PROYECTO FRUTILLAS
Proyecto Frutilla Hidroponica
Ing. Agr. Ivan Alvarez Jimenez
ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO
DESCRIPCIN GENERAL DEL PROYECTO
Motivos tcnicos-econmicos
El proyecto consiste en el desarrollo del cultivo de la
frutilla, en un sistema de produccin vertical, en bolsas de plstico
negro o en macetas de poliuretano expandido, apilados diagonalmente
(girando 90) uno sobre otro, y llenados con substrato. Las columnas
de macetas reciben agua a travs de un sistema de regado montado en
altura. El agua debe evaluarse en cuanto a dureza y contenido de
sales.
El proyecto contempla las siguientes variables:
El rendimiento y la calidad de las variedades de frutilla en
produccin vertical,
El rendimiento y la calidad, la aptitud fsica y qumica, la
disponibilidad y el costo de substratos o mezclas de substratos, El
rendimiento y la calidad de tres pisos de produccin.
Cultivo de frutilla
El cultivo de frutillas es evaluado como una de las principales
opciones productivas de alto valor unitario por unidad de producto,
de alta eficiencia en el uso de agua, y de un adecuado
comportamiento en el mercado.
Sistema de produccin vertical en macetas
La alta radiacin solar local, de 140 Kcal/cm2/ao, permite el
desarrollo de cultivos en diferentes pisos. De esta forma se
multiplica la densidad de la plantacin, y se aprovecha al mximo el
espacio disponible, lo que permite incrementar sustancialmente la
produccin por unidad de rea.
La produccin en altura facilita adems las labores de cosecha, en
comparacin con el cultivo tradicional en el suelo donde los
trabajadores cosechan arrodillados o agachados. En este sentido el
proyecto significa un mejoramiento substancial en cuanto a la
calidad laboral para los trabajadores que realizan tareas
relacionadas con la produccin de hortalizas.
Columnas de polietileno negro de 200 micras tubulares de 2
metros de alto dimetro de 20cm. Volumen de 50 lt por bolsa. Se
encarga bobina tubular.
En diferentes partes del mundo como en Colombia, Estados Unidos,
Espaa y Italia, se ha experimentado el cultivo de frutillas en
sistemas verticales con mangas de polietileno o en tubos. Este
sistema exige un riguroso manejo en cuanto a la cantidad de agua de
riego aplicada y la frecuencia de los riegos, para lograr dentro de
la manga una distribucin uniforme del agua aplicada.
Cultivo en substrato
En el cultivo en substrato se logra el desarrollo de las plantas
sin la utilizacin de suelo. Este se reemplaza por un material
llamada substrato, que provee el sustento fsico de la planta. La
alimentacin es administrada en forma de una solucin nutritiva, la
cual debe contener todos los minerales que la planta requiere para
su ptimo desarrollo. El uso de substrato permitir superar las
condiciones limitantes y acercar el sistema radicular y la planta
completa a una situacin ms cercana a la ptima para su nutricin
hdrica y mineral. La condiciones ms limitantes para el caso
concreto del norte chileno son la salinidad de los suelos y la
falta de estructura de estos.
Las principales ventajas del uso de soluciones nutritivas y de
substrato en reemplazo del suelo natural son las siguientes:
Independencia del tipo de suelo y de todas las condiciones
limitantes de este, como la elevada salinidad, la falta de
estructura, problemas de drenaje, la presencia de plagas, malezas,
etctera.
Crecimiento continuo de plantas, sin necesidad de rotacin de
cultivo o sin interrupcin de la produccin.
Mayor control y mayor eficiencia en el riego y la fertilizacin
de la planta en las diferentes etapas de su desarrollo
Se distinguen diferentes tipos de substratos, segn sus
propiedades y el origen:
Substratos qumicamente inertes como arena silcea o grantica,
grava, roca volcnica, perlita, lana de roca, arcilla expandida,
etctera. Estos substratos no presentan reacciones qumicas con los
minerales de la solucin nutritiva.
Substratos qumicamente activos como turba, corteza de pino,
residuos lignocelulsicos, vermiculita, etctera. Estos materiales
pueden acumular los minerales y formar reservas de las cuales los
va tomando la planta. Actan como un colchn entre el suministro y la
planta, capaz de amortiguar en alguna medida variaciones en el
contenido de la solucin nutritiva.
Substratos orgnicos como turba, fibra de coco, paja de cereales,
lodo, cortezas de rboles, orujos de uva, y polmeros sintticos.
Substratos minerales como arenas, gravas, zeolitas, perlita, lana
de roca, vermiculita, arcillas expandidas, escorias industriales de
altos hornos, etctera.Tericamente se puede usar cualquier substrato
que cumpla con algunos requisitos mnimos, siempre y cuando se
maneje con un buen conocimiento tcnico en relacin con el cultivo,
el clima, la calidad de agua y las tcnicas de cultivo. Algunas
variables no tcnicas que deben tenerse en cuenta al optar por un
substrato u otro es la disponibilidad local del substrato elegido y
sus posibles efectos sobre el medio ambiente.
Tratamiento de aguas
El principal problema para el desarrollo del cultivo de la
frutilla es la poca tolerancia a la salinidad, tanto en cuanto a
las aguas de riego como en los suelos. Se establece un valor crtico
de 2,5 mmhos/cm para la conductividad elctrica del suelo y una
acidez ptima de 5 a 6,5 con extremos tolerados de 4,5 y 7,5. La
presencia en el agua de riego de grandes cantidades de txicos
especficos para la frutilla, como boro, inciden dramticamente en
los rendimientos obtenidos e incluso pueden impedir el crecimiento
de las plantas.
Sistema de riego y fertirrigacin
Los equipos de riego existentes actualmente en el mercado
permiten diversos niveles de automatismo. La eleccin del nivel de
automatismo idneo para cada caso, se realiza en base de criterios
tcnicos-econmicos y preferencias del agricultor. Los rendimientos
del cultivo de frutilla, el nivel tecnolgico existente, la
introduccin de conceptos hidropnicos, y las altas exigencias de
calidad impuestas por el mercado justifican plenamente la
automatizacin del sistema de riego.
