TEMA DE AGRONOMIA
HIDROPONIA
Cultivo
hidropónico de fresas.
La hidroponía o agricultura
hidropónica es un método utilizado para cultivar plantas usando solucionesminerales
en vez de suelo agrícola.
La palabra hidroponía proviene del griego, hydro = agua
y ponos = trabajo. Las raíces reciben una solución nutritiva
equilibrada disuelta en agua con todos los elementos
químicos esenciales para el desarrollo de las plantas,
que pueden crecer en una solución mineral únicamente, o bien en un medio
inerte, como arena lavada, grava o perlita, entre muchas otras.
Características
Los investigadores en fisiología vegetal descubrieron
en el siglo XIX que las plantas absorben los minerales esenciales por medio
de iones inorgánicos
disueltos en el agua. En condiciones naturales, el suelo actúa como reserva
de nutrientes minerales,
pero el suelo en sí no es esencial para que la planta crezca. Cuando los
nutrientes minerales de la tierra se disuelven en agua, las raíces de la planta
son capaces de absorberlos. Cuando los nutrientes minerales son introducidos
dentro del suministro de agua de la planta, ya no se requiere el suelo para que
la planta prospere. Casi cualquier planta terrestre puede crecer con
hidroponía, pero algunas pueden hacerlo mejor que otras. La hidroponía es
también una técnica estándar en la investigación biológica, en la educación y
un popular pasatiempo.
Hoy en día esta actividad está
alcanzando un gran auge en los países donde las condiciones para la agricultura resultan
adversas, combinando la hidroponía con un buen manejo del invernadero se
llegan a obtener rendimientos muy superiores a los que se obtienen en cultivos
a cielo abierto.
Es una forma sencilla, limpia
y de bajo costo, para producir vegetales de rápido crecimiento y generalmente
ricos en elementos nutritivos. Con esta técnica de agricultura a pequeña escala
se utilizan los recursos que las personas tienen a mano, como materiales de
desecho, espacios sin utilizar, tiempo libre.
En 2010 se puede decir que la
hidroponia o cultivo sin suelo ha conseguido estándares comerciales y que
algunos alimentos, plantas ornamentales y
jóvenes plantas de tabaco se cultivan de esta manera por diversas razones que
tienen que ver con la falta de suelos adecuados; por suelos contaminados por
microorganismos que producen enfermedades a las plantas o por usar aguas subterráneas que
degradaron la calidad de esos suelos.
El cultivo hidropónico
requiere conocimientos avanzados para quien se proponga realizar un cultivo
comercial. Al no usar suelo ya no se cuenta con el efecto amortiguador o buffer que
brinda un suelo agrícola. Tiene también diversos problemas con la oxigenación
de las raíces y no es algo que pueda llamarse limpio cuando se realiza a escala
comercial. Para gente con tiempo libre que quiere divertirse, para
investigación, para demostraciones a alumnos sobre la esencialidad de ciertos
elementos químicos, aún para quien quiera cultivar en un contenedor, una
pequeña tina, para cultivar en naves espaciales o para cultivos en gran escala,
presentará diversos niveles de complejidad, sobre todo si se quiere que sea una
actividad económica y tenga bajo impacto ambiental.
La clasificación de los
cultivos hidropónicos ha evolucionado más recientemente hacia formas abiertas
o cerradas dependiendo de si vuelcan el efluente o reutilizan la
solución nutritiva como forma de protección ambiental y una mayor economía en
su utilización.
Historia
Las soluciones
minerales para el aporte de nutrientes requeridas para
cultivos hidropónicos no fueron desarrolladas hasta el siglo XIX.
Los jardines flotantes de los Aztecas (chinampas)
utilizaban tierra. los Jardines Colgantes de Babilonia eran
jardines supuestamente irrigados desde la azotea pero no hay evidencias de que
utilizasen hidroponía.
El primer trabajo publicado
sobre crecimiento de plantas terrestres sin suelo fue, Sylva Sylvarum (1627)
de sir Francis Bacon.
Después de eso, la técnica del agua se popularizó en la investigación. En 1699, John
Woodward publicó sus experimentos de esta técnica con
la menta verde.
Woodward observó que las plantas crecían peor en agua destilada que
en fuentes de agua no tan purificadas. Los primeros en perfeccionar las
soluciones nutrientes minerales para el cultivo sin suelo fueron los botánicos
alemanes Julius von Sachs y Wilhelm Knop en la década
de 1860. El crecimiento de plantas terrestres sin suelo en soluciones
minerales (solution culture) se convirtió rápidamente en una
técnica estándar de la investigación y de la enseñanza y sigue siendo
ampliamente utilizada. Esta técnica ahora se considera un tipo de hidroponía
donde no hay medio inerte.
