common:navbar-cta
Descargar AppBlogFuncionalidadesTarifasAsistenciaIniciar Sesión

4.2 Sistemas sin suelo

2 years ago

24 min read
EnglishEspañolعربىFrançaisPortuguêsItalianoहिन्दीKiswahili中文русский

La intensa investigación llevada a cabo en el campo del cultivo hidropónico ha llevado al desarrollo de una gran variedad de sistemas de cultivo (Hussain et al. 2014). En términos prácticos, todos ellos también se pueden implementar en combinación con la acuicultura; sin embargo, para este fin, algunos son más adecuados que otros (Maucieri et al. 2018). La gran variedad de sistemas que pueden utilizarse requiere una categorización de los diferentes sistemas sin suelo (Tabla 4.1).

Tabla 4.1 Clasificación de los sistemas hidropónicos según diferentes aspectos

tabla tead tr class="encabezado» La característico/th ThCategorías/th Los ejemplores/th /tr /thead tbody tr class="impar» td rowspan="6"Sistema sin suelo/td td rowspan="3"Sin sustrato/td TDNFT (técnica de película nutritiva) /td /tr tr class="incluso» Tdaeroponicas/TD /tr tr class="impar» TDdFT (técnica de flujo profundo) /td /tr tr class="incluso» td rowspan="3"Con sustrato/td TD Sustratos orgánicos (turba, fibra de coco, corteza, fibra de madera, etc.) /td /tr tr class="impar» td Sustratos inorgánicos (lana de piedra, piedra pómez, arena, perlita, vermiculita, arcilla expandida) /td /tr tr class="incluso» TD Sustratos sintéticos (poliuretano, poliestireno) /td /tr tr class="impar» td rowspan="2"Sistemas abierto/cerrados/td TDOpen o ejecutar-towaste sistemas/td td Las plantas se alimentan continuamente con solución «fresca» sin recuperarse la solución drenada de los módulos de cultivo (Fig. 4.1a) /td /tr tr class="incluso» TDsistemas cerrados o de recirculación/td td La solución nutritiva drenada se recicla y se rellena con nutrientes al nivel de CE correcto (Fig. 4.1b) /td /tr tr class="impar» td RowSpan="2"Abastecimiento de agua/td TDContinuo/TD TDNFT (técnica de película nutritiva) DFT (técnica de flujo profundo) /td /tr tr class="incluso» TDperiódica/TD Riego por goteo, reflujo y flujo, aeroponica/td /tr /tbody /tabla

4.2.1 Sistemas de sustrato sólido

Al comienzo del cultivo sin suelo en la década de 1970, se probaron muchos sustratos (Wallach 2008; Blok et al. 2008; Verwer 1978). Muchos fracasaron por razones tales como ser demasiado húmedo, demasiado seco, no sostenible, demasiado caro y la liberación de sustancias tóxicas. Varios sustratos sólidos sobrevivieron: lana de piedra, perlita, coco (fibra de coco), turba, espuma de poliuretano y corteza. Los sistemas de sustrato sólido se pueden dividir de la siguiente manera:

Sustratos fibroso Estos pueden ser orgánicos (por ejemplo, turba, paja y fibra de coco) o inorgánicos (por ejemplo, lana de piedra). Se caracterizan por la presencia de fibras de diferentes tamaños, que confieren al sustrato una alta capacidad de retención de agua (60— 80%) y una modesta capacidad de aire (porosidad libre) (Wallach 2008). Un alto porcentaje del agua retenida está fácilmente disponible para la planta, lo que se refleja directamente en el volumen mínimo de sustrato por planta requerido para garantizar un suministro suficiente de agua. En estos sustratos no hay gradientes evidentes de agua y salinidad a lo largo del perfil y, en consecuencia, las raíces tienden a crecer más rápido, uniformemente y abundantemente, utilizando todo el volumen disponible.

