Utilización de aguas residuales tratadas en cultivos hidropónicos de pimentón, Capsicum annum L.

Resumen 

Con la finalidad de evaluar la factibilidad de reutilización de aguas residuales tratadas en cultivos hidropónicos de pimentón (Capsicum annum L.), se dispuso un ensayo utilizando varias composiciones; Tratamiento 1: Agua Potable-Solución nutritiva (AP), Tratamiento 2: Agua Residual B2-Solución Nutritiva (B2), y Tratamiento 3: Agua Residual B3-Solución Nutritiva (B3). Los tratamientos fueron colocados en envases de plástico en un sistema de raíz flotante. Se obtuvieron porcentajes de germinación de 84, 94 y 90% respectivamente. Las plantas de los sistemas AP y B3 culminaron la etapa de fructificación con características fisicoquímicas y de producción similares; mientras que las plantas del tratamiento B2 presentaron menor desarrollo y los frutos fueron de menor calidad. En general, el cultivo hidropónico de pimentón con aguas residuales tratadas presentó características similares al cultivado con agua potable. Las plantas absorbieron los nutrientes necesarios para su crecimiento y disminuyó en más de un 60% la concentración de contaminantes en las aguas residuales, mejorando su calidad.

Palabras clave: hidroponía, aguas residuales, pimentón, solución nutritiva.

 

Using treated wastewater in hydroponic cultivation of pepper, Capsicum annum L.

Abstract

To evaluate the feasibility of reusing treated wastewater in hydroponic cultivation of sweet pepper (Capsicum annum L.), a test was arranged using the following compositions; Treatment 1: Water-nutrient solution (AP), Treatment 2: Water residual nutrient solution-B2 (B2) and Treatment 3: Wastewater nutrient solution-B3 (B3). The treatments were placed in plastic containers in a floating root system. Germination percentages were 84, 94 and 90% respectively. The plant systems B3 and AP resulted, in the fruiting stage and physicochemical characteristics, similar production, while plant B2 Treatment had lower development and the fruits were of lower quality. Overall, the hydroponic cultivation of sweet pepper with treated wastewater introduced similar characteristic cultivated with drinking water. Plants absorb nutrients for their growth and decreased by more than 60% concentration of pollutants in wastewater, improving its quality.

Key words: hydroponic, wastewater, sweet pepper, nutrient solution.

Introducción

Las aguas residuales constituyen una fuente de contaminación ambiental, pues por lo general son vertidas a ríos, lagos y mares sin ningún tipo de tratamiento. Con el fin de mejorar la calidad de estas aguas se cuenta con plantas de tratamientos para remover los agentes contaminantes y mejorar la calidad del efluente. La disposición de este efluente se hace generalmente a fuentes receptoras y descarga sobre el suelo (1).

Ha surgido un gran interés por la reutilización agrícola de estas aguas; tanto para el riego localizado como para cultivos hidropónicos, empleando los mismos criterios que para aguas superficiales o subterráneas. La reutilización de las aguas residuales en cultivos hidropónicos suple parte de las sales inorgánicas que integran las soluciones nutritivas empleadas (2).

Dada la importancia del abastecimiento de alimentos a la población mundial, se han buscado alternativas agrícolas para incrementar la producción y calidad de los alimentos y satisfacer dicha demanda. La hidroponía permite obtener mayores rendimientos de los cultivos (principalmente hortalizas), mejorar la calidad de los frutos, ahorrar agua y fertilizantes (3).

Desde el año 1991, la Oficina Regional de FAO para América Latina y el Caribe (FAO/RLC), ha tenido una activa labor en el desarrollo y difusión sobre los usos de la Hidroponía Simplificada, como parte de una estrategia de seguridad alimentaria, para poblaciones de escasos recursos, en áreas peri-urbanas y rurales (4).

En esta investigación se utilizaron las aguas residuales tratadas, provenientes de las lagunas de estabilización del Centro de Investigación del Agua (CIA). El cultivo utilizado fue seleccionado por ser un alimento de consumo masivo, resistente a altas temperaturas características de la región occidental de Venezuela.

 

Materiales y métodos

El ensayo se realizó en el Centro de Investigación del Agua, adscrito a la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Zulia, donde se encuentran las lagunas de estabilización. El agua residual usada, fue tratada en la serie B del sistema de lagunas, pasando por una laguna facultativa (B1) y por dos de maduración (B2 y B3).

Preparación de la solución nutritiva madre

La solución nutritiva utilizada para el desarrollo del sistema hidropónico fue la propuesta por Hoagland y Arnon (solución 2 reformulada en 1950) (5). Se escogió esta fórmula por ser la más utilizada en sistemas hidropónicos en el mundo, debido a la facilidad de preparación y contenido adecuado de nutrientes para una gran variedad de cultivos; su composición presenta concentraciones de 210 ppm de Nitrógeno, 31 ppm de Fósforo, 234 ppm de Potasio, 34 ppm de Magnesio, 160 ppm de Calcio; y contenidos variables de micronutrientes como Azufre, Hierro, Manganeso, Cobre y Zinc, entre otros (5).

Las soluciones madre se prepararon en un litro con una concentración 1 molar, manteniéndose almacenadas en botellas color ámbar y en un lugar fresco para evitar daños causados por la luz. Para la preparación de la solución nutritiva, por cada litro de solución, se agregó: 1 mL de fosfato monoamónico (NH₄H₂PO₄), 6 mL de nitrato de potasio (KNO₃), 4 mL de nitrato de calcio (Ca[NO₃]₂) y 2 mL de sulfato de magnesio (MgSO₄), 1 mL de solución de microelementos y 1 mL de quelato de hierro. El pH se ajustó a un valor entre 6,5 y 7; utilizando ácido sulfúrico (H₂SO₄) o hidróxido de sodio (NaOH) según el caso.

Descripción de la técnica hidropónica

Luego de preparar la solución nutritiva, se seleccionaron semillas certificadas de pimentón con un porcentaje de germinación de 80% y de pureza de 98%. En cápsulas de petri se colocaron 50 semillas de pimentón (por duplicado), seleccionando los mejores brotes a la tercera semana, colocando las plántulas en envases de 100 mL para luego ser transplantadas al sistema hidropónico definitivo.

Se aplicaron tres tratamientos, el tratamiento 1 fue denominado control, utilizando agua potable y agregando solución nutritiva (AP), en los tratamientos 2 y 3 se utilizó el agua residual de la salida de la laguna de maduración B2 y B3 respectivamente, agregando a cada una los requerimientos necesarios de la solución nutritiva, hasta igualar la concentración de nutrientes a las concentraciones referidas en la solución nutritiva de Hoagland y Arnon (Tratamientos B2 y B3).

Sistema de cultivo hidropónico

Se instalaron nueve unidades experimentales, constituidas por envases plásticos (con capacidad de 4 litros cada uno) recubiertos con bolsas plásticas negras y luego blancas, a los cuales se les adicionó las soluciones nutritivas. Las plantas seleccionadas estuvieron sostenidas con goma espuma, con las raíces sumergidas. Se instalaron tres plantas para cada tratamiento, (una planta por envase) colocándoles aireación para oxigenar las raíces. El cultivo tuvo una duración de 140 días.

Toma y análisis de las muestras

Se tomaron muestras de agua potable y de agua residual tratada de cada laguna de maduración para realizarle análisis de pH, conductividad eléctrica, fósforo total, nitrógeno amoniacal y total khjeldal, nitritos, nitratos, demanda bioquímica de oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO), oxígeno disuelto (OD) y cloruros, mediante los métodos descritos en el Standard Methods (6). Estas aguas se usaron como parte de la solución nutritiva en la cual crecieron las plantas de pimentón. La solución nutritiva se renovó cada 2 semanas y se le realizaron los análisis para verificar en que condiciones quedaba el agua después de su reutilización en el cultivo hidropónico.

Análisis estadístico

El análisis estadístico fue realizado mediante el paquete estadístico SAS (Statistical Analysis System) (7) realizando un procedimiento de modelos lineales generales (G.L.M) y aplicando la prueba de Tukey, con un nivel de confianza de 95%.

Resultados y discusión

Caracterización del agua empleada en el cultivo hidropónico

En la Tabla 1 se observan las características fisicoquímicas determinadas al agua potable y aguas de las lagunas de estabilización B2 y B3.

Tabla 1. Valores promedio de la caracterización del agua empleada en el cultivo.

Agua	T (°C)	pH	CE mS/cm	Cloruro	Fósforo	NT	N-NH4	NO2	NO3	OD	DQO	DBO
AP	26,14	6,93	0,21	16,47	0,54	3,43	3,07	0,00	0,18	7,30	24,23	0,00
B2	26,92	7,88	0,52	55,35	6,80	17,58	12,32	0,03	0,25	2,64	354,88	71,80
B3	26,94	7,81	0,49	54,19	6,36	17,76	10,12	0,11	0,09	2,50	297,25	33,60

En forma general, el agua residual tratada presentó características aceptables para ser usada como sustituto del agua potable en el cultivo hidropónico de pimentón, al presentar los parámetros de nitrógeno, fosfatos, DBO, DQO, cloruros, conductividad eléctrica y metales pesados con valores inferiores a los establecidos por la normativa ambiental vigente (8). Las concentraciones de fósforo y nitrógeno presentes en estas aguas, no aportan el nivel requerido por la formulación de Hoagland y Arnon; sin embargo, su presencia generó una economía en el uso de estos elementos. El control del pH por debajo de la neutralidad impidió el incremento de las formas tóxicas de nitrógeno (amoníaco) favoreciendo la permanencia de las formas de nitratos y amonio. Las concentraciones de cloruro fueron mayores para el agua residual tratada (54,5 mg/L) que en el agua potable (16,47 mg/L); sin embargo, las primeras no sobrepasaron los niveles recomendables para ser usadas en cultivos, según lo reportado por Ramos (2), por ser inferiores a 140 mg/L. Las características fisicoquímicas de las aguas del sistema de lagunas del CIA concuerdan con las obtenidas por Yabroudi y col. (9); los valores obtenidos por ambas investigaciones se encuentran dentro de los límites establecidos por la normativa ambiental vigente (8).

