Red Hidroponía, Boletín No Lima-Perú

Transcripción

1 INTRODUCCIÓN EFECTO DEL SUSTRATO SOBRE LA PRODUCCIÓN DE FRESA EN SISTEMA DE COLUMNA C. Caso, M. Chang y A. Rodríguez-Delfín Universidad Nacional Agraria La Molina Centro de Investigación de Hidroponía y Nutrición Mineral El cultivo de fresa en el Perú se está convirtiendo en una actividad productiva importante, principalmente en las regiones de Lima y La Libertad, tanto en lo económico como en lo social, por ser una fuente generadora de empleos entre los pobladores rurales. El cultivo de fresa requiere de suelos no salinos, ligeramente ácidos y con buen drenaje para controlar algunas enfermedades fungosas de la raíz y la corona (INIA, 1997). La producción de fresa bajo el sistema de cultivo sin suelo o hidropónico puede ser una alternativa de producción con respecto al sistema tradicional en suelo por las siguientes razones: mayor rendimiento por unidad de área, menor incidencia de enfermedades en la raíz, uso eficiente del agua y de fertilizantes, obtención de frutos más uniformes, de calidad superior y sanidad. Dentro de los diferentes sistemas de cultivo sin suelo, el sistema de columnas puede ser una opción para cultivar fresas, principalmente por la mayor densidad de plantas (28-32 m -2 ) con respecto a la agricultura tradicional (6 plantas m -2 ). El sistema de columna es adecuado para cultivar especies de plantas que tengan porte pequeño y poco desarrollo de follaje, asimismo, un sistema radicular relativamente pequeño. Las plantas deben tolerar estar colgadas contra la gravedad, teniendo sus raíces como único medio de anclaje en un sustrato inerte (Morgan, 2003). Una de las desventajas de este sistema es la desigual distribución de la luz que reciben las plantas a diferentes alturas de la columna, afectando el crecimiento y rendimiento del cultivo. El cultivo de plantas en sustratos permite un mejor control del medio ambiente radicular, particularmente de los aspectos relacionados con el suministro de agua y nutrientes (Abad, 1996; Martínez, 1997), lo que puede evitar el desarrollo de enfermedades en raíces. Otra ventaja del cultivo en sustrato, no se requiere esterilizar el sustrato con bromuro de metilo, gas peligroso cuyo uso ha sido prohibido a nivel mundial. Para este tipo de sistema se utilizan sustratos livianos y porosos; de preferencia de fácil disponibilidad para no elevar los costos de producción. El sustrato debe ser químicamente inerte y debe permitir un máximo crecimiento y desarrollo radicular, para lograr establecer una planta vigorosa (Resh, 1995; Rodríguez et al, 2004). En producción de fresas con sistema de columnas se usa la perlita y vermiculita (Resh, 1995, 1997). En Perú como en otros países latinoamericanos, estos sustratos no están disponibles; los cuales se tendrían que importar, elevando los costos de producción. Sustratos naturales alternativos que se pueden usar en sistema de columnas son la cascarilla de arroz y la piedra pómez. La cascarilla de arroz es un sustrato que abunda en zonas donde se cultiva esta gramínea. A pesar de ser un sustrato orgánico, su tasa de descomposición es lenta por su alto contenido en sílice (Ansorena, 1994; Abad, 1996). Es preferible usar la cascarilla en mezcla con otro sustrato en diferentes proporciones, para mejorar las propiedades físicas. La piedra pómez es un material volcánico y se consigue en la zona sur del Perú (Arequipa, Moquegua y Tacna); presenta una textura similar a la textura de la perlita, con la ventaja que cuesta mucho menos en las zonas de origen (Martínez, 1997). El objetivo del presente trabajo fue determinar la mejor combinación de dos sustratos naturales disponibles en el país que se puedan utilizar para la producción hidropónica de fresa bajo sistema de columnas. MATERIALES Y MÉTODOS El experimento fue realizado en el Módulo de Hidroponía de la Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú, entre el invierno (Junio) de 1999 y el verano del 2000 (Febrero). La elevación fue 244 msnm con latitud 12º 05 Sur y longitud 76º 57 Oeste. 7

