2. título: cultivo hidropónico de brócoli · en un rango entre 6 y 7 para la absorción de...
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2. Título: Cultivo hidropónico de Brócoli (Brassica oleracea) en invernadero
3. Resumen.
Este trabajo presenta los resultados de una investigación de campo sobre el cultivo
hidropónico de Brócoli. El objetivo fue observar y establecer un cultivo hidropónico
de Brócoli (Brassica oleracea) bajo condiciones de invernadero para obtener plantas
libres de plagas y enfermedades. El problema fue el siguiente: ¿Se podrá obtener
un cultivo hidropónico de Brócoli (Brassica oleracea) libre de plagas y enfermedades
si lo cultivamos en el invernadero? Nuestra hipótesis se planteó de la siguiente
manera: Si establecemos un cultivo hidropónico de Brócoli (Brassica oleracea) en
un invernadero, entonces obtendremos plantas libres de plagas y enfermedades.
Para desarrollar el cultivo se realizaron tres etapas. La primera fue establecer un
germinador usando una charola de germinación llena de Peat moss húmedo y
semillas. En la segunda, se prepararon y esterilizaron las bolsas de cultivo usando
como sustrato arena de tezontle. La tercera fue el trasplante de plántulas con un
sistema de riego por goteo. Los resultados obtenidos fueron cualitativos en cuanto a
plantas saludables libres de plagas y enfermedades. Los datos cuantitativos indican
que el tamaño promedio de las plantas fue de 113 centímetros en la planta más alta
mientras que en la más pequeña fue de 93 centímetros. La temperatura osciló en un
intervalo de 3ºC a 45ºC. Se obtuvo una floración temprana debido a las altas
temperaturas dentro del invernadero. Concluimos que logramos nuestro objetivo y
que las temperaturas mayores a los 25ºC provocan la etiolación de las plantas y la
floración temprana de las plantas de brócoli.
4. Introducción.
Este trabajo fue una investigación de campo de un cultivo hidropónico de Brócoli
(Brassica oleracea) bajo invernadero que comenzó a principios de septiembre de
2016 y cuyos resultados se reportan en este informe. La mayoría de los cultivos de
Brócoli han sido en suelo a campo abierto. El propósito de esta investigación de
campo fue observar el crecimiento de esta hortaliza en un invernadero y con la
técnica de hidroponía y cuya información exponemos a continuación.
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4.1. Marco teórico.
¿Qué es la hidroponía?
La hidroponía es el cultivo de plantas sin suelo que se caracteriza por abastecer de
agua y nutrientes a las plantas en las concentraciones y proporciones más
adecuadas. La solución nutritiva contiene los elementos esenciales (N, P, K, Ca,
Mg, S, etc.) que aportan a la planta los nutrientes necesarios para crecer y dar fruto.
La hidroponía utiliza medios inertes llamados sustratos, tales como la grava, arena,
turba, vermiculita, tezontle, perlita, Peat moss, entre otras, y éstos pueden o no
aportar nutrientes para las plantas. Los cultivos hidropónicos tienen muchas
ventajas para las personas que cultivan en invernadero, ya que este permite tener
un clima ideal para el desarrollo de casi todo tipo de plantas.1
En hidroponía, se procura el cuidado de la parte aérea y subterránea de las
plantas. En la primera, la planta está expuesta al medio ambiente, a las plagas y
enfermedades y el clima (temperatura, luz, viento, lluvia, humedad atmosférica). La
segunda, proporciona el oxígeno y el drenaje suficiente para retener la solución
nutritiva y que las raíces la puedan absorber.
Los sustratos cumplen con diversas funciones las cuales son: medios para
crecimiento de raíces, retención y aporte de agua a la planta, retención de
nutrientes, aireación e intercambio gaseoso, amortiguadores de cambios de pH.,
alta porosidad y baja densidad, buena circulación de aire, buen drenaje, tamaño de
partícula apropiada, estabilidad física y uniformidad. Este también debe ser libre de
patógenos y sustancias tóxicas y de fácil disponibilidad en el mercado. El tezontle es
un sustrato inorgánico, que cumple adecuadamente todas las características ya que
tiene un bajo costo, es reciclable y no contamina ni aporta nutrientes a la planta.
Solución Nutritiva Hidropónica (SNH).
Existen varias fórmulas para preparar soluciones en hidroponía. Sin embargo, la
solución que más estabilidad tiene es la de Steiner, que fue la que utilizamos en
nuestro cultivo. Steiner propuso que debe de existir determinada proporción entre
cationes y aniones, como se indica en la siguiente tabla.
