Sustratos

LOS SUSTRATOS
Entendemos por sustratos un medio sólido inerte  que tiene doble función  de anclar y aferrar las raíces protegiéndolas de la luz y permitiéndoles la respiración, y segunda, contener el agua y los nutrientes que las plantas necesitan. El empleo de sustratos sólidos por los cuales circula la solución nutritiva es la base del Cultivo Hidropónico en América Latina. Los materiales que se han experimentado para uso de laboratorio y para cultivos comerciales son muchos y no siempre han respondido positivamente desde el doble punto de vista técnico y económico.
La granulación (dimensión de las pequeñas partículas de las que está compuesto el sustrato) ha de ser tal, que permita la circulación de la solución nutritiva y del aire. Un sustrato excesivamente fino se vuelve compacto, en especial cuando está húmedo, e impide el paso del aire. En general, la experiencia señala como mejores aquellos sustratos que permiten la presencia del 15 al 35 % de aire y del 20 al 60 % de agua en relación con el volumen total.
En los párrafos siguientes resumiremos las características genera- les que debe reunir un sustrato cualquiera a utilizar y así una vez definidas estas características, pasar a revisar los distintos materiales utilizados como sustratos, que están a disposición del cultivador hidropónico a la luz de las experiencias existentes hasta hoy.

Características que deben tener los sustratos
Un sustrato hidropónico debe reunir un conjunto de características que lo hagan apto para el cultivo. No' siempre un sustrato reúne todas las características deseables; por ello, a veces, se recurre a mezclar diversos materiales, buscando que unos aporten lo que les falta a otros. Cuando planeamos un Cultivo Hidropónico debemos tener en cuenta una serie de aspectos que hemos llamado el decálogo del sustrato y que detallamos a continuación:
1. Retención de humedad: La retención de humedad por el sustrato en cantidades adecuadas y en forma homogénea, determina la posibilidad a la planta de utilizar el agua como vehículo para sus funciones metabólicas. La retención es función de la granulometría del sustrato y de la porosidad de las partículas que lo componen.
Para juzgar adecuadamente los materiales disponibles es muy útil conocer la capacidad de retención de humedad máxima y la capacidad de campo, es decir, la cantidad total de agua que el sustrato puede contener y la cantidad que retiene después de que el líquido ha sido ya eliminado. Este último dato es de capital importancia porque nos dice en qué medida el material mantiene la humedad alrededor de las raíces y hasta qué punto permite que circule el aire.

