La palabra Hidroponia deriva del griego Hydro (agua) y Ponos
(labor o trabajo) lo cual significa literalmente trabajo en agua.
La Hidroponia es una ciencia que
estudia los cultivos sin tierra. Cuando
se habla de hidroponia se tiende a asociarlo con el Japón
como poseedor de alta tecnología, pero esto
no es necesariamente cierto. La hidroponia no es una
técnica moderna, sino una técnica ancestral; en la
antigüedad hubo cultura y
civilizaciones que la usaron como medio de subsistencia. Por
ejemplo, es poco conocido que los aztecas
construyeron una ciudad en el lago de Texcoco (la ciudad de
México se
encuentra ubicada sobre un lago que se está hundiendo), y
cultivaban su maíz en
barcos o barcazas con un entramado de pajas, y de ahí se
abastecían. Hay muchos ejemplos como este; los Jardines
Colgantes de Babilonia eran hidropónicos porque se
alimentaban de agua que fluía por unos canales. Esta
técnica existía en la antigua China,
India,
Egipto,
también la cultura Maya la
utilizaba, y hoy en día tenemos como referencia a una
tribu asentada en el lago Titicaca; es igualmente utilizada
comercialmente, desarrollándose a niveles muy elevados, en
países con limitaciones serias de suelo y agua. Por
ejemplo, es un hecho poco difundido que la hidroponia tuvo un
gran auge en la Segunda Guerra
Mundial: los ejércitos norteamericanos en el
Pacífico se abastecían en forma hidropónica.
En la isla de Hawaii, en Iwo Jima; incluso cuando Estados Unidos
ocupó Japón, se hicieron grandes botes
hidropónicos para abastecer a sus soldados. De allí
nació la hidroponia, en Japón: vino con la Segunda Guerra
Mundial, y los japoneses, por falta de espacio y de agua,
desarrollaron la tecnología norteamericana a niveles
asombrosos. La NASA la ha utilizado desde hace aproximadamente 30
años para alimentar a los astronautas. Hoy en día
las naves espaciales viajan seis meses o un año. Los
tripulantes durante ese tiempo comen
productos
vegetales cultivados en el espacio. La NASA ha producido con esta
tecnología (Controlled Ecological
Life Support System) desde hace mucho
tiempo, desarrollándola incluso para la base proyectada en
Marte.
Muchos de los métodos
hidropónicos actuales emplean algún tipo de
sustrato como grava, arena, piedra pómez, aserrines,
arcillas expansivas, carbones, cascarilla de arroz, etc., a los
cuales se les añade una solución nutritiva que
contiene todos los elementos esenciales necesarios para el normal
crecimiento y desarrollo de
la planta.
Hidroponia, el crecimiento de plantas sin
tierra, debe su desarrollo a los hallazgos de experimentos
llevados a cabo para determinar qué substancias hacen
crecer las plantas y su composición. Se conocen
trabajos de este tipo de fechas cercanas al año 1600. Sin
embargo, el crecimiento de las plantas y la cultura del cultivo
sin suelo es conocida mucho antes que esto. La hidroponia
es por lo menos tan antigua como las pirámides. Una forma
primitiva se ha utilizado en Cachemira durante siglos.
El proceso
hidropónico que causa el crecimiento de plantas en
nuestros océanos data aproximadamente desde el tiempo que
la tierra fue
creada. El cultivo hidropónico es anterior al cultivo en
tierra pero, como herramienta de cultivo, muchos creen que
empezó en la antigua Babilonia, en los famosos Jardines
Colgantes que se listan como una de las Siete Maravillas del
Mundo Antiguo, en lo que probablemente fuera uno de los primeros
intentos exitosos de cultivar plantas
hidropónicamente.
Los aztecas de Centroamérica, una tribu
nómada forzada a ubicarse hacia la orilla pantanosa del
Lago Tenochtitlán, localizado en el gran valle central de
lo que es ahora México, y tratados
bruscamente por sus vecinos más poderosos que les negaron
cualquier tierra cultivable, sobrevivieron desarrollando notables
cualidades de invención. Como consecuencia de la falta de
tierra, decidieron hacerlo con los materiales que
tenían a mano; en lo que debe haber sido un largo proceso
de ensayo y
error, ellos aprendieron a construir balsas de caña,
dragaban la tierra del fondo poco profundo del lago y la
amontonaban en las balsas. Debido a que la tierra venía
del fondo del lago, era rica en una variedad de restos
orgánicos y material descompuesto que aportaba grandes
cantidades de nutrientes. Estas balsas, llamadas Chinampas,
permitían cosechas abundantes de verduras, flores e
incluso árboles
eran plantados en ellas. Las raíces de estas plantas
presionaban hacia abajo y traspasaban el suelo de la balsa hasta
el agua. En
oportunidades se unían algunas de estas balsas que nunca
se hundieron para formar islas flotantes de hasta sesenta metros
de largo.
Con su fuerza armada,
los aztecas derrotaron y conquistaron a quienes una vez los
habían oprimido. A pesar del gran tamaño de su
imperio, ellos nunca abandonaron el sitio en el lago; el que
alguna vez fuera un pueblo primitivo se convirtió en la
enorme y magnífica ciudad de México.
Al llegar al Nuevo Mundo en busca de oro, la vista de
estas islas asombró a los españoles, el
espectáculo de un bosquecillo entero de árboles
aparentemente suspendidos en el agua debe haberlos dejado
perplejos, incluso asustados en esos días del siglo 16 de
la conquista española.
William Prescott, el historiador que escribió
crónicas de la destrucción del imperio azteca por
los españoles, describió el Chinampas como
"Asombrosas Islas de Verduras, que se mueven como las balsas
sobre el agua". Las Chinampas continuaron siendo usadas en el
lago hasta el siglo XIX, aunque en números grandemente
disminuidos. Así que, se puede apreciar, la hidroponia no
es un concepto
nuevo.
Muchos escritores han sugerido que los Jardines
Colgantes de Babilonia eran un sistema
hidropónico, ya que el agua fresca es rica en oxígeno
y se suministraban nutrientes regularmente.
