Tipos, Características y propiedades de sustratos de cultivos hidropónicos

1. Sustratos

2.  Un sustrato es cualquier material sólido que,
introducido en un contenedor delimitado permite
el crecimiento de la raíz.
 Potencialmente cualquier material granulado no
fitotóxico.

3. Piedra pómez
Disponible en nuestro país, de origen volcánico. Retención
de agua de 38 %, posee una buena estabilidad física y
durabilidad.
Fuente: Hydro Enviroment®

4. Grava
Procedentes de depósitos naturales o canteras triturados, se
usan de 1 a 2 mm de diámetro. Excelente aireación con
retención de humedad escasa 17 %.
Fuente: Hydro Enviroment®

5. Tezontle
Rojizo, de origen volcánico, ligero con una apariencia
esponjosa. Muy utilizado en México. Retención de
humedad de 49 %.
Fuente: Hydro Enviroment®

6. Arena de río
Material heterogéneo con una capacidad de retención de
agua del 56 % debe ser de 0.5 - 2 mm.
Fuente: Hydro Enviroment®

7. Perlita
Es un silicato de aluminio de origen volcánico, de blanco a
grisáceo, tiene baja densidad y retención de humedad de
63 %. Alta capacidad de aireación debida a su porosidad.
Fuente: Hydro Enviroment®

8. Vermiculita
Es un silicato de aluminio con estructura laminar, tiene
capacidad de expansión de hasta 12 veces su volumen.
Existen yacimientos en Chihuahua.
Fuente: Hydro Enviroment®

9. Lana de roca
Se obtiene de pequeñas fibras hechas de roca, retención
de humedad de hasta un 78 %, muy ligero.
Fuente: Hydro Enviroment®

10. Aserrín
Se debe garantizar que este libre de sustancias fitotóxicas.
Fuente: Hydro Enviroment®

11. Fibra de coco
Es un residuo agroindustrial. Tiene una alta relación de C/N,
esto la mantiene químicamente estable. La retención de
humedad que tiene es de 57 %.
Fuente: Hydro Enviroment®

12. Cascarilla de arroz
Se utiliza con grava, ya que es muy liviana, para favorecer
la oxigenación. Es recomendable desinfectar para eliminar
hongos, larvas de insectos u otro microorganismo.
Fuente: Hydro Enviroment®

13. Peat moss (turba)
Por lo general importado de Canadá, posee características
similares a la fibra de coco, muy utilizado en la germinación
alta retención de humedad (70 %).
Fuente: Hydro Enviroment®

14. Espuma de polietileno
Se utiliza como material de relleno, para oxigenar y disminuir
el peso de los sustratos.
Fuente: Hydro Enviroment®

15. Arena de mar
Fuente: Hydro Enviroment®

16. Un sustrato puede considerarse mejor que otro si
obteniéndose el mismo resultado agronómico sea
necesario:
a) Manejo cultural más sencillo.
b) Sea más barato.
c) Más disponible.
d) Contamine menos (huella hídrica o de C).

22. Clasificación de los sustratos
Por el interés ecológico han surgido algunos términos:
ecological growing media
environmentally sound substrate
ecological friendly substrates
Tienen algunas de estas características:
a) No explota recursos no renovables como las turbas.

23. a) No es fabricado ex profeso, aprovecha residuos de otra
industria como la cascarilla de arroz o fibra de coco. No
consume energía para fabricarlo y disminuye la huella de
C.
b) Sustrato disponible localmente que disminuye el uso de
combustible por transporte.

26. Clasificación de los sustratos
Orgánicos
✓ Susceptibles a la degradación microbiológica.
✓ Sus características físicas, químicas y físico-químicas
cambian, esto puede afectar a la raíz.
✓ La microbiota puede usar insumos como N y O.
Inorgánicos
✓ No interactúan con microorganismos.

28. Clasificación de los sustratos
Químicamente inertes
✓ Solo sirve como soporte para el desarrollo de las raíces sin
ningún efecto sobre la solución nutritiva.
Químicamente activos
✓ Altera el balance de iones en la solución nutritiva.

29. Esta diferencia esta determinada por la CIC. Por ejemplo
entre los sustratos orgánicos la turba negra y la composta
tiene una CIC alta mientras la cascarilla de arroz tiene niveles
bajos de este parámetro físico-químico.

30. ¿Cuáles son las características de un
sustrato óptimo para el cultivo?
 Son tres las más importantes.
1. Capaz de almacenar y ceder fácilmente el agua que
el cultivo demanda.
2. Capaz de hacer llegar a la rizosfera el O que las raíces
demandan.
3. Que estas dos características se mantengan
equilibradas y constantes.