La aplicacin de fertilizantes disueltos en el agua de riego
posibilita la obtencin de altos rendimientos de produccin, ahorro
de mano de obra, aportacin de nutrientes en forma equilibrada y
uniforme, y mejora la calidad y cantidad de las cosechas.
En realidad, hoy en da, las limitaciones no son del tipo
instrumental, sino del conocimiento de la influencia de los
posibles parmetros al nivel necesario para permitir utilizarlos en
la prctica del riego. A travs del proyecto se pretende adquirir
conocimientos ms acabados acerca de la influencia de estos
parmetros en el crecimiento y la produccin de la frutilla en la
regin.
Desarrollo de un nuevo producto
El producto que se pretende producir es frutilla fresca
hidropnica. En la actualidad no se producen frutillas a escala
comercial La frutilla cultivada bajo los conceptos hidropnicos, es
un producto nuevo. An cuando existen algunos productores de
hortalizas hidropnicas a nivel comercial
COMPONENTE DE LA PRODUCCIONEN EL PROYECTOEN SISTEMAS
TRADICIONALES
PlantacinEn substratoEn suelo
FertilizacinExclusivamente con fertilizantes solubles en agua
(fertirrigacin)Con todo tipo de fertilizantes minerales y abonos
orgnicos
RiegoCon aguas tratadas a nivel predialCon aguas crudas
DesarrolloEn diferentes pisos en macetas (vertical)En un solo
piso a ras de suelo (horizontal) o en mangas de polietileno
(vertical)
ProduccinContinuaEstacional
TecnologaNivel alto, controlado por microcomputadoresNivel bajo
o medio, controlado manualmente
ProductoHidropnicoTradicional
ProductividadEl sistema de produccin vertical permite aumentar
la cantidad de plantas por unidad de superficie en 4 a 5 veces. Un
sistema de columnas de 10 macetas, con cuatro plantas por maceta, o
sea 40 plantas por columna, y un espacio de 1 m2 por columna,
permite 400.000 plantas por hectrea. En un sistema tradicional de
plantacin de alta densidad, en hilera doble en suelo, se obtiene
una densidad de 70.000 plantas por hectrea. En Florida, Estados
Unidos, se han logrado producciones entre 134.000 y 200.000 kilo
por hectrea en cinco meses de produccin. En el cultivo tradicional
de frutillas se logran rendimientos de entre 12.000 y 28.000 kilos
por hectrea durante el primer ao de plantacin y entre 14.000 y
34.000 kilos durante el segundo ao. De esta forma se puede esperar
una productividad por unidad de superficie de hasta 10 veces
superior a la produccin a travs del sistema tradicional.
El rendimiento por planta en el sistema de produccin vertical, a
un perodo de cosecha de 5 meses vara entre 134.000 y 200.000 kilo
por hectrea con 333.000 plantas, o sea entre 0,4 y 0.6 kilo/planta.
A campo se obtienen 25.000 kilos de 70.000 plantas por hectrea, o
sea entre 0.36 kilo/planta. En Blgica, bajo invernadero, en cultivo
hidropnico en turba como substrato, en un solo piso, se alcanza
producir 0.45 kilo/planta con 100.000 plantas por hectrea en
produccin primaveral.
En resumen podemos concluir que tanto la produccin por planta,
como la cantidad de plantas por unidad de superficie, son
considerablemente mayores en el sistema propuesto, en comparacin
con el cultivo tradicional de frutilla en suelo y en un solo
piso.
CalidadSe aumentar la calidad de los frutos obtenidos, en
comparacin con el producto cosechado desde el suelo. Este
mejoramiento en calidad tiene diferentes componentes:
Una menor aplicacin de pesticidas:
Ya que no se usa suelo, sino substrato, las enfermedades de raz
pueden ser evitadas, comprando plantas libres de patgenos. Adems la
EPA (Environment Proteccin Agency), Estados unidos, indica que las
tcnicas hidropnicas son una alternativa econmicamente rentable
frente al uso del bromuro de metilo, sobretodo cuando los productos
hidropnicos son cada vez ms apreciados por su buena calidad
higinica. Se prohibir completamente el uso de bromuro de metilo en
el ao 2015. La frutilla cultivada en maceta nunca est en contacto
con suelo o substrato, lo que reduce considerablemente la
incidencia de enfermedades fungosas o de origen bacteriano en el
fruto, y permite una disminucin en la aplicacin de pesticidas.
Una disminucin de prdidas y daos en la cosecha:
La cosecha en sistemas de produccin vertical es
considerablemente ms eficiente que la cosecha en el campo abierto.
Esta ltima requiere de una gran cantidad de trabajadores que se
mueven entremedio de las plantas para cosechar agachado o
arrodillado. Esta forma de cosechar facilita la propagacin de
enfermedades dentro del predio y la generacin de daos mecnicos a la
planta y los frutos. En general el sistema propuesto permite
disminuir la cantidad de mano de obra en comparacin con sistemas de
produccin tradicionales, elevando el rendimiento por trabajador, y
a la vez se aumenta la comodidad de la cosecha la calidad laboral
para los cosechadores. En Colombia, luego de la introduccin de un
sistema de produccin vertical en mangas de polietileno, se baj la
necesidad de mano de obra para la cosecha de una determinada
cantidad de frutillas de 100 personas a 22 personas.
Calidad superior del fruto:
La comodidad de la cosecha, la posibilidad de controlar y
adecuar de inmediato la fertilizacin en cualquier etapa del
desarrollo de la planta, y la independencia de los suelos y aguas
localmente disponibles, posibilitan la produccin continua de un
producto de buena y uniforme calidad. En Estados Unidos, se constat
que los frutos aumentan hasta 10 veces la longitud del pednculo del
fruto comparado con los del campo, y que el precio de frutillas con
pednculo largo alcanza hasta un dlar ms por pinta (350 gramos).
