Hidroponía
La hidroponía
o agricultura hidropónica es un método utilizado para cultivar plantas usando disoluciones minerales en vez de suelo agrícola. La palabra hidroponía proviene
del griego ὕδωρ [hýdōr] = ‘agua’, y πόνος [ponos] = ‘labor’,
‘trabajo’ Las raíces reciben una solución nutritiva equilibrada disuelta en
agua con todos los elementos
químicos
esenciales para el desarrollo de las plantas, que pueden crecer en una solución
mineral únicamente, o bien en un medio inerte, como arena lavada, grava o
perlita, entre muchas otras.
Características
Los
investigadores en fisiología
vegetal
descubrieron en el siglo XIX que las plantas absorben los minerales esenciales
por medio de iones inorgánicos disueltos en el
agua. En condiciones naturales, el suelo actúa como reserva de nutrientes minerales, pero el suelo en sí
no es esencial para que la planta crezca. Cuando los nutrientes minerales de la
tierra se disuelven en agua, las raíces de la planta son capaces de
absorberlos. Cuando los nutrientes minerales son introducidos dentro del
suministro de agua de la planta, ya no se requiere el suelo para que la planta
prospere. Casi cualquier planta terrestre puede crecer con hidroponía, aunque
algunas pueden hacerlo mejor que otras. La hidroponía es también una técnica
estándar en la investigación biológica y en la educación, y un popular
pasatiempo.
Hoy en
día, esta actividad está alcanzando un gran auge en los países donde las
condiciones para la agricultura resultan adversas. Combinando la
hidroponía con un buen manejo del invernadero se llegan a obtener rendimientos
muy superiores a los que se obtienen en cultivos a cielo abierto.
Es una
forma sencilla, limpia y de alto costo para producir vegetales de rápido
crecimiento y generalmente ricos en elementos nutritivos. Con esta técnica de
agricultura a pequeña escala se utilizan los recursos que las personas tienen a
mano, como materiales de desecho, espacios sin utilizar y tiempo libre.
Cultivo
hidropónico de fresas.
La hidroponía o cultivo sin suelo ha conseguido estándares comerciales, y que algunos alimentos, plantas ornamentales y jóvenes plantas de tabaco se cultivan de esta manera por diversas razones que tienen que ver con la falta de suelos adecuados; por suelos contaminados por microorganismos que producen enfermedades a las plantas o por usar aguas subterráneas que degradaron la calidad de esos suelos.
Al no
usar suelo, ya no se cuenta con el efecto amortiguador o buffer que
brinda un suelo agrícola. Tiene también diversos problemas con la oxigenación
de las raíces y no es algo que pueda llamarse limpio cuando se realiza a escala
comercial. Para gente con tiempo libre que quiere divertirse, para
investigación, para demostraciones a alumnos sobre la esencialidad de ciertos
elementos químicos, aun para quien quiera cultivar en un contenedor o una
pequeña tina, para cultivar en naves espaciales o para cultivos a gran escala,
presentará diversos niveles de complejidad, sobre todo si se quiere que sea una
actividad económica y tenga bajo impacto ambiental.
La
clasificación de los cultivos hidropónicos ha evolucionado más recientemente
hacia formas abiertas o cerradas, dependiendo de si vuelcan el
efluente o reutilizan la solución nutritiva como forma de protección ambiental
y una mayor economía en su utilización.
Historia
Los aztecas fueron la primera civilización
humana en usar agricultura hidropónica eficientemente. Esta técnica, mediante
el uso de una chinampa, ocupó 100 % de lo que era
el lago
de Texcoco, que se
convirtió después en la Ciudad de México.
Las soluciones minerales para el aporte de nutrientes
requeridas para cultivos hidropónicos no fueron desarrolladas hasta el siglo XIX. Los jardines por cubrimiento de
partes de lagos de los aztecas (chinampas) utilizaban tierra. Los Jardines Colgantes de Babilonia eran jardines supuestamente
irrigados desde la azotea pero no hay evidencias de que utilizasen hidroponía.
