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Naturaleza y Desarrollo

Enero - Junio 2005

Valoración productiva de lechuga hidropónica con la técnica de película de nutrientes (nft) Cuauhtémoc Jaques Hernández y José Luis Hernández M. Transferencia de Tecnología, Centro de Biotecnología Genómica del IPN Blvd. del Maestro s/n esq. Elías Piña, Tel y Fax. 01(899)9243627, Reynosa, Tamaulipas 88700, México [email protected], [email protected] Resumen Se evaluó el sistema hidropónico de la técnica de película de nutrientes (nft) para la producción de lechuga francesa (Lactuca sativa L. var. acephala ) y lechuga romana (Lactuca sativa L. var. longifolia) en las condiciones climáticas artificiales proporcionadas por invernadero en el ciclo otoño-invierno en Reynosa, Tamps. El semillero se desarrolló en otoño y la producción en invierno. La producción de lechuga francesa obtenida fue de 0.55 kg/pieza (23.6 ton/ha/ciclo) y 0.40 kg/pieza (23.6 ton/ha/ciclo) para la densidad de plantación de 4.3 y 5.9 plantas/m2, respectivamente. La producción de lechuga romana obtenida fue de 0.55 kg/pieza (32.4 ton/ha/ciclo) con una densidad de plantación de 5.9 plantas/m2. El consumo de agua fue de 13.8 litros/planta correspondiendo un 93.0% de este consumo a la evotranspiración y el resto a materia seca. El ciclo de cultivo fue de 27 días en el semillero y de 59 días del transplante hasta el fin de la cosecha. Palabras clave: nft, hidroponia, lechuga.

Abstract The hydroponic system nutrient film technique (nft) was evaluated for the production of French lettuce (Lactuca sativa L. var. acephala) and Roman lettuce (Lactuca sativa L. var. longifolia) under the artificial climatic conditions provided by greenhouse in the cycle autumn-winter in Reynosa, Tamps. The seed plot was developed in autumn and the production in winter. The French lettuce production was 0,55 kg/plant (23,6 ton/ha/cycle) and 0,40 kg/plant (23,6 ton/ha/cycle) when the frame of plantation was 4,3 and 5,9 plant/m2, respectively. The Roman lettuce production was 0,55 kg/plant (32,4 ton/ha/cycle) with a frame of plantation of 5,9 plants/m2. The water consumption was 13,8 liters/plant, corresponding 93.0% of this consumption to evotranspiration and the rest to dry matter. The crop cycle was 27 days in the nursery and 59 days in the hydroponic system from transplanting until the harvest finished. Keywords: nft, hydroponic, lettuce.

Introducción

adecuada alternativa para los productores, ya que tiene como principal ventaja el más bajo consumo de agua reportado, esto debido a que el consumo de agua se limita sólo al requerido para la producción de biomasa y para la evotranspiración de la planta durante el tiempo de cultivo. El presente trabajo se realizó en el invernadero del Centro de Biotecnología Genómica del Instituto Politécnico Nacional en Reynosa, Tamaulipas, donde se empleó un sistema construido bajo el principio de la técnica de película de nutrientes evaluando varios cultivos como modelo. En el presente trabajo se muestran los resultados para la producción de lechuga con este sistema.

La producción agrícola de riego en el norte del estado de Tamaulipas se ha visto afectada considerablemente debido a la sequía que desde hace unos años afecta todo el norte del país. Ante la falta de agua en esta región del estado, más de 300 000 hectáreas se han destinado a cultivos de temporal. Esto ha llevado a plantear alternativas que hagan un uso más eficiente del agua, tanto para continuar con la cultura agrícola tradicional de esta región como para seguir disponiendo de cultivos que tienen un mercado local importante. Ante esta situación, el empleo de sistemas hidropónicos es una

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Ante la situación de la falta de agua y dadas las extremas condiciones climáticas imperantes en el norte del estado de Tamaulipas, es necesario evaluar sistemas de produccion agrícola que signifiquen alternativas reales tanto en productividad y calidad de producto como en ahorro en el consumo de agua por unidad de producto. De acuerdo a lo anterior, se evaluó la producción de lechuga con el sistema de película de nutrientes, como una opción de producción para la agricultura de riego del norte del estado de Tamaulipas

