PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS SUSTRATOS
Se pueden agregar muchos materiales para mejorar la textura y estructura de un medio para cultivo en recipientes, pero antes deben entenderse sus propiedades para hacer las mezclas adecuadas.
4.1. Densidad.
Es la masa seca por unidad de volumen de medio seco. Debe ser suficientemente grande para que las plantas de cierta altura, se sostengan, pero no mucho para que el peso del material no sea excesivo y dificulte el manejo y transporte. Se considera óptimo de 100 a 800 g/l, con un valor mínimo de 300 a 400 g/l para la mayoría de las plantas en maceta, excepto para plantas grandes, las cuales pueden requerir una densidad de 500 a 750 g/l.
4.2. Granulometría.
Se recomienda una granulometría mediana a gruesa, con tamaños de 0,25 a 2,6 mm, que produzcan poros de 30 a 300 micras, lo que produce una suficiente retención de agua aunque buena aireación. También es importante que el tamaño de las partículas sea estable en el tiempo.
Las partículas mayores de 0,9 mm dan lugar a poros grandes (de más de 100 micras) y conforman sustratos con poca retención de agua, aunque buena aireación, mientras que las partículas menores de 0,25 mm tienen poros de tamaño pequeño (menores de 30 micras), lo que hace que el sustrato de esas características retenga una gran fracción de agua difícilmente disponible para las plantas y posea una aireación deficiente.
4.3. Porosidad total.
Se define como el volumen porcentual del sustrato no ocupado por sus propias partículas. Una parte de este volumen corresponde a los poros que dan aireación a las raíces y son los de tamaño mayor a 30 micras. El resto de la porosidad es de tamaño pequeño (menores a 30 micras) y ofrecen una fuerte retención de agua, pues esta queda en forma de película alrededor de las partículas del sustrato, después del riego. Se estima óptimo un valor del 70 a 90% del volumen del sustrato.
Se denominan macroporos a los mayores de 30 micras, los cuales se vacían de agua con el drenaje. Los microporos son llamados también capilares, su tamaño es menor de 30 micras y solo retienen agua, y no dan aireación a las raíces. Una porosidad de tamaño entre 30 y 100 micras da suficiente retención de humedad, pero si el tamaño oscila entre 30 y 300 se tiene una suficiente retención de agua y aireación radicular.
Gráfico 2. Ejemplos de mezclas de sustratos y su relación de porosidad total y sólidos.
La mayoría de los suelos minerales tienen aproximadamente un 50% de sólidos y 50% de poros por volumen, los sustratos a base de materia orgánica son porosos en un 75 a 85 %, lo que mejora su capacidad de retención de agua y aire para el cultivo en potes o bandejas.
La falta de oxígeno reduce el crecimiento de las raíces y de la parte aérea de la planta, y cuando es por mucho tiempo puede llegar a provocar la muerte de las raíces.
El oxígeno también es requerido por los microorganismos y, por tanto, las plantas cultivadas en sustratos orgánicos, con poblaciones elevadas de microbios, requieren más oxígeno que las plantas cultivadas en sustratos minerales o inertes.
El gráfico 2 compara la relación porcentual de poros totales y sólidos de diferentes materiales y mezclas utilizados como medios de cultivo. El medio a base de turba se considera ideal. En general los materiales a base de materia orgánica ofrecen las mejores características para un medio para potes.
4.4. Retención de humedad y aireación.
Un medio húmedo está compuesto de (1) las partículas sólidas del medio, (2) el agua que recubre la superficie de las partículas, y (3) el aire que ocupa el centro de los poros. Para asegurar un intervalo adecuado entre riegos y ofrecer suficiente aireación todo el tiempo, el balance de agua y aire, en los poros del medio, debe ser controlado con la selección de las partículas que constituyen el medio. Después del riego, 10 a 20% del volumen del sustrato debe estar ocupado por aire, en un pote de 17 cm. El contenido de agua disponible debe ser tan alto como sea posible, previendo que la porosidad y la densidad del total del medio sea adecuado.
Cuadro 2. Porcentaje del volumen total ocupado por sólidos, agua y aire a capacidad de campo y 15 Bar para varios sustratos y componentes en un pote de 17 cm (Nelson, 1991).
