sustratos inertes

CAPITULO II SUSTRATOS INERTES. CARACTERIZACION ASICA. OXIGENACION DE LOS SUSTRATOS Santiago Bonachela Castaño, Rodrigo A. Acuña López y Juan J. Magán Cañadas 1. INTRODUCCIÓN Los sustratos están siendo usados de forma creciente como medio de cultivo en los sistemas de cultivo más intensivos de muchas zonas del mundo, sobre todo en cultivos en invernadero ba•o condiciones de producción cercanas al óptimo. p Ello es debido, entre a. absorción de agua y nutrientes, y I radicular (Raviv y sustratos mejoran la no por el sistema col. , 2002). En los invernaderos del litoral de Almer[a, el uso generalizado de los ustratos como medio de cultivo comenzó a principios de los años 90, y en el año 2000 se estimó una superficie de 4. 878 ha, lo que suponía un 19,8% de la superficie cultivada en invernadero (Pérez-Parra y col. , 2002).

La última encuesta, realizada en la campaña 2005/06 (Céspedes, comunicación personal, 2008), revela que la superficie de cultivos hortícolas en sustrato se ha mantenido prácticamente estable (20,4% de la superficie cultivada en invernadero), siendo la a los cultivos, optimizando sus condiciones de crecimiento y minimizando los problemas de contaminación. Elevada disponibilidad de agua, decuado suministro de aire, baja densidad aparente y alta estabilidad estructural son, normalmente, las principales características físicas requeridas a un buen sustrato. . CARACTERIZACIÓN FÍSICA La caracterización física de los sustratos requiere, esencialmente, el estudio de la distribución de tamaños de sus partículas (granulometría), del espacio poroso y propiedades afines (densidades), y de las propiedades hidrofísicas (retención de agua, conductividad hidráulica, etc. ). El tamaño, la forma y la distribución de tamaños de las partículas de cualquier medio de cultivo determinan el tamaño y la istribución de los poros inter-particulares.

El espacio poroso (tamaño y distribución del diámetro de los poros) y las características superficiales de las partículas (rugosidad, afinidad o repulsión al agua) determinan la capacidad de retención de agua y su movimiento a través del sustrato. Hay una amplia información técnica y científica sobre los principales parámetros usados para caracterizar físicamente un sustrato (de Boot y verdonclç 1972; Raviv y col. 2002): Densidad aparente (DA) y densidad real (DR); porosidad total 12 (P T); capacidad de aireació llena de aire (CA); agua La densidad aparente de un sustrato se efine como la materia seca por unidad de volumen (g cm-3). La (%) es la fracción volumétrica de sustrato ocupada por el aire y la solución acuosa, y está relacionada con la forma, tamaño y distribución de las partículas del sustrato, mientras la porosidad efectiva (%) es la fracción volumétrica ocupada por agua en un sustrato completamente saturado.

La diferencia entre la porosidad total y la efectiva es el volumen de poros cerrados intra- particulares, no accesibles al agua. La capacidad de aireación o porosidad llena de aire (%) es la fracción volumétrica de sustrato llena de aire después de dejarlo renar libremente. Como este valor varía mucho con la altura y forma del contenedor, se ha acordado determinarlo como la fracción volumétrica ocupada por aire cuando el sustrato está sometido a una presión de succión de agua de 1 kPa.

El agua fácilmente disponible (%) es la diferencia en contenido volumétrico de agua del sustrato cuando esta sometido a una succión de 1 y 5 kpa, respectivamente. La conductividad hidráulica (cm por unidad de tiempo) es una medida de la capacidad del sustrato de transportar agua y su determinación es relevante debido a que el transporte de agua a las raíces a través de los oros del sustrato depende en gran medida de este parámetro. 30F 12 3.

REUTILIZACION DE SU el conocimiento práctico de agricultores y técnicos de la zona, con el objetivo final de reducir los costes de producción. En un trabajo experimental realizado durante las campañas agrícolas 2003/04 y 2004/05 (Acuña, 2007) se caracterizó la evolución con el tiempo de uso de los principales parámetros ffsicos de los dos sustratos utilizados mayoritariamente en los invernaderos del litoral de Almería (Cuadro 1): Tablas de lana de roca tipo Med Horizontal Grodan y sacos de perlita tipo 312, Marjal.

