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¿Los cultivos de invernadero en suelo o en sustratos?

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sustratosDesafíos y perspectivas

Una de las ventajas del cultivo en suelo es que tiene una alta capacidad de amortiguamiento desde el punto de vista nutricional y del manejo del agua, es decir que en caso de tener interrupciones pasajeras en el suministro de agua y nutrientes, el sistema no se ve tan seriamente afectado, como ocurre con el sistema de cultivo en sustrato. Además, este sistema se presta para iniciar un proceso de aprendizaje en la horticultura protegida, pues es muy similar al manejo de la fertirrigación en la horticultura a cielo abierto y en el cual, por lo general, los productores de hortalizas ya tienen experiencia.

Por otro lado, con el crecimiento de la industria hortícola bajo condiciones protegidas se han ido perfeccionando los sistemas de producción y uno de los cambios que se han venido dando es el paso gradual del cultivo en suelo al sistema de cultivo sin suelo o en sustratos. Las razones que pesan para este cambio son:
•    Manejo más controlado de la nutrición del cultivo, al evitar las interacciones entre elementos en el suelo,
•    Se evita el contacto con patógenos del suelo, reduciendo el impacto de estos en la sanidad de la planta y
•    Se puede aprovechar cualquier tipo de terreno razonablemente plano, independientemente de la fertilidad del suelo o de otras limitantes como salinidad o presencia de fases líticas o pedregosas del mismo. En pocas palabras, cada uno de esos sistemas tiene sus ventajas y desventajas y sus razones de ser usados en la actualidad, por lo que serán analizadas las condiciones de uso de cada uno de ellos, así como sus fortalezas, debilidades y desafíos a vencer en cada uno de ellos.
Es importante destacar qué tanto en México como en España, el 80% de la producción bajo invernaderos se realiza en suelo. Lamentablemente no hay un paquete tecnológico confiable que se haya desarrollado en México para estas condiciones y en el mejor de los casos hemos importado de España y Canadá la tecnología de manejo de invernadero en suelo. Por otro lado, gran parte de esta tecnología fue desarrollada para suelos arenosos y cuando se trata de implementarla en suelos arcillosos suele tener problemas de adaptación. Colateral-mente no se ha desarrollado una tecnología confiable para diagnosticar eficientemente la fertilidad del suelo a través del extracto de pasta o de la sonda de succión, aunque esta técnica se usa rutinariamente en España, más que todo, basada en experiencia empírica, pues no hay publicaciones científicas que sostengan los valores de referencia para interpretar los resultados del laboratorio.
Es importante destacar que la productividad de un suelo no sólo depende de sus contenidos nutrimentales sino de las condiciones físicas del mismo, condiciones que la mayoría de los laboratorios de servicio no determinan. Hay que recordar que el desarrollo de la parte aérea depende del desarrollo de la raíz, la que a su vez dependerá de que el suelo tenga un buen balance de aireación y humedad.

Diagnóstico de la fertilidad del suelo
La fertilidad del suelo se ha venido diagnosticando bajo condiciones convencionales, estimando la disponibilidad nutrimental con una solución extractora, que simula lo que haría el sistema radical del cultivo. Esta técnica de diagnóstico ha sido generada para la explotación convencional del suelo, es decir en campo abierto.

sustratos2Monitoreo de la nutrición del cultivo en el invernadero: La producción de una hortaliza en el invernadero, implica una explotación muy intensiva del cultivo y por lo tanto requiere de continuo monitoreo para maximizar su nutrición y rendimiento, más aun cuando su explotación se realiza en suelo, pues se desconoce la magnitud de las interacciones nutrimentales que ocurren entre la solución nutritiva y el suelo mismo. El monitoreo se puede realizar también a través de la solución de suelo, mediante la determinación de nutrientes en el extracto de pasta o en la solución de suelo, obtenida mediante la sonda de succión o tubo de acceso. También se puede realizar mediante mediciones en el extracto celular del peciolo o mediante el análisis de tejido seco de hoja. En esta sección veremos los alcances y limitaciones de cada uno de estos procedimientos y las recomendaciones de uso.