Material aparen. (g/l)
Sólido
Agua %
Aire %
Agua %
Densidad
%
CC
15 Bar
CC
15 Bar
disponible
CC
15 Bar
Suelo (arcilla arenosa)
53,3
39,8
6,4
6,9
40,3
33,4
1 698
1 364
Arena (grado concreto)
59,3
35,4
4,4
5,3
36,3
31,0
1 714
1 404
Turba (Sphagnum)
15,4
76,5
25,8
8,1
58,8
50,7
859
352
Vermiculita (Progro N°2)
17,3
53,2
29,1
19,5
43,6
24,1
738
497
Perlita (grado hortícola)
36,9
38,3
20,2
24,8
42,9
18,1
514
333
Poliestireno
64,6
10,5
1,0
24,9
34,4
9,5
120
25
Suelo turba arena (1:1:1)
45,4
48,7
8,5
5,9
46,1
40,2
1 595
1 193
Turba vermiculita (1:1)
13,1
70,3
24,1
16,6
62,8
46,2
853
391
La propiedad de aireación puede ser suministrada por componentes como vermiculita, perlita, poliestireno. La arena gruesa de grado de concreto (en vez de arena fina) podría también ser un excelente aditivo para aireación. La turba es un componente excelente para dar un alto contenido de agua disponible (Cuadro 2).
Cuando las tres propiedades (suficiente densidad, agua disponible adecuada, y aireación) no se pueden obtener de un componente, se requiere de una mezcla. Un suelo pesado, como base de una mezcla, ofrece un contenido alto de humedad disponible (40,2%) a expensas de aireación (5,9% a CC). Se necesita una mayor proporción de arena en esta mezcla.
Figura 4. El almácigo en suelo dificulta el manejo de enfermedades y plagas, el arranque provoca daños al sistema radical que atrasa la recuperación del transplante.
Figura 5. El almácigo en bolsas no resuelve los problemas derivados de la siembra en suelo, si no se usa un buen sustrato.
Figura 6. Los suelos tropicales en general son arcillosos; son inadecuados para el crecimiento de las raíces, cuando se usan solos como sustrato.
La mezcla de turba y vermiculita es excelente, con una densidad volumétrica de 853 g/l, un contenido de aire de 16,6 % a CC, y agua disponible del 46,2 % del volumen del pote. Para la mayoría de los cultivos el contenido de agua es aceptable, pero, en aquellos que enfrentan largos periodos de embarque o mantenimiento pobre en el mercado, una mezcla con contenidos mayores en agua disponible podrían ser mejores. La mezcla de turba es excelente en todos los casos.
Cuadro 1. Porcentaje del volumen del recipiente ocupado por agua y aire, a capacidad de pote, de tres medios, en cinco tipos diferentes de recipientes (Hartman,1991).
Potes
Bandejas
20 cm
15 cm
10 cm
48 celdas
512 celdas
1 suelo : 1 arena : 1 turba
Agua (%)
45,0
47,2
51,2
52,9
54,3
Aire (%)
9,5
7,4
3,4
1,7
0,3
1 turba : 1 vermiculita
Agua (%)
64,4
67,9
75,2
79,5
84,8
Aire (%)
22,5
19,0
11,7
7,4
2,1
3 corteza de pino : 1 arena : 1 turba
Agua (%)
48,7
51,5
57,6
61,4
66,9
Aire (%)
21,8
18,9
12,9
9,1
3,6
Como se ve en el Cuadro 1, el contenido de agua del medio después del riego aumenta con la reducción del tamaño y profundidad del pote. La fuerza de capilaridad que retiene el agua en las superficies del medio es equivalente en cada pote, pero la fuerza gravitacional que empuja el agua fuera del pote se vuelve mayor conforme el pote aumenta en profundidad. Con el aumento del contenido de agua viene una reducción en el contenido de aire. Un medio bien formulado, con valores altos de retención de aire y humedad, es adecuado para un amplio rango de tamaños de pote. Dos casos, para los cuales se han formulado mezclas especiales, son las bandejas y los recipientes más grandes (profundos) para plantas.
4.5. Agua fácilmente asimilable.
Se define como la diferencia entre la cantidad de agua retenida por el sustrato, tras su saturación con un riego y posterior drenaje a una tensión mátrica de 10 cm, y la cantidad de agua que se encuentra en dicho medio a una tensión de 50 cm.
