LOS SUSTRATOS

Por: Felipe Calderón Sáenz y Francisco Cevallos
Dr. Calderón Laboratorios Ltda.
Mayo 18 de 2001
www.drcalderonlabs.com

Avda. 13 No. 87-81
Bogotá D.C., Colombia S.A.

acaldero@cable.net.co
Rev. Nov. 10/2002

DEFINICION

Entendemos por sustrato un medio sólido inerte, que tiene una doble función: la primera, anclar y aferrar las raíces protegiéndolas de la luz y permitiéndoles la respiración y la segunda, contener el agua y los nutrientes que las plantas necesitan. El empleo de sustratos sólidos por los cuales circula la solución nutritiva, es la base del Cultivo Hidropónico en America Latina. Los materiales que se han experimentado para uso de laboratorio y para cultivos comerciales son muchos y no siempre han respondido positivamente desde el doble punto de vista técnico y económico.

La granulación (dimensión de las pequeñas partículas de las que está compuesto el sustrato) ha de ser tal que permita la circulación de la solución nutritiva y del aire. Un sustrato excesivamente fino se vuelve compacto, en especial cuando está húmedo, e impide el paso del aire. En general la experiencia señala como mejores aquellos sustratos que permiten la presencia del 15 al 35 % de aire y del 20 al 60 % de agua en relación con el volúmen total.

En los párrafos siguientes resumiremos las características generales que debe reunir un sustrato cualquiera a utilizar y así, una vez definidas estas características, pasar a revisar los distintos materiales utilizados como sustratos, que están a disposición del cultivador hidropónico a la luz de las experiencias existentes hasta hoy.

Fig 1. Volumenes relativos de material sólido, líquido y gaseoso en un buen sustrato.

Sgte

CARACTERISTICAS QUE DEBEN TENER LOS SUSTRATOS

Un sustrato hidropónico debe reunir un conjunto de características que lo hagan apto para el cultivo. No siempre un sustrato reune todas las características deseables; por ello a veces se recurre a mezclar diversos materiales, buscando que unos aporten lo que les falta a otros.

Cuando planeamos un Cultivo Hidropónico debemos tener en cuenta una serie de aspectos que hemos llamado el decálogo del sustrato y que detallamos a continuación:

Tabla 1.
EL DECALOGO DEL SUSTRATO
1. Debe retener humedad
2. Debe permitir buena aireación
3. Debe tener buena estabilidad física
4. Debe ser inerte químicamente
5. Debe ser inerte biológicamente
6. Debe tener buen drenaje
7. Debe tener capilaridad
8. Debe ser liviano
9. Debe ser de bajo costo
10. Debe estar disponible

1. Retención de humedad

La retención de humedad por el sustrato, en cantidades adecuadas y en forma homogénea, determina la posibilidad a la planta, de utilizar el agua como vehículo para sus funciones metabólicas. La retención es función de la granulometría del sustrato y de la porosidad de las partículas que lo componen.

Foto 1. La velocidad con que el agua pasa a traves del sustrato depende de la granulometria y de la porosidad. En un sustrato grueso-granular el agua pasa rápidamente.

Sgte

Para juzgar adecuadamente los materiales disponibles es muy útil conocer la capacidad de humedad a saturación y la retención a capacidad de campo, es decir, la cantidad total de agua que el sustrato puede contener y la cantidad que retiene después de que el líquido ha sido ya eliminado por gravedad a tensión cero. Este último dato es de capital importancia porque nos dice en qué medida el material mantiene la humedad alrededor de las raíces y hasta qué punto permite que circule el aire.

Tabla 2.
SUSTRATO
CAPACIDAD DE RETENCION DE AGUA
A CAPACIDAD DE CAMPO
 
% en peso
% en volumen
Grava
4.2
6.7
Granulados de vidrio
3.0
4.8
Pómez
59.1
20.4
Escorias de carbón
49.7
34.7
Escorias volcánicas
14.5
13.0
Sílice
4.9
7.8
Vermiculita
382.0
43.6
Arcilla expandida
28.0
14.0
Arena
12.0
16.0
Cascarilla de arroz cruda
40.0
11.0
Lana de Roca (Rackwool
1300
80.0
Cascarilla de Arroz Quemada
50.0
14.0
Cáscara de Coco
780
70
Sgte

La retención de humedad en peso nos indica la cantidad de agua que es capaz de retener un kg de sustrato, mientras que la retención de humedad expresada en volumen nos indica la cantidad de humedad que puede retener la unidad de volumen de sustrato. Por ejemplo 100 gr de cascarilla de arroz puede retener 40 grs de agua y 100 ml de cascarilla pueden retener 11 ml de agua.

El segundo concepto importante a tener en cuenta, aparte de la cantidad de humedad retenida, es la fuerza con la que esta es retenida. Usualmente esta fuerza se mide en centibares y para el caso específico de sustratos, se mide en cm de agua. Una vez que las plantas empiezan a extraer el agua del sustrato, la tensión de humedad va aumentando y llega a un punto tal que las plantas ya no pueden extraer mas cantidad de agua.

Para caracterizar técnicamente la retención de humedad y la fuerza o tensión se hacen las siguientes definiciones aceptadas universalmente y muy utilizadas en los cultivos hidropónicos europeos.

Agua Extra Facilmente Disponible, AEFD.

A esta hemos llamado el agua que retiene un sustrato a una tensión comprendida entre 0 y 10 cm de c.a. (0-1 cB). Algunos sustratos no se pueden trabajar a una tensión tan baja porqe puden estar saturados de humedad.

Agua Facilmente Disponible, AFD (Cadahía, C. )

Es la diferencia entre el volumen de agua retenida por el sustrato despues de haber sido saturado con agua y dejado drenar a 10 cm de tension matricial, y el volumen de agua presente en dicho sustrato a una succión de 50 cm de columna de agua c.a. (1 - 5 cB)

Se requiere una tension mínima de 10 cm (equivalente a 10 cm por debajo del fondo del contenedor) para obtener un contenido mínimo de aire. En contenedores o recipientes de gran altura, la parte superior siempre estará a mayor tensión que el fondo del mismo.

Muchos experimentos han demostrado que la tension de agua ideal para el cultivo hidropónico de plantas en sustratos es la comprendida entre 10 y 50 cm de c.a. (1-5 cB). Tensiones superiores a 50 cm de c.a. pueden afectar desfavorablemente el crecimiento y el desarrollo de las plantas.

El valor óptimo para el volumen de agua facilmente disponible oscila entre el 20% y el 30% del volumen global del sustrato. (Abad et al., 1993).

Los poros que se mantienen llenos de agua despues del drenaje del sustrato son los de menor tamano. Es necesario, entonces, distinguir entre:

1) El agua retenida por el sustrato y que es accesible para la planta, y

2) El agua fuertemente retenida por el sustrato y que no es utilizable por la planta, ya que la succión aplicada por las raices no supera la fuerza con la que el agua es retenida por las particulas del sustrato.

Por lo tanto, y en relación con los sustratos, lo que interesa es la capacidad de retencion de agua ficilmente disponible y no la capacidad de retencion total de agua.

Agua de reserva, AR. Es la cantidad de agua (% en volumen) que libera un sustrato al pasar de 50 a 100 cm de c.a. El nivel óptimo se situa entre el 4% y el 10% en volumen (Abad et al., 1993).

El limite de 100 cm de tension se ha encontrado experimentalmente, trabajando con especies del genero Ficus. No es recomendable, para las plantas ornamentales cultivadas en sustrato, que la tension del agua en este supere los 100 cm de c.a. durante el cultivo. En el caso de las plantas hortícolas, se pueden alcanzar tensiones de hasta 300 cm de c.a sin afectar de modo significativo al crecimiento vegetal.

Agua Total Disponible de un sustrato se define como la suma del agua facilmente disponible mas el agua de reserva. Su valor optimo varia entre el 24% y el 40% del volumen del sustrato (Abad et al., 1993).

Agua Dificilmente Disponible ADD. Es el volumen de agua retenida por el sustrato a una tension mayor de 100 cm de c.a. Este agua dificilmente disponible puede ser utilizada por la planta en condiciones de estres hidrico.

