lo más cercano al óptimo de la especie que se está cultivando. Medir y controlar la temperatura de la solución nutritiva también es importante ya que afecta la concentración de oxígeno disuelto (Tabla 3).

Para medir la temperatura ambiental se pueden usar diferentes tipos de termómetros (Figura 10), pero para medir la temperatura la solución nutritiva estos deben ser sumergibles.

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CE mS*cm-1(25°C) 2,6NH4 mmol*L-1 1,25

K 11,0Ca 4,5Mg 1,0

NO3 19,0SO4 1,125

H2PO4 2,0Fe µmol*L-1 40

Mn 5Zn 4B 30

Cu 0,75Mo 0,5

Solución nutritiva recomendada para lechuga en agua recirculante.

CE mS*cm-1(25°C) 2,3NH4 mmol*L-1 1,25

K 8,75Ca 4,25Mg 2,0

NO3 13,75SO4 3,75

H2PO4 1,25Fe µmol*L-1 15

Mn 10Zn 5B 30

Cu 0,75Mo 0,5

Solución nutritiva recomendada para tomate en lana de roca.

CE mS*cm-1(25°C) 2,2NH4 mmol*L-1 1,25

K 8,0Ca 4,0Mg 1,375

NO3 16,0SO4 1,375

H2PO4 1,25Fe µmol*L-1 15

Mn 10Zn 5B 25

Cu 0,75Mo 0,5

Solución nutritiva recomendada para pepino en lana de roca.

CE mS*cm-1(25°C) 1,5NH4 mmol*L-1 0,5

K 5,25Ca 2,75Mg 1,125

NO3 10SO4 1,125

H2PO4 1,25Fe µmol*L-1 20

Mn 10Zn 4B 20

Cu 0,75Mo 0,5

Solución nutritiva recomendada para fresas en agua recirculante.

Anexo 1Formulaciones de soluciones nutritivas (Sonneveld y Straver, 1994).

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CE mS*cm-1(25°C) 2,1NH4 mmol*L-1 1,5

K 6,75Ca 3,25Mg 2,5

NO3 15,5SO4 1,5

H2PO4 1,25Fe µmol*L-1 15

Mn 10Zn 5B 30

Cu 0,75Mo 0,5

Solución nutritiva recomendada para berenjena en lana de roca.

CE mS*cm-1(25°C) 2,2NH4 mmol*L-1 1,25

K 7,25Ca 3,625Mg 2,0

NO3 16,00SO4 1,25

H2PO4 1,25Fe µmol*L-1 10

Mn 10Zn 5B 30

Cu 0,75Mo 0,5

Solución nutritiva recomendada para calabacín en lana de roca.

CE mS*cm-1(25°C) 2,2NH4 mmol*L-1 1,0

K 7,5Ca 4,75Mg 1,25

NO3 16,25SO4 1,5

H2PO4 1,25Fe µmol*L-1 10

Mn 10Zn 4B 20

Cu 0,5Mo 0,5

Solución nutritiva recomendada para melón en lana de roca.

CE mS*cm-1(25°C) 2,2NH4 mmol*L-1 1,25

K 6,5Ca 4,75Mg 1,5

NO3 15,5SO4 1,75

H2PO4 1,25Fe µmol*L-1 15

Mn 10Zn 5B 30

Cu 0,75Mo 0,5

Solución nutritiva recomendada para pimentón en lana de roca.

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AGRADECIMIENTOS

Se agradece al proyecto “Aumento del valor funcional y calidad organoléptica de hortalizas de hoja producidas en la región de O’Higgins mediante la aplicación controlada de estreses ambientales en sistemas de producción forzada y mínimo procesamiento IDI 30474703-0”. Financiado por el Fondo de Innovación para la Competitividad de la región del Libertador General Bernardo O’Higgins (Chile).

BIBLIOGRAFÍA

Trejo, L. and F. Gómez. 2012. Nutrient solutions for hydroponic systems (cap. 1, pp. 1-22). En: Toshiki, A. (Ed.). Hydroponics - A Standard Methodology for Plant Biological Researches. Rijeka, Croatia: InTech. 244p.

Sonneveld C. and N. Straver. 1994. Nutrient solution for vegetables and flowers grown in water or substrates. Proefstationvoor Tuinbouw onder Glas te Naaldwijk: 8: 1-45.

Sharma, N.; S. Acharya; K. Kumar; N. Singh and O.P. Chaurasia. 2018. Hydroponics as an advanced technique for vegetable production: An overview. Journal of Soil and Water Conservation, 17(4): 364-371.

Kubota, C. 2016. Growth, development, transpiration, and translocation as effected by abiotic environmental factors. (cap. 10, pp. 151-164). En: Kozai, T.; G. Niu and M. Takagaki. (Ed.). Plant Factory: An indoor vertical farming system for efficient quality food production. Amsterdam, The Netherlands: Academic Press. 432p.