4.4 Fisiología de las plantas

4.4.1 Mecanismos de Absorción

Entre los principales mecanismos involucrados en la nutrición vegetal, el más importante es la absorción que, para la mayoría de los nutrientes, tiene lugar en forma iónica tras la hidrólisis de sales disueltas en la solución nutritiva.

Las raíces activas son el órgano principal de la planta involucrado en la absorción de nutrientes. Los aniones y cationes son absorbidos de la solución nutritiva y, una vez dentro de la planta, provocan la salida de los protones (HSUP+/SUP) o hidroxilo (OhSUP-/SUP), lo que mantiene el equilibrio entre las cargas eléctricas (Haynes 1990). Este proceso, manteniendo el equilibrio iónico, puede provocar cambios en el pH de la solución en relación con la cantidad y calidad de los nutrientes absorbidos (Fig. 4.6).

Las implicaciones prácticas de este proceso para el horticultor son dobles: proporcionar una capacidad de amortiguación adecuada a la solución nutritiva (añadir bicarbonatos si es necesario) e inducir leves cambios de pH con la elección del fertilizante. El efecto de los fertilizantes sobre el pH se relaciona con las diferentes formas químicas de los compuestos usados.

Fig. 4.6 Absorción de iones por el sistema radicular de una planta

En el caso de N, por ejemplo, la forma más utilizada es el nitrógeno nítrico (NoSub3/SubSUP-/SUP), pero cuando se debe reducir el pH, el nitrógeno puede suministrarse como nitrógeno amónico (NHSub4/Subsup+/SUP). Esta forma, cuando se absorbe, induce la liberación de HSUP+/SUP y consecuentemente una acidificación del medio.

Las condiciones climáticas, especialmente la temperatura del aire y del sustrato y la humedad relativa, ejercen una gran influencia en la absorción de nutrientes (Pregitzer y King 2005; Masclaux-Daubresse et al. 2010; Marschner 2012; Cortella et al. 2014). En general, el mejor crecimiento ocurre donde hay pocas diferencias entre el sustrato y la temperatura del aire. Sin embargo, los niveles de temperatura persistentemente altos en el sistema radicular tienen un efecto negativo. Las temperaturas subóptimas reducen la absorción de N (Dong et al. 2001). Mientras que NHSub4/SubSUP+/SUP se utiliza eficazmente a temperaturas óptimas, a bajas temperaturas, la oxidación bacteriana se reduce, causando acumulación dentro de la planta que puede producir síntomas de toxicidad y daño al sistema radicular y a la biomasa aérea. Las bajas temperaturas en el nivel de la raíz también inhiben la asimilación de K y P, así como la translocación P. Aunque la información disponible sobre el efecto de las bajas temperaturas en la absorción de micronutrientes es menos clara, parece que la absorción de Mn, Zn, Cu y Mo son las más afectadas (Tindall et al. 1990; Fageria et al. 2002).

4.4.2 Nutrientes esenciales, su papel y posibles antagonismos

El manejo adecuado de la nutrición vegetal debe basarse en aspectos básicos que están influenciados por la absorción y el uso de macro y micronutrientes (Sonneveld y Voogt 2009). Los macronutrientes son necesarios en cantidades relativamente grandes, mientras que los micronutrientes o oligoelementos se necesitan en pequeñas cantidades. Además, la disponibilidad de nutrientes para la planta en el caso de los sistemas sin suelo presenta fenómenos más o menos consistentes de sinergia y antagonismo (Fig. 4.7).

