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La situación actual del mercado obliga a la creación de sistemas de producción con una dotación tecnológica avanzada y una mayor flexibilidad productiva

Manejo de los nutrientes en cultivos hortícolas bajo invernadero: rendimiento y calidad de la producción

Evangelina Medrano, Mª Cruz Sánchez-Guerrero y Pilar Lorenzo

IFAPA-La Mojonera (Almería). Junta de Andalucía

 

16/11/2016
La horticultura bajo invernadero está en constante evolución para mejorar la producción tanto en cantidad como en calidad y establecer estrategias que minimicen los costes por unidad de cultivo. En estos sistemas productivos el aporte de agua y fertilizantes está estrechamente ligado, la aplicación de técnicas que aumenten la eficiencia del uso del agua también repercutirá en un mejor aprovechamiento de los fertilizantes; si bien no hay que olvidar que el consumo de agua y de nutrientes son dos procesos fisiológicos diferentes.
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El estado de desarrollo del cultivo y las condiciones climáticas que lo rodean determinarán sus necesidades nutricionales, el invernadero permite modificar dentro de unos márgenes el clima en su interior en cuanto a nivel de radiación, temperatura, humedad y contenido en CO2 por lo que los escenarios que se generan son múltiples y habrá que considerar las posibles interacciones entre clima y planta a la hora de establecer unas pautas de nutrición. La calidad de los productos se obtiene en el campo y no se mejora con la poscosecha, entendiendo por calidad tanto las características intrínsecas (color, sabor, contenido nutricional, etc.) como las características extrínsecas, que cada vez están cobrando más importancia, como es la obtención de productos libres de residuos y de una forma sostenible con técnicas no contaminantes entre las que cabe destacar la reutilización de los lixiviados y la reducción en el aporte nitrógeno. Los factores que aumentan la calidad del cultivo, tales como el estrés hídrico y la salinidad, normalmente reducen la producción, por lo que será necesario establecer un compromiso entre producción y calidad. El manejo de los nutrientes debe garantizar un nivel rentable de producción así como la obtención de productos seguros, nutritivos, saludables y sabrosos.

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El aporte de CO2 al aire del invernadero aumentó, en un cultivo de pimiento en sustrato, la absorción de nutrientes y la eficiencia en el uso de los mismos al incrementar la producción de fruto (Sánchez-Guerrero et al. 2009).

La rentabilidad de la horticultura protegida cada vez está más asociada a la eficiencia en el uso de los recursos, en este caso de los fertilizantes, que al objetivo inicial de obtener una elevada producción. El aumento del precio de los fertilizantes, la carga ambiental que conlleva la obtención de los mismos y la necesidad de controlar la contaminación del suelo y de las aguas subterráneas han contribuido a la búsqueda de estrategias que contribuyan a aumentar dicha eficiencia sin afectar de forma negativa a la producción de fruto. Las condiciones que se generan bajo invernadero hacen que las propiedades físico-químicas del suelo cambien rápidamente debido a las altas temperaturas y a los aportes elevados tanto de agua como de fertilizantes, para mantener un cultivo intensivo con una extracción considerable de nutrientes. La solución del suelo bajo invernadero es más fácil de controlar que al aire libre, debido a la ausencia de lluvia y a la práctica habitual del aporte simultáneo del agua y los fertilizantes a lo largo del ciclo de cultivo. En muchos casos el contenido de Ca, Mg y S en el suelo y en el agua e incluso a veces el P inmovilizado en el suelo (Segura et al., 2012) son suficientes para compensar las necesidades del cultivo. En la fase inicial del ciclo de cultivo es cuando ocurren las mayores pérdidas de N debido al aporte de la materia orgánica y a los primeros riegos de plantación (Thomson et al., 2007). Los cultivos en sustrato suelen ser sistemas abiertos con una fracción de lavado que oscila entre el 30 y el 50%, y representan una de las fuentes de contaminación del agua subterránea y de eutrofización, por lo que la reutilización de las soluciones lixiviadas se presenta como una alternativa para incrementar la eficiencia en el uso de los fertilizantes a la vez que contribuye a la reducción de la contaminación del medio ambiente especialmente por nitratos.

