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Dinámica de Nutrientes Plantas
La mayoría de las plantas se pueden describir por cinco estructuras principales: raíces, tallo, hojas, flores y frutos. Los nutrientes disueltos y el agua ingresan a la planta a través de las raíces a través de un transporte pasivo y activo (que requiere energía). El xilema, ubicado en el tallo, es un canal de transporte unidireccional que mueve agua y minerales desde los pelos de las raíces hacia el cuerpo principal de la planta a través de la acción capilar. El tallo es típicamente la estructura de soporte principal para hojas, brotes y otros órganos. Las hojas son la potencia de la planta y utilizan la energía solar para convertir el dióxido de carbono (CO2) y el agua en glucosa (energía) y oxígeno (el proceso fotosintético). La glucosa se transporta a otras partes de la planta a través del floema. Las flores y los frutos son los órganos reproductivos de la planta. Las flores requieren fertilización para convertirse en frutas. Esto se puede lograr con viento, insectos, pájaros, mamíferos, etc. En un invernadero, las flores pueden ser polinizadas por los fanáticos agitando suavemente la planta, haciendo que libere granos de polen, o manualmente usando una punta Q o un pincel suave.
Al igual que en el suelo, las plantas cultivadas en acuapónica derivan sus nutrientes y energía para el crecimiento y la reproducción a partir de la fotosíntesis, las sales inorgánicas disueltas y los metabolitos producidos por bacterias y hongos. En acuapónica, los nutrientes se derivan de alimentar a los peces. Las plantas tienen cierta capacidad para seleccionar la velocidad a la que absorben varios iones. El hecho de que el nutriente se proporcione en cantidades adecuadas no significa que la planta lo esté absorbiendo. Las plantas tienen 16 nutrientes esenciales necesarios para una salud y un crecimiento óptimos (Tabla 8). Los nutrientes esenciales son aquellos que no pueden ser sintetizados por el organismo y se clasifican por estructural, macro y micro, delineando cuánto requiere la planta. Los nutrientes también se pueden clasificar por su movilidad. Los nutrientes móviles son elementos que pueden transportarse a través de la planta (generalmente a un nuevo crecimiento) según sea necesario. Una vez que los nutrientes inmóviles se depositan en las hojas (normalmente hojas más antiguas o primarias), se fijan y no pueden ser transportados a otras partes de la planta. Esto puede beneficiar a los productores cuando los signos de una deficiencia de nutrientes son evidentes al reducir los iones causales. Las deficiencias de nutrientes móviles ocurren en las hojas más viejas, mientras que los nutrientes inmóviles ocurren en el nuevo crecimiento de la planta. Tres nutrientes no se suministran en cantidades adecuadas en los piensos de peces para apoyar el crecimiento de las plantas. Estos nutrientes son calcio (Ca), potasio (K) y hierro (Fe). Como se discutió anteriormente, CaCO3 y K2CO3 se utilizan tanto para modificar el pH como para proporcionar nutrientes esenciales. El hierro se complementa en forma quelada, lo que lo mantiene soluble en el agua y evita que se oxida en el sistema. Se recomienda FE-DTPA porque es más estable al pH adecuado para acuapónica (6.0-7.5) y más rentable que otras formas.
Tabla 8: Dieciséis nutrientes esenciales requeridos por las plantas para una salud y un crecimiento óptimos. Elementos en círculos representan nutrientes limitantes en la acuapónica. Los nutrientes móviles están representados por (m) y nutrientes inmóviles por (i).
- [7.1 Proporcionar y medir nutrientes vegetales] (./7.1-proveer y mensurar nutrientes-plantas.md)
- [7.2 Deficiencias Frecuentes de Nutrientes] (./7.2-Commonon-Nutrient-deficiencies.md)
*Fuente: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Universidad Estatal de Kentucky. Manual de producción acuapónica: un manual práctico para cultivadores. *
Kentucky State University — Janelle Hager, Leigh Anne Bright, Josh Dusci, and James Tidwell.
