Sustratos e medios de cultivo by Diego Lamas

Sustratos e medios de cultivo

Diego Lamas Adan

Sustratos e medios de cultivo

Índice: Definicion de sustrato. .................................................................................................................. 3 Propiedades do sustrato. .............................................................................................................. 3 Propiedades físicas: ................................................................................................................... 3 Propiedades químicas. .............................................................................................................. 4 Propiedades bioloxicas. ............................................................................................................. 5 Características do sustrato ideal. .................................................................................................. 5 Propiedades físicas. ................................................................................................................... 6 Propiedades químicas. .............................................................................................................. 6 Outras propiedades................................................................................................................... 6 Tipos de sustratos. ........................................................................................................................ 7 Según as suas propiedades. ...................................................................................................... 7 Según o orixe dos materiales. ................................................................................................... 7 Descripción xeral dalguns sustratos. ............................................................................................. 8 Sustratos naturales. .................................................................................................................. 8 Sustratos artificiales. ................................................................................................................. 9 Sistemas de cultivo. ..................................................................................................................... 11 Cultivo en grava con subirragacion ......................................................................................... 11 Cultivo en sustratos con baixa capacidade de retención de auga. ......................................... 12 Cultivo en sistemas convencionais con sustrato. .................................................................... 13 Cultivo en bancadas de area. .................................................................................................. 13 Cultivo en sacos recheos de sustrato. ..................................................................................... 13 Outros sistemas de cultivo. ..................................................................................................... 14

Sustratos e medios de cultivo

Definición de sustrato. Un sustrato e todo o material sólido distinto do solo, natural, de sínteses ou residual, mineral ou orgánico, que colocado nun contenedor, en forma pura ou en mezcla, permite anclar o sistema radicular da planta, desempeñando o papel de soporte para a planta. O sustrato pode intervir ou non no complexo proceso de nutrición mineral da planta.

Propiedades do sustrato. Propiedades físicas: A) Porosidade. E o volume total do medio non ocupado polas partículas sólidas, e polo tanto, estarao por aire ou auga nunha certa proporción. O seu valor óptimo non debería ser inferior o 80-85%, aínda que sustratos de menor porosidade poden ser usados en determinadas condicións. B) Densidade. A densidade do sustrato podese referir ben a do material sólido que o compón e entonces falase da densidade real, ou ben a densidade calculada considerando o espazo total ocupado polos compoñentes sólidos mais o espazo poros. A densidade real ten un interés relativo. O seu valor varia según a materia de que se trate e sole oscilar entre 2.53 para a maioría dos de orixen mineral. A densidade aparente indica indirectamente a porosidade do sustrato e a súa facilidade de transporte e manexo. Os valores de densidade aparente prefírense baixos (0.7-1) e que garantisen unha certa consistencia da estrutura. C) Estrutura. Pode ser granular como a maioría dos sustratos minerais ou ben fibrilar. A primeira non ten forma estable, acoplanse facilmente a forma do contenedor, mentres que a segunda dependerá das características das 3

Sustratos e medios de cultivo

fibras. Se son fixadas por algún tipo de material de cementación, conservan formas ríxidas e non se adaptan o recipiente pero teñen certa facilidade de cambio de volume e consistencia cando pasan de secas a molladas. D) Granulometría. O tamaño dos gránulos ou fibras condiciona o comportamento do sustrato, xa que ademais da súa densidade aparente varia o seu comportamento hídrico a causa da súa porosidade externa, que aumenta o tamaño dos poros conforme sea maior a granulometría.

Propiedades químicas. A reactividade química dun sustrato definese como a transferencia de materia entre o sustrato e a solución nutritiva que alimenta as plantas a traves das raíces. Esta transferencia e recíproca entre o sustrato e solución de nutrintes e pode ser debida a reacions de distinta natureza. A) Químicas: Debense a disolución e hidrólises dos propios sustratos e poden provocar: 

Efectos fitotoxicos por liberación de ións H+ e OH- e certos ións metálicos como o Co+2.



Efectos carenciais debido a hidrólises alcalina de algúns sustratos que provocan un aumento do pH e a precipitación do fósforo e algúns microelementos.



Efectos osmóticos provocados por un exceso de sales solubles e o conseguinte descenso na absorción da auga por planta.

B) Físico-quimicas. Son reaccións de intercambio de ións. Danse en sustratos con contidos en materia orgánica ou os de orixen arxiloso, e decir, aqueles nos que hai certa capacidade de intercambio cationico (C.I.C.). Estas reaccións provocan modificacións no pH e na composición química da solución nutritiva polo que o control da nutrición da planta faise mais difícil. C) Bioquímicas. Son reaccións que producen a biodegradación dos materiais que compoñen o sustrato. Prodúcese sobre todo en materiais de orixen 4

Sustratos e medios de cultivo

orgánico, destruíndo a estrutura e variando as súas propiedades físicas. Esta biodegradación libera Co2 e outros elementos minerais por destrución da materia orgánica. Normalmente prefírense sustratos inertes fronte aos quimicamente activos. A actividade química aporta a solución nutritiva elementos adicionais por procesos de hidrólises ou solubilidade.

