Técnicas de gestión de operaciones

Fundamentos del manejo de la solución nutritiva: cómo entender y medir CE, pH y oxígeno disuelto

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En el cultivo sin suelo, el agua misma con la que están en contacto las raíces es el entorno de cultivo. Si CE, pH u oxígeno disuelto se desequilibran, aunque el productor aplique fertilizante, la planta queda en un estado en el que no puede absorberlo.

Lo primero que debe aprender un principiante no es a memorizar cifras. Se trata de entender qué indica cada parámetro: CE como referencia de la concentración de fertilizante, pH como condición que determina la facilidad de absorción de los nutrientes, y oxígeno disuelto como base que sostiene la respiración radicular.

En este artículo se ordenan los puntos que hay que vigilar en el manejo de la solución nutritiva, los fundamentos de CE, pH y oxígeno disuelto, los criterios sobre el agua de origen y la renovación de la solución nutritiva, y los pasos de comprobación cuando aparecen problemas.

¿Qué hay que hacer en el manejo de la solución nutritiva?

A diferencia del cultivo en suelo, la planta absorbe los nutrientes que necesita únicamente desde la «solución nutritiva», es decir, los nutrientes disueltos en agua. Al no haber suelo que actúe como amortiguador, el estado de la solución nutritiva se refleja directamente en el desarrollo del cultivo. En pocas palabras, el objetivo del manejo de la solución nutritiva es mantener la respiración radicular y la absorción de agua, manteniendo al mismo tiempo un balance nutricional óptimo.

Los principales elementos a controlar son cinco: CE (referencia de la concentración de fertilizante), pH (grado de acidez o alcalinidad), oxígeno disuelto (cantidad de oxígeno necesaria para la respiración radicular), temperatura de la solución nutritiva y estado higiénico. Estos factores se influyen entre sí. Por ejemplo, si sube la temperatura de la solución nutritiva, disminuye la cantidad de oxígeno disuelto, y al intensificarse la proliferación de microorganismos el pH tiende a fluctuar más. De estos cinco elementos, basta con que se descuide uno solo para que, por más precisión que haya en los demás, el cultivo no se desarrolle con normalidad.

El agua de origen también influye

La calidad del agua de origen no es algo que se ajuste a diario, pero condiciona el éxito del manejo de la solución nutritiva. Los puntos principales a comprobar son tres: dureza, pH y cloro.

El agua con dureza alta contiene muchos iones de calcio y magnesio, por lo que hay que tenerlos en cuenta al diseñar la solución nutritiva. El pH del agua corriente varía según la región, y si se utiliza agua fuertemente alcalina, aumenta la cantidad de regulador necesaria. El cloro contenido en el agua corriente puede afectar negativamente a las raíces, pero ese cloro se elimina dejando reposar el agua alrededor de un día o filtrándola con carbón activado. Conocer las características del agua de origen antes de iniciar el cultivo sin suelo permite reducir el trabajo del manejo diario.

Manejo de la CE (conductividad eléctrica)

CE es la abreviatura de «Electrical Conductivity» (conductividad eléctrica), un indicador que muestra la concentración de iones (principalmente iones procedentes de las sales fertilizantes) en la solución nutritiva. Si en el agua hay componentes distintos del fertilizante (como minerales procedentes del agua de origen), esos componentes también se reflejan en el valor de CE.

El agua pura apenas conduce la electricidad, pero cuando se disuelven iones procedentes de fertilizantes u otras fuentes, empieza a conducirla. Como el valor de CE aumenta a medida que sube la concentración de fertilizante, al medir la conductividad eléctrica del agua se conoce de forma indirecta la concentración de fertilizante en la solución nutritiva. La unidad de CE suele expresarse en «mS/cm» o «dS/m», pero ambas son la misma unidad.

Eso sí, el valor de CE solo indica la cantidad total de fertilizante; no permite juzgar el balance ni el tipo de cada nutriente. Aunque haya exceso de algunos componentes y déficit de otros, puede ocurrir que solo el valor total de CE parezca estar dentro del rango normal. Además, varias soluciones nutritivas con composiciones diferentes pueden arrojar el mismo valor de CE. Esa es la principal limitación de la CE, pese a la facilidad con que se mide.

Cómo ajustar el valor de CE

Para subir la CE se añade fertilizante a la solución nutritiva, y para bajarla se diluye con agua pura o se sustituye una parte de la solución. El responsable mide la CE cada día y, si detecta una anomalía, hace los ajustes correspondientes.

