PLANTELES CAPÍTULO 5 Fertirrigación en planteles y semilleros Antonio L. Alarcón y Consuelo Egea ▲ La estructura de este capítulo está enfocada desde una perspectiva descriptiva de la técnica de fertirrigación y su aplicabilidad a productos de vivero (ornamentales, frutales y forestales) y semilleros de planta hortícola. Se pretende una simplificación de conceptos para una fácil comprensión de los mismos y la aportación de datos que resulten útiles desde el punto de vista práctico. Además de la vertiente económica o productiva de los sistemas agrarios, actualmente cobra mucha importancia el valor medioambiental, es decir, el desarrollo tecnológico sostenible con el medio. En este sentido, la práctica de la fertilización exige una aplicación racional de fertilizantes, preservando al medio de contaminaciones. En este sentido, la técnica de la fertirrigación que permite el fraccionamiento de los fertilizantes según las necesidades diarias de la planta, así como un máximo aprovechamiento de los recursos hídricos, adquiere una especial importancia. CONCEPTO DE FERTIRRIGACIÓN El término fertirrigación es ya de uso cotidiano entre las personas vinculadas a la agricultura intensiva, y sobre su concepto, que engloba la nutrición hídrica y mineral de los cultivos, se concentra buena parte de los avances técnicos y tecnológicos que sustentan el desarrollo de la agricultura española actual. Fertirrigación significa literalmente aplicación simultánea del agua de riego y los fertilizantes, generalmente de manera localizada y con elevada frecuencia. La localización del riego limita las pérdidas de agua por evapotranspiración superflua o innecesaria y, siendo menor el volumen mojado, se reduce la capacidad de almacenamiento, por lo que se precisan aplicaciones frecuentes a dosis reducidas (lo que repercute en la disminución de pérdidas de agua por escorrentía e infiltración). En el contexto económico actual, el objetivo de las explotaciones agrícolas es la obtención del máximo rendimiento, incluyendo la búsqueda de sistemas de cultivo más racionales y eficaces que los tradicionales. Son muchas las ventajas que supone la fertirrigación localizada, ahorros de agua, fertilizantes, mano de obra, labores culturales, a la vez que se incrementa el rendimiento de los cultivos (mayor productividad, calidad y precocidad). Un adecuado manejo de estos sistemas incide en una plena disponibilidad para que las raíces puedan obtener el agua y los nutrientes esenciales para un óptimo crecimiento. CAPÍTULO 5 NECESIDADES DE LAS PLANTAS En la figura 1 se esquematizan las condiciones necesarias para el crecimiento de las plantas. Hoy día, el riego pasa a ser una auténtica tecnología cuyo objetivo es mantener la disponibilidad de agua en la zona radicular a nivel óptimo para obtener un rendimiento lo más próximo posible a la máxima productividad potencial del cultivo en un ambiente dado. La manera de alcanzar este nivel óptimo de humedad en la zona radicular da lugar a los distintos sistemas de riego que han ido evolucionando a lo largo del tiempo. En las nuevas técnicas de riego bajo presión, el agua es aplicada para satisfacer la demanda hídrica diaria del cultivo y no con el objeto de crear un almacén de agua, una adecuada dosis y frecuencia de riego elimina las situaciones extremas de exceso y déficit hídrico, y mantiene el suelo/sustrato a una humedad constante e idónea para que la planta encuentre, no sólo el agua, sino también el oxígeno y los nutrientes precisos con el mínimo esfuerzo por su parte. La planta obtiene su energía a través de la radiación luminosa. Simplificadamente, el proceso consta de dos fases, la fotosíntesis que tiene lugar en presencia de luz, en la que la planta capta el dióxido de carbono atmosférico y sintetiza glucosa (azúcares) desprendiendo oxígeno: CO2 + H2O C6H12O6 + O2 69 COMPENDIOS DE HORTICULTURA Figura 1: Esquema de las condiciones necesarias para el crecimiento de las plantas OPTIMIZACIÓN DEL APORTE HÍDRICO EN VIVEROS Y SEMILLEROS Para la producción de un kg de materia vegetal seca, se necesitan entre 200 y 800 litros de agua. Las necesidades de agua de las plantas van a depender de la especie y su estado fenológico, del medio de cultivo y de las condiciones ambientales. Resulta evidente que estas necesidades se concentran en las horas del día de mayor insolación, entre las 12 y 18 horas, y que existen especies de bajo consumo y otras de consumo hídrico superior, en función de su número y reparto de estomas, el espesor y permeabilidad de su cutícula, la superficie foliar, etc. El 98-99 % del agua que absorbe la planta se pierde en el proceso transpirativo. Para evaluar las necesidades de riego, hay que añadir la pérdida de agua desde la superficie del suelo/sustrato, es decir, las necesidades de agua de un cultivo vienen marcadas por el agua perdida por evapotranspiración. Una transpiración excesiva puede llevar a la planta al cierre de sus estomas, interrumpiendo de este modo el proceso fotosintético, y una tasa de transpiración demasiado baja puede romper las células de los tejidos (formación de grietas). Para una gestión racional de la nutrición hídrica en un vivero, se calcula la dosis de riego en función del volumen y características físico-químicas del suelo/substrato, y se ajusta la frecuencia de riego en función de la demanda hídrica de la planta. Y