Capacidad de Aire CA. Se define como la proporción del volúmen del sustrato de cultivo que contiene aire despues de que dicho sustrato ha sido saturado con agua y dejado drenar usualmente a 10 cm de tensión. El nivel optimo de capacidad de aireación oscila entre el 20 y el 30 % en volumen. (Abad et al., 1993)

Curva de Retención de Humedad. La curva de retención de agua permite conocer las relaciones agua en condiciones de equilibrio estático, es decir cuando se cumple que, para todas y cada una de las partículas de agua presentes en el sustrato, es igual la suma de todas las fuerzas que inciden en cada una de ellas (potencial hídrico). Cuando se realiza un riego o cuando se inicia la actividad absorbente de las raíces, intervienen nuevas fuerzas que rompen el equilibrio existente y se inicia un movimiento de agua que tiente a alcanzar un nuevo equilibrio. La información aportada por la curva de retención de agua puede explicar satisfactoriamente el comportamiento hídrico de un sustrato y por lo tanto es importante conocer su significado.

Obtención de la curva de retención de agua.

La curva de retención de agua se obtiene midiendo en laboratorio el reparto de volúmenes a diferentes tensiones, normalmente en el intervalo entre 0 y 100 cm de tensión. Para ello las muestras de sutrato se saturan, se someten a unos valores de tensión de humedad previamente fijados y una vez alcanzado el equilibrio se mide el reparto del volumen total entre material sólido, aire y agua. El volumen ocupado por el material sólido se considera constante, es complementario de la porosidad total que se obtiene como suma de los volúmenes ocupado por agua y por aire. (Figura 1).

Interpretación de la curva de retención de agua.

La curva de retención de agua de un ustrato representa la variación del reparto de fases (aire, agua y material sólido) en función del potencial matricial o tensión de humedad. Esta tensión de humedad tiene las mismas unidades que una presión, y como tal puede medirse como la altura de columna de un líquido (mercurio, agua, etc.). En el caso de sustratos es habitual expresar la tensión en cm de columna de agua.

Para entender el significado de la curva imaginemos que disponemos de un recipinte cilíndrico con una placa filtrante en el fondo como se muestra en la figura No. 2. Le acoplamos un manómetro en forma de U, provisto de una entrada de agua lateral y de un drenaje en la parte inferior, tal como se observa en la figura correspondiente. Cerramos las válvula de drenaje y llenamos el tubo con sustrato compactando suavemente, añadimos agua a rtraves de la válvula lateral para conseguir una saturación completa del sustrato. Una vez saturado abrimos la válvula inferior y dejamos que drene libremente hasta que el nivel llegue hasta el punto cero. En este momento el sustrato estará a capacidad de Campo. Anotamos el valor Va-0 Seguimos drenando agua, hasta que el nivel baje a 10 cm por debajo del fondo del sustrato. Anotamos el Volúmen V0-10


Fig. 2

Seguimos drenando agua hasta que el nivel baje a 50 cm. Anotamos el volumen V10-50
Seguimos drenando hasta que el nivel baje a 100 cm. Anotamos el volumen V50-100.
Con los anteriores valores referidos a porcentaje del volúmen inicial del recipiente VR, ocupado por el sustrato, trazamos una curva como se indica en la figura correspondiente.
Con los anteriores valores hallamos los principales parámetros hídricos de un sustrato anteriormente definidos así:

Macroporosidad = (Va-0)/VR x 100
CA (Capacidad de Aireación) = (Va-0 + V0-10)/VR x 100
AEFD (Agua Extra Facilmente Disponible) = (V0-10)/VR x 100
AFD (Agua Facilmente Disponible) = (V10-50)/ VR x 100
AR (Agua de Reserva) =(V50-100)/VR x 100


Foto 2

El reparto volumétrico de agua, del aire y del material sólido en el sustrato a diferentes tensiones, lo podemos obtener directamente a partir de la figura 3.

El eje horizontal corresponde a la tensión de humedad en columna de agua y el eje vertical al reparto volumétrico de fases. El volúmen real ocupado por el sustrato aparece en la base de la curva paralela al eje de tensiones. Para conocer el volumen del material sólido, de agua y de aire a una determinada tensión basta con trazar una vertical. El segmento (a) comprendido entre el eje de 100% de volumen y la curva de retención de agua representa el contenido de aire, el contenido de agua está representado por el segmento (b) comprendido entre la curva y la línea horizontal que reparte el espacio total entre material sólido y porosidad total. Y finalmente el segmento (c) entre esta recta y la base del diagrama corresponde al volumen ocupado por el material sólido.


Fig. 3

Aplicaciones

A partir de la curva de retención de agua y de la forma del recipiente, podemos calcular el contenido de agua para diferentes valores de tensión. Como criterio de riego fijaremos un valor máximo de la tensión de humedad o un contenido mínimo de agua. La dosis de riego de obtiene restando este contenido hídrico de la capacidad del recipiente, y aumentando esta diferencia para obtener en su caso, el correspondiente porcentaje de drenaje.


Fig. 4

La situación de equilibrio tras el drenaje posterior al riego, depende de las propiedades físicas del sustrato y de la forma y altura de la maceta. Si se corresponden con el caso 3 de la figura 3, el volumen ocupado por aire es escaso y la reserva de agua elevada. SI el sustrato se corresponde con el caso 2 de la figura 3, se da la situación contraria con un elevado volumen de aire y una escasa reserva de agua. Si la planta en cultivo es sensible a la falta de agua, es más adecuada la primera situación que la segunda, si se utilizara el segundo sustrato, el consumo de agua por la planta puede llevar de forma rápida a una situación de escasa disponibilidad, obligado a la aplicación de riegos frecuentes.

Si por el contrario la planta es sensible a la asfixia radicular la primera situación puede ser muy peligrosa. El volumen de aire tras el drenaje no es suficiente para cubrir la demanda de oxigención de las raíces. A medida que la planta consume agua aumenta el volumen ocupado por el aire y la situación mejora. Si tras el riego se dan situaciones prolongadas de baja luminosidad y/o bajas temperaturas, el consumo de la planta es bajo y las condiciones de asfixia permanecen durante un tiempo prolongado afectando al desarrollo del cultivo. Si por el contrario nos encontramos en el segundo caso, es difícil que se den condiciones de asfixia, tras el riego, el drenaje proporciona una situación con un elevado volumen ocupado por el aire por tanto, las condiciones son adecuadas para el desarrollo de la planta desde el momento mismo en que cesa el drenaje.

Distribución del tamaño de Partículas (Cadahía y col.1998)

Muchos sustratos estan constituidos por una mezcla de partículas con tamaños diferentes. Las propiedades fíicas de estos sustratos variarán en función de la distribución del tamaño de sus partículas, siendo por tanto de importancia fundamen- tal la caracterización granulométrica de los materiales.

El tamaño de las partículas afecta al crecimiento de las plantas a traves del tamaño de los poros. La distribución del tamaño de las partículas y de los poros determina el balance entre el contenido en agua y en aire del sustrato, a cualquier nivel de humedad.

Los materiales de textura gruesa, con tamaño de partícula superior a 0,9 mm, con poros grandes, superiores a 100 um, retienen cantidades reducidas de agua pero estan bien aireados. Los materiales finos, con partículas inferiores a 0,25 mm y tamaño de poros inferior a 30 um, retienen grandes cantidades de agua dificilmente disponible y estan mal aireados. El mejor sustrato se define como aquel material de textura media a gruesa, con una distribución del tamano de los poros entre 30 um y 300 um, equivalente a una distribución del tamaño de las partículas entre 0,25 mm y 2,5 mm , que retiene suficiente agua fácilmente disponible y presenta, ademas, un adecuado contenido en aire.(Raviv et al., 1986; Puustjarvi, 1994). El sustrato que mejor reune estas características es la cáscara de coco.


Fig. 5

Por último es necesario insistir en la importancia que tiene la homogeneidad del sustrato, tanto dentro del mismo lote como entre los diferentes lotes. La curva de retención de agua es muy sensible a las variaciones de la granulometría o de la longitud de fibra del material que constituye el sustrato. SI el lote de sustrato no se ha homogeneizado puede ocurrir que algunas pasrtes del mismo sustrato tengan diferentes propiedades físicas. En estas condiciones cuando unas partes tengan un contenido adecuado de agua en otras se darán condiciones de asfixia o de falta de agua haciendo difícil un buen manejo del agua de riego.

