Agricultura Cultivar sin suelo: un Redescubrimiento

¿Se puede hablar de descubrimiento cuando nos referimos a un hallazgo que no es nuevo? Parece tan descabellado que, cuando se quiere refutar una supuesta innovación –a cualquier nivel- que no lo es, se dice algo como: “¡Anda, mira este, que ha descubierto la pólvora!”.

Sin embargo, hay descubrimientos, innovaciones, que no son nuevas en absoluto pero que, al haber sido olvidadas se pierden hasta que, de alguna manera, a alguien se le vuelve a ocurrir la idea.

Los avances en tecnología hacen el resto, y el resultado sí parece un auténtico descubrimiento. Algo de esto hay en lo que hoy es más que habitual y se conoce como cultivo hidropónico.

El término hidroponíaderiva de las raíces griegas “hydro”, que significa agua, y “ponos”, trabajo. La hidroponía se refiere, pues, a la práctica de cultivar plantas utilizando agua y nutrientes especializados en lugar de tierra.

Un poco de contexto para situarnos...

Aunque parezcan algo muy moderno, los cultivos hidropónicos se originaron hace más de dos mil años en las culturas antiguas de Babilonia, China y el Egipto faraónico. Todos ellos usaban un método llamado “cultivo en agua” que consistía en hacer crecer las plantas en vasijas con agua y sin suelo.

Con el tiempo, esta técnica evolucionó y se perfeccionó, hasta que en determinado momento se olvidó o quedó reducida a unos pocos lugares donde se utilizaban en pequeña escala para cultivar hierbas y especias.

Hoy en día, sin embargo, los cultivos hidropónicos se utilizan ampliamente en todo el mundo para producir una variedad de productos agrícolas que incluyen frutas, verduras, hierbas aromáticas y flores.

Fue en 1699, cuando el científico Neerlandés Jan van Helmont demostró que las plantas podían crecer en agua sin suelo y que las raíces absorbían los nutrientes necesarios para su crecimiento a través de la solución nutritiva que les proporcionaba.

En el siglo XX, los cultivos hidropónicos experimentaron un gran avance gracias a la investigación y desarrollo en ciencias agrícolas y tecnología. Durante la Segunda Guerra Mundial, los cultivos hidropónicos fueron utilizados para alimentar a la población en áreas con escasez de alimentos y suelo fértil.

En los años 60 y 70, los cultivos hidropónicos comenzaron a utilizarse en la producción comercial de hortalizas y frutas de alta calidad en países industrializados.

Hoy en día, los cultivos hidropónicos han evolucionado para incluir una amplia variedad de sistemas y técnicas avanzadas, desde sistemas aeropónicos que rocían las raíces de las plantas con una solución nutriente, hasta sistemas de cultivos sin suelo con distintos sustratos (lana de roca, fibra de coco o perlita, entre otros), o bien mediante sistemas de cultivos hidropónicos puros (Nutrient Film Tecnique, NFT, ó New Growing System, NGS)NFT (Nutrient Film Technique), que utilizan un delgado film de solución para alimentar a las raíces de las plantas.

En un principio, este tipo de cultivos funcionaba como un sistema abierto, en el que el agua empleada en el cultivo, junto con los nutrientes sobrantes, eran vertidos al medio, lo que se conoce como “a solución perdida”, con el consiguiente gasto, tanto en términos económicos como de impacto ambiental que ello implica.

Sin embargo, la creciente concienciación social en defensa del medio exigía el máximo control posible en cada fase del proceso productivo. Esto quedó reflejado en la legislación desarrollada en la Unión Europea que procura, entre otras cosas, una correcta gestión del agua; es decir, se prima una mayor utilización de sistemas de recirculación frente a los de solución perdida, con el fomento de sistemas que optimicen el manejo del agua y, finalmente, la minimización en el uso de productos fitosanitarios.

En los cultivos hidropónicos, deben controlarse cuidadosamente las condiciones ambientales y nutricionales para garantizar que las plantas reciban exactamente lo que necesitan para prosperar. Deben monitorearse, por tanto, dichas variables para detectar y prevenir cualquier problema que pueda surgir. Esto incluye el pH, la temperatura, la iluminación y la concentración de nutrientes en el agua.

Las ventajas del cultivo sin suelo frente al tradicional son el mejor control de problemas fitosanitarios y nutricionales de la planta, ahorro de agua, mayores rendimientos, producciones de superior calidad y respeto medio ambiental.

Sin embargo, el hecho de hacer recircular el agua, con los nutrientes necesarios para las plantas, constituye un riesgo en cuanto a contaminación: esos mismos nutrientes que hacen crecer nuestras plantas, disueltos en agua, proporcionan las condiciones ideales para el crecimiento de algas, colonias de hongos, bacterias y virus adaptados a la vida acuática y que, al poder dispersarse con mucha facilidad, pueden llegar a acabar con todo el cultivo. Incluso en el caso de microorganismos no fitopatógenos, estos pueden competir con nuestras plantas por los nutrientes (y, lo que es peor, ganar la competición), generando deficiencias o asfixia radicular por falta de oxígeno.

