RETENCION DE HUMEDAD EN SUSTRATOS
Frías Ramírez J. E. 1*, Yescas Coronado P.1, García Legaspi G.1, Segura Castruita M. Á.1,
Montemayor Trejo J. A.1, Orozco Vidal J. A.1, Álvarez Reyna V. de P.2
1
Institituto Tecnológico de Torreón. Torreón, Coah. México. 2
Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro-UL. Torreón, Coah. México.
*Autor responsable: [email protected]; Carr. Toreón-San Pedro km. 7.5, Ejido Ana, Torreón, Coah. México. CP 27170; Tel. +52(871-7507198)
Resumen
En México, al igual que en muchos otros países, los sustratos se obtienen tradicionalmente por el método de ensayo y error, que consiste en formular mezclas donde las proporciones de los materiales utilizados se establecen de manera arbitraria y no siempre han respondido positivamente desde el doble punto de vista técnico y económico. Se selecciona aquella mezcla que mejore la respuesta del cultivo, sin ser necesariamente la óptima, ya que no se exploran todas las combinaciones posibles de los diversos materiales.
En este estudio se evaluaron 3 sustratos usados principalmente en la comarca lagunera: perlita, arena y peatmost, se realizaron mezclas en diferentes proporciones entre ellos, el objetivo principal fue determinar, analizar y generar ecuaciones que permitan estimar la capacidad de retención de humedad a partir de las relaciones de las propiedades físicas de estos materiales evaluados.
De las ecuaciones generadas a partir de las regresiones entre las relaciones de las propiedades de los sustratos se comprobó que debe determinarse primero la Porosidad Total en base a la Densidad Aparente del sustrato y una vez obtenida la Porosidad Total determinar la Capacidad de Retención de Humedad. Lo anterior es tomando en cuenta que en muchas ocasiones la información sobre densidad aparente es proporcionada por el fabricante de los sustratos en el empaque de los mismos, y en caso necesario es más fácil y rápido determinar Da, por lo tanto con las ecuaciones generadas en este experimento facilitara información a los productores sobre las propiedades físicas de los sustratos.
Palabras clave
Sustratos, capacidad de retención de agua, modelo matemático.
Introducción
En la actualidad, se realizan esfuerzos para encontrar alternativas que ayuden a hacer un uso eficiente del agua, siendo algunos de ellos el perfeccionamiento en los sistemas de riego (Fuentes y García, 1999), el manejo agronómico de cultivos (Díaz et al., 2004) y la producción intensiva en invernadero (Abad y Noguera, 2000).
La tecnología desarrollada en cultivos comerciales de especies hortícolas incluye el uso de un sustrato complejo y una rutina de fertilización. En México, al igual que en muchos otros países, los sustratos se obtienen tradicionalmente por el método de ensayo y error, que consiste en formular mezclas donde las proporciones de los materiales utilizados se establecen de manera arbitraria y no
siempre han respondido positivamente desde el doble punto de vista técnico y económico. Se selecciona aquella mezcla que mejore la respuesta del cultivo, sin ser necesariamente la óptima, ya que no se exploran todas las combinaciones posibles de los diversos materiales.
La caracterización de las propiedades físicas de los sustratos o medios de crecimiento, es crucial para su uso efectivo y en gran medida condiciona el potencial productivo de las plantas, pues constituyen el medio en el que se desarrolla el sistema radicular del cultivo. Dentro de sus funciones básicas está proveer agua y nutrimentos, permitir el intercambio gaseoso desde y hacia la raíz y brindar soporte a la planta. Por su parte, la materia prima es aquel material que puede ser combinado en proporciones volumétricas con otros componentes, para obtener balances adecuados de intercambio gaseoso, retención de agua y nutrimentos necesarios para el crecimiento de la planta. Cabrera (1999), indicó que idealmente, el sustrato debe presentar características físicas y químicas óptimas, que complementadas con un buen manejo técnico soporten un adecuado crecimiento de la plántula; aunque como lo menciona Bastida (2004), no existe un material que reúna todas las propiedades fisicoquímicas óptimas para todos los usos y circunstancias de los cultivos y del contenedor que los mantienen.