_Nitrógeno (N) _ El nitrógeno es absorbido por las plantas para producir aminoácidos, proteínas, enzimas y clorofila. Las formas de nitrógeno más utilizadas para la fertilización de las plantas son el nitrato y el amonio. Los nitratos son absorbidos rápidamente por las raíces, son altamente movibles dentro de las plantas y pueden almacenarse sin efectos tóxicos. El amonio puede ser absorbido por las plantas sólo en cantidades bajas y no puede almacenarse en grandes cantidades porque ejerce efectos tóxicos. Las cantidades superiores a 10 mg de LSUP-1/SUP inhiben la absorción de calcio y cobre de las plantas, aumentan el crecimiento del brote en comparación con el crecimiento de la raíz y dan lugar a un fuerte color verde de las hojas. Otros excesos en la concentración de amoníaco producen efectos fitotóxicos como la clorosis a lo largo de los márgenes de las hojas. El exceso de suministro de nitrógeno provoca un alto crecimiento vegetativo, un aumento de la longitud del ciclo de cultivo, un fuerte color verde de la hoja, una baja variedad de frutos, un alto contenido de agua en los tejidos, una lignificación tisular baja y una elevada acumulación de nitrato tisular. Comúnmente, la deficiencia de nitrógeno se caracteriza por un color verde pálido de las hojas más viejas (clorosis), un crecimiento reducido y un avance de senescencia.

Fig. 4.7 Sinergias y antagonismos de nutrientes entre iones. Los iones conectados presentan una relación sinérgica o antagónica según la dirección de la flecha

_Potasio (K) _ El potasio es fundamental para la división y extensión celular, la síntesis de proteínas, la activación de enzimas y la fotosíntesis y también actúa como transportador de otros elementos e hidratos de carbono a través de la membrana celular. Tiene un papel importante en mantener el potencial osmótico de la célula en equilibrio y en la regulación de la apertura estomatal. Los primeros signos de deficiencia se manifiestan en forma de manchas amarillentas que se necrotizan muy rápidamente en los márgenes de las hojas más antiguas. Las plantas deficientes de potasio son más susceptibles a caídas repentinas de temperatura, estrés hídrico y ataques fúngicos (Wang et al. 2013).

_Fósforo (P) _ El fósforo estimula el desarrollo de las raíces, el rápido crecimiento de los brotes y la cantidad de flores. P se absorbe muy fácilmente y se puede acumular sin dañar la planta. Su papel fundamental está vinculado a la formación de compuestos de alta energía (ATP) necesarios para el metabolismo de las plantas. Las cantidades medias solicitadas por las plantas son bastante modestas (10 — 15% de las necesidades de N y K) (Le Bot et al. 1998). Sin embargo, a diferencia de lo que ocurre en el suelo, P es fácilmente lixiviable en cultivos sin suelo. La absorción de P parece ser reducida por las bajas temperaturas del sustrato (\ 13° C) o por los crecientes valores de pH (\ 6.5) que pueden conducir a síntomas de deficiencia (Vance et al. 2003). Bajo estas condiciones, un aumento de temperatura y/o reducción del pH es más efectivo que las enmiendas adicionales de fertilizantes fósforo. El exceso de P puede reducir o bloquear la absorción de algunos otros nutrientes (por ejemplo, K, Cu, Fe) (Fig. 4.7). La deficiencia de fósforo se manifiesta en un color verde-violeta de las hojas más viejas, que puede seguir a la clorosis y necrosis además del crecimiento del ápice vegetativo. Sin embargo, estos síntomas son inespecíficos y dificultan la identificación de deficiencias de P (Uchida 2000).

_Calcio (Ca) _ El calcio está involucrado en la formación de la pared celular, la permeabilidad de la membrana, la división celular y la extensión. La buena disponibilidad da a la planta una mayor resistencia a los ataques fúngicos e infecciones bacterianas (Liu et al. 2014). La absorción está muy estrechamente ligada al flujo de agua entre las raíces y las partes aéreas. Su movimiento se produce a través del xilema y, por lo tanto, está particularmente influenciado por las bajas temperaturas a nivel radicular, por la reducción del suministro de agua (sequía o salinidad de la solución) o por la excesiva humedad relativa del aire. Como Ca no es móvil dentro de la planta, las deficiencias parten de las partes formadas más recientemente (Adams 1991; Adams y Ho 1992; Ho et al. 1993). Los principales síntomas son el crecimiento de las plantas, la deformación de los márgenes de las hojas más jóvenes, la coloración verde claro o a veces clorotica de nuevos tejidos y un sistema radicular atrofiado sin raíces finas. Las deficiencias se muestran de diferentes maneras, por ejemplo, pudrición apical en tomate y/o dorado marginal de hojas en lechuga.