Uso ms eficiente de agua y fertilizantes
La mayor tecnificacin permite controlar rigurosamente la
cantidad de agua de riego aplicada y el volumen de fertilizantes
disueltos en ella. Este tema tiene mayor relevancia considerando el
grave dficit hdrico existente y la cada vez mayor importancia del
cuidado del medio ambiente.
Tratamiento de agua
Indicador: A continuacin se entregan mayores antecedentes al
respecto.
ElementoValor ptimo
(1)Valor mximo
(2)Diferencia
(3)% por
Eliminar (4)
PH6.3
C.E. mS/cm 25 C0.80
Calcio mg/l160.32
Magnesio mg/l30.40
Sodio mg/l0.00
Potasio mg/l254.15
Carbonatos mg/l0.00
Bicarb. mg/l0.00
Cloruro mg/l17.73
Sulfatos mg/l144.09
Nitrato mg/l682.00
Boro ppm0.11
Manganeso ppm0.98
Hierro ppm1.26
Cobre ppm0.46
(1) Valores entregados por el centro de investigacin belga
Proefbedrijf der Noorderkempen, Amberes, Blgica, 1996. Este centro
se especializa en el cultivo hidropnico de frutillas y presta
servicios a agricultores belgas para el desarrollo y el fomento del
cultivo de la frutilla.
Los elementos ms dainos para la frutilla son el sodio, el
cloruro y el boro.
Determinacin de soluciones nutritivas adecuadas
El riego tecnificado y el uso de substrato permite suministrar
en forma controlada los elementos que requiere la planta en cada
etapa de su desarrollo. En el proyecto se emplearn exclusivamente
fertilizantes disueltos en agua, que sern aplicados a travs del
sistema de riego tecnificado o a travs de pulverizacin foliar.
El suministro de los elementos minerales requeridos por la
planta se realiza tras la preparacin de una solucin acuosa que
contiene los minerales esenciales en cantidades equilibradas para
la planta. La concentracin ptima relativa de cada elemento en esta
solucin vara segn la etapa de desarrollo de la planta. Luego, esta
solucin acuosa o solucin nutritiva, es inyectada en la red de
riego, para ser distribuida en la plantacin. El objetivo del
proyecto en este mbito es desarrollar soluciones nutritivas ptimas
y adecuadas a las condiciones climticas locales, a la etapa de
desarrollo de la planta, y a la variedad de frutilla.
IndicadorEl crecimiento de la planta y la produccin de frutos
indicarn que soluciones son las ms adecuadas. Adems, las carencias
de elementos necesarios para un ptimo desarrollo de la planta se
reflejan en sntomas tpicos que son relativamente fciles de
reconocer para especialistas.
Tecnificacin y automatizacin del riegoEl proyecto pretende hacer
uso, en forma razonable, de la alta tecnologa en riego disponible
en la actualidad. Esto implica:
la preparacin de soluciones nutritivas concentradas en estanques
fertilizadores, de composicin equilibrada segn el desarrollo de la
planta
la inyeccin automtica de las soluciones nutritivas, con posible
control por un sistema computacional, a la red de riego
el ajuste automtico del pH del agua de riego con cido
la distribucin del agua tratada previamente, con la solucin
nutritiva disuelta y el pH ajustado, a travs de una red de tuberas,
controlada por un sistema computacional
El objetivo de la tecnificacin y automatizacin del riego es la
obtencin de un mayor control y una mxima eficiencia respecto al
suministro de agua y fertilizantes. Esto no solamente permitir un
ahorro en agua y fertilizantes, sino adems disminuye la
susceptibilidad del cultivo a ser afectada por plagas y
enfermedades fisiolgicas que se relacionan con el exceso o la falta
del vital lquido.
La eficiencia de un sistema de riego est dada por el porcentaje
de agua que aprovecha la planta del total suministrado. Un
indicador que permite evaluar si un sistema de riego responde a un
diseo adecuado y se encuentra en buenas condiciones de
funcionamiento, es la uniformidad de riego, la cual se mide a travs
de mtodos establecidos.
Produccin vertical en substratoEl objetivo de la produccin
vertical en macetas es lograr un mayor aprovechamiento de la
abundante radiacin solar en la regin, y a la vez permitir una mayor
productividad por unidad de superficie. Los sistemas de produccin
vertical se iniciaron en los aos setenta en Italia y Espaa, y
posteriormente han sido implementados con gran xito en Estados
Unidos (principalmente en Florida y California), Colombia (Bogot) y
Bolivia (Cochabamba), entre otros pases donde la radiacin solar es
suficientemente intensa. Tambin en latitudes con una menor
luminosidad (Blgica, Holanda) se han desarrollado cultivos en
pisos, aunque aqu rara vez se superan los tres pisos.
La factibilidad del sistema de produccin vertical se evaluar a
travs de la produccin de frutillas por piso, para as determinar si
la luminosidad es suficiente para justificar la cantidad de pisos
propuesta.
Seleccin de variedades
Se distinguen tres grandes clases de frutillas: las variedades
de da corto, las de da neutro y las de da largo. La diferencia
principal entre estos tres tipos es la condicin del foto periodo
que estimula la induccin de la floracin. Las variedades de da corto
inician la formacin de flores en otoo cuando se acortan los das,
para florecer en la primavera. Las variedades de da largo inician
la formacin de flores cuando el foto periodo es largo, en verano.
Las variedades de da neutro son independientes del foto periodo, y
pueden florecer en cualquier poca del ao.
Existen decenas de variedades de frutilla. El comportamiento de
una variedad, y su aptitud para cierta zona, depende de las
condiciones climticas y del manejo del cultivo. La eleccin de
variedades depende adems de:
la disponibilidad de variedades en el pas y las facilidades para
importar nuevas variedades
las exigencias especficas del mercado objetivo (fresco,
industria, exportacin,...)
la estacionalidad del mercado objetivo y de los precios
la existencia de proveedores de plantas de buena y constante
calidad
Mejoramiento de calidadUno de los objetivos principales del
proyecto es la produccin de una frutilla de alta calidad, como
resultado final de la implementacin de los procesos y acciones
propuestas por el presente proyecto.
