REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES DE UN CULTIVO DE TOMATE
BAJO CONDICIONES DEINVERNADERO EN LA SABANA DE BOGOTA

Por: Felipe Calderón Sáenz
Bogotá D.C., Colombia S.A.
Mayo 22 de 1990, Julio de 2005

RESUMEN
INTRODUCCION
MATERIALES Y METODOS
Variedad, Recipientes, Sustrato, Solución Nutritiva, Riego, Podas
RESULTADOS Y DISCUSION
Consumo de agua, Conductividad Eléctrica y pH, Consumo de nutrientes, Composición de las hojas, Composición del fruto y de los tallos, Balance de la Nutrición.
CONCLUSIONES
GRAFICAS

RESUMEN.

Con el siguiente trabajo se pretende tratar de conocer los nutrientes que absorbe un cultivo de tomate bajo condiciones hidropónicas y bajo invernadero en la sabana de Bogotá. Al mismo tiempo se tratará de conocer la relación entre el consumo de nutrientes y la producción y buscar un mecanismo que permita saber si las cantidades de elementos que las plantas están consumiendo en un momento dado están relacionadas con la producción o si se trata de un consumo de lujo. Para lograr este objetivo se diseñó un experimento de cultivo en circuito cerrado con 24 plantas de Tomate var. Money Maker, las cuales se cultivaron durante 21 semanas en canales llenos de cascarilla de arroz e irrigados con solución nutritiva. Se tomaron datos de desarrollo, consumo de agua, consumo de nutrientes y comportamiento de la solución nutritiva. Se midió la producción y se cosecharon las hojas viejas con el fin de hacerles un análisis químico lo mismo que a los frutos y hacer un balance de los nutrientes absorbidos y su reparto en los distintos órganos de la planta. También se midieron otros parámetros como el Oxígeno disuelto, la Conductividad Eléctrica y el pH.

INTRODUCCION.

El rendimiento del cultivo de tomate, tanto a nivel de campo como de invernadero depende naturalmente, de muchos factores corno de la nutrición mineral de las plantas. Desde hace muchos años se habla de los requerimientos nutricionales de las plantas sin que hasta el presente nadie haya dado una definición concreta de este termino. Estos requerimientos pueden ser definidos en términos de lo que una planta necesita para completar su ciclo de vida y producir una determinada cosecha o también como lo que una planta "come" durante un tiempo definido o como lo que las plantas comen en la unidad de tiempo por unidad de superficie etc. Otros encuentran apropiado asimilar los requerimientos de las plantas con los volúmenes exportados de nutrientes por los productos de las cosechas.

Los consumos de elementos nutritivos por parte de las plantas, difícilmente han podido ser estimados a partir de estudios en suelo. Esta dificultad nace de las imprecisiones inherentes al análisis del suelo mismo y de la imposibilidad de precisar exactamente el volumen de suelo explorado por las raíces.

Para el cálculo de la extracción neta de nutrientes por parte de algún cultivo, es necesario conocer la formación de biomasa en el tiempo en forma detallada, es decir, en términos de los distintos órganos de la planta tales como frutos, hojas, tallos, raíces etc. Además es necesario conocer como se forma esta biomasa en el tiempo. Y finalmente es necesario conocer la composición de todos y cada uno de sus órganos.,

Otro de los aspectos que interesa conocer cuando se estudia la nutrición mineral de las plantas es el relacionado con el consumo de nutrientes y su relación con la producción. Cuando se cultiva una planta en solución nutritiva es común observar que algunos elementos son absorbidos por las plantas simplemente porque se encuentran en la solución en determinada concentración y no porque la planta los requiera para su normal desarrollo y producción. Estos elementos son llevados por la planta hacia las hojas, donde son acumulados dando lugar a concentraciones muy por encima de lo "normal". Los sitios de acumulación de estos elementos son a menudo las hojas viejas en las cuales se puede observar que los contenidos de estos elementos, principalmente Ca, Mg, S, B y Mn aumentan con la edad de la planta.

