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Uso de bioestimulantes en cultivos hidropónicos

Por: Athanasios Koukounaras, Filippos Bantis, Papoui Eleni
Departamento de Horticultura, Universidad Aristóteles, 54124 Tesalónica, Grecia.
*Correspondencia: thankou@agro.auth.gr

cultivo hidropónico

En la actualidad, el sector agrícola tiene que hacer frente a grandes retos como el cambio climático, la seguridad alimentaria, un uso más eficiente de los recursos, así como las incertidumbres logísticas del mercado. El cultivo hidropónico aborda las cuestiones anteriores con una amplia gama de ventajas, como el aumento de los rendimientos, el uso de suelos inadecuados y la ampliación de la superficie de cultivo (invernadero, producción vertical, PFAL, agricultura urbana), los productos biofortificados, la planificación de la producción, el aumento de la eficiencia en el uso de nutrientes, así como la mejora de la gestión del agua. La creciente demanda de sistemas hidropónicos se registra en muchos sectores, especialmente en la producción de hortalizas. Como resultado, se espera que el sector hidropónico crezca a una CAGR del 11,3% y alcance un valor de 17,9 mil millones de $ hasta 2026 desde los 9,5 mil millones de $ en 2020 [1]. Las perspectivas mencionadas también se basan en la creciente demanda de tecnologías modernas como las fábricas de plantas con iluminación artificial (PFAL), los sistemas flotantes, la acuaponía, la aeroponía, etc.

Los sistemas hidropónicos pueden clasificarse en función de la utilización o no de sustrato o en función de la gestión de la solución nutritiva. Independientemente del tipo de sistema hidropónico, la ausencia de suelo provoca la necesidad crítica de un suministro exclusivamente externo de nutrientes. Sin embargo, el coste y el impacto medioambiental de su uso requieren prácticas de gestión óptimas para aumentar la eficiencia del uso de nutrientes por parte de los cultivos. Los bioestimulantes vegetales podrían ser una valiosa herramienta para mejorar la producción de cultivos en hidroponía.

cultivo hidropónico de tomates

Figura 1. Cultivo hidropónico con lana de roca Cultivo hidropónico con lana de roca

Dado que los sistemas hidropónicos se establecen principalmente en entornos protegidos (es decir, invernadero, PFAL), la aplicación foliar de bioestimulantes puede realizarse independientemente de las condiciones ambientales exteriores, mientras que los cultivos muestran una gran uniformidad de tamaño. Además, en los sistemas hidropónicos líquidos, los bioestimulantes pueden añadirse directamente a la solución nutritiva.

Diferentes categorías de bioestimulantes pueden utilizarse con resultados positivos en sistemas hidropónicos. Recientemente se ha informado del uso de digestato como bioestimulante prometedor [2, 3], ya que es rico tanto en materia orgánica como en nutrientes y puede aplicarse fácilmente en un sistema flotante. Los resultados demostraron que añadiendo bioestimulantes es posible reducir las necesidades de fertilizantes inorgánicos sin imponer un efecto negativo en el rendimiento y la calidad de la lechuga. Además, los resultados preliminares demostraron un menor nivel de nitratos en las hojas con el uso de digestato, lo que es alentador para los productores para satisfacer el Reglamento CE 1258/2011 para el límite aceptable de nitratos en la lechuga. Debe tenerse en cuenta el ajuste del pH, cuyo rango óptimo es de 6-7,2 para la disponibilidad de nutrientes, así como las características fisicoquímicas del digestato.

Sistema radicular flotante

Figura 2. Sistema radicular de rúcula cultivada en sistema flotante

Los hidrolizados proteínicos constituyen una categoría importante de bioestimulantes vegetales basados en fuentes proteínicas derivadas por hidrólisis parcial [4]. Una ventaja importante es la posibilidad de aplicarlos como pulverizaciones foliares o en la solución nutritiva. En un estudio realizado con lechuga arrepollada verde y lechuga arrepollada roja cultivadas en sistema flotante, la aplicación de un bioestimulante a base de hidrolizado proteico derivado de leguminosas aplicado tanto en el follaje como en la solución nutriente aumentó su rendimiento al tiempo que tuvo un impacto positivo en la fisiología de la planta y en los parámetros de calidad [5]. Del mismo modo, el uso de aminoácidos en la solución nutritiva, incluso con una concentración reducida de minerales, aumentó el rendimiento y mejoró la calidad nutricional y la seguridad, especialmente al reducir la acumulación de nitratos en los tejidos [6, 7].

Además, el efecto beneficioso de los bioestimulantes vegetales se ha comprobado también en sistemas hidropónicos clásicos con sustrato destinados principalmente a la producción de hortalizas de fruto. En particular, dos pimientos amarillos dulces cultivados en sustrato de lana de roca bajo una concentración reducida de nutrientes (30% de la solución estándar), con la adición de cuatro bioestimulantes, dieron como resultado el aumento del rendimiento y la mejora de su calidad nutricional en términos de actividad antioxidante, vitamina C y contenido fenólico en los frutos [8]. En otro estudio con tomate cultivado hidropónicamente bajo estrés salino, una combinación de aminoácidos inhibió los efectos negativos de la salinidad debido a una mayor acumulación de azúcares solubles totales [9].

Además, las rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) constituyen una categoría muy atractiva de bioestimulantes microbianos, que mejoran la absorción de nutrientes y aumentan importantes parámetros cuantitativos y cualitativos de los cultivos (es decir, rendimiento, calidad), además de mejorar su tolerancia a factores de estrés abiótico [10]. Aunque el estudio de la aplicación de PGPR se centra principalmente en condiciones de suelo, unos pocos ensayos en sistemas hidropónicos mostraron un aumento del rendimiento de varias hortalizas (tomate, pepino, pimiento) con el uso de bacterias de los géneros Pseudomonas y Bacillus [11-13].

