Esta es una publicación trimestral de RED HIDROPONÍA, Centro de Investigación de Hidroponía y Nutrición Mineral, Departamento de Biología, Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú.
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exclusiva responsabilidad de sus autores. Estamos de
aniversario. Hace 5 años que apareció el primer número del Boletín
Informativo de Red Hidroponía y, desde entonces, venimos cumpliendo una
misión ininterrumpida de difusión a través de la web de la técnica de
hidroponía en el Perú y en Latinoamérica. Muchos de Uds. conocen como es
este trabajo y, queremos agradecer a todos nuestros colaboradores que
hacen posible que, en cada número, podamos ofrecerles interesantes
artículos técnicos y científicos de actualidad. No podemos dejar de agradecer a
quienes han depositado su confianza en nosotros, a todos los miembros
activos que, con su contribución anual, hacen posible el mantenimiento de
este servicio. Muchas gracias
queridos amigos hidropónicos. Alfredo Rodríguez Delfín
Pedro R.
Furlani INTRODUCCIÓN Además de estos nutrientes
otros elementos químicos se consideran beneficiosos para el crecimiento de
las plantas, sin que atiendan a los criterios de esencialidad. Se citan
como ejemplo el sodio (Na) para las plantas halofitas, el silicio (Si)
para algunas gramíneas y el cobalto (Co) para plantas leguminosas
fijadoras de nitrógeno atmosférico. ORIGEN DE LOS NUTRIENTES En la Figura 1 se muestra la
analogía entre los orígenes de los elementos esenciales en el cultivo de
plantas en suelo y en hidroponía. En ambos casos la entrada principal de
los nutrientes ocurre a través de las raíces.
Comparando las composiciones
químicas de los extractos de suelo y de soluciones nutritivas (Tablas 1 y
2), Martínez (1997) comentó que las mayores diferencias entre estos dos
medios de crecimiento de plantas (suelo e hidroponía) radican en la
concentración de P. Mientras que en la solución de un suelo fértil esta
concentración es de 0,004 mmol.L-1 (0,12 mg.L-1), en
soluciones nutritivas esta se muestra de 125 a 675 veces mayor, o sea
entre 0,5 y 2,7 mmol L-1 (15 e 84 mg.L-1). Según la
autora, el K y el N de la solución del suelo presentan también
concentraciones muy superiores a las de soluciones nutritivas, de 49 a 126
y de 16 a 56 veces, respectivamente, más elevadas en esta solución. Para
los demás nutrientes las diferencias son de menor magnitud.
Los nutrientes absorbidos por
las raíces son transportados a la parte aérea de las plantas por el xilema
y entre los órganos de las plantas por el floema. Puede ocurrir el
transporte de nutrientes entre los diferentes órganos de las plantas a
través del xilema aunque en proporción mucho menor. De acuerdo con la
redistribución en el interior de las plantas, los nutrientes se pueden
clasificar en tres grupos: móviles (N-NO3-,
N-NH4+, Cl-,
P-H2PO4-/P-HPO42-,
K+ y Mg2+), intermedios
(S-SO42-, Mn2+, Fe2+,
Zn2+, Cu2+ y Mo-MoO42+) e
inmóviles (Ca2+ y B-H3BO3). Esta
clasificación es muy útil en la identificación de síntomas de deficiencia
de un determinado nutriente. Por ejemplo, los síntomas de falta de N se
manifiestan en las partes más viejas (hojas viejas), mientras que los de
falta de B se dan en las partes más jóvenes de la planta (puntos de
crecimiento). Generalmente en cultivos
hidropónicos la absorción es proporcional a la concentración de nutrientes
en la solución más próxima a las raíces y está mucho más influenciada por
los factores del ambiente como salinidad, oxigenación, temperatura y pH de
