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Proyecto Frutilla Hidroponica

Ing. Agr. Ivan Alvarez Jimenez

ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO Motivos técnicos-económicos El proyecto consiste en el desarrollo del cultivo de la frutilla, en un sistema de producción vertical, en bolsas de plástico negro o en macetas de poliuretano expandido, apilados diagonalmente (girando 90º) uno sobre otro, y llenados con substrato. Las columnas de macetas reciben agua a través de un sistema de regadío 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 producción vertical,  El rendimiento y la calidad, la aptitud física y química, la disponibilidad y el costo de substratos o mezclas de substratos,  El rendimiento y la calidad de tres pisos de producción.

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 producción vertical en macetas La alta radiación solar local, de 140 Kcal/cm2/año, permite el desarrollo de cultivos en diferentes pisos. De esta forma se multiplica la densidad de la plantación, y se aprovecha al máximo el espacio disponible, lo que permite incrementar sustancialmente la producción por unidad de área. La producción en altura facilita además las labores de cosecha, en comparación 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 producción de hortalizas.

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

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En diferentes partes del mundo como en Colombia, Estados Unidos, España 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 distribución uniforme del agua aplicada.

Cultivo en substrato En el cultivo en substrato se logra el desarrollo de las plantas sin la utilización de suelo. Este se reemplaza por un material llamada substrato, que provee el sustento físico de la planta. La alimentación es administrada en forma de una solución nutritiva, la cual debe contener todos los minerales que la planta requiere para su óptimo desarrollo. El uso de substrato permitirá superar las condiciones limitantes y acercar el sistema radicular y la planta completa a una situación más cercana a la óptima para su nutrición hídrica y mineral. La condiciones más 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, etcétera.  Crecimiento continuo de plantas, sin necesidad de rotación de cultivo o sin interrupción de la producción.  Mayor control y mayor eficiencia en el riego y la fertilización de la planta en las diferentes etapas de su desarrollo Se distinguen diferentes tipos de substratos, según sus propiedades y el origen:

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 Substratos químicamente inertes como arena silícea o granítica, grava, roca volcánica, perlita, lana de roca, arcilla expandida, etcétera. Estos substratos no presentan reacciones químicas con los minerales de la solución nutritiva.  Substratos químicamente activos como turba, corteza de pino, residuos lignocelulósicos, vermiculita, etcétera. Estos materiales pueden acumular los minerales y formar reservas de las cuales los va tomando la planta. Actúan como un colchón entre el suministro y la planta, capaz de amortiguar en alguna medida variaciones en el contenido de la solución nutritiva.  Substratos orgánicos como turba, fibra de coco, paja de cereales, lodo, cortezas de árboles, orujos de uva, y polímeros sintéticos.  Substratos minerales como arenas, gravas, zeolitas, perlita, lana de roca, vermiculita, arcillas expandidas, escorias industriales de altos hornos, etcétera. Teóricamente se puede usar cualquier substrato que cumpla con algunos requisitos mínimos, siempre y cuando se maneje con un buen conocimiento técnico en relación con el cultivo, el clima, la calidad de agua y las técnicas de cultivo. Algunas variables no técnicas 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 crítico de 2,5 mmhos/cm para la conductividad eléctrica del suelo y una acidez óptima 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 tóxicos específicos para la frutilla, como boro, inciden dramáticamente en los rendimientos obtenidos e incluso pueden impedir el crecimiento de las plantas.

Sistema de riego y fertirrigación Los equipos de riego existentes actualmente en el mercado permiten diversos niveles de automatismo. La elección del nivel de automatismo idóneo para cada caso, se realiza en base de criterios técnicos-económicos y preferencias del agricultor. Los rendimientos del cultivo de frutilla, el nivel tecnológico existente, la introducción de conceptos hidropónicos, y las altas exigencias de calidad impuestas por el mercado justifican plenamente la automatización del sistema de riego.

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La aplicación de fertilizantes disueltos en el agua de riego posibilita la obtención de altos rendimientos de producción, ahorro de mano de obra, aportación de nutrientes en forma equilibrada y uniforme, y mejora la calidad y cantidad de las cosechas. En realidad, hoy en día, las limitaciones no son del tipo instrumental, sino del conocimiento de la influencia de los posibles parámetros al nivel necesario para permitir utilizarlos en la práctica del riego. A través del proyecto se pretende adquirir conocimientos más acabados acerca de la influencia de estos parámetros en el crecimiento y la producción de la frutilla en la región.