2 Las condiciones ambientales que prevalecieron fueron: Radiación solar MJ m -2 mes -1 ; rango de temperatura: 22.4º C máxima, 15.5º C mínima; promedio de temperaturas: 20.7º C día, 17.2º C noche; promedio de humedad relativa: 85.7%; promedio de horas de sol por día: Se instaló un sistema de columnas en un área de 5.0 m x 4.0 m donde se colocaron 24 columnas de 2.0 m de altura y 0.20 m (8 ) de diámetro (6 columnas por hilera; total, 4 hileras); el distanciamiento entre columnas fue 0.9 m y, entre hileras 1.0 m. Las columnas fueron hechas con manga de polietileno de color negro de 8 micras de espesor. Las columnas fueron llenadas con dos sustratos naturales y livianos: piedra pómez (100%), cascarilla de arroz (100%) y, dos mezclas; piedra pómez y cascarilla (50%:50%) y, arena gruesa y cascarilla (75%:25%). La cascarilla de arroz no fue fermentada. El sistema de riego usado fue el de goteo abierto, no recirculante, colocándose 4 goteros de 2 litros por hora en la parte superior de cada columna; los goteros estaban conectados a microtubos de 3mm, los cuales se anclaban al sustrato a través de lancetas plásticas a diferentes altura de la columna: 0 m (2), 0.5 m y 1.0 m Con la finalidad de lograr un buen enraizamiento, antes de ser transplantadas, las plantas de fresa fueron previamente sumergidas en una solución de 50 ppm de ácido naftalenacético (NAA) durante 2 minutos. Se colocaron 26 plantas por columna; el distanciamiento entre plantas fue 0.25m. Las plantas fueron regadas con solución nutritiva preparada con solución hidropónica La Molina (Rodríguez-Delfín et al, 2004) modificada para el cultivo de fresa, aumentando las concentraciones de fósforo (45 ppm), potasio (300 ppm), magnesio (50 ppm), calcio (200 ppm) y hierro (2 ppm) (Rodríguez-Delfín et al, 2001). La solución nutritiva fue preparada en un tanque 1,000 L, y se enviaba a las columnas a través de una electrobomba de 0.5 HP; se aplicaron 6 riegos por día de 5 minutos cada uno, aplicándose 6 L de solución nutritiva por columna por día. Se realizaron lavados con agua cada 15 días para evitar la acumulación de sales en los sustratos a excepción de piedra pómez 100% que fue lavado semanalmente. El plan nutricional que se aplicó al cultivo de fresa fue variando de acuerdo a la etapa del cultivo (Caso, 2001). Para determinar las propiedades físicas de los sustratos empleados, se empleó la metodología de De Boodt et al (1974) y Martínez (1992). Se evaluaron las siguientes características: porcentaje de humedad y materia seca, análisis granulométrico, densidad real, densidad aparente, espacio poroso total, capacidad de aireación, capacidad de retención de agua. Entre las propiedades químicas se determinó el ph y CE. Se evaluó longitud, peso fresco y peso seco de raíces, densidad radicular, peso fresco y peso seco de la parte aérea y área foliar; número, peso fresco y diámetro de los frutos. El diseño del experimento fue completamente al azar con seis repeticiones (columnas). La unidad experimental fue una columna con 26 plantas. El número total de plantas fue 624 (26 plantas/m 2 ). Los resultados fueron estadísticamente evaluados por ANVA. Las diferencias entre medias fue determinado por Duncan a P=0.05. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se encontraron diferencias significativas en el área foliar, peso fresco y longitud de raíz. También se encontraron diferencias significativas en el número de frutos por planta, peso fresco, diámetro y longitud de fruto y rendimiento por planta (Cuadro 1). Las plantas cultivadas con piedra pómez 100% obtuvieron mayor área foliar ( cm 2 ) mientras que las plantas cultivadas con la mezcla cascarilla de arroz y arena gruesa (75%:25%) obtuvieron menor área foliar ( cm 2 ). La mayor densidad radicular (2.51 g cm -3 ) se obtuvo en las plantas cultivadas con cascarilla de arroz 100% y, la menor densidad, con la mezcla cascarilla y arena gruesa (1.05 g cm -3 ). 8

3 Cuadro 1. Evaluación del crecimiento de plantas de fresa cultivadas en diferentes sustratos bajo sistema de columnas. Parámetros Cascarilla: Piedra Pómez Cascarilla: Cascarilla 100% Arena 100% P. Pómez Hojas, Peso Fresco, g 12.7a 14.3a 13.0a 12.6a Hojas, Peso Seco, g 3.5a 3.8a 3.1a 2.8a Área Foliar, cm d a 784.9c b Raíz, Peso Fresco, g 7.78b 7.03b 8.11ab 9.32a Raíz, Peso Seco, g 1.99ª 1.94a 2.13a 2.43a Longitud de Raíz, cm 28.25b 28.42b 29.25ab 35.75a Densidad radicular, g/cm Número Frutos/planta 43.17c 68.17a 65.83a 55.00b Fruto, Peso Fresco, g 7.48d 9.67b 8.77c 11.85a Fruto, diámetro, cm 2.35c 2.73b 2.61b 2.99a Fruto, longitud, cm 3.24c 3.69b 3.62b 4.11a Rendimiento, g/planta c b b a Medias con diferentes letras son significativamente diferentes por Duncan a P= 0.05 Producción de fresa en sistema de columna hecha de manga de polietileno Los mayores rendimientos se obtuvieron en las plantas cultivadas con cascarilla de arroz 100% ( g planta -1 ) y, los menores rendimientos, en las plantas cultivadas con la mezcla cascarilla y arena gruesa ( g planta -1 ). El-Behairy et al. (2001) estudiaron el efecto de 3 cultivares de fresa cultivados en sistema NFT y en sustrato de urea formaldehido. El cv Chandler dio el mayor número de frutos totales y peso fresco, con un rendimiento de g planta -1 y g planta -1 en las plantas cultivadas en urea formaldehido y en sistema NFT respectivamente; rendimientos superiores a los obtenidos en sistema por columna en el presente ensayo pero, en términos de densidad, el sistema de columna puede superar a estos dos sistemas de cultivo sin suelo. El mayor número de frutos se obtuvo en las plantas cultivadas con piedra pómez 100% (68.17), pero el mayor peso fresco (11.85 g), diámetro (2.99 cm) y longitud (4.11 cm) de fruto se obtuvo en las plantas cultivadas con cascarilla de arroz 100% (Cuadro 1). En el Cuadro 2 se muestra los rendimientos potencial y real en kg/columna, y el rendimiento estimado en t ha -1. 9