Propiedades biolóxicas. Calquera actividade biolóxica nos sustratos e claramente prexudicial. Os microorganismos compiten coa raíz por osixeno e nutrintes. Tamén poden degradar o sustrato e empeorar as súas características físicas de partida. Xeralmente diminúen a súa capacidade de aireación, podéndose producir asfixia radicular. Así as propiedades biolóxicas dun sustrato pódense concretar en: A) Velocidade de descomposición. A velocidade de descomposición esta en función da poboación microbiana e das condicións ambientais nas que se encontre o sustrato. Esta pode provocar deficiencias de osixeno e nitróxeno, liberación de sustancias fitotoxicas e contracion do sustrato. B) Efectos dos produtos de descomposion. Moitos dos efectos biolóxicos dos sustratos orgánicos atribúense aos acedos húmicos e fulvicos, que son os produtos finais da degradación biolóxica da lignina e a hemicelulosa. C) Actividade reguladora do crecemento. E conocida a existencia auxinica nos estratos de moitos materiais orgánicos utilizados nos medios de cultivo.

Características do sustrato ideal. O mellor medio de cultivo depende de numerosos factores como son o tipo de material vexetal co que se traballa ( sementes, plantas, estacas, etc), especie vexetal, condicións climáticas, sistemas e programas de rego e fertilización, aspectos económicos, etc…

Sustratos e medios de cultivo

Para obter bos resultados durante a xerminación, o enraizamento e o crecemento das plantas, requírese as seguintes características do medio de cultivo:

Propiedades físicas. 

Elevada capacidade de retención de auga facilmente dispoñible.



Suficiente suministro de aire.



Distribución do tamaño de partículas que manteñan as condicións anteriores.



Baixa densidade aparente.



Elevada porosidade.



Estrutura estable, que impida a contracion ou hinchazon do medio.

Propiedades químicas. 

Baixa ou apreciable capacidade de intercambio cationico.



Suficiente nivel de nutrintes asimilables.



Baixa salinidade.



Elevada capacidade tampón e capacidade para manter constante o pH.



Mínima velocidade de descomposion.

Outras propiedades. 

Libre de sementes de malas herbas, nematodos e outros patóxenos e sustancias fitotoxicas.



Reproductividade e dispoñibilidade.



Baixo coste.



Fácil de mezclar.



Fácil de desinfectar e estabilidade fronte a desinfección.



Resistencia a cambios externos físicos, químicos e ambientais. 6

Sustratos e medios de cultivo

Tipos de sustratos. Existen diferentes criterios de clasificación dos sustratos, basados no orixen dos materiais, a súa natureza, a súa capacidade de degradación, etc…

Según as súas propiedades. 

Sustratos quimicamente inertes: area granítica, grava, perlita, arxilla, lana de roca, etc…



Sustratos quimicamente activos: turbas rubias e negras, cortiza de pino, vermiculita, etc…

As diferenzas entre ambos veñen determinadas pola capacidade de intercambio cationico ou pola capacidade de almacenamento de nutrintes por parte do sustrato. Os sustratos quimicamente inertes actúan como soporte da planta. Os sustratos quimicamente activos serven de soporte a planta pero a súa vez actúan como deposito de reserva dos nutrintes aportados mediante a fertilización.

Según o orixe dos materiais. 1.1.1.

materiais orgánicos: 

De orixen natural. Caracterízanse por estar suxeitos a descomposion biolóxica (turbas).



De sínteses. Son polímeros orgánicos non biodegradables, que se obteñen mediante sínteses química.



Subprodutos e residuos de diferentes actividades agrícolas, industriais e urbanas.

1.1.2.

materiais inorgánicos ou minerais. 

De orixen natural. Obtéñense a partir de rochas ou minerais de orixen diverso, modificándose moitas veces de modo lixeiro, mediante tratamentos físicos sinxelos (area, grava…)



Transformados o tratados. A partir de rochas ou minerais, mediante tratamentos físicos, mais ou menos complexos (perlita, lana de roca, vermiculita…)



Residuos e subprodutos industriais. Comprende os materiais procedentes de moi distintas actividades industriais 7