La calidad de refleja en la mnima presencia de defectos, en el
tamao de la fruta, y en el grado de satisfaccin de exigencias de
mercados especficos. En este caso se producir un producto para el
consumo fresco. Por lo tanto la produccin debiera orientarse a la
obtencin de un fruto de gran tamao, disponible durante la mayor
parte del ao, de gran firmeza, de larga vida, y con alto contenido
de azcares.
METODOLOGA Y PROGRAMA DE EJECUCIN
Informacin tcnica, emprica y cientfica
El clima Seria conveniente contar con datos generales de las
condiciones climticas de la zona donde se desarrollara el proyecto,
datos de temperaturas, radiacin solar, evapotranspiracin, humedad
relativa.
Otro aspecto importante es conocer la fuente y cantidad de agua
disponible. Se requieren aproximadamente 2000 m3/mes/ha de agua de
riego, como fue calculado ms arriba, o sea de mximo 6.000
litros/da/0,1 hectrea. Si se toma en cuenta un perodo mximo de
interrupcin del suministro de agua de cuatro das, debido a
operaciones de reparacin u otros imprevistos, el compartimento B
del estanque deber tener una capacidad de unos 20 metros
cbicos.
Fertirrigacin
En los sistemas de fertirrigacin se aplican los fertilizantes a
travs del agua de riego. De esta forma se pretende aplicar los
fertilizantes solamente en las zonas hmedas, donde se presenta la
mayor densidad de las races ms activas. Estas aplicaciones se
realizan en forma fraccionada, ya que los volmenes de suelo
explorados por las races de plantas en macetas son pequeos. El
fraccionamiento se consigue en forma econmica mediante la
fertilizacin a travs del agua de riego. Un sistema de fertirrigacin
bien diseado lograr una alta uniformidad en la distribucin de
fertilizantes, y si es bien manejado se obtendr una alta eficiencia
del abonado.
En la seleccin de fertilizantes se cuidarn los siguientes
aspectos:
La solubilidad de los fertilizantes, para que no se generen
obturaciones y problemas de uniformidad en el abonado.
El grado de pureza de los fertilizantes
La compatibilidad entre los fertilizantes empleados, para evitar
reacciones qumicas no deseadas que daen las instalaciones o la
efectividad de la fertilizacin
En el mercado existe una gran variedad de fertilizantes
adecuados para ser utilizados en la preparacin de soluciones
nutritivas en sistemas de fertirrigacin.
En trminos generales la fertirrigacin debe ser ms intensiva
cuanto mayor sea la localizacin del riego (menor volumen del suelo
mojado) y mayor sea la frecuencia de aplicacin de agua. En el caso
de cultivos en substratos prcticamente inertes, se aproximar la
composicin de la fase lquida en el substrato a la del agua de
riego, es decir que la planta recibir en forma inmediata aquellos
elementos que el productor decidi suministrar a travs de la
fertilizacin, entregndole un control exhaustivo sobre el desarrollo
de la planta.
Los venturis son pequeos dispositivos que, por el incremento de
la velocidad del agua en un conducto estrecho, producen un efecto
de succin, como en los carburadores de motores de gasolina. De esta
forma succionen una solucin con fertilizantes por un pequeo tubo
que desemboca en la zona del estrechamiento. El flujo de
fertilizante est determinado por la presin del agua en la entrada
del mecanismo. En los equipos automticos de fertirrigacin se regula
est presin, independiente del caudal, para obtener un flujo fijado
previamente.
Sistema de distribucin de aguas
El agua es impulsada por una bomba elctrica. El caudal requerido
depende de la cantidad y capacidad de los emisores, y de los
tiempos de riego programados por el productor. El equipo de
fertirrigacin, ubicada en la caseta que alberga el cabezal de
riego, inyectar las soluciones nutritivas al agua de riego, y
controlar la conductividad elctrica del agua. Adems se regula el pH
del agua de riego, inyectando una cantidad de cido al agua. El agua
con fertilizantes es llevada a la unidad de produccin a travs de
tubera de PVC, usado comnmente en sistemas de riego localizado.
La unidad de produccin es dividida en sectores independientes de
riego, que pueden recibir diferentes cantidades de agua de riego y
fertilizantes. En cada sector se distribuye el agua a las plantas a
travs de lneas laterales de polietileno negro de alta densidad,
sujetadas en la parte superior de la estructura fsica que sostiene
las columnas, por encima de cada fila. Estas tuberas contienen
mnimo 2% de negro de carbono, para una proteccin mxima contra la
radiacin UV. Cada columna recibir agua a travs de un pequeo
dispositivo de cuatro salidas, desde las cuales salen cuatro
microtubos flexibles con un gotero insertado en su extremo. Los
microtubos con gotero entran en la primera, tercera, quinta y
sptima maceta. Esto significa que la longitud de cada microtubo es
diferente, lo que generar diferencia en presin a la entrada de los
goteros, y por lo tanto desuniformidad en el riego. Por lo tanto es
necesario que los goteros sean autocompensantes. Los goteros
autocompensantes emitirn un caudal constante de agua, dentro de un
amplio rango de presiones indicadas por el fabricante.
El substratoLas propiedades ideales de un substrato son:
Las propiedades fsicas: elevada porosidad total y porosidad al
aire, contenido de humedad mantenido en el rango aprovechable para
la planta, una estructura que permite un buen drenaje, una buena
estabilidad estructural, pocos cambios de volumen durante el ciclo
desecacin/humectacin.
Las propiedades qumicas como mineralizacin, capacidad de
intercambio de cationes, pH inicial y conductividad elctrica deben
conocerse para permitir un adecuado control de la fertilizacin.
Idealmente el substrato debe ser qumicamente inerte, es decir que
la solucin nutritiva no debe ser alterada en su equilibrio inico
por el substrato.
