El cultivo en aguas profundas (DWC, por sus siglas en inglés) es un método hidropónico de producción de plantas que consiste en suspender las raíces de las plantas en una solución de agua oxigenada y rica en nutrientes. También conocido como técnica de flujo profundo (DFT, por sus siglas en inglés), tecnología de balsa flotante (FRT, por sus siglas en inglés) o raceway, este método utiliza un tanque rectangular de menos de un pie de profundidad lleno de una solución rica en nutrientes con plantas flotando en tableros de poliestireno en la parte superior. [1] Este método de flotar los tableros sobre la solución nutritiva crea una cinta transportadora de balsas flotantes casi sin fricción. [2] El DWC, junto con la técnica de película nutritiva (NFT, por sus siglas en inglés) y el cultivo en agregados, se considera uno de los sistemas hidropónicos más comunes que se utilizan en la actualidad. Por lo general, el DWC se utiliza para cultivar cultivos a corto plazo que no dan frutos, como verduras de hoja y hierbas. El DWC fue inventado accidentalmente en 1998 por un cultivador de cannabis tradicional que se hace llamar “Snype”. Esto ocurrió porque “Snype” y su socio (no identificado) tuvieron que viajar a Ámsterdam y necesitaban una forma de alimentar su cultivo de cannabis mientras estaban fuera. Construyeron depósitos de nutrientes y agua que mantendrían a las plantas completamente alimentadas en su ausencia, y así nació el sistema DWC. [ cita requerida ] Revisaron este sistema en 2010 para crear RDWC. [3] El gran volumen de agua ayuda a mitigar los cambios rápidos de temperatura, pH, conductividad eléctrica (CE) y composición de la solución nutritiva. [4]
Los cultivadores aficionados también han utilizado el cultivo en aguas profundas. Las macetas de malla, macetas de plástico con red para permitir que las raíces crezcan a través de su superficie, se llenan con un medio hidropónico como Hydroton o [Rockwool] para sujetar la base de la planta. En algunos casos, no se necesitan macetas de malla. Para la [[oxigenación (ambiental)] de la solución hidropónica, se agrega una piedra difusora. Luego, esta piedra difusora se conecta a una línea de aire que va hasta una bomba de aire.
A medida que la planta crece, la masa de raíces se extiende a través de la lana de roca o hidrotón hasta el agua que se encuentra debajo. En condiciones ideales de crecimiento, las plantas pueden desarrollar una masa de raíces que abarca todo el contenedor en una masa suelta. A medida que la planta crece y consume nutrientes, el pH y la CE del agua fluctúan. Por este motivo, se debe realizar un seguimiento frecuente de la solución nutritiva para garantizar que se mantenga en el rango de absorción del cultivo. Un pH demasiado alto o demasiado bajo hará que ciertos nutrientes no estén disponibles para la absorción por parte de las plantas. En términos de CE, demasiado bajo significa que hay un bajo contenido de sal, lo que generalmente significa una falta de fertilizante, y una CE demasiado alta indica un contenido de sal que podría dañar las raíces de los cultivos. La CE deseada depende del cultivo que esté creciendo.
Un cultivador que utilice un sistema DWC debe modificar el entorno para proporcionar las condiciones adecuadas para un crecimiento óptimo. Si bien esto es cierto para cualquier sistema de producción de cultivos protegidos, como invernaderos, sistemas de interior o granjas verticales, el uso de DWC conlleva algunas responsabilidades específicas que el cultivador debe tener en cuenta. En particular, las raíces de las plantas están suspendidas en una solución nutritiva, a diferencia de un medio de cultivo. Esto requiere una atención especial a parámetros específicos que se describen a continuación con más detalle (oxígeno, temperatura, pH y concentración de nutrientes). Al igual que en otros métodos, los suelos y los medios sin suelo pueden ayudar a actuar como un amortiguador para agentes potencialmente dañinos como enfermedades o problemas de calidad del agua. Dado que las raíces se cultivan directamente en la solución nutritiva, la calidad del agua es la principal preocupación.
