Solo en el sureste peninsular se estima que existen más de 2.000 hectáreas de cultivos sin suelo.

Por Víctor Bataller

Esta superficie parece pequeña si la comparamos con el área global dedicada a cultivos hortícolas en invernadero en la zona, que supera las 30.000 hectáreas, sin embargo, el ritmo de crecimiento de la superficie dedicada a este tipo de cultivos es elevado y muchas de las nuevas explotaciones que se construyen actualmente se orientan hacia este sistema de cultivo. Hay varias razones que explican esta situación, aunque quizás la más importante sea la de reducir los costes de inversión, ya que la superficie que queda de terreno apto para cultivar es cada vez más pequeña.

La velocidad a la que se han degradado los suelos agrícolas por las malas prácticas agronómicas de las últimas décadas ha obligado a utilizar terrenos de poca calidad en los que es necesario aportar tierra exterior lo que supone unos costes importantes. Ante esto, el agricultor prefiere muchas veces optar por la simple nivelación del suelo original y la colocación sobre él de un sustrato inerte que sólo de soporte físico y no influya de manera negativa en nuestros cultivos.

Junto a esta razón también existen otras causas: algunos agricultores tienen graves problemas de suelo, bien fitopatológicos (ya que están afectados por continuos ataques de nematodos, hongos, etc.), que es lo más frecuente dado que se ha prohibido el Bromuro de Metilo, o por acumulación de sales. Existen otros productores que han optado por este sistema para conseguir un mejor control del cultivo y mayor productividad. Por tanto, estos están cobrando cada vez más importancia en el sector productivo agrícola.

Hasta ahora el cultivo en sustratos se ha venido realizando a solución perdida, de manera que la solución nutritiva sobrante se aporta directamente al suelo y en él percola hacia horizontes profundos, lo que provoca la contaminación de los acuíferos, ya que de todos es conocido su elevado contenido en nitritos. Esto a pequeña escala no llega de ser grave pero conforme se incremente la superficie de cultivos sin suelo el problema se irá acentuando hasta alcanzar niveles preocupantes. Por ello, esta forma de trabajar, con drenaje libre, aunque más sencilla, no parece la más adecuada a largo plazo. De hecho, se espera que en pocos años la Unión Europea legisle en contra de este sistema y lo prohíba, obligando así a la recirculación del drenaje como ocurre en países como Holanda.

Además de un menor impacto medioambiental, la recirculación tiene otro aspecto de interés, que es el ahorro de agua y fertilizantes que conlleva. Sin embargo, esto no quiere decir que sea más rentable desde un punto de vista económico pues, lógicamente, la acumulación de ciertos iones en el drenaje puede afectar negativamente a la producción y, además, la instalación de un sistema de cultivo sin suelo recirculante resulta, en general, más cara, al tener que recoger el drenaje y desinfectarlo.

En definitiva, sea o no más rentable, hay que plantearse ya la necesidad de trabajar en recirculación para cultivos sin suelo o también conocido como “hidropónicos”.

Podemos distinguir dos tipos de sistemas de cultivo sin suelo que integran la recirculación como forma de trabajo. El primero es el NFT (Nutrient Film Technique)  que, dentro de estos sistemas recirculantes, es el más típico por ser el primero que se empezó a utilizar por los años 70. Consiste en mantener las raíces del cultivo inmersas en una corriente de solución nutritiva, continua o intermitente de muy alta frecuencia sin que exista ningún sustrato de sostén.

El segundo consiste en un cultivo que se encuentra sobre un sustrato inerte (perlita, lana de roca, arena, etc.) con recogida del drenaje para su posterior mezcla con agua que se aporta desde el exterior y a la que se le inyectan fertilizantes hasta alcanzar un nivel nutricional concreto. En este último sistema, a diferencia del primero, el riego no es continuo y ni siquiera intermitente a intervalos periódicos, sino puntual, en función de las necesidades del cultivo a lo largo del día, aportando una determinada dosis de agua para conseguir la rehidratación del sustrato y la renovación de la solución en él contenida.

Sobre la base de lo anteriormente expuesto, ambos sistemas, aunque mantienen la misma filosofía, presentan un manejo de la solución nutritiva diferente, como a continuación se pretende reflejar.

El NFT se basa en la circulación continua de una fina lámina de solución nutritiva a través de las raíces del cultivo, sin que estas por tanto se encuentren inmersas en sustrato alguno, sino que simplemente quedan sostenidas por un canal de cultivo, en cuyo interior fluye la solución hacia cotas más bajas por gravedad. El agua se encuentra muy fácilmente disponible para el cultivo, lo que representa una de las mayores ventajas del sistema, pues el gasto de energía que debe realizar la planta en la absorción es mínimo, pudiendo aprovechar dicha energía sobrante en otros procesos metabólicos. La renovación continua de la solución nutritiva en el entorno de la raíz permite un suministro adecuado de nutrientes minerales y oxígeno, siempre, claro está, que se realice un correcto manejo del sistema. En una instalación de NFT pueden distinguirse los siguientes elementos principales: tanque colector, sistema de bombeo, tuberías de distribución, canales de cultivo y tubería colectora.