El arroz ha sido cultivado de esta manera desde tiempos
inmemoriales. Los Jardines Flotantes de China son otro ejemplo de
"Cultivo Hidropónico"
Archivos jeroglíficos egipcios antiguos de varios
cientos años A.C. describen el crecimiento de plantas en
agua a lo largo del Nilo.
Antes del tiempo de Aristóteles, Teofasto (327-287 A.C.)
emprendió varios experimentos en nutrición de plantas.
Los estudios botánicos de Dioscorides son anteriores al
primer siglo D.C.
El intento científico documentado más
antiguo para descubrir los nutrientes de las plantas fue en 1600
cuando el belga Jan Van Helmont mostró en su experimento
clásico que las plantas obtienen sustancias del agua.
Él plantó un retoño de sauce de 5 libras en
un tubo que contenía 200 libras de tierra seca la cual fue
cubierta para mantenerla aislada del polvo, después de 5
años de riego regular con agua de lluvia él
encontró el retoño del sauce aumentado en peso a
160 libras, mientras la tierra perdió menos de 2 onzas. Su
conclusión, que las plantas obtienen sustancias para
crecimiento de agua, fue correcta, sin embargo él no
comprendió que también requieren dióxido de
carbono y
oxígeno del aire.
En 1699, John Woodward, un miembro de la Sociedad Real de
Inglaterra,
cultivó plantas en agua que contenía varios tipos
de tierra, la primera solución de nutrientes
hidropónica artificial, y encontró que el mayor
crecimiento ocurrió en agua con la mayor cantidad de
tierra. Puesto que ellos sabían poco de química por esos
días, él no pudo identificar los elementos
específicos que causaban el crecimiento. Concluyó,
por tanto, que el crecimiento de la planta era un resultado de
ciertas substancias y minerales en el
agua, contenidos en el "agua enriquecida", en lugar que
simplemente del agua.
Por las décadas que siguieron a la investigación de Woodwards los
fisiólogos de plantas europeos establecieron muchas cosas.
Ellos demostraron que el agua era absorbida por las raíces
de la planta, que atraviesa su sistema capilar y que escapa en el
aire a través de los poros en las hojas. Descubrieron que
la planta toma minerales tanto del suelo como del agua y que las
hojas expulsan dióxido de carbono al aire. Demostraron
también que las raíces de la planta toman
oxígeno. Otros progresos fueron lentos hasta que otras
técnicas de investigación más
sofisticadas se desarrollaron.
La teoría
de la química moderna, logró grandes adelantos
durante los siglos XVII y XVIII revolucionando la investigación científica. Cuando las
plantas fueron analizadas se determinó que están
compuestas por elementos derivados del agua, tierra y
aire.
Experimentalmente, Sir Humphrey Davy, inventor de la
Lámpara de Seguridad,
desarrolló un método
para realizar la descomposición química por medio
de una corriente
eléctrica. Algunos de los elementos que constituyen la
materia fueron
descubiertos, y, era ahora posible para los químicos
dividir un compuesto en sus partes constitutivas.
En 1792 el científico inglés
Joseph Priestley inteligentemente descubrió que al colocar
una planta en una cámara con un alto nivel de "Aire Fijo"
(Dióxido de Carbono) ésta absorberá
gradualmente el dióxido de carbono y emitirá
oxígeno. Jean Ingen-Housz, unos dos años
después, llevó el trabajo de
Priestley un paso más allá y demostró que
una planta encerrada en una cámara llena de dióxido
de carbono podría reemplazar el gas con
oxígeno en varias horas si la cámara se expone a la
luz solar. Ya
que la luz del sol no tenía efecto sobre el recipiente con
dióxido de carbono, era cierto que la planta era la
responsable de esta transformación notable. Ingen-Housz
estableció que este proceso trabaja más
rápidamente en condiciones de luz intensa, y que
sólo las partes verdes de la planta estaban
involucradas.
En 1804, Nicolas De Saussure publicó los
resultados de sus investigaciones,
indicando que las plantas están compuestas de minerales y
elementos químicos obtenidos del agua, tierra y aire. En
1842 se publicó una lista de nueve elementos considerados
esenciales para el crecimiento de las plantas.
Estas proposiciones fueron verificadas después
por Jean Baptiste Boussingault (1851), un científico
francés que empezó como mineralogista empleado por
una compañía minera, y cambió su área
de estudio a la química agrícola a principios de la
década de 1850. En sus experimentos con medios de
crecimiento inertes, alimentó plantas con soluciones en
agua usando varias combinaciones de elementos puros obtenidos de
la tierra, arena, cuarzo y carbón de leña (un medio
inerte no presente en la tierra) a los cuales agregó
soluciones de composición química conocida.
Él concluyó que el agua era esencial para
crecimiento de la planta proporcionando hidrógeno y que la
materia seca de la planta consiste en hidrógeno más
el carbono y oxígeno que provienen del aire. Él
también estableció que las plantas contienen
nitrógeno y otros elementos minerales, y obtienen todos
los nutrientes requeridos de los elementos de la tierra que
usó; pudo entonces identificar los elementos minerales y
las proporciones necesarias para perfeccionar el crecimiento de
la planta lo que fue un descubrimiento aún
mayor.
En 1856 Salm-Horsmar desarrolló técnicas
para el uso de arena y otros sustratos inertes, varios
investigadores habían demostrado por ese tiempo que pueden
crecer plantas en un medio inerte humedecido con una
solución de agua que contiene los minerales requeridos por
las plantas. El próximo paso era eliminar completamente el
medio y cultivar las plantas en una solución de agua que
contuviera estos minerales.
De los descubrimientos y avances en los años 1859
a 1865 la técnica fue perfeccionada por dos
científicos alemanes, Julius Von Sachs (1860), profesor de
Botánica en la Universidad de
Wurzburg (1832-1897), y W. Knop (1861), químico
agrícola; Knop ha sido llamado "El Padre de la Cultura del
Agua."
En ese mismo año (1860), el profesor Julius Von
Sachs publicó la primera fórmula estándar
para una solución de nutrientes que podría
disolverse en agua y en la que podrían crecer plantas con
éxito.
Esto marcó el fin de la larga búsqueda del origen
de los nutrientes vitales para las plantas, dando origen a la
"Nutricultura".
