EL SISTEMA DE CULTIVO "HPS"

1.- INTRODUCCION

La posibilidad de cultivar en suelos salinizados, la mayor productividad y calidad de las cosechas hacen que el cultivo tradicional esté en regresión frente al cultivo sin suelo.

La falta de un sustrato biodegradable que solucione el problema del impacto medioambiental desfavorable ocasionado por la mayoría de sustratos utilizados en el cultivo sin suelo hace que sea necesaria la puesta a punto de técnicas como la del sistema HPS (Sistema Projar de Cultivo Hidropónico).

Con esta exposición se pretende mostrar el esfuerzo que la empresa Comercial Projar, S.A. viene realizando durante los últimos cinco años en el entorno del cultivo de hortalizas sin suelo.

2.- DESCRIPCION DEL SISTEMA HPS. COMPONENTES Y CARACTERISTICAS

El sistema HPS es un sistema de cultivo en contenedor sin suelo que utiliza los residuos de la fibra de coco como sustrato de cultivo. El sistema puede ser cerrado o abierto, es decir, a solución nutritiva recirculante o perdida.

Los resultados obtenidos en esta exposición se refieren a un sistema HPS a solucion abierta. La empresa Comercial projar está actualmente realizando ensayos comparativos entre sus sistemas HPS recirculante y a solución abierta. Anticipar que se están dando diferencias de ahorro de agua en más del 50% en el sistema recirculante durante los dos primeros meses de cultivo. Con esto adelantamos lo que en un futuro puede suponer el cultivo recirculante HPS que mantiene las ventajas intrínsecas del sistema e incorpora una ventaja medioambiental muy importante desde el punto de vista de ahorro de agua y de no contaminación por exceso de abono mineral.

2.1.- EL CONTENEDOR

La geometría del contenedor es troncopiramidal. Cada cara del contenedor está formada por tres paredes de igual altura, rectas y escalonadas de aristas curvadas. La pared inferior tiene 30 cm. de longitud, la media 35 cm. y la superior 40 cm.

El material de construcción del contenedor es de poliestireno expandido teniendo propiedades térmicas aislantes.

Cada uno de los escalones del contenedor a parte de ser un reforzamiento para mantener rígida la estructura del contenedor, permite introducirse a la raíz dentro del corazón del sustrato con gran facilidad y evita una acumulación excesiva de raíces alrededor de las paredes del sustrato. A parte de estos reforzamientos laterales, el contenedor dispone de un reforzamiento en el fondo del interior en forma de cruz

En cada una de las paredes inferiores de cada cara existe un corte vertical de 6 cm. de altura, colocado a 3 cm. del fondo del contenedor, disponiendo de 1,5 l. de reserva de agua.

Para evitar la acción directa de la radiación solar sobre la superficie del sustrato expuesto al exterior, y subsecuentemente evitar la formación de algas, se diseñó una tapadera que descansaba sobre una pestaña situada en la parte superior del contenedor. En el sistema HPS hemos constatado que, en ausencia de la tapadera, el problema de formación de algas aparece solo muy ocasionalmente. Por tanto en la mayoría de los casos prescindiremos de ella.

2.2.- LA FIBRA DE COCO ("COCNUT FIBER")

Planta perenne perteneciente a la familia de las Palmáceas.

Su nombre científico es Cocos nucífera.

El fruto del coco es un fruto en drupa y está compuesto por cáscara (exocarpio más mesocarpio) en un 35%, casco o hueso (endocarpio) en un 12%, albumen o carne (endospermo) en un 28% y agua en un 25%.

El hueso o endocarpio se utiliza como carbón vegetal, carbón activado, etc.

El endospermo o albumen se utiliza en la producción de copra, aceite de coco, y, en tortas y harina de copra.

El mesocarpio o fibra se utiliza en tapiceria, colchoneria, cordeleria, etc. Como productos residuales de la obtención de fibra de coco se obtienen las fibras cortas (2mm o menores) y el polvo de coco. El polvo de coco se utiliza como sustrato hortícola, mejorador de suelos, en paneles de construcción, etc.

Por tanto lo que conocemos como fibra de coco como sustrato hortícola verdaderamente no es fibra de coco sino una mezcla de fibras cortas ("coconut fiber") y polvo de coco ("coconut pith"), y aunque se le nombre incorrectamente lo seguiremos denominando así para no causar ninguna confusión.

Todas las propiedades de la fibra de coco que se citan en el presente trabajo, se refieren a las propiedades de la fibra de coco que suministra Comercial Projar, S.A. y que comercializa bajo el nombre de CocoPeat.