Absorción de nutrientes

La tasa de absorción de nutrientes está determinada por la demanda de la planta, que a su vez depende de su tasa de crecimiento y del propio contenido nutricional de la solución nutritiva. Las actuaciones sobre el clima que impliquen modificaciones en la tasa de crecimiento de la planta y en su distribución de asimilados influirá, a su vez, en la absorción mineral (Gieling, 2001; Roca, 2009). Si bien, la concentración de absorción de un elemento, entendida como la relación de los nutrientes absorbidos por litro de agua consumida (mmol/L) no tiene sentido desde el punto de vista fisiológico, su determinación puede orientar en la formulación de las soluciones nutritivas, según tipo de cultivo y factores climáticos (Sonneveld, 2000). Normalmente, con elevados niveles de radiación la absorción de agua prevalece a la de nutrientes, siendo una práctica habitual en la zona mediterránea reducir la concentración de la solución nutritiva en los días soleados o bien, en el caso de cultivo en sustrato, en las horas de máxima radiación. La relación entre la concentración de los nutrientes aportados y absorbidos varía a lo largo del desarrollo del cultivo y es diferente con cada nutriente. En un cultivo de tomate, en ciclo de primavera, se observó cómo en la primera fase del ciclo de cultivo los nutrientes N, Ca y K eran absorbidos a una concentración mayor que la aportada en la solución nutritiva, y en mayor medida en el cultivo sometido a una mayor intensidad de radiación incidente. Una vez transcurrida la primera fase, tanto el N y como el Ca eran absorbidos a la mitad de la concentración aportada, mientras que la absorción de K se mantuvo próxima a la concentración aportada durante todo el ciclo (Fig. 1) (Medrano et al., 2005).

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Figura 1. Relación entre la concentración de absorción (Cabs., mmol/L) y la concentración en la solución nutritiva (Csn, mmol/L). Cultivo de tomate (Medrano et al., 2005).

La absorción de N aumenta con su concentración, pero el incremento es menor a concentraciones más altas. En un cultivo de pepino la reducción del contenido de N en la solución nutritiva, durante la fase de desarrollo de fruto, de 14 a 7 mmol/L aumentó la eficiencia del uso del N debido a una menor absorción del mismo (Fig. 2) y a un incremento de la producción; en el caso del K, la reducción en el aporte de 8 a 6 mmol/L incrementó su eficiencia pero redujo la producción, por lo que la aplicación de una relación N:K de 7:8 durante la fase generativa del cultivo de pepino se presenta como una buena estrategia de fertilización, tanto desde el punto vista de eficiencia como de productividad (Medrano et al., 2013). En un cultivo de tomate, el número de frutos aumentó con el nivel de K aportado (en un rango entre 20-400 mg/L), así mismo una elevada carga de frutos puede duplicar la absorción de K, aumentando la relación K:N (Adams y Grimmett, 1986). Los cultivos con elevadas tasas de crecimiento (ej. pepino) tienen mayores tasas de absorción diaria de nutrientes frente a otros cultivos como el tomate o el pimiento.

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Figura 2. La absorción de N aumenta con la concentración aportada, pero el incremento es menor a concentraciones más altas. Cultivo de pepino. (Medrano et al., 2013)