En cuanto a los problemas de contaminación, los cultivos hidropónicos pueden verse afectados por dos tipos de contaminación:

1. Química: puede ser causada por la introducción de productos químicos tóxicos en la solución.

2. Biológica: puede ser causada por la presencia de bacterias, hongos y otros patógenos en el agua o la solución.

Para abordar estos problemas, es importante tomar medidas preventivas, como utilizar soluciones nutrientes de alta calidad y agua filtrada, y realizar pruebas regulares para detectar cualquier signo de contaminación. También es esencial seguir prácticas higiénicas rigurosas en la producción, incluyendo la limpieza regular de los equipos y las instalaciones y el uso de desinfectantes aptos para estos sistemas.

Los enemigos a batir

La mayor parte de estos organismos es comestible, son importantes para el medio y sus ecosistemas y contribuyen a la generación de oxígeno. Pero muchas veces las algas “caen” en el sitio equivocado, y pueden llegar a arruinar, por ejemplo, un cultivo hidropónico. De hecho, las cadenas de algas son comunes en tanques de nutrientes y canales de retorno, y la velocidad con que pueden crecer y multiplicarse suele ser espectacular.

El problema que representan en estos casos no es sólo estético o molesto por el olor que pueden llegar a desprender (generalmente tienen olor a tierra o moho, y grandes volúmenes en descomposición en el nutriente pueden ser responsables de olores desagradables), sino que, además de competir con las plantas del cultivo por los nutrientes, pueden llegar a consumir grandes cantidades de oxígeno y, si crecen directamente sobre los sistemas radiculares de las plantas, pueden llegar a sofocar las raíces, debilitando a la planta que así resulta más propensas al ataque de fitopatógenos oportunistas como el Pythium

2. Hongos y sus esporas

Los patógenos más habituales son hongos de sobra conocidos como Phytium, Phytophthora, Botrytis, Alternaria, Verticillum, Fusarium, y oomicetos causantes del mildiu, presentes en los conductos, en el agua o en la solución nutritiva.

3. Bacterias y virus

¿Qué puede pasar si finalmente se nos cuela el enemigo en el castillo?

1. Muerte de plantas

Debida a la infección por los hongos, virus y bacterias fitopatégenos, o por desnutrición o asfixia causada por algas.

2. Contaminación de las instalaciones

Los microorganismos que proliferan en el cultivo pueden acantonarse en zonas de difícil acceso y conductos, provocando la enfermedad de cosechas sucesivas.

3. Ataque a frutos y hojas

El problema más grave se debe al ataque de diversas enfermedades en los frutos, o a las hojas, en los cultivos de aromáticas, lechuga, etc., con las consiguientes pérdidas económicas que ello implica.

4. Obstrucción de goteros y conductos de iniciar la plantación. Limpieza regular para evitar la acumulación de bacterias y algas.

4. Controlar periódicamente la temperatura y pH del cultivo.

5. Controlar periódicamente la calidad del agua: evitar la acumulación de sales y minerales tóxicos que puedan dañar a las plantas

6. Evitar cualquier tipo de estrés para el cultivo.

7. Proteger el agua con agentes biocidas autorizados.

8. Evitar el empleo de productos fitosanitarios.

9. Atención a posibles fallos del sistema: un fallo en el suministro de agua, luz, electricidad o aire puede afectar gravemente a las plantas y requerir una atención inmediata.

En definitiva, todas aquellas actuaciones conducentes a la prevención de posibles problemas en el cultivo minimizarán los riesgos, las actuaciones a realizar y, en consecuencia, el coste que conllevan.

Las armas: sistemas de desinfección

Debida a bacterias de diversas especies que pueden afectar a la planta y sus frutos, como Pseudomonas, Clavibacter o Erwinia y virus como el del Mosaico del tomate (ToMV) o el Virus de la Necrosis del Tabaco (TNV), entre otros.

Por tanto, para prevenir o reducir cualquier riesgo de dispersión de enfermedades a través de la disolución nutritiva recirculante (DNR), es necesaria una correcta desinfección de la propia disolución en su manejo en el cultivo.

Ante la posibilidad de ser atacados por cualquiera de estos enemigos, solos o en alianza, es fundamental tener un óptimo control fitosanitario, teniendo en cuenta:

1. Trabajar con soluciones nutritivas libres de patógenos.

2. Analizar periódicamente el agua con la solución nutritiva.

3. Desinfectar la instalación antes

Los sistemas de desinfección alternativos a los productos químicos tradicionales son: de iniciar la plantación. Limpieza regular para evitar la acumulación de bacterias y algas.