El CocoPeat se procesa en ladrillos altamente comprimidos, con unas dimensiones de 18 * 10 * 5 cm. y un peso aproximado de 600 gr. Los ladrillos se cargan en palets envuentos en celofan de 2050 ladrillos (foto nº 5). Una vez rehidrado, cada ladrillo dará un volumen de 8 a 9 l. aproximadamente (foto nº 6). También se suelen procesar en bloques mayores de 24 y 150 l. de volumen una vez rehidratados.

El CocoPeat se comercializa como ladrillos comprimidos (de 10, 24 y 150 l. aproximadamente) que hay que rehidratar posteriormente en campo o en sacos de polvo de coco rehidratdo de 150 l. para utilizar directamente. Existe la posibilidad de utilizarlo fertilizado según las necesidades del cliente y para cultivo en maceta se puede servir con la mezcla que el cliente demande (mezclas de turba rubia, turba negra, perlita, en cualquier proporción, grado de fertilización y de pH).

2.3.- EL CONTENEDOR Y EL COCOPEAT

En las tablas 1 y 2 se muestran las características físicas, químicas y físico-químicas del CocoPeat.

Además de estas propiedades el CocoPeat es un material muy hidrófilo, se rehidrata fácilmente y es muy elástico.

Se define "capacidad de contenedor" como el contenido de agua del sustrato, inicialmente saturado de agua, una vez ha parado el drenaje libre a través de los agujeros de la base del contenedor. La capacidad de contenedor es función del tipo de sustrato y de la geometría del contenedor. Para un mismo sustratro la capacidad de contenedor disminuye al aumentar la altura de aquel. Por tanto, a más altura menos agua retenida y más aire a disposición de las raíces y al revés. Por este motivo, cuando se debe cultivar en contenedores de baja altura se seleccionarán sustratos que tengan un equilibrio 50% aire - 50% agua (en voumen) a baja tensión.

En la gráfica nº 1 tenemos representada la curva de liberación de agua del CocoPeat. Según la gráfica el equilibrio aire/agua 50% lo obtenenos alrededor de los 10 cm. de tensión, sin embargo, incluso a 30 cm de altura el sustrato sigue manteniendo un porcentaje en volumen de agua elevado (25% aprox.).

En la gráfica nº 2 tenenos representada la curva de liberación de agua de un sustrato a base de fibras cortas y polvo de coco. Vemos que a 10 cm. de tensión el sustrato tiene un % de volumen de agua del 70%. En este caso si empleáramos este tipo de sustrato para el cultivo de hortalizas en el sistema HPS probablemente tendríamos problemas por falta de aireción en las raíces.

3.- MANEJO DEL SISTEMA HPS

3.1.- PROCESO DE REHIDRATAMIENTO DEL COCOPEAT

Esta labor solo se realizará en el caso de que se utilicen ladrillos comprimidos, necesitándose el siguiente material por cada contenedor:

- Contenedor de poliestireno expandido HPS

- Tres ladrillos de CocoPeat de 8 l. cada uno

- Una goma elastica.

El proceso de rehidratamiento del CocoPeat se realizará en campo después de que los contenedores HPS hayan sido distribuidos y preparados en la parcela de cultivo, según el siguiente procedimiento:

- Se colocarán tres ladrillos en el interior del contenedor; dos de ellos en el fondo del contenedor en posicion plana, y el tercero se colocará transversalmente sobre los dos anteriores

- Se colocará una goma elástica en el ladrillo superior. - Se sujetarán las piquetas de los microtubos del gotero con la goma elástica.

- Se procederá al mojado y posterior lavado del CocoPeat. Se añadirá por cada litro de sustrato un litro de agua de riego como regla general. En cualquier caso el lavado se producirá hasta que la ce del drenaje sea exactamente igual a la ce del agua de riego.

- Abonado del CocoPeat previa plantación.

3.2.- PROCESO DE DISGREGACION DEL COCOPEAT

- Apartar el ladrillo superior y desmenuzar los dos ladrillos inferiores.

- Desmenuzar el ladrillo superior.

- Emparejar la superficie superior del sustrato.

3.3.- TRANSPLANTE

- Realizar antes de la plantación un tratamiento fungicida contra hongos fitopatógenos de cuello y raíz.

- Se transplantará directamente al sustrato con cepellón de turba o de fibra de coco, con taco de lana de roca, etc.

- Transcurrida una semana despues de la plantacion se realizará un tratamiento fungicida contra hongos patogenos que puedan afectar al cuello de la planta.

- En plantaciones invernales se utilizará un film plastico que recubra el contenedor para aumentar la temperatura media diaria del sustrato.