La velocidad con que el agua pasa a través del sustrato depende de la granulometría y de la porosidad. En un sustrato grueso o granular el agua pasa rápidamente, además de obtener buena oxigenación, vital para el desarrollo radicular.
Se debe  procurar, en las zonas de las raíces, una proporción del 30% de materiales y un 70% de espacio vacío, el cual será ocupado a partes iguales por aire yagua, pudiendo reducirse la parte sólida del sustrato hasta en un 10%. Mientras más elevada sea la capacidad de retención de agua del sustrato, menos frecuentes deben ser los riegos; además, no debe obstruirse la parte porosa ocupa- da por aire, es decir, que se necesitan bastantes macro poros. Se puede obtener una porosidad óptima mezclando en forma apropiada materiales compactos con otros porosos y de gránulos gruesos; también se pueden obtener los mismos resultados utilizando materiales orgánicos, como la cascarilla de arroz o el aserrín, los cuales poseen una estructura esponjosa y mejoran, por tanto, la permeabilidad al aire y al agua.
Es importante distinguir la forma en que los sustratos retienen la humedad. En este aspecto podemos distinguir 2 categorías:
Aquéllos que retienen la humedad sólo en la superficie de las partículas, igual que lo hace una esfera de vidrio mojada, como son la gravilla, la arena, etc. Otros sustratos almacenan humedad en su interior en los poros, tales como la piedra pómez, la escoria de carbón, etc.. Otros sustratos, como la cascarilla de arroz y el aserrín tienen una débil capacidad de almacenamiento de agua dentro de su estructura fibrosa.
Movimiento del agua dentro del sustrato: Teniendo en cuenta el tipo de recipiente que vamos a usar para el Cultivo Hidropónico, es necesario considerar la forma en que se va a mover el agua dentro del sustrato, si es horizontal o vertical, y la extensión del recorrido que el agua debe hacer antes de llegar a las raíces y finalmente salir por el drenaje.
Cuando el recorrido es largo, como en el caso de un canal horizontal, debemos tener un sustrato que permita una gran permeabilidad, como la cascarilla de arroz, la gravilla, o la escoria gruesa.
En este caso, el canal podrá tener hasta 6 metros de longitud y el agua no tendrá ninguna dificultad para hacer este recorrido. Cuando el agua hace un recorrido corto y vertical, debemos tener sustratos con una mayor retención de humedad, con el fin de que ésta se mantenga por más tiempo a disposición de las raíces.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Efectos de la inundación: Cuando el sustrato es demasiado fino, o cuando el recipiente no tiene los orificios o la forma que permita un drenaje adecuado sucede que los espacios vacíos del sustrato se llenan de agua, desalojando el aire e impidiendo entonces la adecuada oxigenación de las raíces. Al poco tiempo, las raíces se vuelven de un color carmelita y comienzan a morir.
Cuando un sustrato contiene materia orgánica como cascar- illa de arroz, viruta o aserrín, son más graves las consecuencias de la inundación, ya que dichos sustratos se descomponen, consumiendo el oxígeno necesario para la respiración de las raíces.
2. Aireación del sistema radicular: Una importante condición para el éxito en los Cultivos Hidropónicos es la respiración suficiente de las raíces. El empleo de un sustrato con estructura estable, muy porosa y la aireación complementaria de la solución,  evitan el peligro de la falta oxígeno en la zona radicular, siendo ésta aun mejor que la obtenida en los suelos naturales.
Según experiencias holandesas, en un cultivo de claveles en grava, cada planta toma durante los meses de verano, de una solución bien aireada, aproximadamente 550 miligramos de oxígeno por día.
Análogas experiencias con clave- les en Colombia, han demostrado quelas plantas cuyas raíces se desarrollan en una solución poco aireada se ven perjudicadas en su crecimiento y producción de flores, mientras que claveles cultivados en una mezcla de cascarilla de arroz con escoria de carbón a los que se suministran de forma regular las soluciones nutritivas bien oxigenadas, presentan excelentes resultados de cultivo.
Debemos distinguir entre la aireación del sustrato y la aireación de la solución nutritiva. La aireación del sustrato se da a través de los poros del mismo y ésta es la fundamental para el buen desarrollo radicular.
Más adelante, se estudiarán en forma más detallada, los recipientes para cada una de las técnicas de cultivo las posibilidades existentes para airear las soluciones (aire a presión, agitadores, reciclaje.)

 

3. Estabilidad física: Será la que determine si se mantiene con el tiempo una porosidad correcta, dependiendo de la velocidad de disgregación y descomposición del material, la cual deberá ser lo más lenta posible. Los materiales más inadecuados son aquéllos que se disgregan fácilmente con la acción del agua.
4. Debe ser químicamente: Desde el punto de vista químico el sustrato también deberá satisfacer  ciertas condiciones. Deberá ser químicamente inactivo, o sea, no   absorber ni suministrar ningún elemento nutritivo, puesto que esto representaría una alteración en la solución nutritiva. El aserrín de ciertas maderas, pueden suministrar taninos, los cuales son tóxicos para las plantas.
5. Debe ser biológica mente inerte: El sustrato hidropónico debe ser, a diferencia del suelo, un medio carente de actividad biológica; en este sentido, cualquier presencia de insectos o patógenos tendría un carácter explosivo, ante la total ausencia de controles naturales.
En cuanto a la parte biológica, al comienzo del cultivo el sustrato deberá estar libre de plagas o enfermedades; es peligroso, por tanto, cualquier material que contenga tierra o compost no desinfecta- dos, pues los daños por patógenos como nemátodos o fusaríum podrían ser fatales en este caso. Este riesgo puede ser superado mediante una cuidadosa desinfección. Cuando se recurre al uso de mezclas que contienen tierra, se deberá realizar una cuidadosa selección del suelo a usar y de ser posible una desinfección por me- dio del vapor, del agua hirviendo o algún desinfectante químico.
Para la investigación futura, se señalan campos como el estudio de la posible interrelación simbiótica con organismos biológicos, tales como rizobium o micorrizas.
6. El drenaje: Todo tipo de recipiente y de sustrato que se estén utilizando, deberán permitir un buen drenaje. Cuando una planta hidropónica requiere mayor cantidad de agua, debemos aplicar mayor cantidad de riegos, pero nunca debemos inundar el sustrato con el fin de ahorrar riegos, ya que esto va contra la disponibilidad de Oxígeno. Entre las formas más comunes de drenaje utilizadas en los Cultivos Hidropónicos, tenemos las siguientes:
a. Drenaje por inclinación del recipiente: Se utiliza en el caso de las canaletas, bandejas, camillas, etc., las cuales deberán tener una pendiente del 5 al 7% con el fin de facilitar el drenaje de los excesos de solución nutritiva.
b. Drenaje por orificios inferiores: En el caso de bancadas o recipientes individuales tales como potes, bolsas o sacos, el drenaje deberá facilitarse siempre por orificios en la parte inferior del recipiente.
7. La capilaridad: Esta propiedad consiste en que un sustrato tenga la capacidad de absorber agua a través de los microporos y de transportarla en todas las direcciones. Es esencial cuando direcciones. Es esencial cuando se usa un sistema de riego por goteo, en el cual se necesita que el agua se distribuya horizontalmente a partir del punto del goteo.
Cuando el sustrato no tiene  capilaridad  el agua se mueve verticalmente  a través del perfil del mismo, llegando rápidamente  al drenaje  y dejando zonas secas  en las cuales no se puede desarrollar el sistema radicular.
Cuando el sustrato tiene buena capilaridad, el agua es absorbida en todas direcciones, haciendo que el sistema radicular  de las plantas encuentre una humedad homogénea  en todo el recipiente.
8. Debe ser liviano: El peso del sustrato determina, obviamente la resistencia del montaje  hidropónico, los tipos de camas o canales, los soportes para manejar columnas y en general el valor de la infraestructura, de acuerdo con el tipo de construcción.
De todos los sustratos utilizados  en América Latina la cascarilla de arroz es la más liviana.