Técnicas similares se usan actualmente en
estudios de laboratorio
sobre fisiología y nutrición de plantas.
Las primeras investigaciones en nutrición de plantas
demostraron que el crecimiento normal de estas puede ser logrado
sumergiendo sus raíces en una solución de agua que
contenga sales de nitrógeno (N), fósforo (P),
azufre (S), potasio (K), calcio (Ca), y magnesio (Mg), que se
define actualmente como macroelementos o macronutrientes (los
elementos requeridos en cantidades relativamente grandes). Con
refinamientos extensos en técnicas de laboratorio y
química, científicos descubrieron siete elementos
requeridos por las plantas en cantidades relativamente
pequeñas – los microelementos o elementos
residuales. Éstos incluyen: hierro (Fe),
cloro (Cl), manganeso (Mn), boro (B), zinc (Zn), cobre (Cu), y
molibdeno (Mo).
Se estableció entonces la adición de
químicos al agua para producir una solución
nutriente que apoyaría la vida de la planta. En 1920 la
preparación del laboratorio de "cultura de agua" fue
regularizada y se establecieron los métodos para su
correcto uso.
En años siguientes, investigadores desarrollaron
muchas fórmulas básicas diversas para el estudio de
la nutrición de las plantas. Algunos de los que trabajaron
en esto fueron Tollens (1882), Tottingham (1914), Shive (1915),
Hoagland (1919), Deutschmann (1932), Trelease (1933), Arnon
(1938) y Robbins (1946). Muchas de sus fórmulas
todavía se usan en investigaciones de laboratorio sobre
nutrición y fisiología de las plantas.
El interés en
la aplicación práctica de esta "Nutricultura" no se
desarrolló hasta aproximadamente 1925 cuando la industria del
invernadero expresó interés en su uso. Las tierras
del invernadero tuvieron que ser reemplazadas
frecuentemente para superar problemas de
estructura,
fertilidad y pestes. Como resultado, los investigadores se dieron
cuenta del uso potencial de la nutricultura para reemplazar la
tierra convencional por los métodos culturales.
Antes de 1930, la mayoría del trabajo hecho sobre
cultivos sin suelo se orientó al laboratorio para fines
experimentales. Nutricultura, quimicultura, y acuicultura eran
otros términos usados durante los años veinte para
describir la cultura del cultivo sin suelo. Entre 1925 y 1935
tuvo lugar un desarrollo extenso modificando las técnicas
de laboratorio de nutricultura a la producción de cosechas a gran escala.
A final de la década de 1920 e inicio de los
años treinta el Dr. William F. Gericke de la
Universidad de California extendió sus experimentos de
laboratorio y trabajos en nutrición de plantas a cosechas
prácticas en aplicaciones comerciales a gran escala. A
estos sistemas de
nutricultura los llamó
"hidroponia" La palabra se
derivó de dos palabras griegas, hidro, significando el
agua y ponos que significan labor; literalmente "trabajo en
agua." Su trabajo es considerado la base para todas las formas de
cultivo hidropónico, aunque se limitó
principalmente a la cultura de agua sin el uso de medio de
arraigado.
Hidroponia se define ahora como la ciencia de
cultivo de plantas sin el uso de tierra, pero con uso de un medio
inerte, como arena gruesa, turba, vermiculita o aserrín al
que se agrega una solución nutriente que contiene todos
los elementos esenciales requeridos por la planta para su
crecimiento normal y desarrollo. Puesto que muchos métodos
hidropónicos emplean algún tipo de medio que
contiene material orgánico como turba o aserrín,
son a menudo llamados "cultivos sin suelo", mientras que aquellos
con la cultura del agua serían los verdaderamente
hidropónicos.
Hoy, la hidroponia es el término que describe las
distintas formas en las que pueden cultivarse plantas sin tierra.
Estos métodos, generalmente conocidos como cultivos sin
suelo, incluyen el cultivo de plantas en recipientes llenos de
agua y cualquier otro medio distintos a la tierra. – incluso la
arena gruesa, vermiculita y otros medios más
exóticos, como piedras aplastadas o ladrillos, fragmentos
de bloques de carbonilla, entre otros. Hay varias excelentes
razones para reemplazar la tierra por un medio estéril, se
eliminan pestes y enfermedades contenidas en
la tierra, inmediatamente. La labor que involucra el cuidado de
las plantas se ve notablemente reducida.
Unas características importantes al cultivar
plantas en un medio sin tierra es que permite tener más
plantas en una cantidad limitada de espacio, las cosechas de
comida madurarán más rápidamente y
producirán rendimientos mayores, se conservan el agua y
los fertilizantes, ya que pueden reusarse, además, la
hidroponia permite ejercer un mayor control sobre las
plantas, con resultados más uniformes y seguros.
Todos esto se hace posible por la relación entre
la planta y sus elementos nutrientes. No es tierra lo que la
planta necesita; son las reservas de nutrientes y humedad
contenidos en la tierra, así como el apoyo que la tierra
da a la planta. Cualquier medio de crecimiento dará un
apoyo adecuado, y al suministrar nutrientes a un medio
estéril donde no hay reserva de estos, es posible que la
planta consiga la cantidad precisa de agua y nutrientes que
necesita. La tierra tiende a menudo a llevar agua y nutrientes
lejos de las plantas lo cual vuelve la aplicación de
cantidades correctas de fertilizante un trabajo muy
difícil. En hidroponia, los nutrientes necesarios se
disuelven en agua, y esta solución se aplica a las plantas
en dosis exactas en los intervalos prescritos.
Hasta las 1936, el cultivo de plantas en agua y la
solución de nutriente era una práctica restringida
a los laboratorios, donde fueron usados para facilitar el estudio
del crecimiento de las plantas y sobre el desarrollo de la
raíz.
El Dr. Gericke cultivó hidropónicamente
verduras, incluso cosechas de raíz, remolachas,
rábanos, zanahorias, patatas, y el cereal siega, frutas
ornamentales y flores. Usando la cultura de agua en tanques
grandes en su laboratorio en la Universidad de California tuvo
éxito en tomates logrando plantas de hasta 7 metros de
altura. Las fotografías del profesor de pie en una
escalera recogiendo su cosecha aparecían en
periódicos a lo largo del país. Aunque
espectacular, su sistema era un poco prematuro para aplicaciones
comerciales. Era demasiado delicado y requería supervisión técnica
constante.