El valor óptimo oscila entre el 20 y el 30%. Valores altos pueden traer peligro de anoxia radicular, mientras que valores bajos significan necesidad de riegos demasiado frecuentes.
Los poros que se mantienen llenos de agua después del drenaje del sustrato son los de menor tamaño. Es necesario entonces distinguir entre:
· El agua retenida por el sustrato y que es disponible para la planta.
· El agua retenida fuertemente por el sustrato que no es utilizable por la planta, ya que la succión aplicada por la raíz no supera la fuerza con que el agua es retenida por las partículas del sustrato.
Por lo tanto, en un sustrato lo que interesa es la capacidad de retención de agua fácilmente disponible y no la capacidad de retención total de agua.
Un sustrato puede tener una baja capacidad de retención de agua fácilmente disponible porque:
· Su porosidad total es baja
· Los poros son grandes y gran parte del agua se pierde por gravedad.
· Los poros son muy pequeños y la planta es incapaz de extraer una parte importante del agua antes de marchitarse.
· Una combinación de las situaciones anteriores.
4.6. Estabilidad de la materia orgánica
Debe existir una buena estructura cuando es sembrada la semilla o las plantas son puestas en potes. Es importante que la descomposición de la materia orgánica, en el medio utilizado en los potes, sea mínima. La descomposición de los agregados orgánicos puede llevar a una textura más fina y una aireación pobre. Dentro del recipiente, el volumen del medio disponible es pequeño para el crecimiento de las raíces, cualquier reducción significativa es detrimental durante el desarrollo de las plantas. En un medio para cultivo en potes no son deseables materiales que descomponen rápidamente.
La situación es diferente para el cultivo de flores y hortalizas frescas en bancos donde el volumen del medio es lo suficientemente grande para permitir encogimiento. Con el tiempo la materia orgánica se deteriora y requiere reemplazarse, lo cual se hace por lo general, cada año.
4.7 Relación Carbono Nitrógeno
Es importante el contenido de nitrógeno (N) en relación con carbón (C) en el medio de enraizamiento. La materia orgánica se descompone principalmente por la acción de microbios. El carbono es el mayor componente de la materia orgánica (50% o más), el cual es utilizado por los microbios. El nitrógeno en la materia orgánica debe estar disponible, para los microbios, en cantidad de al menos 1 kg por cada 30 kg de carbono; de otra manera la descomposición se reduce. Cada vez que esta relación de 30 C:1 N es excedida, el N presente en el medio, o el añadido en el fertilizante, será utilizado por los microbios antes que por las raíces del cultivo; y en consecuencia el cultivo presenta deficiencia de N. Esta situación puede compensarse aumentando la aplicación de N.
La relación C:N del aserrín es cercana a 1 000:1. Se ha dicho que, además de la pequeña cantidad de N presente en el aserrín, la adición de 12 kg de N, por tonelada de aserrín, favorece la descomposición por los microbios. No es solo la relación C:N lo que determina lo adecuado de un componente orgánico para un medio de enraizado, también la tasa de descomposición. Mientras la corteza de pino tiene un índice C:N amplio de 300:1, su tasa de descomposición es baja y gradual, requiriendo unos tres años para descomponerse. La extracción de 3,5 kg de N por toneladas de corteza en tres años presenta una cantidad insignificante para cada fertilización. La corteza entonces es un buen componente para un medio de cultivo a pesar de su alto índice C:N. El aserrín, sin embargo, descompone en pocos meses y tiene un índice C:N más amplio de 1 000:1. La cantidad de N en este caso es mayor. La tasa de descomposición varía con la especie de madera.
Una relación C:N inferior a 20 es considerado óptima para el cultivo en sustrato, y se recomienda un valor de 10 a 12.
Cuadro 2. Relaciones C:N de varios materiales utilizados como medios de cultivo (Alvarado;1999).
Material
Relación C:N (peso/peso)
Aserrín fresco
400-511:1
Aserrín descompuesto
208-210:1
Corteza de árboles
300:1
EEA”FBM”
Granza de arroz
224:1
Broza de café
27,7-24,9:1
76,3:1
Compost
25-35:1
20,1-31,3:1
Bagazo de caña
50:1
53,2:1
Boñiga de equino
25:1
Boñiga de bovino
18:1
Gallinaza
4-6,3:1
24,8:1
4.8. pH.