Cuanto mayor es el cultivo, más difícil resulta que una persona vigile constantemente, así que la automatización con sensores y equipos de control se vuelve imprescindible.

Problemas habituales en el manejo de la CE

La siguiente tabla recoge los problemas más comunes en torno al valor de CE y las medidas para afrontarlos.

Manejo del pH (potencial de hidrógeno)

El pH (potencial de hidrógeno) es un indicador que expresa la fuerza de la acidez o alcalinidad de una disolución acuosa. Se representa con valores de 0 a 14: 7 es neutro, por debajo de 7 es ácido y por encima de 7 es alcalino. En el cultivo sin suelo, el pH afecta directamente a la solubilidad de los nutrientes y a su absorción por la planta.

Cada componente fertilizante tiene un rango de pH en el que se absorbe con más facilidad. Los micronutrientes como el hierro o el manganeso se absorben mejor en condiciones ácidas; el calcio y el magnesio, en condiciones alcalinas; y el fósforo se absorbe con mayor eficacia en valores cercanos al neutro. La mayoría de los cultivos absorben los nutrientes de forma óptima en un rango de pH de 5,5 a 6,5; si se sale de ese rango, ciertos nutrientes se vuelven insolubles y la planta deja de poder utilizarlos.

¿Por qué cambia el pH durante el cultivo?

En el cultivo sin suelo, el pH varía con el paso del tiempo. Las cinco causas principales son: absorción iónica selectiva por la planta, actividad microbiana, forma química del nitrógeno contenido en el fertilizante, calidad del agua y cambios de temperatura.

La forma química del nitrógeno, en particular, suele pasarse por alto: cuando la planta absorbe nitrógeno amoniacal (NH₄⁺), el pH de la solución nutritiva baja, y cuando absorbe nitrógeno nítrico (NO₃⁻), sube. Además, al subir la temperatura se intensifica la actividad microbiana y se aceleran las variaciones de pH. Si el rango de variación es pequeño, el problema es menor, pero cuando se sale ampliamente del rango adecuado, el daño al cultivo es importante.

Cuando el pH es demasiado bajo (fuertemente ácido) se producen toxicidad por metales pesados como aluminio o hierro, inhibición de la absorción de calcio, magnesio y fósforo, y daño en las raíces. Cuando el pH es demasiado alto (fuertemente alcalino), micronutrientes como hierro, manganeso, cobre o zinc se vuelven insolubles, lo que conduce a amarillamiento foliar (clorosis) y a un desarrollo deficiente.

Métodos de manejo del pH

Para medir el pH, lo básico es el medidor digital, que es el más preciso y fiable. En mediciones rápidas de emergencia se pueden usar tiras reactivas, pero su precisión es baja y no son adecuadas para el manejo diario.

El ajuste del pH se hace con reguladores específicos. Para subir el pH se pueden usar disolución de carbonato de potasio (sube el pH de forma suave, además aporta potasio), hidróxido de potasio (potente) o bicarbonato de sodio (con efecto tampón). Para bajarlo se pueden usar ácido fosfórico (aporta fósforo), ácido nítrico (aporta nitrógeno) o ácido cítrico (ajuste suave).

Al usar reguladores, conviene añadirlos en pequeñas cantidades, midiendo después de cada adición, y evitar los cambios bruscos. Los reguladores ácidos deben utilizarse siempre diluidos.

Lo ideal es no recurrir al regulador de pH

Cuando se usa regulador de pH, los componentes específicos que contiene aumentan en la solución nutritiva y pueden generar desequilibrios en el balance. Por eso, antes de recurrir al regulador, lo ideal es controlar el pH, en la medida de lo posible, ajustando el propio balance de fertilizantes de la solución nutritiva. Este tipo de saber hacer práctico también lo presentamos en otros contenidos.

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Manejo del oxígeno disuelto

El oxígeno disuelto (DO: Dissolved Oxygen) corresponde a las moléculas de oxígeno (O₂) disueltas en el agua, y su unidad suele ser «mg/L» o «ppm».

Como en el cultivo sin suelo las raíces están en el agua, la planta utiliza el oxígeno disuelto en ella para los siguientes fines: producir energía mediante la respiración celular de las raíces, absorber nutrientes de forma activa (especialmente calcio y fósforo), sostener el crecimiento y el metabolismo de las raíces y mantener la resistencia frente a patógenos. Si falta oxígeno disuelto, la función radicular se deteriora, y ese deterioro de la función repercute en el desarrollo del conjunto de la planta.