_Magnesio (Mg) _ El magnesio está involucrado en la constitución de moléculas de clorofila. Se inmoviliza a valores de pH inferiores a 5,5 y entra en competencia con la absorción de K y Ca (Fig. 4.7). Los síntomas de deficiencia son coloración amarillenta entre las venas de las hojas y la clorosis interna de las hojas basales. Como Mg se puede movilizar fácilmente, las plantas con deficiencia de magnesio primero descompondrán la clorofila en las hojas más viejas y transportarán el Mg a hojas más jóvenes. Por lo tanto, el primer signo de deficiencia de magnesio es la clorosis interveinal en hojas viejas, contrariamente a la deficiencia de hierro, donde la clorosis interveinal aparece por primera vez en las hojas más jóvenes (Sonneveld y Voogt 2009).

_Azufre (S) _ La planta requiere azufre en cantidades comparables a las del fósforo, y para optimizar su absorción, debe estar presente en una proporción de 1:10 con nitrógeno (McCutchan et al. 2003). Se absorbe como sulfato. Las deficiencias no se detectan fácilmente, ya que los síntomas pueden confundirse con los de la deficiencia de nitrógeno, excepto que la deficiencia de nitrógeno comienza a manifestarse a partir de las hojas más viejas, mientras que la de azufre de las más jóvenes (Schnug y Haneklaus 2005). La nutrición S tiene un papel importante en la mejora de los daños en los aparatos fotosintéticos causados por la deficiencia de FE (Muneer et al. 2014).

_Iron (Fe) _ El hierro es uno de los micronutrientes más importantes porque es clave en muchos procesos biológicos como la fotosíntesis (Briat et al. 2015; Heuvelink y Kierkels 2016). Para mejorar su absorción, el pH de la solución nutritiva debe ser de alrededor de 5,5—6,0, y no debe permitirse que el contenido de Mn sea demasiado alto porque los dos elementos entran posteriormente en competencia (Fig. 4.7). La relación óptima de Fe— Mn es de alrededor de 2:1 para la mayoría de los cultivos (Sonneveld y Voogt 2009). A bajas temperaturas, la eficiencia de asimilación se reduce. Los síntomas de deficiencia se caracterizan por clorosis interveinal desde las hojas jóvenes hacia las basales más antiguas, y por un crecimiento reducido del sistema radicular. Los síntomas de deficiencia no siempre se deben a la baja presencia de Fe en la solución nutritiva, pero a menudo se deben a la falta de disponibilidad de Fe para la planta. El uso de agentes quelantes garantiza la disponibilidad constante de Fe para la planta.

_Cloro (Cl) _ El cloro se ha considerado recientemente un micronutriente, incluso si su contenido en plantas (0,2— 2,0% dw) es bastante alto. Es fácilmente absorbido por la planta y es muy móvil dentro de ella. Participa en el proceso fotosintético y en la regulación de la apertura de los estomas. Las deficiencias, que son bastante infrecuentes, ocurren con síntomas típicos de las hojas que se secan, especialmente en los márgenes. Mucho más extendido es el daño debido a un exceso de Cl que conduce a una contracción de la planta visible que es relativa a las diferentes sensibilidades de las diferentes especies. Para evitar daños en los cultivos, siempre es aconsejable comprobar el contenido de Cl en el agua utilizada para preparar soluciones nutritivas y elegir fertilizantes adecuados (por ejemplo, KSub2/SubsoSub4/sub en lugar de KCl).

_Sodio (Na) _ El sodio, si está en exceso, es perjudicial para las plantas, ya que es tóxico e interfiere con la absorción de otros iones. El antagonismo con K (Fig. 4.7), por ejemplo, no siempre es perjudicial porque en algunas especies (por ejemplo, tomates), mejora el sabor de la fruta, mientras que en otras (por ejemplo, frijoles), puede reducir el crecimiento de las plantas. Al igual que Cl, es importante conocer la concentración en el agua utilizada para preparar la solución nutritiva (Sonneveld y Voogt 2009).