Antecedentes La lechuga es considerada la hortaliza de hoja por excelencia, dada su alta calidad culinaria como ensalada fresca. Se cultiva en todo el mundo bajo diferentes sistemas de cultivo, al aire libre y bajo invernadero, en suelo y también en hidroponia (Carrasco e Izquierdo, 1996). Taxonomía. La lechuga pertenece a la familia de las compuestas y su nombre botánico es Lactuca sativa (Krarup y Moreira, 1998 y CONABIO). Morfología. La lechuga es una hortaliza anual. Su sistema radical, que en general tiene 0.25 m de profundidad, presenta una raíz primaria pivotante, corta y con ramificaciones. El sistema caulinar se desarrolla en dos fases: una vegetativa y otra reproductiva. En la fase inicial o vegetativa la planta presenta un tallo comprimido en el cual se ubican las hojas muy próximas entre sí, generando el hábito de roseta típico de la familia. La disposición de las hojas es variable; en algunas formas las hojas se mantienen desplegadas y abiertas, y en otras, en cierto momento del desarrollo, las hojas se expresan de tal manera que forman una cabeza o cogollo más o menos consistente y apretado. Cuando la lechuga entra en su fase reproductiva emite el tallo floral, que alcanza una altura de hasta 1.2 m. Esta fase se ve acelerada por temperaturas altas y días largos, a pesar que la mayoría de los cultivares modernos son de fotoperiodo neutro. Las flores de esta planta son autógamas (Carrasco e Izquierdo, 1996 y Krarup y Moreira, 1998). Requerimientos climáticos. Esta hortaliza es un cultivo que se adapta mejor a las bajas temperaturas que a las altas. Las temperaturas óptimas para el crecimiento son de 18 a 23°C durante el día y de 7 a 15°C durante la noche, como temperatura máxima se pueden considerar los 30ºC y como mínima puede soportar temperaturas de hasta –6ºC. Tiene un requerimiento de agua relativamen-

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te alto, y la humedad relativa para su mejor desarrollo es de 60 al 80% aunque puede tolerar menos del 60% (Krarup y Moreira, 1998, infoagro.com, Douglas C.S., 2001 y Jackson et al. 2000). Variedades. La lechuga presenta una gran diversidad, dada principalmente por diferentes tipos de hojas y hábitos de crecimiento de las plantas. Las variedades más cultivadas son: • De cabeza, Great Lakes o Batavias (Lactuca sativa L. var. crispa L). • Romanas o de cos. (Lactuca sativa L. var. longifolia (Lam.) Janchen). • Mantecosas o españolas (Lactuca sativa L. var. capitata (L.) Janchen). • De corte u hojas sueltas (Lactuca sativa L. var. acephala Dill). Producción. De acuerdo a los datos del anuario estadístico, la producción nacional de lechuga se realizó mayormente en lugares donde se tiene disponibilidad de agua para riego, en ese año se produjeron en esta modalidad, 212 260 000 kg (en 10 409.85 ha) contra 3 632 000 kg (en 251.0 ha) producidas en la modalidad de temporal. El 80% de la producción nacional se produjo en cinco estados, siendo Puebla el primer productor con 28.1% del total y donde cabe destacar que Tamaulipas no reportó producción significativa. La producción promedio por hectárea es de 10.1 ton/ha promedio por ciclo y el precio en el medio rural tiene un promedio de 2.1 $/ kg, aunque la cotización varía significativamente de acuerdo a la época y la calidad de la producción alcanzando hasta 6 $/kg de acuerdo a los datos en línea del Sistema Nacional de Información e Integración de Mercados de la Secretaría de Economía (SNIIM-SE). Hidroponia bajo invernadero. La principal ventaja que presenta la producción de hortalizas bajo invernadero es la posibilidad de tener mayor control, tanto de las condiciones climáticas como del manejo fitosanitario de los cultivos. La hidroponia o cultivo sin tierra se realiza básicamente por tres metodologías: en medio líquido, en sustrato sólido inerte y aeroponia. Entre las ventajas se destacan: menor consumo de agua por kilogramo de producto y mayor producción por superficie empleada, aunque la inversión inicial requerida para establecer una unidad de producción bajo este sistema es relativamente alta. En el ámbito comercial los sistemas hidropónicos más empleados son los que emplean sustratos sólidos inertes. Sin embargo, los problemas de riesgo medioambiental

