Suelos y sustratos

Este tema contiene dos aspectos diferentes:

– El primero trata del suelo natural que, a diferencia de lo que ocurre en Europa central y del norte, en el área mediterránea se usa mayoritariamente en los cultivos protegidos, dado que satisface las necesidades de éstos en los invernaderos de plástico, teniendo en cuenta las condiciones de clima, las características del suelo, los sistemas de cultivo poco tecnificados, el valor económico de los productos, el nivel tecnológico, las necesidades de los cultivos, etc.

– El segundo trata de las posibilidades de empleo de sustratos más o menos inertes, que ya se usan ampliamente en el norte de Europa, con el propósito de evitar las limitaciones del suelo natural para el cultivo hortícola. Para ello se han desarrollado técnicas de cultivo sin suelo y cultivo hidropónico o aeropónico.

Este tipo de técnicas se muestran particularmente útiles para el cultivo de ciertas especies exigentes y por ello es interesante tenerlas en cuenta para mejorar el cultivo protegido en el área mediterránea.

El problema de la disponibilidad de sustratos puede llegar a hacerse importante, dado que por una parte la mayor parte de las regiones mediterráneas no posee recursos de sustratos orgánicos de buena calidad y por otra, algunos de los materiales importados son caros y no satisfacen completamente a los usuarios.

5.1.1 Suelos naturales

Los suelos naturales (véase 5.2.2) se encuentran disponibles ampliamente en las regiones mediterráneas, pero no es frecuente que cumplan las mejores condiciones para el cultivo protegido.

Por lo tanto, es necesario tratar a cada suelo de modo específico, con el fin de conseguir que las altas exigencias de este tipo de cultivos sean satisfechas. Este objetivo se alcanza con mayor facilidad en terrenos con contenidos de 50-60% de arena, 12-20% de limo, 10-15% de arcilla y 6-8% de materia orgánica.

En suelos que poseen una textura equilibrada, se encuentran condiciones favorables de características hídricas y físicas (véase Tabla 14).

Tabla 14. Características hídricas y físicas de algunos suelos (según ANSTETT, 1979).

La mayor parte del área de cultivo protegido mediterráneo, se practica a lo largo de la zona costera, donde es más frecuente encontrar suelos de textura arenosa que suelos pesados. Las deficiencias físicas de estos suelos son por lo tanto su alta permeabilidad y su baja capacidad de retención del agua y de intercambio catiónico, a menudo inferior a 10 meq/100 g.

Asimismo se encuentran altos niveles de alcalinidad o de salinidad y bajo contenido de materia orgánica inferior al 1% y de nutrientes.

Sin embargo los suelos arenosos presentan ciertas ventajas, ya que se calientan con rapidez, son fáciles de trabajar, no interfieren mucho en las relaciones raíz-agua-suelo, nunca acumulan exceso de humedad y pueden resultar más sanos frente a algunas enfermedades.

En el cultivo protegido no es suficiente la práctica de las técnicas agronómicas más corrientes; el suelo necesita una preparación y un manejo especiales; por ejemplo:

– enriquecimiento con materia orgánica para mejorar la textura y otras características relacionadas con ella;

– regulación de las condiciones de nutrición, alcalinidad y salinidad;

– regulación de las condiciones biológicas para limitar la aparición de plagas y enfermedades en el suelo.

Es muy difícil aumentar el contenido de materia orgánica del terreno en las regiones del Mediterráneo, debido a la escasez y alto precio del estiércol, a la rápida mineralización del humus a alta temperatura y a las modificaciones que ello produce en el suelo.

La turba podría ser un material útil tanto en suelos pesados como arenosos (Tabla 15), pero su precio excesivo impide considerarlo como alternativa. Además su empleo como enmienda en el suelo produce otros problemas, tales como un aumento de la relación C/N, una elevación de la porosidad en suelo arenoso y una eventual deshidratación difícil de superar a posteriori.