De esto se deducen dos conclusiones importantes:

· El cambio de sustrato supone necesariamente el cambio de los criterios de riego.
· Si en un mismo cultivo se rabaja con dos sustratos diferentes, los riegos de uno y otro deben ser independientes.

Como consecuencia de lo anterior, la homogeneidad de las propiedades físicas de un sustrato y su mantenimiento en los diferentes lotes año tras año es de gran importancia para poder aplicar adecuadamente el riego y por lo tanto es un factor de calidad de primera magnitud.

Recapitulación acerca de la retención de humedad.

Se debe procurar, en la zona de las raíces, una proporción del 30% de materiales y un 70% de espacio vacío, el cual será ocupado a partes iguales por aire y agua, pudiendo reducirse la parte sólida del sustrato hasta un 10%.

Mientras más elevada sea la capacidad de retención de agua del sustrato, menos frecuentes deben ser los riegos; además, no debe obstruirse la parte porosa ocupada por aire, es decir, que deben existir bastantes macroporos. Se puede obtener una porosidad óptima mezclando en forma apropiada materiales compactos con otros porosos y de gránulos gruesos; también se pueden obtener los mismos resultados utilizando materiales orgánicos, como la cascarilla de arroz o el aserrín, los cuales poseen una estructura esponjosa y mejoran, por tanto, la porosidad al aire y al agua.

Foto 3. Un sustrato que posea gran capacidad de retención de humedad exige un manejo juicioso de la cantidad de riegos.

Es importante distinguir la forma como los sustratos retienen la humedad. En este aspecto podemos distinguir 2 categorías: Aquellos que retienen la humedad solo en la superficie de las partículas, igual que lo hace una esfera de vidrio mojada, como son la gravilla, la arena, etc. Otros sustratos almacenan humedad en su interior, en los poros, tales como la piedra pómez, la escoria de carbón, etc.. Otros sustratos como la cascarilla de arroz y el aserrín tienen una débil capacidad de almacenamiento de agua dentro de su estructura fibrosa.

Mientras mas elevada sea la capacidad de retención de agua de los sustratos, menos frecuentes deben ser los riegos.

Tabla 3. Forma como Almacena el Agua los sustratos
Sustratos sólidos  
Gravilla El agua es retenida únicamente en la superficie exterior de las partículas
Arena gruesa
Sustratos porosos  
Escoria de Carbón El agua es retenida en la superficie y en el interior de las partículas.
Piedra pómez
Arcilla expandida
Ladrillo
Sustratos Orgánicos  
Cascarilla de arroz El agua es retenida en las fibras vegetales.
Aserrín
Suelo Agrícola  
Agregado de suelo El agua es absorbida por en los microporos o espacios capilares del agregado.

Movimiento del agua dentro del sustrato: Teniendo en cuenta el tipo de recipiente que vamos a usar para el Cultivo Hidropónico, es necesario considerar la forma como se va a mover el agua dentro del sustrato, si es horizontal o vertical, y la extensión del recorrido que el agua debe hacer antes de llegar a las raíces y finalmente salir por el drenaje.

Cuando el recorrido es largo, como en el caso de un canal horizontal, debemos tener un sustrato que permita una gran permeabilidad como la cascarilla de arroz, la gravilla, o la escoria gruesa. En este caso, el canal podrá tener hasta 6 metros de longitud y el agua no tendrá ninguna dificultad para hacer este recorrido.

Foto 4. Recorrido horizontal largo a traves de un canal con cascarilla de arroz.

La velocidad de infiltración (lt/dm2/hr) y la conductividad hidráulica juegan aquí su papel mas importante y nos permiten estimar la longuitud del recorrido que puede llegar a realizar el agua por dentro del sustrato antes de alcanzar el drenaje.

Tabla 4. Clasificación de la Conductividad Hidráulica (K) para suelos saturados. (Soil Service Staff, 1981)

Conductividad Hidráulica; cm/hr
Interpretación
< 0.1
Muy Lenta
0.1 - 0.5
Lenta
0.6 - 2.0
Modradamente Lenta
2.1 - 6.0
Modrada
6.1 - 13
Modradamente rápida
13.1 - 25
Rápida
> 25
Muy Rápida.

Comparando las conductividades hidraulicas de un suelo con las de los siguientes sustratos observamos que en general las conductividades hidráulicas son de 10 hasta 100 veces mas grandes en los sustratos hidropónicos frente a los suelos tradicionales. Esta es la razón por la cual, en cultivos hidropónicos es posible organizar drenajes horizontales largos como el que podemos apreciar en la mayoría de las camas para cultivo de Clavel hidropónico en colombia.

Tabla 5. Velocidad de Infiltración y capacidad de retención de humedad en diversos sutratos.

  Densidad Aparente Retención de Humedad a Capacidad de Campo
Velocidad de Infiltración
 
gr/dm3
ml/dm3
dm3/dm2/min
cm/hr
Cáscara de Coco Molida
90.4
501.7
0.165
99
Cascarilla de Arroz Cruda
140.0
90 - 130
2.53
1518
Cascarilla de Arroz Envejecida
150.0
94.3
1.65
990
Cascarilla de Arroz Semiquemada
169.6
100 - 140
2.87
1280

Foto 5. Recorrido vertical corto a traves de una bolsa llena de escoria de carbón o gravilla.

Cuando el agua hace un recorrido corto y este es vertical, debemos tener sustratos con una mayor retención de humedad, con el fin de que ésta se mantega por más tiempo a disposición de las raíces.

Si las camas no tienen pendiente se encharcarán, por el contrario, cuando se utilizan camas colgantes con perforaciones en el centro, el recorrido de la solución será solamente la mitad de la catenaria formada por el recipiente. Este factor será necesario considerarlo cuando se establezcan las frecuencias de riego.

Efectos de la inundación: Cuando el sustrato es demasiado fino, o cuando el recipiente no tiene los orificios o la forma que permita un drenaje adecuado sucede que los espacios vacíos del sustrato se llenan de agua, desalojando el aire e impidiendo entonces la adecuada oxigenación de las raíces. Al poco tiempo, las raíces se vuelven de un color carmelito y después se van muriendo.

Cuando un sustrato contiene materia orgánica como cascarilla de arroz, viruta o aserrín, son más graves las consecuencias de la inundación, ya que dichos sustratos se descomponen, consumiendo el oxígeno necesario para la respiración de las raíces.

Un sustrato nunca deberá permanecer inundado permanentemente

Foto 6. Cuando un sustrato se inunda las raices no pueden respirar adecuadamente.

2. Aireación del sistema radicular:

Una importante condición para el éxito en los cultivos hidropónicos es la respiración suficiente de las raíces. Algunas plantas requieren altas presiones parciales de oxígeno en el ambiente radicular como las orquídeas y los anturios, otras requieren menores tensiones como las Rosas y los Claveles En consecuencia el tipo de sustrato y en especial su granulometría son de fundamental importancia.

Las raices respiran el Oxígeno contenido en los poros del sustrato.

Foto 7. Un adecuado drenaje garantiza la respiración de las raices en la cascarilla de arroz.

El empleo de un sustrato con estructura estable muy poroso y la aireación complementaria de la solución, evitan el peligro de la falta de oxígeno en la zona radicular, siendo ésta aún mejor que la obtenida en los suelos naturales.

Según experiencias holandesas, en un cultivo de claveles en grava, cada planta toma durante los meses de verano, de una solución bien aireada, aproximadamente 550 miligramos de oxígeno por día.

Análogas experiencias con claveles en Colombia han demostrado que las plantas cuyas raíces se desarrollan en una solución poco aireada se ven perjudicadas en su crecimiento y producción de flores. Por el contrario, claveles cultivados en una mezcla de cascarilla de arroz con escoria de carbón a los que se suministra de forma regular las soluciones nutritivas bien oxigenadas, presentan excelentes resultados de cultivo. Tambien se han logrado excelentes resultados de cultivo con sustratos de cascarilla de arroz quemada, aunque en ésta es mas exigente en cuanto a riego se refiere.