la respiración, mediante la cual, en oscuridad se queman estos azúcares generando la energía que la planta necesita para todos sus procesos metabólicos: C6H12O6 + O2 ENERGÍA Resulta evidente que la raíz respira para obtener la energía necesaria para la absorción hídrica y mineral, por lo que es crítica una adecuada aireación del suelo/sustrato. La cantidad de oxígeno utilizada por las raíces para respirar es diez veces superior a la empleada por la parte aérea. Además, si el agua y los nutrientes se encuentran en el entorno radical en la cantidad, proporción y estado de asimilabilidad adecuados, esta absorción tendrá lugar con el mínimo gasto energético, pudiendo emplearse esta energía ahorrada en incrementar el rendimiento productivo de la planta. Se pretenden unas condiciones constantes de baja tensión del agua en el suelo, lo que se consigue con una aplicación frecuente de agua a las dosis adecuadas. Para no producir un déficit nutricional en la planta por lavado de nutrientes del perfil del suelo, se realiza una aplicación simultánea de los nutrientes esenciales disueltos. Bajo estas condiciones, los nutrientes presentan un grado de aprovechamiento muy superior al de sistemas tradicionales, siempre que se suministren en la dosis y equilibrio adecuados, al mostrar mayor movilidad y una distribución más homogénea en el entorno radicular. 70 En un sustrato, el potencial hídrico se sitúa normalmente entre 10 y 20 cb, para que la absorción hídrica no suponga un gasto energético innecesario. En viveros, la dosis de riego en riego localizado viene determinada por la el agua disponible (AD), fácilmente utilizable por la planta, que presenta el sustrato, más concretamente por una fracción de la misma. Es evidente que los sustratos más permeables, tienen menor capacidad de retención hídrica, y necesitarán dosis más reducidas de riego, y por tanto, una mayor frecuencia del mismo. Los datos de disponibilidad de agua se determinan en laboratorio y están definidos para la mayoría de sustratos. Para contenedores pequeños (3-5 litros) en riego por goteo, puede aplicarse la siguiente fórmula para el cálculo de la dosis de riego: Dosis (litros) = AD por litro de sustrato x Volumen contenedor (litros) x 0.33 En función del caudal de los emisores podemos fácilmente calcular la dosis de riego en tiempo, que debe permitir la obtención de un ligero drenaje para evitar la acumulación de sales en el medio. Cuando el sistema de riego es por aspersión, el cálculo de la dosis de riego es más complejo debido a la dificultad para calcular el agua que realmente llega al contenedor, siendo conveniente establecer el porcentaje de captación de agua que tiene el cultivo en cuestión, y tenerlo en cuenta en la fórmula anterior. El ajuste de la frecuencia puede establecerse de modo horario, si bien, la programación horaria de los riegos CAPÍTULO 5 PLANTELES plantea problemas, por muy ajustados que éstos sean, un día nublado puede implicar exceso de aporte respecto a la cantidad de agua necesaria y un día excepcionalmente caluroso se traduciría en déficit hídrico temporal para la plantación. Actualmente existen en el mercado numerosos métodos capaces de solucionar este problema, son los denominados métodos de riego por demanda: balanzas que accionan el riego como respuesta a una pérdida de peso (válido para cultivos en contenedor); sensores de radiación (solarímetros) que disparan el riego al alcanzar cierto valor de radiación acumulada, aproximadamente el 75 % de la radiación incidente es utilizada para la transpiración del agua; tensiómetros que miden la variación del potencial hídrico del suelo (más adecuado para viveros en suelo que para cultivos en contenedor debido a la hetereogeneidad en la humidificación de los sustratos y las limitaciones de contactos imperfectos en sustratos de textura gruesa); unidades evaporimétricas que disparan el riego mediante sondas de nivel en función de la evaporación sufrida; utilización de sondas de conductividad como medida del potencial hídrico del sustrato que accionan el riego al alcanzar un valor de CE prefijado; medida de la microvariación del grosor de troncos o tallos del vegetal que al perder agua experimentan una contracción; etc. Otra posibilidad a la hora de gestionar el aporte hídrico en viveros en suelo, consiste en hacerlo a través de la lectura directa de variables climáticas (radiación, temperatura, humedad relativa y velocidad del viento) como responsables de la evapotranspiración del cultivo, y teniendo en cuenta un factor (Kc) que define el ritmo de consumo hídrico del cultivo según su fase de desarrollo. Esta gestión hídrica del cultivo también depende directamente del sistema de riego existente. En un vivero podemos encontrar desde riego por surcos, hasta aspersores fijos (barras oscilantes y aspersores rotativos), sistemas móviles (carros de riego y enrolladores), sistemas de subirrigación y riegos localizados. De ellos mencionar que los carros de riego, utilizados en semilleros hortícolas y pequeños contenedores donde el cultivo alcanza poca altura, es el sistema que muestra una mejor uniformidad de riego, además de ofrecer la posibilidad de realizar tratamientos herbicidas y fitosanitarios a través de ellos. Los sistemas por subirrigación están creando adeptos cuando se trata de obtener cultivos en maceta donde no pueden mancharse