Tabla 15. Efectos de la adición de turba a un suelo franco-limoso sobre sus propiedades físicas e hídricas (según HANAN et al., 1978).

(^*) medida en una columna de 17,2 cm

Como resultado de ello, los horticultores tienen que recurrir a otros materiales tales como los subproductos de la agricultura, orujos de vinificación, restos sólidos de almazara, etc. Los suelos de arcillas montmorrilloníticas son útiles para reducir las aportaciones de materia orgánica, que serían necesarias para la enmienda de la textura de suelos muy arenosos.

La adición de materia orgánica contribuye también a mejorar las condiciones químicas del suelo y aumentar su capacidad de intercambio catiónico.

Por otra parte, en los suelos arenosos, la única manera de asegurar que el cultivo pueda optimizar el aprovechamiento del agua y los nutrientes que necesita, es suministrarlos en dosis pequeñas y frecuentes por medio de un sistema de riego localizado. Este procedimiento disminuye el ritmo de percolación, la pérdida por lavado y en algunas condiciones, evita la acumulación salina.

La salinidad es una característica típica de las regiones costeras, debido a un lavado insuficiente. Esta situación se puede evitar con volúmenes pequeños de agua de riego, laboreo y acolchado, con el objeto de impedir movimientos ascendentes del agua salina de capas profundas. Los problemas de salinidad derivados de la fertilización pueden proceder también de la falta de lavado por el agua de lluvia en los invernaderos.

Existen técnicas locales que resultan eficaces, como por ejemplo el «enarenado» practicado en el sur de España, en Murcia, Almería y Málaga. Esta técnica consiste en colocar el sustrato de cultivo del siguiente modo, desde abajo hacia arriba:

– capa impermeable arcillosa de 30 a 40 cm;

– capa de estiércol de 1 a 2 cm;

– capa de arena de 10 a 12 cm.

Fig. 80. Esquema del sistema de «enarenado».

El conjunto de raíces de la planta se desarrolla entre la capa de estiércol, la zona baja de la capa de arena y la superficie de la capa de arcilla. Esta al ser impermeable, impide movimientos descendentes de agua, lo que reduce la necesidad de riego y asimismo movimientos ascendentes, lo que evita el traslado de sales del suelo natural subyacente. La capa de estiércol, suministradora de nutrientes, se renueva cada 4 a 5 años.

La arena disminuye la evaporación, evita el desarrollo de malas hierbas, mejora la aireación de la zona radicular y aumenta la temperatura del sustrato.

La técnica del enarenado es un medio simple de conseguir una producción intensiva de cultivos sensibles a condiciones salinas, en suelos no aptos para la horticultura, localizados en zonas áridas, empleando menos cantidad de agua e incluso agua de poca calidad.

El control de flora adventicia en invernadero, no constituye generalmente un problema, sobre todo cuando se hace uso del acolchado plástico.

Por el contrario, las plagas y enfermedades del suelo sí requieren una vigilancia rigurosa ya que constituyen una permanente amenaza.. El control de ellas no es fácil, pero cada vez disponemos de más soluciones tales como el injerto, el cultivo sin suelo, no suelen ser compatibles con el nivel tecnológico de muchas zonas del Mediterráneo. Por otro lado algunos métodos, como la esterilización por vapor, no siempre son eficaces. La esterilización química y en particular con bromuro de metilo, ha sido a menudo la única alternativa, pero este producto es peligroso y contamina el ambiente, acumulándose en las plantas por lo que debe desecharse totalmente. Los nemátodos merecen una atención especial debido a que las condiciones climáticas mediterráneas favorecen su proliferación.

El acolchado del suelo con una lámina de plástico transparente, durante los meses más cálidos del año, ofrece un estimable grado de control de plagas y enfermedades localizadas en el terreno o que desarrollan en él una parte de su ciclo de vida. La temperatura del suelo asciende a un nivel suficiente para eliminar algunos de estos organismos y mejora las condiciones biológicas del terreno (véase «solarización» 5.5.4.). La solarización ha demostrado sobradamente su eficacia a pesar de sus limitaciones y puede ser recomendada en las regiones ribereñas del sur y este del Mediterráneo; es barata, eficaz y sobre todo carente de peligro.