4 Cuadro 2. Rendimiento de plantas de fresa cultivadas en diferentes sustratos bajo sistema de columnas. Parámetros Cascarilla: Piedra Pómez Cascarilla: Cascarilla 100% Arena 100% P. Pómez Rendimiento potencial, kg/columna Rendimiento real*, kg/columna Rendimiento estimado, t ha -1 Rendimiento considerando 20% mortandad de plantas Los resultados del análisis físico de los cuatro sustratos evaluados se muestran en el Cuadro 3, los cuales han sido comparados con los valores óptimos reportados por Ansorena (1994). Con respecto a la densidad aparente, los valores obtenidos dentro del rango óptimo (<0.4 g cm -3 ) fueron para la mezcla cascarilla de arroz y piedra pómez (50%:50%) y, cascarilla 100%, tanto para el inicio como al final del cultivo. Por otro lado, la densidad real de la mezcla cascarilla de arroz y arena gruesa (75%:25%) y, cascarilla 100%, estuvo dentro del rango óptimo ( g cm -3 ). La cascarilla de arroz 100% tuvo un buen porcentaje de espacio poroso (>85% vol). La capacidad de retención de agua y el volumen de agua a 10 cm de c.a. estuvieron por debajo de los valores óptimos en los cuatro sustratos evaluados. La capacidad de aireación estuvo por encima de los valores óptimos (10-30% vol.) en los cuatro sustratos evaluados En relación a las propiedades químicas de los sustratos, el ph estuvo dentro del rango óptimo en la mezcla cascarilla de arroz y piedra pómez (50%:50%), y también en la mezcla cascarilla de arroz y arena gruesa (75%:25%) pero al final del cultivo (Cuadro 3). La CE estuvo dentro del rango óptimo (<3.49 ds m -1 ) en los cuatro sustratos evaluados Cuadro 3. Propiedades físicas y químicas de los sustratos evaluados. Propiedades Valores óptimos* Cascarilla 75%: Arena 25% Piedra Pómez 100% Cascarilla 50%: Piedra Pómez 50% Cascarilla 100% inicio final inicio final inicio final inicio final Indice de grosor 88% 79% 78% 67% 76% 72% 86% 68% Densidad aparente <0.4 g cm Densidad real g cm -3 Espacio poroso >85% vol total Capacidad de g L retención de agua Volumen de agua a 55-70% vol cm de tensión de c.a. Capacidad de 20-30% vol aireación ph (suspensión acuosa 1/6) EC (extracto 3.49 ds m acuoso 1/6) *Ansorena (1994) y Burés (1997) 10