1 Resh, Howard M. (2006). Cultivos hidropónicos, España, ediciones Mundi-Prensa, p. 33.
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Figura 4. Cantidades de fertilizantes para preparar una solución nutritiva según
requerimientos establecidos por Steiner (Sin considerar el contenido de agua).
Fuente
PM
Mol
Gramos
Aniones Cationes
NO3- H2PO4
- SO4= K+ Ca++ Mg++
Ca(No3)2 164 4.5 738 9 9
KH2PO4 136 1 136 1 1
KNO3 101 3 303 3 3
MgSO4. 7H2O
246
2
492 (Ajuste por pureza 615)
4
4
K2SO4 174 1.5 261 3 3
Total 12 1 7 7 9 4
Suma 20 20
Para preparar la solución nutritiva hidropónica (SNH), se deben disolver una
a una las sales fertilizantes en agua para que la planta pueda tomar lo que necesita
para su desarrollo. Al disolverse las sales forman iones y estos son los que se
absorben por medio de la raíz.
La solución nutritiva se prepara a base de sales comerciales que se
consiguen en las tiendas de agroquímicos al igual que las charolas de germinación,
las bolsas de cultivo, el Peat moss y el tutor. Cuando se disuelven las sales en el
agua, aumenta la conductividad eléctrica. La conductividad eléctrica (CE) se refiere
a la cantidad de iones disueltos en el agua que tienen carga negativa (aniones) y
positiva (cationes) y cuyo arreglo espacial dentro del agua permite conducir la
electricidad. La cantidad en gramos de cada uno de los iones de las sales se calcula
en partes por millón (ppm). Mientras más sales contenga la solución más grande
será el valor de la CE. Un medidor de la CE nos da valores en unidades llamadas
mMho. Un mMho equivale a 660 ppm de los Sólidos Totales Disueltos (TDS) en la
solución nutritiva.
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En una solución hidropónica la CE no debe sobrepasar un rango entre 2 y 4
mMho a 25º C para no causar daños a las plantas.
Otro parámetro que se toma en cuenta en una solución hidropónica nutritiva
es el pH. El pH o potencial de hidrógeno, es un término empleado para expresar el
grado de acidez o alcalinidad de una solución. La escala tiene valores que van del 1
al 14, siendo el 7 el valor neutral. Una solución será ácida si el pH es menor a 7;
será alcalina si es mayor a 7. La mayoría de las plantas prefieren un pH con valores
en un rango entre 6 y 7 para la absorción de nutrientes. Si los valores están por
debajo o por arriba de este intervalo, la planta puede expresar deficiencia de algún
elemento por deficiencia en su absorción debido al efecto del pH.2
El invernadero.
Es una construcción agrícola de estructura metálica, usada para el cultivo de y/o
protección de plantas, con cubierta de película translucida que no permite el paso de
la lluvia al interior y que tiene por objetivo reproducir o simular las condiciones
climáticas más adecuadas para el crecimiento y desarrollo de las plantas cultivadas
establecidas en su interior. El invernadero que utilizamos cuenta con una cubierta
de plástico en la parte superior y malla antiafidos en los laterales para evitar el paso
de plagas (Fotos No. 1 y 2). Tiene una superficie de 30 m2 y un sistema de riego por
goteo regulado por un programador marca Excore. La temperatura se midió con un
termómetro de máximas y mínimas temperaturas. El piso estuvo cubierto por
tezontle y cuenta con una exclusa que es una puerta de acceso previa al
invernadero (foto No. 1). Posee cortinas laterales que se pueden cerrar si es
necesario. Para proteger del frío al cultivo, se colocó un plástico sobre los tutores.
En los vértices se acomodaron mallas rellenas de guata con cal para evitar la
entrada de insectos.
2 Resh, Howard M. (2006). Cultivos hidropónicos. España, ediciones Mundi-Prensa, p. 46,
Samperio Ruiz, Gloria (2004). Un paso más en la hidroponia. México, Diana, p. 91.
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Foto No. 1. Invernadero para cultivos
hidropónicos
Foto No. 2. Suelo con tezontle y mallas
antiáfidos.
Descripción e importancia de la especie.
Esta hortaliza es originaria del mediterráneo y Asia Menor. Italia, Libia y Siria
recolectaron los primeros ejemplares de esta planta proveniente de las coles y las
coliflores. El cultivo de Brócoli italiano (Brassica oleracea italica) y el brócoli de
cabeza (Brassica oleracea) se parecen a una coliflor.
El Brócoli está compuesto por: tallo,
brotes y hojas.
● Tallo: Es el soporte de la planta y
transporta fotosintatos.