ni dañarse las hojas o las flores, cuando existen grandes riesgos de problemas fitosanitarios en la parte aérea del vegetal y por la posibilidad de reciclar las soluciones nutritivas empleando este sistema. En cuanto a los sistemas de riego localizado más empleados en viveros están el riego por goteo, los minidifusores, las alcachofas calibradas y las cintas de riego. NUTRICIÓN MINERAL. SOLUCIONES NUTRITIVAS Las plantas para completar su metabolismo necesitan una serie de elementos químicos esenciales que deben ser CAPÍTULO 5 Cuadro 1: Elementos esenciales para las plantas y las formas en las que son principalmente absorbidos o asimilados Elemento esencial Símbolo Peso Forma de Peso iónico químico atómico absorción o molecular Nitrógeno N 14.0 NO-3 NH+4 62.0 18.0 Fósforo P 31.0 H2PO4- 97.0 Potasio K 39.1 K+ 39.1 +2 40.1 Calcio Ca 40.1 Ca Magnesio Mg 24.3 Mg+2 24.3 S 32.1 SO4-2 96.1 Boro B 10.8 H3BO3 61.8 Hierro Fe 55.8 Fe+2 55.8 Azufre +2 Manganeso Mn 54.9 Mn Cinc Zn 65.4 Zn+2 65.4 +2 63.5 Cobre Cu 63.5 Cloro Cl 35.5 Molibdeno Cu Cl- 54.9 35.5 -2 Mo 95.9 MoO4 Carbono C 12.0 CO2 HCO-3 CO3 159.9 44 61.0 60.0 Hidrógeno H 1.0 H 2O en otros iones 18 Oxígeno O 16.0 H 2O en otros iones 18 aportados en la cantidad y proporción adecuadas y en estado asimilable. El cuadro 1 muestra dichos elementos y las formas químicas bajo las que principalmente son absorbidos. Conviene resaltar que cuando manejamos cultivos en sustrato, el aporte fertilizante queda fundamentalmente limitado por dos parámetros: ● El volumen de sustrato y su capacidad de almacenamiento de nutrientes, viene determinada principalmente por la capacidad de intercambio catiónico (CIC). El cuadro 2 muestra la CIC para diversos sustratos de cultivo. En este punto conviene dejar claros algunos aspectos: - Cuando un sustrato presenta nula o escasa CIC, resulta imprescindible la aplicación de nutrientes en cada riego y según la demanda momentánea de la planta, y siempre con dosis bajas y de manera frecuente según la curva de retención hídrica del sustrato. En este caso, los nutrientes asimilados por la planta proceden directamente de los aplicados disueltos en la solución nutritiva, ya que ninguno queda almacenado en el sustrato. Los sustratos con CIC media o elevada (>20 meq/100g) pueden mante- 71 COMPENDIOS DE HORTICULTURA Cuadro 2: Capacidad de intercambio catiónico de diversos materiales utilizados como sustrato Material CIC (meq/l de sustrato) Turba rubia 119-130 Turba parda-negra 200-400 Corteza de pino fresca Corteza de pino compostada 60-90 100-150 Compost urbano 150 Corteza de frondosas compostada 180 Lana de roca 0 Arcilla expandida 0-5 Arena 0-5 Puzolanas 1-3 Perlita 1-5 Vermiculita 90-150 Fibra de coco 50-70 Cuadro 3: Clasificación de las plantas según su tolerancia a la salinidad Clasificación Especies Muy sensibles Azalea, Anemone, camelia, Cytisus x praecox, fresa, gardenia, pittosporum tobira, primula, Mahonia aquifolium, bulbosas, esquejes, plántulas de semillas hasta que echen raíces activas, epifitas (orquídeas y bromeliáceas), Asparagus plumosus Sensibles Aphelandra, Clivia miniata, Erica, Ficus benjamina, lechuga, pimiento, plantas de temporada en general, helechos, plantones de frutales, freesia, gerbera, rosa nerse con un riego fertilizante intermitente, si bien, es preferible una aplicación de solución de fertirriego siempre, ya que de este modo se puede mantener un equilibrio óptimo continuo de elementos nutrientes según las necesidades de la planta. - El sustrato con cierta CIC va a retener o almacenar los nutrientes que son absorbidos en forma catiónica (cuadro 1), mientras que los nutrientes de carácter aniónico, estarán sujetos a un elevado riesgo de lixiviación o lavado, excepto el fósforo que en determinadas situaciones puede quedar retenido por los coloides orgánicos e inorgánicos del sustrato, generalmente a través de puentes de calcio. La no retención de aniones es especialmente importante en el caso del nitrógeno. Frecuentemente el 50-70% del nitrógeno aplicado en forma nítrica se pierde por lixiviación, la utilización del riego por goteo y el control en la fertirrigación consiguen una importante reducción de estas pérdidas. - El potasio es retenido con menor fuerza que calcio y magnesio en el sustrato, es extremadamente soluble y dado que es un nutriente requerido en cantidades importantes, frecuentemente, la cantidad almacenada en el sustrato resulta insuficiente. Sus pérdidas por lixiviación también pueden ser importantes. - Cuando manejamos sustratos con CIC nula o baja y/ o de naturaleza inorgánica, no se deben aportar fertilizantes amoniacales y/o ureicos más que en cantidades muy reducidas. ● La tolerancia a la salinidad de la especie cultivada: cada planta tiene unos límites de tolerancia a la salinidad, por encima de los cuales, la presión osmótica generada en el entorno radical impide la normal absorción de agua del cultivo, necesitando el vegetal un aporte energético suplementario para su nutrición hídrica, lo que repercute marcadamente en el rendimiento del cultivo. Cuanto mayor sea la presión osmótica o la conductividad eléctrica (CE) de la disolución del suelo/sustrato, más lenta será la absorción de agua. El cuadro 3 muestra una clasificación de plantas según su tolerancia a la salinidad. Además, conviene aclarar algunos aspectos: Tolerantes