Desarrollo de un nuevo producto El producto que se pretende producir es frutilla fresca hidropónica. En la actualidad no se producen frutillas a escala comercial La frutilla cultivada bajo los conceptos hidropónicos, es un producto nuevo. Aún cuando existen algunos productores de hortalizas hidropónicas a nivel comercial COMPONENTE DE LA PRODUCCION Plantación Fertilización Riego Desarrollo Producción Tecnología Producto

EN EL PROYECTO En substrato Exclusivamente con fertilizantes solubles en agua (fertirrigación) Con aguas tratadas a nivel predial En diferentes pisos en macetas (vertical) Continua Nivel alto, controlado por microcomputadores Hidropónico

EN SISTEMAS TRADICIONALES En suelo Con todo tipo de fertilizantes minerales y abonos orgánicos Con aguas crudas En un solo piso a ras de suelo (horizontal) o en mangas de polietileno (vertical) Estacional Nivel bajo o medio, controlado manualmente Tradicional

Productividad El sistema de producción 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 hectárea. En un sistema tradicional de plantación de alta densidad, en hilera doble en suelo, se obtiene una densidad

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de 70.000 plantas por hectárea. En Florida, Estados Unidos, se han logrado producciones entre 134.000 y 200.000 kilo por hectárea en cinco meses de producción. En el cultivo tradicional de frutillas se logran rendimientos de entre 12.000 y 28.000 kilos por hectárea durante el primer año de plantación y entre 14.000 y 34.000 kilos durante el segundo año. De esta forma se puede esperar una productividad por unidad de superficie de hasta 10 veces superior a la producción a través del sistema tradicional. El rendimiento por planta en el sistema de producción vertical, a un período de cosecha de 5 meses varía entre 134.000 y 200.000 kilo por hectárea 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 hectárea, o sea entre 0.36 kilo/planta. En Bélgica, bajo invernadero, en cultivo hidropónico en turba como substrato, en un solo piso, se alcanza producir 0.45 kilo/planta con 100.000 plantas por hectárea en producción primaveral. En resumen podemos concluir que tanto la producción por planta, como la cantidad de plantas por unidad de superficie, son considerablemente mayores en el sistema propuesto, en comparación con el cultivo tradicional de frutilla en suelo y en un solo piso.

Calidad Se aumentará la calidad de los frutos obtenidos, en comparación con el producto cosechado desde el suelo. Este mejoramiento en calidad tiene diferentes componentes:  Una menor aplicación de pesticidas: Ya que no se usa suelo, sino substrato, las enfermedades de raíz pueden ser evitadas, comprando plantas libres de patógenos. Además la EPA (Environment Protección Agency), Estados unidos, indica que las técnicas hidropónicas son una alternativa económicamente rentable frente al uso del bromuro de metilo, sobretodo cuando los productos hidropónicos son cada vez más apreciados por su buena calidad higiénica. Se prohibirá completamente el uso de bromuro de metilo en el año 2015. La frutilla cultivada en maceta nunca está 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 disminución en la aplicación de pesticidas.  Una disminución de pérdidas y daños en la cosecha: La cosecha en sistemas de producción vertical es considerablemente más eficiente que la cosecha en el campo abierto. Esta última 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 propagación de enfermedades dentro del predio y la generación de daños

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mecánicos a la planta y los frutos. En general el sistema propuesto permite disminuir la cantidad de mano de obra en comparación con sistemas de producción 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 introducción de un sistema de producción vertical en mangas de polietileno, se bajó 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 fertilización en cualquier etapa del desarrollo de la planta, y la independencia de los suelos y aguas localmente disponibles, posibilitan la producción continua de un producto de buena y uniforme calidad. En Estados Unidos, se constató que los frutos aumentan hasta 10 veces la longitud del pedúnculo del fruto comparado con los del campo, y que el precio de frutillas con pedúnculo largo alcanza hasta un dólar más por pinta (350 gramos).  Uso más eficiente de agua y fertilizantes La mayor tecnificación 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 déficit hídrico existente y la cada vez mayor importancia del cuidado del medio ambiente.