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El tanque colector es el elemento encargado de almacenar el drenaje procedente de los canales de cultivo que escurre hasta aquél por gravedad, por lo que resulta conveniente que se encuentre en la parte más baja de la explotación. Su volumen vendrá determinado fundamentalmente por la superficie de cultivo. En muchas instalaciones la capacidad del tanque sólo representa entre el 10 y el 15% del volumen total de solución que circula en el sistema, ya que el resto se encuentra contenido en las tuberías y canales. El tanque colector debe incorporar una boya que cierre la tubería de aporte de agua exterior al sistema, con el fin de mantener constante el nivel en el depósito y evitar su desbordamiento. De este modo, al producirse el consumo hídrico por parte del cultivo y bajar dicho nivel, a su vez descenderá la boya, permitiendo así que entre agua exterior a la instalación.

En cuanto a la inyección de fertilizantes, esta se realiza directamente al tanque a partir de unos depósitos de soluciones con fertilizantes en base a las lecturas tomadas por unas sondas que controlan la conductividad eléctrica y el pH de la solución que se aporta al cultivo. De esta forma, unas electroválvulas permiten la caída por gravedad de los fertilizantes al tanque, hasta que las lecturas se igualan con las cantidades establecidas como ideales en el equipo electrónico encargado de controlar la apertura y cierre de dichas electroválvulas. También se pueden utilizar bombas inyectoras para incorporar las soluciones con fertilizantes.

La bomba de impulsión se encarga de verter la solución nutritiva, del tanque colector, en el extremo superior de los canales de cultivo. Dado que normalmente la diferencia de cotas a superar es pequeña, el requerimiento de potencia resulta mínimo, aunque hay que tener en cuenta que funcionará permanentemente durante un largo periodo de tiempo, por lo que debe integrar componentes sólidos y de calidad. Con el fin de hacer frente a posibles averías de la bomba o fallos en el suministro eléctrico, resulta conveniente instalar en paralelo un equipo de bombeo accionado por un motor diesel, que entre en funcionamiento en caso de ser necesario.

Las tuberías de distribución son las encargadas de conducir la solución nutritiva desde el tanque hasta la parte superior de los canales de cultivo. Serán de PVC y/o polietileno y su diámetro estará en función del caudal que deba circular por ellas, teniendo en cuenta que debe existir un caudal por cada canal de 2-3 litros por minuto para así establecer una oferta adecuada de oxígeno, agua y nutrientes.

Los canales de cultivo constituyen el medio de sostén de las plantas y además la base sobre la que fluye la solución nutritiva. Dado que es necesario que la altura de la lámina de agua en el interior del canal no supere los 4 ó 5 mm con el fin de conseguir una adecuada oxigenación de las raíces, resulta muy conveniente utilizar canales de sección plana y no cóncava. En lo que se refiere a su longitud, esta no debe superar los 15 metros de largo para asegurar unas condiciones adecuadas y homogéneas en todo el canal y evitar la falta de oxígeno disuelto en la parte final del mismo. Por último, la pendiente longitudinal debe estar entre el 1 y el 2% ya que, si resulta inferior, queda dificultado el retorno de la solución al tanque colector y la altura de la lámina de agua puede ser excesiva. Por otro lado, no es conveniente que sea mayor del 2%, ya que entonces se dificultaría la absorción de agua y nutrientes, especialmente cuando las plantas son pequeñas, por una excesiva velocidad de circulación de la solución en el canal.

La tubería colectora es la que se encarga de recoger la solución nutritiva al final de los canales de cultivo y llevarla hasta el tanque colector por gravedad. Suele ser de PVC y debe tener una pendiente suficiente para asegurar la evacuación.

El siguiente paso es diseñar la solución nutritiva en NFT. Cuando se empezó a desarrollar la técnica del NFT en los años 70, lo primero que se pensó fue que al no existir un medio sólido con capacidad tampón la formulación de la solución nutritiva debería ser adaptada de acuerdo con la etapa de desarrollo del cultivo y que se requerirían distintas formulaciones para diferentes cultivos, lugares y épocas del año, de forma que la técnica no sería práctica para producción comercial ya que se necesitaría la elaboración de análisis químicos frecuentes en los que poder basar los ajustes del aporte nutricional. Sin embargo, pronto se vio que esto no era así, sino que, al existir una recirculación continua de la solución nutritiva a través de las raíces del cultivo, el rango de tolerancia a la concentración de nutrientes era muy grande, no obteniéndose diferencias significativas en cuanto a crecimiento del cultivo, cosecha e incluso absorción de nutrientes en amplias bandas de concentraciones iónicas.

