2.5. Propiedades físicas y químicas de los fertilizantes empleados para preparar soluciones nutritivas

En los cultivos hidropónicos, todos lo elementos esenciales se suministran a las plantas disolviendo las sales fertilizantes en agua, de manera que sean ionizados y estén en disponibilidad para las plantas. De tal manera que la selección de los fertilizantes está en función de diversos factores tales como: la proporción relativa de iones que se deben de añadir a la solución, la solubilidad del fertilizante, su costo y su disponibilidad en el mercado.

Existen diversos fertilizantes para ser usados en la preparación de soluciones nutritivas, pero se recomienda utilizar fertilizantes cristalinos solubles. La solubilidad es una medida de concentración del fertilizante que permanecerá en solución cuando se diluye en agua. La solubilidad varía según las características químicas de las sales fertilizantes. Por ejemplo, el sulfato de potasio (K₂SO₄) es menos soluble que el nitrato de amonio, en 1 litro de agua sólo se disuelve 100 g de sulfato de potasio mientras que en el mismo volumen de agua se pueden disolver hasta 1700 g de nitrato de amonio (NH₄NO₃). Cuando no se consiguen los fertilizantes ideales, se pueden utilizar fertilizantes que se no son de alta pureza, pero de debe considerar que contienen materias inertes como partículas de arena, arcilla y limo. Para formular la solución nutritiva se deberán tener en cuenta el grado de pureza de dichos fertilizantes.

Para formular una solución nutritiva se debe tener en cuenta el grado de pureza de los fertilizantes y la compatibilidad con otros fertilizantes y el agua. Por ejemplo, los mejores fertilizantes tienen pureza arriba del 95 % y las sales que aportan calcio son incompatibles con las que aportan sulfatos y fosfatos. El nitrato de calcio Ca(NO₃)₂ es incompatible con sulfato de amonio (NH₄)₂SO₄, sulfato de potasio K₂SO₄, fosfato monoamónico NH₄H₂PO₄ y fosfato diamónico (NH₄)₂HPO₄. Esto explica por qué se deben preparar por separado soluciones concentradas A, B y C y nunca se deben mezclar, de lo contrario algunos de los elementos minerales precipitarían y no estarán disponibles al momento de regar a las plantas.

La riqueza de los fertilizantes que aportan fósforo, potasio, calcio y magnesio no está expresada directamente como elemento (P, K, Ca, Mg) sino como compuesto (P₂O₅, K₂O, CaO, MgO), de tal manera que se debe usar un factor de conversión para conocer la cantidad del elemento que contiene el fertilizante. Los factores de conversión son: P₂O₅ (0.4364) = P; K₂O (0.8302) = K; CaO (0.715) = Ca; MgO (0.6032) = Mg. Por ejemplo, si la riqueza del nitrato de potasio es 45 % K₂O, equivale a 37.5 % de K (45 x 0.8302). Si el sulfato de magnesio tiene una riqueza de 16 % de MgO, ésta equivale a 9.6 % Mg (16 x 0.6032).

También se pueden emplear como fuente de macronutrimentos fertilizantes líquidos como el ácido nítrico (22 % N), ácido fosfórico (73 % P₂O₅) y ácido sulfúrico (33 % S), aunque estos compuestos son utilizados principalmente para acidificar el agua de riego o solución nutritiva, y para limpiar el sistema de riego por goteo. Pero como son ácidos fuertes, se debe tener mucho cuidado al manipularse porque son corrosivos y pueden provocar quemaduras.

La principal forma de absorción del nitrógeno por las plantas es el nitrato, pero las plantas responden positivamente cuando se incluye una fracción del nitrógeno (5-30 %) en forma de amonio (NH₄⁺) o urea (NH₂-CO-NH₂). Sin embargo la mejor relación nitrato/amonio o nitrato/urea depende de cada especie y requiere ser determinada, ya que altas proporciones de amonio o urea pueden ser tóxicas. Algunos investigadores recomiendan no usar urea como fuente de nitrógeno en la preparación de soluciones nutritivas, sobre todo para sistemas como raíz flotante y NFT o recirculante, porque todo el nitrógeno es liberado en la forma amoniacal.