Foto 8. El cultivo del clavel en una mezcla de cascarilla mas escoria provisto de riego por goteo presenta un excelente desarrollo.

Debemos distinguir entre la aireación del sustrato y la aireación de la solución nutritiva. La aireación del sustrato se da a través de los poros del mismo y ésta es la fundamental para el buen desarrollo radicular. Más adelante se estudiarán en forma más detallada, en lo referente a los recipientes para cada una de las técnicas de cultivo, las posibilidades existentes para airear las soluciones (aire a presión, agitadores, reciclaje, flautas, etc.) Cuando se se cultivan plantas hidropónicas a raíz sumergida, la oxigenación proviene exclusivamente del oxígeno disuelto en la solución nutritiva. De ahí la necesidad de airear la misma, para lo cual ayuda que la solución se encuentre en circulación continua y nunca estancada. La respiración radicular aumenta con la temperatura, a la vez que el oxigeno disuelto disminuye. Cuando la sulución nutritiva se estanca, las raices consumen rápidamente el oxígeno disuelto y el medIo radicular se vuelve anóxico (exento de oxígeno). Esta situación se acentúa a temperaturas superiores a 26 °C a las cual por un lado disminuye mucho el oxígeno disuelto y por otro lado aumenta demasiado la demanda de oxígeno radicular. La temperatura óptima para el ambiente radicular se situa para la mayoría de las especies alrededor de 18 °C aunque esta condición puede variar de especie especie.

Cuando el medio radicular se vuelve anóxico, empiezan a proliferar bacterias anaerobias, las cuales obtienen el oxígeno a expensas de sustancias como los carbohidratos. Estas bacterias actuan por igual sobre los carbohidratos constituyentes de los tejidos vivos como de los tejidos muertos de tal manera que inician la muestre y el proceso de "pudrición".

Espacio poroso

El espacio poroso de un sustrato se subdivide de acuerdo con el tamaño de los poros en macroporors, (> 200 um), mesoporos (200 - 30 um) y microporos (< 30 um). El agua gravitacional circula ampliamente por los macroporos y aun por los mesoporos. El movimiento se va restringiendo paulatinamente a medida que disminuye el tamaño de los poros y finalmente el agua retenida en los poros menores de 30 um es de muy poca circulación. Estos son los poros que retienen el agua. Entre mas pequeños retendrán el agua con mayor fortaleza.

Para ilustrar cuanta es la fuerza de retención del agua en los espacios porosos veamos cual es la presión de entrada del aire en un medio de cerámica porosa y cual la presión necesaria para entrar cuando sus poros estan llenos de agua (presión de burbujeo).

Tabla 6. Presión de entrada del airte y de Burbujeo para cerámicas de diferente porosidad. Tomado de Soil Moisture Corp.
Tamaño máximo de poro;
um
Presión de entrada del aire; cB Presión de burbujeo;
cB
6.0 50 48 a 62
2.5 100 130 a 200
1.7 100 140 a 200
1.1 200 220 a 300
1.3 200 220 a 300
0.7 300 320 a 500
0.5 500 550
0.16 1500 1500


3. Estabilidad física

La estabilidad física será la que determine si se mantiene con el tiempo una porosidad correcta, dependiendo de la velocidad de disgregación y descomposición del material. Esta deberá ser lo mas lenta posible. Los materiales más inadecuados son aquellos que se disgregan fácilmente con la acción del agua. La cascarilla de arroz quemada se disgrega mas lentamente que la cascarilla de arroz cruda. Esto debido a que los microorganismos (bacterias) atacan con menos facilidad el carbón resultante de la cascarilla de arroz quemada. Experiencias con sustratos de cascarilla de arroz cruda en el cultivo de rosas, han presentado un aumento progresivo de la retención de humedad durante tres años, viendose comprometida la oxigenación radicular y el manejo del riego.

4. Debe ser inerte químicamente

Desde el punto de vista químico, el sustrato también deberá satisfacer ciertas condiciones. Deberá ser químicamente inactivo, o sea, no absorber ni suministrar ningún elemento nutritivo, puesto que esto representaría una alteración en la solución nutritiva. El aserrín de ciertas maderas, pueden suministrar taninos, los cuales son tóxicos para las plantas. Igualmente las virutas de madera utilizadas en las caballerizas han resultado con frecuencia toxicas para plantas de Clavel, algunas veces por excesivos contenidos de Cloruros y otras por la presencia de taninos. Las arenas calcareas muy abundantes en algunas zonas costeras pueden reaccionar con la solución nutritiva y producir desbalances que conducen a deficiencias de Fósforo y de Hierro,

5. Debe ser inerte biológicamente:

El sustrato hidropónico debe ser, a diferencia del suelo, un medio carente de actividad biológica; en este sentido, cualquier presencia de insectos o patógenos tendría un carácter explosivo, ante la total ausencia de controles naturales.

En cuanto a la parte biológica al comienzo del cultivo, el sustrato deberá estar libre de plagas o enfermedades; es peligroso, por tanto, cualquier material que contenga tierra o compost no desinfectados pues los daños por patógenos como Nemátodos o Fusarium podrian ser fatales en este caso. Este riesgo puede ser superado mediante una cuidadosa desinfección.

Foto 9. El agua utilizada en los cultivos hidropónicos deberá estar exenta de Nemátodos, Plagas y Enfermedades ya que algunas de estas podrian reproducirce facilmente en el sustrato.

Cuando se recurre al uso de mezclas que contienen suelo se deberá realizar una cuidadosa selección del suelo a usar y de ser posible, una desinfección por medio del vapor, agua hirviendo o algun desinfectante químico.

Para la investigación futura, se señalan campos como el estudio de la posible interrelación simbiótica bajo condiciones hidropónicas de organismos biológicos, tales como Rizobium, Micorrizas y bacterias como Azotobacter y Azospirillum. Igualmente se señala la necesidad de investigar lo referente a la reutilización de souiciones nutritivas sobrantes así como sustratos desde el punto de vista biológico

6. El drenaje

Todo tipo de recipiente y de sustrato que se esté utilizando, deberá permitir un buen drenaje. Cuando una planta hidropónica requiere mayor cantidad de agua, debemos aplicar mayor cantidad de riegos, pero nunca debemos inundar el sustrato con el fin de ahorrar riegos, ya que esto va contra la disponibilidad de oxígeno. Entre las formas más comunes de drenaje utilizadas en los Cultivos Hidropónicos, tenemos las siguientes:

a. Drenaje por inclinación del recipiente: Se utiliza en el caso de las canaletas, bandejas, camillas, camas, etc., las cuales deberán tener una pendiente de entre el 1 y el 5 % con el fin de facilitar el drenaje de los excesos de solución nutritiva.

Foto 10. Una pendiente entre el 1-2 % garantiza un buen drenaje en sustratos de gran permeabilidad.

Con el avance y perfeccionamiento de la técnica hidropónica, la pendiente de las camas se ha llegado a reducir hasta el 0.5 %, aunque en general para un adecuado drenaje longuitudinal se aconseja no bajar del 1 %.

Foto 11. En el caso de camas colgantes se utiliza el drenaje por orificios ubicados en la parte inferior.

b. Drenaje por orificios inferiores: En el caso de bancadas o recipientes individuales tales como potes, bolsas o sacos, el drenaje deberá facilitarce siempre por orificios en la parte inferior del recipiente. Igualmente este es el método adecuado cuando se utilizan camas colgantes.

Foto 12. En el caso de sacos o bolsas colocadas en el suelo también se utiliza el drenaje por orificios ubicados en la parte inferior.

La forma del recipiente, la dirección del flujo del agua bien sea horizontal o vertical, y la longuitud del recorrido del agua por entre el sustrato determinan el tiempo que el agua, particularmente un exceso, va a permanecer en contacto con el sustrato, y el tiempo que dura la disponibilidad de oxígeno disuelto en agortarse. Para un diseño adecuado del sistema de drenaje así como de las pendientes de las camas, es necesario tener en cuenta la conductividad Hidráulica del sustrato. Mientras menor sea la conductividad hidraulica, mas será necesario diseñar recorridos cortos y pendientes mayores.