Clavel, crisantemo, Cupressus, arizonica, Dieffenbachia, Hydrangea, Magnolia grandiflora, Poinsettias, Pelargoniums, Saintpaulias, melón, pepino, Philodendro, tomate - Los límites de tolerancia a la salinidad son mayores en invierno y en estado adulto que en verano y plantas jóvenes. En relación a esto, el espacio de agua en un sustrato a base de turba, puede mantenerse a niveles más altos en verano (50%) que en invierno (40%). Cuanto mayores sean las necesidades de agua de la planta para la transpiración, menor será la CE en el medio de cultivo. Muy tolerantes Acacia, Atriplex, Bougainvillea, Callistemon citrinus, Cordyline indivisa, Dietes vegeta, Hibiscus, Spartium junceum, Yucca - En cultivos en sustrato las sales provienen de las liberadas por el mismo, las presentes en el agua de riego utilizada y las aportadas en forma de fertilizantes. - En el entorno radical, conforme la planta consume agua, las sales no absorbidas por el vegetal sufren una progresiva concentración en el medio, aumentando de este modo el contenido salino y la presión osmótica (salvo que la planta absorba proporcionalmente más sales que agua). Esta es otra razón importante para mantener un estado de humedad óptimo de sustrato en cada momento. 72 CAPÍTULO 5 PLANTELES Figura 2: Curva de CE en agua desionizada en algunos fertilizantes líquidos y sólidos de uso más difundido Otros aspectos a tener en cuenta de cara a la nutrición mineral de plantas de vivero se reseñan a continuación. La absorción de nutrientes está influida determinantemente por la temperatura del sustrato, ante situaciones de frío se produce un descenso en la absorción de aniones (fosfatos, nitratos, sulfatos) en relación a la absorción de cationes (potasio, calcio, magnesio, amonio). Además, se necesita más energía y mejor oxigenación de la raíz para la absorción de aniones que de nutrientes catiónicos. El potasio favorece el almacenamiento de los azúcares formados, mientras que el nitrógeno promueve su utilización para la construcción de nuevas células. Esto hace que la relación N/K sea de vital importancia para controlar procesos como desarrollo vegetativo, floración, maduración de frutos, formación de semillas, dureza de tallos, etc. En general, un aumento de la energía radiante provoca mayores necesidades de nitrógeno y menores de potasio. El desequilibrio entre los diferentes elementos nutritivos puede causar problemas graves de antagonismos que dificultarán la correcta absorción mineral. Especialmente importantes son K/Mg, K/Ca y Ca/Mg, estos tres elementos deben guardar una correcta proporción entre ellos. Las deficiencia de micronutrientes, frecuentemente son causadas, más que por su escasez, por interacciones debidas a un exceso de otros nutrientes. Generalmente los sustratos, incluso las turbas, en su estado virgen, presentan un contenido en nutrientes disponibles casi insignificante. Los nutrientes necesarios para el desarrollo de los cultivos han de ser aportados como fertilizantes. Cultivo ornamental en contenedor y fertirrigación Los sustratos orgánicos, como las turbas, presentan una actividad biológica, que hay que tener en cuenta de cara al proceso de fertirrigación. Al inicio de un cultivo, se incrementa sensiblemente la actividad microbiana y retie- CAPÍTULO 5 73 COMPENDIOS DE HORTICULTURA Cuadro 4: Equivalencias entre los distintos fertilizantes empleados en fertirrigación respecto a sus aportes nutritivos principales N-P-K Abonos 1 g de: Equivalencias en cuanto al aporte de nitrógeno (g del fertilizante) Nitrato Nitrato Sulfato Nitrato Urea Fosfato Nitrato Solución Solución Ácido cálcico magnesio amónico amónico cristalina monoam. potásico N-32 N-20 nítr. 59% Nitrato cálcico Nitrato magnesio 1 1.41 0.74 0.46 0.34 1.29 1.19 0.48 0.78 1.18 0.71 1 0.52 0.33 0.24 0.92 0.85 0.34 0.55 0.84 Sulfato amónico 1.35 1.91 1 0.63 0.46 1.75 1.62 0.66 1.05 1.60 Nitrato amónico 2.16 3.05 1.60 1 0.73 2.79 2.58 1.05 1.68 2.56 Urea cristalina 2.97 4.18 2.19 1.37 1 3.83 3.54 1.44 2.30 3.51 Fosfato monoam. 0.77 1.09 0.57 0.36 0.26 1 0.92 0.38 0.60 0.92 Nitrato potásico 0.84 1.18 0.62 0.39 0.28 1.08 1 0.41 0.65 0.99 Solución N-32 2.06 2.91 1.52 0.96 0.70 2.67 2.46 1 1.60 2.44 Solución N-20 1.29 1.82 0.95 0.60 0.43 1.67 1.54 0.63 1 1.53 Ácido nítr. 59% 0.85 1.19 0.62 0.39 0.28 1.09 1.01 0.41 0.66 Abonos 1 g de: Equivalencias en cuanto al aporte de fósforo (g del fertilizante) Fosfato monoamónico Fosfato biamónico Fosfato de urea Fosfato monopotásico Ácido fosfórico 75% 1 1.13 1.36 1.18 1.11 Fosfato monoamónico Fosfato biamónico 0.88 1 1.20 1.04 0.98 Fosfato urea 0.73 0.83 1 0.86 0.81 de Fosfato monopotásico 0.85 0.96 1.16 1 0.94 Ácido fosfórico 75% 0.90 1.02 1.23 1.06 1 Abonos 1 g de: Equivalencias en cuanto al aporte de potasio (g del fertilizante) Cloruro de potasio Sulfato de poatasio Nitrato potásico Fosfato monopotásico Cloruro potasio 1 1.15 1.30 1.76 6.00 de Sulfato potasio 0.87 1 1.13 1.53 5.20 de Nitrato potásico 0.77 0.88 1 1.35 4.60 Fosfato monopotásico 0.57 0.65 0.74 1 3.40 Solución ácida de potasio (0-0-10) 0.17 0.19 0.22 1.29 1 ne considerables cantidades de nutrientes, sobre todo, nitrógeno, conforme transcurre el cultivo, estas cantidades se van liberando y pasan a estar disponibles para la planta. Fertilizantes empleados en fertirrigación Se denomina fertilizante o abono a todo producto natural o sintético, orgánico o inorgánico, que se añade al suelo o a las plantas para poner a disposición de éstas nutrientes necesarios para su desarrollo. Los fertilizantes empleados en fertirrigación deben ser abonos líquidos o sólidos especiales de alta solubilidad, es decir, cuyo residuo insoluble en agua a 15ºC, a la mayor dosis de empleo recomendada, sea inferior al 0.5%. 