Agricultura General

Clasificación de los sustratos de acuerdo con su origen

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La definición más aceptada de sustrato indica que se trata de un medio sólido que sirve como anclaje a las raíces para dar soporte a las plantas dentro de contenedores, dicho medio es, por lo general inerte, por lo que no aporta ningún elemento esencial para el desarrollo de las plantas.

El uso de sustratos para la producción agrícola tiene muchas décadas de historia, sin embargo, todavía son muchos los cultivos comerciales en los que apenas se está comenzando la transición hacia la producción en sustrato, lo que por supuesto conlleva cierto reto a nivel técnico.

¿Dónde quedan los nutrientes?

Si los sustratos son inertes entonces no aportan ninguno de los elementos esenciales que las plantas necesitan para su desarrollo, razón por la cual toma gran relevancia lo que se conoce como solución nutritiva, que a grandes rasgos consiste en que el agua de riego contiene disueltos los nutrientes.

El manejo de la solución de nutrientes es fundamental para tener una producción en sustrato exitosa, pero es importante mencionar que también existen otros factores que son de mucha importancia, como el sustrato en sí mismo, las condiciones ambientales y las estructuras de protección, entre otras.

Origen de los sustratos

De acuerdo con su origen los sustratos se pueden clasificar en naturales y sintéticos.

Sustratos naturales

A su vez, los sustratos naturales se clasifican en orgánicos, orgánicos residuales y minerales.

Sustratos orgánicos

En lo que respecta a los sustratos orgánicos naturales tenemos principalmente las turbas y las tierras de monte, aunque son todos los materiales que provienen de un yacimiento o de un ecosistema que están sujetos a descomposición biológica a través de procesos biológicos naturales. Este tipo de sustratos se considera como recursos naturales no renovables, porque aunque se pueden formar nuevamente requieren de procesos que duran mucho tiempo. Además, se trata de sustratos relativamente costosos porque se deben importar de otros países, a lo que hay que sumar el impacto medioambiental de su extracción, que altera los ciclos biológicos de los ecosistemas, razón por la cual existen restricciones legales para su extracción indiscriminado.

Dentro de la turba existen tres tipos principales. Turba rubia o sphagnum, de poca descomposición con 80-90 % de materia orgánica y 4-20% de cenizas; su capacidad de intercambio catiónico va de 60 a 120 meq/L, con alta aireación y retención de agua, con bajo pH y poco nitrógeno. Turba negra, de mucha descomposición con 50% de materia orgánica y 50% de cenizas; su capacidad de intercambio catiónico está entre 250 y 350 meq/L, con baja capacidad de retención de agua y contenido de nitrógeno de medio a alto. Turba de cañota, con descomposición variable y nivel de acidez también variable.

Las turbas presentan algunas características que las hacen muy interesantes para su uso como sustratos, entre las que se encuentran su buena capacidad de retención de agua, que aumentan la porosidad por lo que mejora la aireación y el drenaje, que aumentan la densidad aparente por lo que facilita el desarrollo radicular, además presentan buen efecto de amortiguación por lo que ayuda a equilibrar el pH y las sales solubles, además mejora la disponibilidad de nutrientes para la planta y es una buena fuente de liberación lenta de nitrógeno. Eso sí, su principal desventaja es que no se suelen hidratar con facilidad, lo que es perjudicial en caso de déficit hídrico, por lo que requiere de mucha supervisión

Sustratos orgánicos residuales

Van adquiriendo mucha importancia los sustratos orgánicos residuales dado que muchos subproductos del sector agrícola están constituyendo un problema de contaminación y convertirlos en sustrato es una solución interesante para solucionar el problema. Dicha conversión se puede realizar a través de los diversos procesos de compostaje que existen o mediante el uso de biodigestores generadores de energía. La importancia de los sustratos orgánicos en general se debe a que son muy usados para la producción orgánica, pues las certificaciones para dicho sistema de producción requieren que se disponga de sustratos orgánicos.

Los sustratos orgánicos residuales están teniendo bastante impulso para la producción por el aspecto ambiental positivo que implica la reutilización de materiales de desecho. Incluyen fibra de coco, cascarilla de arroz, paja de cereales y bagazo y cachaza de caña de azúcar, así como aserrín, viruta y corteza.