7. La capilaridad

Esta propiedad consiste en la capacidad que tiene un sustrato absorber agua a través de los microporos y de transportarla en todas las direcciones. La mas crítica de las direcciones es la vertical, ya que en ella se realiza el transporte de agua en contra de la gravedad. Por tal motivo la denominamos Capilaridad Ascencional.

Esta propiedad es esencial cuando se usa un sistema de riego por goteo, en el cual se necesita que el agua se distribuya horizontalmente a partir del punto del goteo.

Cuando el sustrato no tiene capilaridad, el agua se mueve verticalmente a través del perfil del mismo, llegando rápidamente al drenaje y dejando zonas secas en las cuales no se puede desarrollar el sistema radicular. Cuando el sustrato tiene buena capilaridad, el agua es repartida en todas las direcciones, haciendo que el sistema radicular de las plantas encuentre una humedad homogenea en todo el recipiente.

Foto 13. Equipo para determinar la capilaridad de los sustratos.

Para medir la capilaridad ascencional de un sustrato se utiliza un tubo transparente de vidrio de 3" de diámetro, dotado de un fondo perforado, el cual se llena de sustrato hasta una altura de 15 a 30 cm. Se coloca sobre una bandeja llena de aguan de tal manera que el sustrato quede en contacto con el agua y pueda absorberla libremente a medida que las fuerzas capilares así la demanden. A medida que el agua se agota en la bandeja debe ser reemplazada para mantener el suministro y la tensión constante del agua en la base de la columna (T=0). Se anota la altura que el agua logra subir en la columna en función del tiempo y con estos datos se construye una tabla de ascenso capilar en función del tiempo. Se toma como valor de comparación el ascenso capilar logrado en 24 Horas.

En la tabla 7 podemos ver la capilaridad típica de tres referencias de la arcilla expandida (Argex).

 

 

Tabla 7.

Tiempo en Minutos
Tamaño de partículas; mm
0-4
4-10
10-20
Altura del ascenso capilar; cm
1
4.0
2.5
1
15
5.5
3.0
1.5
45
7.0
4.0
2.0
90
9.0
5.0
2.5
120
10.0
5.5
3.0
180
11.0
6.5
3.5
1080
18.0
10.5
6.0
1440 (24 hr)
20.0
11.5
6.5

La cascarilla de arroz cruda posee muy baja capilaridad su valor es de 1 cm al cabo de 24 horas. En la cascarilla de arroz quenada, esta es de 1.5 a 2 cm en 24 Horas. (tambien se considera un valor bastante bajo)

8. Un Sustrato debe ser liviano

El peso del sustrato determina, obviamente, la resistencia del montaje hidropónico, los tipos de camas o canales, los soportes para manejar columnas y en general el valor de la infraestructura, de acuerdo con el tipo de construcción.

Tabla 8.
DENSIDAD DE ALGUNOS SUSTRATOS
Sustratos Kgr/dm³ (Peso Seco)
Cortezas
0.20 - 0.30
Arena
1.40 - 2.00
Pómez
0.50-0.90
Cascarilla de arroz
0.120
Escoria de carbón
0.60-0.850

De todos los sustratos utilizados en America Latina, la cascarilla de arroz es el más liviano.

9. Debe estar disponible

Esta es una condición lógica, pero a veces no tenida en cuenta. en muchas ocasiones el sustrato ideal no está disponible en el medio y olvidamos recursos de la región, que eventualmente podrían reemplazarlo.

10. Debe ser de bajo costo

Generalmente este factor determina, antes que otras condiciones, el sustrato a utilizar y usualmente el principal factor de costos es el de transporte, lo cual nos lleva a análizar, dentro de las posibilidades y las condiciones del sitio de Cultivo Hidropónico, cuál es la escala de costos que implica uno u otro sustrato.

Foto 14. En zonas industriales o donde existen calderas de carbón la escoria es de facil consecución como material de desecho y se puede adquirir a bajo costo.

A partir de estas condiciones, podemos hacer un buen recorrido por diferentes clases de sustratos, con los cuales se ha trabajado, haciendo claridad de que no son los únicos posibles de utilizar, ni siquiera necesariamente los mejores; en este campo la imaginación del cultivador Hidroponista, juega un papel muy importante.

La cascarilla de arroz.

Este material es un subproducto de la industria molinera, que se produce ampliamente en las zonas arroceras y que ofrece buenas propiedades para ser usado como sustrato hidropónico.

Propiedades Físico-Químicas:

Es un sustrato orgánico de baja tasa de descomposición, dado su alto contenido de sílice. Es liviano y su principal costo es el transporte, dado que para los molineros es un desecho.

Foto15. La cascarilla de arroz es el sustrato mas empleado para los cultivos hidropónicos en Colombia.

Se presenta como material liviano, de buen drenaje, buena aireación, pero presenta una baja retención de humedad inicial y es difícil conservar la humedad homogéneamente cuando se usa como sustrato único en camas o bancadas. A medida que envejece va aumentando su capacidad de retención de humedad. Se comporta bien como sustrato en los sistemas que utilizan canaletas. Tiene una buena inercia química inical, aunque con el paso de los años, dos o mas, se va descomponiendo. Puede tener problemas con los residuos de cosecha, como granos de arroz enteros o en fragmentos, a la vez que pueden encontrarse semillas de otras plantas, que pueden germinar generando un problema de malezas. A veces estos granos atraen los pajaros los cuales hacen escarbaderas en busca de alimento y retiran el sustrato del recipiente

Tabla 9. La cascarilla de arroz es uno de los sustratos mas livianos que existe.
PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DE LA CASCARILLA DE ARROZ CRUDA
Densidad a granel
gr/ml
0.12-0.13
Capacidad de intercambio Catiónico, CIC meq/100ml
meq/100 ml
2-3
Retención de humedad a Capacidad de Campo (T= 0 cm)
lt/lt
0.10 - 0.12
Retención de humedad (a T = 10 cm)
lt/lt
0.08 - 0.10
Retención de humedad (a T = 50 cm)
lt/lt
0.06 - 0.08
Retención de humedad (a T = 100 cm)
lt/lt
0.04 - 0.06

Tabla 10. Análisis Químico de la Cascarilla de arroz.
ANALISIS QUIMICO TOTAL
Nitrógeno
%
0.50-0.60
Fósforo
%
0.08-0.10
Potasio
%
0.20-0.40
Calcio
%
0.10-0.15
Magnesio
%
0.10-0.12
Azufre
%
0.12-0.14
Hierro
ppm
200-400
Manganeso
ppm
200-800
Cobre
ppm
3-5
Zinc
ppm
15-30
Boro
ppm
4-10
Cenizas
%
12-13
Sílice (SiO2)
%
10-12

Fermentación de la cascarilla

Una alternativa para mejorar las propiedades Fisico-Químicas de la cascarilla de arroz amcorto plazo esta la Fermentación. El proceso para poder utilizar eficazmente la cascarilla de arroz, a traves de la fermentación previa elimina algunos de los problemas causados por los granos de arroz entero y partido.

Foto 16. En la cascarilla de arroz nueva normalmente nacen algunas malezas que es necesario eliminar a mano durante el cultivo.

Durante el humedecimiento inicial de la cascarilla, los granos de arroz partido reaccionan con el agua, esto es se hidrolizan, y sus almidones se van convirtiendo en azucares como la glucosa, la cual a su vez se va fermentando, con la consecuente producción de alcohol y ácido carbónico, que son fitotóxicos por vía radicular y causan síntomas similares a los de la clorosis férrica (deficiencia de hierro) en las plantas.

Foto17. Humedecimiento inicial de la cascarilla de arroz.

Durante la fermentación inicial de la cascarilla de arroz, que en condiciones de buena aireación (aerobias) dura entre 15 y 20 días a 18 °C, se produce un incremento del pH aproximadamente hasta 7.8, se presenta en la solución un nivel creciente de glucosa que puede llegar a 200 mg/lt. y se detecta la presencia de espuma y emisión de CO2.

