PROYECTO FRUTILLAS

Proyecto Frutilla Hidroponica

Ing. Agr. Ivan Alvarez Jimenez

ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO

DESCRIPCIN GENERAL DEL PROYECTO

Motivos tcnicos-econmicos

El proyecto consiste en el desarrollo del cultivo de la frutilla, en un sistema de produccin vertical, en bolsas de plstico negro o en macetas de poliuretano expandido, apilados diagonalmente (girando 90) uno sobre otro, y llenados con substrato. Las columnas de macetas reciben agua a travs de un sistema de regado montado en altura. El agua debe evaluarse en cuanto a dureza y contenido de sales.

El proyecto contempla las siguientes variables:

El rendimiento y la calidad de las variedades de frutilla en produccin vertical,

El rendimiento y la calidad, la aptitud fsica y qumica, la disponibilidad y el costo de substratos o mezclas de substratos, El rendimiento y la calidad de tres pisos de produccin.

Cultivo de frutilla

El cultivo de frutillas es evaluado como una de las principales opciones productivas de alto valor unitario por unidad de producto, de alta eficiencia en el uso de agua, y de un adecuado comportamiento en el mercado.

Sistema de produccin vertical en macetas

La alta radiacin solar local, de 140 Kcal/cm2/ao, permite el desarrollo de cultivos en diferentes pisos. De esta forma se multiplica la densidad de la plantacin, y se aprovecha al mximo el espacio disponible, lo que permite incrementar sustancialmente la produccin por unidad de rea.

La produccin en altura facilita adems las labores de cosecha, en comparacin con el cultivo tradicional en el suelo donde los trabajadores cosechan arrodillados o agachados. En este sentido el proyecto significa un mejoramiento substancial en cuanto a la calidad laboral para los trabajadores que realizan tareas relacionadas con la produccin de hortalizas.

Columnas de polietileno negro de 200 micras tubulares de 2 metros de alto dimetro de 20cm. Volumen de 50 lt por bolsa. Se encarga bobina tubular.

En diferentes partes del mundo como en Colombia, Estados Unidos, Espaa y Italia, se ha experimentado el cultivo de frutillas en sistemas verticales con mangas de polietileno o en tubos. Este sistema exige un riguroso manejo en cuanto a la cantidad de agua de riego aplicada y la frecuencia de los riegos, para lograr dentro de la manga una distribucin uniforme del agua aplicada.

Cultivo en substrato

En el cultivo en substrato se logra el desarrollo de las plantas sin la utilizacin de suelo. Este se reemplaza por un material llamada substrato, que provee el sustento fsico de la planta. La alimentacin es administrada en forma de una solucin nutritiva, la cual debe contener todos los minerales que la planta requiere para su ptimo desarrollo. El uso de substrato permitir superar las condiciones limitantes y acercar el sistema radicular y la planta completa a una situacin ms cercana a la ptima para su nutricin hdrica y mineral. La condiciones ms limitantes para el caso concreto del norte chileno son la salinidad de los suelos y la falta de estructura de estos.

Las principales ventajas del uso de soluciones nutritivas y de substrato en reemplazo del suelo natural son las siguientes:

Independencia del tipo de suelo y de todas las condiciones limitantes de este, como la elevada salinidad, la falta de estructura, problemas de drenaje, la presencia de plagas, malezas, etctera.

Crecimiento continuo de plantas, sin necesidad de rotacin de cultivo o sin interrupcin de la produccin.

Mayor control y mayor eficiencia en el riego y la fertilizacin de la planta en las diferentes etapas de su desarrollo

Se distinguen diferentes tipos de substratos, segn sus propiedades y el origen:

Substratos qumicamente inertes como arena silcea o grantica, grava, roca volcnica, perlita, lana de roca, arcilla expandida, etctera. Estos substratos no presentan reacciones qumicas con los minerales de la solucin nutritiva.

Substratos qumicamente activos como turba, corteza de pino, residuos lignocelulsicos, vermiculita, etctera. Estos materiales pueden acumular los minerales y formar reservas de las cuales los va tomando la planta. Actan como un colchn entre el suministro y la planta, capaz de amortiguar en alguna medida variaciones en el contenido de la solucin nutritiva.

Substratos orgnicos como turba, fibra de coco, paja de cereales, lodo, cortezas de rboles, orujos de uva, y polmeros sintticos. Substratos minerales como arenas, gravas, zeolitas, perlita, lana de roca, vermiculita, arcillas expandidas, escorias industriales de altos hornos, etctera.Tericamente se puede usar cualquier substrato que cumpla con algunos requisitos mnimos, siempre y cuando se maneje con un buen conocimiento tcnico en relacin con el cultivo, el clima, la calidad de agua y las tcnicas de cultivo. Algunas variables no tcnicas que deben tenerse en cuenta al optar por un substrato u otro es la disponibilidad local del substrato elegido y sus posibles efectos sobre el medio ambiente.

Tratamiento de aguas

El principal problema para el desarrollo del cultivo de la frutilla es la poca tolerancia a la salinidad, tanto en cuanto a las aguas de riego como en los suelos. Se establece un valor crtico de 2,5 mmhos/cm para la conductividad elctrica del suelo y una acidez ptima de 5 a 6,5 con extremos tolerados de 4,5 y 7,5. La presencia en el agua de riego de grandes cantidades de txicos especficos para la frutilla, como boro, inciden dramticamente en los rendimientos obtenidos e incluso pueden impedir el crecimiento de las plantas.

Sistema de riego y fertirrigacin

Los equipos de riego existentes actualmente en el mercado permiten diversos niveles de automatismo. La eleccin del nivel de automatismo idneo para cada caso, se realiza en base de criterios tcnicos-econmicos y preferencias del agricultor. Los rendimientos del cultivo de frutilla, el nivel tecnolgico existente, la introduccin de conceptos hidropnicos, y las altas exigencias de calidad impuestas por el mercado justifican plenamente la automatizacin del sistema de riego.