3.4.- MANEJO DEL RIEGO:

- La primera semana tras la plantación se regará una vez al dia, y en cualquier caso siempre por la mañana.

- La frecuencia de riegos se aumentará en funcion del crecimiento de la planta.

- Transcurrido un mes se conectará el sistema de riego por demanda. La dosis de riego inicial sera de 200 cc e ira aumentando a medida que la planta se desarrolle hasta un maximo de 400 cc. (Segun objetivo de cultivo).

- Si fuera necesario un lavado del sustrato por acumulación de sales se realizará con agua sin abono mineral, siempre por las mañanas antes de que se produzca el primer riego del dia, hasta que la conductividad descienda al nivel deseado. Si regando con insistencia no se consigue lavar la parte superior del sustrato se recomienda realizar un lavado manual con un sistema de pulverización.

- La semana ultima de la plantación se regará con agua sin fertilizar para eliminar la acumulación de sales del sustrato.

4.- ENSAYOS DE CULTIVO

Para la realización de la experiencia se construyó un invernadero de clima pasivo de estructura simétrica, construido con tubo galvanizado, alambre y polietileno térmico de 800 galgas con las siguientes características: eje longitudinal Norte-Sur, cubierta a dos aguas (pendiente del 20%), longitud 58 m, anchura 56 m, ventanas laterales en las cuatro direcciones y cenitales en la vertiente Este, accionadas manualmente y material de cerramiento PE.

Los cultivos utilizados fueron tomate cv. Daniela y Pimiento cv. Mazurca.

El pimiento se transplantó el 28 de julio y el tomate se transplantó el 18 de agosto, siendo el marco de plantación de 2 plantas/m2 en ambos casos.

Los cultivos finalizaron el 7 de Marzo de 1995 en pimiento, y el 18 de Mayo en tomate.

Se realizó un diseño de bloques al azar de 6 tratamientos, con cuatro repeticiones por tratamiento y 12 plantas muestreadas por repetición.

Para la realización del ensayo se ocupó la mitad sur del invernadero, dedicando 108 m2 por tratamiento.

En los diferentes tratamientos se utilizaron los siguientes sustratos:

S1.- CocoPeat en contenedor volumétrico de poliestireno troncopiramidal de 30 cm. de altura y capacidad de 27 l.

S2.- Turba rubia finlandesa Vapo en plancha de 110*20*15

S3.- Lana de roca en plancha de 120*20*10 cms. y 24 L de capacidad.

El agua utilizada fue de calidad media (CE=1,182 dS/m), utilizando el sistema de riego por goteo, con goteros autocompensantes de 3 L/h.

Se utilizó el riego a la demanda, empleando el sistema del método de la balanza. En un extremo de la balanza se sitúa una maceta con la planta fijada a la estructura del invernadero, para que su peso no influya sobre la maceta. En el otro extremo se sitúa un contrapeso de peso igual a la maceta más el aporte necesario en agua y nutrientes. Cuando el peso de la maceta es menor se inclina hacia el lado opuesto, accionando un contrapeso que desencadena un nuevo ciclo de riego.

La progamación de la fertilización en los sustratos, se realizó mediante soluciones nutritivas, preparadas a partir de soluciones madres de 100 L, que se diluían con el agua de riego. Estas se prepararon en seis tanques con el fin de evitar interacciones entre iones.

Tanque 1: Ca(NO3)2

Tanque 2: KNO3

Tanque 3: MgSO4

Tanque 4: K2SO4

Tanque 5: NH4NO3

Tanque 6: Microelementos

Los microelementos se aportaron en forma de un complejo comercial (Nutrel-C) a una dosis de 25 g/m3.

La preparación de la solución nutritiva se realizó en depósitos de 2000 l. totalmente independientes para cada tratamiento.

El control del riego se hizo en base a la cantidad de agua sobrante y la conductividad eléctrica (E.C.) de dicha agua.

Los parámetros anatómico-morfológicos medidos fueron los siguientes:

Altura de la planta Diámetro del tallo

Longitud de la hoja Número de hojas formadas

Número de ramillete formados Peso fresco de la hoja

Peso fresco de los frutos Número de frutos

Peso fresco del tallo Longitud de los entrenudos formados

Para la determinación de las propiedades físicas de los sustratos hortícolas se utilizaron los siguientes métodos:

Como metodología base de toma de muestras, aplicable tanto a materiales envasados como graneles en curso de carga o descarga o apilados, se consideró la descrita por la norma experimental francesa NF U 44-101. (Afnor, 1976, 1976 b).

