Hidroponia

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Investigador de la NASA que comprueba las cebollas hidropónicas (centro), Bibb lettuces (izquierda) y radishes (derecha)

La hidroponía es un tipo de horticultura y un subconjunto de la hidrocultura que implica el cultivo de plantas, generalmente cultivos o plantas medicinales, sin suelo, mediante el uso de soluciones de nutrientes minerales a base de agua en disolventes acuosos. Las plantas terrestres o acuáticas pueden crecer con sus raíces expuestas al líquido nutritivo o, además, las raíces pueden estar mecánicamente sostenidas por un medio inerte como perlita, grava u otros sustratos.

A pesar de los medios inertes, las raíces pueden causar cambios en el pH de la rizosfera y los exudados de las raíces pueden afectar la biología de la rizosfera y el equilibrio fisiológico de la solución nutritiva a través de metabolitos secundarios. Las plantas transgénicas cultivadas hidropónicamente permiten la liberación de proteínas farmacéuticas como parte del exudado de la raíz al medio hidropónico.

Los nutrientes utilizados en los sistemas hidropónicos pueden provenir de muchas fuentes orgánicas o inorgánicas diferentes, incluidos excrementos de pescado, estiércol de pato, fertilizantes químicos comprados o soluciones de nutrientes artificiales.

Las plantas suelen cultivarse hidropónicamente en un invernadero o en un entorno cerrado en medios inertes, adaptados al proceso de agricultura de entorno controlado (CEA). Las plantas comúnmente cultivadas hidropónicamente incluyen tomates, pimientos, pepinos, fresas, lechugas y cannabis, generalmente para uso comercial, y Arabidopsis thaliana, que sirve como organismo modelo en la ciencia y la genética de las plantas.

La hidroponía ofrece muchas ventajas, en particular, una disminución en el uso de agua en la agricultura. Para cultivar 1 kilogramo (2,2 lb) de tomates utilizando métodos de cultivo intensivo se requieren 214 litros (47 imp gal; 57 U.S. gal) de agua; usando hidroponía, 70 litros (15 imp gal; 18 U.S. gal); y solo 20 litros (4,4 imp gal; 5,3 U.S. gal) usando aeroponía.

Los cultivos hidropónicos conducen a una mayor producción de biomasa y proteínas en comparación con otros sustratos de crecimiento, de plantas cultivadas en las mismas condiciones ambientales y suministradas con la misma cantidad de nutrientes.

Dado que la hidroponía requiere mucha menos agua y nutrientes para cultivar productos y el cambio climático amenaza los rendimientos agrícolas, en el futuro podría ser posible que las personas en entornos hostiles con poca agua accesible cultiven sus propios alimentos a base de plantas.

La hidroponía no solo se usa en la tierra, sino que también ha demostrado su eficacia en experimentos de producción de plantas en el espacio.

Historia

Dentro de un sistema hidropónico ebb-and-flow que emplea cubos individuales conectados por mangueras de relleno/drain.

El primer trabajo publicado sobre el cultivo de plantas terrestres sin suelo fue el libro de 1627 Sylva Sylvarum o 'A Natural History' por Francis Bacon, impreso un año después de su muerte. Como resultado de su trabajo, la cultura del agua se convirtió en una técnica de investigación popular. En 1699, John Woodward publicó sus experimentos de cultivo de agua con menta verde. Descubrió que las plantas en fuentes de agua menos pura crecían mejor que las plantas en agua destilada. Para 1842, se compiló una lista de nueve elementos que se creía que eran esenciales para el crecimiento de las plantas, y los descubrimientos de los botánicos alemanes Julius von Sachs y Wilhelm Knop, en los años 1859-1875, dieron como resultado el desarrollo de la técnica del cultivo sin suelo. Para citar directamente a von Sachs: "En el año 1860, publiqué los resultados de experimentos que demostraron que las plantas terrestres son capaces de absorber sus materias nutritivas de soluciones acuosas, sin la ayuda del suelo, y que es posible en de esta manera no sólo para mantener las plantas vivas y en crecimiento durante mucho tiempo, como se sabe desde hace mucho tiempo, sino también para provocar un aumento vigoroso de su sustancia orgánica, e incluso la producción de semillas capaces de germinar." El crecimiento de plantas terrestres sin suelo en soluciones de nutrientes minerales se denominó más tarde "cultivo en solución" en referencia al "cultivo del suelo". Rápidamente se convirtió en una técnica estándar de investigación y enseñanza en los siglos XIXth y XXth y todavía se usa ampliamente en la ciencia de la nutrición vegetal.

Alrededor de la década de 1930, los nutricionistas de plantas investigaron enfermedades de ciertas plantas y, por lo tanto, observaron síntomas relacionados con las condiciones existentes del suelo, como la salinidad. En este contexto, se llevaron a cabo experimentos de cultivo de agua con la esperanza de producir síntomas similares en condiciones de laboratorio controladas. Este enfoque forzado por Dennis Robert Hoagland condujo a sistemas modelo innovadores (por ejemplo, algas verdes Nitella) y recetas de nutrientes estandarizados que juegan un papel cada vez más importante en la fisiología vegetal moderna. En 1929, William Frederick Gericke, de la Universidad de California en Berkeley, comenzó a promover públicamente que los principios del cultivo en solución se usaran para la producción de cultivos agrícolas. Primero llamó a este método de cultivo "acuicultura" creado en analogía con la "agricultura" pero más tarde descubrió que el término afín acuicultura ya se aplicaba al cultivo de organismos acuáticos. Gericke causó sensación al cultivar enredaderas de tomate de veinticinco pies (7,6 metros) de altura en su patio trasero en soluciones de nutrientes minerales en lugar de tierra. Luego introdujo el término Hidroponía, cultura del agua, en 1937, propuesto por W. A. Setchell, un psicólogo con una amplia formación en los clásicos. Hidroponía se deriva del neologismo υδρωπονικά (derivado del griego ύδωρ=agua y πονέω=cultivar), construido en analogía con γεωπονικά (derivado del griego γαία=tierra y πονέω=cultivar), geoponica, lo que concierne a la agricultura, reemplazando a la tierraγ, con ὑδρο-, agua.

A pesar de los éxitos iniciales, sin embargo, Gericke se dio cuenta de que aún no había llegado el momento de la aplicación técnica general y el uso comercial de la hidroponía para la producción de cultivos. También quería asegurarse de que todos los aspectos del cultivo hidropónico fueran investigados y probados antes de poner a disposición del público cualquiera de los detalles. Los informes sobre el trabajo de Gericke y sus afirmaciones de que la hidroponía revolucionaría la agricultura vegetal generaron una gran cantidad de solicitudes de información adicional. A Gericke se le había negado el uso de los invernaderos de la universidad para sus experimentos debido al escepticismo de la administración, y cuando la universidad trató de obligarlo a publicar sus recetas preliminares de nutrientes desarrolladas en casa, solicitó espacio y tiempo en el invernadero. mejorarlos utilizando instalaciones de investigación apropiadas. Si bien finalmente se le proporcionó espacio en el invernadero, la universidad asignó a Hoagland y Arnon para reevaluar las afirmaciones de Gericke y demostrar que su fórmula no tenía ningún beneficio sobre el rendimiento de las plantas cultivadas en el suelo, una opinión sostenida por Hoagland. Debido a estos conflictos irreconciliables, Gericke dejó su puesto académico en 1937 en un clima políticamente desfavorable y continuó su investigación de forma independiente en su invernadero. En 1940, Gericke, cuyo trabajo se considera la base de todas las formas de cultivo hidropónico, publicó el libro Guía completa para la jardinería sin suelo. Allí, por primera vez, publicó su fórmula básica que involucra las sales de macro y micronutrientes para plantas cultivadas hidropónicamente.