Sustratos e medios de cultivo

Descrición xeral dalgúns sustratos. Sustratos naturais. A) Auga. E común como aportador de nutrintes, aínda que tamén se pode utilizar como sustrato. B) Gravas. Solen utilizarse as que posúen un diámetro entre 5-15 mm. Destacan as gravas de cuarzo, a pedra pómez e as que conteñen menos dun 10% en carbonato cálcico. A súa densidade aparente e de 1500-1800 kg/m3. Posúen unha boa estabilidade estrutural. C) Areas. As que proporcionan os mellores resultados son as areas de río. A súa granulometría mais adecuada oscila entre 0.5-2 mm de diámetro. A súa densidade e similar a da grava. A súa capacidade de retención de auga e media, e a súa capacidade de aireación diminúe co tempo pola súa compactación. D) Turba. Son materiais de orixen vexetal, de propiedades físicas e químicas variables en función do seu orixen. Pódense clasificar en dous grupos: turbas rubias e negras. As turbias rubias teñen maior contido en materia orgánica e están menos descompostas, as turbas negras están mais mineralizadas tendo un menor contido en materia orgánica. E mais frecuente o uso de turbas rubias no cultivo sen solo, debido a que as negras teñen unha aireación deficiente e uns contidos elevados en sales solubles. As turbas rubias teñen un bo nivel de retención de auga e de aireación pero moi variable en canto a súa composición.

Propiedades das turbas

Sustratos e medios de cultivo

Propiedades

Turbas rubias

Turbas negras

Densidade aparente (gr/cm3)

0,06 - 0,1

0.3-0.5

Densidade real (gr/cm3)

1.35

1,65 - 1,85

espazo poroso (%)

94 ou mais

80 - 84

1049

287

Aire (% volume)

7,6

Auga facilmente dispoñible (% volume)

33.5

Auga de reserva (% volume)

6.5

4,7

Auga dificilmente dispoñible (% volume)

25.3

47,7

C.I.C. (meq/100 gr)

110-130

250 ou mais

Capacidade de absorción da auga (gr/100 gr m.s.)

E) Cortiza de pino. Pódense emplear cortizas de diferentes especies vexetais, aínda que a mais empleada e a de pino, que procede basicamente da industria madeireira. O ser un material de orixe natural posúe unha gran varabiabilidade. As cortizas empleanse en estado fresco ou composto. As crudas poden provocar problemas de deficiencia de nitróxeno e de fitotoxicidade. F) Fibra de coco. Este produto obtense das fibras de coco. Ten unha capacidade de retención de auga de ata 3 ou 4 veces o seu peso, un pH lixeiramente acedo (6.3-6.5) e unha densidade aparente de 200 kg/m3.

Sustratos artificiais. 9

Sustratos e medios de cultivo

A) Perlita. E un material obtido como consecuencia dun tratamento térmico a uns 1000-1200 ºC dunha rocha silícea volcánica do grupo dos riolitas. Presentase en partículas brancas, as súas dimensións varían entre o 1.5 e 6 mm, con unha densidade baixa, en xeral inferior aos 100 kg/m3. Posúe unha capacidade de retención de auga de ata 5 veces o seu peso e unha elevada porosidade. Propiedades da perlita Tamaño (mm/diámetro) Propiedades físicas 0-15 0-5 3-5 (Tipo B-6) (Tipo B-12) (Tipo A-13) Densidade aparente (Kg/m3) 50-60 105-125 100-120 espazo poroso (%) 97,8 94 94,7 Material sólido (% volume) 2,2 6 5,3 Aire (% volume) 24,4 37,2 65,7 Auga facilmente dispoñible (% 37,6 24,6 6,9 volume) Auga de reserva (% volume) 8,5 6,7 2,7 Auga dificilmente dispoñible (% 27,3 25,5 19,4 volume)

B) Vermiculita. Obtense pola exfoliacion dun tipo de micas sometido a temperaturas superiores os 800 ºC. A súa densidade aparente e de 90 a 140 kg/m3, presentase en escamas de 5-10 mm. Pode reter 350 litros de auga por metro cubico e posúe unha boa capacidade de aireacion. C) Arxila expandida. Obtense tralo tratamento de módulos arxilosos a mais de 100ºC, formándose como unhas bolas de cortiza dura e un diámetro entre os 210 mm. A densidade aparente e de 400 kg/m3 e posúe unha baixa capacidade de retención de auga e unha boa capacidade de aireación. D) Polistireno expandido.

Sustratos e medios de cultivo

E un plástico troceado en floculos de 4-12 mm, de cor branco. A súa densidade e moi baixa, inferior a 50 kg/m3. Posúe pouca capacidade de retención de auga e unha boa aireación.