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que se presentan con la disposición final de los sustratos agotados y la pérdida tanto de agua como fertilizantes por lixiviación, han enfocado el interés por los sistemas que involucran el reciclado de lixiviado y aún más por aquellos sistemas que no requieren sustrato, tales como el sistema de la técnica de película de nutrientes (Marins y López, 1998, Papadopoulos 1991, Papadopoulos et al., 1999, y Bugbee, 1995). Este sistema en la actualidad ya es muy empleado para estudios de los cultivos bajo hidroponia, así como para producción comercial a diferentes escalas (Productora Agropecuaria San Miguel. http:/ www.agrosanmiguel.com.mx/, Marins y López, 1998 y Burrange, 1992). Los elementos requeridos para el desarrollo de las plantas son incluidos en la solución nutritiva empleada. La solución nutritiva se emplea para mantener el valor de la conductividad en los valores adecuados para los cultivos que generalmente son de 0.15 a 0.3 S/m (Papadopoulos A.P., 1999). El valor de pH recomendado para el cultivo de lechuga es de 6.0 a 6.5 (Aubert, C., 1997) y generalmente se recomienda para su control KOH y HNO3 o HB3 PO4, ya que éstos aportan nutrientes al mismo tiempo que reducen el pH.

Material y métodos El presente trabajo se realizó en Reynosa, Tamps., en el invernadero del Centro de Biotecnología Genómica del Instituto Politécnico Nacional. El agua cruda o de reposición empleada durante el cultivo tuvo un pH de 7.76 y una composición de 0.05976 kg/ m3 de Ca+, 0.1131 kg/m3 de bicarbonatos como CaCO3, 0.01752 kg/m3 de mg+2 y sólidos totales de 0.649 kg/m3, los cuales daban una CE 0.112 S/m. Semillero. Se empleó semilla de la marca Germinal (México, DF) para las dos variedades de lechuga evaluadas, las cuales fueron: lechuga francesa (Lactuca sativa L. var. acephala ) y lechuga romana (Lactuca sativa L. var. longifolia). La siembra de la semilla de lechuga francesa y romana se realizó en el sistema de germinación Rootcube Growing Medium de Smithers Kent, Ohaio U.S.A. (Kent, OH) de acuerdo al protocolo descrito en su boletín técnico. Para reforzar el desarrollo de la raíz en el semillero se hizo una aplicación de enraizador con base en auxinas, ácido fúlvico y fósforo de Palau-Bioquim, S.A. de C.V. (Saltillo, Coah.). El transplante se realizó cuando las plantas tenían bien desarrolladas las primeras cinco hojas verdaderas, lo que sucedió a los 27 días de la siembra. Se agregó al semillero, solución nutritiva con una

