Hidroponía

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Cultivo hidroponíco de fresas

La hidroponia o agricultura hidropónica es un método utilizado para cultivar plantas usando soluciones minerales en vez de suelo agrícola. La palabra hidroponía proviene del Griego, hydro = agua y ponos = trabajo.

Las raíces reciben una solución nutritiva equilibrada disuelta en agua con todos los elementos químicos esenciales para el desarrollo de la planta. Y pueden crecer en una solución mineral únicamente o bien en un medio inerte como arena lavada, grava o perlita.

Los investigadores en fisiología vegetal decubrieron en el siglo XIX que las plantas absorben los mineralesesenciales por medio de iones inorgánicos disueltos en el agua. En condiciones naturales, el suelo actua como reserva de nutrientes minerales pero el suelo en si no es esencial para que la planta crezca. Cuando los nutrientes minerales de la tierra se disuelven en agua, las raíces de la planta son capaces de absorberlos. Cuando los nutrientes minerales son introducidos dentro del suministro de agua de la planta, ya no se requiere el suelo para que la planta prospere. Casi cualquier planta terrestre puede crecer con hidroponía, pero algunas pueden hacerlo mejor que otras. La hidroponía es también una técnica estandar en la investigación biológica, en la educación y un popular hobby.

Hoy en día esta actividad está tomando mucho auge en los paises donde las condiciones para la agricultura resultan adversas, combinando la hidroponía con un buen manejo de invernadero se llegan a obtener rendimientos muy superiores a los que se obtinen en cultivos a cielo abierto.

Es una forma sencilla, limpia y de bajo costo, para producir vegetales de rápido crecimiento y generalmente ricos en elementos nutritivos. Con esta técnica de agricultura a pequeña escala se utilizan los recursos que las personas tienen a la mano, como materiales de desecho, espacios sin utilizar, tiempo libre.

Hoy puede decirse que la hidroponia o cultivo sin suelo ha conseguido estandares comerciales y que algunos alimentos, plantas ornamentales y jóvenes plantas de tabaco se hacen de esta manera por diversas razones que tienen que ver con la falta de suelos adecuados; por suelos contaminados por microrganismos que producen enfermedades a las plantas o por usar aguas subterráneas que degradaron la calidad de esos suelos. El cultivo hidropónico requiere conocimientos avanzados para quien se proponga realizar un cultivo comercial. Al no usar suelo ya no se cuenta con el efecto amortiguador o buffer que brinda un suelo agrícola. Tiene también diversos problemas con la oxigenación de las raíces y no es algo que pueda llamarse limpio cuando se realiza en escala comercial. Para gente con tiempo libre que quiere divertirse, para investigación, para demostraciones a alumnos sobre la esencialidad de ciertos elementos químicos, aún para quien quiera cultivar en un contenedor, una pequeña tina, para cultivar en naves espaciales o para cultivos en gran escala, presentará diversos niveles de complejidad sobre todo si se quiere que sea una actividad económica y tenga bajo impacto ambiental.

Los clasificación de los cultivos hidropónicos ha evolucionado más recientemente hacia formas abiertas o cerradas dependiendo de si vuelcan el efluente o reutilizan la solución nutritiva como forma de protección ambiental y una mayor economía en su utilización.

[editar] Historia

A pesar de que en la actualidad existen algunas fuentes que afirman lo contrario, las civilizaciones antiguas tales como los babilónicos y Aztecas no utilizaron la hidroponía. Las soluciones minerales para el aporte de nutrientes requeridas para cultivos hidropónicos no fueron desarrolladas hasta el siglo XIX. Los (supuestos) jardines flotantes de los Aztecas (chinampas) utilizaban tierra. Los jardines colgantes de Babilonia eran jardines supuestamente irrigados desde la azotea pero no hay evidencias de que utilizasen hidroponía.