Fueron muchos los problemas que encontraron los
"cultivadores hidropónicos" con el sistema de Gericke ya
que exigía mucho conocimiento
técnico e ingeniosidad. El sistema de Gericke
consistía en una serie de comederos o cubetas sobre los
cuales colocó en forma estirada una fina malla de alambre,
esto envolvía a su vez una cubierta de paja u otro
material; las plantas se pusieron en esta malla con las
raíces hacia abajo en una solución de agua con
nutrientes dentro de la cubeta.
Una de las dificultades principales con este
método estaba asociada al suministro suficiente de
oxígeno en la solución nutriente. Las plantas
agotarían el oxígeno rápidamente,
absorbiéndolo a través de las raíces, y por
esta razón era indispensable que un suministro continuo de
oxígeno fresco fuese introducido en la solución a
través de algún método de aireación.
Otro problema era apoyar las plantas para que las puntas de las
raíces se mantuvieran en la solución.
La Prensa americana
hizo sus demandas irracionales usuales, llamándolo el
descubrimiento del siglo de la manera más
escandalosa. Después de un periodo incierto en el que
promotores poco escrupulosos intentaron cobrar por la idea
vendiendo de puerta en puerta equipo inútil y materiales,
una investigación más práctica fue hecha y
pronto se estableció la hidroponia como base
científica legítima para la horticultura, con el
consecuente reconocimiento de sus dos ventajas principales:
cosechas de alto rendimiento y de utilidad especial
en regiones no cultivables del mundo.
En 1936, W. F. Gericke y J. R. Travernetti de la
Universidad de California publicaron el registro del
cultivo exitoso de tomates en agua y solución nutriente.
Desde entonces varios entes comerciales empezaron a experimentar
con las técnicas e investigadores, y, agrónomos de
varias universidades agrícolas empezaron el trabajo de
simplificar y perfeccionar los procedimientos.
Se han construido numerosas unidades hidropónicas a gran
escala, en México, Puerto Rico,
Hawaii, Israel,
Japón, India, y Europa. En los
Estados Unidos, sin mucho conocimiento del público, la
hidroponia se ha convertido en un gran negocio; más de 500
invernaderos hidropónicos han sido construidos y
desarrollados.
Una aplicación de la técnica del Dr.
Gericke pronto se demostró supliendo comida a las tropas
ubicadas en islas no cultivables en el Pacífico al inicio
de la década de 1940.
El primer triunfo ocurrió cuando Pan American
Airways decidió establecer un centro de cultivos
hidropónicos en la distante Isla Wake en medio del
Océano Pacífico para proporcionar suministros
regulares de verduras frescas a los pasajeros y tripulaciones de
la aerolínea. Entonces el Ministerio Británico de
Agricultura
empezó a mostrar un interés activo por la
hidroponia, especialmente desde que su importancia potencial en
la Campaña "Cultivar-Más-Comida" (Grow-More-Food)
durante la guerra
(1939-1945) fue comprendida totalmente.
Al final de los años cuarenta, Robert B. y Alice
P. Withrow trabajaban en la Universidad de Purdue y desarrollaron
un método hidropónico más práctico.
Ellos usaron arena gruesa inerte como medio de arraigado,
inundando y drenando alternativamente la arena en un recipiente,
dieron a las plantas el máximo tanto de solución
nutriente, como de aire a las raíces. Este método
se conoció después como el método de la
arena gruesa o grava para hidroponia, a veces también
llamado Nutricultura
En tiempo de guerra el envío de verduras frescas
a las bases en el extranjero no era práctico, y una isla
de coral no es un lugar para cultivarlas; con hidroponia
resolvieron el problema.
Durante la Segunda Guerra Mundial,
la hidroponia, usando el método de la arena gruesa, dio su
primera prueba real como fuente viable para la obtención
de verduras frescas para el ejército de los Estados
Unidos.
En 1945 la Fuerza Aérea de los Estados Unidos,
resolvió el problema de proporcionar verduras frescas al
personal,
implementando la hidroponia a gran escala lo cual dio un nuevo
ímpetu a esta cultura.
La primera de varias grandes granjas hidropónicas
se construyó en la Isla de Ascensión en el
Atlántico Sur. La base se usó como un lugar de
descanso y suministro de combustible para la fuerza aérea
de Estados Unidos, la isla era completamente estéril,
entonces como era necesario albergar una fuerza grande
allí para reparar aviones, toda la comida tuvo que ser
traída por aire, había una necesidad crítica
por las verduras frescas, y por esta razón se
construyó la primera de muchas instalaciones
hidropónicas establecidas por las fuerzas armadas de EEUU
allí. Las plantas eran cultivadas en un medio de arena
gruesa con la solución bombeada en un ciclo prefijado. Las
técnicas desarrolladas en Ascensión se usaron
más tarde en varias instalaciones en las islas del
Pacífico como Iwo Jima y Okinawa.
En la Isla de la Estela, un atolón en el oeste de
Océano Pacífico de Hawaii, normalmente incapaz de
producir cosechas debido a la naturaleza
estéril del terreno, impedía cualquier cultivo
convencional. La fuerza aérea de EEUU. construyó
allí pequeñas "camas de crecimiento" lo cual
proporcionó 120 pies cuadrados de área cultivable.
Sin embargo, una vez puesto en funcionamiento el sistema, el
rendimiento semanal proporcionado era de 30 libras de tomates, 20
libras de judías verdes, 40 libras de maíz dulce y
20 cabezas de lechuga. El Ejército de EEUU también
estableció camas de crecimiento hidropónico en la
isla de Iwo Jima en donde empleó piedra volcánica
aplastada como sustrato, con rendimientos similares.
Durante este mismo periodo (1945), el Ministerio
Aéreo de Londres tomó pasos para comenzar cultivos
sin suelo en la base del desierto de Habbaniya en Irak, y en la
isla de Bahrein en el Golfo Pérsico, donde se
sitúan campos petroleros importantes. En el caso del
Habbaniya, un eslabón vital en comunicaciones
aliadas, todas las verduras tenían que ser traídas
a través de aire de Palestina para alimentar a las tropas
estacionadas allí, lo cual resultaba muy
costoso.