La aplicacin de fertilizantes disueltos en el agua de riego posibilita la obtencin de altos rendimientos de produccin, ahorro de mano de obra, aportacin de nutrientes en forma equilibrada y uniforme, y mejora la calidad y cantidad de las cosechas.

En realidad, hoy en da, las limitaciones no son del tipo instrumental, sino del conocimiento de la influencia de los posibles parmetros al nivel necesario para permitir utilizarlos en la prctica del riego. A travs del proyecto se pretende adquirir conocimientos ms acabados acerca de la influencia de estos parmetros en el crecimiento y la produccin de la frutilla en la regin.

Desarrollo de un nuevo producto

El producto que se pretende producir es frutilla fresca hidropnica. En la actualidad no se producen frutillas a escala comercial La frutilla cultivada bajo los conceptos hidropnicos, es un producto nuevo. An cuando existen algunos productores de hortalizas hidropnicas a nivel comercial

COMPONENTE DE LA PRODUCCIONEN EL PROYECTOEN SISTEMAS TRADICIONALES

PlantacinEn substratoEn suelo

FertilizacinExclusivamente con fertilizantes solubles en agua (fertirrigacin)Con todo tipo de fertilizantes minerales y abonos orgnicos

RiegoCon aguas tratadas a nivel predialCon aguas crudas

DesarrolloEn diferentes pisos en macetas (vertical)En un solo piso a ras de suelo (horizontal) o en mangas de polietileno (vertical)

ProduccinContinuaEstacional

TecnologaNivel alto, controlado por microcomputadoresNivel bajo o medio, controlado manualmente

ProductoHidropnicoTradicional

ProductividadEl sistema de produccin vertical permite aumentar la cantidad de plantas por unidad de superficie en 4 a 5 veces. Un sistema de columnas de 10 macetas, con cuatro plantas por maceta, o sea 40 plantas por columna, y un espacio de 1 m2 por columna, permite 400.000 plantas por hectrea. En un sistema tradicional de plantacin de alta densidad, en hilera doble en suelo, se obtiene una densidad de 70.000 plantas por hectrea. En Florida, Estados Unidos, se han logrado producciones entre 134.000 y 200.000 kilo por hectrea en cinco meses de produccin. En el cultivo tradicional de frutillas se logran rendimientos de entre 12.000 y 28.000 kilos por hectrea durante el primer ao de plantacin y entre 14.000 y 34.000 kilos durante el segundo ao. De esta forma se puede esperar una productividad por unidad de superficie de hasta 10 veces superior a la produccin a travs del sistema tradicional.

El rendimiento por planta en el sistema de produccin vertical, a un perodo de cosecha de 5 meses vara entre 134.000 y 200.000 kilo por hectrea con 333.000 plantas, o sea entre 0,4 y 0.6 kilo/planta. A campo se obtienen 25.000 kilos de 70.000 plantas por hectrea, o sea entre 0.36 kilo/planta. En Blgica, bajo invernadero, en cultivo hidropnico en turba como substrato, en un solo piso, se alcanza producir 0.45 kilo/planta con 100.000 plantas por hectrea en produccin primaveral.

En resumen podemos concluir que tanto la produccin por planta, como la cantidad de plantas por unidad de superficie, son considerablemente mayores en el sistema propuesto, en comparacin con el cultivo tradicional de frutilla en suelo y en un solo piso.

CalidadSe aumentar la calidad de los frutos obtenidos, en comparacin con el producto cosechado desde el suelo. Este mejoramiento en calidad tiene diferentes componentes:

Una menor aplicacin de pesticidas:

Ya que no se usa suelo, sino substrato, las enfermedades de raz pueden ser evitadas, comprando plantas libres de patgenos. Adems la EPA (Environment Proteccin Agency), Estados unidos, indica que las tcnicas hidropnicas son una alternativa econmicamente rentable frente al uso del bromuro de metilo, sobretodo cuando los productos hidropnicos son cada vez ms apreciados por su buena calidad higinica. Se prohibir completamente el uso de bromuro de metilo en el ao 2015. La frutilla cultivada en maceta nunca est en contacto con suelo o substrato, lo que reduce considerablemente la incidencia de enfermedades fungosas o de origen bacteriano en el fruto, y permite una disminucin en la aplicacin de pesticidas.

Una disminucin de prdidas y daos en la cosecha:

La cosecha en sistemas de produccin vertical es considerablemente ms eficiente que la cosecha en el campo abierto. Esta ltima requiere de una gran cantidad de trabajadores que se mueven entremedio de las plantas para cosechar agachado o arrodillado. Esta forma de cosechar facilita la propagacin de enfermedades dentro del predio y la generacin de daos mecnicos a la planta y los frutos. En general el sistema propuesto permite disminuir la cantidad de mano de obra en comparacin con sistemas de produccin tradicionales, elevando el rendimiento por trabajador, y a la vez se aumenta la comodidad de la cosecha la calidad laboral para los cosechadores. En Colombia, luego de la introduccin de un sistema de produccin vertical en mangas de polietileno, se baj la necesidad de mano de obra para la cosecha de una determinada cantidad de frutillas de 100 personas a 22 personas.

Calidad superior del fruto:

La comodidad de la cosecha, la posibilidad de controlar y adecuar de inmediato la fertilizacin en cualquier etapa del desarrollo de la planta, y la independencia de los suelos y aguas localmente disponibles, posibilitan la produccin continua de un producto de buena y uniforme calidad. En Estados Unidos, se constat que los frutos aumentan hasta 10 veces la longitud del pednculo del fruto comparado con los del campo, y que el precio de frutillas con pednculo largo alcanza hasta un dlar ms por pinta (350 gramos).