la solución nutritiva, intensidad de luz, fotoperíodo, temperatura y
humedad del aire (Adams, 1999). NECESIDADES NUTRICIONALES DE PLANTAS CON RELACIÓN AL CULTIVO
HIDROPÓNICO
En lo que se refiere al
análisis de las necesidades nutricionales de las plantas en relación al
cultivo hidropónico, se deben enfocar las relaciones entre las
concentraciones de nutrientes en la masa seca de las plantas pues ésta es
una indicación de la relación de extracción del medio de crecimiento. En
el cultivo hidropónico las cantidades totales absorbidas por las plantas
presentan importancia secundaria ya que en este sistema se deben
proporcionar soluciones nutritivas diluidas y procurar mantener
relativamente constantes las concentraciones de los nutrientes en el medio
de crecimiento. Por el contrario, en el suelo se procura proporcionar las
cantidades totales requeridas por las plantas por medio de la
fertilización, con base en el conocimiento previo de las concentraciones
disponibles en el propio suelo. En la Tabla 3 se muestran las
relaciones existentes entre los contenidos foliares de N, P, Ca, Mg y S
considerados adecuados con los de K, para los diferentes cultivos pasibles
de ser cultivados comercialmente en el sistema hidropónico. A pesar de las
diferencias de los contenidos de nutrientes en hojas en función de los
cultivares, épocas de muestreo y posición de las hojas, los valores
presentados indican que existen diferencias en estas relaciones entre las
diversas especies, considerándose el desarrollo vegetativo adecuado, lo
que debe ser tenido en consideración. Cuando se utiliza una única
composición de la solución nutritiva para el crecimiento de varias
especies vegetales que tienen una relación de extracción diferente, hay
una gran posibilidad de que ocurra un desequilibrio nutricional con
acumulo y/o falta de nutrientes a lo largo del periodo de desarrollo de
las plantas, principalmente en plantas de ciclo más largo, cuando la
solución nutritiva no se renueva integralmente. Los valores presentados
indican que estas relaciones deben ser consideradas también para la
reposición de nutrientes durante el desarrollo de las plantas
Por ejemplo, cuando se usa una única solución nutritiva para el crecimiento de diferentes hortalizas de hoja, se puede prever que las plantas de espinaca y la rúgula absorberán mayores cantidades de calcio que los berros, la lechuga y el diente de león, por cada unidad de potasio absorbido. Si esto no se lleva en consideración en la reposición de nutrientes, se podrá dar una deficiencia de calcio en los cultivos que muestran mayor demanda de este nutriente. Por otro lado para aquellos
cultivos cuyo interés comercial está en la fase reproductiva, sea en la
producción de flores o en la de frutos, la relación considerada entre N, K
y P debe ser diferente a la utilizada para el desarrollo vegetativo. En el
periodo de floración y fructificación se debe reducir la relación N/K y
aumentar la de P/K. Estas alteraciones son más fáciles de hacer en cultivo
hidropónico. Con respecto a la posible
variación en la relación de absorción entre nutrientes en función de la
edad de las plantas, estudios relativos al ritmo de absorción de
nutrientes en plantas cultivadas en hidroponía realizados por Faquin et
al. (1996) con lechuga (Tabla 4) y por Furlani (2000) (datos no
publicados) con rúgula (Tabla 5) constataron pequeñas diferencias en las
relaciones entre los nutrientes en función de la edad de las plantas.