Tanto el Ejército Norteamericano como la Real
Fuerza Aérea abrieron unidades hidropónicas en sus
bases militares. Millones de verduras, producidas sin la tierra,
fueron comidas por soldados aliados y aviadores durante los
años de la guerra. Después de la Segunda Guerra
Mundial los militares continuaron usando hidroponia. Por ejemplo,
El Ejército de los Estados Unidos tiene una sección
especial de hidroponia que produjo más de 8,000,000 lbs.
de productos fresco durante 1952.
También establecieron una de las instalaciones
hidropónicas más grandes del mundo, un proyecto de 22
hectáreas en Chofu, Japón. Durante muchos
años, la práctica empleada era utilizar la llamada
"Tierra Nocturna", la cual contenía excremento humano como
fertilizante La tierra estaba muy contaminada con varios tipos de
bacterias y
amebas; y, aunque el japonés era inmune a estos
organismos, las tropas no lo eran.
Una instalación de 55 acres, fue diseñada
para producir verduras para fuerzas americanas de
ocupación. Permaneció en funcionamiento durante
más de 15 años. Las instalaciones
hidropónicas más grandes en ese tiempo se
construyeron en Japón usando el método cultural de
la arena gruesa. Algunas de las instalaciones más exitosas
han sido aquellas en bases aisladas en Guyana, Iwo Jima y la Isla
de Ascensión.
Después del Segunda Guerra Mundial, se
construyeron varias instalaciones comerciales en los Estados
Unidos, la mayoría de éstas se localizaron en
Florida y estaba a la intemperie, sujetas a los rigores del
tiempo. Pobres técnicas de construcción y operación causaron
que muchas de ellas fueran infructuosas y de producción
incoherente. Sin embargo, el uso comercial de la hidroponia,
creció y se extendió a lo largo del mundo en los
años cincuenta a países como Italia, España,
Francia,
Inglaterra, Alemania,
Suecia, la URSS e Israel.
Uno de los muchos problemas encontrados por los pioneros
de la hidroponia fue causado por el hormigón usado para
las camas de crecimiento. La cal y otros elementos afectaron la
solución nutriente, además, la estructura de metal
también fue afectada por los elementos en la
solución. En muchos de estos primeros viveros se
usó tubería galvanizada y depósitos
metálicos, no sólo se vieron corroídos muy
rápidamente sino que elementos tóxicos para las
plantas se añadían a la solución
nutriente.
A pesar de estos problemas el interés en la
cultura hidropónica continuaba por varias razones: Primero
no se necesitaba tierra, y una gran cantidad de plantas se
podían cultivar en una área muy pequeña.
Segundo al alimentar las plantas apropiadamente se lograba una
producción óptima. Con la mayoría de las
verduras se aceleró el crecimiento y, como regla, la
calidad era
mejor que la obtenida en verduras cultivadas en tierra. Los
productos hidropónicos tenían vida de estante
mayor, así como mayor calidad de almacenaje.
Muchas compañías petroleras y mineras
construyeron grandes viveros en algunas de sus instalaciones en
diferentes partes del mundo donde los métodos
convencionales de cultivo no eran factibles. Algunas estaban en
áreas desérticas con poca o ninguna lluvia, y otras
estaban en islas, como en el Caribe, con poca o ninguna tierra
apropiada para la producción de vegetales.
En el Lejano Oriente empresas
norteamericanas tienen más de 80 acres dedicados a la
producción de vegetales, para alimentar al personal de
perforación en el desierto de varias
compañías petroleras en la India Oriental, el Medio
Este, las zonas arenosas de la Península árabe y el
Desierto del Sahara; en áreas estériles, fuera de
la Costa venezolana, en Aruba y Curazao, y en Kuwait los
métodos sin suelo han encontrado inestimable valor para
asegurar a los trabajadores alimento limpio, fresco y
saludable.
En los Estados Unidos, existen cultivos
hidropónicos comerciales extensos que producen grandes
cantidades de alimentos,
especialmente en Illinois, Ohio, California, Arizona, Indiana,
Missouri y Florida, y se ha desarrollado notablemente esta
cultura en México y las áreas vecinas de
Centroamérica.
Además de los sistemas comerciales grandes
construidos entre 1945 y los años sesenta, se hizo mucho
trabajo en unidades pequeñas para los apartamentos, casas,
y patios traseros, para cultivar flores y verduras, muchos de
éstos no eran un éxito completo debido a factores
como sustratos inadecuados, uso de materiales impropios,
técnicas inadecuadas y poco o ningún control
medioambiental.
Incluso por la falta de éxito en muchos de estos
intentos muchos productores a escala mundial se convencieron de
que sus problemas podrían resolverse. Existía
también la convicción creciente que la
perfección de este método de producción de
alimentos era completamente esencial por la baja
producción de los suelos y el
aumento constante de la población mundial.
Estudios recientes han indicado que hay más de un
millón de unidades hidropónicas caseras que operan
exclusivamente en los Estados Unidos para la producción de
alimentos. Rusia, Francia, Canadá, Sudáfrica,
Holanda, Japón, Australia y Alemania están entre
otros países donde la hidroponia está recibiendo la
atención que merece.
Adicionalmente al trabajo realizado para desarrollar
sistemas hidropónicos para la producción de
verduras, entre 1930 y 1960 un trabajo similar se había
dirigido a desarrollar un sistema para producir alimento para
ganado y aves. Los
investigadores determinaron que los granos de cereal
podrían cultivarse muy rápidamente de esta manera.
Usando granos como cebada, ellos demostraron que 5 libras de
semilla pueden convertirse en 35 libras de alimento verde en 7
días. Cuando se utilizó como suplemento a las
raciones normales, este alimento verde era extremadamente
beneficioso para todos tipo de animales y
pájaros. En animales productores de leche,
aumentó el flujo de ella. En las porciones de alimento, la
conversión fue mejor y se lograron ganancias a menos
costo por la
libra de grano. La potencia de
machos para engendrado y la concepción en hembras
aumentó rápidamente. La avicultura también
se benefició de muchas maneras, la producción de
huevos aumentó mientras el canibalismo, un problema
constante para el avicultor, cesó.