_Manganeso (Mn) _ El manganeso forma parte de muchas coenzimas y participa en la extensión de las células radiculares y su resistencia a los patógenos. Su disponibilidad está controlada por el pH de la solución nutritiva y por la competencia con otros nutrientes (Fig. 4.7). Los síntomas de deficiencia son similares a los del Fe, excepto por la aparición de áreas ligeramente hundidas en las áreas interveinales (Uchida 2000). Las correcciones se pueden hacer agregando MNSOSub4/Sub o bajando el pH de la solución nutritiva.

_Boro (B) _ El boro es esencial para la crianza de los frutos y el desarrollo de las semillas. Los métodos de absorción son similares a los ya descritos para Ca con los que puede competir. El pH de la solución nutritiva debe estar por debajo de 6,0 y el nivel óptimo parece estar entre 4,5 y 5,5. Los síntomas de deficiencia se pueden detectar en las nuevas estructuras que aparecen de color verde oscuro, las hojas jóvenes aumentan en gran medida su grosor y tienen una consistencia coriácea. Posteriormente pueden aparecer cloroticas y luego necróticas, con coloración oxidada.

_Zinc (Zn) _ El zinc juega un papel importante en ciertas reacciones enzimáticas. Su absorción está fuertemente influenciada por el pH y el suministro de P de la solución nutritiva. Los valores de pH entre 5,5 y 6,5 promueven la absorción de Zn. Las bajas temperaturas y los altos niveles de P reducen la cantidad de zinc absorbido por la planta. Las deficiencias de zinc ocurren raramente, y están representadas por manchas cloróticas en las áreas interveinales de las hojas, internudos muy cortos, epinastía foliar y mal crecimiento (Gibson 2007).

_Cobre (Cu) _ El cobre está involucrado en procesos respiratorios y fotosintéticos. Su absorción se reduce a valores de pH superiores a 6,5, mientras que los valores de pH inferiores a 5,5 pueden producir efectos tóxicos (Rooney et al. 2006). Los altos niveles de amonio y fósforo interactúan con Cu reduciendo la disponibilidad de este último. La presencia excesiva de Cu interfiere con la absorción de Fe, Mn y Mo. Las deficiencias se manifiestan por clorosis interveinal que conduce al colapso de los tejidos foliares que parecen desecados (Gibson 2007).

_Molibdeno (Mo) _ El molibdeno es esencial en la síntesis de proteínas y en el metabolismo del nitrógeno. Contrariamente a otros micronutrientes, está mejor disponible a valores de pH neutros. Los síntomas de deficiencia comienzan con clorosis y necrosis a lo largo de la costilla principal de las hojas viejas, mientras que las hojas jóvenes aparecen deformadas (Gibson 2007).

4.4.3 Manejo de nutrientes en relación con los requisitos de las plantas

Desde el desarrollo de sistemas hortícolas sin suelo en la década de 1970 (Verwer 1978; Cooper 1979), se han desarrollado y ajustado diferentes soluciones nutritivas según las preferencias de los productores (Tabla 4.4; De Kreij et al. 1999). Todas las mezclas siguen los principios de exceso de disponibilidad de todos los elementos para evitar deficiencias y equilibrio entre cationes (bivalentes) para evitar la competencia entre cationes en la absorción de nutrientes vegetales (Hoagland y Arnon 1950; Steiner 1961; Steiner 1984; Sonneveld y Voogt 2009). Comúnmente, se permite que la CE aumente en la zona de la raíz en un grado limitado. En los tomates, por ejemplo, la solución nutritiva típicamente tiene una CE de aproximadamente 3 dS msup-1/sup, mientras que en la zona radicular de las losas de lana de piedra, la CE puede elevarse a 4—5 dS msup-1/sup. Sin embargo, en los países del norte de Europa, para el primer riego de nuevas losas de lana de piedra al comienzo del ciclo de producción, la solución nutritiva puede tener una CE de hasta 5 dS msup-1/sup, saturando el sustrato de lana de piedra con iones hasta una EC de 10 dS msup-1/sup, que posteriormente se enjuagará después de 2 semanas. Para proporcionar un lavado suficiente de la zona radicular, en un sistema típico de losas de lana de piedra de riego por goteo, alrededor del 20 al 50% del agua dosificada se recoge como agua de drenaje. El agua de drenaje se recicla, se filtra, se mezcla con agua dulce y se rellena con nutrientes para su uso en el siguiente ciclo (Van Os 1994).