Como resultado de la investigación de las afirmaciones de Gericke por orden del Director de la Estación Experimental Agrícola de California de la Universidad de California, Claude Hutchison, Dennis Hoagland y Daniel Arnon escribieron un clásico Boletín agrícola de 1938, El método de cultivo de agua para cultivar plantas sin suelo, uno de los trabajos más importantes sobre el cultivo en solución, que afirmaba que los rendimientos de los cultivos hidropónicos no eran mejores que los rendimientos de los cultivos obtenidos con buenos cultivos. suelos de calidad. En última instancia, los rendimientos de los cultivos estarían limitados por factores distintos a los nutrientes minerales, especialmente la luz y la aireación del medio de cultivo. Sin embargo, en la introducción a su libro histórico sobre cultivo sin suelo, publicado dos años después, Gericke señaló que los resultados publicados por Hoagland y Arnon al comparar los rendimientos de plantas experimentales en cultivos de arena, suelo y solución se basaban en varios errores sistémicos. ("...estos experimentadores han cometido el error de limitar la capacidad productiva de la hidroponía a la del suelo. La comparación solo puede hacerse cultivando un número de plantas tan grande en cada caso como la fertilidad del medio de cultivo pueda soportar& #34;).

Por ejemplo, el estudio de Hoagland y Arnon no apreció adecuadamente que la hidroponía tiene otros beneficios clave en comparación con el cultivo del suelo, incluido el hecho de que las raíces de la planta tienen acceso constante al oxígeno y que las plantas tienen acceso a tanto o como poca agua y los nutrientes que necesitan. Esto es importante ya que uno de los errores más comunes cuando se cultivan plantas es el riego excesivo o insuficiente; y la hidroponía evita que esto ocurra ya que grandes cantidades de agua, que pueden ahogar los sistemas de raíces en el suelo, pueden estar disponibles para la planta en hidroponía, y cualquier agua no utilizada, drenada, recirculada o aireada activamente, eliminando las condiciones anóxicas en el área de la raíz. En suelo, un cultivador debe tener mucha experiencia para saber exactamente con cuánta agua alimentar a la planta. Demasiado y la planta no podrá acceder al oxígeno porque el aire en los poros del suelo se desplaza, lo que puede provocar la pudrición de la raíz; muy poco y la planta sufrirá estrés hídrico o perderá la capacidad de absorber nutrientes, que normalmente se trasladan a las raíces mientras se disuelven, lo que provoca síntomas de deficiencia de nutrientes como la clorosis. Eventualmente, las ideas avanzadas de Gericke llevaron a la implementación de la hidroponía en la agricultura comercial, mientras que las opiniones de Hoagland y el apoyo útil de la Universidad impulsaron a Hoagland y sus asociados a desarrollar varias fórmulas nuevas para soluciones de nutrientes minerales, universalmente conocidas como Hoagland. solución.

Uno de los primeros éxitos de la hidroponía ocurrió en Wake Island, un atolón rocoso en el Océano Pacífico utilizado como parada de reabastecimiento de combustible para Pan American Airlines. La hidroponía se utilizó allí en la década de 1930 para cultivar vegetales para los pasajeros. La hidroponía era una necesidad en Wake Island porque no había suelo y era prohibitivamente costoso transportar vegetales frescos por aire.

Desde 1943 hasta 1946, Daniel I. Arnon se desempeñó como mayor en el Ejército de los Estados Unidos y usó su experiencia previa en nutrición vegetal para alimentar a las tropas estacionadas en la isla árida de Ponape en el Pacífico occidental cultivando en grava y alimentos ricos en nutrientes. agua porque no había tierra cultivable disponible.

En la década de 1960, Allen Cooper de Inglaterra desarrolló la técnica de la película de nutrientes. El Land Pavilion en el EPCOT Center de Walt Disney World abrió sus puertas en 1982 y destaca una variedad de técnicas hidropónicas.

En las últimas décadas, la NASA ha realizado una extensa investigación hidropónica para su Sistema de Soporte de Vida Ecológico Controlado (CELSS). La investigación hidropónica que imita un entorno marciano utiliza iluminación LED para crecer en un espectro de color diferente con mucho menos calor. Ray Wheeler, un fisiólogo de plantas en el Laboratorio de Ciencias de la Vida Espacial del Centro Espacial Kennedy, cree que la hidroponía creará avances dentro de los viajes espaciales, como un sistema de soporte vital bioregenerativo.

A partir de 2017, Canadá tenía cientos de acres de invernaderos hidropónicos comerciales a gran escala, que producían tomates, pimientos y pepinos.

Debido a los avances tecnológicos dentro de la industria y numerosos factores económicos, se prevé que el mercado hidropónico mundial crezca de 226,45 millones de dólares estadounidenses en 2016 a 724,87 millones de dólares estadounidenses en 2023.

Técnicas

Existen dos variaciones principales para cada medio: riego subterráneo y riego superior. Para todas las técnicas, la mayoría de los depósitos hidropónicos ahora están construidos de plástico, pero se han utilizado otros materiales, como hormigón, vidrio, metal, sólidos vegetales y madera. Los contenedores deben excluir la luz para evitar el crecimiento de algas y hongos en la solución nutritiva.

Cultura de solución estática

The deep water raft tank at the Crop Diversification Centre (CDC) South Aquaponics greenhouse in Brooks, Alberta

En el cultivo de solución estática, las plantas se cultivan en recipientes de solución nutritiva, como frascos Mason de vidrio (por lo general, aplicaciones en el hogar), macetas, baldes, tinas o tanques. La solución generalmente se airea suavemente, pero puede no estar aireada. Si no se airea, el nivel de la solución se mantiene lo suficientemente bajo como para que haya suficientes raíces por encima de la solución para que reciban el oxígeno adecuado. Se corta (o perfora) un agujero en la parte superior del depósito para cada planta; si es un tarro o tarro, puede ser su tapa, pero en caso contrario, se le puede poner encima cartón, papel aluminio, papel, madera o metal. Un solo depósito puede estar dedicado a una sola planta oa varias plantas. El tamaño del depósito se puede aumentar a medida que aumenta el tamaño de la planta. Se puede construir un sistema casero a partir de recipientes de alimentos o frascos de conservas de vidrio con aireación proporcionada por una bomba de acuario, tubería de aire de acuario, válvulas de acuario o incluso una biopelícula de algas verdes en el vidrio, a través de la fotosíntesis. Los recipientes transparentes también se pueden cubrir con papel de aluminio, papel de estraza, plástico negro u otro material para eliminar los efectos del fototropismo negativo. La solución nutritiva se cambia según un programa, como una vez por semana, o cuando la concentración cae por debajo de cierto nivel determinado con un medidor de conductividad eléctrica. Cada vez que la solución se agota por debajo de cierto nivel, se agrega agua o una solución nutritiva fresca. Se puede usar una botella de Mariotte o una válvula de flotador para mantener automáticamente el nivel de la solución. En el cultivo de solución en balsa, las plantas se colocan en una lámina de plástico flotante que flota sobre la superficie de la solución nutritiva. De esa manera, el nivel de la solución nunca cae por debajo de las raíces.