El sistema desarrollado hasta este punto era capaz de
producir de forma consistente; sin embargo, varios problemas se
presentaron. Los primeros sistemas tenían poco o
ningún control medioambiental, y sin el control de
temperatura o
humedad había una fluctuación constante en la
proporción de crecimiento. Moho y hongos en los
céspedes eran un problema constante. Se encontró
que el uso de semilla desinfectada con un porcentaje de
germinación alto era absolutamente esencial para lograr
una buena cosecha.
No obstante, ante éstos y otros
obstáculos, investigadores especializados continuaron
trabajando para perfeccionar un sistema que podría
producir alimentos continuamente. Con el desarrollo de nuevas
técnicas, equipos, y materiales, llegaron a estar
disponibles unidades virtualmente libres de estos problemas.
Muchos de éstos están en uso hoy en día en
ranchos, granjas, y parques zoológicos por el
mundo.
La hidroponia no llegó a la India hasta 1946. En
el verano de ese año las primeras investigaciones se
iniciaron en la Granja Experimental de Kalimpong en el Distrito
de Darjeeling (Gobierno de
Bengala). Al principio varios problemas propios de este
sub-continente tuvieron que ser enfrentados. Incluso un estudio
superficial de los distintos métodos que estaban siendo
utilizados en Gran Bretaña y en América
los reveló como inapropiados para su utilización
por la comunidad de la
India. Varias razones fisiológicas y prácticas, en
particular el aparataje caro y complicado requerido, fueron
suficiente para prohibirla. Un nuevo sistema en el que la
practicidad y simplicidad deberían ser las notas
predominantes tendría que ser presentado si la hidroponia
iba a tener éxito en Bengala o esa parte de Asia. Del
esfuerzo empleado en la resolución cuidadosa de los
problemas encontrados durante 1946-1947 se produjo el desarrollo
del Sistema Bengalí de hidroponia que representó el
fruto del trabajo realizado para cubrir los requerimientos
indios. Un objetivo
guió todos los experimentos llevados a cabo: despojar a la
hidroponia de dispositivos complicados y poder
presentarlo al pueblo de India y el mundo entero
como una manera barata y fácil de cultivar
vegetales sin tierra. Actualmente en la India miles de familias
cultivan sus vegetales esenciales en unidades de
hidropónicas simples en azoteas o en traspatios. El
Sistema de Bengalí hizo mucho más que probarse a
sí mismo: demostró ser útil en las
condiciones más adversas.
Con el desarrollo del plástico,
la hidroponia dio otro paso grande adelante. Si hay un factor al
que podría acreditársele el éxito de la
industria hidropónica de hoy, ese factor es el
plástico.
Como ya se mencionó, uno de los problemas
más urgentes encontrado en todos los sistemas era la
constante contaminación de la solución con
elementos perjudiciales del concreto,
medios de enraizado y otros materiales. Con el advenimiento de la
fibra de vidrio y los
plásticos,
los tipos diferentes de vinilo, los polietilenos y muchos otros,
este problema fue virtualmente eliminado. En los sistemas de
producción que se construyen actualmente en el mundo
se utiliza frecuentemente el plástico, esto incluye el
reemplazo de válvulas
de bronce lográndose eliminar el contacto del metal con la
solución, incluso las bombas son
recubiertas. Usando este tipo de materiales, junto con un
material inerte como un medio de enraizado, el cultivador
está bien encaminado al éxito.
Los plásticos libraron a los cultivadores de
construcciones costosas como las "camas de concreto" y tanques
usados anteriormente. Las camas se aíslan del sustrato
cubriéndolas con una lámina de plástico,
luego se llenan con sustrato u otro medio de crecimiento. Al
desarrollarse las bombas, relojes de tiempo, tuberías de
plástico, válvulas solenoides y otros equipos, el
sistema hidropónico entero se puede automatizar, e incluso
informatizar con el consecuente ahorro de
capital y de
costos
operativos.
Una premisa básica para tener presente sobre la
hidroponia es su simplicidad. Otro descubrimiento importante en
hidroponia fue el desarrollo de un alimento para la planta
completamente equilibrado. La investigación en esta
área aún continúa, pero están
disponibles muchas fórmulas listas para usar, la
mayoría de ellas son completas, pero muy pocas, trabajan
de forma consistente sin necesidad de adaptarlas para las
diferentes fases de la cosecha. Hay también muchas
fórmulas disponibles que pueden ser mezcladas por
cualquier persona, pero el
cultivador promedio prefiere descartar las fórmulas
comerciales.
Además del progreso logrado con el uso del
plástico y el definitivo aumento de la producción
por a las mezclas
nutrientes mejoradas, otro factor de gran importancia para el
futuro de la industria es el desarrollo de hardware para el control
ambiental de los invernaderos.
Inicialmente, la mayoría de los invernaderos
usaban vapor para aumentar la temperatura; pero el costo del
equipo requerido para su aplicación, no permitía en
gran parte que pequeño productor entrara en este campo.
Con el desarrollo de calentadores de aceite o gasolina, sin
embargo, fue posible construir unidades más
pequeñas, y el advenimiento de gases como
butano y propano, han hecho posible la construcción de
invernaderos en casi cualquier lugar.
Mejoras constantes en estos sistemas caloríficos, particularmente la introducción de ventiladores de alta
velocidad y
nuevos métodos para hacer circular aire caluroso a lo
largo de un edificio, permitieron un mayor control al cultivador
de la temperatura en el invernadero. Para instalaciones
comerciales, en invernaderos más grandes, sin embargo, un
sistema de caldera que use vapor o agua caliente sigue siendo el
más barato. Ha habido también mejoras continuas en
las técnicas y equipo para refrescar invernaderos de
diferentes tamaños.
Además de un mejor y mayor control
medioambiental, el uso de nuevos materiales como polietileno,
películas de polyvinilo, y láminas de fibra de
vidrio translúcidos introdujeron métodos
completamente nuevos de construcción de invernaderos a
bajo costo. Éstos dan una amplia gama de opciones al
constructor para cubrir unidades de diferentes longitudes y han
hecho posible muchas nuevas formas, tamaños, y
configuraciones.