Tratamiento de agua Indicador: A continuación se entregan mayores antecedentes al respecto. Elemento PH C.E. mS/cm 25 C Calcio mg/l Magnesio mg/l Sodio mg/l Potasio mg/l Carbonatos mg/l Bicarb. mg/l Cloruro mg/l Sulfatos mg/l Nitrato mg/l Boro ppm Manganeso ppm Hierro ppm Cobre ppm

Valor óptimo (1) 6.3 0.80 160.32 30.40 0.00 254.15 0.00 0.00 17.73 144.09 682.00 0.11 0.98 1.26 0.46

Valor máximo (2)

Diferencia (3)

% por Eliminar (4)

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

Los elementos más dañinos para la frutilla son el sodio, el cloruro y el boro.

Determinación 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 emplearán exclusivamente fertilizantes disueltos en agua, que serán aplicados a través del sistema de riego tecnificado o a través de pulverización foliar. El suministro de los elementos minerales requeridos por la planta se realiza tras la preparación de una solución acuosa que contiene los minerales esenciales en cantidades equilibradas para la planta. La concentración óptima relativa de cada elemento en esta solución varía según la etapa de desarrollo de la planta. Luego, esta solución acuosa o solución nutritiva, es inyectada en la red de riego, para ser distribuida en la plantación. El objetivo del proyecto en este ámbito es desarrollar soluciones nutritivas óptimas y adecuadas a las condiciones climáticas locales, a la etapa de desarrollo de la planta, y a la variedad de frutilla.

Indicador

El crecimiento de la planta y la producción de frutos indicarán que soluciones son las más adecuadas. Además, las carencias de elementos necesarios para un óptimo desarrollo de la planta se reflejan en síntomas típicos que son relativamente fáciles de reconocer para especialistas.

Tecnificación y automatización del riego El proyecto pretende hacer uso, en forma razonable, de la alta tecnología en riego disponible en la actualidad. Esto implica:  la preparación de soluciones nutritivas concentradas en estanques fertilizadores, de composición equilibrada según el desarrollo de la planta  la inyección automática de las soluciones nutritivas, con posible control por un sistema computacional, a la red de riego  el ajuste automático del pH del agua de riego con ácido  la distribución del agua tratada previamente, con la solución nutritiva disuelta y el pH ajustado, a través de una red de tuberías, controlada por un sistema computacional

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El objetivo de la tecnificación y automatización del riego es la obtención de un mayor control y una máxima eficiencia respecto al suministro de agua y fertilizantes. Esto no solamente permitirá un ahorro en agua y fertilizantes, sino además disminuye la susceptibilidad del cultivo a ser afectada por plagas y enfermedades fisiológicas que se relacionan con el exceso o la falta del vital líquido. La eficiencia de un sistema de riego está 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 diseño adecuado y se encuentra en buenas condiciones de funcionamiento, es la uniformidad de riego, la cual se mide a través de métodos establecidos.

Producción vertical en substrato El objetivo de la producción vertical en macetas es lograr un mayor aprovechamiento de la abundante radiación solar en la región, y a la vez permitir una mayor productividad por unidad de superficie. Los sistemas de producción vertical se iniciaron en los años setenta en Italia y España, y posteriormente han sido implementados con gran éxito en Estados Unidos (principalmente en Florida y California), Colombia (Bogotá) y Bolivia (Cochabamba), entre otros países donde la radiación solar es suficientemente intensa. También en latitudes con una menor luminosidad (Bélgica, Holanda) se han desarrollado cultivos en pisos, aunque aquí rara vez se superan los tres pisos. La factibilidad del sistema de producción vertical se evaluará a través de la producción de frutillas por piso, para así determinar si la luminosidad es suficiente para justificar la cantidad de pisos propuesta.

Selección de variedades Se distinguen tres grandes clases de frutillas: las variedades de día corto, las de día neutro y las de día largo. La diferencia principal entre estos tres tipos es la condición del foto periodo que estimula la inducción de la floración. Las variedades de día corto inician la formación de flores en otoño cuando se acortan los días, para florecer en la primavera. Las variedades de día largo inician la formación de flores cuando el foto periodo es largo, en verano. Las variedades de día neutro son independientes del foto periodo, y pueden florecer en cualquier época del año. Existen decenas de variedades de frutilla. El comportamiento de una variedad, y su aptitud para cierta zona, depende de las condiciones climáticas y del manejo del cultivo. La elección de variedades depende además de:

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 la disponibilidad de variedades en el país y las facilidades para importar nuevas variedades  las exigencias específicas del mercado objetivo (fresco, industria, exportación,...)  la estacionalidad del mercado objetivo y de los precios  la existencia de proveedores de plantas de buena y constante calidad

Mejoramiento de calidad Uno de los objetivos principales del proyecto es la producción de una frutilla de alta calidad, como resultado final de la implementación de los procesos y acciones propuestas por el presente proyecto. La calidad de refleja en la mínima presencia de defectos, en el tamaño de la fruta, y en el grado de satisfacción de exigencias de mercados específicos. En este caso se producirá un producto para el consumo fresco. Por lo tanto la producción debiera orientarse a la obtención de un fruto de gran tamaño, disponible durante la mayor parte del año, de gran firmeza, de larga vida, y con alto contenido de azúcares.