En la producción de tomate, el aumento de la CE puede aplicarse para mejorar la síntesis de licopeno (promoviendo la coloración roja brillante de los frutos), los sólidos solubles totales (SST) y el contenido de fructosa y glucosa (Fanasca et al. 2006; Wu y Kubota 2008). Además, las plantas de tomate tienen mayores tasas de absorción para N, P, Ca y Mg y baja absorción de K durante las etapas tempranas (vegetativas). Una vez que las plantas comienzan a desarrollar frutos, la producción de hojas se ralentiza, lo que lleva a una reducción de los requisitos de N y Ca, mientras que el requisito de K aumenta (por ejemplo, Zekki et al. 1996; Silber, Bar-Tal 2008). En la lechuga, por otro lado, un aumento de la CE puede promover la enfermedad por quemaduras de punta durante las condiciones de crecimiento caliente. Huett (1994) mostró una disminución significativa en el número de hojas con enfermedad por quemadura de punta por planta cuando la CE se redujo de 3.6 a 0.4 dS msup-1/sup, así como cuando la formulación nutritiva K/Ca se redujo de 3. 5:1 a 1. 25:1. En AP el manejo de nutrientes es más difícil que en hidroponía, ya que dependen principalmente de la densidad de las poblaciones de peces, el tipo de alimento y las tasas de alimentación.

4.4.4 Propiedades de la solución nutritiva

El fósforo es un elemento que se produce en formas que dependen fuertemente del pH ambiental. En la zona raíz, este elemento se puede encontrar como iones PoSub4/SubSUP-3/SUP, HPOSub4/Subsup2-/SUP y HSub2/SubpoSub4/SubSUP-/SUP, donde los dos últimos iones son las principales formas de P absorbidas por las plantas. Así, cuando el pH es ligeramente ácido (pH 5-6), la mayor cantidad de P se presenta en una solución nutritiva (De Rijck y Schrevens 1997).

Potasio, calcio y magnesio están disponibles para las plantas en un amplio rango de pH. Sin embargo, la presencia de otros iones puede interferir en la disponibilidad de su planta debido a la formación de compuestos con diferentes grados de solubilidad. A un pH superior a 8,3, los iones Casup2+/SUP y MgSup2+/SUP se precipitan fácilmente como carbonatos al reaccionar con COSub3/Subsup2-/SUP. También el sulfato forma complejos relativamente fuertes con Casup2+/SUP y MgSup2+/SUP (De Rijck y Schrevens 1998). A medida que el pH aumenta de 2 a 9, aumenta la cantidad de SOSub4/Subsup2-/SUP formando complejos solubles con MgSup2+/SUP como MgsoSub4/Sub y con KSup+/SUP como KsoSub4/Subsup-/Sup (De Rijck y Schrevens 1999). En general, la disponibilidad de nutrientes para la absorción de plantas a un pH superior a 7 puede estar restringida debido a una precipitación de Boro, FeSup2+/SUP, MNSup2+/SUP, PoSub4/Subsup3-/SUP, Casup2+/SUP y MgSup2+/SUP debido a sales insolubles e indisponibles. Los valores de pH más adecuados de la solución nutritiva para el desarrollo de cultivos se encuentran entre 5,5 y 6,5 (Sonneveld y Voogt 2009).

4.4.5 Calidad del agua y nutrientes

La calidad del agua suministrada es extremadamente importante en los sistemas hidropónicos y AP. Para la recirculación a largo plazo, la composición química debe ser bien conocida y vigilada con frecuencia para evitar un desequilibrio en el suministro de nutrientes, pero también para evitar la acumulación de ciertos elementos que provoquen toxicidad. De Kreij et al. (1999) hicieron una reseña de las exigencias químicas sobre la calidad del agua para los sistemas hidropónicos.