En 1928,
el profesor William Frederick Gericke de
la Universidad de Berkeley,
en California fue
el primero en sugerir que los cultivos en solución se
utilizasen para la producción vegetal agrícola. Gericke causó sensación al
hacer crecer tomates y
otras plantas que alcanzaron tamaños notables (mayores que las cultivadas en
tierra) en soluciones minerales. Por analogía con el término geopónica (que
significa agricultura en griego antiguo)
llamó a esta nueva ciencia hidroponía en 1937,
aunque él afirma que el término fue sugerido por el Dr. W.A. Setchell,
de la Universidad de California de hydros (regar)
y ponos (trabajo).
Los informes sobre este
trabajo y la fervientes afirmaciones de Gericke de que la hidroponía
revolucionaría la agricultura provocaron una gran cantidad de peticiones de
información adicional. Gericke rehusó desvelar sus secretos, ya que había
realizado los estudios en su casa y en su tiempo libre. Este hecho provocó su
abandono de la universidad de California. En 1940,
escribió el libro, Complete Guide to Soilless Gardening (Guía
Completa del Cultivo sin Suelo).
Se pidió a otros dos
especialistas en la nutrición de las plantas de
la universidad de California que investigasen acerca de las afirmaciones de
Gericke. Dennis R. Hoagland y Daniel I. Arnon escribieron el típico boletín
sobre agricultura en 1938,
desacreditando las exageradas afirmaciones hechas sobre la hidroponía. Hoagland
y Arnon llegaron a la conclusión de que las cosechas de cultivos hidropónicos
no eran mejores que aquellos cultivos cosechados en buenas tierras. Los
cultivos estaban limitados por otros factores que los nutrientes minerales,
especialmente la luz. Estas investigaciones, sin embargo, pasaron por alto el
hecho de que la hidroponía tenía otras ventajas incluido el que las raíces de
la planta tienen acceso constante al oxígeno y que la planta puede tener acceso
a tanta o a tan poca agua como necesite. Este es uno de los errores más comunes
cuando el cultivo es sobre-irrigado o sub-irrigado, la hidroponía es capaz de
prevenir que esto ocurra, drenando o recirculando el agua que no absorba la
planta. En cultivos sobre tierra el agricultor necesita tener suficiente
experiencia para saber con cuanta agua debe regar la planta. La solución con la
que estarán en contacto las raíces debe estar suficientemente oxigenada para
que el metabolismo radicular no se vea impedido.
Estos dos investigadores
desarrollaron varias fórmulas para soluciones de nutrientes minerales. Unas
versiones modificadas de las soluciones de Hoagland se siguen utilizando hoy en
día.
Uno de los primeros éxitos de
la hidroponía ocurrió durante la segunda guerra mundial cuando
las tropas estadounidenses que estaban en el Pacífico,
pusieron en práctica métodos hidropónicos a gran escala para proveer de verduras frescas
a las tropas en guerra con Japón en
islas donde no había suelo disponible y era extremadamente caro transportarlas.
En los años 60, Alen Cooper en Inglaterra desarrollo
la Nutrient Film Technique. El Pabellón de la Tierra, en el
Centro Epcot de
Disney, abierto en 1982,
puso de relieve diversas técnicas de hidroponía. En décadas recientes, la NASA ha
realizado investigaciones extensivas para su CELSS (acrónimo
en inglés para
Sistema de Soporte de Vida Ecológica Controlada).
También en los 80 varias
compañías empezaron a comercializar sistemas hidropónicos. En la actualidad
(2010) es posible adquirir un kit para montar un pequeño sistema de cultivos
hidropónicos hogareños por menos de 200 €. Las técnicas de cultivo sin suelo
(CSS) son utilizadas a gran escala en los circuitos comerciales de producción
de plantas de tabaco, (floating) eliminando así las almácigas en suelo que
precisan bromuro de metilo para
desinfectar el suelo de malezas, patógenos e insectos. También en Holanda y
otros países con alto grado de desarrollo en cultivos intensivos las técnicas
de CSS han avanzado, desarrollando industrias conexas y numerosas tecnologías
que tienen que ver con el desarrollo de nuevos medios de cultivo como la perlita,
la lana de roca,
la fibra de coco o cocopeat, la cascarilla de arroz tostada y otros medios
apropiados para sostener las plantas en casa
Cultivo sin suelo
Plantas
de tomate creciendo sobre piedra pómez.
