2.2. Formulación y composición de la solución nutritiva
Uno de los factores más importante para un buen manejo hidropónico es la nutrición de la planta. La solución nutritiva es el agua con los nutrimentos minerales esenciales disueltos en ella, en concentraciones y proporciones adecuadas para lograr un crecimiento y desarrollo óptimo. Para evitar la aparición de desórdenes fisiológicos (deficiencias y toxicidades) en las plantas, los nutrimentos deben ser repuestos en la solución nutritiva a través de las sales o fertilizantes, pero también se debe evitar la acumulación de otros, como sucede con aguas de mala calidad o sistemas con tuberías de de metales que contaminan la solución (por ejemplo cobre y zinc).
Las concentraciones adecuadas para preparar una solución nutritiva se deben de conocer perfectamente, ya que las formulaciones deben ser ajustadas frecuentemente. No existe una solución nutritiva ideal, ya que ésta depende de muchas variables ambientales que no pueden ser controladas en su totalidad. En general se considera que para preparar adecuadamente una solución nutritiva, se depende, entre otras, de las siguientes variables:
-
Especie y variedad de planta
-
Estado y desarrollo de la planta
-
Parte de la planta que interesa (fruto, flor, follaje, tallo, raíz)
-
Estación del año (principalmente por la duración del día)
-
Clima (principalmente temperatura, intensidad lumínica, y hora.)
Las plantas absorben a través de su sistema radicular los minerales disueltos en el agua para satisfacer sus requerimientos nutricionales. Los nutrimentos minerales al ser absorbidos por las raíces son transportados a las diferentes partes (tallos, hojas, flores, frutos, semillas) de la planta para su uso en funciones específicas de cada nutrimento en el metabolismo vegetal.
La formulación de la solución nutritiva es un aspecto muy importante en los cultivos hidropónicos. Aunque existen soluciones generales o universales (Hoagland, 1940; Steiner, 1984; Cooper, 1996; Sánchez, 2000; etc) (Cuadro 1), no existe una solución óptima para todos los cultivos, porque no todos tienen las mismas exigencias nutricionales, principalmente en macronutrimerntos (nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y azufre). Existe un gran número de soluciones nutritivas para distintos cultivos, y muchas satisfacen los requerimientos de un buen número de ellos (Cuadro 1). Sin embargo, está demostrado que el crecimiento y rendimiento de cualquier cultivo puede optimizarse formulando una solución nutritiva específica (Cuadro2). Además, la concentración de la solución nutritiva debe ser diseñada para las diferentes etapas de crecimiento del cultivo (plántula, crecimiento vegetativo, floración, fructificación) y el tipo de cultivo. Por ejemplo, las plántulas de tomate de un mes no requieren la misma formulación y concentración de solución nutritiva y frecuencia de riego que plantas de tomate de 6-8 meses que están en plena producción. Por otro lado, una planta de lechuga no tiene las mismas necesidades nutricionales que una planta de tomate, fresa o pepino.
La formulación de una solución nutritiva requiere del conocimiento de algunos conceptos de química elemental y saber algunos principios básicos de nutrición vegetal. La experiencia en la formulación y preparación de soluciones nutritivas se va adquiriendo con la dedicación a través del tiempo.
La solución nutritiva debe tener la concentración y combinación precisa de todos los nutrimentos minerales esenciales para lograr una nutrición balanceada de las plantas, y con ello un crecimiento y desarrollo óptimo.
Aunque la nutrición sólo es un factor, entre otros, que afecta el crecimiento de las plantas, la principal causa para que ocurran problemas en la nutrición de las plantas en un sistema hidropónico es una solución nutritiva totalmente desbalanceada.