El primer trabajo publicado sobre crecimiento de plantas terrestres sin suelo era, Sylva Sylvarum (1627) de sir Francis Bacon. Después de eso, la técnica del agua se popularizó en la investigación. En 1699, John Woodward publicó sus experimentos de esta técnica con la menta verde. Él observó que las plantas crecían peor en agua destilada que en fuentes de agua no tan purificadas. Los primeros en perfeccionar las soluciones nutrientes minerales para el cultivo sin suelo fueron los botánicos alemanes Julius von Sachs y el Wilhelm Knop en la década de los 60 del siglo XIX. El crecimiento de plantas terrestres sin suelo en soluciones minerales (solution culture) se convirtió rápidamente en una técnica estándar de la investigación y de la enseñanza y sigue siendo ampliamente utilizada hoy. Esta técnica ahora se considera un tipo de hidroponía donde no hay medio inerte.

En 1929, el profesor William Frederick Gericke de la universidad de Berkeley, en California fue el primero en sugerir que la solution culture se utilizase para la producción vegetal agrícola. Gericke causó sensación al hacer crecer tomates y otras plantas y consiguiendo que alcanzasen un tamaño notable en su patio trasero en soluciones minerales, mayores que las cultivadas en tierra. Por analogía con el término (geoponic) (que significa agricultura en Griego antiguo) llamó a esta nueva ciencia hidroponía en 1937, aunque él afirma que el término fue sugerido por el Dr. W.A. Setchell, de la universidad de California del hydros (regar) y ponos (trabajo).

Los informes sobre este trabajo y la fervientes afirmaciones de Gericke de que la hidroponía revolucionaría la agricultura de las plantas provocaron un alud de peticiones de información adicional. Gericke rechazó revelar sus secretos porque él había realizado los estudios en su casa y en su tiempo libre. Este hecho (negarse a revelar todos los datos) provocó su salida de la universidad de California. En 1940, escribió el libro, Complete Guide to Soilless Gardening (Guía Completa del Cultivo sin Suelo).

Se les pidió a otros dos especialistas en la nutrición de las plantas de la universidad de California que investigasen acerca de las afirmaciones de Gericke. Dennis R. Hoagland y Daniel I. Arnon escribieron el típico boletín sobre agricultura de 1938, desacreditando las exageradas afirmaciones hechas sobre la hidroponía. Hoagland y Arnon llegaron a la conclusión de que las cosechas de cultivos hidropónicos no eran mejores que aquellos cultivos cosechados en buenas tierras. Los cultivos estaban limitados por otros factores que los nutrientes mierales, especialmente la luz. Estas investigaciones, sin embargo, pasaron por alto el hecho de que la hidroponía tenía otras ventajas incluido el hecho de que las raíces de la planta tienen constante acceso al oxígeno y que la planta puede tener acceso a tanta o a tan poca agua como necesite. Este es uno de los errores más comunes cuando el cultivo es sobre-irrigado o sub-irrigado, la hidroponía es capaz de prevenir que esto ocurra, drenando o recirculando el agua que no absorba la planta. En cultivos sobre tierra el agricultor necesita tener suficiente experiencia para saber con cuanta agua debe regar la planta. La solución con la que estarán en contacto las raíces debe estar suficientemente oxigenada para que el metabolismo radicular no se vea impedido.

Estos dos investigadores desarrollaron varias fórmulas para soluciones de nutrientes minerales. Unas versiones modificadas de las soluciones de Hoagland se siguen utilizando hoy en día.

Uno de los primeros éxitos de la hidroponía ocurrió durante la segunda guerra mundial cuando las tropas estadounidenses que estaban en el Pacífico, pusieron en práctica métodos hidropónicos en gran escala para proveer de verduras frescas a las tropas en guerra con Japón en islas donde no había suelo disponibles. La hidroponía fue usada para producir vegetales para los soldados. Era preciso utilizar esta técnica pues en las islas no había suelo en el que plantar, y era extremadamente caro transportarlos.

En los años 60, Alen Cooper en Inglaterra desarrollo la Nutrient Film Technique. El Pabellón de la Tierra, en el Centro Epcot de Disney, abierto en 1982, puso de relieve diversas técnicas de hidroponía. En decadas recientes, la NASA ha realizado investigaciones extensivas para su CELSS (acrónimo en inglés para Sistema de Soporte de Vida Ecológica Controlada).