La combinación de control medioambiental y los
sistemas hidropónicos mejorados han sido los principales
responsables del crecimiento de la industria durante los
últimos veinte años, y no hay duda que la
hidroponia tendrá gran importancia en la alimentación del
mundo en el futuro.
Como ejemplo de la necesidad de la hidroponia "en 1950
había un total de 3.7 millones de acres de tierra
cultivada en los Estados Unidos. En ese momento la
población en los Estados Unidos era de 150.718.000. En
1970 la extensión cultivada total en acres cayó a
3.2 millones y la población había crecido a
204.000.000. En los próximos 20 años, se estima que
la población de los Estados Unidos crecerá a
278.570.000 un aumento de 79.000.000 de habitantes. Es
difícil proyectar cuántos acres para
producción se perderán durante ese
tiempo"
La hidroponia se ha vuelto una realidad para cultivar
bajo invernaderos en todos los climas. Grandes instalaciones
hidropónicas existen a lo largo del mundo para el cultivo
de flores y verduras. Por ejemplo, hay grandes complejos de
invernaderos hidropónicos en funcionamiento en Tucson,
Arizona (11 acres); Fénix, Arizona (aproximadamente 15
acres); y Abu Dhabi (más de 25 acres), esta
instalación usa agua desalinizada del Golfo
Pérsico. Los tomates y pepinos han demostrado ser las
cosechas más exitosas. Las coles, rábanos, y
frijoles instantáneos también han funcionado muy
bien.
El valle de Salt River que rodea a Phoenix, Arizona,
ilustra lo que sucede cuando la población crece en una
área. El modelo de
crecimiento del Valle de Salt River no sólo es
característico de muchas áreas en los Estados
Unidos, sino de todo el mundo. Los primeros colonos que entraron
en esta área estaban buscando tierra buena y agua. Ambos
estaban presentes allí. Después del Segunda Guerra
Mundial, el excelente clima
causó un boom poblacional. En 1950, dentro de los
límites
del Proyecto Salt River, había 239.802 acres de los que se
evaluaron 225.152 como tierras agrícolas. Entre 1950
y 1960, estas tierras agrícolas disminuyeron en 37.795
acres. Hubo una disminución de 35.411 acres entre 1960 y
1970. Entre 1971 y 1973, ocurrió una pérdida
adicional de 19.172 acres. En 23 años un total de 92.378
acres de tierra apta para la producción de cosechas se
perdieron para siempre.
Con hidroponia no hay necesidad de tierra y sólo
se requiere una quinta parte del agua de un cultivo convencional.
Los productores hidropónicos del futuro usarán el
techo de almacenes y otros
edificios grandes para instalar sistemas comerciales. Un sistema
así ha sido diseñado por los Deutschmann's
Hydroponic Centers of St. Louis, y entró en funcionamiento
en 1986. Allí se cosechan plantas de follaje tropical,
usando hidrocultura. Sin embargo, los invernaderos de azoteas se
usan solamente para la producción de verduras.
El proyecto se volvió una realidad en el
otoño de 1986. A finales del verano de 1988, se
tenía un total de 7 invernaderos en la azotea en
producción completa en el área de St. Louis. Las
ventas de la
compañía de plantas de follaje tropical
habían superado las expectativas con 433 plantas diarias
vendidas en 1994. La sección de producción de
verdura utiliza los invernaderos de azoteas e igualmente estaba
en crecimiento cuando un evento infortunado, no relacionado con
el negocio, obligó a la compañía suspender
su funcionamiento temporalmente.
Hay amplio espacio en casi cualquier azotea. Los que se
necesita además de este espacio es electricidad,
combustible y agua. Sistemas construidos de esta manera
tendrán la ventaja agregada de estar cerca del mercado,
eliminando la necesidad de transportar el producto por
largas distancias. Como el ambiente
dentro de las instalaciones hidropónicas puede
controlarse, estos sistemas pueden producir verduras todo el
año casi en cualquier clima.
El sistema diseñado y construido en St. Louis
demuestra que no hay duda alguna que ya existe la
tecnología para construir tales sistemas
haciéndolos económicamente factibles. Hay, sin
embargo, otros sistemas caseros construidos o diseñados
para tal fin que requieren espacios muy
pequeños.
Hoy, la hidroponia es una rama establecida de ciencia
agronómica, que ayuda a la alimentación de millones
de personas; estas unidades pueden encontrarse floreciendo en los
desiertos de Israel, Líbano y Kuwait, en las islas de
Ceylon, las Filipinas, en las azoteas de Calcuta y en los pueblos
desérticos de Bengala Oriental.
En las Islas Canarias, hay cientos de acres de tierra
cubierta con polietileno apoyado por postes para formar una sola
estructura continua que aloja tomates cultivados
hidropónicamente. La estructura tiene paredes abiertas
para que el viento prevaleciente pase y refresque las plantas. La
estructura ayuda a reducir la pérdida de agua de las
plantas por transpiración y las protege de tormentas
súbitas. Estructuras
como estas pueden usarse también en áreas como el
Caribe y Hawaii.
Casi cada estado en los
Estados Unidos tiene una industria de invernaderos
hidropónicos sustancial. Canadá también usa
extensivamente la hidroponia en el cultivo de cosechas de
verduras en invernadero. Aproximadamente 90% de la industria de
invernaderos en Columbia Británica, Canadá, usa la
cultura del aserrín para superar los problemas
relacionados con la estructura de la tierra y de pestes asociadas
a la misma. La mitad del tomate en la Isla de Vancouver y un
quinto del de Moscú son producidos
hidropónicamente. Hay sistemas hidropónicos en
Submarinos Nucleares Norteamericanos, en Estaciones Espaciales
rusas y en plataformas de perforación en mar abierto. Los
parques zoológicos grandes mantienen sus animales
saludables con alimentos hidropónicos, y muchos caballos
de raza se mantienen con césped producido de esta
manera.