74 Solución ácida de potasio (0-0-10) Como norma general, los abonos sólidos empleados en fertirrigación son sales altamente disociables, es decir, en disolución se separan en sus correspondientes partes catiónica y aniónica (lo que ya sucede en los abonos líquidos) generando un incremento específico de la CE, ésto conlleva a un aumento de la presión osmótica de la disolución disponible en el entorno radical, lo que dificulta la absorción hídrica por parte de la planta. Ya se han mencionado las sensibilidades, tolerancias y resistencias de diversos cultivos a la salinidad (CE), en este parámetro no sólo hay que considerar la CE del agua de riego, sino que hay que añadir el incremento sufrido en la misma al adicionar los fertilizantes. De una manera muy genérica, ya que depende de numerosos factores (especie y estado fenológico, técnica de CAPÍTULO 5 PLANTELES Figura 3: Curva de CE en agua desionizada correspondiente a algunos fertilizantes sólidos más empleados en fertirrigación riego, sistema de cultivo, calidad del agua de riego, tipo de suelo/sustrato, condiciones climáticas, etc.) se puede considerar como aceptable una CE total de 2-3 mS/cm, con un máximo de incremento de CE debido al abonado de 1 mS/cm. En las figuras 2 y 3 se muestran las curvas de CE en agua desionizada correspondientes a los fertilizantes sólidos más empleados en fertirrigación, más las correspondientes a los dos fertilizantes líquidos de uso más difundido (sin considerar los ácidos minerales nítrico, fosfórico y sulfúrico). Estas curvas pueden emplearse de modo orientativo o aproximado para comparar los niveles de salinidad inducidos por cada fertilizante estudiado. Para poder establecer este tipo de comparaciones, resulta interesante tener en cuenta las equivalencias nutritivas de cada uno de los fertilizantes, las cuales quedan recogidas en el cuadro 4. Por ejemplo, una misma cantidad de nitrato amónico proporciona más del doble de nitrógeno que el nitrato cálcico, cuando se persigue la dosificación exclusiva de este nutriente y los incrementos de CE pueden ser limitantes del cultivo, es preciso tener claro las cantidades relativas de cada abono necesarias para cubrir los requerimientos nutritivos de la plantación. Elaboración de la solución nutritiva Antes de elaborar cualquier solución nutriente, es recomendable analizar el agua de riego. Los cationes Ca+2, Mg+2 y Na+, así como los aniones Cl- y SO4-2, pueden encontrarse en cantidades excesivas respecto a las necesidades de la planta, por lo que conviene tenerlo en cuenta a la hora de escoger los fertilizantes y las cantidades relativas a aplicar. El nivel de iones CO3-2 y HCO3-, nos indicarán la necesidad de ácido a aplicar para ajustar el pH de nuestra solución al valor óptimo, como después veremos. El principal parámetro a la hora de evaluar la calidad de un agua para riego es su contenido salido, determinado indirectamente por medida de la CE. En el caso de plan- CAPÍTULO 5 tas en maceta y viveros en general, se puede establecer la siguiente clasificación según el valor de CE (dS/m a 25ºC): excelente (<0.25), buena (0.25-0.75), permisible (0.75-2.0), dudosa (2.0-3.0) e inadecuada (>3.0). Para elaborar una solución nutritiva, generalmente se parte de soluciones madre de fertilizantes, donde se separan los fertilizantes según su grado compatibilidad y se concentran según su solubilidad relativa y proporciones requeridas (cuadros 5 y 6). Estas soluciones concentradas se diluyen para obtener la solución nutriente final que se aporta a la planta. Cuando nos referimos a la cantidad de nutrientes en solución, los datos son referidos a concentraciones molares o equivalentes (mmoles/l o meq/l), por ser este término de expresión más correcto cuando lo que manejamos son disoluciones acuosas, en las que los diferentes nutrientes se encuentran fundamentalmente en forma iónica. Para establecer las conversiones pertinentes a cantidades relativas de fertilizantes, se puede utilizar el cuadro 7. En el cuadro 8 se dan las soluciones nutritivas de partida o de referencia para diferentes especies y productos de vivero. La solución nutritiva standard mostrada, sólo es válida como orientación, ya que las necesidades son muy diferentes según la especie, estado fenológico, sustrato, condiciones climáticas, calidad del agua de riego, etc. En general, las plantas jóvenes ornamentales tienen elevadas exigencias en nitrógeno y potasio y más reducidas en fósforo. Aunque resulta evidente que la adecuación de esta solución nutritiva va a depender de múltiples factores tanto a nivel de sustrato como de planta y climáticos, por lo que conviene ir ajustándola en función de la respuesta del cultivo, estimada a partir de controles análisis de referencia de la solución del sustrato, el material vegetal o la solución drenada. El cuadro 9 muestra los diferentes niveles de referencia para diversos métodos de 75 COMPENDIOS DE HORTICULTURA Cuadro 5: Orientaciones sobre la compatibilidad de mezclas de los principales fertilizantes