Sustratos granular Generalmente son inorgánicos (por ejemplo, arena, piedra pómez, perlita, arcilla expandida) y se caracterizan por diferentes tamaños de partículas y por lo tanto texturas; tienen alta porosidad y son drenantes libres. La capacidad de retención de agua es bastante pobre (10 a 40%), y gran parte del agua retenida no es fácilmente accesible para la planta (Maher et al. 2008). Por lo tanto, el volumen requerido de sustrato por planta es mayor en comparación con los fibrosos. En sustratos granulares, se observa un marcado gradiente de humedad a lo largo del perfil y esto hace que las raíces se desarrollen principalmente en el fondo de los contenedores. Para la planta se requieren tamaños de partículas más pequeños, aumento de la capacidad de retención de agua, homogeneidad de la humedad y mayor EC y un menor volumen del sustrato.

Los sustratos generalmente se envuelven en revestimientos plásticos (llamados bolsas de cultivo o losas) o se insertan en otros tipos de contenedores de varios tamaños y de materiales sintéticos.

Antes de plantar, el sustrato debe estar saturado con el fin de:

  • Proporcionar un suministro adecuado de agua y nutrientes en toda la losa del sustrato.

  • Lograr niveles uniformes de EC y pH.

  • Expulsar la presencia de aire y hacer una humectación homogénea del material.

Es igualmente importante que una fase seca del sustrato después de la siembra estimule a las plantas a evolucionar la exploración homogénea del sustrato por raíces para obtener un sistema radicular abundante y bien distribuido en los diferentes niveles y exponer las raíces al aire. Usar un sustrato por segunda vez rehumectando puede ser un problema porque la saturación no es posible debido a los orificios de drenaje en la envoltura de plástico. En un sustrato orgánico (como el coco), adoptando giros cortos y frecuentes de riego, es posible recuperar la capacidad de retención de agua para utilizarlo por segunda vez, más fácilmente que los sustratos inertes (lana de piedra, perlita) (Perelli et al. 2009).

4.2.2 Sustratos para sistemas de base media

Un sustrato es necesario para el anclaje de las raíces, un soporte para la planta y también como mecanismo agua-nutritivo debido a su microporosidad y capacidad de intercambio catiónico.

Las plantas cultivadas en sistemas sin suelo se caracterizan por una relación desbalanceada/raíz, demandas de agua, aire y nutrientes mucho mayores que en condiciones de campo abierto. En este último caso, las tasas de crecimiento son más lentas, y las cantidades de sustrato son teóricamente ilimitadas. Para satisfacer estos requisitos, es necesario recurrir a sustratos que, solos o en mezcla, aseguren condiciones químicas, físicas y nutricionales óptimas y estables. Un conjunto de materiales con diferentes características y costos se puede utilizar como sustratos, como se ilustra en la Fig. 4.2. Sin embargo, hasta el momento, no hay un sustrato que pueda usarse universalmente en todas las situaciones de cultivo.

! image-20200930002938155

Fig. 4.2 Materiales utilizables como sustratos en sistemas sin suelo

4.2.3 Caracterización de sustratos

La densidad aparente (BD) se expresa por el peso seco del sustrato por unidad de volumen. Permite el anclaje de las raíces y ofrece soporte a la planta. El BD óptimo para cultivos en un recipiente varía entre 150 y 500 kg msup-3/sup (Wallach 2008). Algunos sustratos, por su baja DB y su flojedad, como es el caso de la perlita (ca. 100 kg msup-3/sup), el poliestireno en gránulos (ca. 35 kg msup-3/sup) y la turba no comprimida Sphagnum (ca. 60 kg msup-3/sup), no son adecuados para su uso solo, especialmente con plantas que crecen verticalmente.

Cuadro 4.2 Principales características químicas y físicas de las turbas y la fibra de coco. (dm = materia seca)