Digestión anaerobia

Cuando las plántulas se transplantan a cascarilla nueva, en sistemas que utilizan solución recirculante generalmente se ponen amarillentas y su crecimiento se retrasa considerablemente, quedándose su tallo delgado; posteriormente la planta se recupera, pero su producción se ve afectada. Con el fin de evitar este problema, se aconseja colocar la cascarilla en el sistema con 15 días de anticipación al transplante, durante los cuales se mantendrá húmeda y se regará copiosamente con agua, dándole de 2 a 3 vueltas durante este período, con el fin de eliminar los subproductos de la fermentación y retirar el arroz y las malezas que vayan naciendo.

Algunas veces se puede recurrir a la digestión anaerobia (En ausencia de Oxígeno) de la cascarilla de arroz. Para este fin se debe disponer de un tanque, donde la cascarilla se pueda dejar inundada con agua durante 10 a 15 días. Este sistema permite eliminar los insectos que tenga la cascarilla, pero poco se sabe si es efectivo en la destrucción de hongos. Por otra parte, el método no es muy efectivo en la eliminación de los residuos del arroz, ya que las condiciones anaerobias hacen que la fermentación de los almidones sea demasiado lenta.

Durante esta digestión, las bacterias anaerobias obtienen el oxígeno a expensas de otros compuestos, entre los cuales hay algunos que contienen azufre en forma de sulfatos. Estos compuestos se reducen y se produce anhídrido sulfhídrico, un gas extremadamente tóxico y fétido (produce un olor a huevos podridos). Este gas en muy bajas concentraciones, unido a la carencia de oxígeno, elimina todos los insectos que pueda traer la cascarilla.

Después de la digestión, que dura aproximadamente de 10 a 15 días, según la temperatura, se deja esparcida la cascarilla al aire, para que se oxigene y se seque.

Foto 18. La cascarilla de arroz envejecida es de color oscuro y mas suave al tacto.

Envejecimiento de la cascarilla de arroz

Con el tiempo de uso, a la cascarilla de arroz le van ocurriendo algunos cambios en sus propiedades físico-químicas, los cuales en cierta forma son favorables a los Cultivos Hidropónicos. Entre los cambios más notables que podemos observar están los siguientes: Una cierta degradación física, es decir que las partículas se van fracturando y se genera un polvillo que tiende a aumentar la retención de humedad y la capilaridad.

Simultaneamente adquiere un color café oscuro y se siente más suave al tacto. En estas condiciones la cascarilla puede seguir siendo utilizada durante varias cosechas, siempre y cuando se reponga la que se pierde al eliminar las raíces de la cosecha anterior.

Ha sido cuestionada la utilidad de la cascarilla nueva como sustrato único para el sistema de riego por goteo en bolsas, debido a su baja capilaridad y retención de humedad. No obstante, ensayos recientes llevados a cabo en Bogotá, tienden a demostrar su utilidad para este sistema. Más aún cuando se puede utilizar cascarilla envejecida.

Cascarilla de Arroz Quemada

Para tratar de mejorar las propiedades Físico-quimicas de la cascarilla de arroz se ha rrecurrido desde hace unos años a la quema parcial o tostión de la misma. Esta es la alternativa mas usada en la actualidad. Con ste fin, se coloca la cascarilla en montones y se le enciende fuego por un costado. Simultáneamente se va revolviendo con cascarilla cruda hasta obtener el grado de quemado deseado. Luego se apaga por medio de un chorro de agua. Usualmente la intensidad del quemado que se pretende varía entre un 50 % y un 100 % segun el grado de carbonización. No se debe dejar llegar nunca hasta cenizas. Esta práctica aumenta la retención de agua facilmente disponible, segun el grado de quemado, pudiendo llegar a valores muy elevados.

Foto 19. La Cascarilla de Arroz Semiquemada (50 %) es el sutrato mas utilizado en Colombia.

Cáscara de Coco

Es un material orgánico de lenta descomposición que resulta como subproducto en las plantaciones de Coco de Sri Lanka, India y Filipinas. Se comercializa en bloques compactados, presentación que cumple la función de abaratar costos de transporte. Para su empleo se deben rehidratar, con lo cual alcanzan a expandir su volumen aproximadamente 3.5 veces. (1 ton compactada equivale a 12 mt3 de sustrato descompactado.)

A pesar de ser un material orgánico, su descomposición es muy lenta debido a su elevado contenido de lignina (45 %). Es un material duro de descomponer. En Holanda donde se inición su utilización se ha reportado una vida de 8 a 10 años, sin embargo en el Ecuador en los cultivos donde se ha utilizado se han proyectado para una vida util de 4 a 6 años.

La cascara de coco contiene dos clases de material. Uno de aspecto parecido al corcho, pero de poro abierto, de gran capacidad de absorción de agua y de gran capilaridad y otro consistente de fibras de longuitud variable que pueden llegar hasta 4 cm de longuitud. En algunas ezplotaciones se retira la fibra a la cual se le dan usos textiles y el material corchoso resultante se comercializa como sustrato para cultivos hortícolas.

La cáscara de coco dado su origen en regiones costeras suele ser un material rico en sales, especialmente Sodio y Cloruros. Estos deben ser evacuados previamente a su utilización como sustrato hidropónico, lo cual es una práctica relativamente facil ya que estas sales no se encuentran fuertemente retenidas por el sustrato. Sus principales propiedades físicas se resumen en el cuadro siguiente:

Tabla 11
Propiedades Físicas de la Cáscara de Coco
Densidad 0.08 - 0.12 gr/cm3
Porosidad Total, % vol 80-82 %
Espacio Poroso Mayor (>200 um) % vol 8-12 %
Espacio Poroso Intermedio (>30 y <200) % vol 4-6 %
Espacio Poroso Capilar, % vol 60-66 %
Capacidad de Aire, % vol 20 - 30 %
Agua Facilmente Disponible, AFD, % vol 45-60 %
Granulometría % del Peso Total
Pasando malla 4 60 %
Pasando malla 16 36 %
Fibra de 2 a 3 cm 4 %

Sorprendentemente su principal problema "el costo de transporte" no ha sido un impedimento para que paises que no producen cáscara de coco como Holanda y España hayan desarrollado grandes areas de cultivos incluso de hortalizas en esta clase de sustrato.

Arenas

De las diversas arenas existentes, la de río es la más adecuada como sustrato para los Cultivos Hidropónicos. Sinembargo, su costo suele ser elevado en algunas localidades y por tanto se utiliza normalmente sólo para ensayos o donde ésta es muy económica. El tamaño de los granos deberá estar comprendido entre 0.5 y 2 milímetros.

Al considerar las arenas, es necesario tener en cuente que tengan un contenido mínimo (casi nulo), de arcillas que traigan problemas de fijación iónica. Esto hace que las areniscas descompuestas (arena de peña) no sean muy aconsejables para los Cultivos Hidropónicos. En el uso de muchas de estas arenas se suele presentar una severa deficiencia de fósforo, ya que la arena puede retener o fijar el fósforo de la solución nutritiva, no dejándolo disponible para las plantas. La arena corriente de río es utilizable cuando su contenido en Carbonato de Calcio es inferior al 20 %. Las arenas ricas en Carbonato de Calcio, como las arenas coralinas de playa, no son recomendables por su capacidad para alterar las soluciones nutritivas.

Como ventajas del cultivo en arena deben considerarse el suministro fácil y barato del sustrato, el ahorro de la lucha contra las malezas y su buena conservación. Como desventajas, la difícil aireación en caso de tener el material granos muy finos y el inconveniente de que la humedad del sustrato y la concentración de sales de la solución, presentan fuertes variaciones en caso de no ser manejadas con mucho cuidado, lo cual da lugar a problemas en el crecimiento. Esto suele ocurrir especialmente cuando se aportan los elementos nutritivos en forma sólida, regando a continuación. También ocurre cuando se utilizan soluciones nutritivas que no poseen un balance adecuado para Cultivos Hidropónicos.

