La Hidroponía: Cultivos sin Suelo


¿Qué es la hidroponía?

La hidroponía se deriva del griego hydro (agua) y ponos (labor de trabajo), lo cual significa trabajo en agua. Por lo tanto, la hidroponía es un sistema de producción en el cual las raíces de las plantas no se encuentran establecidas en el suelo, sino en un sustrato o en la misma solución nutritiva utilizada. En la solución nutritiva, como su nombre dice, se encuentran disueltos los elementos necesarios para el crecimiento de la planta.

Historia de la hidroponía

La hidroponía, se ha desarrollado con una mayor velocidad a partir de experimentos para determinar los elementos que intervienen en el crecimiento de las plantas. Los primeros trabajos formales sobre este sistema de producción comenzaron en fechas cercanas al año 1600.

No obstante, el crecimiento de las plantas sin suelo es conocido desde la antigua babilonia, en los famosos jardines colgantes, los cuales se alimentaban del agua que corría por medio de canales. Asimismo, hace más de 1000 años ya se practicaba la hidroponía en China, India y Egipto (orillas del rio Nilo), misma que se realizaba mediante esquemas rústicos.

cultivo-de-fresa-en-hidroponia

Figura 1. Cultivo de fresa en un sistema hidropónico re-circulante.  Foto: Intagri.

En México, los orígenes de la hidroponía son los jardines flotantes de los aztecas, llamados chinampas. Las chinampas eran construidas con cañas y bejucos que flotaban en el lago Tenochtitlán (México), además de ser rellenadas con lodo extraído del mismo. Posteriormente en 1860 los alemanes Sachs y Knop fueron los primeros en hacer crecer las plantas en una solución nutritiva, llamándolo al proceso nutricultura. En 1938 W.F. Gericke, profesor de la Universidad de California, logró establecer con éxito unidades de cultivo sin tierra de manera comercial, bautizando a este sistema productivo como hidroponía y es considerado el padre de esta moderna técnica de cultivo. Posteriormente la hidroponía comercial se extiende a través del mundo en la década de los 50´s.

Perspectivas y futuro de la hidroponía

La hidroponía, ha sido muy usada para la investigación en el campo de la nutrición mineral de las plantas, además de ser hoy en día el método de producción hortícola más intensivo. Generalmente este sistema de producción es de alta tecnología, con una fuerte inversión de capital, por lo cual es aplicada exitosamente en países desarrollados. Entre los sistemas existentes que destacan en la hidroponía están los sistemas de recirculación NFT (Técnica de la Película de Nutriente) y NGS (Nuevo Sistema de Crecimiento) y los sistemas donde el medio de cultivo es un sustrato. Los cultivos hidropónicos más rentables bajo estos sistemas hidropónicos son tomate, pepino, pimiento, lechuga, fresa y flores de corte.

Métodos hidropónicos

El cultivo en agua por definición es el auténtico cultivo hidropónico, aunque bajo el concepto descrito para hidroponía se contemplan otros sistemas. De acuerdo a lo anterior, dependiendo del medio utilizado para el desarrollo de las raíces, los sistemas de cultivo sin suelo se pueden clasificar en tres grupos: 1) cultivos en agua (con solución nutritiva); 2) cultivos en aire (aeropónicos) y 3) cultivos en sustrato con solución nutritiva

Sistemas de producción en solución nutritiva

En este sistema se sumerge el sistema radical de las plantas en una solución nutritiva, la cual contiene los elementos nutritivos necesarios para su crecimiento. Dentro de los cultivos en solución nutritiva, se tienen distintos sistemas como se describen a continuación: 

-Sistema NFT. Esta técnica consiste en crear una película re-circulante de solución nutritiva dentro de tubos de PVC, lo cuales en sus extremos tienen tapas con pequeñas conexiones al final y al inicio para hacer recorrer el agua en todo el conjunto de tuberías que componen al sistema mediante una bomba, que se encuentra en el deposito donde se almacena la solución nutritiva. Los tubos de PVC tienen orificios en la parte superior, donde se colocan las plantas en cilindros de foami agrícola para NFT de tal manera que las raíces están en contacto con la película re-circulante de la solución nutritiva.