● Brotes: Composición de capullos
que soporta el tallo. Pueden medir
de 1.5 a 7.5 cm de diámetro.
● Hojas: Lámina que se expande
desde el tallo. Parte donde se realiza el proceso de respiración y
transpiración (fotosíntesis).
El Brócoli es uno de los alimentos llamados “superfoods” en la población mundial
que crece rápidamente, y la gente demanda alimentos sanos y nutritivos. Se ha
descubierto que el Brócoli es altamente vitamínico y tiene propiedades que ayudan
a combatir las células cancerígenas y retrasa el envejecimiento.
El cultivo de Brócoli se ha convertido en un negocio rentable. Actualmente una
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hectárea de Brócoli aporta una producción de 15 toneladas. En los últimos treinta
años la superficie sembrada se incrementó a un ritmo del 13.8%. En la República
Mexicana se siembra un superficie de 240 000 hectáreas de Brócoli.3
Aunque se puede cultivar todo el año, el clima para el cultivo del Brócoli es
preferentemente templado y frío, en una temperatura ideal entre 8ºC a 17ºC, aunque
puede soportar de 2ºC a 25ºC y un fotoperiodo de 11 a 13 horas de luz y humedad
relativa intermedia a baja.4 Los suelos que más se adaptan al Brócoli son los que
tienen un mayor grado de acidez siendo un pH de 6 a 7 el óptimo. El suelo debe ser
de textura arenosa con buenas condiciones de humedad porque así se propicia una
rápida filtración del agua y la planta puede absorber con mayor facilidad los
minerales que requiere. 5 De acuerdo a la estación del año podemos encontrar tres
variedades de Brócoli las cuales se conocen de la siguiente manera.
Variedad temprana. Se siembra a finales de junio, en clima frío templado y se
recolectan durante los meses de octubre, noviembre y diciembre.
Variedad de media estación. Se siembra en la misma fecha y se recolecta en
enero y febrero.
Variedad tardía. Se cosecha durante los meses de marzo, abril y mayo.
Las plagas características del Brócoli son el pulgón, un insecto agrupado en
colonias que se aloja por debajo de la hoja, devorando lentamente a la planta; el
gusano minador causa perforaciones en el follaje y el gusano trozador es una larva
pequeña que corta el tallo de las hojas. Las enfermedades son el mal de almácigo,
causante del marchitamiento de las plantas por hongos del suelo; el mildú, que es la
decoloración de las hojas por exceso de agua y lo causa el Perenospora y la
alternaria, un hongo que seca a las hojas.
El proceso de siembra se divide en tres fases: primaria, industrial y de consumo.
En la primera el proceso de producción comienza con la labranza del terreno,
fertilización, control de plagas y enfermedades. La mejor forma de sembrar el
Brócoli es usando la plántula, donde solo se necesita que desarrolle unas cuantas
hojas, con una altura entre 12 y 15 centímetros para ser trasplantada al terreno. El
3 Subsecretaría de Fomentos a los Agronegocios (2011). Monografía de cultivos. Brócoli. México, Gobierno
federal, SAGARPA, p. 1. 4 Hernández, Hernández Epigmenio (2013). El cultivo de Brócoli (Brassica oleraceae itállica) para exportación en
el Norte del Estado de Guanajuato memorias de experiencia personal. Saltillo, Coahuila, México, Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, p. 12. 5 Subsecretaría de Fomentos a los Agronegocios, Op. Cit., p. 2.
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trasplante del Brócoli necesita surcos que tengan una distancia de 50 a 80
centímetros y entre una plántula y otra de 30 a 40 centímetros, la segunda se refiere
a la logística de almacenaje y distribución de la planta, mientras que la tercera se
refiere al consumo por parte del público que prefiere esta hortaliza. La cosecha se
realiza cuando los brotes están totalmente compactados. El color del brócoli es
verde, verde grisáceo y verde azulado. El corte del brócoli se realiza en las horas
más frescas de la mañana, la longitud del tallo es de 8 a 10 cm en los brotes y debe
mantenerse en lugares frescos y húmedos para que conserve su calidad.6
Actualmente se siembran 30 mil hectáreas al año de brócoli, coliflor y repollo,
principalmente en los estados de Guanajuato y Querétaro, siendo Guanajuato
donde se produce la mejor calidad y sanidad del mundo.7 Se cosechan
aproximadamente 200 487 toneladas que se destinan principalmente a los
mercados de exportación, lo que representa una importante entrada de divisas y
empleo para la región.