Las medidas e realizaron en tablas de lana de roca nuevas o de primer uso (O) y en tablas que habían sido reutilizadas durante 1 año (1), 2 años (2) y 3 años (3). En perlita, las medidas se realizaron en sacos nuevos de primer uso (O) y en sacos que habían sido reutilizados durante 1 año (1 4 años (4) y 5 años (5). En los sacos de perlita reutilizados, al final de cada ciclo de cultivo, el agricultor extraía la planta vieja con la perlita situada alrededor de sus ra[ces (un cilindro de unos 10 cm de diámetro) y reponía el hueco con perlita nueva.

A pesar de que hubo cambios en algunos parámetros físicos elevantes de la lana de roca (Cuadro 1), sus principales características fricas se mantuvieron a lo largo de su vida útil (3 años) dentro del rango de valores considerados normales en la literatura (Raviv y col. , 2002): Alta capacidad de retención de agua a bajas ucción de la tensiones de agua 3 kP PAGF40F 12 disponibilidad de agua a mayores y alta capacidad de aireación (entorno o por encima del 30%).

Por lo que parece que el tiempo de uso no limitó el comportamiento físico de las tablas de lana en cultivos hortícolas en invernadero, por lo menos, bajo las condiciones de estudio de Acuña (2007). Lo que si se observó fue una reducción con tiempo de uso (medidas realizadas hasta los dos años) de la conductividad hidráulica saturada, reducción que puede explicar la mayor variabilidad de la humedad volumétrica medida dentro de las tablas de lana de roca reutilizadas, con respecto a las tablas nuevas (datos nos mostrados).

También se observó que las tablas de lana de roca se deformaron claramente al final del tercer año de uso (Figura 1) y perdieron estabilidad estructural. Con respecto a las características granulométricas de la perl ta (datos no mostrados), los sacos nuevos o de primer uso presentaron alores parecidos a los de las perlitas denominadas tipo B12 (partículas con diámetros de O a 5 mm, Orozco, 1995), mientras que las perl’tas reutilizadas presentaron características más parecidas a las de tipo A13 (Z: 3-5 mm).

Este cambio se debió a una reducción de la proporción de partículas más pequeñas durante el primer año de uso de la perlita nueva, atribuible, con gran probabilidad, al lavado, vía riego y drenaje, del polvo o partíc eñas del saco. El resto de tiempo de uso (Cuadro 1). Como resumen, las propiedades físicas de la perlita no mostraron grandes cambios con el tiempo de so, presentando valores medios a lo largo de su vida útil (5 años) dentro del rango de valores normales citados en la literatura (Orozco, 1995). . OXIGENACION DE SUSTRATOS Las raíces de las plantas necesitan respirar para obtener energía para sus actividades metabólicas. La respiración de las raíces, en condiciones aerobias, requiere un suministro continuo de oxigeno, que la mayoria de las plantas obtienen, en condiciones normales, directamente de su entorno o rizosfera. El oxigeno atmosférico, en forma de gas, se mueve a través de los poros del medio de cultivo hasta la raíz.

La velocidad a la que se mueve a través el sustrato por unidad de tiempo y sección se denomina tasa de difusión de oxigeno (ODR). por diferencias de presión, el oxígeno gaseoso se difunde, sobre todo, a través de los poros llenos de aire (su difusión a través de los poros llenos de agua es mucho mas lenta) hasta los poros cercanos a las raíces. Luego se disuelve en la película de agua que rodea cada raíz y por d•fusión se introduce en la rmsma.

En cultivos en sustratos, la ODR suele estar relacionada con la aireación (CA) de los mismos y, en general, considerando la información experimental disponible, I on valores de CA mayores 6 2 del no ayoritariamente usados en la horticultura protegida del litoral de Almería, normalmente, cumplen esta característica (Cuadro 1). En la práctica, sin embargo, la oxigenación de los sustratos es compleja ya que hay otros factores que pueden afectar tanto a la demanda como al suministro de oxígeno, y provocar condiciones de deficiencia de oxigeno o hipoxia.

La mayoría de los cultivos hortícolas cultivados en sustrato y en invernadero suelen tener altas tasas de crecimiento asociadas a altas tasas de respiración y de demanda de agua. Esta situación requiere un abundante suministro de agua, lo que puede reducir a ODR, sobre todo, en los cultivos que forman una densa capa de raíces en el fondo del contenedor del sustrato, donde suele ocurrir condiciones cercanas a saturación. Las altas temperaturas que normalmente ocurren en los invernaderos pueden incrementar la tasa de respiración de las raíces y disminuir el contenido de oxigeno disuelto en la solución del sustrato.