METODOLOGÍA Y PROGRAMA DE EJECUCIÓN Información técnica, empírica y científica El clima Seria conveniente contar con datos generales de las condiciones climáticas de la zona donde se desarrollara el proyecto, datos de temperaturas, radiación solar, evapotranspiración, 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 más arriba, o sea de máximo 6.000 litros/día/0,1 hectárea. Si se toma en cuenta un período máximo de interrupción del suministro de agua de cuatro días, debido a operaciones de reparación u otros imprevistos, el compartimento B del estanque deberá tener una capacidad de unos 20 metros cúbicos. Fertirrigación En los sistemas de fertirrigación se aplican los fertilizantes a través del agua de riego. De esta forma se pretende aplicar los fertilizantes solamente en las zonas húmedas, donde se presenta la mayor densidad de las raíces más activas. Estas aplicaciones se realizan en forma fraccionada, ya que los volúmenes de suelo explorados por las raíces de plantas en macetas son pequeños. El

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fraccionamiento se consigue en forma económica mediante la fertilización a través del agua de riego. Un sistema de fertirrigación bien diseñado logrará una alta uniformidad en la distribución de fertilizantes, y si es bien manejado se obtendrá una alta eficiencia del abonado. En la selección de fertilizantes se cuidarán 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 químicas no deseadas que dañen las instalaciones o la efectividad de la fertilización En el mercado existe una gran variedad de fertilizantes adecuados para ser utilizados en la preparación de soluciones nutritivas en sistemas de fertirrigación. En términos generales la fertirrigación debe ser más intensiva cuanto mayor sea la localización del riego (menor volumen del suelo mojado) y mayor sea la frecuencia de aplicación de agua. En el caso de cultivos en substratos prácticamente inertes, se aproximará la composición de la fase líquida en el substrato a la del agua de riego, es decir que la planta recibirá en forma inmediata aquellos elementos que el productor decidió suministrar a través de la fertilización, entregándole un control exhaustivo sobre el desarrollo de la planta. Los venturis son pequeños dispositivos que, por el incremento de la velocidad del agua en un conducto estrecho, producen un efecto de succión, como en los carburadores de motores de gasolina. De esta forma succionen una solución con fertilizantes por un pequeño tubo que desemboca en la zona del estrechamiento. El flujo de fertilizante está determinado por la presión del agua en la entrada del mecanismo. En los equipos automáticos de fertirrigación se regula está presión, independiente del caudal, para obtener un flujo fijado previamente. Sistema de distribución de aguas El agua es impulsada por una bomba eléctrica. 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 fertirrigación, ubicada en la caseta que alberga el cabezal de riego, inyectará las soluciones nutritivas al agua de riego, y controlará la conductividad eléctrica del agua. Además se regula el pH del agua de riego, inyectando una cantidad de ácido al agua. El agua con fertilizantes es llevada a la unidad de producción a través de tubería de PVC, usado comúnmente en sistemas de riego localizado. La unidad de producción 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 través de líneas laterales de polietileno

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negro de alta densidad, sujetadas en la parte superior de la estructura física que sostiene las columnas, por encima de cada fila. Estas tuberías contienen mínimo 2% de negro de carbono, para una protección máxima contra la radiación UV. Cada columna recibirá agua a través de un pequeño 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 séptima maceta. Esto significa que la longitud de cada microtubo es diferente, lo que generará diferencia en presión 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 emitirán un caudal constante de agua, dentro de un amplio rango de presiones indicadas por el fabricante.