Cuadro 1. Diferentes soluciones nutritivas generadas para plantas superiores
|
Sal |
g L-1 |
|
Referencia |
|
KNO3 |
1.00 |
|
Sachs (1860) |
|
Ca3(PO4)2 |
0.50 |
|
|
|
MgSO47H2O |
0.50 |
|
|
|
CaSO4 |
0.50 |
|
|
|
NaCl |
0.25 |
|
|
|
FeSO4 |
Traza |
|
|
|
Ca(NO3)2 |
0.8 |
|
Knop (1865) |
|
NO3 |
0.2 |
|
|
|
KH2PO4 |
0.2 |
|
|
|
MgSO47H2O |
0.2 |
|
|
|
FePO4 |
0.1 |
|
|
|
Macronutrimento (g L-1) |
|
|
Arnon y Hoagland (1940) |
|
KNO3 |
1.02 |
|
|
|
Ca(NO3)2 |
0.49 |
|
|
|
NH4H2PO4 |
0.23 |
|
|
|
MgSO4.7H2O |
0.49 |
|
|
|
Micronutrimento (mg L-1) |
|
|
|
|
H3BO3 |
2.86 |
|
|
|
MnCl2.4H2O |
1.81 |
|
|
|
CuSO4.5H2O |
0.08 |
|
|
|
ZnSO4.7H2O |
0.22 |
|
|
|
H2MoO4.H2O |
0.09 |
|
|
|
FeSO4.7H2O |
0.5% |
0.6 ml L-1 añadidos 3 veces por semana |
|
|
Ac. Tartárico |
0.4% |
|
|
|
|
g L-1 |
|
Cooper (1996) |
|
KH2PO4 |
0.263 |
|
|
|
KNO3 |
0.583 |
|
|
|
Ca(NO3)2.4H2O |
1.003 |
|
|
|
MgSO4.7H2O |
0.513 |
|
|
|
EDTA Fe |
0.079 |
|
|
|
MnSO4.H2O |
0.0061 |
|
|
|
H3BO3 |
0.0017 |
|
|
|
CuSO4.5H2O |
0.00039 |
|
|
|
(NH4)6Mo7O24.4H2O |
0.00037 |
|
|
|
ZnSO4.7H2O |
0.00044 |
|
|
(Continuación, Cuadro 1)
|
Sal |
g L-1 |
mM (mmol L-1) |
Elemento o radical |
Hewitt (1966) Concentración o aporte en |
||
|
|
|
|
|
mM (mmol L-1) |
mN (me L-1) |
mg L-1 |
|
Macronutrimentos (g L-1) |
|
|
|
|
|
|
|
NO3 |
0.505 |
5.0 |
K+ |
5 |
5 |
195 |
|
|
|
|
NO3- |
5 |
5 |
310 |
|
|
|
|
N |
|
|
70 |
|
Ca(NO3)2 |
0.82 |
5.0 |
Ca2+ |
5 |
10 |
200 |
|
|
|
|
NO3- |
10 |
10 |
620 |
|
|
|
|
N |
|
|
140 |
|
NaH2PO4.2H2O |
0.208 |
1.33 |
H2PO4- |
1.33 |
1.33 |
129 |
|
|
|
|
P |
- |
- |
41 |
|
MgSO4.7H2O |
0.369 |
3.0 |
Mg2+ |
1.50 |
3.0 |
36 |
|
|
|
|
SO42- |
1.50 |
3.00 |
144 |
|
Micronutrimentos (mg L-1) |
|
|
|
|
|
|
|
Citrato férrico |
24.5 |
0.1 |
Fe |
|
|
5.6 |
|
MnSO4 |
2.23 |
0.01 |
Mn |
|
|
0.55 |
|
ZnSO4.7H2O |
0.296 |
0.001 |
Zn |
|
|
0.065 |
|
CuSO4.5H2O |
0.24 |
0.001 |
Cu |
|
|
0.064 |
|
H3BO3 |
1.86 |
0.033 |
B |
|
|
0.37 |
|
(NH4)6Mo7O24.4H2O |
0.035 |
0.002 |
Mo |
|
|
0.019 |
|
CoSO4.7H2O |
0.028 |
0.001 |
Co |
|
|
0.0006 |
|
NaCl |
5.85 |
0.1 |
Cl |
|
|
3.55 |
Fuente: Urrestarazu, 2003.