Las propiedades biolgicas: ausencia de patgenos, parsitos o
substancias fitotxicas.
Costo y disponibilidad: se preferirn substratos de bajo costo
(incluyendo eventuales costos de transporte y preparacin) y que
estn disponibles en cantidades durante toda la temporada de
produccin.
El substrato ideal tiene la siguiente distribucin de fases: 30%
slido, 40% lquido, 30% gaseoso. (6)Se nombraron diferentes
substratos clasificados segn sus propiedades y origen. A
continuacin se revisa la disponibilidad de algunos substratos.
SUBSTRATODISPONIBILIDAD LOCALOTRAS LIMITACIONES Y VENTAJAS
Turba rubiaMuy buenaUsada ampliamente en el cultivo de tomate en
el Valle (speedling), excelentes propiedades como substrato, pero
tiene una elevada Capacidad de Intercambio de Cationes (CIC)
Turba negraBuenaExiste disponibilidad local, pero su extraccin
es restringida por ley, y tiene una elevada Capacidad de
Intercambio de Cationes (CIC)
Corteza de pinoMalaPosee una baja capacidad de retencin de agua,
y tiene una elevada Capacidad de Intercambio de Cationes (CIC)
Virutas de maderaMalaNo existen grandes empresas aserradoras
Orujo de uvaMalaNo existen empresas procesadoras de uvas en la
zona
ArenaMuy buenaLa arena disponible debe ser lavada previamente,
debida a la salinidad de esta. Baja capacidad de retencin de agua,
peso elevado
PuzolanasMuy buenaExisten minas en la regin. Posee una baja
capacidad de retencin de agua.
Rocas volcnicasBuenaExcelentes propiedades como substrato.
Debiera investigarse.
Piedra pmezMuy buenaPropiedades superior a la perlita.
Attapulgita y sepiolitaDesconocidaPosee baja capacidad de
retencin de agua.
PerlitaBuenaEmpleada en el cultivo de tomate. Excelentes
propiedades como substrato, segn el tamao de las partculas.
Lana de rocaMalaDebe importarse desde Santiago o del
exterior.
Arcilla expandidaMalaDebe importarse desde Santiago o del
exterior.
VermiculitaBuenaTiene una alta Capacidad de Intercambio de
Cationes (CIC), y alta fragilidad estructural
Estriles de carbnMalaNo est disponible en la zona.
PoliuretanoMalaDebe importarse desde Santiago o del exterior,
baja capacidad de retencin de agua.
PoliestirenoMalaDebe importarse desde Santiago o del
exterior.
(Adaptado desde Substratos: propiedades, ventajas y desventajas,
Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, Pedro F. Martnez,
Valencia, Espaa, 1997)
Los materiales ms interesantes para ser usados en un cultivo
hidropnico son: arena, turba rubia, perlita, vermiculita, piedra
pmez. Estos materiales tienen una buena disponibilidad, y presentan
propiedades aceptables para ser usadas como substrato. Cabe
destacar que en el cultivo hidropnico es interesante tener una
Capacidad de Intercambio de Cationes (CIC) nula o muy reducida,
dado que el riego se aplica con mucha frecuencia y por
consiguiente, los nutrientes siempre se encuentran disponibles y no
es necesario ni conveniente alterar los equilibrios inicos de la
solucin nutritiva. Tampoco es necesario formar reservas de
nutrientes en el substrato, que dificultaran las posibilidades de
control de nutricin por parte del horticultor, e incluso se podran
producir acumulaciones peligrosas de cationes no absorbidos por la
planta.
Por otra parte, la CIC provee una reserva de elementos
intercambiables, que permite amortiguar eventuales equivocaciones
en la preparacin de la solucin nutritiva, que suelen ocurrir con
frecuencia cuando el agricultor se inicia en el cultivo hidropnico.
Debe tenerse en cuenta que el alto nivel de tecnificacin y
automatizacin permite un control cuasi absoluto sobre el desarrollo
de la planta, es decir, muchos parmetros difciles de manejar en los
cultivos tradicionales, se dejan en manos de las personas que
desarrollan el proyecto. Por lo tanto, se incorporar substrato con
una CIC elevada, para disminuir los riesgos del proyecto.
La solucin nutritivaLa planta necesita los siguientes elementos
qumicos: carbono (C), hidrgeno (H), oxgeno (O), nitrgeno (N),
fsforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), azufre (S),
boro (B), cloro (Cl), cobre (Cu), hierro (Fe), manganeso (Mn),
Molibdeno (Mo) y Zinc (Zn). Los elementos no minerales C, H y O son
incorporados al metabolismo de la planta del agua y del aire, todos
los dems nutrientes son absorbidos a travs de las races. En el
cultivo sin suelo, se deben suministrar todos los elementos
minerales a travs de una solucin nutritiva, o aplicar va
foliar.
En la literatura es posible encontrar una gran cantidad de
recetas de soluciones nutritivas. A continuacin se reproducen
algunas de estas:
ELEMENTOHoward Resh (14)Coic Lessaint (4)P.D.N. ()
Calcio200 ppm124 ppm160 ppm
Potasio100 ppm203 ppm254 ppm
Nitrgeno80 ppm202 ppm154 ppm
Magnesio50 ppm24 ppm30 ppm
Fsforo45 ppm34 ppm77 ppm
Azufre-24 ppm48 ppm
Hierro3 ppm-1.26 ppm
Zinc0.5 ppm-0.23 ppm
Boro0.5 ppm-0.11 ppm
Manganeso0.5 ppm-0.98 ppm
Cobre0.08 ppm-0.46 ppm
Molibdeno0.05 ppm-0.05 ppm
No existen frmulas universales para la solucin nutritiva. La
concentracin de los elementos minerales depende del tipo o sistema
hidropnico utilizado, las condiciones ambientales (luz,
temperatura, humedad), estacin (fotoperiodismo), edad de la planta,
especie y cultivar.