Esta edición de la biblioteca se ha reformateado y consolidado a partir de la fuente original.
7.1 Proporcionar y medir nutrientes vegetales
Original publication · Publicado por primera vez en FarmHub Learn · Kentucky State University
Los nutrientes entran en el sistema aquapónico en la alimentación de los peces. La cantidad de nitrógeno disponible para la planta está directamente relacionada con el contenido de proteína del alimento. Cuanto mayor sea el contenido de proteínas, más nitrógeno estará disponible para el crecimiento de las plantas. Desafortunadamente, los alimentos ricos en proteínas son muy caros, por lo que alimentar un alimento proteico más alto que lo que requiere su especie de cultivo es prohibitivo. El nitrógeno proviene de la descomposición de proteínas, cuyos componentes estructurales están compuestos de aminoácidos ricos en nitrógeno. Aproximadamente el 20% del nitrógeno y el 50% del fósforo del alimento es utilizado por los peces para el crecimiento. Gran parte del N y P (70% y 30%, respectivamente) se excreta como producto de desecho por las branquias, y el resto (10% y 20% para N y P, respectivamente) se excreta como residuos de partículas. Los residuos de partículas, lo que en acuapónica llamamos «sólidos», también contienen macro y micronutrientes no absorbidos por los peces. La utilización de este producto de desecho se puede lograr a través de la mineralización.
Tabla 9: Análisis de nutrientes del efluente del sistema acuapónico mineralizado después de 14 días.
La mineralización de efluentes de peces funciona de manera similar a los procesos en el suelo. En acuapónica, el efluente concentrado de pescado se descarga en un tanque de retención fuera de línea. Los microbios degradan aeróbicamente (o anaeróbicamente) los materiales sólidos orgánicos, liberando nutrientes inorgánicos solubles en el agua, que luego están disponibles para su uso por las plantas (Delaide et al. 2018, Goddek et al. 2018). Se puede acceder a agua rica en nutrientes a través de la sedimentación de partículas y el desvío de agua desde la parte superior.
Existe poca información sobre las condiciones ambientales ideales necesarias para lograr una mineralización aeróbica eficaz de los efluentes de peces. Los resultados preliminares de los sistemas de investigación acuapónica in situ en la KSU muestran que la mineralización de efluentes de peces durante 14 días resultó en un aumento del 143% en fosfato (PO
4), un aumento del 47% en nitrato (NO3-N) y un aumento ≥ 20% en calcio (Ca), magnesio (Mg) y potasio (K) en comparación con el agua del sistema (Tabla 9). Los sólidos particulados tienen una relación NPK de 4:5:1, así como niveles notables de Ca y Mg.Los nutrientes vegetales se cuantifican a través de pruebas de laboratorio de agua y tejido vegetal. Las pruebas pueden ser bastante costosas para los agricultores (normalmente entre\ $20-\ $75 USD por muestra) y los resultados no son inmediatos. Algunas universidades pueden ofrecer pruebas gratuitas que pueden acelerar el proceso y reducir los costos. La medición de la conductividad eléctrica (CE) del agua es útil para determinar la concentración de sales nutritivas, pero no cuantifica qué nutrientes están disponibles para las plantas. El rango CE aceptable para la acuapónica está entre 0,5-2,0 μS/cm.
*Fuente: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Universidad Estatal de Kentucky. Manual de producción acuapónica: un manual práctico para cultivadores. *
7.2 Deficiencias Frecuentes de Nutrientes
Original publication · Publicado por primera vez en FarmHub Learn · Kentucky State University
Una habilidad que es beneficiosa para los productores de acuapónica para mantener en su caja de herramientas es la capacidad de diagnosticar visualmente las deficiencias de nutrientes. Una vez que una planta exhibe un síntoma de una deficiencia, ya está ocurriendo un estrés severo. La detección y el diagnóstico precoces son importantes.