Germinación

Como se muestra en la Tabla 2, el porcentaje de germinación a la tercera semana en el agua residual tratada fue de 92%, mientras que en el agua potable fue de 84%; esto se debió a que el agua residual tratada contenía mayor cantidad de nutrientes que fueron utilizados por las plántulas. A la tercera semana se pudo observar mayor altura en las plantas que fueron regadas con aguas de las lagunas B2 y B3, que las regadas con agua potable; lo cual es atribuible a la presencia de nutrientes en las aguas servidas tratadas. Morillo y Col. (2009) (10), trabajando con Cucumis sativus, obtuvieron mayor porcentaje de germinación con agua potable que con agua residual tratada debido a que las plántulas de pepino son más susceptibles a las concentraciones de sales presentes en el agua residual que las de pimentón (11).

Tabla 2. Rendimiento y altura de las plantas en los sistemas de tratamiento.

Sistema	% Germinación	*Altura (cm)
Ap	84%	2-3 cm
B2	94%	3,5-4 cm
B3	90%	3,5-4 cm

* Altura a la tercera semana de edad. Ap = Agua potable. B2 = Laguna B2. B3 = Laguna B3.

 

Caracterización del agua proveniente del cultivo hidropónico

De acuerdo con las aseveraciones de Bravo en 1995 (5), Furlani en 2003 (11) y lo reportado por Rodríguez en 1989 (12), los valores de temperatura (25 a 28°C), pH (5,5 a 7) y conductividad eléctrica (2,5 a 4 mS/cm) garantizan el buen desarrollo de los cultivos. En esta investigación los valores de esos parámetros se encontraron dentro de dichos rangos. Para el caso del pH, los valores concuerdan con los reportados por Capulín y Núñez (13) para aguas residuales provenientes de producción bovina en el desarrollo de soluciones nutritivas a ser utilizadas en hidroponía. Es importante destacar que el pH se controló para mantener disponible los elementos nutritivos en la solución, el cual estuvo entre 5,5 y 7 (5, 14).

Durante el cultivo de pimentón, la conductividad eléctrica (0,21 a 0,49 mS/cm) se encontró en el rango requerido para un adecuado crecimiento del cultivo, el cual tolera una conductividad eléctrica de 2,5 a 4,0 mS/cm; así mismo, estos valores facilitaron la absorción de agua y nutrientes, según lo reportado por Furlani (11) y Lara (15) en tomate, que al pertenecer como el pimentón a la familia Solanaceae, presentan comportamientos similares.

El análisis estadístico determinó que no existió diferencia significativa del agua con respecto al tiempo para las variables temperatura y conductividad eléctrica, en los diferentes tratamientos, demostrando iguales condiciones a lo largo de la experimentación; mientras que el pH se observó influenciado por la calidad del agua empleada, existiendo diferencias significativas P < 0,05. El análisis realizado mediante la prueba de comparación de medias muestra un resultado similar, existiendo diferencias significativas sólo en cuanto a pH. La temperatura y la conductividad eléctrica presentaron valores que permiten la utilización de la aguas de B2 y B3 para cultivos hidropónicos; mientras que el pH debe ser controlado para lograr un buen desarrollo de los cultivos hidropónicos, en concordancia con lo estipulado por Bravo (5) y Furlani (11).

En la figura 1 se presenta el promedio de las concentraciones de cloruro determinado durante el ensayo en el agua proveniente del cultivo luego de 15 días, estas concentraciones encontradas en el agua residual tratada (B2 y B3) fueron mayores que las del agua potable (AP), debido a que el agua de las lagunas de estabilización, con la cual se preparó la solución nutritiva, contenía concentraciones entre 40 y 70 mg/L. Al realizar el análisis estadístico se encontró diferencia significativa entre los diversos tratamientos, demostrando que el agua residual tratada contenía mayor concentración de cloruros que el agua potable; sin embargo, como lo reporta Ramos (2), estas concentraciones no ocasionaron problemas de toxicidad en el cultivo (2, 16). Al realizar la prueba de comparación de medias se muestra un análisis similar encontrando sólo diferencias significativas en el agua potable en los diferentes muestreos con respecto al agua de las lagunas (B2 y B3) en el transcurso del tiempo.

Las concentraciones de fósforo (figura 2) mostraron un comportamiento similar para todos los tratamientos. En el análisis estadístico, las pruebas de Tukey no mostraron diferencias significativas en lo referente a este elemento para las aguas de recambio; esto indica que el fósforo presente en el agua fue igualmente utilizado independientemente del origen del mismo. Durante la aplicación de los tres tipos de agua a los cultivos, el tratamiento B2 presento valores ligeramente superiores a los tratamientos AP y B3; sin embargo, a los 60 días del ensayo el agua del tratamiento B2 evidenció un incremento notorio en la concentración de fósforo, el cual no se reflejó en el desarrollo de las plantas ni de frutos del cultivo de pimentón (16).

Las formas nitrogenadas presentan un comportamiento particular en el agua de recambio, existiendo variaciones a lo largo del ensayo, y evidenciándose que no todas los tratamientos se comportaron de manera similar, se observó que en aquellos tratamientos donde existió un mayor crecimiento de las plantas, las concentraciones de nitrógeno tendían a ser menores, por la utilización de este elemento en los procesos de crecimiento. Estando todos los tratamientos a las mismas concentraciones iniciales, unas plantas absorbieron más nitrógeno que otras, alcanzando las primeras una mayor altura. Las plantas redujeron las concentraciones de NO₃^– y NH₄⁺ presentes en las aguas residuales. En la figura 3 se muestra el comportamiento del nitrógeno total y amoniacal, observándose las concentraciones más altas a los 30 días; sin embargo, estas concentraciones fueron disminuyendo a medida que la planta aumentaba su crecimiento. Muchas especies de plantas crecen mejor cuando son suplementadas con nitrógeno como nitrato que como amonio (1, 17, 18).

El análisis estadístico reflejó que existió diferencia significativa entre los tratamientos usando el agua residual tratada. La prueba de comparación de medias mostró un resultado similar, encontrando que existieron diferencias entre los tres tratamientos. Este resultado permite inferir que estas formas de nitrógeno favorecen el desarrollo de cultivos de pimentón.

En la figura 4 se muestra las concentraciones de nitritos y nitratos presentes en los diferentes tratamientos del cultivo de pimentón con respecto al tiempo, donde el aumento de las concentraciones de nitrito reflejan las transformaciones de nitrógeno asociado a los procesos de las bacterias, en presencia de oxígeno para oxidar el amonio, y que la disminución de esta concentración evidencia la subsiguiente oxidación del nitrito a nitrato. La molécula de nitrito es químicamente inestable y tiende a convertirse rápidamente en nitrato en presencia de oxígeno (18, 19), lo cual se vio facilitado en esta investigación por la aireación suministrada a los tratamientos.

El análisis estadístico reflejó diferencia significativa en las concentraciones de nitrito, indicando que existió gran variabilidad en los diversos tratamientos con respecto al tiempo. La prueba de comparación de medias reflejó un resultado similar para ambas formas nitrogenadas.

En la figura 5, se observa el comportamiento del oxígeno disuelto de la solución nutritiva en el cultivo, existiendo mayor concentración en el tratamiento con agua potable que en los tratamientos B2 y B3. El agua potable sin nutrientes contiene alrededor de 9-10 ppm de oxígeno disuelto a 20°C, mientras que el agua residual tratada contiene alrededor de 2-2,5 ppm. En los tratamientos AP y B3 se observaron concentraciones similares a los valores de oxígeno disuelto obtenidos en el agua potable sin nutrientes; lo cual califica las aguas servidas tratadas para su aplicación en hidroponía o riego superficial.

En el análisis estadístico se encontró que las concentraciones de OD en el cultivo, presentaron diferencia significativa, indicando que existía variabilidad en los tipos de agua en el sistema hidropónico, con respecto al tiempo entre los tratamientos AP y B3 con respecto a B2. La prueba de comparación de medias indicó resultado similar.