Para una producción comercial, la concentración de la solución nutritiva debe ajustarse según el cultivo. Así, los que producen hojas (lechuga, albahaca, apio, acelga, etc.) requieren relativamente más nitrógeno que los cultivos que producen raíces, bulbos y frutos. El nitrógeno es importante para promover un rápido crecimiento vegetativo. Los cultivos que producen frutos (tomate, pepinillo, pimiento fresa, melón, etc.) requieren relativamente más fósforo y potasio en la solución nutritiva; el fósforo para inducir la floración y el potasio para lograr una buena fructificación. Los frutos requieren cantidades significativas de nitrógeno, fósforo y calcio y, si la calidad del fruto necesita ser maximizada, se requiere niveles altos de potasio. El suministro de calcio es crítico durante la fase de crecimiento ya que se requiere para la formación de nuevas células y estructuras celulares. La carencia del transporte de calcio al fruto puede resultar en el desarrollo de pudrición apical (blossom-end-rot).
El fósforo juega un papel relevante en las etapas de enraizamiento y floración, ya que es determinante sobre la formación de raíces y sobre el tamaño de las flores. Grandes cantidades de fósforo son necesarias para formación de semillas dentro del fruto y una planta en fructificación absorbe proporcionalmente más fósforo que una que no fructifica.
Por otro lado, los cultivos que producen tubérculos (papa), bulbos (cebolla, ajo) y raíces (zanahoria, camote) requieren menos nitrógeno y más potasio. El potasio juega un rol muy importante en la formación, crecimiento y desarrollo de raíces y tubérculos. La deficiencia de potasio provoca un desarrollo bastante pobre de los estolones y tubérculos, reduciéndose significativamente la producción.
Otros cultivos como la fresa, espinaca, coliflor, papa y melón requieren adecuados niveles de magnesio. Las brasicáceas como la col, coliflor y brócoli, absorben cantidades apreciables de azufre en comparación con otros cultivos. Al respecto, después de varios años de investigación Steiner (1997) propone un equilibrio entre macronutrimentos en la solución nutritiva de acuerdo con las características de los cultivos (Cuadro 3), donde se observa que la proporción entre cationes y aniones, en algunos casos, difiere substancialmente del equilibrio propuesto inicialmente en la solución universal (Steiner, 1968, 1984), situación que indica la variación en los requerimientos nutrimentales por los diferentes tipos de plantas.
Cuadro 2. Composición de soluciones nutritivas generales o ideales para algunos cultivos
|
|
meq L-1 |
mg L-1 |
||||||||||||
|
Solución ó Cultivo |
EC (ms.cm-1) |
NH4 |
K |