Uso ms eficiente de agua y fertilizantes

La mayor tecnificacin permite controlar rigurosamente la cantidad de agua de riego aplicada y el volumen de fertilizantes disueltos en ella. Este tema tiene mayor relevancia considerando el grave dficit hdrico existente y la cada vez mayor importancia del cuidado del medio ambiente.

Tratamiento de agua

Indicador: A continuacin se entregan mayores antecedentes al respecto.

ElementoValor ptimo

(1)Valor mximo

(2)Diferencia

(3)% por

Eliminar (4)

PH6.3

C.E. mS/cm 25 C0.80

Calcio mg/l160.32

Magnesio mg/l30.40

Sodio mg/l0.00

Potasio mg/l254.15

Carbonatos mg/l0.00

Bicarb. mg/l0.00

Cloruro mg/l17.73

Sulfatos mg/l144.09

Nitrato mg/l682.00

Boro ppm0.11

Manganeso ppm0.98

Hierro ppm1.26

Cobre ppm0.46

(1) Valores entregados por el centro de investigacin belga Proefbedrijf der Noorderkempen, Amberes, Blgica, 1996. Este centro se especializa en el cultivo hidropnico de frutillas y presta servicios a agricultores belgas para el desarrollo y el fomento del cultivo de la frutilla.

Los elementos ms dainos para la frutilla son el sodio, el cloruro y el boro.

Determinacin de soluciones nutritivas adecuadas

El riego tecnificado y el uso de substrato permite suministrar en forma controlada los elementos que requiere la planta en cada etapa de su desarrollo. En el proyecto se emplearn exclusivamente fertilizantes disueltos en agua, que sern aplicados a travs del sistema de riego tecnificado o a travs de pulverizacin foliar.

El suministro de los elementos minerales requeridos por la planta se realiza tras la preparacin de una solucin acuosa que contiene los minerales esenciales en cantidades equilibradas para la planta. La concentracin ptima relativa de cada elemento en esta solucin vara segn la etapa de desarrollo de la planta. Luego, esta solucin acuosa o solucin nutritiva, es inyectada en la red de riego, para ser distribuida en la plantacin. El objetivo del proyecto en este mbito es desarrollar soluciones nutritivas ptimas y adecuadas a las condiciones climticas locales, a la etapa de desarrollo de la planta, y a la variedad de frutilla.

IndicadorEl crecimiento de la planta y la produccin de frutos indicarn que soluciones son las ms adecuadas. Adems, las carencias de elementos necesarios para un ptimo desarrollo de la planta se reflejan en sntomas tpicos que son relativamente fciles de reconocer para especialistas.

Tecnificacin y automatizacin del riegoEl proyecto pretende hacer uso, en forma razonable, de la alta tecnologa en riego disponible en la actualidad. Esto implica:

la preparacin de soluciones nutritivas concentradas en estanques fertilizadores, de composicin equilibrada segn el desarrollo de la planta

la inyeccin automtica de las soluciones nutritivas, con posible control por un sistema computacional, a la red de riego

el ajuste automtico del pH del agua de riego con cido

la distribucin del agua tratada previamente, con la solucin nutritiva disuelta y el pH ajustado, a travs de una red de tuberas, controlada por un sistema computacional

El objetivo de la tecnificacin y automatizacin del riego es la obtencin de un mayor control y una mxima eficiencia respecto al suministro de agua y fertilizantes. Esto no solamente permitir un ahorro en agua y fertilizantes, sino adems disminuye la susceptibilidad del cultivo a ser afectada por plagas y enfermedades fisiolgicas que se relacionan con el exceso o la falta del vital lquido.

La eficiencia de un sistema de riego est dada por el porcentaje de agua que aprovecha la planta del total suministrado. Un indicador que permite evaluar si un sistema de riego responde a un diseo adecuado y se encuentra en buenas condiciones de funcionamiento, es la uniformidad de riego, la cual se mide a travs de mtodos establecidos.

Produccin vertical en substratoEl objetivo de la produccin vertical en macetas es lograr un mayor aprovechamiento de la abundante radiacin solar en la regin, y a la vez permitir una mayor productividad por unidad de superficie. Los sistemas de produccin vertical se iniciaron en los aos setenta en Italia y Espaa, y posteriormente han sido implementados con gran xito en Estados Unidos (principalmente en Florida y California), Colombia (Bogot) y Bolivia (Cochabamba), entre otros pases donde la radiacin solar es suficientemente intensa. Tambin en latitudes con una menor luminosidad (Blgica, Holanda) se han desarrollado cultivos en pisos, aunque aqu rara vez se superan los tres pisos.

La factibilidad del sistema de produccin vertical se evaluar a travs de la produccin de frutillas por piso, para as determinar si la luminosidad es suficiente para justificar la cantidad de pisos propuesta.

Seleccin de variedades

Se distinguen tres grandes clases de frutillas: las variedades de da corto, las de da neutro y las de da largo. La diferencia principal entre estos tres tipos es la condicin del foto periodo que estimula la induccin de la floracin. Las variedades de da corto inician la formacin de flores en otoo cuando se acortan los das, para florecer en la primavera. Las variedades de da largo inician la formacin de flores cuando el foto periodo es largo, en verano. Las variedades de da neutro son independientes del foto periodo, y pueden florecer en cualquier poca del ao.

Existen decenas de variedades de frutilla. El comportamiento de una variedad, y su aptitud para cierta zona, depende de las condiciones climticas y del manejo del cultivo. La eleccin de variedades depende adems de:

la disponibilidad de variedades en el pas y las facilidades para importar nuevas variedades

las exigencias especficas del mercado objetivo (fresco, industria, exportacin,...)

la estacionalidad del mercado objetivo y de los precios

la existencia de proveedores de plantas de buena y constante calidad

Mejoramiento de calidadUno de los objetivos principales del proyecto es la produccin de una frutilla de alta calidad, como resultado final de la implementacin de los procesos y acciones propuestas por el presente proyecto.