El substrato Las propiedades ideales de un substrato son:  Las propiedades físicas: 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 desecación/humectación.  Las propiedades químicas como mineralización, capacidad de intercambio de cationes, pH inicial y conductividad eléctrica deben conocerse para permitir un adecuado control de la fertilización. Idealmente el substrato debe ser químicamente inerte, es decir que la solución nutritiva no debe ser alterada en su equilibrio iónico por el substrato.  Las propiedades biológicas: substancias fitotóxicas.

ausencia

de

patógenos,

parásitos

o

 Costo y disponibilidad: se preferirán substratos de bajo costo (incluyendo eventuales costos de transporte y preparación) y que estén disponibles en cantidades durante toda la temporada de producción. El substrato ideal tiene la siguiente distribución de fases: 30% sólido, 40% líquido, 30% gaseoso. (6) Se nombraron diferentes substratos clasificados según sus propiedades y origen. A continuación se revisa la disponibilidad de algunos substratos.

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SUBSTRATO Turba rubia

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DISPONIBILIDAD LOCAL Muy buena

OTRAS LIMITACIONES Y VENTAJAS

Usada 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 negra Buena Existe disponibilidad local, pero su extracción es restringida por ley, y tiene una elevada Capacidad de Intercambio de Cationes (CIC) Corteza de pino Mala Posee una baja capacidad de retención de agua, y tiene una elevada Capacidad de Intercambio de Cationes (CIC) Virutas de madera Mala No existen grandes empresas aserradoras Orujo de uva Mala No existen empresas procesadoras de uvas en la zona Arena Muy buena La arena disponible debe ser lavada previamente, debida a la salinidad de esta. Baja capacidad de retención de agua, peso elevado Puzolanas Muy buena Existen minas en la región. Posee una baja capacidad de retención de agua. Rocas volcánicas Buena Excelentes propiedades como substrato. Debiera investigarse. Piedra pómez Muy buena Propiedades superior a la perlita. Attapulgita y sepiolita Desconocida Posee baja capacidad de retención de agua. Perlita Buena Empleada en el cultivo de tomate. Excelentes propiedades como substrato, según el tamaño de las partículas. Lana de roca Mala Debe importarse desde Santiago o del exterior. Arcilla expandida Mala Debe importarse desde Santiago o del exterior. Vermiculita Buena Tiene una alta Capacidad de Intercambio de Cationes (CIC), y alta fragilidad estructural Estériles de carbón Mala No está disponible en la zona. Poliuretano Mala Debe importarse desde Santiago o del exterior, baja capacidad de retención de agua. Poliestireno Mala Debe importarse desde Santiago o del exterior. (Adaptado desde “Substratos: propiedades, ventajas y desventajas, Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, Pedro F. Martínez, Valencia, España, 1997)

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Los materiales más interesantes para ser usados en un cultivo hidropónico son: arena, turba rubia, perlita, vermiculita, piedra pómez. Estos materiales tienen una buena disponibilidad, y presentan propiedades aceptables para ser usadas como substrato. Cabe destacar que en el cultivo hidropónico 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 iónicos de la solución nutritiva. Tampoco es necesario formar reservas de nutrientes en el substrato, que dificultarían las posibilidades de control de nutrición por parte del horticultor, e incluso se podrían 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 preparación de la solución nutritiva, que suelen ocurrir con frecuencia cuando el agricultor se inicia en el cultivo hidropónico. Debe tenerse en cuenta que el alto nivel de tecnificación y automatización permite un control cuasi absoluto sobre el desarrollo de la planta, es decir, muchos parámetros difíciles de manejar en los cultivos tradicionales, se dejan en manos de las personas que desarrollan el proyecto. Por lo tanto, se incorporará substrato con una CIC elevada, para disminuir los riesgos del proyecto.

La solución nutritiva

La planta necesita los siguientes elementos químicos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (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 demás nutrientes son absorbidos a través de las raíces. En el cultivo sin suelo, se deben suministrar todos los elementos minerales a través de una solución nutritiva, o aplicar vía foliar. En la literatura es posible encontrar una gran cantidad de recetas de soluciones nutritivas. A continuación se reproducen algunas de estas: ELEMENTO Calcio Potasio Nitrógeno Magnesio Fósforo Azufre Hierro Zinc Boro Manganeso Cobre Molibdeno

Howard Resh (14) 200 ppm 100 ppm 80 ppm 50 ppm 45 ppm 3 ppm 0.5 ppm 0.5 ppm 0.5 ppm 0.08 ppm 0.05 ppm

Coic Lessaint (4) 124 ppm 203 ppm 202 ppm 24 ppm 34 ppm 24 ppm -

P.D.N. (ª) 160 ppm 254 ppm 154 ppm 30 ppm 77 ppm 48 ppm 1.26 ppm 0.23 ppm 0.11 ppm 0.98 ppm 0.46 ppm 0.05 ppm