Análisis de extracto de pasta: El uso del análisis de extracto de pasta se ha venido extendiendo cada vez más en las explotaciones intensivas. La razón de ello es que en un invernadero se generan niveles de extracción mucho mayores de los que ocurren en condiciones de campo, por lo que las técnicas de diagnóstico convencionales no suelen ser las mejores estrategias para definir la disponibilidad de un elemento en el suelo. Esta técnica se ha popularizado mucho en el sur de España, donde se usa rutinariamente. Su justificación de uso es que la humedad del suelo en el invernadero se encuentra cercana a capacidad de campo y por ende la solución del suelo en el extracto de pasta es un medio similar al que viven las raíces en el suelo o en el sustrato. El único problema es que en el caso de las técnicas convencionales se dispone de niveles de referencia precisos para interpretar los análisis, pero en el caso del extracto de pasta hay toda una gama de propuestas para interpretar los resultados. Así por ejemplo, algunos autores indican que la CE del extracto de pasta debe ubicarse entre 2.0-2.5 dS/m al inicio del cultivo y llegar hasta 3.5-4.0 en plena producción, otros indican que éste debe de estar en el rango de 1.8-2.5 dS/m, sin embargo, no se ha realizado investigación formal en suelo como para definir con precisión este rango y sus propuestas se basan esencialmente en experiencia empírica.
Dependiendo del suelo y del manejo de la fertirrigación, a menudo, para poder conseguir los niveles de CE indicados por Casas, se requieren dosis muy elevadas de fertilizantes que suelen hacer poco costeable la producción, en particular cuando se desea elevar la CE en el extracto de pasta hasta 4.0 dS/m. Se recomienda mantener una concentración de NO3 de 8-12 me/L, 2-3 ppm de P, 2.5-3.5 me de K/L, 10-12 me de Ca/L, 8-9 me de Mg/L, 4-10 me de SO4/L. También se sugiere una relación nutrimental en el extracto de pasta del orden de NO3/K de 2.2 a 2.5 K/Ca de 0.20-0.35, K/Mg de 0.25-0.35, Ca/Mg de 1.2 a 1.5 y Ca/Na debe ser mayor de 1.5. Todas estas relaciones basadas en unidades de me/L. Estos datos deben de tomarse con precaución para su uso en México, pues estos valores han sido generados a partir de trabajo empírico y no hay evidencia científica que soporte estos niveles de referencia.
El análisis de extracto de pasta para que sea válido debe de ser muy representativo. Dado que algunos nutrientes se mueven muy fácilmente en el suelo, como es el caso del nitrato, el cual tiende a lixiviarse con el riego y pasa a profundidades mayores. Otros como el fósforo, tiene muy baja movilidad y tiende a concentrarse en los sitios de aplicación cerca del gotero. Otros cationes más móviles, como es el caso del calcio, tienden a desplazarse a la periferia del bulbo. En tales condiciones el proceso de muestreo viene a ser un factor clave para que la muestra sea representativa. Esta variabilidad se genera porque el suministro de nutrientes al suelo se hace en un solo punto, que es el sitio de ubicación del gotero. Por ello el muestreo debe de realizarse con un número suficiente de submuestras. Se debe hacer un muestreo en varios sitios de la cama de siembra, incluyendo la línea de goteo, la hilera de plantas y en las orillas de ambas líneas, donde se encuentre el sistema radicular.

Diagnóstico  nutrimental por succión o “chupatubos”:
Diagnóstico de la disponibilidad nutrimental mediante el uso de la sonda de succión o “chupatubos”. Esta herramienta de diagnóstico consiste en un tubo de PVC, con una cápsula porosa de cerámica colocada al final del tubo y con un tubín de hule insertado en medio del tubo, que llega hasta el fondo del mismo y que tiene una válvula de cierre para mantener el vacío en el interior del tubo. También se le ha denominado tubo de acceso a la solución del suelo o más comúnmente: “chupatubos”. También las hay más sofisticadas con un vacuó-metro para saber con precisión a qué presión negativa se realiza la extracción de la solución de suelo.
Mediante esta técnica se puede extraer solución de suelo sin perturbar la muestra. Además, el proceso de muestreo se facilita mucho, pues sólo se realiza un vacío y la extracción de la solución de suelo se obtiene unas horas después de realizar el mismo. Además, la determinación de los principales nutrientes: N, P y K, se puede llevar a cabo con mucha precisión mediante el uso de equipo portátil en el mismo invernadero. Se debe de tener en cuenta que en el caso de los nutrientes móviles como es el caso del nitrógeno se encuentran distribuidos en forma aleatoria en el suelo, pero en el caso de los cationes y el P, estos están muy asociados a la fuente de riego, es decir su concentración será mayor en las inmediaciones de la zona del gotero. Por ello se deberá tener especial precaución acerca del punto en que se encuentra localizada la sonda de succión. Preferentemente se deberá colocar la sonda en la hilera de plantas, entre dos plantas y preferentemente entre dos goteros a 15 cm de la línea de riego y nunca abajo del gotero. Es recomendable tener insertada la sonda de succión a dos profundidades: 15 y 13 cm.
Hemos observado que cuando se evalúa el potasio en la solución de suelo mediante el uso de la sonda de succión, al principio de la estación, los valores son elevados, pero luego tienden a caer independientemente de las dosis de K que se suministren en la solución nutritiva. Es decir que debido a la continua succión que se realiza en este instrumento se genera un agotamiento o lixiviación de K en la periferia de la cápsula de cerámica, pero a escasos centímetros de la misma, la concentración será mucho más alta, debido a que en esa zona no hay una intensa extracción de K que se genera con la succión. Una situación similar debe de ocurrir con los otros cationes como Ca y Mg. Por esta razón no recomendamos el uso de la sonda de succión para determinar todos los nutrientes. Creemos que se puede usar muy confiablemente para estimar la concentración de nitratos en la solución de suelo, pero no para el resto de los elementos, particularmente cuando se hace una succión semanal y se genera una lixiviación intensa de cationes de las inmediaciones de la cápsula porosa hacia el interior del tubo, subestimando la concentración de estos elementos en el suelo, particularmente en las mediciones realizadas en forma posteriores a las primeras determinaciones. En los próximos años se deberá generar la tecnología segura para usar con efectividad esta técnica de monitoreo de la nutrición del cultivo que ofrece más ventajas que otras técnicas de diagnóstico.