La calidad de refleja en la mnima presencia de defectos, en el tamao de la fruta, y en el grado de satisfaccin de exigencias de mercados especficos. En este caso se producir un producto para el consumo fresco. Por lo tanto la produccin debiera orientarse a la obtencin de un fruto de gran tamao, disponible durante la mayor parte del ao, de gran firmeza, de larga vida, y con alto contenido de azcares.

METODOLOGA Y PROGRAMA DE EJECUCIN

Informacin tcnica, emprica y cientfica

El clima Seria conveniente contar con datos generales de las condiciones climticas de la zona donde se desarrollara el proyecto, datos de temperaturas, radiacin solar, evapotranspiracin, humedad relativa.

Otro aspecto importante es conocer la fuente y cantidad de agua disponible. Se requieren aproximadamente 2000 m3/mes/ha de agua de riego, como fue calculado ms arriba, o sea de mximo 6.000 litros/da/0,1 hectrea. Si se toma en cuenta un perodo mximo de interrupcin del suministro de agua de cuatro das, debido a operaciones de reparacin u otros imprevistos, el compartimento B del estanque deber tener una capacidad de unos 20 metros cbicos.

Fertirrigacin

En los sistemas de fertirrigacin se aplican los fertilizantes a travs del agua de riego. De esta forma se pretende aplicar los fertilizantes solamente en las zonas hmedas, donde se presenta la mayor densidad de las races ms activas. Estas aplicaciones se realizan en forma fraccionada, ya que los volmenes de suelo explorados por las races de plantas en macetas son pequeos. El fraccionamiento se consigue en forma econmica mediante la fertilizacin a travs del agua de riego. Un sistema de fertirrigacin bien diseado lograr una alta uniformidad en la distribucin de fertilizantes, y si es bien manejado se obtendr una alta eficiencia del abonado.

En la seleccin de fertilizantes se cuidarn los siguientes aspectos:

La solubilidad de los fertilizantes, para que no se generen obturaciones y problemas de uniformidad en el abonado.

El grado de pureza de los fertilizantes

La compatibilidad entre los fertilizantes empleados, para evitar reacciones qumicas no deseadas que daen las instalaciones o la efectividad de la fertilizacin

En el mercado existe una gran variedad de fertilizantes adecuados para ser utilizados en la preparacin de soluciones nutritivas en sistemas de fertirrigacin.

En trminos generales la fertirrigacin debe ser ms intensiva cuanto mayor sea la localizacin del riego (menor volumen del suelo mojado) y mayor sea la frecuencia de aplicacin de agua. En el caso de cultivos en substratos prcticamente inertes, se aproximar la composicin de la fase lquida en el substrato a la del agua de riego, es decir que la planta recibir en forma inmediata aquellos elementos que el productor decidi suministrar a travs de la fertilizacin, entregndole un control exhaustivo sobre el desarrollo de la planta.

Los venturis son pequeos dispositivos que, por el incremento de la velocidad del agua en un conducto estrecho, producen un efecto de succin, como en los carburadores de motores de gasolina. De esta forma succionen una solucin con fertilizantes por un pequeo tubo que desemboca en la zona del estrechamiento. El flujo de fertilizante est determinado por la presin del agua en la entrada del mecanismo. En los equipos automticos de fertirrigacin se regula est presin, independiente del caudal, para obtener un flujo fijado previamente.

Sistema de distribucin de aguas

El agua es impulsada por una bomba elctrica. El caudal requerido depende de la cantidad y capacidad de los emisores, y de los tiempos de riego programados por el productor. El equipo de fertirrigacin, ubicada en la caseta que alberga el cabezal de riego, inyectar las soluciones nutritivas al agua de riego, y controlar la conductividad elctrica del agua. Adems se regula el pH del agua de riego, inyectando una cantidad de cido al agua. El agua con fertilizantes es llevada a la unidad de produccin a travs de tubera de PVC, usado comnmente en sistemas de riego localizado.

La unidad de produccin es dividida en sectores independientes de riego, que pueden recibir diferentes cantidades de agua de riego y fertilizantes. En cada sector se distribuye el agua a las plantas a travs de lneas laterales de polietileno negro de alta densidad, sujetadas en la parte superior de la estructura fsica que sostiene las columnas, por encima de cada fila. Estas tuberas contienen mnimo 2% de negro de carbono, para una proteccin mxima contra la radiacin UV. Cada columna recibir agua a travs de un pequeo dispositivo de cuatro salidas, desde las cuales salen cuatro microtubos flexibles con un gotero insertado en su extremo. Los microtubos con gotero entran en la primera, tercera, quinta y sptima maceta. Esto significa que la longitud de cada microtubo es diferente, lo que generar diferencia en presin a la entrada de los goteros, y por lo tanto desuniformidad en el riego. Por lo tanto es necesario que los goteros sean autocompensantes. Los goteros autocompensantes emitirn un caudal constante de agua, dentro de un amplio rango de presiones indicadas por el fabricante.

El substratoLas propiedades ideales de un substrato son:

Las propiedades fsicas: elevada porosidad total y porosidad al aire, contenido de humedad mantenido en el rango aprovechable para la planta, una estructura que permite un buen drenaje, una buena estabilidad estructural, pocos cambios de volumen durante el ciclo desecacin/humectacin.

Las propiedades qumicas como mineralizacin, capacidad de intercambio de cationes, pH inicial y conductividad elctrica deben conocerse para permitir un adecuado control de la fertilizacin. Idealmente el substrato debe ser qumicamente inerte, es decir que la solucin nutritiva no debe ser alterada en su equilibrio inico por el substrato.

Las propiedades biolgicas: ausencia de patgenos, parsitos o substancias fitotxicas.