Sistemas de cultivo. Os sistemas de cultivo pódense clasificar en tres grandes grupos dependendo do medio no que se desarrollen as raíces: cultivos en sustrato, cultivos en auga ou hidropónicos e cultivos en aire ou aeroponicos. Aquí centrarémonos nos primeiros. Dentro dos cultivos en sustrato podemos distinguir a súa vez tres tipos en función do seu manexo. En primeiro lugar temos aqueles sistemas que funcionan por inundación periódica do sustrato mediante subirrigacion e nos que posteriormente realizase a recollida dos sobrantes, como o caso das bancadas de grava. En segundo lugar encóntranse aqueles sistemas que utilizan un sustrato con unha baixa capacidade de retención de auga e unha elevada aireación (grava) de forma que requiren un aporte moi frecuente de solución nutritiva a nivel superficial para asegurar un suministro adecuado de auga e nutrintes.

Cultivo en grava con subirragacion Este sistema de cultiva sen solo consiste nunha serie de bancadas construídas in situ a base de cemento ou ben prefabricadas, podendo ser tamén estas ultimas de asbesto-cemento ou incluso de materiais plásticos. Ditas bancadas solen presentar unha lonxitude de 20-35 m, unha anchura de 0.8-1.2 m e unha profundidade de 0.20-0.30 m, debendo ter unha pendente do 0.1 o 0.5% para facilitar a saída de lixiviado. As bancadas rachéanse dun agregado inerte, xeralmente de grava, con un tamaño superior aos 3 mm de diámetro, para facilitar a circulación da solución. Ditas bancadas inúndanse periodicamente coa solución nutritiva e posteriormente deixanse drenar, recolléndose a solución sobrante nun deposito. Dependendo como se faga circular esta solución, podese distinguir diferentes sistemas de cultivo por subirrigacion. 

Sistema de alimentación directa, na que a solución bombease desde o deposito de recollida a traves do sistema de drenaxe ata alcanzar o nivel adecuado, neste momento e cando a bomba se desconectase a solución drena de novo o deposito.

Sustratos e medios de cultivo



Cultivo en grava subirrigado con alimentación por gravidade. Cando a bancada e moi larga podese utilizar un sistema de alimentación por gravidade, na que a solución bombease desde o deposito de recollida do lixiviado ata outro situado na cabeza no extremo oposto. Un gran inconvinte destes sistemas e o seu elevado coste das bancadas, tamén implica a presenza de estruturas permanentes no invernadoiro no caso de que se fabriquen in situ.

Cultivo en sustratos con baixa capacidade de retención de auga. Consiste no empleo de sustratos de granulometría grosa, como grava ou perlita A16, de forma que o gran tamaño dos seus poros supoña unha baixa relación superficie/volume e que o equilibrio tensión superficie/forza gravitatoria que se estableza cando ditos poro conteñan un baixo volume de auga, formando unha película de espesor fino. 12

Sustratos e medios de cultivo

Cultivo en sistemas convencionais con sustrato. Son os mais estendidos desde o punto de vista comercial. O tipo de sustrato utilizado pode ser moi variado, pero en xeral buscase que presente unha alta capacidade de retención de auga, sen que limite a aireación da raíz, co fin de poder reducir o numero de regos e facilitar así o manexo do sistema. Do mesmo modo resulta importante que presente unha estrutura estable e unha baixa velocidade de descomposición para que a súa vida útil sea a maior posible.

Cultivo en bancadas de area. Estas bancadas sólense construír in situ a base de cemento recuberto con pintura epoxica para protexelo da solución nutritiva aceda, aínda que tamén se poden emplear fibra de vidro, laminas de asbesto ou outros materiais. Así mesmo utilizanse laminas de polietileno ou PVC para diminuír os costos, fixadas nos lados con bloques de cemento ou madeira, e incluso chéganse a escavar zanxas no solo que se recobren con plástico e recheanse de sustrato. Isto ultimo resulta barato pero ten un inconvinte de que e difícil localizar e reparar as roturas e existe resgo de que as enfermidades do solo se estendan por todo o medio.

Cultivo en sacos recheos de sustrato.

Sustratos e medios de cultivo

Debido os inconvintes que presentan os sistemas en bancadas, nas ultimas décadas a tendencia mais xeranilizada foi o empleo de sustratos embolsados en sacos de plástico con un volume e dimensións variables en función do tipo de material empleado para o desenrolo do cultivo.

Outros sistemas de cultivo. aínda que resulta menos frecuente que os sacos de cultivo de polietileno, existen outros tipos de contedores diseñados para albergar diferentes clases de sustratos. Un deles e un contenedor troncopiramidal de polistireno con un volume de 25 a 27 litros. Outros tipos de contedores que foron utilizados nos cultivos sen solo son as macetas de polietileno ou outro material plástico, recheas de turba, fibra de coco, etc, que resultaron moi interesantes en cultivos de planta ornamental. Finalmente un sistema que tubo bastante éxito foi o chamado SHQ, estaba formado por unha bandexa de plástico de 8 cm de altura e 16 litros de capacidade, que actuaba como unha reserva de solución nutritiva.