Consumo nutrimental de los cultivos hortícolas
: Como en el caso de los sistemas de cultivo convencionales, el primer factor que determina la dosis de fertilización de los cultivos es la demanda de los mismos, es decir su potencial de rendimiento. Debido a que en los cultivos en invernadero el consumo es muy elevado, la cantidad que suministra el suelo casi no se toma en cuenta y salvo que los niveles sean muy altos, prácticamente se aplican todos los elementos al suelo.

Coeficientes de consumo nutrimental: La dosis de fertilización en suelo se deberá basar en las extracciones de nutrientes por el cultivo para obtener un determinado rendimiento. Para ello se han determinado los coeficientes de consumo nutrimental del cultivo, que no es otra cosa que la cantidad total de nutriente que un cultivo extrae por cada tonelada que rinde. Entre más alto sea el rendimiento mayor será su extracción y viceversa. Nuestros datos locales nos indican que estos coeficientes de extracción son del orden de 2.9, 1.3, 6.4, 3.9 y 0.9, kg de N, P2O5, K2O, Ca y Mg, respectivamente, por cada tonelada de tomate producida.
En el cultivo en sustrato es notoriamente alta la cantidad de nutrientes que se desperdician en el drenaje del cultivo sin suelo, la cual asciende en promedio al 42% de la cantidad aplicada a través de la solución nutritiva. Sin embargo este sistema tiene la ventaja de ser más seguro desde el punto de vista de la salinidad de la raíz, puesto que prácticamente cada planta está aislada del resto. Por otro lado en el cultivo en suelo, se suele consumir solamente el 60% de la cantidad de nutrientes que se consumen en sustrato. Es importante destacar que, dado que en suelo hay una importante capacidad de intercambio catiónico, y un mayor volumen de exploración por las raíces, es factible retener la mayoría de los nutrientes en forma más efectiva y por ende se consume una menor dosis de fertilizantes.

Dosis de fertilización en suelo: Nuestra experiencia nos indica que durante el primer año de cultivo en suelo, es factible manejar una solución nutritiva que represente el 65% de la concentración de NO3, que se maneja en sustratos, el 40% del P; el 65% del K, 60% del Ca, el 60% del Mg y el 60% de los sulfatos. Es decir que si a la solución nutritiva que normalmente se aplica a los sustratos sólo se diluye aproximadamente al 60% de su concentración normal, andaremos muy cercano de la demanda del cultivo. En cuanto a los micronutrientes se pueden manejar niveles de 1 ppm de Fe; 0.2 ppm de Zn; 0.5 de Mn; 0.04 de Cu; 0.3 de B y 0.01 de Mo.

Monitoreo de la nutrición del cultivo
: El análisis de planta es actualmente la herramienta más integral para diagnosticar el estado nutrimental tanto de cultivos anuales como perennes, en el caso de estos últimos, por lo regular se aprovecha para dar solución a los problemas nutrimentales hasta el siguiente año. La interpretación de resultados de análisis debe de estar basado en la relación entre la concentración elemental obtenida del análisis y el rendimiento de la planta. Existen dos estrategias para monitorear la nutrición del cultivo: una es en el extracto celular del pecíolo y otra es en la hoja más recientemente madura.

Desafíos a vencer en el futuro

El mayor desafío que hay que vencer con el cultivo en suelo son las enfermedades radicales, en particular Fusarium, nemátodos y otros patógenos del suelo. En este sentido el uso de injertos se perfila como la estrategia más razonable para enfrentar este problema. Por otro lado será necesario desarrollar la tecnología para monitorear la nutrición del cultivo, que permita suministrar los nutrientes en las cantidades en las que el cultivo las está demandando. El otro gran tema de interés es la forma de desinfectar el uso para reducir la influencia de los patógenos del ciclo anterior. Esta es una de las tareas que hay que desarrollar para suministrar un método costeable además del tratamiento con bromuro de metilo que es una estrategia costosa en la actualidad.
En cuanto al cultivo en sustrato el mayor desafío a vencer en este momento es el desarrollar una metodología que permita regar la planta lo más apegado a la demanda del cultivo.  HC

Dr. Javier Z. Castellanos, Líder Nacional en Nutrición Vegetal del Inifap