9. Debe estar disponible: Esta es una condición lógica; pero a veces, no es tenida en cuenta.  En muchas ocasiones el sustrato ideal no está disponible en el me- dio y olvidamos recursos de la región, que eventualmente podrían reemplazarlo.
10. Debe ser de bajo costo:
Generalmente, este factor determina, antes que otras condiciones, el sustrato a utilizar y usual- mente el principal factor de costos es el de transporte, lo cual nos lleva a analizar, dentro de las posibilidades y las condiciones del sitio del Cultivo Hidropónico, cuál es la escala de costos que implica uno u otro sustrato.
A partir de estas condiciones, podemos hacer un buen recorrido por diferentes clases de sustratos, con los cuales se ha trabajado, haciendo claridad en que no son los únicos posibles de utilizar. Ni siquiera necesariamente los mejores; en este campo la imaginación del hidroponista juega un papel muy importante.
La cascarilla de arroz
Este material es un sub-producto de la industria molinera, que se produce ampliamente en las zonas arroceras y que ofrece buenas propiedades para ser usado como sustrato hidropónico.
Propiedades físico-químicas:
Es un sustrato orgánico de baja tasa de descomposición, dado su alto contenido de sílice. Es liviano y su principal costo es el transporte, dado que para los molineros es un desecho.
Se presenta como material liviano, de buen drenaje, buena aireación, pero presenta una baja retención de humedad inicial y es difícil conservar la humedad homo- géneamente cuando se usa como sustrato único en bancadas. Se comporta bien como sustrato en los sistemas que utilizan canaletas. Tiene una buena inercia química; pero puede tener problemas con los residuos de cosecha, como granos de arroz enteros o en fragmentos, a la vez que pueden encontrarse semillas de otras plantas, que pueden germinar, generando un problema de malezas.

Fermentación de la cascarilla: Para poder utilizar eficazmente la cas- carilla de arroz, es necesario proceder a fermentarla previa- mente, con el fin de eliminar algunos de los problemas causa- dos por los granos de arroz entero y partido.
Durante el humedecimiento inicial de la cascarilla, los granos de arroz partido reaccionan con el agua, esto es, se hidrolizan, y sus almidones se van convirtiendo en azúcares, como la glucosa. Esta a su vez, se va fermentando, con la consecuente producción de alcohol y ácido carbónico que son fitotóxicos por vía radicular y causan síntomas similares a los de la clorosis férrica (deficiencia de hierro) en las plantas.
Durante la fermentación inicial de la cascarilla de arroz, que en condiciones de buena aireación (aerobias) dura entre 15 y 20 días a 18 grados C, se pro- duce un incremento del pH aproximadamente, hasta 7.8, se presenta en la solución