En el caso de riegos frecuentes, como en los sistemas sin suelo,
la composicin de la solucin de suelo se aproximar a la del agua de
riego. Debe medirse frecuentemente la conductividad elctrica del
agua a la salida de un gotero y la conductividad del agua de
drenaje. Esta ltima debe ser inferior a la del agua de riego. En
caso contrario, indicara que la planta absorbe relativamente poca
cantidad de fertilizante respecto a la cantidad de agua, lo que
llevara a elevar la concentracin de sales en el substrato. Adems
deben realizarse anlisis completos de la composicin qumica del agua
de drenaje, para eventualmente modificar la proporcin entre los
diversos iones de la solucin.
Adems, en la solucin nutritiva debe existir un equilibrio entre
cationes y aniones, calculado en base al peso equivalente de cada
fertilizante. Hay que tener en cuenta factores qumicos (pH,
concentracin) y fisiolgicos (lmites de concentracin). Por estas
razones qumicas y fisiolgicas, deben guardarse ciertas proporciones
entre los elementos.
Como modo de ejemplo se reproducen las razones de potasio para
diferentes cultivos de hojas, determinadas por el Instituto
Agronmico de Campinas, Brasil:
N/K entre 0.62 y 1.20
P/K entre 0.09 y 0.17
Ca/K entre 0.12 y 0.84
Mg/K entre 0.07 y 0.15
Se debe evitar de mezclar fertilizantes que promuevan reacciones
qumicas entre s que lleven a los nutrientes a estar en forma no
disponible para la planta. Como norma general el anin sulfato es
incompatible con el calcio, y los fosfatos con el calcio y el
magnesio. Todos los fertilizantes deben ser completamente solubles
en agua.
Algunos fertilizantes usados son: nitrato de potasio, de calcio,
de hidro de calcio, de magnesio, de amonio; sulfato de potasio, de
magnesio, de amonio, de manganeso, de cobre, de hierro, de zinc;
monofosfato de potasio, de amonio; fosfato biamnico; cloruro de
potasio, de manganeso, de zinc, de calcio; microelementos
quelatados con EDTA, EDDHA o EDDHMA; cido brico; brax; molibdato de
sodio, de amonio; cido ntrico, fosfrico, sulfrico, etctera. Adems,
los distribuidores de insumos agrcolas ofrecen una amplia gama de
mezclas equilibradas de nutrientes, preparadas especialmente para
su uso en fertirrigacin para determinados cultivos o ciertas etapas
de desarrollo de un cultivo, de produccin nacional e internacional.
Las mezclas de mayor aceptacin a nivel local son los llamados
Ultrasoles, de la empresa SQM.
Existe una amplsima literatura acerca de los fertilizantes que
se pueden usar, los mtodos de clculo de aporte de nutrientes, las
propiedades fsicas y qumicas de diferentes fertilizantes y mezclas,
etctera, que apoya la gestin del productor. En general se parte con
una solucin estndar, que posteriormente se va modificando, segn la
experiencia.
La estructura fsicaEl sistema vertical consiste en diez macetas
plsticas de telgopor (poliuretano expandido) apilados diagonalmente
(girando 90) uno sobre otro. Cada maceta tiene un volumen de 3,5
litros y puede contener una planta en cada esquina. De esta forma
cada pila o columna de ocho a diez macetas puede sostener 32 a 40
plantas. La base de la columna ocupa 0.09 m2. En Florida, Estados
Unidos, se ha implementado el sistema con una distancia entre
columnas de una fila de 0.9 metros y de 1.2 metros entre filas. De
esta forma caben aproximadamente 9.000 columnas en una hectrea, o
sea 360.000 plantas. La distancia ideal entre columnas de una fila
y entre filas de columnas est determinada exclusivamente de la
luminosidad del lugar. En 1.000 m2 900 a 1000 columnas o sea 32.000
a 36.000 plantas. Si se emplean columnas de polietileno, se coloca
la misma cantidad de plantas.
Para poder recuperar el agua aplicada en exceso, se construyen
canaletas de drenaje por debajo de las filas de columnas, se pueden
realizar con caos de polietileno negro o de PVC de 2 , estas
canaletas desembocan en un pequeo canal perpendicular. Finalmente
el agua es depositada en un pequeo estanque para ser reutilizada.
El piso entre las filas de columna tambin es recubierto con
polietileno blanco, para facilitar la limpieza del lugar e impedir
el crecimiento de malezas. El color blanco facilita la reflexin de
la luz solar, que puede ser aprovechada por las plantas en los
pisos inferiores.
Las macetas, luego de ser llenadas con el substrato, son
colocadas directamente sobre las canaletas de drenaje. La columna
es asegurada por un tubo para cables elctricos de pulgada que
atraviesa las macetas. La parte inferior del tubo descansa en el
piso, mientras que la parte superior es sujetada con alambre a la
estructura de la construccin.
La construccin consiste en una estructura de fierros y alambres
que sostiene la tubera de la red de riego que pasa por encima de
las columnas, y que permite sujetar los tubos que atraviesan las
columnas montada sobre las estructuras del invernadero.
La calidad del fruto y la seleccin de variedadesSeleccin de
variedades
Ya que la frutilla cultivada es un hbrido de dos especies
octoplides muy variables, es posible cultivar frutillas bajo
condiciones extremadamente diferentes. Por esta razn es posible
encontrar frutillas en las ms diversas latitudes en pases como
Estados Unidos (de California a Alaska), India, Ecuador, Japn,
Colombia, Blgica, etctera, en zonas desrticas, lluviosas,
tropicales, costeras, montaosas, templadas y sujetas a los ms
diversos sistemas de manejo.
Una misma variedad puede dar frutos durante todo el ao en un
lugar, y solamente durante tres semanas en otro. No solamente la
temperatura y el foto periodo diario son importantes, sino tambin
la humedad, y la calidad e intensidad de la luz. Normalmente la
variedad mejor adaptada a una regin es aquella que fue seleccionada
en esa misma regin, con su particular complejo de fotoperodo y
temperatura, ya que las variedades responden en forma caracterstica
a los factores temperatura y fotoperodo que determinarn su
adaptacin local. Actualmente, la investigacin respecto al
comportamiento de variedades en condiciones especficas, y la
creacin de nuevas variedades representa un amplio campo de
investigacin a nivel mundial.