La falta de información y el tiempo que requiere la evaluación de las diferentes mezclas, el costo de los materiales y en ocasiones la búsqueda por optimizar recursos, son algunos de los aspectos que muestran la complejidad que existe para la formulación de sustratos específicos por el número de variables involucradas. Esta es la causa de que no se tenga información o se dificulte obtenerla, por lo que la presente investigación pretende caracterizar las propiedades físicas más importantes de sustratos para un balance hídrico y nutrimental en la producción intensiva de hortalizas en invernaderos utilizados en la región y buscar un modelo matemático que nos permita estimar la capacidad de retención de humedad de algunos sustratos y/o mezclas con potencial de uso en la región.
Materiales y Métodos
El experimento se realizo en el laboratorio de análisis agua-suelo-planta del Instituto Tecnológico de Torreón (ITT), ubicado en la Carretera Torreón-San Pedro Km 7.5. Ejido Ana, Municipio de Torreón, Coahuila. Para la caracterización física, se utilizaron 3 sustratos comúnmente utilizados en la producción intensiva regional, dos mezclas en proporción del 50% con base a volumen y una al 33%-33%-33% con base a volumen. Las características físicas evaluadas fueron: Porosidad total (PT), Porosidad de aireación (PA), Capacidad de retención de agua (CRA), Densidad aparente (Da) y densidad de partículas (DP). Las determinaciones se hicieron conforme al método propuesto por Gabriels et. al. 1993, Fonteno 1993, Ansorena 1994, Pire y Pereira 2003.
Se prepararon un conjunto de 10 porometros consistentes cada uno en un cilindro de PVC de 7.62 cm de diámetro y 15 cm de longitud en cuyo extremo inferior se colocó una tapa plástica con cuatro orificios de 5 mm de diámetro en forma equidistante. En el otro extremo del tubo se coloco un anillo plástico removible, para poder incrementar la altura del porómetro y asegurar un llenado uniforme. (De acuerdo al método de Boodt et al. (1974), las muestras fueron colocadas dentro de los porometros hasta su máxima capacidad y se permitió su asentamiento después de dejarlo caer en dos oportunidades desde 7.5 cm de altura sobre una mesa de madera. En cada oportunidad, se rellenaba el cilindro con muestra adicional hasta su borde superior. Los cilindros con las muestra se colocaron en un recipiente con agua cuyo nivel alcanzaba justo debajo del borde superior de forma de forzar el humedecimiento de la muestra desde los orificios del fondo. Todas las muestras fueron dejadas en el agua 24 horas. Este humedecimiento producía un asentamiento adicional en el sustrato por lo que al extraer los cilindros del agua se procedía a remover cuidadosamente el anillo móvil de la parte superior del porometro y se eliminaba el exceso de muestra enrasándola con el borde del tubo con la ayuda de una espátula. Posteriormente, se sujeto a un pedazo de tela porosa (manta) con una liga para cubrir el extremo expuesto de la muestra. Cada cilindro fue colocado de nuevo en agua, esta vez sumergiéndolo por completo, y extraído luego de algunos minutos, repitiendo la operación un par de veces pera permitir la saturación total de la muestra. Luego de 30
definitivamente la muestra del agua. Posteriormente, se drenaron los porómetros colocados verticalmente sobre un soporte, par medir el volumen de agua (Va) drenado en un periodo de 10 minutos, y determinar el contenido de humedad de la muestra por diferencias de pesos después de someterse a secado en estufa a 105 °C durante 24 horas. Este procedimiento fue repetido para cada muestra en diez repeticiones.
Mediante pruebas de laboratorio, se determinaron las siguientes variables: Porosidad total (PT), porosidad de aireación (PA) y capacidad de retención de agua (CRA), en porcentaje, así como densidad aparente (DA) y densidad de partículas (gr cm-3).
Con los datos obtenidos para cada variable se determinaron las relaciones entre DA y PT, PA, CRA y de y la relación entre PT y CRA, mediante un análisis de regresión para obtener la ecuación con mejor ajuste que describa la relación entre las propiedades físicas de los sustratos. El análisis de regresión se realizo para cada sustrato en lo individual y las diferentes mezclas utilizadas en este estudio. Una vez determinadas las ecuaciones para cada propiedad se procedió a estimar PT, PA Y CRA, usando datos promedios de DA en cada sustrato y se compararon con los medidos. De igual manera se estimo CRA a partir de PT y se comparó contra el valor medido.
