El suelo es el medio más utilizado para la producción de cultivos; sin embargo, problemas como salinidad, compactación, baja fertilidad, patógenos, malezas y otros factores han limitado los rendimientos de los cultivos. Una alternativa para producir en áreas donde el crecimiento de los cultivos se ve restringido por problemas en el suelo es el uso de sustratos. Se entiende por sustrato a todo material sólido de origen orgánico o mineral diferente al suelo, el cual colocado en un contenedor provee un medio adecuado para el crecimiento a las plantas, pudiendo o no intervenir en la nutrición del cultivo; también proporciona oxígeno, agua y dióxido de carbono.
Importancia de caracterizar sustratos
El empleo de sustratos dentro de la horticultura protegida ha facilitado el uso de terrenos pedregosos o infértiles, además de reducir el contacto de las raíces con los patógenos del suelo. En este sentido, conocer las características que aportan los distintos materiales locales y que pueden ser útiles como sustrato, puede proveernos de algunas ventajas, ya que en primer lugar permitirá incrementar la disponibilidad de sustratos y con ello disminuir el costo de los mismos.
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Figura 1. Planta de tomate en sustrato de tezontle. Foto: Castellanos ZJ. 2009. |
Por otro lado, caracterizar los sustratos usados en la horticultura protegida es necesario, debido a que su calidad es clave para el manejo agronómico del cultivo. Las propiedades físicas y químicas influyen en el manejo del riego y la nutrición de las plantas, mientras que las propiedades biológicas afectan la estabilidad y la liberación de elementos o sustancias que pueden beneficiar o afectar al cultivo.
Características de los sustratos
Las características de los sustratos dependen de múltiples factores; pero de manera general para favorecer el crecimiento y desarrollo de las plantas, sin importar su origen, deberán poseer lo siguiente:
- Estéril o fácil de esterilizar, económico y disponible localmente
- Aceptable pH, CE, CIC y una moderada capacidad tampón
- Baja salinidad
- Baja densidad aparente
- Buena retención de humedad y fácilmente disponible
- Adecuada permeabilidad, capilaridad, estable y durable
- Buena aireación y drenaje
En el mercado no existe sustrato que reúna todas las características anteriormente descritas, ya que la composición o mezcla de este se debe adecuar en función de las necesidades propias de cada explotación. Otros criterios para la selección de un sustrato es considerar la relación beneficio/costo del mismo, disponibilidad en la zona, facilidad de manejo, compatibilidad para la realización de mezclas, cultivo a establecer, clima, dimensiones de los contenedores, programa de fertirriego, entre otros.
Origen. Los sustratos se clasifican por su naturaleza ya sea orgánica o inorgánica. Los de naturaleza orgánica (naturales o procesados) son las turbas, compostas, vermicomposta y algunos subproductos de la agroindustria tales como fibra de coco, cascarilla de arroz, aserrín y bagazo de caña. Estos productos son químicamente reactivos ya que poseen una alta capacidad de intercambio catiónico (CIC). Este tipo de sustratos tienen una mayor capacidad amortiguadora ante posibles errores o cambios imprevistos en la solución nutritiva aportada.
Aquellos sustratos de naturaleza inorgánica tales como arena, grava, roca volcánica (tezontle), perlita, vermiculita y lana de roca, son materiales químicamente inertes y su principal función es proporcionar el soporte físico a la planta. Estos sustratos permiten un mejor control de la nutrición.