Costo y disponibilidad: se preferirn substratos de bajo costo (incluyendo eventuales costos de transporte y preparacin) y que estn disponibles en cantidades durante toda la temporada de produccin.

El substrato ideal tiene la siguiente distribucin de fases: 30% slido, 40% lquido, 30% gaseoso. (6)Se nombraron diferentes substratos clasificados segn sus propiedades y origen. A continuacin se revisa la disponibilidad de algunos substratos.

SUBSTRATODISPONIBILIDAD LOCALOTRAS LIMITACIONES Y VENTAJAS

Turba rubiaMuy buenaUsada ampliamente en el cultivo de tomate en el Valle (speedling), excelentes propiedades como substrato, pero tiene una elevada Capacidad de Intercambio de Cationes (CIC)

Turba negraBuenaExiste disponibilidad local, pero su extraccin es restringida por ley, y tiene una elevada Capacidad de Intercambio de Cationes (CIC)

Corteza de pinoMalaPosee una baja capacidad de retencin de agua, y tiene una elevada Capacidad de Intercambio de Cationes (CIC)

Virutas de maderaMalaNo existen grandes empresas aserradoras

Orujo de uvaMalaNo existen empresas procesadoras de uvas en la zona

ArenaMuy buenaLa arena disponible debe ser lavada previamente, debida a la salinidad de esta. Baja capacidad de retencin de agua, peso elevado

PuzolanasMuy buenaExisten minas en la regin. Posee una baja capacidad de retencin de agua.

Rocas volcnicasBuenaExcelentes propiedades como substrato. Debiera investigarse.

Piedra pmezMuy buenaPropiedades superior a la perlita.

Attapulgita y sepiolitaDesconocidaPosee baja capacidad de retencin de agua.

PerlitaBuenaEmpleada en el cultivo de tomate. Excelentes propiedades como substrato, segn el tamao de las partculas.

Lana de rocaMalaDebe importarse desde Santiago o del exterior.

Arcilla expandidaMalaDebe importarse desde Santiago o del exterior.

VermiculitaBuenaTiene una alta Capacidad de Intercambio de Cationes (CIC), y alta fragilidad estructural

Estriles de carbnMalaNo est disponible en la zona.

PoliuretanoMalaDebe importarse desde Santiago o del exterior, baja capacidad de retencin de agua.

PoliestirenoMalaDebe importarse desde Santiago o del exterior.

(Adaptado desde Substratos: propiedades, ventajas y desventajas, Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, Pedro F. Martnez, Valencia, Espaa, 1997)

Los materiales ms interesantes para ser usados en un cultivo hidropnico son: arena, turba rubia, perlita, vermiculita, piedra pmez. Estos materiales tienen una buena disponibilidad, y presentan propiedades aceptables para ser usadas como substrato. Cabe destacar que en el cultivo hidropnico es interesante tener una Capacidad de Intercambio de Cationes (CIC) nula o muy reducida, dado que el riego se aplica con mucha frecuencia y por consiguiente, los nutrientes siempre se encuentran disponibles y no es necesario ni conveniente alterar los equilibrios inicos de la solucin nutritiva. Tampoco es necesario formar reservas de nutrientes en el substrato, que dificultaran las posibilidades de control de nutricin por parte del horticultor, e incluso se podran producir acumulaciones peligrosas de cationes no absorbidos por la planta.

Por otra parte, la CIC provee una reserva de elementos intercambiables, que permite amortiguar eventuales equivocaciones en la preparacin de la solucin nutritiva, que suelen ocurrir con frecuencia cuando el agricultor se inicia en el cultivo hidropnico. Debe tenerse en cuenta que el alto nivel de tecnificacin y automatizacin permite un control cuasi absoluto sobre el desarrollo de la planta, es decir, muchos parmetros difciles de manejar en los cultivos tradicionales, se dejan en manos de las personas que desarrollan el proyecto. Por lo tanto, se incorporar substrato con una CIC elevada, para disminuir los riesgos del proyecto.

La solucin nutritivaLa planta necesita los siguientes elementos qumicos: carbono (C), hidrgeno (H), oxgeno (O), nitrgeno (N), fsforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), azufre (S), boro (B), cloro (Cl), cobre (Cu), hierro (Fe), manganeso (Mn), Molibdeno (Mo) y Zinc (Zn). Los elementos no minerales C, H y O son incorporados al metabolismo de la planta del agua y del aire, todos los dems nutrientes son absorbidos a travs de las races. En el cultivo sin suelo, se deben suministrar todos los elementos minerales a travs de una solucin nutritiva, o aplicar va foliar.

En la literatura es posible encontrar una gran cantidad de recetas de soluciones nutritivas. A continuacin se reproducen algunas de estas:

ELEMENTOHoward Resh (14)Coic Lessaint (4)P.D.N. ()

Calcio200 ppm124 ppm160 ppm

Potasio100 ppm203 ppm254 ppm

Nitrgeno80 ppm202 ppm154 ppm

Magnesio50 ppm24 ppm30 ppm

Fsforo45 ppm34 ppm77 ppm

Azufre-24 ppm48 ppm

Hierro3 ppm-1.26 ppm

Zinc0.5 ppm-0.23 ppm

Boro0.5 ppm-0.11 ppm

Manganeso0.5 ppm-0.98 ppm

Cobre0.08 ppm-0.46 ppm

Molibdeno0.05 ppm-0.05 ppm

No existen frmulas universales para la solucin nutritiva. La concentracin de los elementos minerales depende del tipo o sistema hidropnico utilizado, las condiciones ambientales (luz, temperatura, humedad), estacin (fotoperiodismo), edad de la planta, especie y cultivar.