Para la determinación de la densidad aparente y la capacidad de retención de agua se utilizó la metodología descrita por de Boodt et al. (1974).

Para la determinación de la porosidad total o espacio poroso total nos basamos en el cálculo de la porosidad a partir de las determinaciones de las densidades real y aparente.

Para la determinación de las relaciones aire-agua se utilizó la metodología descrita por de Boodt el al. (1974).

4.1.- RESULTADOS

4.1.1.- Caracterización Física.

El CocoPeat es un material que presenta una baja densidad aparente (0,072 g/m3), una porosidad total muy elevada (>95%), un contenido en aire alto (42,08%), una capacidad de retención de agua fácilmente buena (22,40%), un contenido bueno en agua de reserva (2,74%).

La turba es un material con una baja densidad aparente (0,078 g/m3), una porosidad total alta (94,98%), una capacidad de retención de agua elevada (664,04 ml agua/l sustrato), un contenido en aire alto (40,21%), un contenido óptimo en agua fácilmente disponible (26,19%) y agua de reserva (4,72%).

La lana de roca es un material con una baja densidad aparente (0,072 g/cm3), una porosidad total elevada (97,282%), una capacidad de retención de agua baja (326,48 ml agua/l sustrato), un alto contenido en aire (54,41%), un alto contenido en agua fácilmente disponible, un contenido muy bajo en agua de reserva y en agua difícilmente disponible.

4.1.2.- Cosecha de tomate

En la cosecha precoz se observaron diferencias significativas entre tratamientos en el número de frutos por planta y en el peso medio por fruto. El mayor peso medio por fruto se observó en el sistema HPS con 223,5 g/fruto y el mayor nº de frutos se observó en la turba con 8,63 frutos.

En la cosecha total se observaron diferencias significativas entre tratamientos en cuanto a número de frutos por planta y peso medio por fruto, no existiendo diferencias significativas en el porcentaje de frutos no comercializables por planta.

No hubieron diferencias significativas en cuanto a la producción total siendo en el CocoPeat de 11,11 Kg/planta y en la lana de roca de 11,65 Kg/planta.

El mayor peso medio por fruto se obtuvo en el CocoPeat con 165,3 g/fruto y el menor en la turba con 141,2 g/fruto.

Para que los resultados fueran comparables se trabajó en todos los casops con soluciones nutritivas idénticas y siempre siguiendo el modelo de fretirrigación utilizado para lana de roca. Posteriores trabajos han demostrado que los rendimientos sobre CocoPeat se pueden mejorar ajustándose a las características del material, preparando soluciones nutritivas que se adapten más fielmente al sistema HPS. A pesar de todos estos obstáculos el CocoPeat se ha compartado como un sustrato muy productivo, comparable a la lana de roca, y, sobre todo el de mayor calidad produciendo los frutos de mayor calibre en términos medios y absolutos.

4.1.3.- Cosecha de pimientos

En la cosecha total se observaron grandes diferencias significativas entre los tratamientos en cuanto a producción total, el número de frutos y el peso medio por fruto y la producción comercializable, no existiendo diferencias en cuanto al porcentaje de frutos no comercializable. La mayor producción se observó en el sistema HPS con 4,72 Kg/planta. El mayor número de frutos por planta se observó en el sistema HPS con 31 frutos y el mayor peso medio por fruto tambien se observó en el sistema HPS con 151 g/fruto.

4.1.4.- Caracteristicas anatómico-morfológicas en tomate

Se observaron diferencias significativas en la altura de la planta, el diámetro del tallo, el peso fresco de hojas y el peso fresco del tallo. La mayor altura de planta se obtuvo en la turba con 483,4 cms. El mayor diámetro del tallo, peso fresco de hojas y peso fresco del tallo se observó en el CocoPeat con 2,8 cm., 760,4 g. y 820 g. respectivamente.

4.1.5.- Caracteristicas anatómico-morfológicas en pimiento

Al igual que en la campaña anterior se observaron diferencias significativas en todos los parámetros medidos. La mayor altura de planta (189,4 cm.), el mayor peso fresco de hojas (768,4 g.), el mayor peso fresco del tallo (658,3 g.), el mayor diámetro del tallo, la mayor longitud de la hoja mayor y el mayor número de entrenudos se observó en el CocoPeat.

4.2.- DISCUSION

La producción de tomates de mayor calibre en el CocoPeat ha sido la más numerosa de todos los tratamientos, debido probalemente, al mayor desarrollo vegetativo de la planta inducido por sus excepcionales características físicas.