Antes de comenzar, se debe hacer un análisis del suministro de agua en los macroelementos y microelementos. Basado en el análisis, se puede hacer un esquema para la solución nutritiva. Por ejemplo, si se utiliza agua de lluvia, se debe prestar especial atención a Zn cuando la recolección se realiza a través de canaletas no tratadas. En el agua del grifo, pueden aparecer problemas con Na, Ca, Mg, SoSub4/sub y HCOSub3/sub. Además, puede utilizarse agua superficial y de orificio, que también puede contener cantidades de Na, Cl, K, Ca, Mg, SoSub4/Sub y Fe, pero también microelementos como Mn, Zn, B y Cu. Cabe señalar que todas las válvulas y tuberías deben estar hechas de materiales sintéticos como PVC y PE, y no contienen partes Ni o Cu.

Sucede a menudo que los suministros de agua contienen una cierta cantidad de Ca y Mg; por lo tanto, el contenido debe ser restado de la cantidad en la solución nutritiva para evitar la acumulación de estos iones. El HCOSub3/sub debe compensarse preferiblemente con ácido nítrico, aproximadamente 0,5 mmol LSUP-1/SUP que puede mantenerse como tampón de pH en la solución nutritiva. El ácido fosfórico y sulfúrico también se pueden utilizar para compensar el pH, pero ambos darán rápidamente un excedente de Hsub2/subposub4/subsup-/sup o sosub4/subsup2-/sup en la solución nutritiva. En los sistemas AP el ácido nítrico (HNOSub3/sub) y el hidróxido de potasio (KOH) también se pueden utilizar para regular el pH y al mismo tiempo suministrar macronutrientes en el sistema (Nozzi et al. 2018).

4.4.5.1 Gestión de la Calidad del Agua

Para la formulación de soluciones nutritivas, se utilizan preferiblemente fertilizantes simples (granulares, en polvo o líquidos) y sustancias (por ejemplo, compuestos ácidos) que afectan el pH. La integración de los elementos nutritivos en la solución tiene en cuenta los valores óptimos de las cantidades de cada elemento. Esto debe hacerse en relación con los requerimientos de la especie y sus cultivares considerando las fases fenológicas y el sustrato. El cálculo de los suplementos nutritivos debe realizarse teniendo en cuenta las condiciones del agua utilizada, de acuerdo con un estricto conjunto de prioridades. En la escala prioritaria, el magnesio y los sulfatos se sitúan en la parte inferior, al mismo nivel, porque tienen menor importancia nutricional y las plantas no presentan daños incluso si su presencia es abundante en la solución nutritiva. Esta característica tiene una ventajosa retroalimentación práctica, ya que permite una explotación de los dos elementos para equilibrar la composición nutricional con respecto a otros macronutrientes cuya deficiencia o exceso puede ser negativa para la producción. A modo de ejemplo, podemos considerar una solución nutritiva en la que se requiere una integración de solo potasio o solo nitrato. Las sales a utilizar, en este caso, son respectivamente sulfato de potasio o nitrato de magnesio. De hecho, si se usara el nitrato de potasio o nitrato de calcio más común, los niveles de nitrato, en el primer caso, y calcio, en el segundo caso, aumentarían automáticamente. Además, cuando el análisis del agua utilizada muestra un desequilibrio entre cationes y aniones, y para poder calcular una solución nutritiva con la CE en equilibrio, se realiza la corrección de los valores del agua reduciendo los niveles de magnesio y/o sulfatos.

Los siguientes puntos proporcionan directrices para la formulación de soluciones nutritivas:

1. Definición de la especie y requisitos de cultivar. Hay que tener en cuenta el entorno de cultivo y las características del agua. Para satisfacer las necesidades de las plantas en períodos cálidos y con radiación intensa, la solución debe poseer un menor contenido de EC y K, lo que contrasta con una mayor cantidad de Ca. En cambio, cuando la temperatura y el brillo alcanzan niveles inferiores a los óptimos, es aconsejable elevar los valores de la CE y K reduciendo los del Ca. Es importante señalar con respecto a los cultivares que existen variaciones sustanciales, especialmente para los valores del NOSub3/SubSUP-/SUP, debido a la diferente vigorosidad vegetativa de los cultivares. En el caso de los tomates, de hecho, se utiliza una media de 15 mmol LSUP-1/sup de NOSub3/SubSUP-/SUP (cuadro 4.4), y en el caso de los cultivares caracterizados por un bajo vigor vegetativo y en determinadas fases fenológicas (por ejemplo, fraguado de la cuarta cercha), se adopta hasta 20 mM LSUP-1/SUP de NOSub3/SubSUP. En caso de que algunos elementos como Na estén presentes en el agua, para reducir su efecto, que es particularmente negativo para algunos cultivos, será necesario aumentar la cantidad de NOSub3/SubSUP-/SUP y Ca y posiblemente disminuir la K, manteniendo la CE al mismo nivel.