El invernadero permite modificar las condiciones climáticas que rodean al cultivo. El aumento de la concentración de CO2 en el aire del interior del invernadero promueve el crecimiento de la planta y, por tanto, una mayor demanda de nutrientes. En un cultivo de pimiento se han detectado incrementos en la absorción entre el 6 y el 8%, unido a una mayor eficiencia del uso de los mismos en relación a la producción de fruto (Sánchez-Guerrero et al., 2009). Se pueden aplicar diferentes técnicas para conseguir un mismo objetivo como es el caso de la refrigeración. La comparación entre la absorción de nutrientes en un cultivo de tomate bajo dos sistemas diferentes de refrigeración (sombreado móvil y nebulización), mostró el mayor condicionamiento que sobre este proceso ejerce la intensidad de radiación que el nivel de humedad, ya que en el invernadero sombreado, donde hubo menor intensidad de radiación, también la absorción de nutrientes fue menor (Medrano et al., 2005). En este caso, la producción total de fruto fue mayor con nebulización, si bien la producción comercial fue similar debido a la mayor incidencia de necrosis apical del fruto (BER) bajo nebulización. Un comportamiento similar se ha observado en pimiento, con una incidencia mayor de BER bajo nebulización que con sombreado fijo (blanqueo de la cubierta plástica) (Gázquez et al., 2006). Esta fisiopatía está relacionada con un bajo contenido de Ca en el fruto, cuya movilidad está limitada al xilema y por tanto con gran dependencia de la transpiración de la planta. La mayor intensidad de radiación incidente sobre el cultivo bajo nebulización favorece una tasa de crecimiento mayor y como consecuencia una mayor demanda de nutrientes, mientras que la disponibilidad de Ca en el fruto puede verse limitada en este caso por su transporte mayoritario hacia los órganos con mayor capacidad de transpiración como son las hojas. En condiciones similares Katsoulas et al. (2006) recomiendan la aplicación de un ligero sombreado junto con la nebulización. El contenido de Ca en la hoja de tomate es tres veces superior que en el fruto y su deficiencia se debe más a un inadecuado movimiento de Ca en la planta que a un inadecuado aporte de Ca. Hay cultivares más susceptibles a la aparición de BER dependiendo de su eficiencia en la absorción de Ca. El incremento de la Conductividad Eléctrica (CE) debido a un aporte extra de nutrientes causa más BER que si dicho aumento es debido al contenido en NaCl (Adams, 1991). La razón es que el exceso de N y K promueven una mayor tasa de crecimiento y por tanto una demanda mayor de Ca. También pueden aparecer deficiencias de Ca debido a un exceso de humedad y por tanto una baja tasa de transpiración que dificulte el transporte de Ca y puede que no llegue el suficiente a la zona distal del fruto. Así mismo, un aporte excesivo de NH4+ (>2 mmol/L) interfiere en la absorción de Ca.

Niveles elevados de salinidad reducen la absorción de agua y nutrientes ralentizando el crecimiento de la planta. Para un cultivo de tomate, el aumento de CE en la solución nutritiva en el rango entre 2 y 9 dS/m, provocó una reducción en la absorción de N y K, posiblemente debido a las acciones antagónicas del Na sobre el K y del Cl sobre el N. En dichas condiciones, el valor umbral de CE se situó en 3,5 dS/m y el descenso de la producción por encima de dicho umbral osciló entre un 9-12% por cada incremento unitario de CE (Fig. 3) (Magán et al., 2008).

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Figura 3. Relación entre la conductividad eléctrica de la solución de drenaje y la producción comercial en valores relativos a la producción máxima en cada uno de los experimentos. Cultivo de tomate. (Magán, 2005).

Los síntomas de deficiencias de un nutriente son difíciles de establecer visualmente, sin embargo hay síntomas que aparecen antes en unas hojas que en otras y se puede asociar a la edad de las mismas; así las deficiencias de N, P, K y Mg aparecen antes en las hojas viejas, mientras que los de Ca, S, Fe y Cu aparecen en las más jóvenes y está relacionado con la movilidad de los nutrientes vía floema (Gianquinto et al., 2013).

Calidad de fruto

La situación actual en cuanto a la liberalización del mercado obliga a la creación de sistemas de producción con una dotación tecnológica avanzada y una mayor flexibilidad productiva, donde se tenga en cuenta la calidad y la presentación, las cualidades organolépticas y la orientación hacia unas prácticas culturales respetuosas con el medio ambiente. Alta producción no implica obligatoriamente alta calidad, siendo cada vez más necesario establecer un compromiso entre ambas para alcanzar las expectativas de productores, comerciantes y consumidores. La calidad de los productos se obtiene en el campo y no se mejora con la poscosecha, entendiendo por calidad tanto las características intrínsecas, como el color, el sabor y el contenido nutricional entre otros como las características extrínsecas, como es la obtención de productos libres de residuos y de una forma sostenible con técnicas no contaminantes, como puede ser la reutilización de los lixiviados y la reducción en el aporte nitrógeno. Así mismo podríamos distinguir entre calidad medible y calidad subjetiva.