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No existen fórmulas universales para la solución nutritiva. La concentración de los elementos minerales depende del tipo o sistema hidropónico utilizado, las condiciones ambientales (luz, temperatura, humedad), estación (fotoperiodismo), edad de la planta, especie y cultivar. En el caso de riegos frecuentes, como en los sistemas sin suelo, la composición de la solución de suelo se aproximará a la del agua de riego. Debe medirse frecuentemente la conductividad eléctrica del agua a la salida de un gotero y la conductividad del agua de drenaje. Esta última debe ser inferior a la del agua de riego. En caso contrario, indicaría que la planta absorbe relativamente poca cantidad de fertilizante respecto a la cantidad de agua, lo que llevaría a elevar la concentración de sales en el substrato. Además deben realizarse análisis completos de la composición química del agua de drenaje, para eventualmente modificar la proporción entre los diversos iones de la solución. Además, en la solución nutritiva debe existir un equilibrio entre cationes y aniones, calculado en base al peso equivalente de cada fertilizante. Hay que tener en cuenta factores químicos (pH, concentración) y fisiológicos (límites de concentración). Por estas razones químicas y fisiológicas, 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 Agronómico 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 químicas entre sí que lleven a los nutrientes a estar en forma no disponible para la planta. Como norma general el anión 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 biamónico; cloruro de potasio, de manganeso, de zinc, de calcio; microelementos quelatados con EDTA, EDDHA o EDDHMA; ácido bórico; bórax; molibdato de sodio, de amonio; ácido nítrico, fosfórico, sulfúrico, etcétera. Además, los distribuidores de insumos agrícolas ofrecen una amplia gama de mezclas equilibradas de nutrientes, preparadas especialmente para su uso en fertirrigación para determinados cultivos o ciertas etapas de desarrollo de un

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cultivo, de producción nacional e internacional. Las mezclas de mayor aceptación a nivel local son los llamados Ultrasoles, de la empresa SQM. Existe una amplísima literatura acerca de los fertilizantes que se pueden usar, los métodos de cálculo de aporte de nutrientes, las propiedades físicas y químicas de diferentes fertilizantes y mezclas, etcétera, que apoya la gestión del productor. En general se parte con una solución estándar, que posteriormente se va modificando, según la experiencia.

La estructura física El sistema vertical consiste en diez macetas plásticas de telgopor (poliuretano expandido) apilados diagonalmente (girando 90º) 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 hectárea, o sea 360.000 plantas. La distancia ideal entre columnas de una fila y entre filas de columnas está 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 caños de polietileno negro o de PVC de 2 “, estas canaletas desembocan en un pequeño canal perpendicular. Finalmente el agua es depositada en un pequeño estanque para ser reutilizada. El piso entre las filas de columna también es recubierto con polietileno blanco, para facilitar la limpieza del lugar e impedir el crecimiento de malezas. El color blanco facilita la reflexión 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 eléctricos de ½ 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 construcción. La construcción consiste en una estructura de fierros y alambres que sostiene la tubería 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.

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La calidad del fruto y la selección de variedades Selección de variedades Ya que la frutilla cultivada es un híbrido de dos especies octoplóides muy variables, es posible cultivar frutillas bajo condiciones extremadamente diferentes. Por esta razón es posible encontrar frutillas en las más diversas latitudes en países como Estados Unidos (de California a Alaska), India, Ecuador, Japón, Colombia, Bélgica, etcétera, en zonas desérticas, lluviosas, tropicales, costeras, montañosas, templadas y sujetas a los más diversos sistemas de manejo. Una misma variedad puede dar frutos durante todo el año en un lugar, y solamente durante tres semanas en otro. No solamente la temperatura y el foto periodo diario son importantes, sino también la humedad, y la calidad e intensidad de la luz. Normalmente la variedad mejor adaptada a una región es aquella que fue seleccionada en esa misma región, con su particular complejo de fotoperíodo y temperatura, ya que las variedades responden en forma característica a los factores temperatura y fotoperíodo que determinarán su adaptación local. Actualmente, la investigación respecto al comportamiento de variedades en condiciones específicas, y la creación de nuevas variedades representa un amplio campo de investigación a nivel mundial. Calidad, variedades y clima La calidad de la frutilla no solamente se refleja en la mínima presencia de defectos, y en el calibre de los frutos, sino también en parámetros como la acidez, el contenido de azúcares y de sólidos solubles, el color, la textura, la uniformidad, el contenido de vitamina c y el sabor. En general, las condiciones que favorecen una alta producción de frutos grandes con mucho sabor, tienden a generar un alto contenido de vitamina C y azúcares. El sabor será más pronunciado en épocas con mucho sol y noches relativamente frescas. La producción de azúcares y de vitamina C es más alta en días soleados, y tanto la vitamina C como los azúcares son retenidos cuando las noches son frescas y la respiración es más baja. Un fotoperíodo más largo también incrementa el contenido de vitamina C. La planta producirá azúcares de acuerdo a la luminosidad durante el día, y perderá azúcar tras la respiración, determinada principalmente por la temperatura en la noche. No hay relación alguna entre el tipo de suelo o substrato y el sabor. Una variedad que ofrece frutos con un excelente sabor bajo ciertas condiciones climáticas no produce el mismo sabor en otras zonas con otro clima.