Para efectos de este trabajo se define como requerimiento la cantidad de nutrientes expresados en gramos por planta por día (grs/planta/día) que necesita absorber una planta para su normal desarrollo y producción durante el periodo vegetativo considerado. Igualmente se define el requerimiento de agua como la cantidad de agua expresada en mililitros por planta por día (ml/planta/dia) necesarios para mantener un adecuado estado hídrico en los tejidos.

MATERIALES Y NETODOS.

VARIEDAD

Para el presente trabajo se escogió la variedad de tomate "Money Maker" de origen Europeo. Las semillas fueron obtenidas en Colombia en 1987, de plantas cultivadas hidropónicamente. Para este ensayo se sembraron el 24 de Diciembre de 1989 en cubos de espuma de poliuretano según la técnica descrita por Calderón F.. A los 9 días de sembradas se establecieron las plántulas en bandejas plásticas con solución nutritiva completa (4-2-5-5 + HCEM 12 de Coljap S.A.). Esta solución se cambio dos veces por semana hasta el 20 de Enero de 1990 fecha en la cual se pasaron al sitio definitivo.

Las plántulas fueron mantenidas en su estado inicial en el invernadero de Coljap en el municipio de Madrid con una temperatura máxima y mínima de 45°C y 4°C respectivamente. Cuando las plántulas tenían de 10 a 15 cms de altura fueron transplantadas al invernadero del autor en la ciudad de Bogotá.

RECIPIENTES

Como recipientes de siembra se utilizaron canaletas de acero galvanizadas, de 0.30 mts. de ancho por 2.50 mts. de largo por 0.11 mts. de profundidad (marca Acesco), revestidas con polietileno negro y con una inclinación del 5 %. En la parte superior se les colocó una tapa con el fin de impedir que el sustrato se saliera y en la parte inferior se colocó una rejilla de malla plástica que permitiera el drenaje de la solución. Las plántulas se sembraron a 40 cms de distancia en surcos dobles separados a 1.25 mts entre centros. Las canaletas se colocaron sobre soportes de madera a una altura de 0.61 mts del piso en la parte superior y a 0.48 mts en la parte inferior, en la cual desembocaban a un canal colector que retornaba la solución sobrante al tanque madre.(Ver gráfica No. 22)

Debajo de las canales se colocó un tanque para la solución nutritiva. Este tenia una capacidad de 100 1ts y estaba construido de polietileno semitransparente, lo cual permitía observar desde afuera el nivel de la solución nutritiva. Este factor fue un poco desfavorable puesto que la luz permitió el desarrollo de algas en el tanque.

SUSTRATO

Como sustrato se utilizó la cascarilla de arroz ya utilizada con anterioridad para otros cultivos (una cosecha de Tomate var. Montfavet 63-5 y una cosecha de Cebolla Junca var. Southprn). Al sustrato antiguo se le realizó un lavado con agua hasta que la conductividad eléctrica del drenaje hubo descendido hasta 0.1 mmhos/cm. Se le mezcló un 20 % de cascarilla nueva y con esto se obtuvo una capa de 8 cms de profundidad por 30 cms de ancho.

SOLUCION NUTRITIVA

Al comenzar el experimento el tanque de alimentación se llenó con solución nutritiva completa (4-2-5-5 + HCEM 12 de Coljap S.A.) y posteriormente fue "resebado" con unas cantidades variables de nutrientes según el comportamiento de la solución, las cuales aparecen en el cuadro de aportes de nutrientes. Los resebamientos se efectuaron tratando en lo posible de mantener una Conductividad Eléctrica de 2.00 mmhos/cm. y un pH de 5.8. Para el resebamiento de nutrientes mayores y menores se utilizaron los nutrientes completos sólidos (kit de nutrientes hidropónicos sólidos de Coljap S.A.). Se agregó Hierro adicional en forma de quelato de Hierro (Quelathión Hierro o Citrato Férrico Amoniacal de Coljap S.A.) al igual que Quelato de Manganeso (Quelathión Manganeso o MnNaEDTA de Coljap S.A.). Para la época de fructificación se preparó una solución nutritiva con mayor contenido de Potasio utilizando Nitrato de Potasio. Para el control del pH Durante La época de fructificación, se utilizó en principio una solución alcalinizante compuesta de Amoníaco e Hidróxido de Potasio (Alcalinizante Hidropónico 4-0-5 de Coljap S.A). Posteriormente se utilizó una solución de Hidróxido de Potasio. Esta última fue preferida sobre la primera debido a que la rápida desaparición del ión Amonio de la solución hace descender nuevamente el pH.