para fertirrigación SA SA U X NC O U NC NP NA AF MAP DAP FMP CP SP SN NPK SM X O + + X X X X + + + + + X X O X X X X + + O O X + O O O O O + O X O O X NP + X + NA + O O + AF X X O + X MAP X X O + X + DAP X X O + X + + FMP X X O + X + + + CP + + + + + + + + + SP + + O + + + + + + + SN + O X + X X X X X + + NPK + O O + X X X X X + X SA: Sulfato amónico. U: Urea. NC: Nitrato cálcico. NP: Nitrato potásico. NA: Nitrato amónico. AF: Ácido fosfórico. MAP: Fosfato monoamónico. + + + + + + + + + + X X X X + + X X + + + + + + X X X + + + + X X + + + + X X + + + X X + + + + + + X + X + X X SM: Sulfato de magnesio. O: Mezcla prohibida X: Mezcla posible en el momento de su aplicación +: Mezcla sin limitaciones DAP: Fosfato biamónico. FMP: Fosfato monopotásico. CP: Cloruro potásico. SP: Sulfato potásico. SN: Solución nitrogenada. NPK: Complejos N-P-K. Cuadro 6: Concentraciones máximas aconsejables para la preparación de las soluciones madre, concentraciones normalmente empleadas en los tanques de solución madre y dosis de empleo orientativas para distintos fertilizantes Fertilizante Concentración máxima Concentración normalmente aconsejada para solución madre empleada para solución madre Dosis orientativas de empleo Nitrato amónico 35% 20% 0.2-0.4 g/l, hasta 1 g/l si se quiere forzar el abonado nitrogenado Urea 35% 10% 0.5-1 g/l, máximo 2 g/l Solución N-32 35% 20% 0.2-0.5 g/l, máximo 1 g/l Solución N-20 Sin límite 20% 0.3-0.5 g/l, máximo 1 g/l Ácido fosfórico Sin límite 10% 0.1-0.5 g/l vigilando el pH Ácido nítrico Sin límite 10% 0.1-0.3 g/l vigilando el pH, para limpieza 1Kg/m2 durante 12 horas con conducciones cerradas Fosfato monoamónico 15% en invierno 20% en verano 10% 0.1-0.3 g/l, máximo 1 g/l Nitrato potásico 12% en invierno 15% en verano 10-15% 0.5-0.8 g/l, máximo 1 g/l Sulfato amónico 12% 7.5% 0.1-0.3 g/l, máximo 0.5 g/l 20% en invierno 25% en verano 10% 0.2-0.5 g/l, máximo 0.8 g/l 10% 7.5% 0.2-0.5 g/l, máximo 0.8 g/l Fosfato-urea Sulfato potásico Nitrato cálcico 20% 20% 0.3-0.8 g/l, máximo 1 g/l Nitrato de magnesio 25% 10% 0.2-0.5 g/l, máximo 1 g/l Fosfato monopotásico 20% 10% 0.1-0.3 g/l, máximo 1 g/l Sulfato de magnesio 10% 7.5% 0.2-0.5 g/l, máximo 1 g/l 76 CAPÍTULO 5 PLANTELES Cuadro 7: Cantidad de milimoles de componentes iónicos aportados por gramo (fertilizantes sólidos) o ml (líquidos) de los principales fertilizantes empleados en fertirrigación. Los cálculos se han efectuado teniendo en cuenta las composiciones normalmente garantizadas Fertilizantes Iones (mmoles/ml de fertilizante) NO3- líquidos, 1ml de: NH+4 Ácido fosfórico 75% H2PO-4 K+ Ca+2 Mg+2 SO4-2 Cl- 12.0 Ácido nítrico 59% 12.7 Ácido sulfúrico 98% 18.8 Solución nitrogenada N-32* 7.6 7.6 Solución nitrogenada N-20 9.1 9.1 Solución ácida de potasio (0-0-10) 0.9 2.3 Fertilizantes Iones (mmoles/ml de fertilizante) sólidos, 1ml de: NO3- NH+4 Nitrato cálcico 15.5% N, 27% CaO 10.3 0.8 Nitrato magnesio 11%N, 15.7% MgO 7.9 Sulfato amónico 21%N, 58.8% SO3 Nitrato amónico 35.5% N H2PO-4 K+ Mg+2 SO4-2 Cl- 4.8 3.9 15.0 12.0 7.4 12.0 Cloruro potásico 60% K2O 12.7 Sulfato potásico 52% K2O, 47.5% SO3 11.0 Fosfato monoamónico (12-61-0) 8.6 8.6 Fosfato diamónico (21-53-0) 15.0 7.5 Nitrato potásico (13-0-46) Ca+2 9.3 Fosfato monopotásico (0-51-34) 12.7 5.9 9.8 7.2 Sulf. magnesio 16% MgO, 31.7% SO3 7.2 4.0 4.0 * La solución N-32 aporta además 15.1 mmoles de N-ureico no disociado por ml análisis de la solución del sustrato, y el cuadro 10 presenta valores de referencia en el extracto 1:6 para plántulas de semillero y ornamentales en maceta. El cuadro 11 muestra los niveles normales de macronutrientes en hoja, en % sobre materia vegetal seca, de algunas plantas de vivero. Acidificación de la solución nutriente. Importancia del factor pH De acuerdo con la composición química de las aguas de riego normalmente empleadas, el poder tampón o amortiguador de éstas ante la adición de un compuesto ácido, depende casi exclusivamente de la presencia de ion bicarbonato (HCO3-). Este anión es la especie predominante del equilibrio del ácido carbónico en disolución entre pH 4 y pH 8.3, y es determinante en el valor de pH de la solución. Al adicionar un ácido, es decir, cualquier sustancia capaz de aportar iones hidrógeno (H+) y que, generalmente, en nuestro caso se trata de los ácidos nítrico, fosfórico o sulfúrico, se produce la siguiente reacción de neutralización: HCO3- + H+ CAPÍTULO 5 H2O + CO2 Se eliminan iones bicarbonato, para obtener agua y dióxido de carbono gas. Esta es la principal reacción que va a gobernar el pH de una solución nutritiva, y en base a ella se explica el escaso incremento de CE encontrado al ajustar el pH de la solución nutriente con ácidos, aportamos una especie iónica, pero desaparece una cantidad equivalente de ion bicarbonato. El ajuste del pH de la solución nutriente en fertirrigación, nos proporciona múltiples aspectos ventajosos, los dos principales se citan a continuación. pH óptimo para la disponibilidad de elementos nutritivos Cada uno de los elementos esenciales para las plantas presentan un rango de pH, en el que las formas asimilables por los cultivos, se encuentran a la mayor disponibilidad. Este rango de pH es variable para cada uno de los nutrientes esenciales, presentándose en torno a pH 6.5 la mejor disponibilidad de la mayor parte de los elementos nutritivos. Por esta razón, el pH de las soluciones nutritivas bajo fertirrigación en general, se establece en torno a 5.5, este valor con los posteriores reequilibrios, generalmente asciende hasta 6.0-6.5 a la salida del emisor. 