Cultivo de solución de flujo continuo

El Técnica de película nutritiva (NFT) se utiliza para cultivar varios verdes de ensalada

En el cultivo de solución de flujo continuo, la solución nutritiva fluye constantemente más allá de las raíces. Es mucho más fácil de automatizar que el cultivo de solución estática porque el muestreo y los ajustes a la temperatura, el pH y las concentraciones de nutrientes se pueden realizar en un gran tanque de almacenamiento que tiene potencial para servir a miles de plantas. Una variación popular es la técnica de película de nutrientes o NFT, mediante la cual una corriente de agua muy poco profunda que contiene todos los nutrientes disueltos necesarios para el crecimiento de las plantas se recircula en una capa delgada más allá de una estera de raíces desnudas de plantas en un canal hermético, con una superficie superior expuesta al aire. Como consecuencia, se proporciona un abundante suministro de oxígeno a las raíces de las plantas. Un sistema NFT correctamente diseñado se basa en el uso de la pendiente correcta del canal, el caudal correcto y la longitud correcta del canal. La principal ventaja del sistema NFT sobre otras formas de hidroponía es que las raíces de las plantas están expuestas a un suministro adecuado de agua, oxígeno y nutrientes. En todas las demás formas de producción, existe un conflicto entre el suministro de estos requisitos, ya que cantidades excesivas o deficientes de uno dan como resultado un desequilibrio de uno o ambos de los otros. NFT, debido a su diseño, proporciona un sistema en el que se pueden cumplir los tres requisitos para el crecimiento saludable de las plantas al mismo tiempo, siempre que se recuerde y practique siempre el concepto simple de NFT. El resultado de estas ventajas es que se obtienen mayores rendimientos de productos de alta calidad durante un período prolongado de cultivo. Una desventaja de NFT es que tiene muy poco almacenamiento en búfer contra las interrupciones en el flujo (por ejemplo, cortes de energía). Pero, en general, es probablemente una de las técnicas más productivas.

Las mismas características de diseño se aplican a todos los sistemas NFT convencionales. Si bien se han recomendado pendientes a lo largo de los canales de 1:100, en la práctica es difícil construir una base para los canales que sea lo suficientemente recta como para permitir que las películas de nutrientes fluyan sin estancarse en áreas localmente deprimidas. En consecuencia, se recomienda utilizar pendientes de 1:30 a 1:40. Esto permite pequeñas irregularidades en la superficie, pero, incluso con estas pendientes, pueden ocurrir encharcamientos y anegamientos. La pendiente puede ser proporcionada por el piso, los bancos o bastidores pueden sostener los canales y proporcionar la pendiente requerida. Ambos métodos se utilizan y dependen de los requisitos locales, a menudo determinados por los requisitos del sitio y del cultivo.

Como guía general, las tasas de flujo para cada sumidero deben ser de un litro por minuto. En la siembra, las tasas pueden ser la mitad de esto y el límite superior de 2 L/min aparece sobre el máximo. Las tasas de flujo más allá de estos extremos a menudo se asocian con problemas nutricionales. Se han observado tasas de crecimiento reducidas de muchos cultivos cuando los canales superan los 12 metros de longitud. En cultivos de rápido crecimiento, las pruebas han indicado que, mientras los niveles de oxígeno se mantienen adecuados, el nitrógeno puede agotarse a lo largo del barranco. Como consecuencia, la longitud del canal no debe exceder los 10 a 15 metros. En situaciones en las que esto no sea posible, las reducciones en el crecimiento pueden eliminarse colocando otra alimentación de nutrientes en la mitad del barranco y reduciendo a la mitad las tasas de flujo a través de cada salida.

Aeroponía

La aeroponía es un sistema en el que las raíces se mantienen continua o discontinuamente en un ambiente saturado con finas gotas (una neblina o aerosol) de solución nutritiva. El método no requiere sustrato e implica cultivar plantas con sus raíces suspendidas en un aire profundo o en una cámara de crecimiento con las raíces mojadas periódicamente con una fina niebla de nutrientes atomizados. La excelente aireación es la principal ventaja de la aeroponía.

Un diagrama de la técnica aeropónica

Las técnicas aeropónicas han demostrado ser comercialmente exitosas para la propagación, la germinación de semillas, la producción de patatas de siembra, la producción de tomates, los cultivos de hojas y los microvegetales. Desde que el inventor Richard Stoner comercializó la tecnología aeropónica en 1983, la aeroponía se ha implementado como una alternativa a los sistemas hidropónicos intensivos en agua en todo el mundo. La limitación de la hidroponía es el hecho de que 1 kilogramo (2,2 lb) de agua solo puede contener 8 miligramos (0,12 gr) de aire, sin importar si se utilizan aireadores o no.

Otra ventaja distintiva de la aeroponía sobre la hidroponía es que cualquier especie de planta se puede cultivar en un verdadero sistema aeropónico porque el microambiente de una aeroponía se puede controlar finamente. La limitación de la hidroponía es que ciertas especies de plantas solo pueden sobrevivir durante tanto tiempo en el agua antes de que se saturen. La ventaja de la aeroponía es que las plantas aeropónicas suspendidas reciben el 100% del oxígeno y el dióxido de carbono disponibles en la zona de raíces, tallos y hojas, acelerando así el crecimiento de la biomasa y reduciendo los tiempos de enraizamiento. La investigación de la NASA ha demostrado que las plantas cultivadas aeropónicamente tienen un aumento del 80 % en el peso seco de la biomasa (minerales esenciales) en comparación con las plantas cultivadas hidropónicamente. La aeroponía usó un 65% menos de agua que la hidroponía. La NASA también concluyó que las plantas cultivadas aeropónicamente requieren ¼ del aporte de nutrientes en comparación con la hidroponía. A diferencia de las plantas cultivadas hidropónicamente, las plantas cultivadas aeropónicamente no sufrirán un impacto de trasplante cuando se trasplantan al suelo y ofrecen a los productores la capacidad de reducir la propagación de enfermedades y patógenos. La aeroponía también se usa ampliamente en estudios de laboratorio de fisiología vegetal y patología vegetal. La NASA ha prestado especial atención a las técnicas aeropónicas, ya que una niebla es más fácil de manejar que un líquido en un entorno de gravedad cero.

Fogponics

Fogponics es una derivación de la aeroponía en la que la solución nutritiva se aerosoliza mediante un diafragma que vibra a frecuencias ultrasónicas. Las gotas de solución producidas por este método tienden a tener un diámetro de 5 a 10 µm, más pequeñas que las que se producen al forzar una solución nutritiva a través de boquillas presurizadas, como en aeroponía. El tamaño más pequeño de las gotas les permite difundirse por el aire más fácilmente y entregar nutrientes a las raíces sin limitar su acceso al oxígeno.

Subirrigación pasiva

Cultivo de la planta de agua

El riego pasivo, también conocido como hidroponía pasiva, semihidroponía o hidrocultivo, es un método en el que las plantas se cultivan en un medio poroso inerte que transporta el agua y el fertilizante a las raíces por capilaridad. acción de un depósito separado según sea necesario, reduciendo el trabajo y proporcionando un suministro constante de agua a las raíces. En el método más simple, la maceta se asienta en una solución poco profunda de fertilizante y agua o sobre una estera capilar saturada con solución nutritiva. Los diversos medios hidropónicos disponibles, como la arcilla expandida y la cáscara de coco, contienen más espacio de aire que las mezclas para macetas más tradicionales, lo que brinda más oxígeno a las raíces, lo cual es importante en plantas epífitas como orquídeas y bromelias, cuyas raíces están expuestas al aire. en naturaleza. Las ventajas adicionales de la hidroponía pasiva son la reducción de la pudrición de la raíz y la humedad ambiental adicional proporcionada por las evaporaciones.