RIEGO

Para efectuar el rieqo se utilizó una bomba de inmersión (Marca "Little Giant" Model 2E-N) la cual iba sumergida en el tanque de solución nutritiva. La bomba fue accionada cuatro veces por día mediante un cronómetro temporizador durante todo el período del experimento. Los riegos se efectuaron con un caudal de 1.0 litro por minuto en cada una de las cabeceras de las canaletas durante un lapso de 15 minutos cada vez. Las horas en las cuales se aplicaron los riegos fueron 8:00 AM, 10:30 AM, 1:00 PM, 3:30 PM respectivamente.

Durante el desarrollo del experimento se efectuaron cuatro lavados del sustrato con abundante agua en las semanas 5, 12, 14 y 18. Estos lavados se realizaron con el fin de arrastrar al tanque de la solución nutritiva cualquier cantidad de sales que se pudieran estar quedando retenidas por el sustrato y así evitar el riesgo de salinización. Para efectuar estos lavados se reqó con una poma fina por la parte superior el sustrato con una cantidad de agua equivalente al consumo aproximado de cuatro días. La cantidad de sales recuperadas mediante estos lavados puede calcularse con base en la Conductividad Eléctrica del saldo de solución nutritiva antes y después del lavado.

PODAS

Siendo la variedad de Tomate "Money Maker" de tipo de crecimiento indeterminado se decidió efectuar la poda a un solo tallo. Para tal efecto se realizaron las siguientes podas:

Poda de Chupones Axilares (gráfica No. 21)
Poda de Chupones Basales
Poda de Chupones Vegetativos en Racimo
Poda de Flores
Poda de Hojas Bajeras (gráfica No. 2)
Poda del Punto de Crecimiento (Descopada)

La Poda de Chupones Axilares se realizó cuando estos tenían una longitud de 4 a 8 cms. Este se juzgó como el momento mas oportuno para realizar esta poda debido por una parte a la pequeña cicatriz que deja sobre el tallo y por otra parte a la poca pérdida de energía por parte de la planta. La Poda de Chupones basales se efectuó exactamente con el mismo criterio anterior. La Poda de Chupones vegetativos en racimo es una práctica necesaria ya que este chupón tiende a debilitar el racimo y a veces produce el desgarramiento del mismo. Esta poda se efectuó con el mismo criterio que la poda de chupones vegetativos. La Poda de Flores es una práctica muy utilizada con el fin de aumentar el tamaño de los frutos en un racimo a la vez que eliminar los frutos defectuosos evitando el consumo de energía de la planta en estos frutos y dirigiéndolo a los frutos adecuados. En este experimento no se efectuó Poda de Flores.

La Poda de Hojas Bajeras merece considerarse detenidamente debido a que estas representan una gran parte de la Biomasa total cosechada (aproximadamente 20 %) y por otra parte su estado sanitario determina en gran medida la contaminación del cultivo, creando un microclima adecuado para la proliferación de hongos y sirviendo de soporte para la reproducción de algunos insectos v.g. Mosca Blanca (Trialeurodes Vaporariorum). Por otra parte el consumo de agua y de algunos nutrientes (Ca, Mg, S, B, Mn) esta determinado por la existencia de una gran masa de hojas bajeras que en un momento dado son acumuladoras de estos elementos. Es notable la correspondencia entre la poda de hojas bajeras y la merma en el consumo de agua. En este experimento las hojas bajeras fueron cosechadas en las semanas 7, 9, 11, 15, 18, 21. registrándose su peso fresco, humedad y análisis químico correspondiente.