Hay sistemas grandes y pequeños usados por
compañías e individuos en sitios tan lejanos como
la Isla Baffin y Eskimo Point en el Ártico de
Canadá. Los cultivadores comerciales están usando
esta técnica maravillosa para producir comida a gran
escala de Israel a India, y de Armenia al Sahara. En las regiones
áridas del mundo, como México y el Medio Este,
donde el suministro de agua fresca está limitado,
están desarrollándose complejos hidropónicos
combinados con unidades de desalinización para usar agua
del mar como una fuente alternativa. Los complejos se localizan
cerca del océano y las plantas son cultivadas en arena de
playa. En otras áreas del mundo, como el Medio Este, hay
poca tierra apta para cultivar debido al desarrollo de la
industria del petróleo y
el flujo subsecuente de riqueza, la construcción de
instalaciones hidropónicas grandes para cultivar y
alimentar a la población en estas naciones resulta muy
valiosa.
VENTAJAS DEL
CULTIVO POR HIDROPONIA:
- Cultivos libres de parásitos, bacterias,
hongos y contaminación. - Reducción de costos de
producción. - Permite la producción de semilla
certificada. - Independencia de los fenómenos
meteorológicos. - Permite producir cosechas en contra
estación - Menos espacio y capital para una mayor
producción. - Ahorro de agua, que se puede reciclar.
- Ahorro de fertilizantes e insecticidas.
- Se evita la maquinaria agrícola (tractores,
rastras, etcétera). - Limpieza e higiene en el
manejo del cultivo. - Mayor precocidad de los cultivos.
- Alto porcentaje de automatización.
Se denomina sustrato a un medio sólido inerte que
cumple 2 funciones
esenciales :
- Anclar y aferrar las raíces
protegiéndolas de la luz y permitiéndoles
respirar. - Contener el agua y los nutrientes que las plantas
necesitan.
Los gránulos componentes del sustrato deben
permitir la circulación del aire y de la solución
nutritiva. Se consideran buenos aquellos que permiten la
presencia entre 15% y 35% de aire y entre 20% y 60% de agua en
relación con el volumen total.
Muchas veces es útil mezclar sustratos buscando que unos
aporten lo que les falta a otros, teniendo en cuenta los aspectos
siguientes :
- Retención de humedad.
- Alto porcentaje de aireación
- Físicamente estable
- Químicamente inerte
- Biológicamente inerte.
- Excelente drenaje
- Poseer capilaridad
- Liviano.
- De bajo costo
- Alta disponibilidad.
Los sustratos más utilizados son los siguientes :
cascarilla de arroz, arena, grava, residuos de hornos y calderas,
piedra pómez, aserrines y virutas, ladrillos y tejas
molidas (libres de elementos calcáreos o cemento),
espuma de poliestireno (utilizada casi únicamente para
aligerar el peso de otros sustratos.), turba rubia,
vermiculita.
En los cultivos hidropónicos es imprescindible el
uso de un sistema de riego para suplir las necesidades de agua de
las plantas y suministrarle los nutrientes necesarios. Los
sistemas de riego que pueden utilizarse van desde uno manual con
regadera hasta el más sofisticado con controladores
automáticos de dosificación de nutrientes, pH y
programador automático de riego.
Un sistema de riego consta de un tanque para el agua y
nutrientes, tuberías de conducción de agua y
goteros o aspersores (emisores).
El tanque debe ser inerte con respecto a la
solución nutritiva y de fácil limpieza, mantenimiento
y desinfección. El criterio para seleccionar el
tamaño puede variar según el cultivo, localidad,
método de control de la solución nutritiva, etc.
Cuanto más pequeño sea , más frecuente
será la necesidad de controlar su volumen y
composición.
La ubicación del tanque dependerá de la
situación del cultivo. En caso de regar por gravedad,
deberá tener suficiente altura para lograr buena presión en
los goteros, si se riega utilizando una bomba, el tanque puede
ser subterráneo.
Las tuberías de PVC y mangueras de polietileno
son las más económicas. El diámetro
dependerá del caudal y longitud del tramo.
Sistemas de riego
La elección de una u
otra técnica de riego depende de numerosos factores como
las propiedades físicas del sustrato, los elementos de
control disponibles, las características de
la explotación,
etc.
Desde el punto de vista del
movimiento de
agua en el sustrato, los sistemas de riego se pueden clasificar
en dos grandes grupos, aporte de
agua de arriba hacia abajo (goteo y aspersión)
o de abajo hacia arriba (subirrigación).
En el primer caso, el
movimiento del agua durante el riego está regido
principalmente por la gravedad. En el segundo caso, este
movimiento está regido por las fuerzas
capilares.
El sistema de riego y las
características físicas del sustrato están
estrechamente relacionados entre sí, y debe tenerse en
cuenta uno cuando se elija el otro.
Abajo se especifican las características de los
riegos mas utilizados actualmente en cultivo en contenedor.
Básicamente el principio de funcionamiento y su uso son
los siguientes:
a) Riego localizado o por goteo:
El riego localizado consiste en aplicar agua a cada
maceta mediante un microtubo provisto de una salida de bajo
caudal. Es uno de los métodos mas utilizados.
b) Riego por aspersión:
En este sistema el agua es aportada a una cierta altura
sobre el cultivo y cae sobre el follaje. Es un sistema que se ha
utilizado mucho pero que actualmente está en
recesión.
c) Riego por subirrigación
La subirrigación es una técnica de riego
que consiste en suministrar el agua a la base de la maceta. Este
aporte se realiza mediante el llenado de agua de una bandeja
donde están colocadas las macetas. El llenado se puede
realizar bien por elevación de la lámina de agua de
la bandeja (Flujo-reflujo) o haciendo fluir agua por unos
canalones (Morel,1990). Es el método que se está
implantando en los últimos tiempos.
Uno de los sistemas más ventajosos es el riego
por goteo mediante el cual el agua es conducida hasta el pie de
la planta por medio de mangueras y vertida con goteros que la
deja salir con un caudal determinado. Mediante este sistema se
aumenta la producción de los cultivos, se disminuyen los
daños por salinidad, se acorta el período de
crecimiento (cosechas más tempranas) y se mejoran las
condiciones fitosanitarias.
En el riego por aspersión el agua es llevada a
presión por medio de tuberías y emitida mediante
aspersores que simulan la lluvia.
[1]
United States Department of Agriculture and United States
Department of Commerce.
Monica Correa Molnar