La fibra de coco es una mezcla de fibra y polvo de coco que se prensan en pacas las cuales deben desmoronarse y rehumectarse previamente a su uso, llegando a aumentar entre 5 y 9 veces su volumen inicial. Respecto a nutrientes posee poco N, Ca y Mg, mientras que mucho de K, P, Na, Cl. Su capacidad de intercambio catiónico varía entre 73-120 meq / 100 g. Su relación C/N es elevada por lo que se trata de un sustrato bastante estable. Como presentan K, Na y Cl los valores de conductividad pueden ser elevados, además que será necesario agregar N extra para suplir la inmovilización. También hay que considerar que la heterogeneidad puede ser elevada entre diversos lotes. Eso sí, retiene muy bien la humedad pues tienen una estructura de poros finos donde se retiene al agua.

La cascarilla de arroz se puede utilizar directamente o después de un proceso de compostaje. Posee buena cantidad de K, P, Mn, B y Si, pero es muy pobre en N. Puede presentar toxicidades de Mn y B en las plantas. Su densidad es baja, de 90-200 kg/m3, con elevada porosidad, permeabilidad y aireación. Su pH es neutro y su conductividad eléctrica y capacidad de intercambio catiónico son elevadas. Una gran ventaja es que es altamente uniforme y tiene alta resistencia a la descomposición. Como desventaja principal puede limitar la movilización de N además de dificultar la disponibilidad de agua.

La paja de cereales son residuos lignocelulósicos de maíz, trigo, avena, cebada y sorgo, pobres en N y con bajo contenido de sales solubles. Su aireación es elevada, de descomposición difícil, con baja retención de humedad porque su granulometría media es de 2 a 6 mm. Su costo es bajo aunque requiere compostaje por su alta relación C/N. Ahora bien, presenta algunos compuestos que inhiben el crecimiento radicular y disminuyen la absorción de nutrientes, se trata de compuestos fenólicos tales como ácido ferúlico, p-cumarico, p-hidroxibenzoico, siringico y vainillico.

El bagazo son los restos de la caña de azúcar una vez que se muele y contiene entre 6 y 7 por ciento de azúcares, lo que provoca un rápido incremento de actividad microbiana. La cachaza son los lodos depurados, de color oscuro, constituidos por una mezcla de fibras de caña, sacarosa, coloides coagulantes, albuminoides, fosfatos y tierra. Su tamaño de partículas es variado y su descomposición es rápida, por lo que su estabilidad física es baja, tiene buena retención de humedad, con aireación y drenaje medio, de baja densidad, pH ácido, sales solubles variables, su capacidad amortiguadora es intermedia. Su costo es bajo pero requiere compostarse para evitar problemas de fijación de N o toxicidades por sustancias fenólicas. Es importante considerar que su disminución de volumen es considerable

El aserrín son partículas menores a 6 mm mientras que la viruta son partículas mayores a 6 mm. Se descomponen lentamente debido a su alto contenido de ligninas y compuestos lignocelulósicos, lo que permite su reutilización. Tiene una aireación alta pero poca agua fácilmente disponible. Se trata de materiales económicos y fáciles de conseguir en zonas industriales forestales. Presenta un efecto supresor de patógenos del suelo tales como Fusarium, Streptomyces, Rizoctonia y Phytium. Su relación C/N es alta y su tasa de inmovilización de N es alta. Puede presentar fitotoxicidad debido a la existencia de resinas, taninos o turpentina.

La corteza de pino (ritidoma) tiene propiedades físicas que varían con el tamaño de partícula. En general la porosidad ronda el 80 por ciento, poca agua fácilmente disponible y elevada capacidad de aireación. Densidad entre 01 y 0.4 gr/cm3, pH ácido a neutro, conductividad eléctrica baja entre 0.1 a 0.6 dS/m, con capacidad de intercambio catiónico elevada entre 40 y 180 meq/L. La relación C/N es elevada por lo que se debe compostar adicionando una fuente de N y P. Como desventaja principal se encuentra que requiere ser lavada para eliminar sustancias fititóxicas como los terpenos, además que contiene sustancias inhibidoras del crecimiento como resinas, fenoles y taninos, además de niveles tóxicos de Mn. También hay que considerar que resulta difícil de humedecer por sus superficies cerosas y subcerosas. La CIC de una corteza de pino composteada anda entre 100 y 150 meq/L.