El proceso de eliminación puede ayudar a los cultivadores a identificar con éxito una deficiencia de nutrientes. Los factores clave incluyen reconocer dónde ocurre en la planta (nutriente móvil o inmóvil); tomar nota de la apariencia general, como el patrón de color o la apariencia general; y eliminar otros factores que pueden estar causando el problema, como daños por la luz o el calor. A continuación se presentan deficiencias de nutrientes comunes que ocurren en la acuapónica.
Nitrogen: Aunque no es muy común en los sistemas acuapónicos, las deficiencias de nitrógeno se producen con mayor frecuencia cuando las unidades de cultivo de peces están por debajo del tamaño de la cantidad de plantas en el sistema. La clorosis completa (coloración amarillenta) de las hojas más viejas es el primer signo y puede extenderse a toda la planta si no se trata (Figura 18a). Otros signos son crecimiento lento o atrofiado y plantas que parecen estiradas. La deficiencia de nitrógeno no suele ser un problema en los sistemas acuapónicos bien diseñados y bien ciclados.
Fósforo: La deficiencia de fósforo en las plantas se caracteriza por una coloración verde oscuro y/o púrpura en hojas más antiguas (Figura 18b). También puede manifestarse en las puntas y bordes de las hojas, dándoles un aspecto quemado. La disponibilidad de P para la planta se reduce considerablemente cuando el pH está fuera del rango de 6.0-7.5 y cuando las temperaturas son ≤ 10^O^C (Islam et al. 2019). Los síntomas son más notables en plantas jóvenes, que tienen una mayor demanda relativa de P que las plantas maduras.
Potasio: La deficiencia de potasio no produce síntomas visibles inmediatamente. Los márgenes foliares aparecerán bronceados, quemados y/o tienen pequeñas manchas negras que luego se agregan en región necrótica (Figura 18c). Los márgenes de las hojas caerán hacia abajo, y el crecimiento será restringido. El potasio es un nutriente clave para el desarrollo adecuado de flores y frutas. El suministro inadecuado de K dará lugar a la caída de las flores de la planta. Las altas concentraciones de K pueden reducir la absorción de Ca por la planta. K es un nutriente limitante en acuapónica y debe ser complementado para mantener los niveles requeridos para el crecimiento de la planta.
Calcium: El calcio es un nutriente limitante en acuapónica. Las deficiencias aparecerán en el crecimiento de nuevas plantas, ya que es un nutriente móvil. Los signos son hojas pequeñas y deformadas que pueden mostrar márgenes quemados (quemadura de punta) (Figura 18d). La pudrición de la flor final en frutos de tomate es un signo característico de una deficiencia de Ca (Figura 18e). Incluso cuando sea adecuado
Ca está presente, está restringida a la planta en condiciones húmedas y tiene relaciones antagónicas con el potasio (Somerville et al. 2014). Además de CaCO
3, el coral triturado se puede utilizar para mantener los niveles de Ca y aumentar la alcalinidad en sistemas acuapónicos. El uso de coral triturado es anecdótico, pero ha sido eficaz en sistemas pequeños y medianos. El uso de una fuente desinfectada es fundamental para no introducir organismos extraños o enfermedades en el sistema
Iron: El hierro es una de las deficiencias más fácilmente reconocidas. La deficiencia de Fe se caracteriza por clorosis (amarillamiento) entre las venas de la hoja (Figura 18f). Las venas en sí permanecerán verdes. Como Fe es un nutriente inmóvil, los síntomas aparecerán en hojas nuevas. Los signos parecen similares a una deficiencia de Mg, pero se diferencian fácilmente, ya que los síntomas de Mg aparecen en hojas más viejas (Mg es un nutriente móvil). Fe quelada se añade al sistema para mantener los niveles de Fe en 2 mg/L.
*Fuente: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Universidad Estatal de Kentucky. Manual de producción acuapónica: un manual práctico para cultivadores. *