La hidrocultura en comparación con la agricultura tradicional en términos de rendimiento de cultivos por área en un ambiente controlado fue aproximadamente 10 veces más eficiente que la agricultura tradicional, usa 13 veces menos agua en un ciclo de cultivo que la agricultura tradicional, pero en promedio usa 100 veces más kilojulios por kilogramo de energía que la agricultura tradicional.

Subirrigación de flujo y reflujo (inundación y drenaje)

An ebb y flujo, o inundaciones y drenaje, sistema hidropónico

En su forma más simple, hay una bandeja encima de un depósito de solución nutritiva. Llene la bandeja con medio de cultivo (los gránulos de arcilla son los más comunes) y luego plante directamente o coloque la maceta sobre el medio, párese en la bandeja. A intervalos regulares, un simple temporizador hace que una bomba llene la bandeja superior con solución nutritiva, después de lo cual la solución vuelve a drenarse hacia el depósito. Esto mantiene el medio enjuagado regularmente con nutrientes y aire. Una vez que la bandeja superior se llena más allá del tope de drenaje, comienza a recircular el agua hasta que el temporizador apaga la bomba y el agua de la bandeja superior vuelve a drenarse hacia los depósitos.

Desperdiciar

En un sistema run-to-waste, la solución de agua y nutrientes se aplica periódicamente a la superficie del medio. El método fue inventado en Bengala en 1946; por esta razón, a veces se lo denomina "El sistema de Bengala".

A correr a perder sistema hidropónico, denominado "El Sistema Bengala" después de la región del este de la India, donde fue inventado (circa 1946)

Este método se puede configurar en varias configuraciones. En su forma más simple, una solución de nutrientes y agua se aplica manualmente una o más veces al día a un recipiente de sustrato de cultivo inerte, como lana de roca, perlita, vermiculita, fibra de coco o arena. En un sistema un poco más complejo, está automatizado con una bomba de suministro, un temporizador y una tubería de irrigación para administrar la solución nutritiva con una frecuencia de suministro que se rige por los parámetros clave del tamaño de la planta, la etapa de crecimiento de la planta, el clima, el sustrato y la conductividad del sustrato., pH y contenido de agua.

En un entorno comercial, la frecuencia de riego es multifactorial y se rige por computadoras o PLC.

La producción hidropónica comercial de plantas grandes como tomates, pepinos y pimientos utiliza una forma u otra de hidroponía de desecho.

En los usos ambientalmente responsables, los desechos ricos en nutrientes se recolectan y procesan a través de un sistema de filtración en el sitio para usarse muchas veces, lo que hace que el sistema sea muy productivo.

Cultivo de aguas profundas

El profunda cultura del agua técnica que se utiliza para cultivar pimientos húngaros de cera

El método hidropónico de producción de plantas mediante la suspensión de las raíces de las plantas en una solución de agua oxigenada rica en nutrientes. Los métodos tradicionales favorecen el uso de cubos de plástico y recipientes grandes con la planta contenida en una maceta de red suspendida del centro de la tapa y las raíces suspendidas en la solución nutritiva. La solución es oxígeno saturado por una bomba de aire combinada con piedras porosas. Con este método, las plantas crecen mucho más rápido debido a la gran cantidad de oxígeno que reciben las raíces. El Método Kratky es similar al cultivo en aguas profundas, pero utiliza un depósito de agua que no circula.

Cultivo de aguas profundas con alimentación superior

Top-fed El cultivo en aguas profundas es una técnica que implica la entrega de una solución nutritiva altamente oxigenada directamente a la zona de raíces de las plantas. Mientras que el cultivo en aguas profundas implica que las raíces de las plantas cuelguen hacia un depósito de solución nutritiva, en el cultivo en aguas profundas con alimentación superior, la solución se bombea desde el depósito hasta las raíces (alimentación superior). El agua se libera sobre las raíces de la planta y luego regresa al depósito de abajo en un sistema de recirculación constante. Al igual que con la cultura de aguas profundas, hay una piedra de aire en el depósito que bombea aire al agua a través de una manguera desde el exterior del depósito. La piedra de aire ayuda a añadir oxígeno al agua. Tanto la piedra difusora como la bomba de agua funcionan las 24 horas del día.

La mayor ventaja del cultivo en aguas profundas con alimentación superior sobre el cultivo en aguas profundas estándar es un mayor crecimiento durante las primeras semanas. Con la cultura de aguas profundas, hay un momento en que las raíces aún no han llegado al agua. Con el cultivo en aguas profundas alimentado por la parte superior, las raíces tienen fácil acceso al agua desde el principio y crecerán hasta el reservorio debajo mucho más rápido que con un sistema de cultivo en aguas profundas. Una vez que las raíces han llegado al reservorio de abajo, no hay una gran ventaja con el cultivo en aguas profundas con alimentación superior sobre el cultivo en aguas profundas estándar. Sin embargo, debido al crecimiento más rápido al principio, el tiempo de crecimiento puede reducirse unas pocas semanas.

Rotatorio

Una demostración giratoria de cultivo hidropónico en la Expo del pabellón belga en 2015

Un jardín hidropónico giratorio es un estilo de cultivo hidropónico comercial creado dentro de un marco circular que gira continuamente durante todo el ciclo de crecimiento de cualquier planta que se esté cultivando.

Si bien las especificaciones del sistema varían, los sistemas generalmente rotan una vez por hora, lo que le da a la planta 24 vueltas completas dentro del círculo cada período de 24 horas. En el centro de cada jardín hidropónico giratorio puede haber una luz de crecimiento de alta intensidad, diseñada para simular la luz del sol, a menudo con la ayuda de un temporizador mecanizado.

Cada día, a medida que las plantas giran, se riegan periódicamente con una solución de crecimiento hidropónico para proporcionar todos los nutrientes necesarios para un crecimiento sólido. Debido a la lucha continua de las plantas contra la gravedad, las plantas suelen madurar mucho más rápido que cuando se cultivan en tierra u otros sistemas de cultivo hidropónico tradicionales. Debido a que los sistemas hidropónicos rotativos tienen un tamaño pequeño, permiten cultivar más material vegetal por área de espacio que otros sistemas hidropónicos tradicionales.

Los sistemas hidropónicos rotativos deben evitarse en la mayoría de las circunstancias, principalmente debido a su naturaleza experimental y sus altos costos para encontrarlos, comprarlos, operarlos y mantenerlos.

Sustratos (materiales de apoyo al cultivo)

Una de las decisiones más obvias que deben tomar los agricultores hidropónicos es qué medio deben usar. Diferentes medios son apropiados para diferentes técnicas de cultivo.