La Poda del Punto de Crecimiento o "Descope" se efectúa cuando las plantas han llegado a suficiente altura y ya no es posible seguirlas cultivando por razones de espacio o también cuando por malas circunstancias nutricionales o fitosanitarias las plantas presentan un estado raquítico. En nuestro experimento las plantas se "Descoparon" a una altura de 1.80 mts. de acuerdo con el primer criterio.

RESULTADOS Y DISCUSION.

Los datos mas relevantes de este experimento pueden verse en la tabla siguiente:

CONSUMO DE AGUA

El consumo de agua fue monitoreado mediante el registro de los resebamientos realizados al tanque madre de solución nutritiva; igualmente se calculó el consumo acumulado de agua para la unidad experimental y para cada una de las plantas.

En la gráfica No. 1 puede observarse el consumo de agua por planta-día tomado como el promedio de la semana correspondiente. Durante las primeras seis semanas se presenta un consumo creciente en forma casi lineal de 0 a 0.85 lts/planta/día. A partir de la sexta semana el consumo se estabiliza alrededor de 1 litro por planta-día presentando altibajos que corresponden parcialmente a las variaciones climáticas pero también a las podas efectuadas al cultivo. Es de anotar que las caídas en el consumo de agua durante las semanas 8, 11, 15, y 19 corresponden aproximadamente con las podas de hojas bajeras (Ver gráfica No. 2). Esto se explica teniendo en cuenta que cada poda bajera representaba entre el 20 y el 25 % de la biomasa foliar existente en el momento, la cual al ser suprimida hacia disminuir correspondientemente el consumo de agua.

Por otra parte la evaporación directa de agua del sustrato resultó ser casi nula si observamos el consumo de agua durante las dos primeras semanas. Esto permite concluir que la cascarilla de arroz no posee una capilaridad apreciable y en consecuencia permanece seca en superficie lo cual trae algunas ventajas como son: no evaporación del agua, no presencia de algas en la superficie del sustrato y no acumulación de sales en la superficie del cultivo.

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA Y pH

La Conductividad Eléctrica del cultivo se midió continuamente con el fin de verificar la marcha del consumo de nutrientes por parte de las plantas y evitar en lo posible los excesos de estos los cuales podrían irse acumulando en el sustrato.

En la gráfica No. 4 puede verse el comportamiento de la Conductividad Eléctrica de la solución nutritiva. Durante las primeras 12 semanas esta se mantuvo entre 1.0 y 2.5 mmhos/cm. indicando que el programa de resebamiento se comportó dentro de los objetivos trazados.

A partir de la semana 12 se presenta un incremento abrupto en la Conductividad Eléctrica de la solución causado por una disminución en el consumo de nutrientes. Esta disminución puede ser debida al descope de la planta realizado en la semana 12 el cual podría tener repercusiones de carácter hormonal sobre el funcionamiento de las raíces de las plantas. Igualmente es notable como a partir de ese momento el pH de la solución empieza a descender llegando a valores inferiores a 5.
(Ver gráfica No.3)

Para compensar esta disminución en el pH se hizo necesario agregar permanentemente un álcali, en este caso solución de Hidróxido de Potasio de 100 grs/lt de K, presentándose a las pocas horas una nueva disminución del pH la cual a su vez fue corregida agregando una mayor cantidad de Hidróxido de Potasio. Este tipo de situación se repitió en forma casi indefinida hasta el final del cultivo. Esta última observación sugiere que las plantas a partir del momento del descope disminuyen abruptamente en su tasa de consumo de nutrientes a la vez que cambian las preferencias por los nutrientes consumidos. Para que se presente esta disminución en el pH del medio recirculante es necesario que haya un incremento general en el consumo de cationes con relación al consumo de aniones. Específicamente el Potasio es el elemento consumido en mayores proporciones a la vez que disminuye el consumo de Nitrógeno Nítrico.