tabla tead tr class="encabezado» th Rowspan="2"características/th th colspan="2"pantanos elevados/th Thfen pantanas/th th RowSpan="2"Fibra de coco (coco) /th /tr tr TDBlond/TD TDBrown/TD TDBlack/TD /tr /thead tbody tr class="incluso» TDMateria orgánica (% dm) /td td94—99/td td94—99/td td55—75/td td94—98/td /tr tr class="impar» tDash (% dm) /td td1—6/td td1—6/td td23—30/td td3—6/td /tr tr class="incluso» TdPorosidad total (% vol) /td td84—97/td td88—93/td td55—83/td td94—96/td /tr tr class="impar» TDCapacidad de retención de agua (% vol) /td td52—82/td td74—88/td td65—75/td td80—85/td /tr tr class="incluso» TDFree Porosity (% vol) /td td15—42/td td6—14/td td6—8/td td10—12/td /tr tr class="impar» Densidad TDBulk (kg msup3/sup) /td td60—120/td td140—200/td td320—400/td td65—110/td /tr tr class="incluso» TDCec (meq%) /td td100—150/td td120—170/td td80—150/td td60—130/td /tr tr class="impar» TdNitrógeno total (% dm) /td td0.5—2.5/td td0.5—2.5/td td1.5—3.5/td td0.5—0.6/td /tr tr class="incluso» TDC/N/TD td30—80/td td20—75/td td10—35/td td70—80/td /tr tr class="impar» TDCalcio (% dm) /td td2/td td—/td /tr tr class="incluso» TDpH (HSub2/subo) /td td3.0—4.0/td td3.0—5.0/td td5.5—7.3/td td5.0—6.8/td /tr /tbody /tabla

Fuente: Enzo y otros (2001)

Porosidad El sustrato ideal para cultivos en maceta debe tener una porosidad de al menos 75% con porcentajes variables de macróporos (15— 35%) y microporos (40— 60%) dependiendo de las especies cultivadas y de las condiciones ambientales y de los cultivos (Wallach 2008; Blok et al. 2008; Maher et al. 2008). En contenedores de pequeño tamaño, la porosidad total debe alcanzar el 85% del volumen (Bunt 2012). La estructura debe ser estable con el tiempo y debe resistir la compactación y la reducción del volumen durante las fases de deshidratación.

Capacidad de retención de agua La capacidad de retención de agua garantiza niveles adecuados de humedad del sustrato para los cultivos, sin tener que recurrir a irrigaciones frecuentes. Sin embargo, la capacidad de retención de agua no debe ser demasiado alta para evitar la asfixia radicular y el enfriamiento excesivo. El agua disponible para la planta se calcula por la diferencia entre la cantidad de agua en la capacidad de retención y la retenida en el punto de marchitez. Esto debería ser del 30 al 40% del volumen aparente (Kipp et al. 2001). Finalmente, se debe considerar que con el constante aumento de la biomasa del sistema radicular durante el crecimiento, la porosidad libre en el sustrato se reduce gradualmente y se modifican las características hidrológicas del sustrato.

_Cation Exchange Capacity (CEC) _ CEC es una medida de cuántos cationes se pueden retener en superficies de partículas de sustrato. En general, los materiales orgánicos tienen una CEC más alta y una mayor capacidad de amortiguación que los minerales (Wallach 2008; Blok et al. 2008) (Tabla 4.2).

pH Se requiere un pH adecuado para satisfacer las necesidades de las especies cultivadas. Los sustratos con un pH bajo son más adecuados para cultivos en contenedores, ya que se modifican más fácilmente hacia los niveles deseados mediante la adición de carbonato de calcio y también porque satisfacen las necesidades de un mayor número de especies. Además, durante el cultivo el valor del pH tiende a aumentar debido al riego con agua rica en carbonatos. El pH también puede variar en relación con el tipo de fertilizante utilizado. Es más difícil corregir un sustrato alcalino. Sin embargo, esto puede lograrse añadiendo fertilizantes azufre o fisiológicamente ácidos (sulfato de amonio, sulfato de potasio) o fertilizantes constitucionalmente ácidos (fosfato mineral).

_Conductividad eléctrica (CE) _ Los sustratos deben tener un contenido de nutrientes conocido y valores de CE bajos (véase también el cuadro 4.4). A menudo es preferible utilizar un sustrato químicamente inerte y añadir los nutrientes en relación con las necesidades específicas del cultivo. Hay que prestar especial atención a los niveles de la CE. Los altos niveles de CE indican la presencia de iones (por ejemplo, NASUP+/SUP) que, aunque no son importantes como nutrientes, pueden desempeñar un papel decisivo en la idoneidad del sustrato.