-Raíz flotante. Este método utiliza un medio líquido para el crecimiento de los cultivos. En este sistema las raíces flotan dentro una solución nutritiva, pero las plantas están sostenidas sobre una lámina ligera (la cual generalmente es de unicel), que se sostiene sobre la superficie del medio líquido.

 
sistemas-hidroponicos

Figura 2. Sistemas hidropónicos: a) NFT; b) raíz flotante y c) NGS.

Foto: Intagri.

 
sistema-aereoponico

Figura 3. Cultivo aeropónico.

Foto: Virgen, 2016.

-Sistema NGS. En este sistema las raíces se desarrollan en una solución nutritiva re-circulante, distribuyendo agua, nutrientes y oxígeno de manera eficiente. Dicho sistema cuenta con distintas capas de polietileno en su interior, dispuestas de manera tal que la solución se va distribuyendo en ellas en forma de cascada. Dentro de estas mismas capas, las raíces van explorando sin restricción alguna hasta un agujero que les permite descender a las capas inferiores de la bolsa de polietileno, esto permite que el sistema se adapte a distintos cultivos.

Sistemas de producción expuestos al aire 

-Cultivos aeropónicos. Este sistema consiste en colocar un cilindro de PVC u otros materiales en posición vertical, con perforaciones en las paredes laterales por donde se introducen las plantas al momento de realizar el transplante. Las raíces crecen en la oscuridad y pasan la mayor parte del tiempo expuestas al aire. Por el interior del cilindro, una tubería distribuye de manera periódica la solución nutritiva a las raíces mediante pulverización a mediana o baja presión. Las plantas crecen bien en aeroponía debido a la excelente aireación de las raíces, dado que la concentración de oxígeno en el aire es 20 veces más elevada en relación a la  concentración que existe disuelto en el agua.

Sistemas de producción en sustrato

El sustrato es un material sólido (natural o de síntesis) distinto del suelo que, colocado en un contenedor o bolsa, en forma pura o mezcla, permite el desarrollo del sistema radical, el crecimiento del cultivo y pueden intervenir o no en la nutrición de la planta. El sustrato brinda sostén y anclaje a la planta, además de mantener la humedad, drenaje, aireación y facilidad en la absorción de nutrientes para que la planta no tenga ningún problema en su desarrollo.

-Sustratos más comunes en horticultura y sus características. Los sustratos que más comúnmente se utilizan en los sistemas de cultivo sin suelo son los siguientes: arena, perlita, lana de roca, turbas, fibra de coco y tezontle. En el Cuadro 1 se presentan algunas características físicas generales de los seis sustratos.

  Cuadro 1. Propiedades físicas de varios sustratos utilizados en la horticultura.

  Fuente: Castellanos, 2009.

Propiedad

Turba rubia

Lana de roca

Perlita B-12

Fibra de coco

Tezontle 1

Tezontle 2

DA (%)*

0.07

0.07

0.14

0.09

0.70

0.68

EPT (% vol)

96

97

86

94

72

71

CA (% vol)

41

36

29

30

35

32

AFD (% vol)

25

59

25

25

21

23

AR (% vol)

6.0

0.3

7.0

8.1

5.5

3.5

*DA (densidad aparente); EPT (espacio poroso total); CA (capacidad de aireación); AFD (agua fácilmente disponible); AR (agua de reserva).

-Elección del sustrato. La elección de un sustrato se realiza con base en sus propiedades físicas, químicas y biológicas. Asimismo, se debe hacer una evaluación en los costos de adquisición y la rentabilidad que representan para la explotación. Otros puntos menos decisivos pero importantes son:

  • Disponibilidad y homogeneidad
  • Disponibilidad de transporte y vías de comunicación
  • Finalidad de la producción
  • Impacto ambiental.
 
Sustratos-utilizados

Figura 1. Principales grupos de suelos de México.

Fuente: Internacional Soil Reference and Information Centre (ISRIC).