Lana de roca

Lana de roca

La lana de roca (lana mineral) es el medio más utilizado en hidroponía. La lana de roca es un sustrato inerte adecuado tanto para sistemas de recirculación como de recuperación de residuos. La lana de roca está hecha de roca fundida, basalto o "escoria" que se hila en haces de fibras de un solo filamento y se une a un medio capaz de acción capilar y, de hecho, está protegido de la degradación microbiológica más común. La lana de roca generalmente se usa solo para la etapa de plántula, o con clones recién cortados, pero puede permanecer con la base de la planta durante toda su vida. La lana de roca tiene muchas ventajas y algunas desventajas. Siendo este último la posible irritación de la piel (mecánica) durante la manipulación (1:1000). Enjuagar con agua fría generalmente trae alivio. Las ventajas incluyen su eficiencia y eficacia comprobadas como sustrato hidropónico comercial. La mayor parte de la lana de roca vendida hasta la fecha es un material no peligroso ni cancerígeno, incluido en la Nota Q del Reglamento de Clasificación, Empaquetado y Etiquetado (CLP) de la Unión Europea.

Los productos de lana mineral se pueden diseñar para contener grandes cantidades de agua y aire que ayuden al crecimiento de las raíces y la absorción de nutrientes en hidroponía; su naturaleza fibrosa también proporciona una buena estructura mecánica para mantener estable la planta. El pH naturalmente alto de la lana mineral las hace inicialmente inadecuadas para el crecimiento de las plantas y requiere "acondicionamiento" para producir una lana con un pH estable y apropiado.

Árido de arcilla expandida

Agregado ampliado de arcilla

Los gránulos de arcilla cocida son adecuados para sistemas hidropónicos en los que todos los nutrientes se controlan cuidadosamente en solución de agua. Los gránulos de arcilla son inertes, de pH neutro y no contienen ningún valor nutritivo.

La arcilla se forma en gránulos redondos y se cuece en hornos rotatorios a 1200 °C (2190 °F). Esto hace que la arcilla se expanda, como palomitas de maíz, y se vuelva porosa. Es liviano y no se compacta con el tiempo. La forma de un gránulo individual puede ser irregular o uniforme según la marca y el proceso de fabricación. Los fabricantes consideran que la arcilla expandida es un medio de cultivo ecológicamente sostenible y reutilizable debido a su capacidad para limpiarse y esterilizarse, normalmente lavándola en soluciones de vinagre blanco, lejía con cloro o peróxido de hidrógeno (H< sup style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">
2
O
2
), y enjuague completamente.

Otra opinión es que es mejor no reutilizar los guijarros de arcilla, incluso cuando se limpian, debido al crecimiento de raíces que pueden ingresar al medio. Se ha demostrado que romper un guijarro de arcilla después de un cultivo revela este crecimiento.

Piedras de crecimiento

Las piedras de crecimiento, hechas de desechos de vidrio, tienen más espacio de retención de aire y agua que la perlita y la turba. Este agregado retiene más agua que las cascarillas de arroz sancochado. Los Growstones por volumen consisten en 0,5 a 5 % de carbonato de calcio; para una bolsa estándar de 5,1 kg de Growstones, corresponde a 25,8 a 258 gramos de carbonato de calcio. El resto es vidrio de cal sodada.

Boca de coco

Plantas de cannabis "Madre" creciendo en coir con perlita.

Independientemente de la demanda hidropónica, la fibra de coco es un subproducto natural derivado de los procesos del coco. La cáscara exterior de un coco consiste en fibras que se usan comúnmente para hacer una gran variedad de artículos que van desde tapetes hasta cepillos. Después de que las fibras largas se usan para esas aplicaciones, el polvo y las fibras cortas se fusionan para crear fibra de coco. Los cocos absorben altos niveles de nutrientes a lo largo de su ciclo de vida, por lo que la fibra de coco debe pasar por un proceso de maduración antes de que se convierta en un medio de crecimiento viable. Este proceso elimina la sal, los taninos y los compuestos fenólicos mediante un importante lavado con agua. El agua contaminada es un subproducto de este proceso, ya que se necesitan entre trescientos y seiscientos litros de agua por metro cúbico de fibra de coco. Además, esta maduración puede demorar hasta seis meses y un estudio concluyó que las condiciones de trabajo durante el proceso de maduración son peligrosas y serían ilegales en América del Norte y Europa. A pesar de requerir atención, presentar riesgos para la salud e impactos ambientales, la fibra de coco tiene impresionantes propiedades materiales. Cuando se expone al agua, el material marrón, seco, grueso y fibroso se expande casi tres o cuatro veces su tamaño original. Esta característica combinada con la capacidad de retención de agua de la fibra de coco y la resistencia a plagas y enfermedades lo convierten en un medio de crecimiento eficaz. Utilizada como alternativa a la lana de roca, la fibra de coco, también conocida como turba de fibra de coco, ofrece condiciones de cultivo optimizadas.

Cáscaras de arroz

Zarpas de arroz

La cáscara de arroz sancochado (PBH, por sus siglas en inglés) es un subproducto agrícola que de otro modo tendría poco uso. Se descomponen con el tiempo y permiten el drenaje, e incluso retienen menos agua que las piedras de crecimiento. Un estudio mostró que las cáscaras de arroz no afectaron los efectos de los reguladores del crecimiento de las plantas.

Perlita

Perlite

La perlita es una roca volcánica que se ha sobrecalentado para convertirla en guijarros de vidrio expandido muy livianos. Se utiliza suelto o en fundas de plástico sumergidas en el agua. También se usa en mezclas de tierra para macetas para disminuir la densidad del suelo. Contiene una gran cantidad de flúor que podría ser perjudicial para algunas plantas. La perlita tiene propiedades y usos similares a los de la vermiculita pero, en general, retiene más aire y menos agua y es flotante.

Vermiculita

Vermiculite

Al igual que la perlita, la vermiculita es un mineral que se sobrecalienta hasta que se expande en guijarros livianos. La vermiculita retiene más agua que la perlita y tiene un efecto "absorbente" natural. propiedad que puede extraer agua y nutrientes en un sistema hidropónico pasivo. Si hay demasiada agua y no hay suficiente aire alrededor de las raíces de las plantas, es posible reducir gradualmente la capacidad de retención de agua del medio mezclando cantidades crecientes de perlita.

Pumita

Piedra dulce

Al igual que la perlita, la piedra pómez es una roca volcánica extraída de peso ligero que encuentra aplicación en la hidroponía.

Arena

La arena es barata y fácil de conseguir. Sin embargo, es pesado, no retiene muy bien el agua y debe esterilizarse entre usos.

Grava

El mismo tipo que se usa en los acuarios, aunque se puede usar cualquier grava pequeña, siempre que se lave primero. De hecho, las plantas que crecen en un lecho de filtro de grava tradicional típico, con agua que circula mediante bombas eléctricas de cabeza, se cultivan de hecho mediante hidroponía de grava, también denominada "nutricultura". La grava es económica, fácil de mantener limpia, drena bien y no se satura de agua. Sin embargo, también es pesado y, si el sistema no proporciona agua de forma continua, las raíces de las plantas pueden secarse.

Fibra de madera

Excelsior, o lana de madera

La fibra de madera, producida a partir de la fricción del vapor de la madera, es un sustrato orgánico eficaz para la hidroponía. Tiene la ventaja de que mantiene su estructura durante mucho tiempo. La lana de madera (es decir, astillas de madera) se ha utilizado desde los primeros días de la investigación hidropónica. Sin embargo, investigaciones más recientes sugieren que la fibra de madera puede tener efectos perjudiciales sobre los "reguladores del crecimiento de las plantas".