Debido a la importancia que tiene el cultivo de Brócoli en México, los objetivos de
nuestro trabajo son los siguientes:
4.2. Objetivo. Observar y establecer un cultivo hidropónico de Brócoli (Brassica
oleracea) bajo condiciones de invernadero para obtener plantas libres de plagas y
enfermedades.
4.3. Problema. ¿Se podrá obtener un cultivo hidropónico de Brócoli (Brassica
oleracea) libre de plagas y enfermedades si lo cultivamos en el invernadero?
4.4. Hipótesis. Si establecemos un cultivo hidropónico de Brócoli (Brassica
oleracea) en un invernadero, entonces obtendremos plantas libres de plagas y
enfermedades.
5. Desarrollo.
Preparación del germinador. El día 8 de septiembre del 2016 se preparó el
germinador de unicel de 10 centímetros de alto con 100 cavidades. Se rellenó con
6 SAGARPA (2011). Brócoli. Monografía de cultivos. México, SAGARPA, p. 2.
7 Hernández, Hernández Epigmenio (2013). El cultivo de Brócoli (Brassica oleraceae itállica) para exportación
en el Norte del Estado de Guanajuato memorias de experiencia personal. Saltillo, Coahuila, México, Universidad
Autónoma Agraria Antonio Narro, p. 14.
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una mezcla de Peat moss y perlita en proporción 1:1. La perlita es un material
silíceo de origen volcánico extraído de los ríos de lava, absorbe de tres a cuatro
veces su peso en agua, tiene un pH neutro de 6.0 - 8.0.8 El Peat moss es un
sustrato a base de musgo deshidratado y triturado, es muy utilizado en los cultivos
hidropónicos ya que tiene una gran capacidad de retención de agua y aireación,
además de que tiene un gran intercambio catiónico ya que su pH radica entre 3.5 -
8.5; después colocamos el sustrato en cada una de las cavidades del germinador
hasta el tope cuidando que se llenaran con la cantidad necesaria dando ligeros
golpes al recipiente para que lograra asentarse en los espacios que pudieran quedar
(Foto No. 3).
Foto No. 3. Preparando el germinador
Foto No. 4. Germinador envuelto en
plástico negro
Cuando el germinador estuvo listo, le pusimos una semilla de brócoli en la
superficie de cada espacio cuidando que esta hiciera contacto con el sustrato.
Hidratamos ligeramente el Peat moss con agua, le pusimos una charola como tapa
y lo envolvimos en un plástico grueso color negro. Se dejó en el invernadero durante
4 días (Foto No. 4). Estuvimos vigilando los germinadores hasta que la mayoría de
8 Resh, Howard M. (2006). Cultivos hidropónicos. España, ediciones Mundi-Prensa, p. 360.
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las hojas cotiledóneas brotaron. En este momento destapamos el germinador para
después ponerlo sobre una charola con solución nutritiva de Steiner durante 4
semanas hasta que las plantas alcanzaron 30 centímetros de altura.
Preparación de las bolsas de cultivo. Se prepararon 22 bolsas para vivero
de 25 cm x 35 cm color negro y se esterilizaron de la siguiente manera: 1) las
bolsas se llenaron con arena de tezontle; 2) se sumergieron durante 15 minutos en
un contenedor de 70 litros con una solución de agua con 50 ml de ácido sulfúrico y
se midió el pH, el cual tuvo un valor de 2; 3) se retiraron de la solución y se
acomodaron en dos filas de 11 bolsas cada una y se aplicó un riego de agua con
manguera para retirar el resto del ácido y 4) se asignaron números a cada planta.
Trasplante. Se realizó de la siguiente manera: a) se sacaron las plántulas del
germinador cuidando de no maltratar la raíz (Foto No. 5); b) se hizo un hoyo en la
bolsa de tezontle y se colocó la plántula con cuidado (Foto No. 6); c) se colocó un
tutor por cada plántula y se instaló el sistema de riego por goteo y en cada planta un
gotero (Fotos 7 y 8).
Riego. Se programaron 4 riegos de un minuto cada día con solución de
Steiner. Diariamente las plantas tuvieron 400 ml de solución.
Parámetros. Se registraron las temperaturas actuales, mínimas y máximas,
así como la humedad relativa y las alturas de las plantas de Brócoli.
Foto No. 5. Extracción de la plántula de
Brócoli. Foto No. 6. Trasplante a bolsa.
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Foto No. 7. Colocación del tutor.
Foto No 8. Sistema de riego por goteo.
6. Resultados.
Los resultados del cultivo de Brócoli fueron cualitativos y cuantitativos y se expresan
a continuación.