 

Factores importantes de la hidroponía

Solución nutritiva  

Una solución nutritiva es una mezcla de elementos nutritivos en solución, a una concentración y relaciones elementales, de tal forma que favorecen la absorción nutrimental por el cultivo. En una solución nutritiva se encuentran prácticamente todos los nutrientes considerados esenciales para las plantas, de tal manera que los cultivos no tienen ninguna restricción en su desarrollo, permitiendo obtener altos potenciales de rendimiento. Steiner (1980), propuso las proporciones de cationes y aniones que se deben tener teóricamente en una solución nutritiva (Cuadro 2).

El pH en sustrato y/o solución nutritiva

Bajo condiciones de cultivo intensivo se recomienda mantener el pH del sustrato y/o solución nutritiva  dentro de un intervalo reducido. El pH óptimo para plantas ornamentales en contenedor es de 5.2 a 6.3, mientras que en hortalizas es de 5.5 a 6.8. La mayoría de los nutrientes mantienen su máximo nivel de asimilación con pH 5.5 a 6.5. Por otro lado, un pH  por debajo  de 5.0  puede provocar deficiencias de N, K, Ca, Mg, B principalmente, y por encima de 6.5 puede disminuir la asimilación de P, Fe, Mn, B, Zn y Cu.

Cuadro 2. Relaciones de concentraciones (meq/L) para aniones y cationes.

Fuente: Steiner, 1980.

NO3-

H2PO4-

SO4=

60%

5%

35%

Ca ++

K+

Mg++

45%

35%

20%

Conductividad eléctrica

La conductividad eléctrica (CE) indica el contenido de sales de la solución nutritiva, por lo que a mayor CE mayor es el contenido de sales. La conductividad eléctrica está referida en decisiemens por metro (dS/m) y en hidroponía dependerá del cultivo establecido.  A excepción de algunas especialidades, los valores de este parámetro generalmente están entre 1 a 2 dS/m.

Cita correcta de este artículo

INTAGRI. 2017. La Hidroponía: Cultivos sin Suelo. Serie Horticultura Protegida. Núm. 29. Artículos Técnicos de INTAGRI. México. 5 p.

Fuentes consultadas

- Castellanos, J. Z. 2009. Manual de Producción de Tomate en Invernadero. Intagri. México. 457 p.

- Inca. S. S. 2013. Automatización y Control del Sistema NFT para Cultivos Hidropónicos. Tesis de Licenciatura. Universidad Ricardo Palma. Lima, Perú. 112 p.

- Lacarra A. G.; & García C. S. 2011. Validación de Cinco Sistemas Hidropónicos para la Producción de Jitomate (Lycopersicum esculentum Mill.) y Lechuga (Lactuca sativa L.) en Invernadero. Trabajo de Experiencia Recepcional. Universidad Veracruzana. Xalapa, Veracruz. 52 p.

- Morales V. B. 2004. Producción de Hortalizas bajo Sistemas Hidropónicos, Técnica de la Película de Nutriente (NFT) y Cama de Agua. Tesis de Licenciatura. Universidad Autónoma Chapingo. Chapingo, México. 111 p.

 

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Comentarios

Anónimo comentó:
Publicado: 2017-03-09 08:19:15
Gracias por aceptar mi solicitud
amluis comentó:
Publicado: 2017-03-09 10:40:52
Muchas gracias por su comentario, y estamos a la orden por cualquier duda o comentario. Saludos.
Anónimo comentó:
Publicado: 2017-03-09 08:19:39
A Notyagro.14 se le hace muy interesante la hidroponia, creo que es una buena opción para personas que quieren producir hortalizas pero no tienen tierras donde sembrar y la hidroponia es la alternativa....yo en lo personal me gustaría probar hidroponia en NFT produciendo lechuguita corazón, quizá mas delante lo intente....saludos
amluis comentó:
Publicado: 2017-03-08 12:28:53
Gracias por el comentario. Sin embargo es importante conocer a fondo sobre el manejo de dichos sistemas y sin duda alguna la capacitación es fundamental. Saludos.