En el caso de riegos frecuentes, como en los sistemas sin suelo, la composicin de la solucin de suelo se aproximar a la del agua de riego. Debe medirse frecuentemente la conductividad elctrica del agua a la salida de un gotero y la conductividad del agua de drenaje. Esta ltima debe ser inferior a la del agua de riego. En caso contrario, indicara que la planta absorbe relativamente poca cantidad de fertilizante respecto a la cantidad de agua, lo que llevara a elevar la concentracin de sales en el substrato. Adems deben realizarse anlisis completos de la composicin qumica del agua de drenaje, para eventualmente modificar la proporcin entre los diversos iones de la solucin.

Adems, en la solucin nutritiva debe existir un equilibrio entre cationes y aniones, calculado en base al peso equivalente de cada fertilizante. Hay que tener en cuenta factores qumicos (pH, concentracin) y fisiolgicos (lmites de concentracin). Por estas razones qumicas y fisiolgicas, deben guardarse ciertas proporciones entre los elementos.

Como modo de ejemplo se reproducen las razones de potasio para diferentes cultivos de hojas, determinadas por el Instituto Agronmico de Campinas, Brasil:

N/K entre 0.62 y 1.20

P/K entre 0.09 y 0.17

Ca/K entre 0.12 y 0.84

Mg/K entre 0.07 y 0.15

Se debe evitar de mezclar fertilizantes que promuevan reacciones qumicas entre s que lleven a los nutrientes a estar en forma no disponible para la planta. Como norma general el anin sulfato es incompatible con el calcio, y los fosfatos con el calcio y el magnesio. Todos los fertilizantes deben ser completamente solubles en agua.

Algunos fertilizantes usados son: nitrato de potasio, de calcio, de hidro de calcio, de magnesio, de amonio; sulfato de potasio, de magnesio, de amonio, de manganeso, de cobre, de hierro, de zinc; monofosfato de potasio, de amonio; fosfato biamnico; cloruro de potasio, de manganeso, de zinc, de calcio; microelementos quelatados con EDTA, EDDHA o EDDHMA; cido brico; brax; molibdato de sodio, de amonio; cido ntrico, fosfrico, sulfrico, etctera. Adems, los distribuidores de insumos agrcolas ofrecen una amplia gama de mezclas equilibradas de nutrientes, preparadas especialmente para su uso en fertirrigacin para determinados cultivos o ciertas etapas de desarrollo de un cultivo, de produccin nacional e internacional. Las mezclas de mayor aceptacin a nivel local son los llamados Ultrasoles, de la empresa SQM.

Existe una amplsima literatura acerca de los fertilizantes que se pueden usar, los mtodos de clculo de aporte de nutrientes, las propiedades fsicas y qumicas de diferentes fertilizantes y mezclas, etctera, que apoya la gestin del productor. En general se parte con una solucin estndar, que posteriormente se va modificando, segn la experiencia.

La estructura fsicaEl sistema vertical consiste en diez macetas plsticas de telgopor (poliuretano expandido) apilados diagonalmente (girando 90) uno sobre otro. Cada maceta tiene un volumen de 3,5 litros y puede contener una planta en cada esquina. De esta forma cada pila o columna de ocho a diez macetas puede sostener 32 a 40 plantas. La base de la columna ocupa 0.09 m2. En Florida, Estados Unidos, se ha implementado el sistema con una distancia entre columnas de una fila de 0.9 metros y de 1.2 metros entre filas. De esta forma caben aproximadamente 9.000 columnas en una hectrea, o sea 360.000 plantas. La distancia ideal entre columnas de una fila y entre filas de columnas est determinada exclusivamente de la luminosidad del lugar. En 1.000 m2 900 a 1000 columnas o sea 32.000 a 36.000 plantas. Si se emplean columnas de polietileno, se coloca la misma cantidad de plantas.

Para poder recuperar el agua aplicada en exceso, se construyen canaletas de drenaje por debajo de las filas de columnas, se pueden realizar con caos de polietileno negro o de PVC de 2 , estas canaletas desembocan en un pequeo canal perpendicular. Finalmente el agua es depositada en un pequeo estanque para ser reutilizada. El piso entre las filas de columna tambin es recubierto con polietileno blanco, para facilitar la limpieza del lugar e impedir el crecimiento de malezas. El color blanco facilita la reflexin de la luz solar, que puede ser aprovechada por las plantas en los pisos inferiores.

Las macetas, luego de ser llenadas con el substrato, son colocadas directamente sobre las canaletas de drenaje. La columna es asegurada por un tubo para cables elctricos de pulgada que atraviesa las macetas. La parte inferior del tubo descansa en el piso, mientras que la parte superior es sujetada con alambre a la estructura de la construccin.

La construccin consiste en una estructura de fierros y alambres que sostiene la tubera de la red de riego que pasa por encima de las columnas, y que permite sujetar los tubos que atraviesan las columnas montada sobre las estructuras del invernadero.

La calidad del fruto y la seleccin de variedadesSeleccin de variedades

Ya que la frutilla cultivada es un hbrido de dos especies octoplides muy variables, es posible cultivar frutillas bajo condiciones extremadamente diferentes. Por esta razn es posible encontrar frutillas en las ms diversas latitudes en pases como Estados Unidos (de California a Alaska), India, Ecuador, Japn, Colombia, Blgica, etctera, en zonas desrticas, lluviosas, tropicales, costeras, montaosas, templadas y sujetas a los ms diversos sistemas de manejo.

Una misma variedad puede dar frutos durante todo el ao en un lugar, y solamente durante tres semanas en otro. No solamente la temperatura y el foto periodo diario son importantes, sino tambin la humedad, y la calidad e intensidad de la luz. Normalmente la variedad mejor adaptada a una regin es aquella que fue seleccionada en esa misma regin, con su particular complejo de fotoperodo y temperatura, ya que las variedades responden en forma caracterstica a los factores temperatura y fotoperodo que determinarn su adaptacin local. Actualmente, la investigacin respecto al comportamiento de variedades en condiciones especficas, y la creacin de nuevas variedades representa un amplio campo de investigacin a nivel mundial.