Es la medida de la concentración de acidez presente en la solución del sustrato que controla la disponibilidad de todos los nutrientes. pH 7 es neutro, menor de 7 es ácido, y mayor de 7 es alcalino o básico.
El pH de la solución del sustrato depende de la especie a cultivar y es importante porque determina la disponibilidad de nutrientes para la planta. Los cultivos de invernadero caen en dos categorías. La mayoría crece mejor en un pH ligeramente ácido entre 6,2 a 6,8 en un medio con tierra y 5,4 a 6,0 en un medio sin tierra. Un número pequeño de cultivos son llamados acidófilos pues crecen mejor en un pH muy ácido de 4,5 a 5,8. El cuadro 3 ofrece una lista de plantas y sus requerimientos óptimos de pH.
La turba, corteza de pino, y muchos composts son ácidos. La turba puede tener un pH bajo 4,0. La arena y perlita son neutros pH 7. Vermiculita y algunas cortezas de maderas duras son alcalinas pH sobre 7,0. Es importante revisar el pH del medio una vez formulado y ajustarlo al monto adecuado antes de la siembra.
Con valores de pH inferiores a 5 pueden aparecer síntomas de deficiencias de N, K, Ca, Mg y B. Con valores superiores a 6 se producen problemas en la disponibilidad de Fe, P, Mn, Zn y Cu.
El ajuste de pH en un sustrato ácido se realiza con cal o dolomita, mientras que un pH alcalino se hace con azúfre. Un kg de carbonato de calcio eleva el pH entre 0,3 y 0,5 unidades a un metro cúbico de turba. Debe tomarse en cuenta el pH del agua de riego.
Los sustratos de origen orgánico presentan un alto poder de compensación de las variaciones de pH.
Cuadro 3. Valores óptimos de pp. del sustrato para algunas especies hortìcoeas y ornamentales (Ballester, 1992).
Especie
pH
Especie
pH
Especie
pH
Sandía
5,5 a 6,5
Anturio
4,5 a 6,2
Dalia
6 a 8
Espárrago
6,5 a 7,5
Araceas
4,5 a 5,5
Dracaena
6 a 6,5
Zanahoria
6,0 a 7,0
Aster
6,5 a 7,5
Ficus
5,7 a 6,7
Pepino
5,5 a 7,0
Azalea
4,2 a 5,5
Gerbera
5,5 a 7,5
Fresa
5,5 a 6,5
Begonia elatior
4,7 a 5,2
Gloxinia
5,2 a 6,5
Berenjena
5,5 a 7,0
Cactus
6 a 8
Helechos
4,2 a 5,2
Melón
6,0 a 7,0
Calla
4 a 7
Orquídeas
4,5 a 6,5
Chile dulce
5,5 a 7,0
Camelia
4,2 a 5,5
Palmas
5,2 a 6,7
Tomate
5,5 a 7,5
Crisantemo
6 a 7,5
Rosa
6 a 7
4.9. Capacidad de intercambio de cationes (CIC)
Es una medida de la capacidad de un sustrato para contener los nutrientes que se encuentran en él. Estos nutrientes no son lavados por el agua, por lo que están disponibles para la planta. Esto significa que con un valor alto de CIC la fertilización de base tendrá mayor eficiencia por no ser tan sensible a la lixiviación. Ese medio podrá almacenar más cantidades de K, Ca y Mg que un medio con una CIC más baja. También hay menos riesgos de exceso de K, Ca o Mg, ya que el complejo de cambio puede absorber el exceso. Con un sustrato de baja CIC las fertilizaciones deben ser más pequeñas y frecuentes.
En los suelos la CIC se expresa en términos de miliequivalentes por 100 g de suelo (me/100 g), pero en los sustratos sin tierra se acostumbra medirla como miliequivalentes por 100 centímetros cúbicos (me/100 cc).