Tabla 4.4 Solución nutritiva en el cultivo hidropónico de lechuga (DFT) tomate, pimienta y pepino (losas de lana de piedra de riego por goteo) en los Países Bajos (De Kreiji et al.1999)

tabla tead tr class=“encabezado» th rowspan=“2”/th THPH/th LEC/th THNHSub4/Sub/th THK/th THCA/th thmg/th ThnoSub3/sub/th ThsoSub4/Sub/th THP/th Thfe/th THMN/TH THZN/º THB/th THCU/th TMO/th /tr tr class=“encabezado» th/th THDs msup-1/sup/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th thmmol LSUP-1/SUP/th /tr /thead tbody tr class=“impar» TDlettuce (Wageningen UR) /td td5.9/td td1.7/td td1.0/td td4.4/td td4.5/td td1.8/td td10.6/td td1.5/td td1.5/td td28.1/td td1.5/td td6.4/td td47.0/td td1.0/td td0.7/td /tr tr class=“incluso» TDlettuce/TD td5.8/td td1.2/td td0.7/td td4.8/td td2.3/td td0.8/td td8.9/td td0.8/td td1.0/td td35.1/td td4.9/td td3.0/td td18.4/td td0.5/td td0.5/td /tr tr class=“impar» TDlettuce/TD td5.8/td td1.2/td td/td td3.0/td td2.5/td td1.0/td td7.5/td td1.0/td td0.5/td td50.0/td td3.7/td td0.6/td td4.8/td td0.5/td td0.01/td /tr tr class=“incluso» TDtomate generativo/td td5.5/td td2.6-3.0/td td1.2/td td13.0/td td4.2/td td1.9/td td15.4/td td4.7/td td1.5/td td15.0/td td10.0/td td5.0/td td30.0/td td0.8/td td0.5/td /tr tr class=“impar» TDtomate vegetativo/td td5.5/td td2.6/td td1.2/td td8.3/td td5.7/td td2.7/td td15.4/td td4.7/td td1.5/td td15.0/td td10.0/td td5.0/td td30.0/td td0.8/td td0.5/td /tr tr class=“incluso» TDpepino td5.5/td td3.2/td td1.2/td td10.4/td td6.7/td td2.0/td td23.3/td td1.5-2.0/td td1.5-2.0/td td15.0/td td10.0/td td5.0/td td25.0/td td0.8/td td0.5/td /tr tr class=“impar» TDPepper/TD td5.6/td td2.5-3.0/td td1.2/td td5-7/td td4-5/td td2.0/td td17.0/td td1.8-2.0/td td1.5-2.5/td td25.0/td td10.0/td td7.0/td td30.0/td td1.0/td td0.5/td /tr tr class=“incluso» Propagación tdPlanta/td td5.5/td td2.3/td td1.2/td td6.8/td td4.5/td td3.0/td td16.8/td td2.5/td td1.3/td td25.0/td td10.0/td td5.0/td td35.0/td td1.0/td td0.5/td /tr /tbody /tabla

Adoptado y modificado a partir de Vermeulen (2016, comunicación personal)

2. Los cálculos de las necesidades de nutrientes deben obtenerse restando los valores de los elementos químicos del agua de los elementos químicos definidos anteriormente. Por ejemplo, la necesidad establecida de Mg de pimientos (Capsicum sp.) es de 1.5 mM LSUP-1/SUP, teniendo el agua a 0.5 mM LSUP-1/SUP y 1.0 mM LSUP-1/SUP de Mg debe añadirse al agua (1.5 requisito — 0.5 suministro de agua = 1.0).