No es aconsejable trabajar con niveles muy bajos de nutrientes, ya que entonces apenas existiría una reserva disponible, de la que poder nutrirse la planta, en el caso de estar utilizando un equilibrio desajustado para algún ion. En la siguiente tabla se presentan las concentraciones nutritivas mínimas, óptimas y máximas para el cultivo de tomate en NFT que nos puede servir de guía.

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Cultivos sin suelo y recirculantes (III)
Concentración (mg/L)
Elemento Mínima Óptima Máxima
NO3 50 150-200 300
P 20 50 200
K 50 300-500 600
Ca 125 150-300 400
Mg 25 50 150
Fe 1,5 3 6
Mn 0,25 1 5
Cu 0,01 0,1 1
Zn 0,05 0,1 5
B 0,1 0,2 2
Mo 0,01 0,05 0,1
Na 250
Cl 400

 

Cuando se trabaja con NFT hay que mantener unas relaciones adecuadas entre los distintos iones presentes en la solución para que no haya competencia entre ellos, especialmente en lo que se refiere a los de más difícil absorción como el calcio o el magnesio, aunque las concentraciones absolutas de los diferentes elementos pueden ser muy variables. Esto es lo que diferencia fundamentalmente al NFT frente a los sistemas en sustrato recirculantes.

Por otro lado, los nutrientes incorporados por los fertilizantes más los que lleva el agua aportada deben ajustarse a los coeficientes de absorción del cultivo para cada uno de dichos elementos (el coeficiente de absorción de un elemento es la cantidad del mismo que es absorbida por el cultivo por cada litro de agua que este a su vez absorbe) ya que, si no es así, aunque en un principio la solución final esté bien balanceada, se producirá una acumulación progresiva de los iones que se suministran a una concentración mayor que su absorción y una disminución de los que se aportan a menor concentración, desequilibrándose finalmente dicha solución. Por tanto, se entiende que es necesario conocer los coeficientes de absorción del cultivo para la etapa de desarrollo y época del año que correspondan, y este es un trabajo importante a realizar a nivel de investigación.

Un caso extremo es cuando se emplean aguas salinas de baja calidad, en las que la presencia de sodio y cloruros es elevada y muy superior a la capacidad de absorción del cultivo. En tal caso, la presencia relativa de estos iones es mucho mayor que la del resto de nutrientes y su acumulación se produce rápidamente, de forma que en pocos días gran parte del valor de la conductividad eléctrica de la solución, que se ha marcado como la ideal, viene determinado por estos elementos y el resto está casi ausente, al ser cada vez menor el aporte que se realiza de fertilizantes. Es esto último, principalmente, lo que produce una fuerte depresión del cultivo, ante la imposibilidad de nutrirse adecuadamente, y obliga a una renovación del agua en recirculación por otra nueva exterior.

Las dificultades que se plantean en NFT con el uso de aguas salinas es uno de los mayores problemas que tiene este sistema. Sin embargo, pueden paliarse en gran medida mediante la incorporación de ciertas modificaciones. Así, por ejemplo, se puede hacer entrar al tanque colector solución nutritiva previamente preparada en lugar de agua sola conforme se produce el consumo hídrico, lo que asegura el mantenimiento de unos niveles mínimos de los distintos iones que necesita la planta. En cualquier caso, a partir de aquí, conforme se lleve a cabo la recirculación y tenga lugar la acumulación de los elementos en exceso, se producirá un aumento progresivo de la conductividad eléctrica. La renovación total o parcial del agua presente en el sistema por solución nutritiva nueva cuando se alcancen ciertos niveles indeseados, permitirá rebajar la salinidad y evitar que se superen tales niveles.

Otra modificación del sistema que podrá ser factible en un futuro no lejano gracias al avance de la instrumentación química, será la incorporación de electrodos de medida en continuo de iones selectivos. De este modo, los valores medidos servirán como datos de entrada de un programa informático capaz de calcular continuamente las necesidades de aporte de las diferentes soluciones madre para alcanzar unos niveles deseados que previamente se habrán introducido como consigna. En este caso lo más lógico parece que es utilizar distintas soluciones madre de abonos líquidos de calidad con una riqueza constante conocida. Con todo ello mantendremos los niveles deseados de nutrientes, aunque igualmente se seguirá produciendo una acumulación de los iones que estén en exceso en el agua y esto obligará a realizar una renovación parcial de la solución nutritiva periódicamente.

Acerca del autor

Muchos años luchando en la sombra para que el cannabis florezca al sol.