En la figura 5 se muestra el comportamiento de las concentraciones encontradas durante el cultivo en cuanto a la demanda química de oxígeno y demanda bioquímica de oxígeno, observándose que en ambos tratamientos la DBO disminuyó a los 60 días de cultivo indicando una reducción notable de la materia orgánica en el agua de recambio; concentraciones similares se observaron en los tratamientos B2 y B3 mientras que el tratamiento AP presentó concentraciones bajas con respecto a los otros dos tratamientos. El agua residual tratada en la cual crecieron las plantas, contenía gran cantidad de materia orgánica (DQO de B2: 354,88 mg/L y DQO de B3: 297,35 mg/L). En los cultivos hidropónicos disminuyó la materia orgánica en un 50% aproximadamente gracias a la actividad metabólica de los microorganismos, los cuales, estimulados por la aireación, utilizaron la materia orgánica como sustrato; este proceso convierte la hidroponía en un sistema de pulimento para las aguas servidas tratadas (18-19).

Al comparar las concentraciones de DQO y DBO del agua residual tratada de las lagunas de estabilización (tabla 1), se nota una diferencia en comparación con los valores reflejados en las aguas de recambio. En cuanto a las concentraciones de DQO los valores se redujeron en 48 y 53% para B2 y B3 respectivamente, mientras que para DBO la reducción fue de 88,28 y 66,72%; convirtiendo esta agua en un recurso utilizable para el riego de cultivos.

En el análisis estadístico se encontró que las concentraciones de DQO y DBO en los cultivos, presentaron diferencias significativas, indicando que existió variabilidad para estos parámetros en el agua del sistema hidropónico, con respecto al tiempo.

Variables de desarrollo de las plantas de pimentón y valor nutricional del pimentón

Las plantas de los tratamientos AP y B3 demostraron similitud en cuanto a las variables de desarrollo. En ambos sistemas de tratamiento las plantas se encontraron saludables y en buen estado. Las plantas que crecieron en el agua proveniente de la laguna B2 presentaron variables de desarrollo con valores inferiores; debido a que el agua del tratamiento B2 contenía mayor cantidad de materia orgánica, observándose disminución en cuanto al tamaño y peso. Díaz y col. (20) reportaron alturas promedio de plantas de pimentón cultivadas en suelo de 22,98 a 48,70 cm, estos resultados son similares a los obtenidos en esta investigación para los tratamiento AP y B3.

En la tabla 3, se muestran concentraciones de nitrógeno total y fósforo total presentes en las plantas y frutos de pimentón. En el caso de los dos tratamientos con producción de fruto (AP y B3) estas concentraciones fueron similares, evidenciándose que las plantas absorbieron igual en los dos tratamientos. Similares resultados son reportados por Morillo y col. (10), en plantas y frutos de un cultivo hidropónico de pepino empleando agua residual tratada de las lagunas de estabilización del centro de investigación.

Tabla 3. Promedio de las variables de desarrollo de las plantas de pimentón.

Sistema	Peso fresco (g)	Peso seco (g)	% Humedad	Altura final (cm)	NT (mg/kg) (Planta)	PT (mg/kg) (Planta)	NT (mg/kg) (Fruto)	PT (mg/kg) (Fruto)
Ap	21,95±1,87	2,19±0,13	93,24±1,42	23,5±2,30	37972±1594	10500±515	40825	17640
B2	10,32±0,33	1,46±0,50	85,83±4,92	14,50±0,5	55108±5806	11146±2166	-	-
B3	14,28±0,28	2,12±0,02	92,08±0,16	18,25±2,30	47245±993	9024±1682	30718	21552

NT = Nitrógeno Total. PT = Fósforo Total.

Conclusiones

Las aguas residuales tratadas de las lagunas de estabilización del Centro de Investigación del Agua (CIA) pueden sustituir el agua potable en cultivos hidropónicos, por presentar características fisicoquímicas adecuadas para el desarrollo de estas plantas.

Las concentraciones de cloruros, fósforo y diferentes formas de nitrógeno demostraron que los contenidos en las aguas residuales tratadas son aprovechados por las plantas de pimentón en cultivos hidropónicos.

Los niveles de DBO y DQO en las aguas de recambio demuestran que los cultivos hidropónicos pueden ser utilizados como tratamientos de pulimento de aguas residuales tratadas.

Las plantas cultivadas con agua potable y agua residual tratada de la laguna de maduración B3, presentaron características similares en cuanto a contenido de nitrógeno y fósforo, indicando que las aguas residuales tratadas pueden ser utilizadas para el desarrollo de cultivos hidropónicos de pimentón.

Referencias bibliográficas

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EFECTOS DEL USO DE SOLUCIÓN RECIRCULADA EN UN SISTEMA HIDROPÓNICO CULTILENE SITUADO EN EL SURESTE ESPAÑOL

1. INTRODUCCIÓN.
En los últimos años se han introducido nuevas etnologías en los cultivos bajo invernadero con objeto de mejorar la eficiencia y competitividad de nuestro sector hortofrutícola, estas tecnologías están limitadas por la escasez y eficiencia en el uso del agua.
La sensibilidad y respeto al medio ambiente ha dado como fruto la reglamentación y redacción de directivas en la Unión Europea con objeto de reducir la contaminación por lixiviación de fertilizantes en suelos agrícolas y la restricción del uso del Bromuro de Metilo para desinfección de suelos en el año 2006. Al mismo tiempo crecen las experiencias destinadas a encontrar técnicas que ayuden al uso eficiente del agua y fertilizantes en las explotaciones agrícolas. Por esto Cultilene haya seguido una línea de ensayos destinada al uso de sistemas de recirculación de las soluciones nutritivas y sus efectos sobre las producciones.

Una de las ventajas de los sistemas de cultivo con lana de roca Cultilene es que se parte de un medio estéril sin enfermedades que nos proporciona un excelente control del desarrollo del cultivo. En los sistemas de cultivo abiertos los excedentes de agua y fertilizantes son lixiviados directamente al medio, una de las alternativas sería volver a utilizar estos excedentes recogidos en un medio cerrado. Un sistema de cultivo sostenible debe de incluir el sustrato de lana de roca, canalones de recogida de drenajes, una unidad de fertirrigación y un método de desinfección de la solución nutritiva.

Esquema de sistema recirculado

Esquema de filtración y mezcla

 2. LOS ENSAYOS.

Las experiencias tuvieron lugar durante diferentes cultivos de tomate, campañas 2002 y 2003 en El Ejido (Almería), y perseguían como objetivo la evaluación del efecto sobre la producción de tomate en tablas de lana de roca Cultilene tanto en sistema abierto como en sistema cerrado de recirculación de la solución nutritiva. El mayor inconveniente de los sistemas cerrados es la propagación de enfermedades, para evitar esta propagación se utilizó un sistema de desinfección por medio de filtración lenta en arena.

Vista panorámica del ensayo, donde se puede distinguir la zona del sistema cerrado donde se realizaba el filtrado y posterior mezcla de la solución nutritiva recirculada.

El material vegetal utilizado en los ensayos es un tomate de variedades normalmente plantadas en el sureste español( var. Bell y var. Brillante) para recogida en unidades individuales. Las plantas fueron transplantadas en bloques de semillero a tablas de dimensiones 1200x200x75 mm Cultilene.

Se fijaron dos parcelas de 400 m2 una para el sistema abierto (SA) y otra para el sistema cerrado (SC), con líneas de cultivo separadas a 2m y una densidad de plantación de 2,4 plantas/m2, situando 6 plantas en cada tabla de cultivo.
El desarrollo del cultivo a sido clasificado en estadios fenológicos de Emergencia de flor (5), Floración (6), Desarrollo de fruto (7), Maduración (8) y Senescencia (9).

Las categorías de fruto fueron definidas como ; MM, M, G, GG Y GGG. La calidad se evaluó durante toda la fase de maduración en la categoría mayormente obtenida (G).
3. NATURALEZA DE LAS SOLUCIONES NUTRITIVAS.
Los ensayos se realizaron durante dos campañas de cultivo de tomate en lana de roca Cultilene en una explotación que contaba con un suministro de agua de 1,38 dS/m de conductividad eléctrica.
Las concentraciones de Mg en drenaje superaban los 5 mmol/l y la CE de los drenajes llegaron a estar por encima de 6 dS/m lo que podría suponer problemas de absorción del Potasio y disminución de la productividad.

Evolución de las concentraciones de Sodio (A) y Magnesio (B) según estadío fenológico.

Evolución de CE según estadio fenológico en la solución de aporte (A) y en la solución en sustrato (B).

Evolución de los aportes de potasio (A) y su concentración en la rizosfera (B) según estadio fenológico.

4. EFICIENCIA EN EL CONSUMO DE AGUA Y FERTILIZANTES.
El gasto de agua en el sistema cerrado fue claramente menor alcanzando ahorro para las campañas 2002 y 2003 del 21,42 y 24, 51 % respectivamente y una eficacia del uso del agua de 33,43 y 36,04 g/l para el sistema cerrado frente a 26,05 y 27,13 g/l para estas mismas campañas ( gramos de tomate por litro de agua utilizado).
El ahorro de fertilizante usado en el sistema cerrado supuso un 35 y 40 % en las dos campañas sucesivas.
Estos ahorros significativos en el sistema cerrado no se tradujeron en perdidas significativas de producción de comercial.

		%
		MM	M	G	GG	GGG
Experimentos	O 2002	6,29 b	8,89 b	67,60 b	10,07 a	7,15 a
	P 2003	0,67 a	1,66 a	49,28 a	19,60 b	28,78 b
Tratamientos	SA	3,33 a	4,95 a	54,51 a	15,95 a	21,25 a
	SC	3,33 a	5,24 a	61,38 b	14,22 a	15,83 a

Distribución por calibres del rendimiento comercial del cultivo (%) durante las campañas 2002 y 2003 en el sistema abierto y cerrado.