Salud y seguridad La salud en los sistemas y la seguridad de los agentes son proporcionados por la ausencia de patógenos (nematodos, hongos, insectos), sustancias potencialmente fitotóxicas (plaguicidas) y semillas de malas hierbas. Algunos materiales producidos industrialmente (arcilla expandida, perlita, lana de piedra, vermiculita y poliestireno) garantizan altos niveles de esterilidad debido a las altas temperaturas aplicadas durante su procesamiento.

Sostenibilidad Otra característica importante de un sustrato es su perfil de sostenibilidad. Muchos sustratos de uso común se enfrentan a desafíos ecológicos relacionados con su procedencia, proceso de producción y/o posterior procesamiento y huella al final de su vida útil. En este sentido, los sustratos procedentes de materiales con una huella ecológica baja (modificados de manera respetuosa con el medio ambiente y, en última instancia, biodegradables) son una característica adicional a considerar. La reutilización del sustrato también puede ser un aspecto importante de la sostenibilidad de un sustrato.

Costo Por último, pero no menos importante, el sustrato debe ser económico o al menos rentable, estar fácilmente disponible y estandarizado desde el punto de vista químico-físico.

4.2.4 Tipo de sustratos

La elección de los sustratos va desde los productos de origen orgánico o mineral presentes en la naturaleza y sometidos a un tratamiento especial (por ejemplo, turba, perlita, vermiculita) hasta los de origen orgánico derivados de actividades humanas (por ejemplo, residuos o subproductos agrícolas, industriales y urbanos) actividades) y de origen industrial obtenidos por procesos de síntesis (por ejemplo, poliestireno).

4.2.4.1 Materiales orgánicos

Esta categoría comprende los sustratos orgánicos naturales, incluidos los residuos, desechos y subproductos de naturaleza orgánica derivados de la agricultura (estiércol, paja, etc.) o, por ejemplo, industriales, subproductos de la industria maderera, etc. o de asentamientos urbanos, como lodos de aguas residuales, etc. Estos materiales pueden ser sometidos a procesamiento adicional, como la extracción y la maduración.

Todos los materiales que se pueden utilizar en hidroponía también se pueden utilizar en AP. Sin embargo, dado que la carga bacteriana en una solución AP puede ser mayor que en las soluciones hidropónicas convencionales, por lo tanto puede esperarse que los sustratos orgánicos sean propensos a una mayor tasa de descomposición, causando problemas de compactación del sustrato y aireación radicular. Por lo tanto, los materiales orgánicos pueden considerarse para cultivos con un ciclo de crecimiento más corto, mientras que los sustratos minerales pueden ser preferidos para cultivos con un ciclo de crecimiento largo.

Turba

La turba, utilizada sola o con otros sustratos, es actualmente el material de origen orgánico más importante para la preparación del sustrato. El término turba se refiere a un producto derivado de residuos de briofitas (Sphagnum), Cyperaceae (Trichophorum, Eriophorum, Carex) y otros (Calluna, Phragmites, etc.) transformados en condiciones anaeróbicas.

Los pantanos levantados se forman en ambientes fríos y muy lluviosos. El agua de lluvia, sin sales, se retiene en la superficie por musgos y residuos vegetales, creando un ambiente saturado. En pantanos elevados podemos distinguir una capa más profunda y muy descompuesta de color oscuro (marrón turba) y una capa ligeramente descompuesta, más superficial de un color claro (_turba rubia). Ambas turbas se caracterizan por una buena estabilidad estructural, muy baja disponibilidad de nutrientes y pH ácido, mientras que difieren principalmente en su estructura (Tabla 4.2).