En muchos casos en los cultivos hidropónicos de Tomate se ha reportado para esta época una muerte del sistema radicular. Esta muerte coincide aproximadamente con el inicio de la recolección de frutos. Esta situación puede estar asociada con la disminución observada en el pH de la rizosfera causada a su vez por el efecto hormonal que desencadena el proceso de maduración. A nivel radicular se presenta una mayor "avidez" por el catión Potasio y las raíces pueden tornarse altamente sensibles a la presencia del ión Amonio, el cual también es absorbido con avidez causando posibles efectos fitotóxicos en el sistema radicular. Esta absorción acelerada de Amonio no indicaría una preferencia de la planta por dicho catión sino un "engaño" en el mecanismo de absorción del Potasio. Simultáneamente con la muerte parcial del sistema radicular se presenta una disminución en el consumo de agua (semanas 11 y 12) lo cual aumenta la humedad de la rizosfera. Esto hace mas difícil la respiración tornándose a la vez en causa y efecto de una mayor mortandad de raíces.

CONSUMO DE NUTRIENTES

El consumo total de productos durante esta cosecha para todo el experimento así como para cada planta puede verse en el cuadro siguiente:

La forma como evolucionó el consumo de nutrientes durante el experimento fue registrada y puede verse en los gráficos correspondientes. A partir de los datos de consumo semanal de nutrientes se calculó el consumo acumulado de elementos el cual puede verse en las gráficas Nos. 5, 6 y 7.

Es de resaltar como el consumo de nutrientes se ajusta en general a una curva de tipo sigmoidal en la cual la zona de mayor consumo se encuentra localizada entre la semana 4 y la semana 12. (gráfica No. 5) Para los Elementos Mayores el Potasio fue el que representó el mayor consumo seguido por Nitrógeno Nítrico, Calcio, Magnesio, Azufre, Fósforo y Nitrógeno Amoniacal.

La mayoría de los elementos presentan en la curva de consumo una disminución mas o menos brusca entre la semana 11 y 12 lo cual es debido a que las plantas fueron decapitadas en esta semana.

El consumo de elementos mayores presentó un crecimiento continuo hasta la semana 12 a partir de la cual comenzó a disminuir. Esta disminución se hizo notar gracias a la medición de la Conductividad Eléctrica. Para mantener un valor aceptable fue necesario disminuir el aporte de nutrientes tal como puede observarse en los gráficos. Igual tendencia se presentó con el consumo de elementos secundarios.

COMPOSICION DE LAS HOJAS

Para estudiar la composición de las hojas se realizaron seis muestreos foliares de hojas bajeras durante el período vegetativo cuyos respectivos análisis pueden verse en las gráficas Nos.8-18. De estas gráficas podemos destacar los siguientes aspectos:

El Fósforo presentó a nivel de contenido foliar en las hojas bajeras (gráfico No. 9) una clara tendencia a la disminución al pasar de 0.40% en la semana 9 a 0.20% en las semanas 18 a 20. Asociado a esto se presentó en los brotes terminales tanto en los tallos como en los foliolos una coloración violácea característica de la deficiencia de este elemento. Esto nos indica que posiblemente el nivel de P205 de la formula 3-0.8-7-2 no es suficiente debiendo ser elevado en el futuro próximo hasta 1%.

El Calcio presenta una tendencia similar a la de todos los elementos sin embargo nótese que los contenidos foliares de Calcio en las hojas bajeras (gráfico No. 11) de 6 y 7% son bastante altos pudiendo estar relacionado esto con el encrespamiento de estas hojas tan común en los cultivos hidropónicos. Asimismo el Azufre presentó una tendencia hacia la acumulación en las hojas bajeras similar a la del Calcio.(gráfico No.13)

Los elementos menores presentaron igual tendencia a excepción del manganeso el cual presentó una acumulación bastante exagerada.(gráfica No. 7) Esta situación se presentó debido al aporte de Quelathión Manganeso el cual si bien fue absorbido por la planta esta lo acumuló en las hojas bajeras como puede observarse en la gráfica del Manganeso Foliar (gráfica No. 15).