Lana de oveja

La lana de esquila de ovejas es un medio de cultivo renovable poco utilizado pero prometedor. En un estudio que comparó la lana con losas de turba, losas de fibra de coco, perlita y losas de lana de roca para cultivar plantas de pepino, la lana de oveja tenía una mayor capacidad de aire del 70 %, que disminuyó con el uso a un 43 % comparable, y la capacidad de agua aumentó de 23 % a 44% con el uso. El uso de lana de oveja dio como resultado el mayor rendimiento de los sustratos probados, mientras que la aplicación de un bioestimulador que consiste en ácido húmico, ácido láctico y Bacillus subtilis mejoró los rendimientos en todos los sustratos.

Fragmentos de ladrillo

Los fragmentos de ladrillo tienen propiedades similares a la grava. Tienen las desventajas añadidas de que posiblemente alteren el pH y requieran una limpieza adicional antes de su reutilización.

Cacahuetes de poliestireno

Maní de espuma de poliestireno

Los cacahuetes de poliestireno son económicos, fácilmente disponibles y tienen un drenaje excelente. Sin embargo, pueden ser demasiado livianos para algunos usos. Se utilizan principalmente en sistemas de tubo cerrado. Tenga en cuenta que se deben usar cacahuetes de poliestireno no biodegradables; los cacahuetes de embalaje biodegradables se descompondrán en un lodo. Las plantas pueden absorber estireno y pasarlo a sus consumidores; este es un posible riesgo para la salud.

Soluciones de nutrientes

Soluciones hidropónicas inorgánicas

La formulación de soluciones hidropónicas es una aplicación de nutrición vegetal, con síntomas de deficiencia de nutrientes que reflejan los que se encuentran en la agricultura tradicional basada en el suelo. Sin embargo, la química subyacente de las soluciones hidropónicas puede diferir de la química del suelo de muchas maneras importantes. Las diferencias importantes incluyen:

  • A diferencia del suelo, las soluciones de nutrientes hidropónicos no tienen capacidad de intercambio de cation (CEC) de partículas de arcilla o materia orgánica. La ausencia de CEC y los poros del suelo significa que las concentraciones de pH, saturación de oxígeno y nutrientes pueden cambiar mucho más rápidamente en configuraciones hidropónicas de lo posible en el suelo.
  • La absorción selectiva de nutrientes por las plantas a menudo desbalanza la cantidad de contraprestación en la solución. Este desequilibrio puede afectar rápidamente la solución pH y la capacidad de las plantas para absorber nutrientes de carga iónica similar (ver potencial de membrana del artículo). Por ejemplo, las aniones de nitrato a menudo se consumen rápidamente por las plantas para formar proteínas, dejando un exceso de caciones en solución. Este desequilibrio de cación puede llevar a síntomas de deficiencia en otros nutrientes basados en la cación (por ejemplo, Mg2+) incluso cuando una cantidad ideal de esos nutrientes se disuelve en la solución.
  • Dependiendo del pH o de la presencia de contaminantes de agua, los nutrientes como el hierro pueden precipitarse de la solución y no estar disponibles para las plantas. A menudo es necesario realizar ajustes de rutina a pH, amortiguar la solución o el uso de agentes de masticación.
  • A diferencia de los tipos de suelo, que pueden variar mucho en su composición, las soluciones hidropónicas a menudo se estandarizan y requieren mantenimiento rutinario para el cultivo de plantas. En condiciones controladas de laboratorio, las soluciones hidropónicas se ajustan periódicamente a pH casi neutral (pH 6.0) y se aerran con oxígeno. Además, los niveles de agua deben rellenarse para tener en cuenta las pérdidas de transpiración y las soluciones de nutrientes requieren re-fortificación para corregir los desequilibrios de nutrientes que se producen a medida que crecen las plantas y agotan las reservas de nutrientes. A veces la medición regular de iones de nitrato se utiliza como parámetro clave para estimar las proporciones y concentraciones restantes de otros iones de nutrientes esenciales para restaurar una solución equilibrada.
  • Ejemplos conocidos de soluciones de nutrientes estandarizadas y equilibradas son la solución Hoagland, la solución de nutrientes de Long Ashton o la solución Knop.

Al igual que en la agricultura convencional, los nutrientes deben ajustarse para satisfacer la ley de Liebig del mínimo para cada variedad de planta específica. Sin embargo, existen concentraciones generalmente aceptables para las soluciones de nutrientes, con rangos de concentración mínimos y máximos para la mayoría de las plantas que son algo similares. La mayoría de las soluciones de nutrientes se mezclan para tener concentraciones entre 1000 y 2500 ppm. Las concentraciones aceptables para los iones de nutrientes individuales, que comprenden esa cifra total de ppm, se resumen en la siguiente tabla. Para los nutrientes esenciales, las concentraciones por debajo de estos rangos a menudo conducen a deficiencias de nutrientes, mientras que exceder estos rangos puede conducir a la toxicidad de los nutrientes. Las concentraciones nutricionales óptimas para las variedades de plantas se encuentran empíricamente mediante la experiencia o mediante pruebas de tejido vegetal.