Calidad, variedades y clima

La calidad de la frutilla no solamente se refleja en la mnima presencia de defectos, y en el calibre de los frutos, sino tambin en parmetros como la acidez, el contenido de azcares y de slidos solubles, el color, la textura, la uniformidad, el contenido de vitamina c y el sabor.

En general, las condiciones que favorecen una alta produccin de frutos grandes con mucho sabor, tienden a generar un alto contenido de vitamina C y azcares. El sabor ser ms pronunciado en pocas con mucho sol y noches relativamente frescas. La produccin de azcares y de vitamina C es ms alta en das soleados, y tanto la vitamina C como los azcares son retenidos cuando las noches son frescas y la respiracin es ms baja. Un fotoperodo ms largo tambin incrementa el contenido de vitamina C. La planta producir azcares de acuerdo a la luminosidad durante el da, y perder azcar tras la respiracin, determinada principalmente por la temperatura en la noche. No hay relacin alguna entre el tipo de suelo o substrato y el sabor. Una variedad que ofrece frutos con un excelente sabor bajo ciertas condiciones climticas no produce el mismo sabor en otras zonas con otro clima.

Metodologa El aguaLas frutillas son extremadamente sensibles a la salinidad de suelos y aguas. Se debe evitar el problema de la salinidad de las aguas, de ser necesario la salinidad del agua de riego se tratar a travs de un sistema de osmosis inversa. De ser necesario se emplea un equipo de osmosis inversa de la compaa estadounidense Filtration Concepts Inc, modelo TW60-3/4-4, con una capacidad mxima de 2.290 litros/da, de 4 membranas. El equipo adems cuenta con un prefiltro de 5 micrones, medidores de caudal de agua desalinizada y de agua de descarte, y una vlvula solenoide para la alimentacin de agua. La retencin de sales se sita entre 95 y 99%. El rendimiento del sistema es de 70%. La retencin del boro es del orden de 65 a 70%.

A continuacin se reproducen los parmetros que deben medirse haciendo un anlisis de agua completo en un laboratorio acreditado: Parmetro

PH

CE (mmhos/cm)

Cloruro mg/l

Sulfato mg/l

nitrato mg/l

Bicarbonato mg/l

Fosfato mg/l

boro mg/l

calcio mg/l

sodio mg/l

magnesio mg/l

potasio mg/l

hierro mg/l

cobre mg/l

zinc mg/l

manganeso mg/l

RAS

STD mg/l

dureza mg/l CaCo3

a) Interpretacin anlisis:

pH

La acidez ptima para frutilla se sita entre 5 y 6.5. En Blgica se manejan valores ptimos entre 5.6 y 6.2 para suelos arenosos y de 6.4 a 6.8 para suelos ms arcillosos. Si el pH del agua del proyecto se sita entre 6.2 y 7.2, es conveniente bajar el pH. Para este efecto se usar cido fosfrico o sulfrico. Se mantendr el pH en el agua de riego del cultivo de frutillas a un valor de 6.3.

Conductividad elctrica

La conductividad elctrica refleja la cantidad de iones en el agua, y conforma una medida para evaluar la salinidad del agua. El agua de riego de primera calidad (Clasificacin Normas Riverside, US Soil Salinity Laboratory) tiene una conductividad inferior a 0.25 mmhos/cm. Cabe destacar que la disolucin de los fertilizantes en el agua de riego aumentar an ms la conductividad o salinidad. En Blgica, en cultivos hidropnicos de frutillas se manejan conductividades entre 0.8 y 1.6 mmhos/cm en la solucin final (Informacin proporcionada por el centro de investigacin Proefbedrijf der Noorderkempen, 1997).

Cloruro

El valor mximo para cloruros en la norma es de 200 mg/l. El cloruro es txico para la frutilla en cantidades relativamente pequeas. El valor recomendado para la produccin hidropnica en Blgica es de 17.73 mg/l.

Sulfato

Se recomienda manejar una cantidad de 72 mg/l de sulfatos.

Nitrato, fosfato, potasio, hierro, cobre, zinc, manganeso

Todos estos elementos se encuentran en general en el agua de riego, en cantidades muy inferiores a las necesidades de la planta. Por lo tanto, no son relevantes en determinar ya que sern aportados por la solucin nutritiva.

Bicarbonatos

Los carbonatos y bicarbonatos se combinan con el calcio, para luego precipitarse y formar obturaciones en el sistema de riego. El peligro de formacin de obturaciones se expresa como el Carbonato Sdico Residual (Eaton), con valores de 14.4 meq/litro, no existen bicarbonatos libres en el agua de riego.

Calcio y magnesio, dureza en mg CaCO3/litro

El calcio y el magnesio determinan la dureza del agua, expresada en mg de carbonato de calcio por litro. Se identifica un agua como muy dura a partir de 540 mg CaCO3/litro. El agua del pozo puede ser considerada como extremadamente dura. Para obtener una buena calidad de agua de riego, deber reducirse considerablemente la concentracin de calcio y de magnesio, aunque los valores en el agua cruda no son crticos para el crecimiento de la frutilla.

Sodio y RAS

El sodio perjudica el desarrollo de cualquier cultivo, ya que grandes cantidades de sodio en el suelo aumentan el potencial osmtico y destruyen la estructura del suelo. Para evaluar el peligro de sodificacin por la aplicacin de agua de riego de sodio, se implement un indice llamado Relacin de Absorcin de Sodio (RAS). Segn las Normas de Riverside antes mencionadas, el agua del pozo se clasifica como agua con bajo contenido de sodio.

STD

La cantidad de Slidos Totales Disueltos (STD) del agua del pozo de 0,2 a 0,5 es interpretada como de riesgo moderado para ser utilizado como agua de regado.