Una cantidad de 6 a 15 me/100 cc es considerada alta y deseable para un medio para invernadero. Con cantidades más bajas, el medio no actuará como un reservorio adecuado de nutrientes, y son necesarios fertilizaciones frecuentes. La arcilla, turba, vermiculita, así como la mayoría de materias orgánicas compostadas tienen una alta CIC; arena, perlita, poliestireno, y materiales sin compostar como la granza de arroz y cáscara de maní tienen una CIC insignificante. En la preparación de un sustrato, es deseable incluir un componente con una CIC alta.
4.10. Salinidad (conductividad eléctrica) y presión osmótica (PO)
Provienen de los fertilizantes, de impurezas en el agua de riego y de materia orgánica como el estiércol y otros componentes del medio. Todos los nutrientes disponibles para absorción reciben el nombre de sales solubles. Su contenido inicial debe ser bajo, para evitar daños en las plantas jóvenes que son sensibles a ellas.
La presión osmótica (PO) es muy importante para la asimilación del agua por las plantas. Según la época del año y el tipo de planta, se debe mantener entre 0,5 y 2 atmósferas, al 50% de humedad.
La conductividad eléctrica puede ser utilizada para indicar la presión osmótica de la solución nutriente en el sustrato, ya que ambas magnitudes se relacionan con la fórmula:
PO (atm) = 0,36 × CE (mS/cm a 25°C)
La asimilación del agua por la planta depende fundamentalmente de la CE del sustrato. Esto significa que cuanto mayores son las necesidades de agua para la planta (mayor tasa de transpiración y mayor intensidad de luz) tanto menor debe ser la CE en el medio de nutrición.
Por lo tanto si la PO es muy baja las plantas pueden sufrir deficiencias de nutrientes aunque toda la solución del sustrato sea asimilable.
Cuanto mayores sean las necesidades de agua de la planta (mayor tasa de transpiración y mayor intensidad luminosa) tanto más baja debe ser la CE en el medio.
Figura 7. Un sustrato, a base de tierra, con el tiempo y el manejo se compacta y pierde sus características adecuadas.
Figura 8. Las pocas raíces crecen alrededor del sustrato malformando la planta.
Figura 9. Es importante un buen manejo general del vivero así como el uso de un buen sustrato.
Los valores de la conductividad eléctrica representan bien la situación de salinidad de un sustrato.
Muy bajoPara semilleros y bandejas de repiqueApropiado para la mayoría de las plantasElevado para la mayoría de las especies
0,75 mS/cm a 20°C0,75 a 22 a 3,5+ de 3,5
Componentes de un sustrato.
Existen muchos materiales que se pueden escoger como componentes de un sustrato. El cuadro 4 presenta una lista de ingredienntes comunes y las funciones que cada uno desempeña. Existen componentes alternativos para cada una de las cuatro funciones necesarias para un medio. La selección del componente se basa en la función requerida, el costo y la disponibilidad.
Pueden ser mezclados, en proporciones definidas por volumen, para producir un sustrato que llena los objetivos de un programa de preparación de medios de cultivo.
Cuadro 4. Componentes de sustratos, sus funciones y costo en EU (Nelson, 1991).
Componente
Retención de agua
Retención de nutrientes
Aireación
Peso ligero
$/m3
Tierra
x
x
14,12
Turba (Sphagnum)
x
x
33,52
Corteza (< 10 mm)
x
x
19,76
Aserrín (descompuesto)
x
x
19,76
Estiércol
x
x
19,76
Vermiculita
x
x
x
51,18
Arcilla calcinada
x
x
x
Corteza (10 a 20 mm)
x
x
x
19,76
Arena (grado concreto)
x
19,76
Perlita
x
x
52,94
Poliestireno
x
x
Es esencial poner atención a las propiedades físicas y químicas de los materiales seleccionados como ingredientes básicos. También deben ser considerados aspectos prácticos y económicos de la preparación de los sustratos. Se han propuesto los siguientes criterios para la evaluación y selección de materiales como ingredientes para la preparación de medios de cultivo estandarizados:
· producir buen drenaje y aireación efectiva;
· química y biológicamente estable cuando es pasteurizado;
· bajo en sales solubles;
· disponible listo, en grado física y químicamente uniforme;
· económico;
· capaz de retener humedad y nutrientes, entre aplicaciones, de modo que llene las necesidades del cultivo;
· de peso liviano;
· fácil de incorporar en una mezcla;
· de pH aceptable.
Algunos están disponibles en general, otros son solo locales.