ElementoFunciónForma iónica (s)Bajo rango (ppm)Alto rango (ppm)Fuentes comunesComentario
Nitrogenmacronutrientes esencialesNO3 - NH+ 41001000KNO3, NH4NO3, Ca(NO3)2, HNO3, (NH4)2SO4, y (NH4)2HPO4 NH+
4
interfiere con Ca2+ ingesta y puede ser tóxico para las plantas si se utiliza como principal fuente de nitrógeno. 3:1 ratio de NO
3
-N a NH+
4
-Nwt) se recomienda a veces equilibrar pH durante la absorción de nitrógeno. Las plantas responden de manera diferente dependiendo de la forma de nitrógeno, por ejemplo, el amonio tiene una carga positiva, y por lo tanto, la planta expulsa un protón (H+
) para cada NH+
4
se ha llevado a cabo una reducción en el pH rinoceronte. Cuando se suministra con NO
3
, lo contrario puede ocurrir donde la planta libera bicarbonato (HCO)
3
) que aumenta el pH rinoceronte. Estos cambios en el pH pueden influir en la disponibilidad de otros nutrientes vegetales (por ejemplo, Zn, Ca, Mg).
Potasiomacronutrientes esencialesK+100400KNO3, K2SO4, KCl, KOH, K2CO3, K2HPO4, y K2SiO3Las altas concentraciones interfieren con la función de Fe, Mn y Zn. Las deficiencias de zinc a menudo son las más aparentes.
fósforomacronutrientes esencialesPO3−430100K2HPO4, KH2PO4, NH4H2PO4, H3PO4, y Ca(H2PO4)2Exceso NO
3
tiende a inhibir PO3 - 3
4
absorción. La relación entre hierro y PO3 - 3
4
puede afectar las reacciones de co-precipitación.
Calciomacronutrientes esencialesCa2+200500Ca(NO3)2, Ca(H2PO4)2, CaSO4, CaCl2Excess Ca2+ inhibiciones Mg2+ Levántate.
Magnesiomacronutrientes esencialesMg2+50100MgSO4 y MgCl2No debe exceder Ca2+ concentración debido a la captación competitiva.
Sulfuromacronutrientes esencialesSO2-4501000MgSO4, K2SO4, CaSO4, H2SO4, (NH4)2SO4, ZnSO4, CuSO4, FeSO4, y MnSO4A diferencia de la mayoría de los nutrientes, las plantas pueden tolerar una alta concentración del SO2 - 2
4
, absorbiendo selectivamente el nutriente según sea necesario. Sin embargo, todavía se aplican efectos de contracción indeseables.
IronMicronutrientes esencialesFe3+ y Fe2+25FeDTPA, FeEDTA, citrato de hierro, tartrato de hierro, FeCl3, Ferric EDTA y FeSO4p Los valores de H superiores a 6.5 disminuyen enormemente la solubilidad de hierro. A menudo se agregan agentes de cribado (por ejemplo DTPA, ácido cítrico o EDTA) para aumentar la solubilidad de hierro sobre un rango de pH mayor.
ZincMicronutrientes esencialesZn2+0,051ZnSO4El exceso de zinc es altamente tóxico para las plantas pero es esencial para las plantas en bajas concentraciones. El contenido de zinc de alimentos basados en plantas disponibles comercialmente varía de 3 a 10 μg/g de peso fresco.
CopperMicronutrientes esencialesCu2+0,011CuSO4La sensibilidad vegetal al cobre es muy variable. 0.1 ppm puede ser tóxico para algunas plantas, mientras que una concentración de hasta 0,5 ppm para muchas plantas se considera a menudo ideal.
ManganeseMicronutrientes esencialesMn2+0.51MnSO4 y MnCl2La absorción aumenta con concentraciones altas de PO3 a 4.
BoronMicronutrientes esencialesB(OH)−40.310H3BO3, y Na2B4O7Un nutriente esencial, sin embargo, algunas plantas son altamente sensibles al borón (por ejemplo, los efectos tóxicos son evidentes en los árboles cítricos a 0,5 ppm).
MolybdenumMicronutrientes esencialesMoO-40,0010,05(NH4)6Mo7O24 y Na2MoO4Un componente de la reductasa de nitrato de enzima y requerido por rinozobia para la fijación de nitrógeno.
CloroMicronutrientes esencialesCl0.659KCl, CaCl2, MgCl2, y NaClPuede interferir con NO
3
toma en algunas plantas pero puede ser beneficioso en algunas plantas (por ejemplo, en espárragos a 5 ppm). Absentimiento en coníferos, helechos y la mayoría de biografías. Chloride es uno de los 16 elementos esenciales para el crecimiento de plantas. Debido a que se supone que se necesita en pequeñas cantidades para un crecimiento saludable de las plantas (traducido 50–100 μM en los medios de nutrientes), el cloruro se clasifica como micronutrientes.
AluminioMicronutrientes variablesAl3+010Al2(SO4)3Esencial para algunas plantas (por ejemplo, guisantes, maíz, girasoles y cereales). Puede ser tóxico para algunas plantas inferiores a 10 ppm. A veces se utiliza para producir pigmentos de flores (por ejemplo, por Hydrangeas).
SiliconMicronutrientes variablesSiO2−30140K2SiO3, Na2SiO3, y H2SiO3Presente en la mayoría de las plantas, abundante en cultivos de cereales, hierbas y corteza de árboles. Evidencia de SiO2 - 2
3
mejora la resistencia a las enfermedades vegetales existe.
TitanioMicronutrientes variablesTi3+05H4TiO4Podría ser esencial pero rastrear Ti3+ es tan omnipresente que su adición rara vez es justificada. A 5 ppm efectos favorables de crecimiento en algunos cultivos son notables (por ejemplo, piña y guisantes).
CobaltoMicronutrientes variablesCo2+00.1CoSO4Necesario de rinozobia, importante para la nodulación de raíz de legumbre. Algunas algas requieren cobalto para la síntesis de vitamina B12.
NickelMicronutrientes variablesNi2+0,0571,5NiSO4 y NiCO3Esencial para muchas plantas (por ejemplo, legumbres y algunos cultivos de grano). También se utiliza en la enzima urease.
SodiumMicronutrientes no esencialesNa+031Na2SiO3, Na2SO4, NaCl, NaHCO3, y NaOHNa+ puede reemplazar parcialmente K+ en algunas funciones de planta pero K+ sigue siendo un nutriente esencial.
VanadiumMicronutrientes no esencialesVO2+0Trace, indeterminadoVOSO4Beneficial para la fijación N2 de rizobial.
LitioMicronutrientes no esencialesLi+0IndeterminadosLi2SO4, LiCl y LiOHLi+ puede aumentar el contenido de clorofila de algunas plantas (por ejemplo, plantas de papa y pimienta).

Soluciones hidropónicas orgánicas

Los fertilizantes orgánicos se pueden usar para complementar o reemplazar por completo los compuestos inorgánicos que se usan en las soluciones hidropónicas convencionales. Sin embargo, el uso de fertilizantes orgánicos presenta una serie de desafíos que no se resuelven fácilmente. Ejemplos incluyen:

  • Los fertilizantes orgánicos son muy variables en sus composiciones nutricionales en términos de minerales y diferentes especies químicas. Incluso materiales similares pueden diferir significativamente en base a su fuente (por ejemplo, la calidad del estiércol varía según la dieta de un animal).
  • fertilizantes orgánicos son a menudo provenientes de subproductos animales, haciendo que la transmisión de enfermedades sea una grave preocupación para las plantas cultivadas para el consumo humano o forraje animal.
  • fertilizantes orgánicos son a menudo partículas y pueden coagular sustratos u otros equipos de cultivo. Con frecuencia es necesario llevar o fresar los materiales orgánicos a polvos finos.
  • Los procesos de degradación bioquímica y conversión de materiales orgánicos pueden poner los ingredientes minerales a disposición de las plantas.
  • algunos materiales orgánicos (es decir, los estiércol y el desfalto) pueden degradarse aún más para emitir olores áridos bajo condiciones anaeróbicas.
  • muchas moléculas orgánicas (es decir, azúcares) exigen oxígeno adicional durante la degradación aeróbica, que es esencial para la respiración celular en las raíces de la planta.
  • compuestos orgánicos (es decir, azúcares, vitaminas, a.o.) no son necesarios para la nutrición vegetal normal.

Sin embargo, si se toman precauciones, los fertilizantes orgánicos se pueden utilizar con éxito en hidroponía.

Macronutrientes de origen orgánico

En la siguiente tabla se enumeran ejemplos de materiales adecuados, con su contenido nutricional promedio tabulado en términos de porcentaje de masa seca.

Material orgánicoNP2O5K2OCaOMgOSO2Comentario
Sangre13,0%2.0%1.0%0,5%
cenizas de hueso35.0%46.0%1.0%0,5%
Bonemeal4.0%22.5%33.0%0,5%0,5%
Hoof / Horno de comida14,0%1.0%2.5%2.0%
Fishmeal9,5%7.0%0,5%
Derroche de lana3.5%0,5%2.0%0,5%
cenizas de madera2.0%5.0%33.0%3.5%1.0%
Cottonseed ashes5.5%27.0%9,5%5.0%2.5%
Comida de algodón7.0%3.0%2.0%0,5%0,5%
Langosta seca o saltamontes10.0%1,5%0,5%0,5%
Desecho de cuero5.5% a 22%Un polvo fino.
Comida de cierre, algas líquidas1%12%Productos comerciales disponibles.
Manumbra de aves2% a 5%2,5% a 3%1,3% a 3%4.0%1.0%2.0%Un compost líquido que se realiza para eliminar sólidos y comprobar para patógenos.
Mansión de ovejas2.0%1,5%3.0%4.0%2.0%1,5%Igual que el estiércol de aves.
Goat manure1,5%1,5%3.0%2.0%Igual que el estiércol de aves.
Mansión de caballo3% a 6%1,5%2% a 5%1,5%1.0%0,5%Igual que el estiércol de aves.
Mansión de vaca2.0%1,5%2.0%4.0%1,1%0,5%Igual que el estiércol de aves.
Bat guano8.0%40%29%TraceTraceTraceAlto en micronutrientes. Disponible comercialmente.
Bird guano13%8%20%TraceTraceTraceAlto en micronutrientes. Disponible comercialmente.