Las turbas marrones, con poros muy pequeños, tienen una mayor capacidad de retención de agua y menos porosidad libre para el aire y tienen mayor capacidad de amortiguación y CEC. Las características físicas varían en relación con el tamaño de partícula que permite la absorción de agua de 4 a 15 veces su propio peso. Las ciénagas elevadas generalmente satisfacen los requisitos necesarios para un buen sustrato. Además, tienen propiedades constantes y homogéneas, por lo que pueden ser explotados industrialmente. Sin embargo, el uso de estas turbas requiere correcciones de pH con, por ejemplo, carbonato de calcio (CaCOSub3/sub). Generalmente, para una turba Sphagnum con un pH 3—4, se deben añadir 2 kg msup-3/sup de CaCOSub3/sub para aumentar el pH de una unidad. Se debe prestar atención para evitar el secado completo del sustrato. También hay que tener en cuenta que la turba está sometida a procesos de descomposición microbiológica que, con el tiempo, pueden aumentar la capacidad de retención de agua y reducir la porosidad libre.

Los pantanos de Fen están presentes principalmente en zonas templadas (por ejemplo, Italia y el oeste de Francia), donde predominan Cyperaceae, Carex y Phragmites. Estas turbas se forman en presencia de agua estancada. El contenido de oxígeno, sales y calcio en el agua permite una descomposición y humificación más rápidas, en comparación con la que ocurre en los pantanos levantados. Esto da como resultado una turba muy oscura, de color marrón a negro con un mayor contenido de nutrientes, en particular nitrógeno y calcio, un pH más alto, una mayor densidad aparente y una porosidad libre mucho menor (Tabla 4.2). Son bastante frágiles en estado seco, y tienen una plasticidad notable en el estado húmedo, lo que confiere una alta susceptibilidad a la compresión y la deformación. La relación carbono/nitrógeno (C/N) está generalmente entre 15 y 48 (Kuhry y Vitt 1996; Abad et al. 2002). Debido a sus propiedades, la turba negra es de bajo valor y no es adecuada como sustrato, pero se puede mezclar con otros materiales.

Cabe señalar que en algunos países se está impulsando a reducir el uso y la extracción de turba para reducir los efectos ambientales y se han identificado diversos sustitutos de la turba con éxito.

Fibra de Coco

La fibra de coco (coco) se obtiene a partir de la eliminación de las cáscaras fibrosas de los cocos y es un subproducto de la industria de extracción de copra (producción de aceite de coco) y fibra, y está compuesta casi exclusivamente de lignina. Antes de su uso, se compost durante 2-3 años, y luego se deshidrata y se comprime. Antes de su uso, debe rehidratarse añadiendo hasta 2-4 veces de su volumen comprimido con agua. La fibra de coco posee características químico-físicas similares a la turba rubia (Tabla 4.2), pero con las ventajas de tener un pH más alto. También tiene un menor impacto ambiental que la turba (explotación excesiva de turberas) y la lana de piedra donde hay problemas con la eliminación. Esta es una de las razones por las que se prefiere cada vez más en sistemas sin suelo (Olle et al. 2012; Fornes et al. 2003).

Sustratos a base de madera

Los sustratos orgánicos derivados de la madera o de sus subproductos, como la corteza, las astillas de madera o el polvo de sierra, también se utilizan en la producción mundial de plantas comerciales (Maher et al. 2008). Los sustratos basados en estos materiales generalmente poseen un buen contenido de aire y una alta conductividad hidráulica saturada. Las desventajas pueden incluir la baja capacidad de retención de agua, la aireación insuficiente causada por la actividad microbiana, la distribución inadecuada del tamaño de las partículas, la inmovilización de nutrientes o los efectos negativos debidos a la acumulación de sal y compuestos tóxicos (Dorais et al. 2006).

4.2.4.2 Materiales inorgánicos

Esta categoría incluye los materiales naturales (por ejemplo, arena, piedra pómez) y los productos minerales derivados de procesos industriales (por ejemplo, vermiculita, perlita) (cuadro 4.3).