5. CALIDAD DEL FRUTO CULTIVADO.
Podemos observar un ligero desplazamiento hacia frutos más pequeños en el sistema cerrado, aunque más evidente hacia los primeros ramilletes y se obtuvieron frutos de mayor calibre en el sistema cerrado en la fase final del cultivo. El calibre G se vio favorecido un 7% en el sistema cerrado frente al sistema abierto.
Encontramos un mayor Ph y Ce, pero menor contenido de sales solubles y firmeza en la campaña 2002 frente a la campaña 2003, debido principalmente a que a menor salinidad menor contenido de azucares y firmeza.
Los aportes de Potasio jugaron un gran papel en el rendimiento y la calidad del tomate.

		Calidad
		CE	pH	º BRIX	FIRMEZA (Kg)
Experimentos	O 2002	6,698 b	5,128 b	4,861 a	5,164 a
	P 2003	6,202 a	4,788 a	5,101 b	6,236 b
Tratamientos	SA	6,408 a	4,949 a	4,936 a	5,597 a
	SC	6,493 b	4,967 b	5,025 b	5,803 b

Calidad del fruto cultivado durante las campañas 2002 y 2003 en sistema abierto y sistema cerrado.

6. COMPORTAMIENTO DEL SUSTRATO.
La situación observada en las tablas y medida por nuestros sensores Cultilene nos muestra diferencias destacables del sustrato respecto a los sistemas abierto y cerrado en los parámetros de contenido en humedad (WC), conductividad eléctrica (CE) y temperatura (T).
Respecto al contenido en humedad del sustrato podemos ver que a igualdad de tiempos y frecuencia de riego el sistema cerrado mantiene mayor uniformidad en este parámetro y variaciones mas constantes, probablemente debido a que las tablas se encontraban en canaletas de cultivo cubiertas por una lamina plástica blanca y negra con lo que hacia mantener el efecto refrescante de humedad y temperatura mas bajas en la zona radicular minimizando los factores exteriores y siendo básicamente influenciados por la frecuencia y cantidad de riego, además de las necesidades de transpiración del cultivo.
La temperatura en el sustrato era siempre mayor en el sistema abierto por las razones antes comentadas de la instalación, pero en noches frías se podía comprobar que el sistema cerrado resistía mejor a las bajadas bruscas.
La conductividad eléctrica se mantuvo en el sistema cerrado siempre por encima del sistema abierto por la acumulación salina de elementos como Na, Cl, Mg y SO4, con excepción de bajadas relativamente rápidas provocadas por riegos de refresco con solución nutritiva no recirculada y que permitían mantener parámetros paralelos al sistema abierto a voluntad.

Donde los sensores 001, 002 y 003 pertenecen al sistema abierto y los sensores 004, 005 y 006 al sistema cerrado.

7. CONCLUSIONES.

Los resultados no mostraron diferencias significativas en el rendimiento comercial entre sistema abierto y cerrado. La calidad del fruto en el sistema cerrado fue superior (CE, Ph, firmeza y sólidos solubles). El tamaño es menor en el sistema cerrado frente al abierto pero sin grandes diferencias en los tamaños MM, M, GG y GGG, y si se produjo un incremento del 8% en el calibre G.
El ahorro medio de agua y fertilizante fue del 23 y 38 % respectivamente, la eficiencia del uso de agua fue un 30% mayor y la eficiencia en el uso de fertilizantes fue del 50% mayor en el sistema cerrado. La cantidad de fruta producida con un litro de agua en el sistema cerrado fue de 35 gr frente a 27 gr en el sistema abierto como media de las campañas 2002 y 2003.
Los sistemas cerrados permitieron una homogeneidad y comportamientos mas regulares del medio radicular gracias a sus instalaciones, tanto como una protección mayor de factores externos sobre el medio de cultivo.
Las plantas presentaron una gran adaptación a las concentraciones salinas mayores en el sistema cerrado, siempre que se cuente con un recurso de agua de conductividad eléctrica razonable. 

Hidroponía en recirculación por multi-banda plástica

RESUMEN

NGS® es un sistema de cultivo hidropónico en recirculación que permite el cultivo de una amplia variedad de especies, incluyendo todas las hortícolas de importancia económica.

La multibanda es el elemento central del sistema. Compuesta por diferentes capas o “bandas” de polietileno, superpuestas y soldadas por los laterales, estas bandas, se encuentran estratégicamente troqueladas para posibilitar la circulación de agua entre los distintos niveles y el adecuado desarrollo de las raíces de las plantas cultivadas. Al mismo tiempo, el agua no absorbida por el cultivo, es conducida al lugar de almacenamiento de partida para su reutilización.

El sistema NGS, es una alternativa al cultivo tradicional de especial interés para zonas de cultivo intensivo y con escasez de agua, que posibilita el cultivo en suelos pobres. La recirculación de la solución nutritiva permite un ahorro de agua y fertilizantes. A estas ventajas se suma la ausencia de sustrato lo que facilita el manejo del cultivo y supone un ahorro importante para el productor.

1. INTRODUCCIÓN.

NGS fue creada en el año 1991 por un grupo de personas directamente ligadas al mundo agrícola y con grandes inquietudes para mejorar la agricultura hortícola y en particular la almeriense.

Tabla 1. Resumen de los acontecimientos más significativos que se han producido desde el nacimiento del sistema NGS® hasta la fecha.

Tras unos primeros años de intensa investigación y experimentación, NGS consiguió desarrollar su propio sistema de cultivo, el sistema recirculante NGS, el cual fabrica y distribuye desde sus instalaciones en Pulpí, Almería.

Hoy en día, la empresa New Growing System se encuentra en un proceso de expansión, con proyectos en diferentes países y procesos de apertura y adaptación de nuevos mercados en otros países.

1.1. Sistema NGS.

El sistema NGS® se basa en la circulación de una solución nutritiva (SN), por el interior de un conjunto de bandas de polietileno (PE) colocadas una dentro de otra de tal forma, que la solución nutritiva, después de recorrer un tramo más o menos largo según los diferentes modelos, pasa de una a otra banda, por medio de unas perforaciones dispuestas en la parte inferior o en las caras laterales de las bandas interiores.

Desde el momento en que la solución nutritiva es liberada por el sistema de riego, hasta que alcanza la última banda (colectora), estamos poniendo a disposición de las raíces todos los elementos indispensables para la nutrición de las plantas, agua, nutrientes y oxígeno.

Al mismo tiempo, la SN realiza una segunda función, que es la retirada de los iones no asimilados o los compuestos excretados por las raíces que se encuentran en la capa  límite que rodea dichas raíces (rizosfera), contribuyendo a renovar los gases que participan en la respiración radical (O₂ y CO₂). En caso de emplear una SN caliente (invierno) o refrigerada (verano), la SN también facilita el intercambio de calor con el sistema radical.

Las raíces, una vez han superado el cepellón en el que se encuentran cuando se realiza el trasplante, alcanzan la primera capa interior, desde donde son guiadas por el movimiento del agua a favor de la pendiente de la banda, hasta la perforación más próxima que les permite descender a la capa inferior. Este proceso, se repite tantas veces como capas interiores tenga la multi-banda, de este modo, el sistema se adapta fácilmente a diferentes cultivos. Se basa en la circulación de una solución nutritiva (SN), por el interior de un conjunto de bandas de polietileno (PE) colocadas una dentro de otra de tal forma, que la solución nutritiva, después de recorrer un tramo más o menos largo según los diferentes modelos, pasa de una a otra banda, por medio de unas perforaciones dispuestas en la parte inferior o en las caras laterales de las bandas interiores.

2. MATERIAL Y MÉTODOS.

2.1. La multi-banda.

El elemento fundamental del sistema NGS® es la multi-banda de cultivo. Tras su registro en 1991 (Patente: 2.221.636/7), actualmente se presenta bajo diferentes modelos, cada uno de los cuales está pensado para atender de forma específica las necesidades particulares de los cultivos para los que se recomienda.

La multi-banda NGS® (Figura 1), está formada por varias capas de polietileno que presentan colores, tamaños y espesores diferentes.

Figura 1. La multi-banda.

Las capas exteriores de la multi-banda tienen un espesor de 600 galgas (150 µm) y son de color blanco por su cara externa (estabilizada contra la radiación UV), para aumentar la  radiación solar en cultivos realizados durante la época invernal y negro por la interior; las restantes capas tienen un espesor de 300 galgas (75 µm) y son de color negro por ambas caras, para evitar la llegada de luz a las raíces y la proliferación de algas.

Las capas interiores van perforadas de diferentes maneras. La forma y la posición relativa de estas perforaciones (Figura 2) varía según el tipo de cultivo, lo que permite optimizar el crecimiento de la raíz y la absorción de agua y nutrientes, sin comprometer su aireación.

Figura 2. Troqueles.

Básicamente se distinguen tres tipos de multi-banda: la multi-banda de tres capas, la multi-banda de cuatro capas y la multi-banda doble o “duo”.

Figura 3. Modelos y dimensiones de la multi-banda.

2.2. Soportes.

Sirven para dar rigidez y apoyo a la multi-banda, para ello NGS dispone de diferentes tipos de soportes (piezas metálicas) según la función que cada uno de ellos deba cumplir así como para el tipo de cultivo que se vaya a realizar.