3. Elección y cálculo de fertilizantes y ácidos a utilizar. Por ejemplo, tener que proporcionar Mg, como en el ejemplo del punto 2 anterior, puede utilizarse MgsoSub4/sub o Mg (NoSub3/sub) sub2/sub. Se tomará una decisión teniendo en cuenta también la contribución colateral del sulfato o del nitrato.

4.4.6 Comparación entre la producción hidropónica y acuapónica

Durante su ciclo de vida, las plantas necesitan varios macro y microelementos esenciales para el desarrollo regular (boro, calcio, carbono, cloro, cobre, hidrógeno, hierro, magnesio, manganeso, molibdeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo, potasio, azufre, zinc), generalmente absorbido de la solución nutritiva (Bittsanszky et al. 2016). La concentración de nutrientes y la relación entre ellos son las variables más importantes capaces de influir en la absorción de las plantas. En los sistemas AP los residuos metabólicos de los peces contienen nutrientes para las plantas, pero hay que tener en cuenta, especialmente a escala comercial, que las concentraciones de nutrientes suministradas por los peces en los sistemas AP son significativamente menores y desequilibradas para la mayoría de los nutrientes en comparación con los sistemas hidropónicos (Nicoletto et al. 2018). Por lo general, en AP, con tasas adecuadas de población de peces, los niveles de nitrato son suficientes para un buen crecimiento de la planta, mientras que los niveles de K y P son generalmente insuficientes para el crecimiento máximo de la planta. Además, el calcio y el hierro también podrían ser limitados. Esto puede reducir el rendimiento y la calidad del cultivo, por lo que la integración de nutrientes debe llevarse a cabo para apoyar una reutilización eficiente de los nutrientes. Las comunidades microbianas juegan un papel crucial en la dinámica de nutrientes de los sistemas AP (Schmautz et al. 2017), convirtiendo amonio en nitrato, pero también contribuyendo al procesamiento de partículas y residuos disueltos en el sistema (Bittsanszky et al. 2016). La absorción vegetal de N y P representa sólo una fracción de la cantidad extraída del agua (Trang y Brix 2014), lo que indica que los procesos microbianos en la zona radicular de las plantas, y en el sustrato (si está presente) y en todo el sistema, juegan un papel importante.

La composición de los alimentos para peces depende del tipo de pescado y esto influye en la liberación de nutrientes de la producción metabólica de los peces. Típicamente, el alimento para peces contiene una fuente de energía (carbohidratos y/o lípidos), aminoácidos esenciales, vitaminas, así como otras moléculas orgánicas que son necesarias para el metabolismo normal, pero algunas que las células de los peces no pueden sintetizar. Además, hay que tener en cuenta que los requerimientos nutricionales de una planta varían según la especie (Nozzi et al. 2018), la variedad, la etapa del ciclo de vida, la duración del día y las condiciones climáticas y que recientemente (Parent et al. 2013; Baxter 2015), la ley de Liebig (el crecimiento vegetal está controlado por el recurso más escaso) ha ha sido reemplazado por algoritmos complejos que consideran las interacciones entre los nutrientes individuales. Ambos aspectos no permiten una simple evaluación de los efectos de los cambios en las concentraciones de nutrientes en sistemas hidropónicos o AP.

Así pues, se plantea la cuestión de si es necesario y eficaz añadir nutrientes a los sistemas AP. Según lo informado por Bittsanszky et al. (2016), los sistemas AP solo pueden funcionar de manera eficiente y, por lo tanto, con éxito, si se toma especial cuidado mediante la supervisión continua de la composición química del agua recirculante para obtener concentraciones y proporciones adecuadas de nutrientes y del componente potencialmente tóxico, amonio. La necesidad de añadir nutrientes depende de las especies vegetales y de la etapa de crecimiento. Con frecuencia, aunque la densidad de los peces es óptima para el suministro de nitrógeno, la adición de P y K con fertilizantes minerales, al menos, debe llevarse a cabo (Nicoletto et al. 2018). En contraste con, por ejemplo, la lechuga, los tomates que necesitan dar fruto, madurar y madurar, necesitan nutrientes suplementarios. Para calcular estas necesidades, se puede utilizar un software, como HydroBuddy, que es un software libre (Fernández 2016) que se utiliza para calcular la cantidad de suplementos nutritivos minerales requeridos.