Cuando falta oxígeno disuelto, las raíces sanas, de color blanco o crema, viran a marrón o negro, y aparecen estancamiento del crecimiento radicular o necrosis en las puntas. La situación puede llegar a un retraso del crecimiento, marchitamiento o amarillamiento foliar, síntomas de deficiencia de calcio y pudrición de raíces.

La concentración ideal de oxígeno disuelto en el cultivo sin suelo es de 5 mg/L o más, y a ser posible alrededor de 8 mg/L. Las causas principales por las que disminuye el oxígeno disuelto son la temperatura (a mayor temperatura, menor solubilidad), la salinidad total (cuanto mayor es la CE, menor es la concentración de oxígeno disuelto), los microorganismos (que consumen el oxígeno del agua) y el aumento de la demanda de oxígeno según la etapa de desarrollo de la planta. En verano hay que prestar especial atención.

Cómo aumentar el oxígeno disuelto

En las instalaciones grandes de cultivo sin suelo, lo más habitual es la «aireación en cascada», que consiste en dejar caer el agua desde una altura para que arrastre aire. Es fácil de operar sin grandes consumos eléctricos adicionales, y como el oxígeno se disuelve en proporción al caudal, resulta adecuada para operaciones a largo plazo. Cuando aumentar la superficie en la caída o el caudal de circulación no es suficiente, también es eficaz la aireación (de tipo difusor), que inyecta aire en el agua. Es un método fácil de implementar incluso en cultivos a pequeña escala.

La renovación de la solución nutritiva cuando aparecen problemas

Cuando en el cultivo sin suelo surgen problemas de crecimiento o enfermedades, una de las medidas más eficaces es la «renovación de la solución nutritiva». En el cultivo sin suelo de tipo recirculación, cambiar la solución nutritiva por una nueva permite resolver muchos problemas a la vez.

Si se sigue utilizando la misma solución nutritiva durante mucho tiempo, como la planta absorbe cada nutriente de forma selectiva, el balance se desvía y aparece un estado en el que unos componentes faltan y otros sobran. Los micronutrientes son especialmente difíciles de manejar y tienden a perder el equilibrio con facilidad. Además, se acumulan sustancias alelopáticas, ácidos orgánicos y residuos secretados por las raíces, lo que dificulta su funcionamiento. Además, al desestabilizarse el pH aumenta el uso de reguladores y, como consecuencia, el balance de la solución nutritiva se desequilibra todavía más, lo que genera un círculo vicioso.

Con la renovación de la solución nutritiva podemos resetear todos estos problemas a la vez. Se reponen los nutrientes que faltaban y se eliminan los componentes en exceso y las sustancias alelopáticas, y al mismo tiempo se obtiene un efecto de limpieza en las tuberías y los tanques de cultivo.

Ciclo de la renovación de la solución nutritiva y momento de hacerla

Para prevenir problemas, es eficaz renovar la solución nutritiva con regularidad. En el cultivo sin suelo de tipo recirculación, la pauta general es de una vez cada 2 a 3 meses, aunque hay que ajustarla según el cultivo, la densidad de plantación y la estación. Las hortalizas de hoja, de crecimiento rápido, consumen rápidamente y requieren mayor frecuencia de renovación; en verano la actividad microbiana se intensifica y la velocidad de degradación aumenta.

Aparte de la renovación periódica, si aparecen los siguientes signos, conviene plantearse cuanto antes una renovación de la solución nutritiva.

Resumen

La esencia del manejo de la solución nutritiva consiste en mantener, a través de tres indicadores —CE, pH y oxígeno disuelto—, un entorno «en el que las raíces puedan trabajar con normalidad». Aunque parezcan indicadores independientes, en realidad se influyen entre sí a través de la temperatura, la actividad microbiana y el balance de fertilizantes.

En la práctica, el punto de partida es medir cada día el valor de CE y el de pH a la misma hora, para captar la tendencia de las variaciones. Un cambio brusco en las cifras es una señal de que algo le ocurre a la planta; juzgar no solo por la lectura, sino combinándola con el estado de las raíces y el aspecto de las hojas, es lo que permite detectar los problemas a tiempo.

Desde el punto de vista de la gestión de riesgos a largo plazo, más que aumentar la dependencia del regulador de pH, resulta más eficaz incorporar al plan una renovación regular de la solución nutritiva cada 2 o 3 meses. La renovación de la solución nutritiva es a la vez una medida correctiva ante problemas y un medio preventivo para restablecer de una vez los problemas acumulados.

Ficha rápida de manejo de CE/pH

Plantilla de registro del manejo de la solución nutritiva

Por aquí compartimos también varias plantillas, así que pásate a echarles un ojo.