Cuadro 4.3 Principales características químico-físicas de los sustratos inorgánicos utilizados en sistemas sin suelo

tabla tead tr class="encabezado» Thsustratos/th ThBulk Density (kg msup3/sup) /ésima La porosidad total (%vol) /ésima La porosidad libre (%vol) /th La capacidad de retención de agua (%vol) /th ThCec (meq%) /ésima ElC (mS cmsup1/sup) /a THPH/th /tr /thead tbody tr class="impar» TDSD/TD td1400—1600/td td40—50/td td1—20/td td20—40/td td20—25/td td0.10/td td6.4—7.9/td /tr tr class="incluso» TDpumice/TD td450—670/td td55—80/td td30—50/td td24—32/td td—/td td0.08—0.12/td td6.7—9.3/td /tr tr class="impar» TdVolcánicas/td td570—630/td td80—90/td td75—85/td td2—5/td td3—5/td td—/td td7.0—8.0/td /tr tr class="incluso» TDvermiculita/TD td80—120/td td70—80/td td25—50/td td30—55/td td80—150/td td0.05/td td6.0—7.2/td /tr tr class="impar» TDperlite/TD td90—130/td td50—75/td td30—60/td td15—35/td td1.5—3.5/td td0.02—0.04/td td6.5—7.5/td /tr tr class="incluso» Arcilla tdexpanada/td td300—700/td td40—50/td td30—40/td td5—10/td td3—12/td td0.02/td td4.5—9.0/td /tr tr class="impar» TDStone lana/td td85—90/td td95—97/td td10—15/td td75—80/td td—/td td0.01/td td7.0—7.5/td /tr tr class="incluso» Poliestireno tdexpanado/TD td6—25/td td55/td td52/td td3/td td—/td td0.01/td td6.1/td /tr /tbody /tabla

Fuente: Enzo y otros (2001)

**Arena

Las arenas son materiales inorgánicos naturales con partículas de entre 0,05 y 2,0 mm de diámetro, procedentes de la intemperie de diferentes minerales. La composición química de las arenas puede variar según el origen, pero en general, está constituida por 98,0— 99,5% de sílice (SioSub2/sub) (Perelli et al. 2009). El pH está relacionado principalmente con el contenido de carbonato. Las arenas con menor contenido de carbonato de calcio y pH 6.4—7.0 son más adecuadas como material de sustrato porque no influyen en la solubilidad del fósforo y algunos microelementos (por ejemplo, hierro, manganeso). Al igual que todos los sustratos de origen mineral, las arenas tienen un CCA bajo y una capacidad de amortiguación baja (Tabla 4.3). Las arenas finas (0,05—0,5 mm) son las más adecuadas para su uso en sistemas hidropónicos en mezclas del 10 al 30% en volumen con materiales orgánicos. Se pueden utilizar arenas gruesas (\ >0.5 mm) para aumentar la capacidad de drenaje del sustrato.

Púmeca

La piedra pómez está compuesta por silicato de aluminio de origen volcánico, siendo muy ligera y porosa, y puede contener pequeñas cantidades de sodio y potasio y trazas de calcio, magnesio y hierro dependiendo del lugar de origen. Es capaz de retener calcio, magnesio, potasio y fósforo de las soluciones nutritivas y liberarlos gradualmente a la planta. Generalmente tiene un pH neutro, pero algunos materiales pueden tener un pH excesivamente alto, buena porosidad libre pero baja capacidad de retención de agua (Tabla 4.3). Sin embargo, la estructura tiende a deteriorarse con bastante rapidez, debido a la fácil ruptura de las partículas. La piedra pómez, agregada a la turba, aumenta el drenaje y la aireación del sustrato. Para el uso de horticultura, se prefieren partículas de piedra pómez de 2 a 10 mm de diámetro (Kipp et al. 2001).

Tuffs volcánicas

Las tobas derivan de erupciones volcánicas, con partículas que oscilan entre 2 y 10 mm de diámetro. Pueden tener una densidad aparente que oscila entre 850 y 1100 kg msup-3/sup y una capacidad de retención de agua entre 15% y 25% en volumen (Kipp et al. 2001).