La mayoría de los cultivos
comerciales hidropónicos utilizan sustratos sólidos para el sostén de las
plantas y que las mismas estén bien asentadas. Son cultivos sin suelo, en lo
que respecta a no contener suelo natural. Perlita agrícola, fibras de
coco, turba1 o
lana de roca, son sustratos de gran uso en lo que se denominan cultivos
hidropónicos. La denominación equivalente o más utilizada pasa a ser cultivos
sin suelo -CSS- o [soilless] (en inglés) pues el medio de sostén de las plantas
pasó a ser una sustancia inorgánica como la perlita u orgánica como turbas o
ciertos desechos agrícolas como cáscaras de frutos -arroz,almendras,
etc-. En el caso de los cultivos sin suelo, al ser desarrollados por la
industria o por aficionados, no fueron analizados en un principio, en cuanto al
impacto que tendría su uso sobre el medioambiente, como ocurrió con otros
desarrollos que redituaban comercialmente. De la misma manera, los sistemas
hidropónicos fueron desde un principio "abiertos" al no considerarse
el impacto ambiental que tendría el volcado de los efluentes tras su uso. El
desarrollo de métodos "cerrados" que significan la economía en cuanto
a la posibilidad de reutilización de los nutrientes y el evitar el impacto que
tiene sobre el medio externo, volcar una solución que arrastra considerable
cantidad de iones no utilizados por las plantas que se cultivan.
Al tener en cuenta la economía
y el posible impacto ambiental se desarrollaron los sistemas cerrados o
recirculantes. El manejo de estos nuevos sistemas requiere una tecnología más
compleja. Como se menciona más arriba, existe una serie de desarrollos en el
ámbito de los sustratos, además de ciertos automatismos desarrollados para
facilitar el control de las soluciones y que éstas no varíen sus parámetros
químicos. Tanto la hidroponia y la fertirrigaciónhan dado pie al desarrollo
de instrumental de control como PH-metros y
conductímetros en línea, así como a procesadores que mantienen el control
mediante válvulas solenoides o
hidraúlicas, para que la solución pueda ser equilibrada mediante programas de
computadoras que determinan el agregado de ácidos cuando sube el pH,
la dilución cuando se eleva la conductividad eléctrica y otros procesos de
control que llegan a interactuar con el ambiente en que las plantas están
evolucionando en tamaño y en su desarrollo.
Gericke originalmente definió
la hidroponía como un crecimiento de cultivos en soluciones minerales, sin
ningún medio sólido para las raíces. Se opuso a aquellos quienes aplicaban el
término hidroponía a otros tipos de cultivo sin tierra como los cultivos en
arena o grava. Más recientemente, el autor académico más clásico de la
hidroponia es Howard Resh. La distinción entre hidroponía y cultivos sin suelo
ha sido a menudo confuso. "Cultivos sin suelo" es un término más
amplio que hidroponía; tan sólo requiere que no haya suelos con arcilla o
cieno. Nótese que la arena es un tipo de suelo, aunque es considerado cultivo
sin suelo. La hidroponía es siempre un cultivo sin suelo agrícola, pero no
todos los cultivos sin suelo son hidropónicos. Muchos tipos de cultivos sin
suelo no usan las soluciones minerales requeridas por los hidropónicos.
Hidroponia y medio ambiente
El cultivo sin suelo es
justamente un conjunto de técnicas recomendables cuando no hay suelos con
aptitudes agrícolas disponibles. El esquema consiste en: una fuente de agua que
impulsa por bombeo agua a través del sistema, recipientes con soluciones madre
-nutrientes concentrados-, cabezales de riego y canales construidos donde están
los sustratos, las plantas, los conductos para aplicación del fertiriego y el
recibidor del efluente.
El cansancio de los suelos por
alta carga de patógenos tras cultivos repetidos o la acumulación de iones que
conllevan alcalinidad y/o
elevación del tenor de sodio ha empujado a muchos productores a realizar
cultivos hidropónicos o sin suelo. En cultivos comerciales -en cuanto a su
superficie- se hace obligatorio seguir normas ambientales amigables con el
ambiente y emplear métodos de recirculación de las soluciones volviéndolas al
cultivo tras equilibrarlas y desinfectarlas o buscándoles un lugar de descarga
que evite la llegada de los nutrientes efluentes al suelo, cursos de agua y a
los acuíferos.
Ya existen métodos en sistemas
abiertos que permiten un segundo cultivo, fijación por plantas que crecen en
pequeñas lagunas de fondo impermeabilizado y otros ensayándose. Las
recomendaciones de realizar cultivos hidropónicos o sin suelo solo por
considerar su alta productividad y rendimiento económico, que no tengan en
cuenta estos aspectos ambientales perniciosos, no son aconsejables. Los
cultivos que son aptos para este método son el tomate,lechuga, repollo, pimiento, pepino, espinaca,
entre otros.