5.1.2 Medios de cultivo

Los medios de cultivo, distintos del suelo, pueden mejorar teóricamente el cultivo protegido en las regiones mediterráneas, debido a que ofrecen ventajas técnicas nada despreciables, como por ejemplo:

– control de enfermedades y plagas del suelo;

– mejor empleo del agua y los abonos;

– mayor aprovechamiento del espacio del invernadero;

– posibilidad de satisfacer las necesidades de las plantas, etc.

Sin embargo el uso de estos medios presenta también problemas para los cultivos hortícolas, por las razones siguientes:

– disponibilidad, costo y características de los medios de cultivo. La región Mediterránea no tiene buenos yacimientos de turba y los costos del transporte son elevados. Además la turba tiene inconvenientes en clima cálido, por ejemplo, sus características físicas y químicas cambian con rapidez y lo mismo ocurre con el contenido de humedad;

– la tecnología necesaria para realizar el cultivo fuera del suelo natural no se domina en muchas zonas;

– el sistema de producción es más bien extensivo. Lo más frecuente son los invernaderos de plástico no climatizados, con cultivos de hortalizas en rotación ininterrumpida;

– las condiciones del clima dentro y fuera del invernadero varían considerablemente a lo largo del tiempo, haciendo difícil el mantener el sustrato a una temperatura aceptable para la absorción del agua y los nutrientes.

Estos mismos motivos hacen difícil el llevar a cabo otras técnicas de cultivo como el hidropónico, aeropónico, vertical etc., ya que requieren condiciones técnicas, económicas y sociales que son difíciles de encontrar y a veces no son rentables en algunos países mediterráneos. No obstante, las técnicas hidropónicas se van extendiendo en algunos países mediterráneos, con relativa rapidez, por lo que ya deben considerarse una alternativa realista.

5.1.3 Sustratos para horticultura

Dada la generalización del uso de material vegetal selecto de elevado costo, como es la semilla de híbridos F₁ y dado el alto nivel de insumos empleados en el cultivo protegido, es evidente que ha aumentado la preocupación por producir plántulas de buena calidad en semilleros bien manejados. El empleo de sustratos es por lo tanto muy recomendable con el fin de:

– facilitar condiciones de cultivo favorables;

– mejorar la organización y el control de la producción de plántulas;

– reducir los costos;

– permitir mecanizar operaciones;

– aumentar los rendimientos.

Sin embargo, el uso de sustratos artificiales precisa de mayores conocimientos que el del suelo y por ello un requisito previo es el comprender bien sus características y propiedades.

5.1.3.1 Características de un buen sustrato

Un sustrato apto para el cultivo debe cumplir las siguientes condiciones:

– acumular y suministrar grandes cantidades de agua, para permitir intervalos amplios entre riegos;

– tener estructura estable a lo largo del período de empleo y una textura conocida que haga posible mantener un gran volumen de aire para la aireación del sistema radicular, incluso si se produce un exceso de riego;

– absorber y retener los nutrientes en forma asimilable para las plantas y tener una buena capacidad amortiguadora para compensar cualquier exceso o déficit de nutrientes;

– ser química y biológicamente inerte.

Siempre que sea posible debe evitarse el uso de estiércol, debido a la variabilidad de sus características, su heterogeneidad, la dificultad de controlar su descomposición microbiológica, la variación de los contenidos de nutrientes y su posible grado de infestación.

Las características de un sustrato son el resultado de sus propiedades físicas. Estas dependen de la estructura de los componentes y vienen definidas por la proporción entre partículas de tamaño grande y pequeño, el conjunto de poros y los volúmenes relativos de agua y de aire que ocupan los poros.