Vermiculita

La vermiculita comprende filosilicatos hidros de magnesio, aluminio y hierro, que en estado natural tienen una estructura laminar delgada que retiene pequeñas gotas de agua. La vermiculita exfoliada se utiliza comúnmente en la industria hortícola y se caracteriza por una alta capacidad tampón y valores de CEC similares a los de las mejores turbas (Tabla 4.3), pero, en comparación con estos, tiene una mayor disponibilidad de nutrientes (5— 8% de potasio y 9— 12% de magnesio) (Perelli et al. 2009). NHsub4/subsup+/SUP se retiene especialmente fuertemente por la vermiculita; la actividad de las bacterias nitrificantes, sin embargo, permite la recuperación de parte del nitrógeno fijo. Del mismo modo, la vermiculita une más del 75% del fosfato en forma irreversible, mientras que tiene una baja capacidad absorbente para CLSUP-/SUP, NOSub3/SubSUP-/SUP y SOSub4/SubSUP-/SUP. Estas características deben evaluarse cuidadosamente cuando se usa vermiculita como sustrato. La estructura de vermiculita no es muy estable debido a una baja resistencia a la compresión y tiende a deteriorarse con el tiempo, reduciendo el drenaje del agua. Se puede usar solo; sin embargo, es preferible mezclarlo con perlita o turba.

Perlite

La perlita comprende silicato de aluminio de origen volcánico que contiene 75% SioSub2/Sub y 13% ALSub2/SuboSub3/sub. La materia prima es triturada, tamizada, comprimida y calentada a 700—1000 ºC. A estas temperaturas, la poca agua contenida en la materia prima se convierte en vapor al expandir las partículas en pequeños agregados grises blanquecinos que, a diferencia de la vermiculita, tienen una estructura celular cerrada. Es muy ligero y posee una alta porosidad libre incluso después del remojo. No contiene nutrientes, tiene CCA insignificante y es prácticamente neutral (Tabla 4.3) (Verdonk et al. 1983). El pH, sin embargo, puede variar fácilmente, porque la capacidad tampón es insignificante. El pH debe controlarse a través de la calidad del agua de riego y no debe caer por debajo de 5.0 para evitar el fitotóxico efectos del aluminio. La estructura de células cerradas permite que el agua se mantenga solo en la superficie y en los espacios entre las aglomeraciones, por lo que la capacidad de retención de agua es variable en relación con las dimensiones de las aglomeraciones. Se comercializa en diferentes tamaños, pero los más adecuados para horticultura son de 2—5 mm de diámetro. Se puede utilizar como sustrato en camas de enraizamiento, ya que asegura una buena aireación. En mezclas con materiales orgánicos, mejora la suavidad, permeabilidad y aireación del sustrato. La perlita se puede reutilizar durante varios años, siempre y cuando se esteriliza entre usos.

Arcilla expandida

La arcilla expandida se obtiene mediante el tratamiento de polvo de arcilla a aproximadamente 700 C. Se forman agregados estables y, dependiendo del material de arcilla utilizado, tienen valores variables con respecto a CCA, pH y densidad aparente (Tabla 4.3). La arcilla expandida se puede utilizar en mezclas con materiales orgánicos en cantidades de aproximadamente 10 — 35% en volumen, a lo que proporciona más aireación y drenaje (Lamanna et al. 1990). Las arcillas expandidas con valores de pH superiores a 7.0 no son adecuadas para su uso en sistemas sin suelo.

Lana de Piedra**

La lana de piedra es el sustrato más utilizado en el cultivo sin suelo. Se origina a partir de la fusión de silicatos de aluminio, calcio y magnesio y coque de carbono a 1500—2000 ˚C. La mezcla licuada se extruye en hebras de 0,05 mm de diámetro y, después de la compresión y adición de resinas especiales, el material asume una estructura fibrosa muy ligera con una alta porosidad (Tabla 4.3).

La lana de piedra es químicamente inerte y, cuando se añade a un sustrato, mejora su aireación y drenaje y también ofrece un excelente anclaje para las raíces de las plantas. Se utiliza solo, como sustrato de siembra y para el cultivo sin suelo. Las losas utilizadas para el cultivo pueden emplearse durante varios ciclos de producción dependiendo de la calidad, siempre y cuando la estructura sea capaz de garantizar suficiente porosidad y disponibilidad de oxígeno para los sistemas radiculares. Por lo general, después de varios ciclos de cultivo, la mayor parte de la porosidad del sustrato se llena de raíces viejas y muertas, y esto se debe a la compactación del sustrato con el tiempo. El resultado es entonces una profundidad reducida del sustrato donde las estrategias de riego pueden necesitar adaptación.