Con todos los residuos de la madera hay que tener en cuenta que la relación C/N es elevada, lo que indica que el N sufrirá una inmovilización muy marcada que puede causar carencia en los cultivos. El problema se resuelve haciendo aplicaciones de N de lenta liberación. La otra cuestión es que los restos de la madera pueden contener sustancias fitotóxicas por lo que su utilización inmediata no es recomendable, sino que se deberían almacenar y someter a un proceso de compostaje por al menos 5 meses

Otros sustratos que se pueden utilizar son residuos de lana, que se puede utilizar directamente sin tratamiento previo y que contiene 50 % de materia orgánica y 20 % de cenizas. Orujo de uva, que requiere fermentación aeróbica antes de su utilización, con 90 % de materia orgánica y 10 % de cenizas. Orujo de aceituna, que requiere cuatro meses de tratamiento, con pH elevado aunque conductividad eléctrica aceptable; su contenido de N es de 1.2 a 1.5 %. También se puede utilizar hojas secas de cafeto, residuos de café, raíces de jacinto de agua, algas marinas, etc.

Sustratos minerales

Los sustratos minerales se obtienen de la naturaleza y requieren poca o nula transformación, entre los principales están diferentes tipos de arcillas, arenas y gravas, así como las la piedra pómez y el tezontle, dos materiales de origen volcánico ampliamente abundantes en la parte central de México.

Las arcillas son materiales silíceos que tienen una excelente capacidad de retención de agua y nutrientes, al mismo tiempo que mejoran la capacidad amortiguadora y la porosidad de la mezcla, aunque dependiendo del tamaño de partículas también pueden tener baja capacidad de aireación.

Las arenas tienen una porosidad de alrededor del 40% del volumen aparente y sus partículas son de entre 0.2 a 2.0 milímetros de diámetro; sus propiedades físicas varían en función del tamaño de partículas, pero en general no tienen capacidad amortiguadora, tienen elevada estabilidad y son fáciles de desinfestar.

Las gravas son materiales minerales que se originan de diferentes tipos de rocas, su partículas van de 2.0 milímetros a 2.5 centímetros de diámetro, pero a mayor tamaño mayor aireación y menor capacidad de retención de humedad, lo que hace que tengan poca capacidad de amortiguamiento.

La piedra pómez es un material derivado de la espuma volcánica, cuyas principales características son alta porosidad y bajo peso; debido a sus diferentes tamaños de partículas requiere un tamizado para seleccionar el tamaño de partículas deseado para preparar mezclas con otros materiales.

El tezontle es un material de bajo costo constituido por silicatos de aluminio, cuyas proporciones le dan sus colores característicos, pues hay rojo, negro y amarillo, siendo que los tres se pueden utilizar como sustrato; al igual que la piedra pómez se necesita realizar un tamizado previo a su utilización.

Sustratos sintéticos

El uso de sustratos naturales, orgánicos o minerales, está teniendo cada vez más restricciones, en especial porque su uso desmedido implica dañar los ecosistemas de los que se obtienen, razón que ha llevado a considerar la utilización de diversos sustratos sintéticos o artificiales.

Estos son aquellos cuya fabricación requiere de un proceso industrial, mediante el cual se transforman las características físicas o químicas de una materia inicial para obtener una composición final deseada; los materiales más representativos de este grupo son: vermiculita, agrolita, lana de roca y espuma de poliestireno.

La vermiculita proviene de un mineral constituido por silicato de aluminio que se calienta y expande en hornos a la temperatura de 1,000 °C. Su principal característica es que 95% de su volumen es espacio poroso, aunque tiene como desventaja su frágil estructura, por lo que no debe someterse a presiones fuertes.

La agrolita proviene de la perlita, otra roca volcánica vitrea compuesta por silicato de aluminio y que se expone a temperaturas entre 760-1,000 °C. Al igual que la vermiculita tiene una porosidad del 95%, lo que le confiere buena aireación y buen drenaje, pero baja retención de humedad.

La lana de roca es un material fibroso que se obtiene a partir de la mezcla de 60% basalto volcánico, 20% caliza y 20% coque, componentes que se funden a temperaturas entre 1,500-2,000 °C, para posteriormente estirarse formando fina hebras que se prensan ligeramente para formas capaz y luego bloques.

La espuma de poliestireno, un polímero orgánico no biodegradable, es conocida como porexpan y tiene una porosidad de alrededor de 90%, lo que hace que tenga alta aireación pero baja retención de agua, por lo que cuando se llega a utilizar se hace en mezclas con otros sustratos.

Fuente:

  • Libro “Sustratos hidropónicos” de Aurelio Bastida Tapia.

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