Es conveniente el conocer los parámetros físicos siguientes:

– granulometría, tamaño y proporción de las partículas;

– densidad aparente, masa por unidad de volumen, incluído el volumen de poros;

– densidad real, masa por unidad de volumen de la fase sólida, no incluyendo el volumen de poros;

– porosidad total o espacio poroso total, % del volumen de poros, llenos de aire y de agua, en relación al volumen total;

– fase sólida (% vol.), diferencia entre 100 y la porosidad total;

– contenido de aire (% vol.) diferencia entre la porosidad total y el volumen de agua medido a 10 cm de tensión;

– agua fácilmente disponible (% vol.), diferencia entre los volúmenes de agua a 10 y 50 cm de tensión;

– agua de reserva (% vol.), diferencia entre los volúmenes de agua medidas a 50 y 100 cm de tensión.

Es asimismo importante el conocer las características químicas del sustrato según los parámetros siguientes:

– pH

– capacidad de intercambio catiónico (CIC)

– contenido de sales solubles

Se podría describir un sustrato ideal con los siguientes datos (véase Fig. 81):

Fig. 81. Curva de retención de agua de un sustrato ideal

5.1.3.2 Características de algunos sustratos

Existe un gran número de materiales de buena calidad, para los que el criterio de elección depende principalmente de su disponibilidad, su costo y la experiencia local en su empleo.

A. Productos orgánicos

1. Turba. Puede considerarse tres tipos diferentes:

– Sphagnum, o turba rubia, es la forma menos descompuesta. Proporciona excelentes propiedades de aireación y agua al sustrato, tiene bajo pH y poco nitrógeno.

– Turba de cañota, es muy variable en su estado de descomposición y de acidez.

– Turba negra, es un material muy descompuesto, negro o castaño oscuro, con baja capacidad de retención del agua y contenido de nitrógeno de medio a alto.

El contenido de materia orgánica de la turba debe ser superior al 80% en peso seco. La mayor parte de las turbas tienen escaso contenido de cenizas, menor del 5%, lo que indica que su cantidad de nutrientes, aparte del N, es baja.

La turba rubia tiene un 80 a 90% de materia orgánica y 4 a 20% de cenizas. La capacidad de intercambio catiónico (CIC) es de 60 a 120 meq/l.

La turba negra contiene alrededor del 50% de materia orgánica debido a su alto grado de descomposición y un 50% de cenizas, que indican su avanzado estado de mineralización. La CIC está entre 250 y 350 meq/l. No es recomendable emplear turbas negras procedentes de zonas salinas.

En las turbas se encuentran otros componentes beneficiosos, como son los ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, etc.

Veamos los motivos por los que la turba es un componente interesante en los sustratos:

– aumenta la capacidad de agua;

– aumenta la porosidad, lo que mejora la aireación y el drenaje;

– aumenta la densidad aparente, facilitando el desarrollo radicular;

– aumenta el efecto amortiguador, que permite equilibrar el pH y las sales solubles;

– es una fuente de liberación lenta de N;

– mejora la disponibilidad de nutrientes para la planta.

Las turbas comerciales pueden presentar problemas, ya que algunas de ellas no se rehidratan con facilidad y esto puede ser peligroso para un semillero, requiriendo una vigilancia muy atenta del riego para evitar una deshidratación excesiva.

2. Mantillo. Consiste en residuos orgánicos de composición variable y tamaño de partículas heterogéneo, procedentes de las capas superficiales de los bosques. Se puede usar directamente o después de «compostaje». El contenido de materia orgánica está alrededor del 60% y el de cenizas del 40%.

3. Residuos de madera. Hay un conjunto de residuos de las industrias de la madera y del papel, que tienen utilidad como sustratos, así son el serrín, el «compost» de cortezas, virutas de pino, etc.

Hay dos aspectos a tener en cuenta con estos materiales:

– su alta relación C/N provoca una acentuada inmovilización de N del sustrato, que puede causar carencia en el cultivo. Esto se resuelve con adiciones de N de liberación lenta o sometiendo estos productos a tratamientos de descomposición.