Boro

Se ha comprobado el boro causa una disminucin de la produccin muy importante en el cultivo de la frutilla, a partir de bajas concentraciones, se permite una cantidad de boro no superior a 0.75 mg/l.

b) Resumen y metodologa

Los elementos crticos son la salinidad total del agua o conductividad elctrica, por su efecto fisiolgico sobre el crecimiento de la planta, y por otra parte el contenido de sodio, boro y cloruros por su toxicidad.

Se deber chequear la calidad del agua evaluando los siguientes fenmenos, pudiendose diluir ms la solucin con agua natural si:

La conductividad elctrica a la salida de los goteros, con el suministro de la solucin nutritiva original, supere los 1,9 mmhos/cm.

El contenido de boro a la salida de los goteros sea superior a 0,6 ppm.

Cuando algunas plantas muestren sntomas de intoxicacin por exceso de cloruros.

Una vez determinada la proporcin agua cruda/agua tratada se continuar controlando el contenido de boro por lo menos una vez al mes, para prevenir excesos generados por variaciones naturales en la calidad qumica del agua del pozo. Luego se adaptar la composicin nutritiva al nuevo equilibrio inico del agua de riego.

Determinacin de la solucin nutritiva adecuada

Anteriormente se expusieron las condiciones que deben reunir los fertilizantes utilizados en el cultivo con substrato y las exigencias que debe cumplir una solucin nutritiva, o sea la mezcla de fertilizantes con agua de riego.

En una unidad se partir con la solucin nutritiva recomendada por el centro de investigacin del cultivo hidropnico de la frutilla en Blgica Proefbedrijf der Noorderkempen. Esta solucin es rica en macroelementos (nitrgeno, fsforo y potasio) y relativamente pobre en calcio y magnesio, lo que permitira aprovechar en alguna medida el calcio y el magnesio frecuentes en forma natural en el agua de pozos.

El clculo para la soluciones se realizara de la siguiente forma:

IonesSuma (+)Suma (-)ClNO3H2PO4SO4HCO3NH4KCaMg

Deseado

(a)

Presente

(b)

Suministrar (c)

(a) Deseado: la concentracin deseada en mmol/litro de un determinado ion.

(b) Presente: la concentracin en mmol/litro de un determinado ion en el agua de riego, antes de agregar fertilizantes

(c) Suministrar: la diferencia entre la concentracin deseada y la concentracin presente en el agua de riego (en mmol/litro). Este valor determinar las cantidades de fertilizantes que debe agregarse al agua de riego.

Siempre debe existir un equilibrio inico en la solucin nutritiva. Por esta razn se calcula la suma de cargas negativas suma (+) y de cargas negativas suma (-), que deben ser iguales. Una vez que se haya calculado qu concentracin de cada ion se requiere para la fertirrigacin, se determinan los fertilizantes que se usarn y la concentracin de estos.

Los diferentes fertilizantes deben separarse para no generar reacciones qumicas no deseadas y precipitaciones que disminuyan la disponibilidad de los nutrientes para la planta. Por esta razn se dispondrn de tres estanques separados para la preparacin de la mezcla:

Estanque A: contiene los fertilizantes con nitrgeno, calcio y potasio y hierro

Estanque B: contiene los fertilizantes con fsforo, magnesio, sulfatos y microelementos (manganeso, zinc, cobre, molibdeno)

Estanque C: contiene los cidos para bajar el pH del agua

Las soluciones preparadas en los estanques estarn concentradas 200 veces, el equipo de fertirrigacin deber entonces inyectar 1 litro de solucin en cada 200 litros de agua que pasa a travs del sistema de riego. Para 1.000 metros cuadrados de cultivo, con un consumo mximo de 6.700 litros/da. Se regar 4 a 6 veces por da, o sea que se aplicarn mximo 1.100 a 1.600 litros por riego. Unos estanques de fertilizacin con una capacidad de 500 litros, permiten aplicar solucin nutritiva a 10.000 litros de agua de riego.

Se iniciar la fertirrigacin con la solucin antes mencionada. Luego se aumentar gradualmente la porcin de agua cruda hasta encontrar un equilibrio en la relacin agua cruda/agua tratada. Posteriormente se realiza un anlisis completo del agua de riego resultante de la mezcla entre agua cruda y tratada, y se calculan nuevamente las concentraciones de los fertilizantes para adecuar la solucin nutritiva deseada.

Se realizarn anlisis completos del agua de riego con la solucin nutritiva a la salida de los goteros, una vez cada dos semanas hasta que las plantas entran en produccin. Luego se repetir el anlisis mensualmente. Se evaluar continuamente el desarrollo de las plantas, principalmente con relacin a la aparicin de sntomas de deficiencia de ciertos elementos nutritivos, que en general son fciles de reconocer por una persona capacitada en el tema, para luego adecuar la composicin de la solucin nutritiva. Estas caractersticas visibles en hojas y frutos permiten deducir exigencias especficas, relacionadas con la etapa de desarrollo de la planta o la variedad de esta. El equipo de fertirrigacin permite aplicar diferentes cantidades de la solucin nutritiva y de agua a diferentes sectores de riego, si as fuera necesario.

Produccin vertical en substrato

a) Substratos

Del anlisis acerca de la disponibilidad local de substratos y de la aptitud de estos para los cultivos hidropnicos, se indican estos substratos que ofrecen interesantes oportunidades, a saber arena, turba rubia, perlita, y vermiculita. A continuacin se revisan las principales caractersticas de los substratos retenidos:

SUBSTRATODENSIDADPOROSIDADAIREACIONRETENCION AGUAPHCIC (a)ESTABILIDAD

Turba rubia0.09AltaBuenaBuena2.5-7>100Limitada

Arena1.5-1.8AltaAltaBaja-