Micronutrientes de origen orgánico

Los micronutrientes también pueden obtenerse de fertilizantes orgánicos. Por ejemplo, la corteza de pino compostada tiene un alto contenido de manganeso y, a veces, se usa para cumplir con ese requisito mineral en soluciones hidropónicas. Para satisfacer los requisitos de los programas orgánicos nacionales, también se pueden agregar minerales pulverizados sin refinar (por ejemplo, yeso, calcita y glauconita) para satisfacer las necesidades nutricionales de una planta.

Aditivos

Se pueden agregar compuestos tanto en sistemas hidropónicos orgánicos como convencionales para mejorar la adquisición y absorción de nutrientes por parte de la planta.. Se ha demostrado que los agentes quelantes y el ácido húmico aumentan la absorción de nutrientes. Además, se ha demostrado que las rizobacterias promotoras del crecimiento de las plantas (PGPR), que se utilizan regularmente en la agricultura de campo e invernadero, benefician el desarrollo del crecimiento de las plantas hidropónicas y la adquisición de nutrientes. Se sabe que algunos PGPR aumentan la fijación de nitrógeno. Si bien el nitrógeno suele ser abundante en los sistemas hidropónicos con regímenes de fertilización mantenidos adecuadamente, los géneros Azospirillum y Azotobacter pueden ayudar a mantener las formas movilizadas de nitrógeno en sistemas con mayor crecimiento microbiano en la rizosfera. Los métodos de fertilización tradicionales a menudo conducen a altas concentraciones acumuladas de nitrato dentro del tejido vegetal en el momento de la cosecha. Se ha demostrado que Rhodopseudo-monas palustris aumenta la eficiencia en el uso de nitrógeno, aumenta el rendimiento y reduce la concentración de nitrato en un 88 % en la cosecha en comparación con los métodos tradicionales de fertilización hidropónica en vegetales de hojas verdes. Muchos Bacillus spp., Pseudomonas spp. y Streptomyces spp. convertir formas de fósforo en el suelo que no están disponibles para la planta en aniones solubles al disminuir el pH del suelo, liberar fósforo unido en forma quelada que está disponible en un rango de pH más amplio y mineralizar fósforo orgánico.

Algunos estudios han encontrado que los inoculantes de Bacillus permiten que la lechuga de hoja hidropónica supere el alto estrés salino que de otro modo reduciría el crecimiento. Esto puede ser especialmente beneficioso en regiones con alta conductividad eléctrica o contenido de sal en su fuente de agua. Esto podría evitar potencialmente los costosos sistemas de filtración por ósmosis inversa mientras se mantiene un alto rendimiento de los cultivos.

Herramientas

Equipamiento común

Manejar las concentraciones de nutrientes, la saturación de oxígeno y los valores de pH dentro de rangos aceptables es esencial para una horticultura hidropónica exitosa. Las herramientas comunes utilizadas para administrar las soluciones hidropónicas incluyen:

  • Medidores de conductividad eléctrica, una herramienta que estima los pm de nutrientes midiendo lo bien que una solución transmite una corriente eléctrica.
  • p Medidor H, una herramienta que utiliza una corriente eléctrica para determinar la concentración de iones de hidrógeno en la solución.
  • Electrodo de oxígeno, un sensor electroquímico para determinar la concentración de oxígeno en la solución.
  • Papel Litmus, tiras de indicador de pH desechables que determinan las concentraciones de iones de hidrógeno cambiando el color de la reacción química.
  • Cilindros graduados o cucharas de medición para medir soluciones hidropónicas premixed comerciales.

Equipo

El equipo químico también se puede utilizar para realizar análisis químicos precisos de soluciones de nutrientes. Ejemplos incluyen:

  • Balanzas para materiales de medición precisos.
  • Gafas de laboratorio, como burettes y pipetas, para realizar titraciones.
  • Colorímetros para pruebas de solución que aplican la ley Beer-Lambert.
  • Espectrofotómetro para medir las concentraciones del nitrato de parámetro clave y otros nutrientes, como fosfato, sulfato o hierro.

El uso de equipos químicos para soluciones hidropónicas puede ser beneficioso para los productores de cualquier origen porque las soluciones de nutrientes suelen ser reutilizables. Debido a que las soluciones de nutrientes prácticamente nunca se agotan por completo, y nunca debería ser debido a la presión osmótica inaceptablemente baja que resultaría, la refortificación de las soluciones antiguas con nuevos nutrientes puede ahorrar dinero a los productores y puede controlar la contaminación de fuentes puntuales, una fuente común de eutrofización. de lagos y arroyos cercanos.

Software

Aunque los aficionados a la hidroponía y los pequeños cultivadores comerciales suelen comprar las soluciones de nutrientes concentrados premezclados a fabricantes comerciales de nutrientes, existen varias herramientas para ayudar a cualquier persona a preparar sus propias soluciones sin un conocimiento profundo de la química. Las herramientas gratuitas y de código abierto HydroBuddy e HydroCal han sido creadas por químicos profesionales para ayudar a cualquier cultivador hidropónico a preparar sus propias soluciones de nutrientes. El primer programa está disponible para Windows, Mac y Linux, mientras que el segundo se puede utilizar a través de una sencilla interfaz de JavaScript. Ambos programas permiten la preparación de soluciones de nutrientes básicas, aunque HydroBuddy brinda funcionalidad adicional para usar y guardar sustancias personalizadas, guardar formulaciones y predecir valores de conductividad eléctrica.

Mezcla de soluciones

A menudo, mezclar soluciones hidropónicas usando sales individuales no es práctico para los aficionados o los productores comerciales a pequeña escala porque los productos comerciales están disponibles a precios razonables. Sin embargo, incluso cuando se compran productos comerciales, los fertilizantes multicomponentes son populares. A menudo, estos productos se compran como fórmulas de tres partes que enfatizan ciertas funciones nutricionales. Por ejemplo, las soluciones para el crecimiento vegetativo (es decir, con alto contenido de nitrógeno), la floración (es decir, con alto contenido de potasio y fósforo) y las soluciones de micronutrientes (es decir, con minerales traza) son populares. El momento y la aplicación de estos fertilizantes de varias partes deben coincidir con la etapa de crecimiento de la planta. Por ejemplo, al final del ciclo de vida de una planta anual, se debe restringir el uso de fertilizantes con alto contenido de nitrógeno. En la mayoría de las plantas, la restricción de nitrógeno inhibe el crecimiento vegetativo y ayuda a inducir la floración.

Mejoras adicionales

Plantas jóvenes de cannabis en una sala de cultivo de ébano y flujo, Alaska.

Cuartos de cultivo

Con la reducción de los problemas de plagas y la alimentación constante de nutrientes a las raíces, la productividad en hidroponía es alta; sin embargo, los productores pueden aumentar aún más el rendimiento manipulando el entorno de una planta mediante la construcción de cuartos de cultivo sofisticados.

Enriquecimiento de CO2

Para aumentar aún más el rendimiento, algunos invernaderos sellados inyectan CO2 en su entorno para ayudar a mejorar el crecimiento y la fertilidad de las plantas.

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