– Por otro lado los restos de serrería pueden contener compuestos fitotóxicos que inhiben la germinación y el crecimiento, cuando son restos recientes. Por ello es conveniente almacenarlos y someterlos a tratamiento de «compost» durante algún tiempo, antes de su empleo. Pueden ser necesarios 5 meses de tratamiento para eliminar la fitotoxicidad de algunos restos de maderas duras.

El «compost» de serrín y el de corteza, completado con nutrientes, pueden sustituir a la turba en mezclas de sustratos. El «compost» se realiza agregando N, a temperaturas hasta de 60-70ºC en condiciones aerobias.

La CIC de un «compost» de corteza de pino es de 100 a 150 meq/l.

4. Residuos de lana. Este subproducto industrial puede emplearse directamente sin tratamiento previo. Contiene un 50% de materia orgánica y un 20% de cenizas.

5. Orujo de uva. Debe someterse a fermentación aerobia antes de su empleo. Contiene un 90% de materia orgánica y 10% de cenizas.

6. Orujo de aceituna. Se puede emplear después de cuatro meses de tratamiento. Dos meses son necesarios para mejorar las propiedades físicas y otros dos meses más para alcanzar la descomposición completa de los compuestos fitotóxicos, principalmente ácido acético. Después de los primeros dos meses se puede lavar el contenido tóxico con agua. El producto tiene un pH algo más elevado de lo deseable, pero la conductividad es aceptable. El contenido total de N es superior al 1,2-1,5%. Es conveniente mezclarlo con otros materiales que mejoren sus propiedades físicas.

7. Cascarilla de arroz. Se emplea directamente. Tiene un 87% de materia orgánica y 13% de cenizas.

8. Otros. Existen otro número de materiales disponibles localmente y que pueden ser empleados como sustratos: bagazo de azucarera de caña. hojas secas de cafeto, residuos de café, raíces de jacinto de agua, algas marinas, etc.

B. Productos inorgánicos

1. Arcilla. Es un material que proporciona reserva de agua y de nutrientes al sustrato, al mismo tiempo que suministra micronutrientes y mejora la capacidad amortiguadora y la porosidad de la mezcla. La CIC de un suelo con un 30% de arcilla es de 200 a 300 meq/l.

2. Arena. Reduce la porosidad del medio de cultivo. La porosidad de la arena es alrededor del 40% del volumen aparente. Las partículas deben ser de 0,5 a 2 mm de diámetro. No contiene nutrientes y no tiene capacidad amortiguadora. La CIC es de 5 a 10 meq/l. Se emplea en mezcla con materiales orgánicos.

3. Tierra volcánica, arcilla expandida. Estos materiales junto con las puzolanas son útiles para aumentar la aireación del sustrato, pero su densidad es inferior que la de la arena. Son pobres en nutrientes y su CIC y poder amortiguador son despreciables.

4. Vermiculita. Tiene una estructura apta para acumular y liberar grandes cantidades de agua, por lo que refuerza estas propiedades en la turba cuando se mezclan. Su reacción es neutra y tiene una CIC de 80 a 120 meq/l que disminuye las pérdidas de nutrientes por arrastre. El inconveniente principal de este material es su elevado costo y también su frágil estructura, que al destruirse pierde las cualidades físicas.

5. Perlita. Se emplea como mejorante de la estructura del sustrato. A diferencia de la vermiculita es totalmente inerte, tiene bajos CIC y poder amortiguador, así como escasa retención de agua. Proporciona aireación al medio de cultivo y mantiene su estructura inalterable. El pH es neutro, la densidad aparente es pequeña y es un buen estabilizador de la temperatura. Algunas posibles desventajas son el riesgo de toxicidad por Al en plántulas cuando el pH es bajo y la escasa capacidad de suministro de agua en condiciones de gran transpiración, lo que hace necesario el riego más frecuente.