31.  Aplicar el termino “ideal” a un sustrato puede ser
confuso.
 Por ejemplo, se puede decir que un sustrato debe tener
una capacidad de 20 a 30 % en volumen de agua
fácilmente disponible.
 Sin embargo, bien manejado (con riegos más
frecuentes) un sustrato con 5 a 10 % de volumen de
agua fácilmente disponible podría dar los mismo
resultados.

32. Características y propiedades de los
sustratos de cultivo
 Las características y propiedades de los sustratos se
pueden clasificar en cuatro grupos básicos.
1. Físicas
2. Físico químicas
3. Químicas
4. Biológicas

33. Propiedades físicas
 Están relacionadas con las características de un sustrato
óptimo.
 No se pueden cambiar después de llenar un
contenedor de cultivo, a diferencia de las propiedades
químicas que pueden modificarse con el manejo de la
solución nutritiva.

34. Propiedades físicas
 La textura determina las propiedades físicas
relacionadas con:
a) Difundir los gases entre exterior (especialmente O) y los
espacios porosos.
b) La energía con la que el agua queda retenida en el
sustrato (potencial matricial) y tiene que ejercer la raíz.

35. Microporos o poros capilares < 30 µm.
Macroporos o poros no capilares > 30 µm.
En general, un sustrato recomendable debe tener 70 % de su
volumen formado por macro y microporos.

36.  Las proporciones de agua, aire y material sólido se suelen
expresar en porcentaje de volumen.
 Los siguientes, son los principales conceptos para
determinar el potencial matricial (energía de retención de
agua) que requiere la raíz para absorberla.
✓ Espacio poroso total
✓ Capacidad de aireación
✓ Agua fácilmente disponible
✓ Agua de reserva
✓ Agua difícilmente disponible

37. Espacio poroso total
 Es el volumen total del sustrato no ocupado por partículas
sólidas orgánicas o minerales.
 Su valor es muy variable y nos aporta información sobre la
densidad aparente (la densidad en seco).
 Sin embargo no aporta información del equilibrio entre
macro y microporos que permitan un suministro de agua y
aire adecuados.

40. Capacidad de aireación
 Es la proporción del volumen del sustrato que contiene
aire después de que ha sido saturado con agua y dejado
drenar.
 Tensión de hasta 10 cm de columna de agua.
 Su valor debe ser de 20 a 30 %.

42. Agua fácilmente disponible (AFD)
 Proporción de agua que queda retenida en el sustrato
entre las tensiones de 10 a 50 cm de columna de agua.
 El AFD puede almacenarse en el sustrato y está fácilmente
disponible para la planta ya que implica poca energía de
succión.
 Los programas de fertirriego, generalmente se basan en
este indicador. Por ejemplo, hacer un nuevo fertirriego
cuando se ha consumido 10 % del AFD.

43. Agua fácilmente disponible (AFD)
 Es deseable que el AFD sea alta y que oscile de 20 a 30 %
del volumen del sustrato. Esta relacionado con:
a) Si AFD es alta, la frecuencia de riegos podría ser menor.
b) La planta requiere poca energía para absorber el agua,
esto hará que pueda aumentar su biomasa y turgencia
completa de forma fácil.

44. Agua fácilmente disponible (AFD)
 ¿Por qué un sustrato tiene baja proporción de AFD?
a) Su porosidad total es baja.
b) Los poros son grandes y gran parte del agua se pierde
por gravedad.
c) Los poros son muy pequeños y la planta es incapaz de
extraer una parte importante del agua.

45. Agua fácilmente disponible (AFD)
 Tener una proporción de AFD muy alta puede tener
efectos agronómicos no deseables:
a) Índice de cosecha bajo por un consumo de lujo de agua
y fertilizantes.
IC = Peso fresco de frutos/Total de la biomasa de la planta
b) Producción de biomasa fresca muy alta que afecte otros
parámetros: grados Brix, proporción de vitaminas,
proteínas, sabor, materia seca.

47. Agua de reserva (AR)
 Cantidad de agua que libera un sustrato con una tensión de
succión de 50 a 100 cm de columna de agua.
 Este limite (100 cm) se ha encontrado experimentalmente en
Ficus.
 Esta agua esta disponible para las plantas, pero implica
mayor energía.

48. Agua de reserva (AR)
 En algunos casos un nivel alto de AR puede inducir a un nivel
adecuado de IC.
 La suma de AFD y AR representa el agua disponible para la
planta.

50. Agua difícilmente disponible
 Proporción en volumen de agua que queda retenida en un
sustrato después de saturarlo y someterlo a una succión de
más 100 cm de columna de agua.
 Es agua que, prácticamente, no es útil para la planta en
cultivos sin suelo.
 Muchas plantas podrían absorber agua en estas condiciones,
pero no es productivo.