Calidad, variedades y clima
La calidad de la frutilla no solamente se refleja en la mnima
presencia de defectos, y en el calibre de los frutos, sino tambin
en parmetros como la acidez, el contenido de azcares y de slidos
solubles, el color, la textura, la uniformidad, el contenido de
vitamina c y el sabor.
En general, las condiciones que favorecen una alta produccin de
frutos grandes con mucho sabor, tienden a generar un alto contenido
de vitamina C y azcares. El sabor ser ms pronunciado en pocas con
mucho sol y noches relativamente frescas. La produccin de azcares y
de vitamina C es ms alta en das soleados, y tanto la vitamina C
como los azcares son retenidos cuando las noches son frescas y la
respiracin es ms baja. Un fotoperodo ms largo tambin incrementa el
contenido de vitamina C. La planta producir azcares de acuerdo a la
luminosidad durante el da, y perder azcar tras la respiracin,
determinada principalmente por la temperatura en la noche. No hay
relacin alguna entre el tipo de suelo o substrato y el sabor. Una
variedad que ofrece frutos con un excelente sabor bajo ciertas
condiciones climticas no produce el mismo sabor en otras zonas con
otro clima.
Metodologa El aguaLas frutillas son extremadamente sensibles a
la salinidad de suelos y aguas. Se debe evitar el problema de la
salinidad de las aguas, de ser necesario la salinidad del agua de
riego se tratar a travs de un sistema de osmosis inversa. De ser
necesario se emplea un equipo de osmosis inversa de la compaa
estadounidense Filtration Concepts Inc, modelo TW60-3/4-4, con una
capacidad mxima de 2.290 litros/da, de 4 membranas. El equipo adems
cuenta con un prefiltro de 5 micrones, medidores de caudal de agua
desalinizada y de agua de descarte, y una vlvula solenoide para la
alimentacin de agua. La retencin de sales se sita entre 95 y 99%.
El rendimiento del sistema es de 70%. La retencin del boro es del
orden de 65 a 70%.
A continuacin se reproducen los parmetros que deben medirse
haciendo un anlisis de agua completo en un laboratorio acreditado:
Parmetro
PH
CE (mmhos/cm)
Cloruro mg/l
Sulfato mg/l
nitrato mg/l
Bicarbonato mg/l
Fosfato mg/l
boro mg/l
calcio mg/l
sodio mg/l
magnesio mg/l
potasio mg/l
hierro mg/l
cobre mg/l
zinc mg/l
manganeso mg/l
RAS
STD mg/l
dureza mg/l CaCo3
a) Interpretacin anlisis:
pH
La acidez ptima para frutilla se sita entre 5 y 6.5. En Blgica
se manejan valores ptimos entre 5.6 y 6.2 para suelos arenosos y de
6.4 a 6.8 para suelos ms arcillosos. Si el pH del agua del proyecto
se sita entre 6.2 y 7.2, es conveniente bajar el pH. Para este
efecto se usar cido fosfrico o sulfrico. Se mantendr el pH en el
agua de riego del cultivo de frutillas a un valor de 6.3.
Conductividad elctrica
La conductividad elctrica refleja la cantidad de iones en el
agua, y conforma una medida para evaluar la salinidad del agua. El
agua de riego de primera calidad (Clasificacin Normas Riverside, US
Soil Salinity Laboratory) tiene una conductividad inferior a 0.25
mmhos/cm. Cabe destacar que la disolucin de los fertilizantes en el
agua de riego aumentar an ms la conductividad o salinidad. En
Blgica, en cultivos hidropnicos de frutillas se manejan
conductividades entre 0.8 y 1.6 mmhos/cm en la solucin final
(Informacin proporcionada por el centro de investigacin
Proefbedrijf der Noorderkempen, 1997).
Cloruro
El valor mximo para cloruros en la norma es de 200 mg/l. El
cloruro es txico para la frutilla en cantidades relativamente
pequeas. El valor recomendado para la produccin hidropnica en
Blgica es de 17.73 mg/l.
Sulfato
Se recomienda manejar una cantidad de 72 mg/l de sulfatos.
Nitrato, fosfato, potasio, hierro, cobre, zinc, manganeso
Todos estos elementos se encuentran en general en el agua de
riego, en cantidades muy inferiores a las necesidades de la planta.
Por lo tanto, no son relevantes en determinar ya que sern aportados
por la solucin nutritiva.
Bicarbonatos
Los carbonatos y bicarbonatos se combinan con el calcio, para
luego precipitarse y formar obturaciones en el sistema de riego. El
peligro de formacin de obturaciones se expresa como el Carbonato
Sdico Residual (Eaton), con valores de 14.4 meq/litro, no existen
bicarbonatos libres en el agua de riego.
Calcio y magnesio, dureza en mg CaCO3/litro
El calcio y el magnesio determinan la dureza del agua, expresada
en mg de carbonato de calcio por litro. Se identifica un agua como
muy dura a partir de 540 mg CaCO3/litro. El agua del pozo puede ser
considerada como extremadamente dura. Para obtener una buena
calidad de agua de riego, deber reducirse considerablemente la
concentracin de calcio y de magnesio, aunque los valores en el agua
cruda no son crticos para el crecimiento de la frutilla.
Sodio y RAS
El sodio perjudica el desarrollo de cualquier cultivo, ya que
grandes cantidades de sodio en el suelo aumentan el potencial
osmtico y destruyen la estructura del suelo. Para evaluar el
peligro de sodificacin por la aplicacin de agua de riego de sodio,
se implement un indice llamado Relacin de Absorcin de Sodio (RAS).
Segn las Normas de Riverside antes mencionadas, el agua del pozo se
clasifica como agua con bajo contenido de sodio.
STD
La cantidad de Slidos Totales Disueltos (STD) del agua del pozo
de 0,2 a 0,5 es interpretada como de riesgo moderado para ser
utilizado como agua de regado.