En cuanto a la calidad intrínseca de fruto: el estrés hídrico, los elevados niveles de radiación, la reducción del aporte de N y el estrés salino son herramientas que bien gestionadas pueden proporcionar mayor calidad de fruto sin afectar de forma negativa a la producción. El efecto positivo de la salinidad sobre la calidad de fruto se aprecia en especies moderadamente tolerantes como es el caso del tomate y según variedades. En tomate “larga vida”, Magán et al. (2008) obtuvieron un incremento en el contenido de sólidos solubles (Fig. 4) y acidez valorable de un 5,4% y un 9,1% respectivamente por cada incremento unitario de CE en un rango de 2 a 9 dS/m. En un cultivo de tomate tipo Raf, Sánchez-González et al. (2015) obtuvieron un incremento en el contenido de sólidos solubles y acidez con el aumento de la CE de 2,5 a 12 dS/m y establecieron para este tipo de tomate una CE entre 7-8 dS/m para obtener la elevada calidad de fruto que se le exige a este tipo de variedad. En tomate tipo cherry, Holder y Christensen (1989) obtuvieron un incremento en sólidos solubles del 0,5% por cada incremento unitario de CE en un rango de 6 a 9 dS/m. Generalmente los efectos negativos están relacionados con la reducción del número y tamaño de fruto así como la mayor incidencia de BER.

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Figura 4. Relación entre la conductividad eléctrica de la solución de drenaje y el contenido en sólidos solubles expresados en valores relativos al tratamiento control. Cultivo de tomate. (Magán, 2005).

Si las características del agua que se utiliza para el riego lo permiten, una buena estrategia sería poder aplicar tanto un estrés hídrico como salino en la fase de engorde de fruto, una vez que la planta haya alcanzado su potencial de desarrollo vegetativo. En este sentido, en un cultivo sensible a la salinidad como es la fresa, Medrano et al. (2013) obtuvieron un incremento en el contenido de sólidos solubles y una reducción en la acidez valorable cuando realizaban, en la fase de desarrollo de fruto (60 días desde el trasplante), un incremento en el contenido de NaCl de 2 a 7 mmol/L y una reducción de N de 9 a 5 mmol/L y lo más importante es que no afectó de forma negativa a la producción de fruto; así mismo los panelistas detectaron un mayor aroma en dichos frutos. La reducción de N en la fase de desarrollo de fruto aporta mayor firmeza y por tanto una mejor poscosecha, al tiempo que se reducen las posibles emisiones de N al medioambiente, así mismo también se recomienda anular el aporte de N los días previos a la recolección con el fin de reducir el contenido de N en el fruto.

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El incremento de la salinidad en la solución nutritiva aportada durante la fase de fructificación aumentó la calidad del fruto de fresa sin afectar a la producción (Medrano et al. 2013).

La obtención de productos libres de residuos y mediante técnicas no contaminantes son aspectos que cada vez más caracteriza la calidad de un producto. Las condiciones edáficas en las que se desarrolla la horticultura intensiva en la zona mediterránea, con suelos pobres en materia orgánica junto con elevada intensidad lumínica y térmica contribuyen a prevenir la acumulación de nitratos en los frutos. La reutilización de lixiviados limita la contaminación proveniente de los cultivos en sustrato en sistema abierto, si bien el contenido salino del agua de riego obliga a realizar sucesivos descartes de las soluciones recirculantes, especialmente por la acumulación de Na, Cl y S; Massa et al. (2010) proponen una estrategia de recirculación en la cual días previos a realizar un descarte se reduce el aporte de N, de tal forma que la solución vertida al medio lleve un contenido mínimo de N. La utilización de aguas regeneradas de origen urbano aumenta la eficiencia del uso de los fertilizantes por su contenido en N y P (Contreras et al., 2013). Las técnicas de producción han de estar orientadas cada vez más a las exigencias del consumidor en cuanto a apariencia, sabor y medios de obtención del producto. En la provincia de Almería, en la campaña 2012/2013, el 79% de los agricultores de hortícolas bajo invernadero certificaron su producción al menos con una norma de calidad y el 35% con más de una. La más utilizada fue la Norma Global-GAP (49%) seguida de UNE 155001 (41%) y Producción Integrada (20%), en menor proporción también se utilizaron la Norma BCR, Global Standard for Food Safety y en último lugar Producción Ecológica (Escudero et al. 2016). Los mercados ofrecen un valor añadido a productos que se presenten con valores bajos en cuanto a la Huella Hídrica (cantidad de agua utilizada en su obtención) y la Huella de Carbono (nivel de contaminación de carbono en todo el proceso de producción) y cada vez son más exigentes en cuanto a los certificados de calidad que deben incluir los productos, por lo que habrá que seguir trabajando en la búsqueda de estrategias que impliquen una mayor calidad del producto y la rentabilidad de su producción.

Referencias bibliográficas

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