Los resultados de cada variable fueron analizados mediante estadística descriptiva utilizando el coeficiente de variación (C.V.) para estimar la variabilidad de las muestras y determinar el grado de confiabilidad de los resultados. Así como la obtención del coeficiente de correlación R² para seleccionar las ecuaciones de predicción con mejor ajuste.
Resultados y Discusión
Del análisis de relaciones entre las propiedades de cada material evaluado, se observó que al utilizar las repeticiones de las determinaciones de cada variable en estudio, las pruebas de regresión arrojaron valores bajos R2.
Cuando el análisis de regresión se realizo con los valores promedio de cada sustrato en cada variable, se obtuvieron ecuaciones con mejor ajuste ya que sus coeficientes de correlación fluctuaron entre 0.7 y 0.9, por lo tanto se consideran aceptables, tomando en cuenta la variabilidad que existe por la naturaleza de los sustratos. De acuerdo a lo anterior se procedió a relacionar las propiedades con valores promedio de cada material evaluado y se determinaron las ecuaciones en base a este análisis.
Las ecuaciones obtenidas de la relación de propiedades de los sustratos y sus mezclas que mejor estimaron las propiedades físicas e hídricas de los sustratos y mezclas utilizadas fueron las siguientes:
PT = 11.251Da2 – 31.069Da + 59.161 R² = 0.9624 Ec. 1 PA = 16.34Da2 - 30.222Da + 15.375 R² = 0.9264 Ec. 2 CRA = -36.605Da3 + 60Da2 - 30.237Da + 45.917 R² = 0.7805 Ec. 3 CRA = -0.0398PT2 + 4.2043PT - 66.609 R² = 0.9047 Ec. 4
La determinación de PT a partir de densidad aparente es aceptable, ya que presenta una R² = 0.9624, lo mismo sucede con la PA que presenta una R² de 0.9264; sin embargo la determinación de la CRA a partir de Da fue relativamente más baja que si se obtuviera mediante la PT, debido a los valores de correlación de 0.78 y 0.90 respectivamente.
Al considerar que la PT mostro ser mejor estimador de la CRA, se sugiere que las estimaciones de CRA se realicen a partir de datos de Da con la Ec. 1, estimando la PT y con PT utilizar la Ec. 4 para estimar CRA. Lo anterior es tomando en cuenta que en muchas ocasiones la información sobre Da es proporcionada por el fabricante de los sustratos en el empaque de los mismos, o bien en caso necesario es más fácil y rápido determinar Da; por lo tanto, con las ecuaciones generadas en este
experimento se facilitara información a los productores sobre las propiedades físicas y CRA de los sustratos. Una vez obtenidas las ecuaciones para determinar las características físicas de los sustratos y las mezclas, se procedió a comparar los datos medidos en el experimento contra datos estimados a partir de las ecuaciones generadas en las relaciones realizadas anteriormente. Las variaciones observadas en el Cuadro1 entre estimaciones y valores medidos para cada variable, presentan valores considerablemente bajos ya que en promedio son menores al 2.5 %. Esto indica que estimaciones a partir de las ecuaciones generadas se consideran aceptables, además que evita los costos y tiempo de las determinaciones en laboratorio
.
Conclusiones
Las ecuaciones generadas del análisis de regresión presentan altos valores de ajuste, lo que representa una buena estimación de las relaciones de las propiedades de los sustratos y sus mezclas. Las estimaciones de la CRA, por el modelo matemático propuesto se consideran confiables, ya que la diferencia con los valores medidas fue mínima.
El modelo sugiere que para mayor precisión, se estime la PT con información sobre la Da por su facilidad de obtención; y con la PT estimada se calcula la CRA. Modelos matemáticos como el propuesto facilitan a los productores la obtención de información sobre las propiedades físicas e hídricas de los sustratos y sus mezclas. Se sugiere validar el modelo matemático con otra serie de datos determinados en laboratorio.
Cuadro 1. Diferencias promedio entre valores medidos y estimados de las propiedades físicas de los sustratos en estudio.
Estimaciones con Da Peatmos perlita arena ar-peat ar-per ar-per-peat
PT -1.49 1.72 -0.02 1.81 -1.21 -0.90
PA -2.15 2.31 0.086 -0.83 0.33 0.13
CRA 0.28 -0.34 0.09 2.26 -2.08 -0.15
Estimaciones con PT
CRA 0.52 -0.24 0.36 1.42 -0.58 -1.13
Nota: ar: arena, per: perlita y peat: peatmoss.
Bibliografía
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