Una de las principales preocupaciones en la UE es el reducido consumo de frutas y verduras, por debajo de las cantidades sugeridas por la Organización Mundial de la Salud, a pesar de que varios proyectos pretenden animar a los jóvenes a mejorar sus hábitos alimentarios. Por ello, se han propuesto programas de biofortificación de cultivos como herramienta para aumentar la ingesta diaria de sustancias beneficiosas para la salud. Una revisión reciente [14] ha informado de muchos ejemplos de biofortificación exitosa en sistemas hidropónicos, y un punto clave es la aplicación simultánea de bioestimulantes en la disponibilidad e interacciones de nutrientes en la solución nutritiva

En general, se espera que los sistemas hidropónicos ocupen un lugar destacado en el sector agrícola, especialmente para la producción de hortalizas, por ser una tecnología respetuosa con el medio ambiente y una herramienta valiosa en términos de seguridad alimentaria. Una de las principales ventajas de la aplicación de bioestimulantes vegetales en sistemas hidropónicos es la flexibilidad para su aplicación en la solución nutritiva o como pulverización foliar, lo que minimiza el coste; se trata de un procedimiento sencillo que permite reducir la concentración de nutrientes en la solución y aumentar el rendimiento con mejores características de calidad. Sin embargo, se requieren más estudios para aclarar la forma óptima de uso de bioestimulantes en sistemas hidropónicos (tipo, dosis, forma de aplicación, etc.) para mejorar el rendimiento de los cultivos en diferentes condiciones de cultivo.

REFERENCIAS (haga clic)

1. https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/hydroponic-market-94055021.html

2. Guilayn F., Benbrahim M., Rouez M., Crest M., Patureau D., Jimenez J., 2020. Sustancias de tipo húmico extraídas de diferentes digestatos: Primeros ensayos de bioestimulación de lechuga en cultivo hidropónico. Waste Management 114, 239-245.

3. Ntinas G.K., Bantis F., Koukounaras A., Kougias P.G., 2021. Exploitation of liquid digestate as the sole nutrient source for floating hydroponic cultivation of baby lettuce (Lactuca sativa) in greenhouses. Energies 14, 7199.

4. Colla, G., Rouphael, Y., Lucini, L., Canaguier, R., Stefanoni, W., Fiorillo, A. y Cardarelli, M., 2016. Bioestimulantes basados en hidrolizados de proteínas: origen, actividad biológica y métodos de aplicación. Acta Hortic. 1148, 27-34.

5. Cristofano F., El-Nakhel C., Pannico A., Giordano M., Colla G., Rouphael Y., 2021. Foliar and rootyield and qualitative attributes of two lettuce cultivars grown in floating system. Agronomy 11, 1194.

6. Vernieri P., Borghesi E., Ferrante A., Magnani G., 2005. Application of biostimulants in floating system for improving rocket quality. Journal of Food, Agriculture & Environment 3, 86-88.

7. Tsouvaltzis P., Kasampalis D.S., Aktsoglou D.-C., Barbayiannis N., Siomos A.S., 2020. Efecto de la solución nutritiva de nitrógeno reducido y aminoácidos suplementados sobre la calidad nutricional de lechuga verde y roja cultivadas en un sistema flotante. Agronomy 10, 922.

8. Paradikovic N., Vinkovic T., Vinkovic-Vrcek I., Zuntar I., Bojic M., Medic-SariC M., 2011. Efecto de bioestimulantes naturales sobre el rendimiento y la calidad nutricional: un ejemplo de plantas de pimiento amarillo dulce (Capsicum annuum L.). Journal of Science, Food and Agriculture 91, 2146-2152.

9. Alfosea-Simóna M., Zavala-Gonzalez E.A., Camara-Zapata J.M., Martínez-Nicolas J.J., Simon I., Simon-Grao S., Garcia-Sanchez F., 2020. Efecto de la aplicación foliar de aminoácidos sobre la tolerancia a la salinidad de plantas de tomate cultivadas bajo sistema hidropónico. Scientia Horticulturae 272, 109509.

10. Vasseur-Coronado M., du Boulois H.D., Pertot I., Puopolo G., 2021. Selection of plant growth promoting rhizobacteria sharing suitable features to be commercially developed as biostimulant products. Microbiological Research 245, 126672.

11. Gul A., Ozaktan H., Kıdoglu F., Tuzel Y., 2013. Rhizobacteria promoted yield of cucumber plants grown in perlite under Fusarium wilt stress. Scientia Horticulturae 153, 22-25.

12. Gul A., Ozaktan H., Yolageldi L., Cakir B., Sahin M., Akat S., 2012. Efecto de las rizobacterias en el rendimiento de las plantas de tomate cultivadas hidropónicamente. Acta Hortic. 952, 777-784.

13. García J.A.L., Probanza A., Ramos B., Palomino M.R., Gutiérrez Manero F.J., 2004. Efecto de la inoculación de Bacillus licheniformis en tomate y pimiento. Agronomía 24, 169-176.

14. Sambo P., Nicoletto C., Giro A., Pii Y., Valentinuzzi F., Mimmo T., Lugli P., Orzes G., Mazzetto F., Astolfi S., Terzano R., Cesco S., 2019. Soluciones hidropónicas para sistemas de producción sin suelo: Problemas y Oportunidades en una Perspectiva de Agricultura Inteligente. Front. Plant Sci. 10, 923.