Distinguimos dos tipos de soporte según la función que desempeñan, los que proporcionan rigidez y los que sirven de apoyo.

Los soportes que proporcionan rigidez a la multi-banda son armazones metálicos fabricados con barras de acero corrugado que se colocan alrededor de la multi-banda y la sirven como soporte y protección, estos soportes reciben el nombre de celosias. Estas tienen diferentes medidas según el tipo de multi-banda que se utilice en función del cultivo que se vaya a realizar.

Figura 4. Celosía.

En cuanto a los soportes de apoyo, son piezas metálicas fabricadas en acero, que sirven para situar y fijar las líneas de multi-banda o líneas de cultivo al terreno. NGS dispone de diferentes tipos según el cultivo para el que vayan destinado, así tenemos soportes M para tomate, pimiento, pepino, etc., es decir cultivos de gran porte, banquetas de 5 o 6 ríos para lechuga, acelga, espinaca, etc., cultivos de pequeño porte, soportes de 2 o 3 ríos y sistema oscilante especialmente indicado para cultivo de fresa.

Figura 5. Diversos soportes para la fijación de las líneas de cultivo.

2.3. Riego.

NGS®  utiliza un sistema de riego que permite planificar el “riego a la demanda”, basado en la medida del consumo instantáneo del cultivo, mediante la instalación de dos contadores volumétricos, uno a la entrada de la tubería de PE que conduce la SN al sistema NGS®  y otro a la salida de una línea de cultivo estándar.

Un pequeño controlador permite calcular la diferencia entre las lecturas mostradas por ambos contadores y en función del tiempo transcurrido, el consumo instantáneo; de este modo, en función del valor obtenido, se puede determinar la apertura o cierre de la electroválvula de riego asociada al sector que se desea controlar.

Aplicar riegos intermitentes, con cortes más o menos prolongados según la época del año y la hora del día, contribuye a mejorar la producción y la calidad de la cosecha obtenida. El riego intermitente, debido a la mejor oxigenación que ofrece a las raíces, no sólo permite un considerable ahorro de energía eléctrica, agua y fertilizantes, sino que contribuye a mejorar la absorción de nutrientes durante el período de circulación.

2.4. Características del sistema de riego NGS.

De forma similar a otros sistemas hidropónicos que trabajan en circuito cerrado, el Sistema NGS®  requiere de una instalación de riego (Fig. 6) compuesta por los  siguientes elementos:

- Red de tuberías que conducen la solución nutritiva desde el cabezal de riego hasta las plantas.
- Red de tuberías de drenaje, que retornan la solución nutritiva hasta el depósito de recepción.
- Depósito de recepción, situado junto al grupo de impulsión.
- Cabezal de riego, situado en el propio invernadero o en una instalación complementaria.

Figura 6

El cabezal de riego básicamente estará formado por los siguientes elementos (Figura 7):

- Entrada de agua de riego;
- Controlador;
- Depósitos para aporte de fertilizantes concentrados o solución fertilizante (ácido/base);
- Grupo de impulsión;
- Estación de filtrado;
- Tubería de aportación de fertilizantes al depósito de recepción;
- Tubería de alimentación del cultivo;
- Sensores de pH y CE;

Figura 7.

3. RESULTADOS.

3.1. Oxígeno disuelto en el agua.

La presencia de este elemento en el agua es fundamental para el correcto desarrollo de las raíces de las plantas. En situaciones de anoxia, el desarrollo radicular comienza una degradación prematura de las raíces, llegando, es casos extremos, a provocar la muerte de las plantas antes de culminar su ciclo productivo. Las enfermedades que atacan a las raíces, penetran con gran facilidad por las heridas ocasionadas por la falta de oxígeno disuelto en el agua de riego.

Empleando el Sistema NGS, la oxigenación se consigue de forma natural, gracias a las diferentes láminas por las que debe fluir el agua de riego antes de ser recolectada por la última capa. Este efecto de “cascada” natural es el responsable de mantener en el agua de riego los niveles mínimos admisibles de oxígeno disuelto para evitar situaciones de stress y por tanto, garantizar el suministro de este gas para el adecuado desarrollo de las raíces que siguen el flujo del agua reflejado en la figura 8.

Es esta la diferencia más novedosa con respecto a otros sistemas de cultivo, ya que evitan la proliferación de enfermedades sin emplear métodos caros y agresivos para desinfectar la solución nutritiva recirculante.

Figura 8.

Para reconducir la SN a la capa superior de la multi-banda se genera un salto (Figura 9) en la línea de cultivo que también contribuye a la oxigenación de la SN.

Figura 9. Perfil de línea de cultivo.

En algunos cultivos, existe la opción de utilizar cinta de riego o líneas de goteros, para aportar SNR con el contenido óptimo de oxígeno a lo largo de toda la línea de cultivo.

Es importante a la hora de dimensionar el riego, tener en cuenta la solubilidad del oxígeno según la temperatura (Figura 10).

Figura 10. Curva de solubilidad del oxígeno.

Diferentes cultivos tendrán distintos requerimientos de oxígeno a nivel radicular (Tabla 2), lo que determina el sistema de riego y el diseño de la multi-banda.

3.2. Consumo de agua.

El Sistema NGS es un método de cultivo recirculante, por lo que conviene resaltar las ventajas que esto conlleva:

- Ahorro de agua.
- Ahorro de fertilizantes.
- Menor contaminación de acuíferos.

A continuación veremos un caso real donde se pone de manifiesto el ahorro de agua obtenido gracias al empleo del Sistema NGS.

Autor: V. Sesma Abad.
Cultivo: Fresa.
Variedad: Candonga.
Campaña: 2002-2003
Localidad: Lepe/Palos de la Frontera, Huelva, España.

Datos suelo:

Figura 11.

Tabla 3. Consumo de agua en una superficie de 1 ha con cultivo de fresa "cadonga" en suelo

Tabla 4. Consumo de agua en una superficie de 1 ha con cultivo de fresa "cadonga" en suelo.

Figura 12.

4. DISCUSIÓN.

Actualmente se está comercializando el sistema NGS en diferentes países, para una amplia gama de productos entre los que cabe resaltar:

- Hortícolas como lechuga, tomate, pimiento, sandía, melón, judía, pepino, etc.

Figura 13.

- Ornamentales como rosas, crisantemo, clavel, gerbera, etc.

Figura 14.

- Aromáticas como rúcula, albahaca, tomillo, romero, etc.

Figura 15.

- Frutales como fresa y otras berries “frambuesa, arándano, etc”.

Figura 16.

Fresa Hidroponica.

Las primeras referencias históricas acerca del cultivo de la fresas se encuentran en los escritos de los antiguos romanos como Plinio el Viejo (Cayo), Virgilio (Publio) y Ovidio Nasón que vivieron por los años 19 a 43 a.C. Según tratadistas por los años 1.300 la fresa se sembraba como planta ornamental y como fruto de mesa. 

En América antes de Cristóbal Colon se sembraba en Chile y de allí fueron llevadas a Europa en 1715 especialmente a Francia algunas variedades dando origen, mediante el cruzamiento, a las fresas cultivadas actualmente; son variedades resultantes de los cruzamientos entre la "Fragaria Chiloensis" de Chile y la "Fragaria Virginia" de Europa. Las labores de investigación principalmente en los Estados Unidos, han producido muchas variedades las cuales se utilizan en Colombia.

La palabra fresa se deriva del nombre Frezier, ingeniero francés que llevo el fruto de Chile a Europa, y el termino francés es "Fraise" en Inglaterra se le llamaba "Hayberry" este término pudo degenerar en la actual palabra "Strawberry".

Botánica:

La fresa es una planta de la familia de las rosáceas del genero Fragaria que posee un rizoma cilíndrico de tallos rastreros que al cabo de cierto estado de desarrollo emite ramificaciones de gran longitud llamadas estolones, constituidos normalmente por dos entrenudos de 10 a 20 cm de longitud y una yema terminal que forma una nueva planta al desarrollarse; el follaje normal de la planta está constituido por hojas compuestas trifoliadas. La flor esta dispuesta en corimbo que consiste en una inflorescencia en la que los pedúnculos florales nacen en distintos puntos del eje de aquella y terminan aproximadamente a la misma altura; los pedúnculos son pilosos y constan de un cáliz de cinco sépalos, de un corola de cinco pétalos blancos, y de numerosos estambres amarillos insertados en los contornos de un receptáculo convexo.

El fruto es aquel receptáculo que se ha hecho carnoso formado por numerosos aquenios (con pericarpio separado del tegumento de la semilla ).su forma cambia según las variedades a utilizar y puede ser achatada, globosa, globosa-cónica, cónica, cónica-alargada, cónica alargada con cuello, en cuña alargada y en cuña corta.