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conductividad eléctrica (CE) de 0.15 S/m a partir del doceavo día y hasta el transplante. Sistema hidropónico. Se empleó un sistema de película de nutrientes que consiste en módulos de dos «estructuras» cada uno con tres tubos de PVC sanitario de 0.152 m de diámetro por 6 m de largo, con 0.250 m de separación entre tubos y 0.8 m entre «estructuras», montados sobre bases de madera, a una altura de 0.7 m sobre el piso y con una pendiente aproximadamente de 1° sobre la horizontal. Se empleó un módulo con un rack donde los ductos cuentan con orificios de 0.04 m de diámetro por 0.25 m de separación y otro rack con orificios del mismo diámetro pero con una separación de 0.35 m. De esta manera las dos variedades de lechuga se cultivaron bajo dos densidades de plantación (4.3 y 5.9 plantas/ m2). Los tubos que contienen las plantas son alimentados de solución nutritiva por un tanque elevado a razón de 1.66 x10-5 a 3.33 x10-5 m3/s. La solución nutritiva se colecta en un tanque a nivel del piso y con una bomba se alimenta el tanque elevado cerrando así el circuito. La bomba opera sobre la base de los niveles de los tanques. El agua, los nutrientes y las soluciones para el control del pH se suministran de forma manual en el tanque horizontal. Solución nutritiva. Se emplearon dos soluciones nutritivas por separado previamente disueltas en agua. La solución A formulada con 50 g/l de nitrato de calcio y la solución B, formulada con 80 g/l de nitrato de potasio, 40 g/l de sulfato de potasio, 60 g/l de sulfato de magnesio, 0.6 g/l de nitrato de amonio, 3 g/l de EDTA, 0.4 g/l de sulfato de manganeso, 0.2 g/l de ácido bórico, 0.08 g/l de sulfato de cobre, 0.04 g/l de sulfato de zinc y 0.01 g/l de molibdato de amonio. Parámetros del cultivo. La soluciones nutritivas A y B fueron alimentadas en volúmenes iguales de acuerdo al valor de la conductividad eléctrica en el agua de recirculación, la cual fue controlada entre 0.21 y 0.25 S/ m. El consumo de solución nutritiva (A y B) y agua se midió por reposición de las soluciones para mantener la CE indicada y por reposición del volumen consumido de los tanques de almacén, respectivamente. El pH en el agua de recirculación durante el ciclo se fijó de 6.0 a 6.5 y se controló empleando KOH y HNO 3 cuando fue necesario. El pH y la conductividad eléctrica fueron monitoreados con medidores de pH y conductividad marca Oakton Instruments (Vernon Hill, IL). La temperatura en el invernadero fue monitoreada con un registrador de datos marca

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Dickson (Addison, IL.). Siete días después del transplante se aplicó fertilizante foliar con base en extracto de algas marinas de Palau-Bioquim, S.A. de C.V. (Saltillo, Coah), para reforzar el desarrollo de la planta.

Se realizó un análisis de varianza para determinar la diferencia estadística entre los tubos del sistema hidropónico, entre las dos densidades de plantación y entre las dos variedades de lechuga.

Peso del producto. La planta se dejó desarrollar hasta floración. La cosecha de hoja se inició a los 49 días del transplante y se prolongó por 10 días, después se dejó que la planta floreciera para conocer el ciclo del cultivo completo. Se obtuvo el peso de la hoja de todas las piezas, así como el peso del tallo, raíz y panoja de plantas seleccionadas al azar.

Resultados y discusión

Diseño y análisis estadístico. Se evaluaron dos cultivares de lechuga y dos densidades de plantación con 48 repeticiones en un diseño de bloques al azar.

El ciclo de cultivo completo fue de 27 días en semillero, 49 días en crecimiento y 10 días de cosecha (Fig. 1). Sólo 59 días del ciclo se requirieron en el sistema hidropónico en ambas variedades de lechuga.

La temperatura en el invernadero fue adecuada para el desarrollo de este cultivo, sólo se presentaron incrementos puntuales por arriba de los 30°C. La temperatura eventual promedio fue de 23°C, considerada adecuada para el desarrollo de la lechuga.

CRONOGRAMA DEL CULTIVO HIDROPÓNICO DE LECHUGA DE CORTE (FRANCESA)

PRIMEROS CORTES

TERMINA COSECHA

TRANSPLANTE

SEMILLERO 1

3

6 12

CRECIMIENTO

27

COSECHA FLOR 76

86

115

Figura 1. Tiempo del ciclo de cultivo de lechuga desde siembra hasta flor. Sólo las etapas de crecimiento, cosecha e inflorescencia se llevaron a cabo en el sistema hidropónico.

En el cuadro 1 se muestran los resultados obtenidos del peso de producto. Aquí se observa, para lechuga francesa, una reducción del peso por pieza y de la

producción estimada por hectárea cuando se tuvo una densidad de plantación con mayor número de plantas por m2.

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Cuadro 1. Producción de lechuga en hidroponia, en la que se muestra el efecto de la densidad de plantación sobre el peso individual, además del consumo de agua para el desarrollo. Lechuga Francesa Francesa Romana

Densidad plantas/m2 4.3 5.9 4.3 y 5.9

Producción kg/pz ton/ha 0.55 23.6 0.40 23.6 0.55 32.4

Agua* l/planta 13.8 13.8 13.8

*Agua consumida en el ciclo por planta.