Resultados cualitativos. Las 22 plantas florearon dando brotes de 8 a 20
cm de diámetro (Fotos 9 y 10). Las plantas crecieron libres de plagas y
enfermedades, a pesar que estaban cerca de otro cultivo contaminado con una
enfermedad causada por un hongo llamado cenicilla. El 30 de enero los brotes
dieron flores amarillas y hasta la fecha todas las plantas florearon, dando brotes
secundarios (Fotos 11 y 12).
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Foto 9. Brote de Brócoli, hojas sanas.
Foto 10. Plantas libres de plagas y
enfermedades.
Foto No. 11. Floración del Brócoli.
Foto No. 12. Brotes secundarios.
Se puede apreciar en las fotos No. 11 y 12 que los brotes fueron de tamaño
pequeño, de diámetro entre 8 y 20 cm. Las plantas alargadas y las hojas sanas de
buen tamaño.
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Resultados cuantitativos. Los resultados cuantitativos se pueden apreciar
en las siguientes tres gráficas. En la gráfica I se encuentran los datos del tamaño de
las plantas en centímetros. En la gráfica II, los datos de la Humedad Relativa y en la
Gráfica III los de las temperaturas mínima, máxima y actual.
Gráfica I. Tamaño de las plantas de Brócoli
En esta gráfica se puede observar que el crecimiento de las plantas de
Brócoli estuvieron en un intervalo de 93 cm a 113 cm, dando un rango de 20 cm
entre la planta más alta y la más pequeña.
Gráfica II. Humedad Relativa (HR)
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En la gráfica II se aprecia que la Humedad Relativa más baja fue del 10 %,
mientras que la más alta fue de 77 %.
Gráfica III. Temperatura promedio
En esta gráfica se puede observar que la temperatura osciló en un intervalo
de 45°C como temperatura máxima y 3°C como temperatura mínima.
7. Análisis e interpretación de resultados.
En base a las gráficas, se puede observar que las plantas de brócoli tuvieron un
desarrollo homogéneo y una etiolación temprana. Esto se debe a las siguientes
observaciones:
● La ventilación: Dentro del invernadero teníamos un ventilador grande el cual
estaba situado frente a las plantas de Brócoli. A pesar de ello, la temperatura
se elevó por encima de los 25 º C, llegando a los 45 º C. Motivo por el cual,
las plantas florecieron más rápido de lo que teníamos planeado.
● La humedad relativa fue inversamente proporcional a la temperatura que
existía dentro del invernadero debido a que si esta era mayor la humedad
disminuía y viceversa.
● El tamaño de las plantas fue homogéneo, variando solamente en un rango de
20 cm. Las temperaturas máximas que registramos estuvieron por encima de
los 25°C reportados en la bibliografía, esto pudo haber sido la causa de los
brotes pequeños y la floración temprana.
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● El aspecto de las plantas fue sano y libre de plagas y enfermedades.
8. Conclusiones.
Comprobamos que sí se puede obtener un cultivo hidropónico en invernadero de
brócoli libre de plagas y enfermedades ya que a pesar de tener a un lado un cultivo
de chícharo infectado con cenicilla, nuestros brócolis permanecieron sanos.
La genética de la semilla fue uno de los factores importantes para que
nuestras plantas se desarrollaran sanas y resistentes a enfermedades; el
invernadero protegió a las plantas de las plagas. La Solución Nutritiva de Steiner
permitió que los brócolis fueran sanos sin mostrar síntomas de deficiencias.
Notamos que si se tienen temperaturas muy altas y ventilación poco eficiente,
el cultivo comenzará una etiolación temprana, además de que brotara floración
amarilla. Para evitarlo necesitamos tener control del clima dentro del invernadero el
cual puede lograrse con un extractor de aire y un humidificador con buena
capacidad.
9. Fuentes de información.
Arriaga, Silvia E. (2015). Curso Taller Introducción a la Hidroponía. México,
UNAM - CCH Naucalpan, 174 páginas.
Resh, Howard M. (2006). Cultivos hidropónicos. España, Ediciones Mundi-
Prensa, 558 páginas.
Hernández, Hernández Epigmenio (2013). El cultivo de Brócoli (Brassica
oleraceae itállica) para exportación en el Norte del Estado de Guanajuato
memorias de experiencia personal. Saltillo, Coahuila, México, Universidad
Autónoma Agraria Antonio Narro, 129 páginas.
SAGARPA (2011). Brócoli. Monografía de cultivos. México, SAGARPA, 9 páginas
López Torres, Marcos (2011). Horticultura. México, Trillas, 396 páginas.
Samperio Ruiz, Gloria (2004). Un paso más en la hidroponía. México, Diana, 327
páginas.