Climatología:

Aunque la fresa por su origen prefiere climas fríos, existen cultivos en clima medio de todas maneras por fisiología la planta necesita de un periodo de frío que generalmente es por debajo de 7° C el cual ayuda a un crecimiento vegetativo ordenado y productivo; estos periodos de frío generalmente se hacen con los estolones que se colocan en cuartos fríos y este periodo va desde los quince días hasta tres meses. La fresa se desarrolla en climas de 10° a 25° C. siendo el clima optimo entre 12° y 18° C. con una precipitación anual entre 700 a 900 mm anuales. De todas maneras los determinantes climáticos para el cultivo de la fresa a considerar como perjudiciales son las heladas y los vientos fríos; y los factores propicios para un buen desarrollo del cultivo son días soleados con periodos de fotoperiodismo de 8 horas y una temperatura media de 15° C y noches frescas; el conjunto de los factores climáticos los podemos corregir considerando el uso de invernaderos; o también par el caso de las heladas en cultivos al aire libre se pueden utilizar riegos anti-helada que son generalmente riegos por aspersión a toda la parte aérea de la planta.

Existen accidentes climáticos como el granizo que causa graves daños a las plantas por su consistencia herbácea y el fruto sufre grandes deformaciones por el peso y el golpe del granizo, otro de los factores climáticos que afectan a la planta son las heladas, las flores de la mayoría de variedades mueren con heladas por debajo de los 2°C

Propagación:

Para la propagación de la fresa existen varias alternativas: la de semilla que completa su crecimiento y capacidad de germinación varios días antes de la maduración de la fruta, la semilla es utilizada generalmente en los procesos de mejoramiento genético; los aquenios o semilla verdadera de la fresa son aquellas diminutas semillitas que se ven en el exterior del fruto que germinan en tierra o arena muy fina. Igualmente para los cultivos comerciales la forma mas efectiva de propagación es la de los estolones que produce la planta, un estolón fértil emite rápidamente raíces adventicias y su yema terminal forma hojas, yemas axilares y una corona que constituyen la nueva planta; el estolón primario o sea el primero de cada cadena es el mejor; existen clasificaciones internacionales en la venta de estolones para cultivos comerciales como: Tarjeta Morada para estolones de plantas madres y Tarjeta Azul para estolones de primera generación; de todas maneras para obtener excelentes resultados en el cultivo se deben considerar importantes aspectos en la consecución de los estolones: Conocer la procedencia ya que nos deben garantizar que sean de plantas certificadas y libres de virus, nematodos y otras plagas, la selección de los estolones se hace según el tamaño y el grosor de las coronas así como de un abundante sistema radicular. generalmente los estolones son tratados con bajas temperaturas en cuartos fríos o frigoríficos durante 20 días a dos meses provocando la reversión de la inducción floral en inducción vegetativa de estolones.

Periodo Vegetativo:

Partiendo del estolón como material de reproducción se considera que la vida útil de cada planta es de dieciocho a veinticuatro meses al cabo de los cuales ha de renovarse totalmente el cultivo. Este periodo se ha determinado con esta duración ya que si se deja mayor tiempo los índices de producción en cuanto a calidad y cantidad del fruto se reducen. El periodo de establecimiento es de dos a cuatro meses y a partir de este momento se empieza a cosechar indefinidamente durante el resto de vida vegetativa de la planta.

Sistemas de Siembra:

En la modalidad hidropónica podemos sembrar la fresa en : recipientes individuales, en los sistemas de bancada, en canaletas y también en cultivos verticales.

Se puede utilizar cualquier sustrato o también la técnicas del N.F.T. Densidades de Siembra: Como la tecnología hidropónica nos permite controlar la nutrición vegetal, podemos aumentar la densidad de siembra frente a los cultivos tradicionales, para el caso del cultivo de la fresa podemos sembrar a una distancia de 25 centímetros entre plantas sea cual fuere el recipiente en que vamos a sembrar, aunque lo usual es a fila doble a 30 cm entre plantas.

Composición Química:

En toda la variedad de productos agrícolas su composición varia de acuerdo a las condiciones climáticas, el suelo, programas de fertilización, sistemas de cultivo, época de cosecha, variedades, época de cosecha, grado de maduración etc. En general para el caso de la fresa con las variedades grandes como la Tioga y la pájaro el sabor es mejor cuando los días son luminosos y las noches frescas; los días nublados y húmedos así como el exceso de lluvias desmejoran la calidad del fruto, igualmente aplicaciones en exceso de nitrógeno en abonos para el suelo así como aplicaciones foliares también alteran el sabor de la fresa. Estudios de laboratorio sobre una muestra de 149 gramos de fresa determinaron la composición química promedio y no la muestran en la siguiente tabla:

Composición Química de la Fresa de las variedades Tioga y Pájaro.

Agua 90 % Carbohidratos 13g Vit. A 90 UI Calorías 55 Calcio 31 mg Vit. B1 0.04 mg Proteínas 1 g Fósforo 31 mg Vit. B2 0.10 mg Grasas 1 g Potasio 244 mg Vit. B5 0.90 mg Hierro 1.5 mg Vit. C 88 mg.

Estos análisis también nos determinaron que la materia seca oscila entre 6.1 y 9.1 %; los principales ácidos en orden de importancia son: cítrico, málico, tartárico, salicílico y péctico, igualmente la mayor parte de azucares es levulosa con pequeñas cantidades de glucosa y sacarosa. El análisis nos muestra el alto contenido de Vitamina C; que es tres veces mayor que el de tomate y el doble que la manzana. El aroma natural de la fresa se debe a aceites esenciales volátiles, principalmente el acetato de caprilo. Por experiencia en nuestro medio una de las cualidades del nitrato de potasio es elevar la concentración de azucares en la fruta; es por esto que en nuestro plan de fertilización incluimos este producto para mejorar el sabor.

Labores de Cultivo

Siembra:

Se cual fuere el recipiente de cultivo a utilizar debemos tapar el sistema radicular del estolón con una capa de 10 a 15 centímetros del sustrato escogido; sin tapar la yema y la corona ya que deben quedar a nivel del sustrato.

Riego:

El sistema de riego mas utilizado en el cultivo de la fresa es el de goteo ya que podemos controlar totalmente las necesidades de la planta de agua y nutrientes necesaria para el desarrollo del cultivo, obteniendo bajos consumos de agua frente a otro sistemas de riego, igualmente si vamos a trabajar en pequeños recipientes podemos utilizar el riego a mano con regadera. El numero o frecuencia de riegos así como su duración se determinara según cada caso ya que debemos considerar: los recipientes, el sustrato, y los factores ambientales. El riego se debe suministrar a la planta desde el primer momento en que se siembra.

Poda de flores temprana:

La eliminación de las flores en la época de establecimiento del cultivo es una practica aconsejada para estimular el crecimiento de la planta y alargar el periodo de producción. En muchas variedades, esta floración temprana en general no corresponde al flux productivo de la planta, y debe ser eliminada para estimular la formación de estolones.

Eliminación de Estolones:

Tiene por objeto estimular la formación de flores. De la fresa se suelen utilizar únicamente los tres o cuatro primeros estolones que son aquellos que nos brindan mayores resultados en la reproducción. Estos además se utilizan por lo general en la misma cama de producción, haciendo la siembra de 1 planta por cada tres puestos. Estos últimos se colonizan con los estolones producidos por la planta original.

Raleo o Eliminación del Follaje:

Cuando el follaje es excesivamente frondoso, se recomienda practicar un raleo de las hojas inferiores ya que no estén ejecutando procesos fotosintéticos por estar tapadas con las hojas superiores. Este raleo permite un aireamiento de los tallos disminuyendo la incidencia de enfermedades por exceso de humedad.

Cosecha:

La fresa empieza a producir entre el tercero y el sexto mes de sembrada aproximadamente, estabilizándose la producción entre los 6 a los 18 meses. A partir de allí empieza a decrecer la producción. la fresa generalmente se cosecha cada tercer día y debe realizarse en horas con temperatura baja y que no estén humedecidas por el rocío nocturno, la recolección se hace manualmente cortando el pedúnculo con la uña el cual se corta a 0.5 centímetros del cáliz. Si el pedúnculo se deja mas largo se dificultan las labores de manipuleo y transporte ya que podría ocasionar daños entre si desmejorando la presentación del producto; en el caso de la fruta que se industrializa para mermeladas y jugos que generalmente es la fresa mas pequeña o la fresa con algunas deformaciones se cosecha sin el pedúnculo. Para asegurar una buena calidad de la fresa esta se debe recolectar entre un 65 a 80 % de maduración.

Postcosecha:

La fresa deberá clasificarse por tamaños y deberá empacarse en cajas plásticas con una profundidad máxima de 5 a 8 centímetros para que no permitan el aplastamiento de la fruta. Se debe consumir en el menor tiempo posible y si se desea conservar se utilizara la refrigeración. Para evitar el excesivo manipuleo, la clasificación podrá ser realizada directamente en el campo al momento de la cosecha.

Productividad:

Como se ha dicho el periodo vegetativo de la fresa en nuestro medio es de 18 a 24 meses durante los cuales cada planta nos da aproximadamente entre los 700 a 1.000 gramos, esto dependiendo de las variedades utilizadas y de un correcto manejo agronómico.

Variedades:

Las variedades utilizadas en la actualidad son cruzamientos de las especies "Fragaria Vesca", Fragaria Chiloensis" "Fragaria Virginiana" y la Fragaria Grandiflora. En 1834 se crea la primera variedad comercial americana "Hovey" y durante el transcurso de los siglos XIX y XX se han dado a conocer innumerables variedades según las necesidades de clima, salinidad, resistencia a enfermedades etc. Alemania Occidental, Estados Unidos, Francia y Holanda poseen el mayor numero de variedades.