De acuerdo al análisis estadístico (cuadro 2) no se encontró diferencia significativa entre los ductos, sin embargo sí existe diferencia significativa entre las densidades de plantación y las dos variedades empleadas. Los resultados obtenidos de 23 ton/ha muestran un incre-

mento significativo de más del 100% en comparación a las 10 ton/ha obtenidas de manera convencional en suelo de acuerdo al Anuario Estadístico de la Producción Agrícola 1999.

Cuadro 2. Análisis de varianza para comparación entre ductos, densidades y cultivares. Comparación

FBcalc FB0.05

HBO

Entre ductos del mismo rack

0.65 < 3.21 Se acepta

Entre densidad de plantación

11.01 > 3.99 Se rechaza

Entre cultivares

12.65 > 4.16 Se rechaza

HB OB{=} No diferencia entre tratamientos

Se comprobó que el sistema hidropónico es una buena alternativa para el cultivo de lechuga en suelo para otoño-invierno, tanto por el volumen de producción como por el menor requerimiento de agua para el cultivo. De acuerdo a la tecnología del cultivo se pueden tener al menos tres ciclos en la temporada de baja temperatura en el norte de Tamaulipas. Esto significa, de acuerdo con los datos obtenidos de 23.6 ton/ha/ ciclo que se pueden producir hasta 70 ton de lechuga por hectárea en tres ciclos en el periodo comprendido de octubre a marzo cuando las temperaturas medias en el invernadero son menores a los 25ºC. Sin embargo, para el periodo de abril a septiembre se debe tener en cuenta la característica de poca tolerancia al calor de esta hortaliza y en consecuencia cultivar hortalizas con mayor tolerancia a altas temperaturas como tomate y berenjena.

El consumo de agua por planta fue de 0.0138 m3AGUA (13.8/planta) contra los 0.121 m3AGUA/planta (121/planta) requeridos por los sistemas de riego tradicionales. El consumo de agua observado significa que se requirieron 32.4 lAGUA /kgLECHUGA, lo que equivale a 445 g AGUA / g , teniendo en cuenta que la lechuga está consMATERIA SECA tituida por 96% de agua y 4% de materia seca.

Conclusiones Al obtener 23.6 ton/ha de lechuga francesa y 32.4 ton/ha de lechuga romana, los resultados obtenidos son satisfactorios pues se logró incrementar en más del 100% la producción de lechuga reportada en suelo (10 ton/ha). Es necesario mencionar que en suelo la densidad de plantación es inferior (2.5 plantas/m2) al empleado en el sistema hidropónico de esta evaluación (4.3 plantas/m2), ya que en suelo la distancia entre surcos o fila suele hacer la diferencia entre el suelo y el sistema hidropónico, que aunque éste requiere mayor inversión inicial, optimiza el empleo de la superficie.

Queda en perspectiva evaluar la calidad del producto obtenido con respecto a la calidad existente en el mercado, así como el efecto que ésta tiene en los costos y el mercadeo del producto así como otros sistemas con una mayor densidad de cultivo. En la litera-

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tura se reportan otros tipos de sistemas hidropónicos variantes de la película de nutrientes que son más adecuados para la producción de lechuga, tales como el sistema de raíz flotante (Controlled Environment Agriculture. Department of Biological and Environment). Estos sistemas tienen la ventaja de poder incrementar el número de plantas por metro cuadrado y en consecuencia la producción por hectárea, sin afectar la calidad del producto.

Douglas C. Sanders, 2001. Lettuce production. North Carolina Cooperative Extention Service, NC State University, Horticulture Information Leaflet,11:1-2. Jackson, L.; Mayberr, K.; Laemmlen, F.; Koike, S., Schulbach, K. and Chaney, W., 2000. Publication 7215. Iceberg Lettuce Production in California. University of California, Vegetable Research and Information Center. ———, 2000. Publication 7216. Leaf Lettuce Production in California. University of California, Vegetable Research and Information Center.

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Recibido:20 septiembre 04. Aceptado:07 diciembre 04.

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