Tanto la turba como la lana de roca se han mostrado como dos sustratos muy equilibrados vegetativamente y generativamente. La producción de tomate en la turba, contrariamente a lo ocurrido en la campaña anterior, ha sido la mayor de todos los sustratos ensayados, debido probablemente al cambio sobre su manejo de cultivo.

En pimiento las diferencias se constatan excepcionalmente grandes en todos los parámetros medidos presentándose el CocoPeat, una campaña más, como el sustrato que obtiene mejor calidad y cantidad de pimientos respecto a sus competidores, la turba y la lana de roca.

Las razones por las cuales el cultivo del pimiento en el CocoPeat es extraordináriamente superior a cualquier sistema de cultivo sin suelo habría que buscarlas en las soluciones que da el sistema HPS a los problemas que se crean en el cultivo del pimiento sin suelo. Estos problemas son los siguientes:

- La sensibilidad del pimiento a las elevadas temperaturas de los meses de verano, época en que se transplanta el cultivo.

- La enfermedad conocida como "Pie de elefante". Engrosamiento en el cuello de la planta y posteriores agrietamientos a través de los cuales pueden desarrollarse microorganismos que afectan negativamente a la planta pudiendo llegar a marchitarse total o parcialmente.

- Cambios bruscos de humedad en el sustrato que provocan la muerte de raíces o no llegan a desarrollarse con facilidad. En otras ocasiones las raíces mueren cuando salen del sustrato al no encontrar un medio adecuado para desarrollarse.

Las soluciones que da el sistema HPS a estos problemas son las siguientes:

- El primer caso será difícil de resolver de no tener un sistema de cultivo que disponga de una elevada inercia térmica, por tener poco volumen o porque la superficie de contacto con el exterior es muy elevada. Con el sistema HPS se minimiza la superficie de contacto con el exterior al ser la geometría prácticamente cúbica, dándole volumen en altura como lo permiten las características del sustrato de cultivo (CocoPeat). Por otra parte el material de construcción asegura un buen aislamiento térmico frente a las elevadas temperaturas. Es así que en los registros de temperatura colocados en los diferentes sustratos de cultivo el sistema HPS nunca superó los 30 ºC mientras que el resto de sistemas de cultivo sin suelo en planchas de sustrato de geometría rectangular envueltos por una cubierta plástica la temperatura, en ocasiones, superó los 40 ºC.

- El segundo caso se soluciona fácilmente con el sistema HPS, por tener volumen en altura y se realiza cubriendo con sustrato húmedo toda la zona que queda por debajo de los cotiledones, ya que esta parte de la planta tiene capacidad para emitir raíces, no produciéndose o disminuyendo así los efectos producidos por el pié de elefante.

- En el tercer caso por las características volumétricas y aislantes del contenedor y por las excepcionales propiedades físicas del CocoPeat se mantiene un régimen de humedad uniforme en el sustrato a lo largo del ciclo de cultivo. Es asi que, a excepción de otros sistemas de cultivo nunca se ha constatado que las raíces se salieran del contenedor a travás de los cortes de drenaje, y, si hacemos un corte transversal del sistema HPS vemos que las raíces se distribuyen homogéneamente colonizando todo el sustato.

El sistema de cultivo HPS tiene todas las ventajas que cualquier sistema de cultivo sin suelo pueda tener frente a un cultivo tradicional y además se presenta como el sistema más seguro que existe actualmente debido a que minimiza los errores que se pueden ocasionar en el sistema de automatización de riego (grandes variaciones de pH, corte del suministro de agua por problemas eléctricos, hidraúlicos, humanos, etc.). Además, es el sistema de mayor inercia térmica e hídrica del mercado, características de gran importancia en las condidiciones climáticas en que se desarrollan nuestros cultivos.

Es difícil de cuantificar el valor generdo por estas características hasta que no nos enfrentamos a verdaderos problemas, problemas reales que suceden cotidianamente. En una ocasión el cultivo de judías de invierno realizado por un horticultor HPS se mantuvo a pesar de estar dos dias sin suministro de agua debido a la rotura y demora posterior en el motor de riego. En nuestro propio caso, en la explotación de Comercial Projar, hemos tenido problemas de suministro de agua , y, plantaciones adultas de tomate, melón o sandía se han mantenido sin riego más de 24 horas.

Finalmente apuntar que todo trabajo es susceptible de mejorar y, es así, que Comercial Projar sigue trabajando e investigando para avanzar en el desarrollo y la puesta a punto de un sistema, el sistema HPS, que se presenta como el más seguro de todos los sistemas de cultivo de hortalizas sin suelo del mercado actual.

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