Algunos autores utilizan el sistema varietal para la clasificación de las variedades de la fresa por el índice foliar que se calcula dividiendo la longitud por la anchura de 10 foliolos centrales en plantas de dos a tres años. Con las cifras obtenidas se construye un registro con el que se comparan para obtener a que variedades pertenece. (fotocopia del cuadro # 7 clasificación varietal de las frutillas pag 53 del libro la frutilla o fresa de Fausto Folquer) En nuestro medio y en la ultima década las principales variedades cultivadas son de origen californiano como la: "Tioga": fue lanzada en la universidad de California en 1963, su fruto es grande de forma cónico redondeada su peso puede llegar entre 30 a 40 gramos de color rojo oscuro su aroma y sabor son muy suaves, sus hojas son grandes, dando protección a las flores y frutos, la pulpa de la Tioga es consistente asegurando gran tolerancia al manipuleo tanto en la cosecha como en su comercialización; los anteriores comentarios hacen que esta variedad se esté utilizando en países como E.E.U.U., México, Israel, Italia, España, Nueva Zelanda y en varios países de Sur-América. La variedad "Pájaro" al igual que la Tioga son trabajo de los Drs. Bringhurst y Voth de la Universidad de California y por el tamaño de su fruto se han denominado fresones. La pájaro es una variedad muy vigorosa resistente a enfermedades comunes y a las heladas que afectan a la flor, la forma de su fruto es cónica, dulce y aroma suave. Ambas son plantas vigorosas, de frutos precoces, altos rendimientos, de frutos cónicos, de pulpa firme y jugosa; estas variedades se están exportando en la actualidad.

Plagas y Enfermedades

Enfermedades de origen animal

Nematodos: Son pequeños gusanitos generalmente invisibles a simple vista, que atacan las diversas partes de la raíz los nematodos pueden constituirse en transmisores de virus. Su control se hace con productos comerciales nemáticidas.

Babosas y Caracoles: Se alimentan de las fresas ya desarrolladas las cuales perforan provocando su pudrición, estos atacan principalmente en las horas de la noche se detectan por sus rastros brillantes que dejan sobre la fruta. Las dos especies anteriores son casi imposible encontrarlas en los cultivos hidropónicos principalmente las babosas; los nematodos los podemos obtener en la compra de los estolones es por eso indispensable el conocimiento del origen de estas plantas.

Acaros: Son diminutos arácnidos que viven principalmente en la cara inferior de las hojas en donde teje un telaraña fina se reproducen muy fácilmente llegando a destruir totalmente las plantas. se recomiendan controles preventivos con insecticidas acaricidas sistémicos.

Pulgones: Son pequeños insectos áfidos que causan debilitamiento a las plantas al succionar la savia produciendo fumaginas, los pulgones son los trasmisores de la mayor parte de los virus ya que existen pulgones de hoja y de raíz su control se hace con insecticidas y acaricidas de contacto y sistémico.

Mosca Blanca: Son insectos de la familia de los Aleuródidos que adultos presentan cuatro alas blancas, a lo que alude su nombre vulgar, se ubican en la cara inferior de las hojas y actúan como los áfidos produciendo fumaginas. Su control se hace con productos sistémicos.

Pájaros: Son varias las especies de pájaros que atacan la fresa seguú las diferentes zonas en que tenemos el cultivo, el daño lo hacen generalmente en las frutas maduras; se ha ensayado con diferentes sistemas de protección como espantapajaros, espejos etc., en nuestro medio se esta utilizando equipos eléctricos con amplificadores que emiten un sonido que aturde los pájaros.

PLAGAS DE ORIGEN VEGETAL

Virus: Generalmente los portadores de virus son los afidos y también los nematodos. Los principales virus de la fresa son: Moteado de la hoja, xantosis o borde amarillo y mosaicos. El control de los virus se hace inicialmente controlando la sanidad de los estolones con que vamos a iniciar el cultivo. Además se puden hacer aplicaciones preventivas con insecticidas. También existen variedades que toleran ciertos virus.

Micoplasmas: Son enfermedades causadas por microorganismos y trasmitidos principalmente por especies de los conocidos como chicharras. Los micoplasmas se han considerado en un grupo intermedio entre los virus y las bacterias; los micoplasmas causan daños en los pétalos, clorosis y amarillamientos en las hojas. Existen variedades resistentes a los micoplasmas.

Bacterias: En el cultivo de la fresa es de especial importancia únicamente la mancha angular bacteriana que afecta el follaje de las plantas especialmente en épocas muy húmedas.

Hongos: Generalmente la mayoría de las enfermedades de la fresa son causadas por hongos como Verticilium, Fusarium y Phytophtora. El marchitamiento causado por el Verticilium albo atrum es una de las enfermedades mas comunes y destructivas en la fresa, el ataque por Verticilium empieza con el marchitamiento de las hojas atrasando la formación de nuevas hojas, la planta se marchita totalmente paralizando la producción. El control para el Verticilium se hace a base de productos como el bromuro de metilo o mediante la desinfección del sustrato con Vapor de agua. El ataque por el Fusarium Oxysporum se caracteriza por marchitamiento y en la hojas externas produce pudrición en el borde, su ataque también se ha denomina Fusariosis.

Existen igualmente las llamadas viruelas chica y grande causadas por la Ramalaria fragarie que es la forma sexual de la Micospharella fragarie. Las manifestaciones de esta son unas manchas de color púrpura con márgenes indefinidos que al agrandarse se vuelven grisáceas en el centro. Toda la hoja queda afectada y muere. La viruela grande es causada por la Marsonina fragarie las cuales se manifiestan por manchas púrpuras que con el tiempo se vuelven grisáceas hasta cubrir totalmente la hoja causando su muerte. Las dos viruelas son muy parecidas y se diferencian es por el tamaño de las manchas en la hoja. Para su control se pueden utilizar productos comerciales como Captan o el Zineb.

El Tizón es causado por la Phytoptora fragarie la propagacion de este es favorecida por condiciones de humedad alta y acidez del suelo, complementado con temperatura fresca, sus primeras manifestaciones se ven con marchitamiento de la hoja, apareciendo tonos amarillos y rojizos en todo el follaje, en las raíces se producen pudriciones ocasionando la muerte de la planta, su control se hace con fungicidas sistémicos.

La Antracnosis es causada por Colletotrichum fragarie y se caracteriza por pudriciones en los pecíolos y foliolos causando marchitamiento y muerte de hojas y raíces; la variedad Tioga es muy sensibles a esta enfermedad, su control e hace con fungicidas sistémicos.

La botritis es una de las enfermedades mas comunes y que mas estragos ocasiona en la fresa, es causada por la Botrytis cinerea, atacando hojas, flores y frutos, se manifiesta con manchas de donde surge una masa polvosa constituida por las esporas del hongo, que se movilizan fácilmente con el viento afectando rápidamente los cultivos. Generalmente la botritis se desarrolla en cultivos con alta humedad ambiental y baja temperatura. En nuestro medio se ha tratado con el producto comercial Ronilan. Es de vital importancia conocer las variedades de cada región ya que según las condiciones climáticas, existen variedades resistentes a las enfermedades causadas por hongos.

Desordene y/o enfermedades Fisiológicas.

El Cracking o agrietamiento se produce durante periodos fríos o durante variaciones elevadas de temperatura, las f rutas afectadas por carcking son generalmente utilizadas en procesos de industrialización, existen variedades resistentes como la pájaro.

Escaldado de la Fruta: Es un ablandamiento acuoso como consecuencia de las heladas o de los golpes de sol.

Quemadura de Hojas: Se produce generalmente en horas de temperatura alta si las plantas no disponen de humedad, este fenómeno generalmente se sucede en los tunelillos cuando las hojas tocan el plástico.

Deformación de la Fruta: Es causada por falta de fecundación que puede ser motivada por falta de insectos polinizadores o temperaturas bajas.

Deficiencias Nutricionales. Existen enfermedades de la nutrición, llamadas deficiencias nutricionales, las cuales es necesario conocer con el fin de dar la nutrición adecuada al cultivo. Las mas comunes son las siguientes: Exceso de Nitrógeno, Deficiencia de Calcio, Deficiencia de Hiero, Deficiencia de Boro.

Sistemas Hidropónicos de Plantación en Fresa.

Existen varios sistemas de cultivo hidropónico para la fresa como:

- Cultivo vertical en Columnas.
- Cultivo Vertical en tubos Colgantes.
- Cultivo en canales horizontales
- Lamina Nutriente (N.F.T.)
- Sistemas Ornamentales.

EL CULTIVO VERTICAL

Esta modalidad de cultivo tiene sus inicios en la Universidad de Catania en el año de 1976 y lo han denominado el sistema "Tropea" y fue mejorado en Italia en 1977 con el nombre del método "Fersini Rinaldi". El comportamiento de la fresa en la modalidad de cultivo vertical es de muy buenos resultados por lo cual se describirá ampliamente.