También en los 80 varias compañías empezaron a comercializar sistemas hidropónicos. Al día en que se escribe este artículo, uno puede hacerse con un kit para montar un pequeño sistema de cultivos hidropónicos hogareños por menos de 200 €. Las técnicas de cultivo sin suelo CSS son utlizadas a gran escala en los circuitos comerciales de producción de plantas de tabaco, (floating) eliminando así los almácigos en suelo que precisan bromuro de metilo para desinfectar el suelo de malezas, patógenos e insectos. También en Holanda y otros paises de alto grado de desarrollo de cultivos intensivos las técnicas de CSS han avanzado, desarrollando industrias conexas y numerosas tecnologías que tienen que ver con el desarrollo de nuevos medios de culivo como la perlita, la lana de roca, la fibra de coco o cocopeat, la cascarilla de arroz tostada y otros medios apropiados para sostener las plantas en cultivo.

[editar] Cultivo sin suelo

La mayoría de los cultivos comerciales hidropónicos utilizan sustratos sólidos para el sostén de las plantas y que las mismas estén bien asentadas. Son cultivos sin suelo, en lo que respecta a no contener suelo natural. Perlita agrícola, fibras de coco, turba, rockwool o lana de roca, son sustratos de gran uso en lo que se denominan cultivos hidropónicos. La denominación equivalente o más utilizada paso a ser cultivos sin suelo -CSS- o [soilless] como se lo puede encontrar en idioma inglés pués el medio de sostén de las plantas pasó a ser una sustancia inorgánica como la perlita u orgánica como turbas o ciertos desechos agrícolas como cáscaras de frutos -arroz, almendras, etc-. En el caso de los cultivos sin suelo, al ser desarrollados por la industria o por hobbystas, no fue en un principio analizado en cuanto al impacto que tendría su uso sobre el ambiente, como ocurrió con otros desarrollos que redituaban comercialmente. De la misma manera los sistemas hidropónicos fueron desde un principio "abiertos" al no considerarse el impacto ambiental que tendría el volcado de los efluentes luego de su uso. El desarrollo de métodos "cerrados" que significan la economía en cuanto a la posibilidad de reutilización de los nutrientes y el evitar el impacto que tiene sobre el medio externo, volcar una solución que arrastra considerable cantidad de iones no utilizados por las plantas que se cultivan. Al tener en cuenta la economía y el posible impacto ambiental se desarrollaron los sistemas cerrados o recirculantes. El manejo de estos nuevos sistemas requiere una tecnología más compleja. Como hemos citado más arriba que existe una serie de desarrollos en el ámbito de los sustratos, existe asimismo una cantidad de automatismos desarrollados para facilitar el control de las soluciones y que estas no varíen sus parámetros químicos. Tanto la hidroponia y la fertirrigación han dado pie al desarrollo de instrumental de control como peachimetros y conductivímetros en línea, así como a procesadores que mantienen el control mediante válvulas solenoides o hidraúlicas, para que la solución pueda ser equilibrada mediante programas de computadoras que determinan el agregado de ácidos cuando sube el pH, la dilución cuando se eleva la conductividad eléctrica y otros procesos de control que llegan a interactuar con el ambiente en que las plantas están evolucionando en tamaño y en su desarrollo.

Gericke originalmente definió la hidroponía como un crecimiento de cultivos en soluciones minerales, sin ningún medio sólido para las raíces. Se opuso a aquellos quienes aplicaban el termino hidroponía a otros tipos de cultivo sin tierra como los cultivos en arena o grava. Más recientemente el autor académico más clásico de la hidroponia es Howard Resh. La distinción entre hidroponía y cultivos sin suelo ha sido a menudo borroso. "Cultivos sin suelo" es un término más amplio que hidroponía; tan sólo requiere que no haya suelos con arcilla o cieno. Nótese que la arena es un tipo de suelo, aunque es considerado cultivo sin suelo. La hidroponía es siempre un cultivo sin suelo agrícola, pero no todos los cultivos sin suelo son hidropónicos. Muchos tipos de cultivos sin suelo no usan las soluciones minerales requeridas por los hidropónicos.