5 El análisis granulométrico de los sustratos al inicio y al final del cultivo, indica que, a medida que las plantas van creciendo y desarrollando, el sustrato sufre cambios en sus propiedades físico-químicas. Como consecuencia del riego, se produce cierto grado de compactación del sustrato, produciéndose la reducción del tamaño de los poros, lo que provoca un aumento de la retención de agua y una disminución de la distribución del aire (Ansorena 1994; Abad, 1996), afectando el rendimiento del cultivo. Debido a este cambio, el sustrato se vuelve más pesado, tal como lo demuestran los valores de la densidad aparente de la mezcla cascarilla de arroz y arena (75%:25%) y piedra pómez 100% (Cuadro 3). El exceso de agua puede provocar un descenso del oxígeno en los espacios aéreos del sustrato, afectando el crecimiento de la raíz. La distribución del tamaño de los poros es el factor clave en el estado hídrico de los sustratos (Abad, 1996). El mayor rendimiento potencial de fresa (12.91 kg columna -1 ) se explicaría por las mejores características físico químicas de la cascarilla de arroz 100% con respecto a los otros tres sustratos evaluados, principalmente por presentar mayor porcentaje de espacio poroso total ( %), condición que habría favorecido un mejor crecimiento y desarrollo radicular, reflejado en una mayor densidad radicular (2.51 g/cm 3 ) versus, una pobre densidad radicular en las plantas cultivadas con la mezcla cascarilla de arroz y arena (1.05 g/cm 3 ). Considerando un porcentaje de mortandad promedio de plantas de alrededor de 20%, el rendimiento real habría sido de 10.33, 10.00, 9.96 y 6.25 kg/columna en las plantas cultivadas con los sustratos cascarilla de arroz 100%, piedra pómez 100%, cascarilla y piedra pómez (50%:50%) y, cascarilla y arena (75%:25%) respectivamente. El rendimiento estimado por hectárea (6,890 columnas) seria de 71.2, 68.9, 68.6 y 43.1 toneladas, respectivamente (Cuadro 2). En todos los casos, estos rendimientos superan al rendimiento promedio de fresa en el Perú que es de 15.5 t ha -1 (INIA, 1997). En otros países, el rendimiento puede llegar a las t ha -1 (Almaliotis et al., 2002). El tratamiento cascarilla de arroz 100% fue el único que resultó rentable, con un índice de rentabilidad de 27% (Caso, 2001). Empleando 8 macetas de termopor por columna, se puede cultivar hasta 32 plantas por columna (4 plantas/maceta), en lugar de 26 plantas por columna hecha de manga plástica El rendimiento potencial del cultivo de fresa por columna con macetas de termopor es mayor que cultivado en columna hecha de manga plástica (Rodríguez-Delfín et al, 2004). CONCLUSIÓN El mayor rendimiento y calidad de fruto (diámetro y longitud) de fresa obtenidos con cascarilla de arroz 100% coinciden con las propiedades físicas químicas favorables que ofrece este sustrato para el crecimiento y desarrollo radicular. El cultivo de fresa bajo sistema de columna puede ser una buena alternativa con respecto a la forma tradicional de cultivo en suelo. Literatura Citada Abad, M Sustratos: propiedades y manejo de materiales orgánicos, minerales y sintético inertes y activos. pp In: Hidroponía: una esperanza para Latinoamérica. Curso Taller internacional de Hidroponía. Centro de Investigación de Hidroponía y Nutrición Mineral. Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú. Almaliotis, D., Velemis, D,. Bladenopoulou, S. y Karapetsas, N Leaf nutrient levels of strawberries (cv. tudla) in relation to crop yield. Acta Hort. 567: Ansorena, J Sustratos Propiedades y caracterización. Ed. Mundi-Prensa Libros. Madrid, Spain. Burés, S Sustratos. Ed. Agroténicas. Madrid. España Caso, C Evaluación de sustratos sobre el crecimiento de fresas hidropónicas. Thesis Biologist.. Universidad Nacional Agraria La Molina. Lima. Perú. De Boodt, M., Verdonck, O. y Cappaert, L Method for measuring the water release curve of organic substrates. Acta Hort 37: El-Behairy, U., Abou-Hadid, A., Medany, M. y Awad, M The effect of different cultivars, orientation and soilless culture systems on production and quality of strawberry. Acta Hort. 548: INIA, El cultivo de la fresa. CONAFRUT. Boletín Técnico # 12. Martínez, F Propuesta de metodología para la determinación de las propiedades físicas de los sustratos. Barcelona. España. Martínez, P Sustratos: propiedades, ventajas y desventajas. pp In: Hidroponía Comercial, una buena opción en agronegocios. Conferencia Internacional de Hidroponía, Agosto, Centro de Investigación de Hidroponía y Nutrición Mineral. Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú. 11

6 Morgan, L Hydroponic strawberry. The Growing Edge 14 (4): Resh, H Cultivo de columna de hortalizas y fresas. pp In: Hidroponía Comercial, una buena opción en agronegocios. Conferencia Internacional Agosto Centro de Investigación de Hidroponía y Nutrición Mineral. Universidad nacional Agraria La Molina, Lima, Perú. Resh, H Hydroponic Food Production. Fith ed. Woodbridge Press Publishing Co. California. USA. Rodríguez-Delfín, A., Chang, M., Hoyos, M. y Falcón, F Manual Práctico de Hidroponía. 4ta ed. Centro de Investigación de Hidroponía y Nutrición Mineral, Universidad nacional Agraria La Molina. Lima. Perú. Rodríguez-Delfín, A., Hoyos, M. y Chang, M Soluciones Nutritivas en Hidroponía: Formulación y preparación. Centro de Investigación de Hidroponía y Nutrición Mineral, Universidad Nacional Agraria La Molina. Lima. Perú. 12