La idea
del cultivo de plantas en áreas ambientalmente controladas también existía en Roma. El emperador romano Tiberio introdujo el cultivo del pepino mediante técnicas hidropónicas.
El
estudio de la hidroponía data desde hace 382 a. C. pero la primera
información escrita es de 1600, cuando el belga Jan van Helmont documentó su
experiencia acerca de que las plantas obtienen sustancias nutritivas a partir
del agua. El primer trabajo publicado sobre crecimiento de plantas terrestres
sin suelo fue, Sylva Sylvarum (1627) de Francis Bacon. Después de eso, la técnica del
agua se popularizó en la investigación. En 1699, John Woodward cultivó plantas en agua y
encontró que el crecimiento de ellas era el resultado de ciertas sustancias en
el agua obtenidas del suelo, esto al observar que las plantas crecían peor en agua destilada que en fuentes de agua no tan
purificadas.
Con ello publicó sus experimentos de esta técnica con la menta verde.En 1804, De Saussure expuso el
principio de que las plantas están compuestas por elementos químicos obtenidos
del agua, suelo y aire. Los primeros en perfeccionar las soluciones nutrientes
minerales para el cultivo sin suelo fueron los botánicos alemanes Julius von Sachs y Wilhelm Knop en la década de 1860. El
crecimiento de plantas terrestres sin suelo en soluciones minerales (solution
culture) se convirtió rápidamente en una técnica estándar de la
investigación y de la enseñanza y sigue siendo ampliamente utilizada. Esta
técnica ahora se considera un tipo de hidroponía donde no hay medio inerte.
En 1928,
el profesor William Frederick Gericke de la Universidad de California en Berkeley, en California fue el primero en sugerir que
los cultivos en solución se utilizasen para la producción vegetal
agrícola. Gericke causó sensación al hacer crecer tomates y otras plantas que alcanzaron
tamaños notables (mayores que las cultivadas en tierra) en soluciones minerales
lo cual lo llevó a la realización de su artículo titulado “Acuacultura: un
medio para producir cosechas” (1929). Por analogía con el término geopónica
(que significa agricultura en griego antiguo) llamó a esta nueva ciencia
hidroponía en 1937, aunque él afirma que el término fue sugerido por el Dr. W.A.
Setchell, de la Universidad de California de hydros (agua) y ponos
(cultura / cultivo).
Los
informes sobre este trabajo y la fervientes afirmaciones de Gericke de que la
hidroponía revolucionaría la agricultura provocaron una gran cantidad de
peticiones de información adicional. Gericke rehusó desvelar sus secretos, ya
que había realizado los estudios en su casa y en su tiempo libre. Este hecho
provocó su abandono de la universidad de California. En 1940, escribió el
libro, Complete Guide to Soilless Gardening (Guía Completa del Cultivo sin
Suelo).
Se pidió
a otros dos especialistas en la nutrición
de las plantas de la
universidad de California que investigasen acerca de las afirmaciones de
Gericke. Dennis R. Hoagland y Daniel I. Arnon escribieron el típico boletín
sobre agricultura en 1938, desacreditando las exageradas afirmaciones hechas
sobre la hidroponía. Hoagland y Arnon llegaron a la conclusión de que las
cosechas de cultivos hidropónicos no eran mejores que aquellos cultivos
cosechados en buenas tierras. Los cultivos estaban limitados por otros factores
que los nutrientes minerales, especialmente la luz. Estas investigaciones, sin
embargo, pasaron por alto el hecho de que la hidroponía tenía otras ventajas
incluyendo que las raíces de la planta tienen acceso constante al oxígeno y que
la planta puede tener acceso a tanta o a tan poca agua como necesite. Este es
uno de los errores más comunes cuando el cultivo es sobre-irrigado o
sub-irrigado, la hidroponía es capaz de prevenir que esto ocurra, drenando o
recirculando el agua que no absorba la planta. En cultivos sobre tierra el
agricultor necesita tener suficiente experiencia para saber con cuanta agua
debe regar la planta. La solución con la que estarán en contacto las raíces
debe estar suficientemente oxigenada para que el metabolismo radicular no se
vea impedido.