[editar] Hidroponia y contaminación ambiental

El cultivo sin suelo es justamente un conjunto de técnicas recomendables cuando no hay suelos con aptitudes agrícolas disponibles. El esquema consiste en: una fuente de agua que impulsa por bombeo agua a través del sistema, recipientes con soluciones madre -nutrientes concentrados-, cabezales de riego y canales construidos donde están los sustratos, las plantas, los conductos para aplicación del fertiriego y el recibidor del efluente.

El cansancio de los suelos por alta carga de patógenos tras cultivos repetidos o la acumulación de iones que conllevan alcalinidad y/o elevación del tenor de sodio ha empujado a muchos productores a realizar cultivos hidropónicos o sin suelo, sin tener en cuenta factores ambientales desfavorables que acompañan este tipo de cultivos. Los cultivos hidropónicos o sin suelo requieren mucha atención respecto de que se hace con el líquido efluente, ya que las soluciones nutritivas son contaminantes del ambiente, pues tienen nitratos, nitritos, fosfatos, iones metálicos como cobre, manganeso, molibdeno y otros, que son contaminantes y los métodos de cultivo sin suelo se hacen en medios generalmente de baja CIC -capacidad de intercambio catiónico- y poca capacidad buffer para retener los iones que las raíces de las plantas no usan en el momento. En cultivos comerciales -en cuanto a su superficie- se hace obligatorio seguir normas ambientales amigables con el ambiente y emplear métodos de recirculación de las soluciones volviendolás al cultivo tras equilibrarlas y desinfectarlas o buscándoles un lugar de descarga que evite la llegada de los nutrientes efluentes al suelo, cursos de agua y a los acuíferos.

Trabajos científicos van tratando de buscar las formas de reconvertir el efluente de los sistemas abiertos a través un segundo uso que fije los iones liberados antes que lleguen al ambiente. Ya existen métodos en sistemas abiertos que permiten un segundo cultivo, fijación por plantas que crecen en pequeñas lagunas de fondo impermeabilizado y otros ensayándose. Las recomendaciones de realizar cultivos hidropónicos o sin suelo solo por considerar su alta productividad y rendimiento económico, que no tengan en cuenta estos aspectos ambientales perniciosos, no son aconsejables.

[editar] Referencias

Resh, Howard M. Ph. D. 2001. Departamento de Ciencia de las Plantas. Universidad de la Columbia Británica, Vancouver. Consultor internacional. Cultivos Hidropónicos, Nuevas técnicas de Producción. Ed. Mundi Prensa

Recirculación en plantas ornamentales en contenedor: Oriol Marfá i Pagés. Recirculación en cultivos sin suelo / coord. por Oriol Marfá i Pagés, 2000, ISBN 84-8772-932-0, pags. 111-118
Los cultivos sin suelo desde una perspectiva mediterránea: Oriol Marfá i Pagés. Recirculación en cultivos sin suelo / coord. por Oriol Marfá i Pagés, 2000, ISBN 84-8772-932-0, pags. 11-20
Recirculación en flor cortada: el clavel: Francesc Blanch i Torrents, Oriol Marfá i Pagés, Carmen Biel Loscos. Recirculación en cultivos sin suelo / coord. por Oriol Marfá i Pagés, 2000, ISBN 84-8772-932-0, pags. 91-100
Recirculación en flor cortada: la gerbera. Francesc Blanch i Torrents, Oriol Marfá i Pagés. Recirculación en cultivos sin suelo / coord. por Oriol Marfá i Pagés, 2000, ISBN 84-8772-932-0, pags. 101-110
Viabilidad económica de la recirculación en condiciones mediterráneas: Francesc Blanch i Torrents, Oriol Marfá i Pagés, M. A. Buyatti. Recirculación en cultivos sin suelo / coord. por Oriol Marfá i Pagés, 2000, ISBN 84-8772-932-0, pags. 119-126
La recirculación en los cultivos sin suelo: elementos básicos: Oriol Marfá i Pagés.