Las plantas necesitan oxígeno para llevar a cabo el proceso de respiración de las raíces, que es imprescindible para un crecimiento saludable, como la absorción de sales fertilizantes. [5] La solución nutritiva se oxigena mediante la inyección de gases a través de varios métodos. Lo más común es que la solución nutritiva se oxigene utilizando “piedras difusoras”. Las piedras difusoras están hechas de materiales porosos que, cuando se empuja el aire a través de ellos, crean burbujas. A medida que las burbujas flotan hacia la superficie, se produce la difusión y el agua circundante se oxigena. Dependiendo de la porosidad del material, estas burbujas pueden variar de tamaño. Cuanto más pequeñas sean las burbujas emitidas por la piedra difusora, mayor será la superficie de la población de burbujas. Esto conduce a una mayor tasa de difusión y, por lo tanto, las piedras de “microburbujas”, por ejemplo, son mucho más eficientes que las piedras de acuario habituales. [6]
Otra forma de inyectar oxígeno en la solución nutritiva es mediante el uso de oxígeno líquido (LOx). Este método es más común en entornos comerciales debido a la mayor inversión inicial. Sin embargo, puede ser una opción económica para operaciones medianas y grandes. En este caso, el oxígeno puro se comprime dentro de un tanque y, cuando se libera en la solución nutritiva, fuerza una alta tasa de difusión y oxigenación. Es posible alcanzar niveles de possaturación con este método. [7]
La temperatura del agua es un factor importante en la retención de oxígeno en la solución nutritiva. El agua generalmente se enfría a una temperatura de entre 18 y 24 °C para mantener una concentración adecuada de oxígeno disuelto, ya que la solubilidad de la oxigenación en el agua aumenta a medida que disminuye la temperatura. El enfriamiento del agua también ayuda a prevenir patógenos como Pythium, retrasa el espigado y puede aumentar el rendimiento. [8] [9]
La oxigenación también se puede lograr mediante el uso de peróxido de hidrógeno (H2O2 ) , que cumple la doble función de ser también un agente esterilizante. Sin embargo, es muy importante utilizar las cantidades adecuadas, ya que pueden producirse fácilmente daños en las raíces si se utiliza en exceso. No es adecuado para alcanzar las cantidades de OD necesarias para el crecimiento óptimo de las plantas por sí solo. [10]
Otros parámetros de calidad del agua, como el pH, la alcalinidad y la CE, también son imperativos de controlar y, por lo general, se controlan con inyectores y técnicas de cultivo. La lechuga, por ejemplo, crece mejor con un pH de 5,6 a 6,0, una CE de 1,1 a 1,4 dS·m −1 , una integral de luz diaria de 17 mol·m −2 ·d −1 que puede consistir en una combinación de iluminación natural y suplementaria, una temperatura del aire de 24 °C durante el día y 19 °C durante la noche, una temperatura del agua de 25 °C y un oxígeno disuelto de >7 mg·L −3 . [11]
Los métodos tradicionales que utilizan baldes no conectados requieren que cada balde sea analizado individualmente para determinar el pH y el factor de conductividad (CF). Esto ha llevado a la creación de sistemas de cultivo en aguas profundas con recirculación (RDWC). En lugar de tener baldes individuales, los contenedores de RDWC se conectan entre sí, generalmente mediante un tubo de PVC . También se agrega una bomba en la parte delantera del sistema que extrae agua a través de una línea desde la parte trasera del sistema hasta un balde de control. Esta línea de retorno generalmente tiene un filtro giratorio que limpia las partículas del agua antes de que lleguen a la bomba. Los contenedores individuales, incluido el de control, están aireados. La principal desventaja del RDWC es que las enfermedades pueden propagarse rápidamente en estos sistemas, lo que puede facilitar la transferencia de patógenos de un reservorio a otro. [12]
En el ámbito comercial, los sistemas DWC suelen presentarse en forma de sistemas FRT. Los sistemas FRT utilizan balsas flotantes en estanques que permiten que las raíces de las plantas queden suspendidas en una solución de nutrientes (fertilizantes). [13] Los sistemas comerciales suelen construirse en invernaderos, aunque pueden instalarse al aire libre, bajo otras formas de protección o completamente en interiores. La mayoría de los sistemas DWC comerciales están diseñados para cultivar verduras de hoja verde, como lechuga, verduras de hoja tierna, verduras de hoja grande y hierbas. También se pueden encontrar instalaciones que utilizan DWC para cultivar cáñamo y otros productos, sin embargo, esto es menos común.
Dependiendo del tipo de producto que se esté cultivando, el diseño del sistema y las técnicas de horticultura cambiarán. Para las lechugas y otras hortalizas de hojas grandes, las plántulas generalmente se germinan en celdas de medios sin tierra (como lana de roca o fibra de coco ) y luego se trasplantan a las balsas flotantes, que generalmente están hechas de plásticos de baja densidad, como poliestireno de grado alimenticio. Para las lechugas de hojas tiernas, las semillas a menudo se siembran y germinan en densidades más altas en balsas especializadas hechas para contener medios sin tierra. Algunas de estas balsas se diseñarán con canales que se extiendan a lo largo de la balsa, lo que soporta cultivos más densos y uniformes, en lugar de celdas individuales, que son mejores para la siembra de semillas individuales o menos densas.
Los métodos de cultivo hidropónico no producen, por sí mismos, mejores productos que los cultivos de campo o los cultivos cultivados en el suelo. Más bien, es el entorno controlado de forma directa y más íntima lo que conduce a mejores rendimientos. Con un manejo adecuado, una lechuga cultivada en condiciones ideales en el suelo crecerá tan bien como la misma variedad cultivada en un sistema hidropónico. [14]
Una ventaja que tienen los sistemas DWC sobre otras formas de hidroponía es que las plantas pueden reubicarse durante el período de crecimiento, optimizando el área de cultivo en lo que respecta a la cobertura del dosel y el uso de la luz. En la germinación y el trasplante, las semillas y las plántulas están mucho más cerca unas de otras que más adelante en su ciclo de vida. Por ejemplo, en la producción de lechuga, el espaciamiento inicial de las plántulas puede incluir nueve plantas por pie cuadrado, mientras que el espaciamiento final de las plantas adultas incluirá 3,5 plantas por pie cuadrado. [15]
Las balsas se limpian generalmente después de cada cosecha restregándolas para eliminar la materia orgánica y aplicando cloro u otros agentes desinfectantes para reducir la presencia de enfermedades. En los sistemas comerciales, este proceso suele contar con la ayuda de la automatización, donde las balsas se envían a una máquina a través de una cinta transportadora, en la que se lavan, desinfectan y secan sucesivamente.