El intercambio gaseoso dentro del sustrato puede verse también reducido por el contenedor (normalmente, sacos de plástico) que rodea al sustrato. Además, los microorganismos aeróbicos compiten con las raíces por el oxígeno, especialmente cuando el sustrato ontiene materia orgánica, lo que debe ser considerado en sustratos inertes reutilizados y en aguas 7 2 de riego depuradas tratad , al ocupar el espacio aumentando la capacidad de almacenamiento de agua y disminuyendo la porosidad llena de aire.

Por todo ello, es necesario conocer las condiciones de aireación de las raíces en los cultivos en invernadero en sustratos, sobre todo, en áreas con altas temperaturas ambientales como el litoral mediterráneo. En la última década se han introducido en los invernaderos del litoral de Almería diferentes sistemas comerciales para enriquecer de oxígeno el medio de cultivo radicular. El sistema de enriquecimiento más común, en la actualidad, es la inyección de productos químicos con peróxido de hidrógeno que disueltos en la solución nutritiva liberan oxigeno.

Estos productos se usan fundamentalmente por su función desinfectante de la solución del suelo o del sustrato, pero también tienen una función de oxigenación del medio. La oxifertlrrigación es otro sistema, de menor implantación en los invernaderos comerciales de Almería, que consiste en aportar soluciones nutritivas sobresaturadas de oxigeno mediante la inyección y posterior difusión de oxígeno puro a alta presión en las tuberías e distribución de la solución nutritiva (Marfà y col. 2005). En diferentes trabajos experimentales, realizados durante las campañas agrícolas 2003/04 y 2004/05, se midieron las condiciones de oxigenación de la solución del sustrato a lo largo de cinco ciclos 80F 12 de cultivo: 2 ciclos de pimi elón en sustratos de lana lana de roca (Quesada, 2008). En todos ellos se comparó un cultivo regado con una solución nutritiva enriquecida de oxígeno frente a un cultivo testigo regado con una solución nutritiva normal.

En general, en la mayoría de los ciclos evaluados el contenido de oxígeno disuelto OD) en la solución del sustrato estuvo por encima de 3 mg L-l , valor por debajo del cual pueden darse, teóricamente, condiciones limitantes de oxígeno (Marfà y Guri, 1999). Como ejemplo, la figura 2 muestra la dinámica estacional del OD en la solución nutritiva aportada y en la solución del sustrato en un cultivo de tomate de otoño-primavera crecido en tablas de lana de roca y regado con solución nutritiva enriquecida de oxígeno, vía oxifertirrigación (Marfà y COL, 2005), versus un cultivo testigo o control (Quesada, 2008).

En ambos tratamientos se regó mayoritariamente con agua depurada tratada de la comunidad de egantes de Cuatro Vegas. Como se observa (Fig. 2), los valores medios de OD en la solución nutritiva aportada fueron claramente superiores durante prácticamente todo el ciclo de tomate en el cultivo con oxifertirrigación respecto al cultivo testigo. En cambio, los medios de OD en la solución sustrato fueron similares en los dos tratamientos de oxigenación (Fig. ) y estuvieron, en general, por encima de los valores teóricamente limitantes. Solo hubo periodos cortos al final del ciclo, 2 cuando coincidieron altas ambientales con un desarrollado, con valores en torno o por debajo de 3 mg L-l, obre todo en el cultivo testigo. En este periodo si pudieron producirse episodios cortos de hipoxia, aunque si los hubo, no afectaron a los parámetros de productividad y calidad del tomate (Quesada, 2008).

Como resumen del estudio de oxigenación de la solución del sustrato, en los cultivos de pimiento y tomate no ocurrieron, en general, condiciones de hipoxia, mientras que en los dos cultivos de melón evaluados si pudieron ocurrir dichas condiciones, sobre todo durante la segunda mitad del ciclo de cultivo, cuando coincidieron altas temperaturas ambientales con un cultivo que había desarrollado a mayoría de su sistema radicular y de su cubierta vegetal.

En estos periodos concretos, enriquecer de oxigeno la solución nutritiva aportada, mediante el manejo de las balsas de riego (Bonachela y col. , 2007) o mediante aportes artificiales de oxigeno (Acuña, 2007), puede mejorar las condiciones de crecimiento de los cultivos y, por ende, su productividad. 5. BIBLIOGRAFIA Acuña R, 2007. Oxigenación en cultivos hortícolas en sustratos de lana de roca y perlita en el litoral de Almería. Técnicas de mejora y efectos de los sustratos. Tesis doctoral. Universidad de Almería. Environmental factors Bonachela S, Acuña R. y C 0 DF 12 and