También existe en el mercado fertilizantes complejos cristalinos sólidos y líquidos que contienen dos o más elementos fertilizantes, los cuales se obtienen industrialmente por medio de reacciones químicas. Por ejemplo, un fertilizante complejo 20-5-10-2 tiene la siguiente riqueza: 20 % N, 5 % P₂O₅, 10 % K₂O y 2 % MgO. Los fertilizantes complejos son relativamente más caros que los fertilizantes simples o comunes. Entre los criterios de selección de fertilizantes para preparar soluciones nutritivas se debe tener en cuenta su disponibilidad en el mercado, riqueza, solubilidad y costo. Existen otras particularidades que se tienen que tomar en cuenta en la elección de los fertilizantes, por ejemplo; si se usa un medio seco, tal como el aserrín, turba o vermiculita, pueden utilizarse alguna de las sales menos solubles, mientras que si la solución de nutrimentos se prepara con anterioridad, se usan los más solubles. El cloruro de potasio y de calcio se deberá utilizar solo para corregir deficiencias y únicamente si existe en la solución menos de 50 ppm de cloruro de sodio.

Un resumen de las características y propiedades de sales fertilizantes que se pueden usar para preparar una solución nutritiva para cultivos hidropónicos se presenta en el Cuadro 9 y 10, poniendo especial atención particularmente en lo que concierne a su calidad de invernadero y a su elevada solubilidad, procurando no usar los que son poco solubles y con alto contenido de impurezas.

Es recomendable utilizar quelatos (hierro, manganeso, zinc) ya que permanecen fácilmente en la solución de tal manera que están disponibles para la planta; incluso bajo condiciones de pH muy variable. Sin embargo, tienen el inconveniente de que son caros.

Un quelato es un compuesto químico en el cual un ión metálico está enlazado por varios ligandos a una molécula orgánica, de manera que protege al elemento evitando su hidrólisis y precipitación. Existen varios tipos de quelatos: EDTA (ácido etilen diamino tetra acético), DTPA (ácido dietilen triamino penta acético), EDDHA (ácido etilen diamino diorto hidroxifenil acético), EDDHMA (ácido etilen diamino diorto hidroxi parametil fenil acético).

La eficiencia de un quelato va a depender de su capacidad para mantener el ión metálico disponible para la planta en la solución nutritiva. Los quelatos EDTA y DTPA son menos estables y sufren descomposición química mientras que el EDDHA, es más estable en un amplio rango de pH.

Cuadro 9. Resumen de las sales fertilizantes utilizadas en los cultivos hidropónicos.

Fuente: Resh (1996), modificado por Sánchez del Castillo, 2000.

* Compuestos que por ser más solubles son los recomendables para preparar una solución nutritiva

Cuadro 10. Características de las principales fuentes de elementos esenciales para elaborar soluciones nutritivas para cultivos hidropónicos. Adaptado de Schwarz (1975), Ellis y Swaney (1963), Bentley (1955, 1959).

*En muchos casos el nitrato de calcio viene hidratado, siendo su formula Ca(NO₃)₂ 4H₂O,su peso molecular 236,su porcentaje de Ca 16.9%,y de N 11.8%.

Existe una diversidad de quelatos que aportan micronutrimentos, con una variedad de riqueza, pero lo más aconsejable es aportar sólo el hierro a través de un quelato y los demás micronutrimnetos a través de sales o fertilizantes, de esta forma se mantiene disponible el hierro y se reduce el costo de la solución nutritiva, ya que los quelatos son relativamente caros.

El sulfato de hierro tiene el inconveniente que al mezclarse con otras sales que aportan micronutrimentos en una solución concentrada, precipita el hierro. Se recomienda emplear una solución concentrada de sulfato de hierro por separado y agregarse al momento de preparar la solución nutritiva.

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