77 COMPENDIOS DE HORTICULTURA Cuadro 8: Soluciones nutritivas de partida o de referencia para diferentes cultivos y productos de viveros y semilleros*. Cultivo NO3- Solución estándar 12.0 0.5 1.2 5.0 4.0 2.0 2.0 Coníferas en general 2.1 1.7 0.5 1.0 0.6 0.3 0.95 Abeto 3.7 0.3 0.2 0.8 1.25 0.3 0.15 Cedro 4.7 2.0 0.5 2.0 0.4 0.4 0.2 Pino 1.8 0.5 0.3 0.8 0.65 0.25 0.5 NH+4 H2PO-4 K+ Ca+2 Mg+2 SO4-2 Plantones de cítricos 13.0 0.6 1.6 7.2 4.5 2.25 2.25 Plantón frutales de hueso 13.0 0.5 1.3 10.0 4.0 2.0 2.0 Plantón frutales de pepita 12.0 0.5 1.5 8.0 4.0 2.0 2.0 Plántulas lechuga 10.0 0.5 1.0 4.0 3.5 1.0 1.0 Plántulas melón 10.0 0.5 1.0 5.0 3.5 1.5 1.5 Plántulas pepino 11.0 0.5 1.0 5.0 3.5 1.5 1.5 Plántulas pimiento 10.0 0.5 1.5 3.0 4.0 2.0 2.0 Plántulas tomate 8.0 0 1.5 5.0 4.0 1.5 1.5 Alstroemeria 13.2 1.25 1.25 8.0 2.9 1.0 1.25 Anthurium 7.5 0.5 1.0 6.0 1.5 0.5 1.0 Aster 11.0 0.5 1.5 6.0 5.0 2.0 2.0 Azalea 6.0 0.5 0.5 3.0 1.5 0.75 0.5 Begonia 9.0 0.5 1.0 6.0 2.0 0.75 1.0 Clavel 11.5 0.25 1.5 6.25 3.5 0.75 1.0 Chrysanthemum 10.5 0.5 1.0 5.0 3.0 1.0 1.0 Cyclamen 11.0 0.25 1.0 5.75 4.0 0.5 1.5 Cymbidium 8.0 1.25 1.25 4.0 1.5 1.0 1.0 Dianthus 7.0 0.75 0.8 4.0 1.6 0.6 0.7 Dieffenbachia 13.0 1.0 1.2 5.0 4.0 2.0 2.0 Euphorfia 11.5 1.0 1.5 6.0 3.5 1.0 1.5 Freesia 12.0 0.5 1.5 6.0 4.0 2.0 2.0 Gerbera 9.0 0.75 1.0 5.75 2.0 0.75 1.0 Iris 11.0 0.5 1.2 5.0 5.0 2.0 2.0 Plantas verdes 10.0 0.5 1.5 5.5 3.0 0.75 1.0 Poinsettia 11.5 0.25 1.5 7.25 3.5 0.75 1.5 Rosa 10.5 0.25 1.5 5.75 3.0 0.75 0.75 Sandersonia 10.0 0.5 0.5 5.0 5.0 2.0 2.0 Tulipán 11.0 1.0 1.3 5.0 5.0 2.0 2.0 Zantedeschia 14.0 1.0 2.0 5.0 5.5 2.0 2.0 * Los nutrientes se expresan en mM (milimoles/l). Conviene completar esta solución con un complejo de micronutrientes comercial de concentraciones estándar, a razón de unos 20 mg/l Existen además, unos valores de pH óptimos para la absorción y funcionamiento radicular de cada especie. De esta forma, existen plantas que se adaptan mejor a niveles bajos de pH (especies acidófilas) y otras que, por el contrario, se desarrollan más adecuadamente en condiciones de pH superiores (especies neutrófilas o basólifas). Este factor, aunque generalmente muestra menor importancia que la disponibilidad de elementos nutritivos, también conviene tenerlo en cuenta. 78 Prevención y/o eliminación de obstrucciones y depósitos en redes de riego y emisores Las obstrucciones de emisores y redes de riego suceden fundamentalmente por tres causas diferenciadas: físicas (sólidos en suspensión), biológicas (bacterias y algas) y químicas (formación de precipitados). Las aguas de procedencia superficial, presentan generalmente problemas asociados a obstrucciones de origen biológico, algas y bacterias que forman agregados obstruyendo los emiso- CAPÍTULO 5 PLANTELES res. Los residuos de descomposición de algas pueden acumularse en tuberías y emisores y servir de soporte para el crecimiento de una masa viscosa de bacterias. Las aguas de procedencia tanto superficial como subterránea, a menudo contienen elevados niveles de sales disueltas que pueden precipitar formando incrustaciones. El carbonato cálcico es el constituyente más común de las incrustaciones, generalmente en la forma mineral de calcita que se forma a las temperaturas comunes dentro de los sistemas de fertirrigación. El riesgo de formación de obstrucciones de origen químico es muy elevado por encima de pH 7.5, con dureza superior a 300 o con niveles de hierro o manganeso mayores de 1.5 ppm. La inyección de ácidos puede evitar o redisolver las incrustaciones, reducir o eliminar la precipitación mineral y crear un ambiente indeseable para el crecimiento microbiano. La propia técnica de fertirrigación puede también contribuir a los problemas de ensuciamientos y obstrucciones de redes de riego y emisores, ya que estamos aportando fertilizantes minerales que no son más que sales solubles que contiene elementos nutritivos necesarios para el cultivo. Conviene tener en cuenta que por encima de pH 6.5, la disponibilidad del fósforo y el calcio pueden decrecer considerablemente debido al predominio de la forma HPO4-2 (que forma precipitados insolubles en contacto con el calcio) sobre la forma H2PO4- (que forma compuestos muy solubles con el calcio). Por encima de pH 7 el riesgo de precipitación de calcio y magnesio en forma de carbonatos, CaCO3 y MgCO3, es muy alto, lo que puede provocar importantes obturaciones de emisores y otros componentes en los sistemas de fertirriego. El hierro, a menos que se adicione diariamente o en forma quelatada, se encuentra en forma iónica disponible para la planta en menos del 50% encima de pH 7, mientras que a pH 8 no queda nada disponible debido a su precipitación en forma de hidróxido férrico Fe(OH)3 (óxido, robín o herrumbre). Por el contrario, por debajo de pH 6.5, más del 90% del hierro permanece disuelto y disponible para las plantas. El manganeso sigue una dinámica similar. Resumiendo, el pH en las soluciones de fertirrigación, debe ser tal que permita estar disueltos a la totalidad de los nutrientes sin dañar las raíces, evitando de este modo la formación de precipitados (algunos de los cuales pueden presentarse en forma