Estos dos
investigadores desarrollaron varias fórmulas para soluciones de nutrientes
minerales. Unas versiones modificadas de las soluciones de Hoagland se siguen
utilizando hoy en día.
Uno de
los primeros éxitos de la hidroponía ocurrió durante la Segunda
Guerra Mundial cuando
las tropas estadounidenses que estaban en el Pacífico, pusieron en práctica métodos
hidropónicos a gran escala para proveer de verduras frescas a las tropas en guerra
con Japón en islas donde no había suelo
disponible y era extremadamente caro transportarlas.
En los
años 60, Alen Cooper en Inglaterra desarrollo la Nutrient Film
Technique. El Pabellón de la Tierra, en el Centro Epcot de Disney, abierto en 1982, puso de relieve
diversas técnicas de hidroponía. En décadas recientes, la NASA ha realizado investigaciones extensivas para su CELSS (acrónimo en inglés para Sistema de Soporte de Vida
Ecológica Controlada).
También
en los 80 varias compañías empezaron a comercializar sistemas hidropónicos. En
la actualidad (2010) es posible adquirir un kit para montar un pequeño sistema
de cultivos hidropónicos hogareños por menos de 200 €. Las técnicas de cultivo
sin suelo (CSS) son utilizadas a gran escala en los circuitos comerciales de
producción de plantas de tabaco, (floating) eliminando así las almácigas en suelo que precisan bromuro de metilo para desinfectar el suelo de
malezas, patógenos e insectos.
También en Holanda y otros países con alto grado de
desarrollo en cultivos intensivos las técnicas de CSS han avanzado,
desarrollando industrias conexas y numerosas tecnologías relacionadas con el
desarrollo de nuevos medios de cultivo como la perlita, la lana de roca, la fibra de coco o cocopeat, la
cascarilla de arroz tostada y otros medios apropiados.
Cultivo sin suelo
Esta
técnica de cultivo sin suelo evita los impedimentos o limitaciones que
representa el suelo en la agricultura convencional mediante el uso de
sustratos, todo material sólido distinto a la tierra que se usa para la siembra
en hidroponía como soporte para la planta y no para su alimentación. El uso de
sustratos permite un control total sobre factores que afectan el desarrollo de
la planta, como humedad, oxigenación y nutrición. Son cultivos sin suelo, en lo
que respecta a no contener suelo natural.
Perlita agrícola, piedra pómez,
fibras de coco, turba o lana de roca, son sustratos de
gran uso en lo que se denominan cultivos hidropónicos. La denominación
equivalente o más utilizada pasa a ser cultivos sin suelo —CSS o soilless
(en inglés)— pues el medio de sostén de las plantas pasó a ser una sustancia
inorgánica como la perlita u orgánica como turbas o ciertos desechos agrícolas
como cáscaras de frutos —arroz, almendras, etc.—. En el caso de los
cultivos sin suelo, al ser desarrollados por la industria o por aficionados, no
fueron analizados en un principio, en cuanto al impacto que tendría su uso
sobre el medioambiente, como ocurrió con otros desarrollos que redituaban
comercialmente. De la misma manera, los sistemas hidropónicos fueron desde un
principio "abiertos" al no considerarse el impacto ambiental que
tendría el volcado de los efluentes tras su uso. El desarrollo de métodos
"cerrados" que significan la economía en cuanto a la posibilidad de
reutilización de los nutrientes y el evitar el impacto que tiene sobre el medio
externo, volcar una solución que arrastra considerable cantidad de iones no
utilizados por las plantas que se cultivan.