53. Proporción deseable de aire, agua y
sólido en un sustrato

54. Textura del sustrato
 Distribución del tamaño de partículas del sustrato.
 Materiales de textura gruesa. Partículas superiores a 1 mm y
con poros grandes (> 100 µm), retienen poca agua y
generan un buen sistema de aireación.
 Materiales finos. Tamaño inferior a 0,25 mm (poros de < 30
µm), retienen grandes cantidades de agua.
 Los más adecuados tienen textura media-gruesa, con
tamaño de partículas entre 0.25 y 2.5 mm y poros de 30-300
µm; retienen suficiente cantidad de agua y tienen una
adecuada aireación.

55.  La distribución del tamaño de los poros es el factor
clave en el estado hídrico y de oxigenación de los
sustratos.

56. Propiedades físico-químicas y químicas
 Están fuertemente correlacionados entre sí.
a) Reacciones físico-químicas de intercambio de iones.
b) Disponibilidad de nutrientes (parámetros químicos).
 Tienen la ventaja de poder ser modificadas a través del
fertirriego.
 Entre las principales, está la capacidad de intercambio
catiónico (CIC).

57.  La CIC es la cantidad de cationes que puedes ser
retenida en la superficie de una partícula de sustrato
cargada negativamente (materia orgánica, arcilla,
etc.).
 Estos cationes pueden estar disponibles para las raíces y
no se lixivian con el drenaje.
 Se mide en me 100 g-1 de sustrato o me 100 mL-1 de
sustrato.

59.  Los valores de la CIC pueden oscilar desde casi nulos
en la lana de roca hasta 260 me g-1 de sustrato en
algunas turbas.
 La CIC se relaciona con el fertirriego de la siguiente
manera:
a) Cuando no todos los riegos incluyen los nutrientes. Se
recomienda un valor de al menos 20 me g-1 de
sustrato.
b) Cuando el fertirriego es continuo es conveniente un
CIC casi nula.

60. Valores
óptimos
generalizados
de otros
parámetros.

61.  12 meq
 1 meq NO3 = (14) + (16x3) = 62 mg
 62 x 12 = 744 mg
 14/62 x 100 = 22.5 %
 744 x 0.225 =167.4 mg

64. Turbas
 Material fosilizado principalmente proveniente de la
vegetación de zonas pantanosas.

65. Turbas
Ventajas
 Tiene efecto estimulador en el desarrollo de las raíces
atribuido a la presencia de sustancias de origen orgánico
como hormonas y derivados húmicos.
 Alta CIC (promedio de 100 meq 100 g-1 sustrato), útil
cuando el fertirriego es intermitente.
 Efecto amortiguador ante variaciones de pH.
 Propiedades físicas y químicas adecuados para el cultivo.

66. Turbas
Desventajas
 Existe variación de las propiedades de las turbas
que depende de su origen.
 Su uso implica un impacto ambiental por la
explotación de las turberas.

67. Fibra de coco
 Esta compuesto básicamente por lignina y celulosa
que proviene del mesocarpio del cocotero.

68. Fibra de coco
 Entre 1989 y 2010 la producción mundial media anual
de coco fue de 46 millones de toneladas, lo que
garantiza el suministro de la fibra que es un producto
residual.

69. Fibra de coco
Ventajas
 Es el sustrato orgánico de alternativa sostenible del
que se tiene mayor información.
 Buena capacidad de retención de agua.
 Excelente capacidad de drenaje.
 Físicamente más resistente que la turba.

70. Fibra de coco
Ventajas
 Recursos renovable, sin consecuencias
medioambientales para en su uso.
 Niveles aceptables de CIC y pH.
 Descomposición más lenta que la turba por su
elevada relación C/N.

72. Fibra de coco
Desventajas
 CE potencialmente elevada que depende del
tratamiento y origen del sustrato (valores de 0.39 a
6.77).
 Puede existir una gran variabilidad en sus propiedades
físicas y químicas en función de origen y fabricante.

73. Lana de roca
 Es un materia constituido por fibras (de diferente longitud)
que forman una red tridimensional que permite la presencia
poros y macroporos, los cuales constituyen la mayor parte
del volumen del sustrato.
 Este espacio poroso total le da sus características físicas y de
aireación.
 Este sustrato proviene del enfriamiento de un sólido de
diversos materiales (rocas basálticas, carbonatadas, carbón
de coque) fundidos a 1700 °C.

74. Lana de roca

75. Lana de roca
Ventajas
 Se puede fabricar de forma homogénea en función de los
parámetros que se requiera.

76. Lana de roca
Desventajas
 Alto consumo de energía en su fabricación.
 No es un sustrato alternativo sostenible.

77. Perlita
 Las características de la lana de roca aplican en
su mayoría para la perlita.

78. Perlita
 Una ventaja importante es la existencia de perlitas con
diferentes texturas.

79. Tezontle

80. Tezontle