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Metodología El agua Las 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 tratará a través de un sistema de osmosis inversa. De ser necesario se emplea un equipo de osmosis inversa de la compañía estadounidense Filtration Concepts Inc, modelo TW60-3/4-4, con una capacidad máxima de 2.290 litros/día, de 4 membranas. El equipo además cuenta con un prefiltro de 5 micrones, medidores de caudal de agua desalinizada y de agua de descarte, y una válvula solenoide para la alimentación de agua. La retención de sales se sitúa entre 95 y 99%. El rendimiento del sistema es de 70%. La retención del boro es del orden de 65 a 70%. A continuación se reproducen los parámetros que deben medirse haciendo un análisis de agua completo en un laboratorio acreditado: Parámetro 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

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a) Interpretación análisis:  pH La acidez óptima para frutilla se sitúa entre 5 y 6.5. En Bélgica se manejan valores óptimos entre 5.6 y 6.2 para suelos arenosos y de 6.4 a 6.8 para suelos más arcillosos. Si el pH del agua del proyecto se sitúa entre 6.2 y 7.2, es conveniente bajar el pH. Para este efecto se usará ácido fosfórico o sulfúrico. Se mantendrá el pH en el agua de riego del cultivo de frutillas a un valor de 6.3.  Conductividad eléctrica La conductividad eléctrica 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 (Clasificación Normas Riverside, US Soil Salinity Laboratory) tiene una conductividad inferior a 0.25 mmhos/cm. Cabe destacar que la disolución de los fertilizantes en el agua de riego aumentará aún más la conductividad o salinidad. En Bélgica, en cultivos hidropónicos de frutillas se manejan conductividades entre 0.8 y 1.6 mmhos/cm en la solución final (Información proporcionada por el centro de investigación “Proefbedrijf der Noorderkempen”, 1997).  Cloruro El valor máximo para cloruros en la norma es de 200 mg/l. El cloruro es tóxico para la frutilla en cantidades relativamente pequeñas. El valor recomendado para la producción hidropónica en Bélgica 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 serán aportados por la solución 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 formación de obturaciones se expresa como el Carbonato Sódico 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, deberá reducirse considerablemente la concentración de calcio y de magnesio, aunque los valores en el agua cruda no son críticos para el crecimiento de la frutilla.

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 Sodio y RAS El sodio perjudica el desarrollo de cualquier cultivo, ya que grandes cantidades de sodio en el suelo aumentan el potencial osmótico y destruyen la estructura del suelo. Para evaluar el peligro de sodificación por la aplicación de agua de riego de sodio, se implementó un indice llamado Relación de Absorción de Sodio (RAS). Según las Normas de Riverside antes mencionadas, el agua del pozo se clasifica como agua con bajo contenido de sodio.  STD La cantidad de Sólidos 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 regadío.  Boro Se ha comprobado el boro causa una disminución de la producción 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 metodología Los elementos críticos son la salinidad total del agua o conductividad eléctrica, por su efecto fisiológico sobre el crecimiento de la planta, y por otra parte el contenido de sodio, boro y cloruros por su toxicidad. Se deberá chequear la calidad del agua evaluando los siguientes fenómenos, pudiendose diluir más la solución con agua natural si:  La conductividad eléctrica a la salida de los goteros, con el suministro de la solución 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 síntomas de intoxicación por exceso de cloruros. Una vez determinada la proporción agua cruda/agua tratada se continuará controlando el contenido de boro por lo menos una vez al mes, para prevenir excesos generados por variaciones naturales en la calidad química del agua del pozo. Luego se adaptará la composición nutritiva al nuevo equilibrio iónico del agua de riego.