Fig. 82. Propiedades físicas de los sustratos.

Propiedades Físicas especificas de Sustratos

 

(según PAGES M. y MATALLANA A., 1984, op. cit.)

C. Productos sintéticos

1. Poliestireno expandido. Llamado también «porexpan», es un material inerte de 4 a 12 mm de partícula, estable, de pH neutro, que mejora la aireación y el drenaje del sustrato. No retiene agua ni nutrientes, pero es ideal para plantas que necesitan buenas condiciones de aireación radicular.

2. Resina expandida de urea-formaldehido. Contiene N de liberación lenta, mejora el drenaje y retiene cierta cantidad de agua, pero puede tener efectos fitotóxicos.

Estos materiales sintéticos se agregan a las mezclas en proporciones normalmente no superiores al 30-50%.

5.1.3.3 Mezclas de sustratos útiles

Una norma básica para la preparación del sustrato, sobre todo si se necesitan cantidades grandes, es que la fórmula debe ser simple; el uso de muchos componentes aumenta los riesgos de una mezcla defectuosa, mal manipulada.

Como ya se ha expuesto, debe recordarse que las propiedades físicas de los sustratos difieren mucho entre ellos y la mejor manera de corregir las características desfavorables de cada uno es combinarlos. Por ejemplo, la capacidad de aireación deficiente de una turba negra muy descompuesta o de un suelo arcilloso que, por otro lado, tienen una capacidad de retención del agua apreciable, se puede corregir con materiales como la arena, el poliestireno, la perlita o la arcilla expandida, que tienen en común su buena aireación.

El uso de cal es adecuado para el ajuste del pH. Al mezclar la turba con otros materiales inertes se debe corregir el pH antes de la incorporación de la turba. Esta corrección debe hacerse además antes de la siembra o de la plantación. La proporción de cal a emplear depende de los niveles de pH inicial y final, de la CIC, ya que si es alta se necesitará más cal que si es baja para un mismo valor del pH, también depende del tipo de abono a emplear.

Una turba negra de alta CIC y de pH 4,5 necesita de 4 a 5 kg de cal por m³ para lograr un pH de 5,5. Una turba rubia de menor CIC y pH 3,5 necesita unos 3 kg de cal por m³ para conseguir un pH de 5,5.

La composición del sustrato cambia bastante según los materiales que se encuentren disponibles, las necesidades de los cultivos y el modo en que el sustrato vaya a ser utilizado. Cuando se preparan bloques prensados es mayor el riesgo de deshidratación y por ello la mezcla debe tener más capacidad de retención del agua que si se usan macetas de plástico, cuyas paredes son impermeables. Además los bloques necesitan tener cohesión suficiente para mantener su forma. Deben alcanzar un mínimo del 10% de aireación. Las mezclas de turba y arena no calcárea (75%% + 25% vol., ó 50% + 50% vol.) dan buenos resultados en el semillero y permiten hacer un buen control del riego. La arena es más barata que la turba. pero es pobre en nutrientes y debe preverse su suministro; por ejemplo con 780 g/m³ de superfosfato del 18% y 400 g/m³ de nitrato de potasa, además de hacer una corrección adecuada del pH. Otras mezclas útiles son, tierra 15% (vol.) + turba 50% + perlita 35% o turba 60 + arena 25% + tierra 15%, fertilizadas con 2 a 3 kg/m³ de un abono complejo (15-15-15).

La turba se sustituye a menudo por otros materiales orgánicos ya mencionados en el epígrafe 5.1.3.2. disponibles localmente. La figura 83 muestra información resumida sobre varias mezclas.

Fig. 83. Propiedades físicas de los sustratos compuestos.

Tabla de propiedades Físicas Sustratos

 

(según PAGES M. y MANTALLANA A.,1984, op. cit.)

Fuente: http://www.fao.org/docrep/005/S8630S/s8630s07.htm