Invernaderos e instalaciones de riego.Los materiales utilizados en la construcción de invernaderos e instalaciones de riego son polietileno, polipropileno, PVC, espuma de poliuretano, aluminio, acero y hormigón. De acuerdo con Van Os (1994), las especificaciones de estos materiales deben cumplir los siguientes requisitos:
Ø Se ha de evitar cualquier tipo de fugas en las instalaciones.
Ø Debe existir la posibilidad de medir la estanqueidad del sistema.
Ø Los materiales deben ser resistentes a las pérdidas de disolución nutritiva por lixiviación o volatilización.
Ø Resistencia a las técnicas de esterilización: chorro de vapor, productos químicos o radiación UV.
Ø Posibilidad de reutilizar los materiales.
Ø Bajo costo.
De forma resumida, diremos que un invernadero debe reunir las siguientes características:
Ø Resistencia mecánica a las condiciones climatológicas adversas: viento, nieve…
Ø Altura y proporcionalidad adecuadas para asegurar una buena utilización agrícola
Ø Penetración de una intensidad luminosa adecuada.
Ø Reducción de la transpiración excesiva en los días de fuerte insolación
Ø Ventilación estática eficaz
Ø Cerramientos lateral, frontal y superior.
Sistemas de refrigeración independientes en cada uno de los compartimentos existentes.
Se requiere un volumen de sustrato limitado. En caso contrario, las raíces pueden extenderse hacia el exterior y alimentarse del suelo adyacente.
El riego a plenitud (capacidad total del contenedor) facilita la inundación del poro y hace desaparecer la succión de columna de agua. Como consecuencia, en la base pueden darse condiciones de asfixia.
Aislamiento hídrico del medio.
Elevado potencial hídrico para propiciar un crecimiento no limitante.
Altos requerimientos de oxígeno (O2) para satisfacer la demanda respiratoria del aparato radicular.
Utilización de materiales de gran porosidad que permitan:
Elevada retención de agua disponible y aireación suficiente a bajas tensiones. Elevada conductividad hidráulica -dependiente del tamaño de la columna, la altura del contedor y el sustrato seleccionado
Porosidad gruesa, que facilite un drenaje rápido en caso de exceso de agua
Sustratos. Características y propiedades
Características deseables
Ø Elevada disponibilidad
Ø Reproducibilidad de los resultados obtenidos manteniendo las condiciones externas estandarizadas
Ø Mínimo coste de los materiales
Ø Manipulación fácil y barata
Ø Características funcionales
Ø Alta porosidad (superior al 60%)
Ø Baja densidad aparente
Ø Contenidos adecuados de aire y agua distribuidos en función de las dimensiones del contenedor, el tipo de cultivo y la técnica de riego.
Ø Mantenimiento de una estabilidad física, química y biológica en el tiempo.
Ø pH inferior a 7.0 y adecuado al tipo de cultivo.
Ø Baja conductividad eléctrica
Ø Libres de fitotoxicidad: taninos, polifenoles, metales pesados, contaminantes radiactivos.
Ø Ausencia de malas hierbas y patógenos
Ø Resistencia a la esterilización
Inocuidad tras su destrucción
Capacidad buffer o tampón (mantenimiento de un valor fijado de pH)
Fertilidad.
Dentro de los sustratos utilizados más habitualmente destaca la lana de roca, espuma de poliuretano, gránulos de arcilla, piedra pómez, perlita, turba irlandesa, arena, etc... Como es lógico, los cultivos hidropónicos puros y la aeroponía, no tienen la necesidad de utilizar ningún medio donde la planta se desarrolle, ya que sus raíces están en contacto directo con la disolución nutritiva. Uno de los métodos más conocidos son el NFT y el Plant Plain Hydroponic - en el que las raíces se desarrollan entre dos películas de plástico-. En cualquiera de estos sistemas, el agua puede ser fácilmente esterilizada, tiene una vida larga y no se crea un flujo residual. Sin embargo, desde el punto de vista del cultivo, se observan algunas desventajas derivadas de un mayor riesgo -consecuencia de errores humanos y/o perturbaciones mecánicas-, fallos de potencia y una mayor susceptibilidad al desarrollo de infecciones debido a la muy baja capacidad buffer.
Propiedades.
Propiedades físicas de los sustratos.