Zeolitas

Las zeolitas comprenden silicatos de aluminio hidratados caracterizados por la capacidad de absorción de elementos gaseosos; son altos en macroelementos y microelementos, tienen un alto poder absorbente y una alta superficie interna (estructuras con poros de 0,5 mm). Este sustrato es de gran interés ya que absorbe y libera lentamente iones KSUP+/SUP y NHSub4/SubSUP+/SUP, mientras que no es capaz de absorber CLSUP-/SUP y NASUP+/SUP, que son peligrosos para las plantas. Las zeolitas se comercializan en formulaciones que difieren en el contenido de N y P y que pueden utilizarse en la siembra de semillas, para el enraizamiento de esquejes o durante la fase de cultivo (Pickering et al. 2002).

4.2.4.3 Materiales sintéticos

Los materiales sintéticos incluyen materiales plásticos de baja densidad y resinas sintéticas de intercambio iónico. Estos materiales, llamados «expandidos», ya que se obtienen mediante un proceso de dilatación a altas temperaturas, aún no se utilizan ampliamente, pero poseen propiedades físicas adecuadas para equilibrar las características de otros sustratos.

Poliestireno expandido

El poliestireno expandido se produce en gránulos de 4-10 mm de diámetro con una estructura de celda cerrada. No se descompone, es muy ligero y tiene una porosidad muy alta pero con una capacidad de retención de agua extremadamente baja (Tabla 4.3). No tiene CEC y prácticamente cero capacidad de tampón, por lo que se añade al sustrato (por ejemplo, turba) exclusivamente para mejorar su porosidad y drenaje. El tamaño de partícula preferido es de 4—5 mm (Bunt 2012).

Espuma de poliuretano**

La espuma de poliuretano es un material de baja densidad (12—18 kg msup-3/sup) con una estructura porosa que permite la absorción de agua igual al 70% de su volumen. Es químicamente inerte, tiene un pH casi neutro (6.5—7.0), no contiene nutrientes útiles disponibles para las plantas y no sufre descomposición (Kipp et al. 2001). En el mercado es posible encontrarlo en forma de gránulos, cubos de enraizamiento o bloques. Al igual que una lana de piedra, también se puede utilizar para el cultivo sin suelo.

4.2.5 Preparación de sustratos de cultivo mixto

Los sustratos mixtos pueden ser útiles para reducir los costos generales del sustrato y/o para mejorar algunas características de los materiales originales. Por ejemplo, se pueden agregar turba, vermiculita y coco para aumentar la capacidad de retención de agua; perlita, poliestireno, arena gruesa y arcilla expandida para aumentar la porosidad y el drenaje libres; turba rubia para elevar la acidez; cantidades más altas de material orgánico o cantidades adecuadas de tierra arcillosa para aumentar la CEC y amortiguador y sustratos descomponibles bajos para una mayor durabilidad y estabilidad. Las características de las mezclas raramente representan el promedio de los componentes porque con la mezcla las estructuras se modifican entre las partículas individuales y consecuentemente la relación de las características físicas y químicas. En general, las mezclas con bajo contenido de nutrientes son preferibles para poder gestionar mejor el cultivo. La relación correcta entre los diferentes componentes de una mezcla también varía con las condiciones ambientales en las que opera. A altas temperaturas es racional utilizar componentes que poseen una mayor capacidad de retención de agua y no permiten una rápida evaporación (por ejemplo, turba) y, al mismo tiempo, son resistentes a la descomposición. Por el contrario, en ambientes húmedos, con baja radiación solar, se prefieren los componentes caracterizados por una alta porosidad para garantizar un buen drenaje. En este caso, será necesario agregar sustratos gruesos como arena, piedra pómez, arcilla expandida y poliestireno expandido (Bunt 2012).


Aquaponics Food Production Systems

Loading...

Esté informado sobre las últimas Tecnologías en Acuaponía

Compañía

  • Nuestro Equipo
  • Comunidad
  • Medios
  • Blog
  • Programa de Referencia
  • Política de Privacidad
  • Términos de Servicio

Copyright © 2019 Aquaponics AI. Todos los derechos reservados.