Al tener
en cuenta la economía y el posible impacto ambiental se desarrollaron los
sistemas cerrados o recirculantes. El manejo de estos nuevos sistemas requiere
una tecnología más compleja. Como se menciona más arriba, existe una serie de
desarrollos en el ámbito de los sustratos, además de ciertos automatismos
desarrollados para facilitar el control de las soluciones y que éstas no varíen
sus parámetros químicos. Tanto la hidroponia y la fertirrigación han dado pie al desarrollo de
instrumental de control como PH-metros y conductímetros en línea, así
como a procesadores que mantienen el control mediante válvulas solenoides o hidraúlicas, para que la
solución pueda ser equilibrada mediante programas de computadoras que
determinan el agregado de ácidos cuando sube el pH, la dilución cuando se eleva la conductividad
eléctrica y otros procesos de control que llegan a interactuar con el ambiente
en que las plantas están evolucionando en tamaño y en su desarrollo.
Gericke
originalmente definió la hidroponía como un crecimiento de cultivos en
soluciones minerales, sin ningún medio sólido para las raíces. Se opuso a
aquellos quienes aplicaban el término hidroponía a otros tipos de cultivo sin
tierra como los cultivos en arena o grava. Más recientemente, el autor
académico más clásico de la hidroponia es Howard Resh. La distinción entre
hidroponía y cultivos sin suelo ha sido a menudo confuso. "Cultivos sin
suelo" es un término más amplio que hidroponía; tan solo requiere que no
haya suelos con arcilla o cieno. Nótese que la arena es un tipo de suelo,
aunque es considerado cultivo sin suelo. La hidroponía es siempre un cultivo
sin suelo agrícola, pero no todos los cultivos sin suelo son hidropónicos.
Muchos tipos de cultivos sin suelo no usan las soluciones minerales requeridas
por los hidropónicos.
Solución Nutritiva
En cuanto
a la solución nutritiva, se busca proveer a la planta de los 13 elementos
minerales principales por sus efectos en ella. Estos son: 1. Nitrógeno 2. Potasio
3. Fósforo 4. Calcio 5. Magnesio 6. Azufre 7. Hierro 8. Manganeso 9. Zinc 10.
Boro 11. Cobre 12. Silicio 13. Molibdeno
Hidroponía y el medio ambiente
El
cultivo sin suelo es justamente un conjunto de técnicas recomendables cuando no
hay suelos con aptitudes agrícolas disponibles. El esquema consiste en: una
fuente de agua que impulsa por bombeo agua a través del sistema, recipientes
con soluciones madre, nutrientes concentrados, cabezales de riego y canales
construidos donde están los sustratos, las plantas, los conductos para
aplicación del fertiriego y el recibidor del efluente.
El
cansancio de los suelos por alta carga de patógenos tras cultivos repetidos o
la acumulación de iones que conllevan alcalinidad o elevación del tenor de sodio
ha empujado a muchos productores a realizar cultivos hidropónicos o sin suelo.
En cultivos comerciales, en cuanto a su superficie se, hace obligatorio seguir
normas ambientales amigables con el ambiente y emplear métodos de recirculación
de las soluciones volviéndolas al cultivo tras equilibrarlas y desinfectarlas o
buscándoles un lugar de descarga que evite la llegada de los nutrientes
efluentes al suelo, cursos de agua y a los mantos
acuíferos.
Ya
existen métodos en sistemas abiertos que permiten un segundo cultivo, fijación
por plantas que crecen en pequeñas lagunas de fondo impermeabilizado y otros
ensayándose. Las recomendaciones de realizar cultivos hidropónicos o sin suelo
solo por considerar su alta productividad y rendimiento económico, que no tengan
en cuenta estos aspectos ambientales perniciosos, no son aconsejables. Los
cultivos que son aptos para este método son el tomate, lechuga, repollo, pimiento, pepino, espinaca, entre otros.
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