Los sustratos tienen como principal misión suministrar un armazón -soporte físico- a las plantas, que les permita enraizar y mantenerse erguidas, y proporcionarles agua (H2O), oxígeno (O2) y nutrientes esenciales para mantener en equilibrio el metabolismo y la fisiología vegetal. Las principales propiedades físicas se enumeran a continuación:
Ø Humedad. En sustratos inorgánicos existen pocos problemas, de hecho se comercializan en estado seco porque así pesan menos. En los sustratos orgánicos la humedad no debe bajar del 50%, en caso contrario el proceso de rehumectación se dificulta y se pierde capacidad de retención de agua.
Ø Granulometría. Su determinación se realiza con el sustrato seco al aire. Cuanto mayor sea el tamaño del grano, menor es la capacidad de retención de agua.
Ø Densidad real o de las partículas. Se define como el peso seco de las partículas (sometidas a una temperatura de 105o) dividido entre el volumen real existente entre las partículas.
Ø Densidad aparente o masa volumétrica. Viene definido como el volumen que ocupa el sustrato, teniendo en cuenta el espacio entre partículas y se calcula dividiendo el peso seco del sustrato (105o) entre el volumen aparente de sustrato.
Ø Porosidad total o espacio poroso total. Viene definido por la siguiente fórmula:
Ø Espacio poroso total: 100 [1- (DA/DR)] siendo DA la densidad aparente y DR la densidad real
Ø pH. Nos informa de necesidades inminentes, valores bajos requieren de un encalado para subirlo. En el caso contrario puede utilizarse sulfato ferroso para bajarlo. Los valores adecuados oscilan entre 5.0/5.5 y 6.0
Ø Conductividad eléctrica. Marca claramente la mayor o menor salinidad del sustrato.
Ø Capacidad tampón capaz de mantener fijo un valor óptimo de pH.
Ø Contenido de nutrientes, que limiten el suministro de fertilizantes exteriores.
Ø Presencia de metales pesados.
Ø Materia orgánica total
Ø Relación carbono-nitrógeno (C/N). Proporciona una idea de la estabilidad o estado de fermentación o transformación del producto.
Ø Sustancias húmicas (ácidos húmicos y fúlvicos)
Clasificación de los sustratos.
Como mencionábamos en el apartado anterior, existe un elevado número de materiales para ser utilizados como medios de cultivo de las plantas desarrolladas sin suelo. La elección de un material u otro vendrá determinada por varios factores: la disponibilidad del mismo, la finalidad de la producción, su coste, las propiedades físico-químicas y las experiencias previas en su utilización. Los sustratos pueden clasificarse en orgánicos (de origen natural, de síntesis, de subproductos o de residuos agrícolas, industriales y urbanos) e inorgánicos o minerales (de origen natural, transformados o tratados, y residuos o subproducto industriales).
Turbas. Están formadas por restos de musgos y otras plantas superiores que se hallan en proceso de carbonización lenta, fuera del contacto con el oxígeno, a causa de un exceso de agua, por lo que conservan largo tiempo su estructura anatómica. Los residuos vegetales pueden depositarse en diferentes ecosistemas lo que daría lugar a la formación de dos tipos de turba: Sphagnum u oligotróficas y herbáceas o eutróficas. Las turbas Sphagnum son los componentes orgánicos más utilizados en la actualidad para medios de cultivos que crecen en macetas, debido a sus excelentes propiedades físico-químicas. Sin embargo, y a pesar de que durante casi 30 años las turbas han sido los materiales más utilizados como sustratos, en los últimos tiempos han sido sustituidos por los inorgánicos debido a alteraciones microbiológicas e interacciones con la disolución nutritiva, rápida descomposición, aireación reducida, etc... Además, las reservas de turba son limitadas y no renovables, por lo que su uso indiscriminado puede originar un impacto medioambiental de importancia. Además de las turbas existen otros sustratos orgánicos como el orujo -propio de los países mediterráneos, donde este material se encuentra en abundancia-, la paja de cereales o el serrín.
Cortezas de madera. Se trata de un término que incluye a la corteza interna (floema vivo) y a la corteza externa de los árboles. Se pueden utilizar cortezas de diferentes árboles siendo las más utilizadas las de pino. Pueden estar en estado fresco o compostadas, las primeras pueden provocar una deficiencia en nitrógeno (N) y problemas de fitotoxicidad; el compostaje reduce estos problemas. Sus propiedades físicas dependen del tamaño de la partícula, pero la porosidad suele superar el 80-85%.