La composición ideal de una
solución nutritiva no depende solamente de las concentraciones de los
nutrientes, sino que también de otros factores relacionados con el
cultivo, inclusive del tipo de sistema hidropónico, los factores
ambientales, la época del año (duración del periodo de luz), el periodo
fenológico, la especie vegetal y el cultivar en consideración. Se han propuesto diferentes
soluciones nutritivas y en algunos casos se encuentran diferencias
pronunciadas entre ellas, en lo que se refiere a la concentración de
macronutrientes y, en relación a los micronutrientes, las diferencias son
mucho menores. Hewitt citado
por Benton Jones (1982) muestra una lista de 160 fórmulas diferentes
basadas en los diferentes tipos de sales y combinaciones de fuentes de
nitrógeno. Aún así es frecuente encontrar en publicaciones la frase
“solución nutritiva de Hogland modificada”, o sea, fórmulas derivadas de
la propuesta en 1938 por Hoagland & Arnon (1950), en la cual los
valores expresados en mg L-1 son: N-N03 (210),
P(31), K (234), Ca (160), Mg (48), S (64), B (0,5), Cu (0,02), Fe (1,0),
Mn (0,5), Mo (0,01) y Zn (0,05). Existe también otra versión de esa
solución con adición de N-NH4 (14) manteniéndose el N total
constante. Esta solución ha sido la más utilizada en investigación de
nutrición mineral de plantas y constituye la base de la formulación de
numerosas soluciones nutritivas comerciales existentes en el mundo
entero. En general, según Barry
(1996), las concentraciones de nutrientes se encuentran en los siguientes
rangos (mg L-1): nitrógeno (70-250), fósforo (15-80), potasio
(150-400), calcio (70-200), magnesio (15-80), azufre (20-200), hierro
(0,8-6), manganeso (0,5-2), boro (0,-0,6), cobre (0,05-0,3), zinc (0,-0,5)
y molibdeno (0,05-0,15). En la bibliografía se describen
sugerencias de formulaciones y de composiciones de soluciones nutritivas
para el crecimiento de plantas (Carrasco & Izquierdo, 1996; Castellane & Araujo,
1994; Furlani, 1997; Martínez & Silva Filho,
1997; Muckle, 1993; Resh, 1993; Sasaki, 1992; Sonneveld & Straver,
1994). En la
preparación de la solución nutritiva se usa normalmente, cualquier sal
soluble con tal de que proporcione el nutriente requerido y que no
contenga elementos químicos que puedan perjudicar el desarrollo de las
plantas. Deben ser observados algunos cuidados en la preparación de las
soluciones nutritivas destinadas a la producción comercial: a) conocer la calidad del agua en
lo que se refiere a sus características químicas (cantidad de nutrientes y
concentración salina) y microbiológicas (coliformes fecales y
patógenos), b) Observar la
relación de costo por unidad de nutriente y su solubilidad al escoger las
sales fertilizantes. En general, las sales y/o
fertilizantes utilizados en la preparación de una solución nutritiva son
los siguientes: nitrato de calcio, nitrato de potasio, fosfato
monoamónico, fosfato monopotásico, sulfato de magnesio, ácido bórico o
borax, sulfato de cobre, sulfato de zinc, sulfato de manganeso, molibdato
de sodio o de amonio. El hierro se debe proporcionar en la forma quelatada
y entre los quelatos existentes se destacan el Fe-DTPA (Dietilen Triamino
Pentacetato de hierro), Fe-EDTA (Etilen Diamino Tetracetato de hierro),
Fe-EDDHA (Etilen Diamino Di-orto Hidroxifenilacetato de hierro) y
Fe-EDDHMA (Etilen Diamino Di-orto Hidroxiparametilfenil Acetato de
hierro). La mayoría de las soluciones
nutritivas no tienen poder tampón y el pH varia continuamente sin
mantenerse en un rango ideal. Distinto a lo que ocurre en el suelo, en
este caso el rango ideal de pH debe estar entre 5,0 y 6,0. Valores de pH
diferentes a estos causan alteraciones en las formas libres y complejas de
los nutrientes según muestran los datos de las Tablas 7 a 9, que fueron
obtenidos con el programa GEOCHEM (Parker et al , 1995) en solución
nutritiva recomendada por Furlani et al (1999) para el cultivo de
hortalizas de hojas. En lo referente a los macronutrientes solo las formas
disponibles de Ca y de P se ven afectadas negativamente por los aumentos
de pH de la solución nutritiva (Tabla 7).
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