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Cuadro 1. Materiales residuales y subproductos que pueden ser utilizados como sustratos. Fuente: Quintero et al. 2011. |
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Actividad |
Material |
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Explotación forestal |
Mantillo vegetal o tierra de bosque, hojas, acículas, corteza de árboles. Aserrín o viruta de madera, corcho, piñas y cascaras de piñones |
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Explotación agrícola |
Pajas, compost de champiñones, restos de poda, restos de tallo, restos de caña de azúcar, fibra de coco. |
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Explotación ganadera |
Estiércoles |
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Industria agroalimentaria |
Orujo de uva, de aceitunas, palma de aceite, lúpulo, malta, residuos de café, hojas de té, residuos de cacao, cascarilla de arroz, carbonos activados, restos vegetales, cascaras de frutos secos. |
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Yacimientos naturales, explotación minera y construcción. |
Turbas, tierra, arena gruesa, granito, perlita expandida, vermiculita, arcilla expandida, lana de roca, fibra de vidrio, piedras volcánicas, piedras pómez. |
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Policarbonatos de síntesis |
Poliestireno expandido y poliuretanos |
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Explotaciones marinas |
Algas y plantas marinas. |
Propiedades físicas. Para determinar los atributos del sustrato se deben conocer algunas características físicas como la densidad aparente, la cual debe ser preferentemente baja para facilitar la penetración de las raíces a través del sustrato. Los sustratos minerales tienen una elevada densidad real y una densidad aparente muy baja, es por ello que son materiales muy porosos. En general un sustrato artificial tiene una granulometría mucho más gruesa que un suelo para facilitar la aireación, aunque esto va en detrimento de la retención de agua. Al realizar una mezcla a base de sustratos orgánicos y minerales, se debe buscar el equilibrio entre retención de agua y aireación.
Propiedades químicas. Estas propiedades son importantes en el sustrato, ya que de ellas dependerá en gran parte la disponibilidad de nutrientes. El pH es la propiedad de la cual depende la disponibilidad en mayor o menor medida los iones de nutrientes. Un pH bajo puede ocasionar deficiencias de K, Ca, Mg y B, mientras que por arriba de 6.5 pueden disminuir la disponibilidad de Fe, Mn, Zn y Cu.
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Cuadro 2. Niveles óptimos en las propiedades físicas y fisicoquímicas de un sustrato. Fuente: Martínez y Roca, 2011. |
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Propiedad |
Rango de valores |
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Tamaño de partícula (mm) |
0.25 – 2.50 |
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Densidad aparente (g.cm-3) |
< 0.75 |
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Densidad real (g.cm-3) |
1.45 – 2.65 |
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Espacio poroso total (% vol.) |
>85 |
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Capacidad de aireación (% vol.) |
20 - 30 |
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Agua fácilmente disponible (% vol.) |
4 – 10 |
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Contracción |
< 30 |
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pH ( en el extracto de saturación) |
5.0 – 6.5 |
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Conductividad eléctrica (en el extracto de saturación) |
<0.7 sin riesgo 0.7 – 2.0 adecuado 2.0 – 3.5 riesgo de salinización >3.5 excesivo |
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Capacidad de intercambio catiónico (CIC) |
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Fertirriego permanente |
Nula o muy baja |
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Fertirriego ocasional |
>20 |
Algunas consideraciones para el caso de sustratos orgánicos es su bioestabilidad, refiriéndose está a la resistencia a la descomposición por la acción microbiana. Una baja bioestabilidad provoca deficiencias de oxígeno y nitrógeno, además de liberar sustancias fitotóxicas, contracción del sustrato, disminución de la aireación, entre otros efectos. Una manera práctica para determinar la fitotoxicidad es realizando ensayos de germinación con especies sensibles como lechuga y berros para determinar si el sustrato pudiera tener alguna sustancia que inhiba el crecimiento de la planta. Estas pruebas solo se deben realizar en laboratorio y en sustratos nuevos.
Fuentes consultadas:
Castellanos, Z. J. 2009. Manual de Producción de Tomate en Invernadero. Ed. Intagri. Celaya, Guanajuato.
Quintero C. M. F., González M. C. A.; Guzmán P. J. M. 2011. Sustratos para Cultivos Hortícolas y Flores de Corte. En: Flórez R., V.J. (Ed.). Sustratos, manejo del clima, automatización y control en sistemas de cultivo sin suelo. Universidad Nacional de Colombia. Bogotá, Colombia. 79-108 p.
Martínez P. F.; Roca D. 2011. Sustratos para el Cultivo sin Suelo. Materiales, Propiedades y Manejo. En: Flórez R., V.J. (Ed.). Sustratos, manejo del clima, automatización y control en sistemas de cultivo sin suelo. Universidad Nacional de Colombia. Bogotá, Colombia. 37-77 p.
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