El cultivo vertical se puede hacer con tubos de P.V.C., tubos de concreto o gres y lamina galvanizada que se denominarán tubos rígidos y por su peso deben ir soportados en el piso sin embargo por sus cualidades el polietileno es el mas usado en la actualidad. Para obviar los problemas que presentan los tubos enterrados en el piso como sobresaturación de nutrientes ya que no hay un buen drenaje así como la incidencia de plagas como ratones por el contacto con el suelo, se ha impuesto la técnica del tubular plástico que por su bajo peso se pueden colgar en los árboles, cornizas de los techos en el caso del cultivo casero, para un solo tubular si vamos a sembrar mayor cantidad de tubulares se hace necesario la utilización de una estructura. Los tubulares son generalmente de 1.20 a 1.80 metros de largo y de 0.25 a 0.30 metros de diámetro, los tubulares van colgados de una estructura que puede ser de madera o metálica, amarrados con alambre; este sistema también ha sido denominado hidro-aeroponía vertical, el sustrato a utilizar debe ser liviano ya que si utilizamos sustratos pesados el plástico se puede romper con facilidad.

El sustrato debe tener una gran capacidad de retención de humedad ya que la solución drena muy fácilmente por la posición del tubular; se puede pensar en cascarilla de arroz, ceniza de arroz, piedra pómez o la mezcla entre estos, la mezcla cascarilla-escoria en proporción de 1 a 1 hasta 3 a 1 por volumen ha dado excelentes resultados. Las plantas van distribuidas en cuatro filas verticales y en cada fila se colocan los estolones separados entre si a 25-30 centímetros o sea que en cada fila caben 5 plantas por consiguiente cada tubular tendrá 20 plantas, cada planta debe ir intercalada entre cada fila para aprovechar la luminosidad y que no exista competencia entre las plantas.

Ventajas

- Es un sistema de fácil manejo.
- No permite el ataque de plagas como ratones, pájaros y babosas.
- Es decorativo.
- Es de bajo costo.
- La densidad de siembra es 4 veces mayor que en suelo.

Para una mayor comprensión elaboraremos una proyección para una hectárea de fresa en cultivo vertical, de todas maneras partiremos de un tubular como base, de allí a surcos y a la hectárea en general para que el lector según sus necesidades o tamaño del cultivo aproveche al máximo la ilustración.

TUBULAR 2 MTS LARGO X 030 MTS DIAMETRO DENSIDAD DE SIEMBRA 20 PLANTAS X TUBULAR DISTANCIA ENTRE TUBULARES 70 CENTIMETROS SURCOS 152 DE 46 METROS DE LARGO DISTANCIA ENTRE TUBULARES 70 CENTIMETROS # TUBULARES X SURCO 66 # TUBULARES POR HECTAREA 10.032 # PLANTAS POR HECTAREA 200.640

Instrucciones para armar el tubular plástico

Materiales

- Tubular Plástico de color negro calibre 3 de 12 " de ancho.
- Argolla metálica de 1 "
- Alambre galvanizado.
- Sustrato liviano ( Cascarilla de arroz o ceniza de arroz )
- Plántulas y/o estolones.

Procedimiento:

Se describirá el proceso de la argolla que en nuestro medio es el mas utilizado por su facilidad en la hechura y por su bajo costo, no obstante se pueden hacer tubulares en polietileno mas grueso o buscar que nos fabriquen las bolsas de acuerdo a nuestras necesidades.

Por comodidad, eficiencia y facilidad en el manejo del tubular se recomienda que sus medidas sean como mínimo de 1 metro y máximo de 1.50 metros. Con base a la medida en que se desee trabajar, cortamos bolsas de por lo menos el doble mas 30 centímetros; es decir que si vamos a trabajar en bolsas de un metro, debemos cortar el tubular de 2.30 metros. La argolla que debe ser de 1" a 1.5 " se utiliza con el fin de que por el orificio de esta drene la solución sobrante. La bolsa se introduce por la argolla hasta la mitad y doblamos la primera mitad de la bolsa hasta la otra mitad, de esta manera tenemos una bolsa de 1.40 metros con el orificio de drenaje dado por la argolla.

Luego marcamos 4 hileras separadas entre si proporcionalmente al tamaño del tubular. dos hileras se empezaran a 10 centímetros de la argolla una y las otras dos a 25 centímetros de la argolla para que de esta manera nos queden intercaladas las plantas entre si a a una distancia de 25 centímetros, con la ayuda de una navaja o cortador hacemos las perforaciones de 3 o 4 centímetros de diámetro que permitan la facilidad de siembra e igualmente den aireación a la planta. es importante tener en cuenta que el llenado de la bolsa con el sustrato debe hacerse a medida que vamos perforando la bolsa y sembrando haciendo presión en el sustrato para evitar que los estolones o plántulas se escondan dentro de la bolsa por el apretamiento del sustrato por el peso que adquiere con la humedad del riego; los estolones superiores deberán cubrirse con una capa de 5 centímetros de sustrato con el fin de que exista una adecuada formación radicular. De esta forma nos sobrara aproximadamente 30 centímetros con los cuales se hace un nudo para cerrar y colgar la bolsa en la respectiva estructura.

Consumo y Manejo de la Solución Nutritiva:

De acuerdo a su edad y tamaño la planta consume solución nutritiva proporcionalmente; sin embargo y para calcular el consumo, cada planta necesita de 300 a 400 c.c de nutriente por día en promedio durante todo su periodo vegetativo; sin embargo este consumo puede variar de acuerdo a las condiciones climáticas. Una labor muy importante en el manejo de la solución y para evitar la concentración de sales es recomendable hacer riegos con agua únicamente por lo menos cada 30 días; y si es posible revisar la conductividad eléctrica de la solución que drene al tanque o recipiente de riego.

El plan de nutrición para la fresa se basa en que los primeros 4 meses son de establecimiento y los restantes de producción, hay que recordar que el Nitrato de Potasio es indispensable para el cuajado de fruto y para mejorar la concentración de azúcares.

El siguiente plan es utilizado en la Sabana de Bogota en cultivo vertical con buenos resultados.

PLAN DE NUTRICION PARA LA FRESA M E S E S D O S I S 0 - 4 5 c.c Nut. Mayor + 2 c.c Nut. Menor por lt de Agua (1 Full) 4 - 24 3.75 c.c Nut Mayor + 1.5 c.c Un. Menor + 0.5 grs de Nitrato de Potasio por lt de Agua.

Adicional a estas aplicaciones se debe agregar 0.02 c.c de Quelato de Hierro o sea 100 c.c para 1.000 litros de agua y también quelato de Magnesio cada 15 días; esta aplicación se hace después del riego de lavado que se realiza cada treinta días.

La Estructura de soporte

Esta se puede hacer en madera reforzada con con alambre galvanizado grueso. Si la estructura es de 48 metros de largo para el caso de los surcos de la hectárea se deberán colocar parales intermedios cada 4 metros. De acuerdo al sistema de riego escogido se determinara el diseño de la estructura, si por ejemplo vamos a utilizar sistema cerrado de riego se deberá considerar la forma de colocar el canal recolector, si el riego es por el sistema abierto la estructura puede ser sencilla. sea cual fuere el sistema de riego ha de considerarse que cada tubular sembrado y húmedo pesa aproximadamente entre 12 a 15 kilogramos por consiguiente la estructura debe tener el material que resista el peso de los tubulares.

El Equipo de Riego

Para un manejo eficiente, productivo y técnico se hace necesario la utilización de un sistema de riego que cumpla con las diferentes necesidades del cultivo en cuanto a riego propiamente y a un manejo adecuado de la fertilización. Según el tamaño de nuestro cultivo debemos diseñar el sistema de riego a utilizar; si vamos a hacer un solo tubular el riego se podrá hacer manualmente por la parte superior, si por el contrario son varios, se deberá utilizar manguera de conducción por encima de los tubulares y a su vez de la manguera saldrán derivaciones con microtubo a cada tubular, por experiencia y para que exista mejor uniformidad de riego se colocaran dos microtubos por cada tubular uno en la parte superior y el otro en la mitad; entre mayor sea el numero de tubulares mas grande deberá ser el equipo de riego, ya que para una hectárea se necesitará de una motobomba, sistema de filtrado y de un gran tanque para la preparación de la solución nutritiva.

Tanque: Este varia de acuerdo al tamaño del cultivo y en base a esto podremos determinar su material, plástico, asbesto cemento, en ladrillo o reservorio en tierra. Como parámetro para determinar el tamaño del tanque es que cada planta en promedio consume entre 250 y 300 c.c de solución nutritiva por día o sea que para un tubular deberemos suministrar aproximadamente 6 litros por día, lo que nos permite deducir que una hectárea en tubular consumirá aproximadamente 60.000 litros de solución nutritiva.

Motobomba: Se determinara su capacidad de acuerdo al tamaño de cultivo, por ejemplo para regar una hectárea necesitaremos de una motobomba de 3 H.P.,la cual nos regará el cultivo en siete sectores de 22 surcos cada uno con un caudal aproximado de 50 galones por minuto por sector.

Tubería y Mangueras: Junto con la motobomba la tubería y las mangueras de acuerdo a su diámetro son las que nos determinan el caudal del equipo.

Goteros; para el caso de los tubulares cada uno deberá llevar dos microtubos o goteros que nos den aproximadamente 4 litros por hora cada uno, los goteros deberán ir en la parte superior y el otro en la parte media, asegurando una homogeneidad en la humedad del sustrato

Filtros y Manejo del Riego: para hacer mas técnico el manejo del riego se deberá contar con filtros de arena y malla para evitar taponamientos en los goteros, igualmente se podrá utilizar el reloj temporizador para controlar la frecuencia de los riegos.