En cuanto a su granulometría las arenas se clasifican de acuerdo con la siguiente tabla:

Tabla 12.
Categoría Tamaño (mm) Contenido deseable
(%)
Gravilla > 2 0
Arena Muy Gruesa 1 - 2 0 - 5
Arena Gruesa 0.5 - 1.0

70 - 80

Arena Media 0.25 - 0.5
Arena Fina 0.1 - 0.25 0 - 20
Arena muy Fina 0.05 - 0.1 0 - 2
Limo y Arcilla < 0.05 0

Gravas.

Las gravas o gravillas son pedazos de rocas trituradas artificialmente o encontradas en estado natural en los lechos de los rios o en canteras en tamaños que van desde 5 mm hasta 25 mm. Las gravas, en general son buenos materiales para Hidroponía de subirrigación. Por el tamaño de las partículas no presentan buena distribución del agua horizontalmente, a la vez que su capilaridad es muy baja.

Tienen magnífico drenaje, por lo que se pueden utilizar para cultivos en canaletas. Por lo afilado e irregular de las partículas, pueden presentar problemas a los cultivos de bulbos o raíces y a los tallos de las plantas.

Foto 20. Las gravas en general requieren una alta frecuencia de riego.

La selección de la clase y tamaño de la grava es muy importante. El mejor tamaño es el comprendido entre 6 mm y 12 mm. Se puede usar roca triturada pero es mejor la grava redondeada de río. La grava calcárea puede presentar problemas de reacción con la solución nutritiva. En general este tipo de sustrato requiere de una alta frecuencia de riego, sobretodo cuando la profundidad del recipiente es pequeña. Para instalaciones con 15 a 20 cms. de profundidad se pueden requerir hasta 8 riegos diarios. Las Gravas han dado buen resultado en el cultivo de orquídeas del género Dendrobium, aunque la nutrición en este caso es bastante dificil. Para esta clase de sustratos ha dado buen resultado la utilización de abonos de liberación controlada como el "Osmocote".

Escorias de carbón

Las escorias son residuos de la quema de carbón mineral provenientes de hornos y calderas, muy utilizados por floricultores y viveristas para el enraizamiento. Es un buen sustrato, mientras se cuide su granulometría, pues cuando es muy fina, produce encharcamientos y cuando es gruesa tiene los mismos problemas de las gravas de muy baja retención de humedad.

Foto 21. Escorias de carbón gruesa. Notese la ausencia de finos. En estas condiciones se requiren riegos de mucha frecuencia.

Como sustrato tiende a degradarse físicamente hasta convertirse en polvo aunque en general es de muy buena estabilidad física. Puede presentar problemas químicos como fijación de fósforo y excesos de boro. El lavado, el suministro de estos elementos y la corrección de la acidez o alcalinidad (pH) son prácticas obligadas cuando se utilizan estos sustratos. En este sentido es bueno hacer ensayos antes de proceder en escalas mayores. Es un sustrato con muy buena retención y distribución de humedad, de peso medio y de suministro irregular en algunos sitios.

 

Piedra pómez

La piedra pómez es un material de origen volcánico, muy parecido a la escoria de carbón mineral, la cual se encuentra disponible en diversas zonas volcánicas. Posee muy buena retención de humedad y muy buenas condiciones físicas de estabilidad y durabilidad.

A veces puede presentar problemas químicos por excesos de azufre y boro, pero estos pueden ser eliminados mediante un cuidadoso lavado con agua caliente. No trae ninguna clase de enfermedades y desde el punto de vista biológico es completamente estéril, siempre que se extraiga de vetas profundas y no contenga mezcla de tierra. En la actualidad este sustrato ha dado muy buen resultado en el cultivo de orquídeas en macetas especialmente el Cimbydium.

Aserrines y virutas

Los aserrines y virutas suelen tener el problema del desconocimiento de su origen, lo cual implica un riesgo alto por la eventual presencia de compuestos tóxicos de la madera.

Foto 22. La viruta de madera tambien puede ser utilizada para el cultivo hidropónico teniendo cuidado con el suministro de agua para evitar excesos.

Los aserrines y virutas son compuestos orgánicos, con una velocidad de descomposición que depende del tipo de madera y que ocasiona en este proceso un alto consumo de nitrógeno, generando deficiencias de este elemento para las plantas, cuando el suministro se hace a niveles normales en la solución nutritiva.

Para que tenga un buen drenaje se deben buscar granulometrías comprendidas entre 3 y 8 mm. Han sido probados con éxito los aserrines de pino y eucalipto. El cultivo en aserrín es muy popular en áreas que tienen grandes industrias forestales, tales como la Costa Occidental del Canadá y el Noroccidente de los Estados Unidos.

Cuando la madera es transportada a través del mar, el aserrín suele estar contaminado con sal, por lo cual es necesario darle un completo lavado con agua dulce antes de usarlo.

Ladrillos y tejas molidas

Son buenos sustratos como retenedores de humedad, dada su extraordinaria porosidad. Es necesario cuidar su origen, en cuanto a la presencia de elementos calcáreos o de cemento. Las partículas de molienda, entre 0,5 y 2 cm., conforman una buena granulometría. Cuando las partículas son muy pequeñas presentan problemas de falta de porosidad. Es un sustrato que tiende a degradarse físicamente y por lo irregular de sus partículas pueden presentar los mismos problemas de las gravas. Es pesado y de difícil manejo.

Lana de Roca (Rock-Wool)

Debemos mencionar en este capítuilo, un sustrato que ha causando grandes innovaciones a nivel mundial en los últimos 20 años. Se trata de la Lana de roca (Rockwool). Este medio revolucionario se compone de pequeñas fibras hechas de rocas. Los componentes rígidos de las rocas se funden a 1500 °C. y luego son vertidos sobre un cilindro, que gira a gran velocidad. Se utilizan mas que todo rocas basálticas.

A medida que la roca fundida cae sobre el cilindro, vuela y se alarga en diminutas fibras. El proceso es muy similar al que se realiza para hacer algodón de azúcar. La Lana de Roca luego se comprime en bloques que se cortan en diferentes tamaños, según la aplicación que se busqe.

Otros sustratos

La Espuma de Poliestireno expandido (Icopor) se utiliza como material de relleno casi exclusivamente con el fin de aligerar el peso de los sustratos y de los recipientes. La espuma de poliuretano se utiliza generalmente para realizar los semilleros.

Foto 23. Espumas fenólicas usadas como medio de enraizamiento para esquejes.

Las espumas fenólicas, de uso general en floristerías estan siendo utilizadas para el enraizamiento de esquejes de pompón y clavel aunque son de baja utilización por su elevado costo. Han dado excelente resultado en el cultivo de anturios y otras especies de raices aereas que requiren una gran aireación del sistema rdicular como las orquídeas.

En algunas regiones se ha recurrido en menor escala al uso de carbón coke, carbón de leña y arcilla expandida.

La arcilla expandida, en particular, es muy utilizada para la Hidroponía ornamental en macetas o jardineras. Tiene excelentes propiedades físico-químicas y muy buena apariencia.

Además de los sutratos descritos tambien se han utilizado en algunos paises la vermiculita, la perlita, las acículas plásticas de PVC, la turba, el musgo de Sphagnum y otros que se nombran en la literatura. Su utilización práctica esta condicionada a los objetivos buscados con la aplicación de esta tecnologia.

Mezclas

Una alternativa razonable para trabajar con los sutratos, es realizar mezclas en diferentes proporciones. La arena, la escoria o piedra pómez, son excelentes mezcladores para garantizar la distribución de la humedad, pero sus proporciones y elementos dependen del análisis de las características de cada componente en particular.

Tabla 13. Las mezclas de sustratos mas usadas:

MEZCLAS MAS USADAS
Cascarilla de arroz 1 Escoria 1
Cascarilla de arroz 1 Arena 1
Cascarilla de arroz 4 Tierra 1
Aserrín 1 Escoria 1
Pómez 1 Aserrín 1
Cascarilla 1 Aserrín 1 Escoria 1
Aserrin 1 Carbón 1
Cascarilla 1 Arena 2

Las proporcionnes (en volúmen) de cada uno de los diferentes ingredientes empleados siempre deberán buscar un acuerdo con las características contempladas en el "Decálogo del Sustrato". Sinembargo las mezclas mas sueltas podrán servir para cultivos bajo techo y las mezclas mas pesadas podrán utilizarse para cultivos al aire libre.