Sustratos inorgánicos..
Espuma de poliuretano. Es muy resistente pudiéndose utilizar entre 10 y 15 años. Se emplea con asiduidad en Bélgica, pero al igual que la lana de roca, su alto precio constituye el factor limitante para su uso en otros países y su dificultad para la eliminación la convierten en un material complejo. En la actualidad se están desarrollando otro tipo de plásticos para sustratos. Son más baratos, químicamente inertes y presentan propiedades hidrofóbicas. De nuevo aparece el problema ambiental de la eliminación.
Perlita. Se trata de un silicato alumínico de origen volcánico. Se comercializa bajo distintos tipos que se diferencian en la distribución del tamaño de sus partículas y en su densidad. Presenta buenas propiedades físicas, sobre todo el tipo denominado B-12, lo que facilita el manejo del riego y minimiza los riesgos de asfixia o déficit hídrico. Numerosos artículos muestran los buenos rendimientos de la perlita, empleada como sustrato, en la producción de los cultivos. Un estudio comparativo de perlita, lana de roca y arena en la producción y calidad del melón, mostró resultados similares al emplear perlita o lana de roca. (Guler et al., 1995). No obstante, existe un inconveniente, la posibilidad de degradación durante el ciclo de cultivo, perdiendo su estabilidad granulométrica, lo que puede favorecer un anegamiento en el interior del recipiente. Aún así, su bajo coste hace que en los últimos años se haya incrementado la superficie dedicada al cultivo en sacos de perlita.
medioambiental (Martínez y Abad, 1992). En resumen, de las experiencias realizadas en países como España y Egipto puede deducirse que la arena es un buen sustrato y debe ser utilizado en países donde este material se encuentre en abundancia, ya que todo hace pensar en problemas de suministro en un futuro no muy lejano. Esta situación junto con los problemas derivados del uso de determinadas arenas de baja calidad, hace necesaria la búsqueda de nuevos materiales alternativos.
Sepiolita. La sepiolita es un mineral de la arcilla cuya composición está basada principalmente en silicato de magnesio hidratado. En España se ha desarrollado un experimento a escala comercial, en invernaderos de polietileno, para evaluar el comportamiento de la arena, la perlita, la lana de roca y la sepiolita y esta última mezclada con leonardita. Los resultados indican que los rendimientos más altos se obtuvieron con una mezcla de perlita, sepiolita y lana de roca (Martínez y Abad, 1992). Estos autores demuestran las buenas cualidades de la sepiolita en condiciones de elevada salinidad, resaltando la ausencia de contaminantes y su excelente precio.
Nutrient Film Technique (NFT). Es un sistema de producción en los cultivos sin suelo donde recircula la disolución nutritiva. Además del ahorro de agua, la técnica permite un control más preciso sobre la nutrición de la planta. La simplicidad del sistema ha permitido un alto grado de automatización en las instalaciones. El NFT se basa en la circulación continua o intermitente de una fina lámina de disolución nutritiva a través de las raíces del cultivo, sin que éstas se encuentren inmersas en sustrato alguno, sino que quedan sostenidas por un canal de cultivo, en cuyo interior fluye la disolución hacia cotas más bajas por gravedad.
El agua se encuentra muy fácilmente disponible para el cultivo. Esto representa una de las mayores ventajas del sistema, ya que es mínimo el gasto de energía que debe realizar la planta en la absorción, derivando esta energía hacia otros procesos metabólicos. La renovación continua de la disolución nutritiva en el entorno de la raíz permite un suministro adecuado de nutrientes minerales y oxígeno, siempre que se realice un correcto manejo del sistema.
La NFT simplifica enormente los sistemas de riego, elimina la esterilización del suelo y asegura una cierta uniformidad entre los nutrientes de las plantas. Es por tanto un sistema recomendable para la producción de cultivos. En esta técnica, tanto el agua como los nutrientes se regulan milimétricamente para que la planta se desarrolle adecuadamente. Se recomienda realizar un estudio de la disolución nutritiva, así como del resto de los parámetros fisicoquímicos -pH, temperatura, humedad- para optimizarlos en función de las condiciones ambientales de la zona mediterránea.
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