1. Tratamiento térmico: consiste en hacer pasar el agua a desinfectar por un intercambiador de calor para precalentar y, en una segunda etapa, pasar a otro intercambiador donde se alcanza la temperatura eficaz de desinfección. En la práctica se recomienda llegar a 95 ºC durante 30 segundos para garantizar la eliminación de patógenos. El agua desinfectada es dirigida al primer intercambiador para enfriarse al tomar contacto con el agua que entra en el proceso, de esta manera se consigue un ahorro energético en el intercambiador de precalentamiento.

2. Radiación ultravioleta: la radiación ultravioleta (UV-C) es una radiación electromagnética de longitud de onda entre 100 y 400 nm, siendo la longitud de onda eficaz como germicida de 254 nm. Su acción desinfectante se debe a que provoca alteraciones en el ADN de los microorganismos, originando su muerte.

3. Filtración lenta en lecho de arena: es un sistema basado en métodos físicos de filtración, al atravesar el agua un lecho de arena, y métodos biológicos gracias a la actividad de microorganismos presentes en la parte superior del filtro.

4. Agua oxigenada (H2O2): es un agente oxidante con gran poder germicida. Es menos oxidante que el ozono, por lo que se necesitan mayores dosis.

5. Cloración: consiste en la aplicación de hipoclorito sódico (NaOCl) que, al disolverse en el agua da lugar a ácido hipocloroso (HClO) que tiene un gran poder oxidante. También se puede aplicar cloro gas o bióxido de cloro, aunque su utilización entraña riesgos de intoxicación y explosión.

6. Ozono: su poder desinfectante radica en que es un agente con gran poder oxidante, el mayor de todos, de acción rápida, no deja residuos y es eficaz frente bacterias y virus, hongos, parásitos y esporas, actuando como captor de electrones de otras sustancias y reduciéndose a oxígeno.

En la actualidad, los tratamientos térmicos, con radiación ultravioletay con ozono son los más extendidos como tratamientos de desinfección, llegando a varios cientos de instalaciones sólo en los Países Bajos.

En la siguiente tabla se muestran las ventajas e inconvenientes del ozono como sistema de desinfección frente a otros sistemas:

El ozono gas es ambientalmente seguro, máxime si las inyecciones del gas se realizan a tanques cerrados, donde el ozono residual queda completamente eliminado. Es importante conseguir una buena mezcla del ozono y el agua a fin de optimizar la aplicación.

La finalidad inicial de los tratamientos con ozono son tanto redes de distribución, desinfección y esterilización del agua, como la desinfección y conservación de productos en los que calidad e higiene resulten fundamentales.

Los resultados obtenidos, tanto en instalaciones de investigación como comerciales, demuestran, sin ningún género de dudas, que es posible mantener el cultivo libre de enfermedades (Botrytis, Alternaria, Phytium sp., Phytophtora sp., Rhizoctonia sp., Verticilium sp., Fusarium sp., y oomicetes, entre otras) utilizando sistemas de desinfección con ozono.

Desde el punto de vista agronómico, la producción de ozono puede ser fácilmente controlable actuando sobre la intensidad o la tensión del sistema eléctrico que lo genera, lo que permite mantener el agente desinfectante en los niveles adecuados.

Efectos colaterales: desarrollo del sistema radicular y mayor crecimiento

No hay, a estas alturas, ninguna duda sobre la eficacia como biocida del ozono, ni se cuestiona que, correctamente dosificado en el cultivo, este gas previene la colonización del agua por parte de patógenos y algas.

Menos conocido es el hecho de que la desinfección con ozono de cualquier modalidad de cultivo hidropónico, no sólo mantiene las instalaciones libres de microorganismos y algas, sino que proporciona plantas sanas y fuertes, menos propensas a las infecciones y propicia grandes desarrollos del sistema radicular y aéreo de las plantas.

Existe evidencia científica suficiente que refleja estos curiosos “efectos secundario” de la ozonización, pero como nos gusta comprobar las cosas por nosotros mismos, durante el desarrollo de las distintas ediciones de nuestro Curso Profesional del Ozono (CPO), planteamos estudios que demuestran estos beneficios colaterales, para que los participantes vivan la experiencia en primera persona.

En las siguientes imágenes, se pueden comprobar a simple vista estos efectos en diferentes tipos de cultivo.

Crecimiento radicular en cultivo de albahaca en sistema de raíz flotante, tratando con ozono el agua utilizada una parte de los contenedores, mientras que la otra parte se mantuvo con agua sin ozonizar.

Eliminación de algas. La planta (perejil) de un cultivo de raíz flotante (floating) que se mantuvo en agua ozonizada presenta unas raíces limpias y sanas, mientras que la testigo, en agua de grifo sin tratamiento alguno, tiene las raíces completamente verdes, colonizadas por las algas.

Lechugas en cultivo hidropónico, una línea tratada con ozono,

Crecimiento de las plantas con y sin ozono. Evidentemente, un sistema radicular mayor y más sano afecta al desarrollo de las plantas, las raíces son el medio por el cual las plantas absorben los nutrientes necesarios para su correcto desarrollo.