Determinación de la solución 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 solución nutritiva, o sea la mezcla de fertilizantes con agua de riego.

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En una unidad se partirá con la solución nutritiva recomendada por el centro de investigación del cultivo hidropónico de la frutilla en Bélgica “Proefbedrijf der Noorderkempen”. Esta solución es rica en macroelementos (nitrógeno, fósforo y potasio) y relativamente pobre en calcio y magnesio, lo que permitiría aprovechar en alguna medida el calcio y el magnesio frecuentes en forma natural en el agua de pozos. El cálculo para la soluciones se realizara de la siguiente forma: Suma Suma Iones Cl NO3 H2PO4 SO4 HCO3 NH4 K Ca Mg (+) (-) Deseado (a) Presente (b) Suministrar (c) (a) Deseado: la concentración deseada en mmol/litro de un determinado ion. (b) Presente: la concentración en mmol/litro de un determinado ion en el agua de riego, antes de agregar fertilizantes (c) Suministrar: la diferencia entre la concentración deseada y la concentración presente en el agua de riego (en mmol/litro). Este valor determinará las cantidades de fertilizantes que debe agregarse al agua de riego. Siempre debe existir un equilibrio iónico en la solución nutritiva. Por esta razón se calcula la suma de cargas negativas “suma (+)” y de cargas negativas “suma (-)”, que deben ser iguales. Una vez que se haya calculado qué concentración de cada ion se requiere para la fertirrigación, se determinan los fertilizantes que se usarán y la concentración de estos. Los diferentes fertilizantes deben separarse para no generar reacciones químicas no deseadas y precipitaciones que disminuyan la disponibilidad de los nutrientes para la planta. Por esta razón se dispondrán de tres estanques separados para la preparación de la mezcla:  Estanque A: contiene los fertilizantes con nitrógeno, calcio y potasio y hierro  Estanque B: contiene los fertilizantes con fósforo, magnesio, sulfatos y microelementos (manganeso, zinc, cobre, molibdeno)  Estanque C: contiene los ácidos para bajar el pH del agua Las soluciones preparadas en los estanques estarán concentradas 200 veces, el equipo de fertirrigación deberá entonces inyectar 1 litro de solución en cada 200 litros de agua que pasa a través del sistema de riego. Para 1.000 metros cuadrados de cultivo, con un consumo máximo de 6.700 litros/día. Se regará 4 a 6

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veces por día, o sea que se aplicarán máximo 1.100 a 1.600 litros por riego. Unos estanques de fertilización con una capacidad de 500 litros, permiten aplicar solución nutritiva a 10.000 litros de agua de riego. Se iniciará la fertirrigación con la solución antes mencionada. Luego se aumentará gradualmente la porción de agua cruda hasta encontrar un equilibrio en la relación agua cruda/agua tratada. Posteriormente se realiza un análisis 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 solución nutritiva deseada. Se realizarán análisis completos del agua de riego con la solución nutritiva a la salida de los goteros, una vez cada dos semanas hasta que las plantas entran en producción. Luego se repetirá el análisis mensualmente. Se evaluará continuamente el desarrollo de las plantas, principalmente con relación a la aparición de síntomas de deficiencia de ciertos elementos nutritivos, que en general son fáciles de reconocer por una persona capacitada en el tema, para luego adecuar la composición de la solución nutritiva. Estas características visibles en hojas y frutos permiten deducir exigencias específicas, relacionadas con la etapa de desarrollo de la planta o la variedad de esta. El equipo de fertirrigación permite aplicar diferentes cantidades de la solución nutritiva y de agua a diferentes sectores de riego, si así fuera necesario.

Producción vertical en substrato a) Substratos Del análisis acerca de la disponibilidad local de substratos y de la aptitud de estos para los cultivos hidropónicos, se indican estos substratos que ofrecen interesantes oportunidades, a saber arena, turba rubia, perlita, y vermiculita. A continuación se revisan las principales características de los substratos retenidos: SUBSTRATO

DENSIDAD

POROSIDAD

AIREACION

RETENCION AGUA

Turba rubia 0.09 Alta Buena Buena Arena 1.5-1.8 Alta Alta Baja Perlita 0.08-0.12 Alta Alta Buena Vermiculita 0.15 Alta Alta Buena (a) Capacidad de Intercambio de Cationes, en miliequivalentes/100 g

PH

CIC (a)

ESTABILIDAD

2.5-7 7-7.5 7

>100