La gravilla, el ladrillo picado y el aserrin mezclados en proporción de una parte de cada uno ha sido un sustrato bastante generalizado en algunas zonas urbanas marginadas.

Mezclas de 2 partes de cascarilla de arroz con una parte de arena fina han servido para establecer cultivos verticales en bolsas plásticas.

Limpieza y desinfección de sustratos.

Cuando vamos a utilizar un sustrato por segunda vez debemos proceder a desinfectarlo.

Los sustratos son reutilizables mediante alguna preparación previa, que en buena parte depende el comportamiento del cultivo anterior.

Limpieza del sustrato

Si bien es imposible retirar todas las partículas de raíces de un cultivo a otro, hacer una limpieza minuciosa es necesario. Los residuos presentes entran en descomposición, colaborando con eventuales contaminaciones y en todo caso ayudando a volver el sustrato, menos sustrato y más suelo cada vez.

Una buena alternativa para la limpieza de los sustratos es el tamizado, para eliminar los residuos de raíces, utilizando un tamiz con abertura de 1 cm.

Tabla 14. TABLA ORIENTATIVA PARA LA DESINFECCION DE SUSTRATOS HIDROPONICOS

METODO AGENTE ORGANISMOS QUE
CONTROLA
RECOMENDACION
CALOR  Vapor Hongos, Nemátodos, Insectos. 30 Minutos a 85° C.
Agua Caliente Nemátodos, Insectos. 1 lt/dm3 de sustrato a 100° C.
QUIMICO      Formol (37-40%) Hongos, Nemátodos, Insectos y Bacterias. No es eficiente para malezas. Diluir al 5% y aplicar 10 lts. por m². Cubrir durante 4 a 7 dias. Airear por una semana o hasta que no se detecte olor antes de usarlo.
Benlate
Polvo Mojable
DU-PONT
Hongos 1 cc por litro de agua. Utilizado en riego con regadera (Drench) para prevenir la dispersión de la pudrición basal de las plantas.
Vitavax 300
Polvo
PROFICOL
Hongos: Rhizoctonia sp., Pythium, Sclerotinia y Fusarium. Protectante de semillas y plántulas. Se siembra inmediatamente despues de aplicado. Aplicación de 3 grs por 1 Kg de semilla. Rociado al suelo 4 grs por litro de agua.
Telone
DOW-Ag
Hongos, Insectos, Nemátodos, Malezas. Se estima entre 70 y 100 cc por mt3 según el tipo de sustrato.

Trimatón
BARPEN

Hongos, Insectos, Nemátodos, Malezas.  
Basamid - G
Granulado
BASF
Hongos, Insectos, Nemátodos, Malezas. 30 a 40 gr por m². Humedecer el sustrato, incorporar el producto entre 20 y 40 cm de profundidad, regar, tapar. A los 8 dias, destapar, remover y regar. los vapores en el invernadero ocasionan daños a las plantas en crecimiento. Sembrar a los 20 dias.

Foto 24. Proceso para la aplicación de desinfectantes al sustrato (Desinfección de Turba con Vapor)

a.- Realizar una limpieza física de todos los residuos de materiales viejos.
b.- Seleccionar bien el desinfectante e incorporarlo en el sustrato segun las indicaciones del fabricante del producto.
c.- Esparcir el producto con precaución.
d.- Regar o dejar seco según el tipo de desinfectante.
e.- Sellar o pisar bien el sustrato para que haga buen contacto con el desinfectante.
f.- Regar abundantemente con agua para que el producto penetre si es del caso.
g.- Tapar con una lámina plástica segun las indicaciones del producto escogido.

La investigación permanente de los sustratos pensando siempre en cada uno de los elementos de la Hidroponia constituye una verdadera alternativa para el desarrollo de técnicas aplicables en diversos sectores poblacionales de America Latina.

Tabla 15. RESUMEN SOBRE LAS PRINCIPALES PROPIEDADES FISICAS DE LOS SUTRATOS

Sustrato Tamaño de
grano mm.
Densidad aparente; kg/m³ Porosidad Total; % vol Capacidad de Aire Agua Facilmente Disponible
AFD % vol
Agua de Reserva; AR; % vol Agua Dificilmente Disponible; ADD; % vol Capilaridad

Escala de
Costo US$/mt3

Mayo/2001

Arena de Rio
0.5 - 2.0
1.4 -1.60
38-42
5-20
15-35
1-2
0.1-0.5
Buena
Arena de Peña
0.2 - 0.5
1.5 - 2.0
25-35
1-15
10-20
2-5
0.1-0.5
Buena
Grava
5 -15
1.6 - 2.0
40
36
2
1
0.1-0.5
Mala
Piedra Pómez
5 -10
0.6 - 0.8
75
40-55
20-40
5-8
2-5
Buena
Ladrillo
10
0.8 - 1.0
60
20-25
15-30
5-10
1-5
Buena

Arcilla
Expandida

4 - 10
0.32-0.70
72-88
47-63
2-5
5-12
10-20
Regular
Perlita
0.1 - 5
0.05 - 0.14
85-95
18 - 60
6-38
2-10
18 -30
Buena
Escoria de Carbón
10
0.8
60-80
40-60
20-30
5-10
2-5
Buena
12.00
Carbón Coke
10 - 25
0.6
60-80
50-60
15-25
2-5
1-2
Mala
Carbón de Leña
5 - 10
0.5
65-80
50-60
12-30
5-15
2-5
Mala
Turba
1-2
0.08
90-95
15-40
18-28
6-8
24-53
Buena
Aserrin
4 - 6
0.3
75-90
10-20
20-30
5-10
2-5
Mala
Cortezas de Pino
1-5
0.27
81
38
10-20
5-10
1-5
Mala
Cascarilla de Arroz Cruda
3 - 6
0.12
85-95
40-60
5-15
1-5
0.5
Mala
4.00
Cascarilla de Arroz Quemada
1-4
0.17
80-90
35-55
10-20
5-10
1-2
Regular
7.00
Cascarilla de Café
5 - 8
0.15
70-80
40-50
20-30
5-10
2-5
Mala
Cáscara de Coco
0.2-3
0.08-0.12
82-92
30-50
20-30
2-6
1-5
Buena
87.00
Picón o Pomina
1-8
0.9
65
52
3.6
0.7
10.5
Mala
Lana de Roca
Bloques
.07-0.1
92-95
30
50
10
5
Buena
Espuma Fenólica
Bloques
.015
95-97
0-6
50-75
5-10
1-5
Buena
26.00
 
 
 
 

Tabla 16. RESUMEN SOBRE LA CALIFICACION DE LOS SUTRATOS

Sustrato Tamaño de
grano mm.
Estabilidad
Física
Propiedades
Químicas
Calidad
Biológica
Retención y
Aireación
Capilaridad Densidad
kg/M³
Escala de
Costo 0 - 12
Arena de Rio 2.0 Excelente Buenas ? M - M Buena 2.0 6
Arena de Peña 0.5 Excelente Pésimas Buena E - D Buena 2.0 3
Grava 10 Excelente Buenas Buena D - E Mala 2.0 6
Piedra Pómez 10 Buena Regulares Excelente M - M Regular 0.8 ?
Ladrillo 10 Regular Regulares Excelente M - M Buena 0.8 ?
Escoria de Carbón 10 Buena Regulares Excelente M - M Excelente 0.8 2
Carbón Coke 10 - 25 Buena Exelentes Excelente B - A Mala 0.6 10
Carbón de Leña 5 - 10 ? ? Excelente ? Regular 0.5 ?
Aserrin 4 - 6 Regular Buenas Buena A - B Buena 0.3 1
Casc.Arroz 3 - 6 Regular Regulares Regular B - A Pésima 0.12 1
Casc.Café 5 - 8 Pésima Pésimas ? A - ? ? 0.15 --
Arcill.Exp 6 - 10 Excelente Excelentes Excelente M - A Regular 0.45 12

Convenciones:
D - Deficiente
B - Bajo
M - Medio
A - Alto
E - Excesivo
? Valores inciertos
Escala de Costo arbitraria

de 0 a 12 en Bogotá Colombia.

FIN Dr. Calderon Labs.