Ca |
Mg |
NO3 |
SO4 |
H2PO4 |
Fe |
Mn |
Zn |
B |
Cu |
Mo |
|
Hoagland |
- |
1.0 |
6.0 |
6.0 |
2.0 |
14.0 |
3.0 |
1.0 |
- |
0.5 |
0.05 |
0.5 |
0.02 |
0.01 |
|
P. Morard |
- |
0 |
7.0 |
10.0 |
3.0 |
15.0 |
3.0 |
2.0 |
|
|
|
|
|
|
|
Steiner |
- |
0 |
7.0 |
9.0 |
4.0 |
12.0 |
7.0 |
1.0 |
1.33 |
0.62 |
0.11 |
0.44 |
0.02 |
0.048 |
|
|
||||||||||||||
|
Jitomate |
- |
0 |
9.0 |
10.0 |
3.0 |
15.0 |
5.0 |
2.0 |
1.5 |
0.60 |
0.20 |
0.50 |
0.15 |
0.05 |
|
Pimiento |
- |
0 |
6.0 |
7.5 |
2.5 |
12.25 |
2.5 |
1.25 |
0.56 |
0.56 |
0.26 |
0.27 |
0.03 |
0.05 |
|
Melón |
- |
0 |
5.5 |
8.0 |
2.0 |
12.25 |
2.0 |
1.25 |
0.56 |
0.56 |
0.26 |
0.22 |
0.03 |
0.05 |
|
Frijol |
1.7 |
1.0 |
5.5 |
6.5 |
2.5 |
12.0 |
2.3 |
1.25 |
0.56 |
0.55 |
0.26 |
0.22 |
0.83 |
0.05 |
|
Pepino |
2.2 |
1.25 |
8.0 |
8.0 |
2.7 |
16.0 |
2.7 |
1.25 |
0.84 |
0.55 |
0.33 |
0.27 |
0.05 |
0.05 |
|
Lechuga |
2.6 |
1.25 |
11.0 |
9.0 |
2.0 |
19.0 |
2.2 |
2.0 |
2.20 |
0.50 |
0.26 |
0.32 |
0.05 |
0.05 |
|
Berenjena |
2.1 |
1.5 |
6.7 |
6.5 |
5.0 |
15.5 |
3.0 |
1.25 |
0.84 |
0.55 |
0.03 |
0.33 |
0.05 |
0.05 |
|
Endivia |
2.6 |
1.25 |
9.0 |
10.0 |
3.0 |
19.0 |
2.2 |
2.0 |
2.24 |
0.27 |
0.27 |
0.33 |
0.05 |
0.05 |
|
Clavel |
1.1 |
0.75 |
4.0 |
3.3 |
1.2 |
7.0 |
1.4 |
0.8 |
1.10 |
0.28 |
0.20 |
0.22 |
0.04 |
0.05 |
|
Crisantemo |
1.8 |
1.25 |
7.5 |
5.0 |
2.0 |
12.7 |
2.0 |
1.0 |
3.36 |
1.10 |
0.20 |
0.22 |
0.04 |
0.05 |
|
Rosa |
- |
0.75 |
5.0 |
7.5 |
1.5 |
11.0 |
2.5 |
1.25 |
1.5 |
0.4 |
0.20 |
0.24 |
0.04 |
0.05 |
|
Gerbera |
1.7 |
1.5 |
5.5 |
6.0 |
2.0 |
11.2 |
2.5 |
1.25 |
1.96 |
0.30 |
0.26 |
0.32 |
0.05 |
0.05 |
|
Noche buena |
1.7 |
1.0 |
6.0 |
7.0 |
2.0 |
11.5 |
3.0 |
1.5 |
2.0 |
0.60 |
0.20 |
0.20 |
0.03 |
0.05 |
|
Anturio |
0.8 |
0.8 |
3.0 |
2.0 |
1.4 |
4.5 |
2.0 |
0.7 |
0.84 |
0.20 |
0.22 |
0.22 |
0.03 |
0.05 |
|
Alstroemeria |
1.7 |
1.25 |
6.0 |
5.8 |
2.0 |
11.2 |
2.5 |
1.25 |
1.40 |
0.60 |
0.30 |
0.30 |
0.06 |
0.05 |
Adaptado de Cahahia, 1998; Burgueño, 1998; Fernández et al., 1999; Sonneveld, 1994; Urrestarasu, 2004.
Cuadro 3. Equilibrio entre macronutrimentos en la solución nutritiva universal de Steiner para diferentes cultivos (Proporciones expresadas en miliequivalentes) (Steiner, 1997).
|
---------------Cationes-------- |
--------------Aniones-------------- |
|||||||
|
Cultivo* |
K+ |
Ca2+ |
Mg2+ |
Na+ |
NO3- |
H2PO4- |
SO42- |
Cl- |
|
Solución nutritiva universal (Límites tolerables)
Cultivos de fruto Cultivos de hoja de crecimiento rápido Cultivos de hoja de crecimiento lento |
35 (25/45)
50
38
67 |
45 (35/55)
44
56 3 1 |
20 (6)
6
6
2 |
0 -
-
-
- |
60 (35/65)
69
90
79 |
5 (3/12)
9
0.5
1.5 |
35 (25/45)
22
9.5
19.5 |
0 (0/20)
-
-
- |
*Promedio de varios cultivos