Boro
Se ha comprobado el boro causa una disminucin de la produccin
muy importante en el cultivo de la frutilla, a partir de bajas
concentraciones, se permite una cantidad de boro no superior a 0.75
mg/l.
b) Resumen y metodologa
Los elementos crticos son la salinidad total del agua o
conductividad elctrica, por su efecto fisiolgico sobre el
crecimiento de la planta, y por otra parte el contenido de sodio,
boro y cloruros por su toxicidad.
Se deber chequear la calidad del agua evaluando los siguientes
fenmenos, pudiendose diluir ms la solucin con agua natural si:
La conductividad elctrica a la salida de los goteros, con el
suministro de la solucin nutritiva original, supere los 1,9
mmhos/cm.
El contenido de boro a la salida de los goteros sea superior a
0,6 ppm.
Cuando algunas plantas muestren sntomas de intoxicacin por
exceso de cloruros.
Una vez determinada la proporcin agua cruda/agua tratada se
continuar controlando el contenido de boro por lo menos una vez al
mes, para prevenir excesos generados por variaciones naturales en
la calidad qumica del agua del pozo. Luego se adaptar la composicin
nutritiva al nuevo equilibrio inico del agua de riego.
Determinacin de la solucin nutritiva adecuada
Anteriormente se expusieron las condiciones que deben reunir los
fertilizantes utilizados en el cultivo con substrato y las
exigencias que debe cumplir una solucin nutritiva, o sea la mezcla
de fertilizantes con agua de riego.
En una unidad se partir con la solucin nutritiva recomendada por
el centro de investigacin del cultivo hidropnico de la frutilla en
Blgica Proefbedrijf der Noorderkempen. Esta solucin es rica en
macroelementos (nitrgeno, fsforo y potasio) y relativamente pobre
en calcio y magnesio, lo que permitira aprovechar en alguna medida
el calcio y el magnesio frecuentes en forma natural en el agua de
pozos.
El clculo para la soluciones se realizara de la siguiente
forma:
IonesSuma (+)Suma (-)ClNO3H2PO4SO4HCO3NH4KCaMg
Deseado
(a)
Presente
(b)
Suministrar (c)
(a) Deseado: la concentracin deseada en mmol/litro de un
determinado ion.
(b) Presente: la concentracin en mmol/litro de un determinado
ion en el agua de riego, antes de agregar fertilizantes
(c) Suministrar: la diferencia entre la concentracin deseada y
la concentracin presente en el agua de riego (en mmol/litro). Este
valor determinar las cantidades de fertilizantes que debe agregarse
al agua de riego.
Siempre debe existir un equilibrio inico en la solucin
nutritiva. Por esta razn se calcula la suma de cargas negativas
suma (+) y de cargas negativas suma (-), que deben ser iguales. Una
vez que se haya calculado qu concentracin de cada ion se requiere
para la fertirrigacin, se determinan los fertilizantes que se usarn
y la concentracin de estos.
Los diferentes fertilizantes deben separarse para no generar
reacciones qumicas no deseadas y precipitaciones que disminuyan la
disponibilidad de los nutrientes para la planta. Por esta razn se
dispondrn de tres estanques separados para la preparacin de la
mezcla:
Estanque A: contiene los fertilizantes con nitrgeno, calcio y
potasio y hierro
Estanque B: contiene los fertilizantes con fsforo, magnesio,
sulfatos y microelementos (manganeso, zinc, cobre, molibdeno)
Estanque C: contiene los cidos para bajar el pH del agua
Las soluciones preparadas en los estanques estarn concentradas
200 veces, el equipo de fertirrigacin deber entonces inyectar 1
litro de solucin en cada 200 litros de agua que pasa a travs del
sistema de riego. Para 1.000 metros cuadrados de cultivo, con un
consumo mximo de 6.700 litros/da. Se regar 4 a 6 veces por da, o
sea que se aplicarn mximo 1.100 a 1.600 litros por riego. Unos
estanques de fertilizacin con una capacidad de 500 litros, permiten
aplicar solucin nutritiva a 10.000 litros de agua de riego.
Se iniciar la fertirrigacin con la solucin antes mencionada.
Luego se aumentar gradualmente la porcin de agua cruda hasta
encontrar un equilibrio en la relacin agua cruda/agua tratada.
Posteriormente se realiza un anlisis completo del agua de riego
resultante de la mezcla entre agua cruda y tratada, y se calculan
nuevamente las concentraciones de los fertilizantes para adecuar la
solucin nutritiva deseada.
Se realizarn anlisis completos del agua de riego con la solucin
nutritiva a la salida de los goteros, una vez cada dos semanas
hasta que las plantas entran en produccin. Luego se repetir el
anlisis mensualmente. Se evaluar continuamente el desarrollo de las
plantas, principalmente con relacin a la aparicin de sntomas de
deficiencia de ciertos elementos nutritivos, que en general son
fciles de reconocer por una persona capacitada en el tema, para
luego adecuar la composicin de la solucin nutritiva. Estas
caractersticas visibles en hojas y frutos permiten deducir
exigencias especficas, relacionadas con la etapa de desarrollo de
la planta o la variedad de esta. El equipo de fertirrigacin permite
aplicar diferentes cantidades de la solucin nutritiva y de agua a
diferentes sectores de riego, si as fuera necesario.
Produccin vertical en substrato
a) Substratos
Del anlisis acerca de la disponibilidad local de substratos y de
la aptitud de estos para los cultivos hidropnicos, se indican estos
substratos que ofrecen interesantes oportunidades, a saber arena,
turba rubia, perlita, y vermiculita. A continuacin se revisan las
principales caractersticas de los substratos retenidos:
SUBSTRATODENSIDADPOROSIDADAIREACIONRETENCION AGUAPHCIC
(a)ESTABILIDAD
Turba rubia0.09AltaBuenaBuena2.5-7>100Limitada
Arena1.5-1.8AltaAltaBaja-