de finísima suspensión invisible al ojo humano) que pudieran causar obturaciones en los sistemas de riego e indisponibilidad para la absorción radical de dichos nutrientes. Automatización del proceso de fertirrigación La evolución tecnológica asociada al concepto de fertirrigación va encaminada al diseño y fabricación de sistemas, materiales, automatismos, sensores y otros elementos, que permiten sacarle el máximo rendimiento y que aseguren la fiabilidad y eficacia del sistema. CAPÍTULO 5 Carro de riego recogido en semillero hortícola La uniformidad en el riego lograda en estas técnicas, junto a la posibilidad de realizar otro tipo de labores como aplicación de fitosanitarios y otros productos químicos (quimigación) o las marcadas ventajas de índole fisiológico que posibilitan un rendimiento económico más ventajoso del cultivo, han supuesto la proliferación de los nuevos equipos de fertirrigación, que automatizan y controlan todos los procesos relativos a las redes de riego y al proceso de dosificación de fertilizantes. Estos equipos automáticos de fertirrigación constan de una serie de elementos de regulación y manejo que, intercalados o no en la red de riego, aseguran un control racional y exhaustivo de los procesos de riego y fertilización. Su introducción generalizada en España es relativamente reciente y sigue una progresión geométrica paralela a la evolución del precio y la fiabilidad de los elementos electrónicos e hidraúlicos que los componen. Las posibilidades de manejo adaptables a las necesidades del usuario de los modernos equipos de fertirrigación son enormes. El controlador de riego es el elemento de automatización que centraliza todas las órdenes encaminadas a un eficaz funcionamiento del sistema. Un controlador de 79 COMPENDIOS DE HORTICULTURA Cuadro 9: Niveles óptimos o de referencia para diferentes métodos de análisis de la solución de sustrato Determinación CE (dS/m a 25ºC) Nitrógeno (ppm) Fósforo (ppm) Potasio (ppm) Calcio (ppm) Magnesio (ppm) Extracto de saturación 2.0-3.5 100-200 6-10 150-250 >200 >70 Extracto 1:1.15 v/v (método holandés) Extracto 1:6 v/v (método inglés) 1.3-1.8 0.5-0.9 50-75 80-200 10-30 25-75 60-80 100-550 60-100 50-200 30-45 20-100 Cuadro 10: Niveles de referencia en extracto 1:6 en mg/l Cultivo Nitrógeno Plántulas de semillero Ornamentales en maceta Fósforo Potasio Calcio Magnesio 35-75 20-30 50-100 25-50 10-15 150-300 30-40 100-175 60-100 25-35 Cuadro 11: Niveles normales de macronutrientes en hoja (% sobre peso seco) de algunas plantas de vivero Cupressus Nitrógeno 2.0-6.0 2.0-3.0 3.2-5.2 4.0-6.5 3.3-4.8 4.0-6.0 2.5-4.5 2.0-3.0 1.3-1.6 2.0-3.0 1.7-3.0 2.0-2.5 2.0-2.5 Fósforo 0.3-1.5 0.2-0.5 0.2-0.3 0.2-1.0 0.4-0.65 0.3-0.7 0.2-0.3 0.2-0.4 0.1-0.2 0.15-0.25 0.15-0.30 0.2-0.3 0.2-0.4 Potasio 2.0-6.0 1.0-1.6 2.5-6.0 4.5-6.5 2.5-4.5 1.5-3.5 1.8-2.5 1.0-2.0 0.6-1.0 3.0-4.5 2.0-3.0 1.0-1.6 1.5-2.0 Calcio 0.3-1.5 0.45-1.60 1.0-2.0 1.0-2.0 0.8-1.2 0.7-2.0 1.0-1.5 0.2-0.4 0.3-0.5 0.3-1.5 1.0-1.5 3.0-4.0 0.5-1.0 Magnesio 0.3-1.5 0.2-0.5 0.25-0.50 0.35-0.65 0.2-0.5 0.4-1.0 0.2-0.4 0.5-1.0 0.2-0.4 0.3-0.6 0.3-0.6 0.3-0.5 0.3-0.8 2.5-3.5 0.4-0.7 1.5-2.5 1.0-3.0 0.3-0.4 fertirrigación completo debe contemplar la puesta en marcha y el paro en el momento preciso de bombas, válvulas de mando, agitadores y dosifi-cadores de fertilizantes, dispositivos de control, medida, regulación, seguridad, emergencia, etc. Todo ello como respuesta tanto a programas prefijados como a condicionantes, previsibles o fortuitos, en la instalación, suelo/sustrato, cultivo o ambiente. Además el controlador de riego debe suministrar una información completa y permanente de lo que acontece en la instalación, programas ejecutados y en curso, tiempo y/o volumen de agua y fertilizantes aplicados, parámetros definitorios de la solución nutriente aplicada (CE, pH, temperatura, etc.), caudales, incidencias, alarmas, averías, etc. El mercado ofrece una enorme cantidad de controladores de fertirriego, adaptables a cualquier tipo de insta- 80 lación en función del grado de automatización que se quiera conseguir y de la relación prestación/precio de cada aparato. En función de los parámetros utilizados como base de control y programación los podemos clasificar en tres grupos: - Controlador basado en tiempos. - Controlador basado en volúmenes. - Controlador plurifactorial. El cultivo de plantas en viveros y semilleros, donde la calidad y el tiempo de formación del producto juegan un papel primordial, deben encontrar en las técnicas de fertirrigación y su automatización, el camino más racional para acometer las operaciones básicas de riego y fertilización de sus productos. ▲ Cultivo General Azalea Clavel Crisantemo Geranio Poinsettia Rosa Aphelandra Ficus Philodendron Sansevieria Plantones de cítricos Arboles ornamentales CAPÍTULO 5 PLANTELES BIBLIOGRAFÍA ADAS. (1988). Fertiliser Recommendations for agricultural and hroticultural crops. RB 209. HMSO. London. ALARCÓN, A. L. (1998-99). Páginas de fertirrigación. Horticultura (varios números). ALARCÓN, A. L. (1997). Fertilizantes para fertirrigación: tablas prácticas orientativas. Melones, Compendios de Horticultura 10 (201-213). Ed. de Horticultura. Tarragona. ANSORENA, J. (1994). Sustratos. Propiedades y caracterización. Ed. Mundi-Prensa. Madrid. BUNT, A. C. (1988). 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