El Sodio se acumuló en las hojas ligeramente hacia el final del período vegetativo, en el cual alcanzó un valor de 750 ppm consíderándose como bajo. El agua de riego (Acueducto de Bogotá) no contenía Sodio en cantidades apreciable.
(gráfica No. 19)

COMPOSICION DEL FRUTO Y DE LOS TALLOS

La composición promedia del fruto y de los tallos puede verse en el cuadro siguiente:

BALANCE DE LA NUTRICION

La composición de la biomasa foliar fue analizada cada vez que se realizó una poda de hojas bajeras. Para calcular la extracción de elementos por parte de las hojas se realizó una ponderación de la composición por el respectivo peso seco de la poda.

La composición de las hojas y la forma como evolucionó durante la cosecha puede verse en las gráficas Nos. 8, 15 y 16. La composición de los tallos fue analizada al final de la cosecha tomando una muestra de 10 cm de la parte media de los tallos. Los porcentajes de materia seca hallados para los distintos órganos fueron los siguientes:

En el cuadro siguiente puede verse el balance de la nutrición para este experimento considerando las 24 plantas y después de haber realizado algunos ajustes para tener en cuenta la composición de los pecíolos y haber corregido algunas anomalías que se presentaron en el análisis de Potasio de los diferentes tejidos.

CONCLUSIONES

Como conclusiones mas importantes del presente trabajo podemos destacar las siguientes:

La producción total fue de 152 kg, siendo en promedio de 6.34 kg/planta. En la gráfica No. 20 puede verse el desarrollo de la cosecha. Es de notar que el tomate se dejó madurar en la planta hasta tener un color completamente rojo.

El consumo de agua (gráfica No. 1) por una planta de Tomate cultivada en la Sabana de Bogotá bajo condiciones de invernadero con una temperatura mínima nocturna de 12 °C varía de acuerdo con la edad de la planta desde menos de 300 ml. diarios durante las tres primeras semanas hasta 1450 ml. diarios de la semana 9 en adelante hasta la semana 13 en la cual desciende nuevamente a un promedio de 900 ml. diarios. Esta disminución es debida al descope y a la poda de hojas bajeras lo cual va reduciendo el consumo de agua en proporción al dosel de hojas existentes.

El consumo de elementos nutritivos por planta para una densidad de siembra de 2.4 plantas por metro cuadrado fue el siguiente:

El consumo de elementos mayores y secundarios se ajusta en general al total aportado pudiendo ser mayor en la medida que el sustrato libere algunas cantidades de estos elementos.

El consumo de Hierro por parte de la planta es muy inferior al total aportado debido a la forma prematura como el Hierro se inmoviliza, precipitándose posiblemente como Hidróxido Férrico. El agente quelante, en este caso Acido Cítrico puede descomponerse por la actividad bacteriana en el sustrato.

El Zinc recuperado por la planta es considerablemente mayor que el Zinc aportado con los nutrientes. Esta situación puede ser debida a un contenido elevado de Zinc en el agua del acueducto de Bogotá. Para que el agua utilizada en el experimento fuera la responsable de este alto valor tendría que tener un contenido de Zinc de 0.3 ppm el cual triplicaría el valor máximo permisible para una agua potable. También es posible que la cascarilla de arroz usada como sustrato en este experimento tuviese altos contenidos de Zinc como resultado de los continuos aportes en el cultivo del arroz o también como resultado residual de algunos fungicidas utilizados en dicho cultivo. No obstante lo anterior no se reconoció ningún síntoma que pudiera ser atribuido al exceso de Zinc.

El Sodio recuperado por el cultivo puede ser atribuido al contenido de este elemento en el agua del acueducto. Para un consumo de Sodio de 6564 mg en 3083 Litros de agua basta un contenido promedio de 2.2 ppm para lograr este valor en las plantas.

Con respecto al reparto de los elementos en el interior de las plantas pudo observarse claramente que el Calcio , Magnesio, Azufre, Manganeso y Boro tienen una clara destinación en las hojas. Por el contrario las dos terceras partes del Potasio y el Fósforo van a parar a los frutos y los demás elementos N, Fe, Cu y Na se reparten en proporción a la Biomasa. También fue notable la tendencia del Zinc a acumularse en los tallos.

FIN Dr. Calderon Labs.