EVALUACIÓN DE DOS SISTEMAS PRODUCTIVOS DE LECHUGAS HIDROPÓNICA EN EL TRÓPICO SECO DE COSTA RICA
UNIVERSIDAD TÈCNICA NACIONAL SEDE DEL PACÌFICO Biol. Chacaltana Vásquez Paúl Wilfredo Wilfredo
Esparza, Diciembre 2011, Costa Rica
RESUMEN Palabras claves: Cultivos Hidropónicos a la intemperie, Evaluación de sistemas productivos, CVG ALUANASA, Costa Rica.
La investigación, se realizó según sistema de coordenadas geográficas , 84º 39’ Oeste, 9º 57’ Norte, sistema de coordenadas coordenadas cartesianas Costa Rica Rica Lambert Norte, Norte, 463,291 metros Oeste, Oeste, 215,966 metros norte, a una altitud de 185 msnm, temperatura promedio de 38º, en la Finca Agro ecológica de la empresa CVG ALUNASA, en el cantón de Esparza, Provincia de Puntarenas, Costa Rica. Donde se estableció y se evaluó dos estructuras de producción producción hidropónica a la intemperie; ambos modelos de estructuras estructuras (bandejas), se instalaron a una una altura aproximada de 0,8 metro, elaborados en diferentes materiales. Cada sistema en evaluación estuvo constituido por 10 bandejas por sistema productivo, 1 estructura de producción hidropónica hidropónica en aluminio de la empresa CVG ALUNASA, con medidas medidas de 1 x 1x 0.10 metro, la segunda estructura en evaluación de 10 bandejas tradicionales tradicionale s de madera 1 x 1 x 0.10 metro forradas con polietileno de 10 milímetros de espesor. Se utilizó como sustrato, polvo de piedra de río, lavado, esterilizado con cloro al 1 %. Los dos sistemas de producción hidropónica fueron alimentados con las mismas cantidades de suplementos nutricionales adaptados para el trópico (A: potasio-Magnesio-Mono potasio-Magnesio-Mono potásico, potásico, B: Vitel-Acido Bórico, C: Calcio), con el mismo tiempo de aplicación en ambos sistemas en evaluación. De igual forma, se utilizó un sistema de riego automático a cada uno de los sistemas con un tiempo promedio similar para cada sistema productivo (sistema de goteo, 4 veces al día, cada 2 horas, por 2 minutos). Se sembró 25 plantas plantas de lechuga (Lactuca sativa) en cada bandeja en ambas sistemas de producción hidropónica. Se midió el promedio de la biomasa en fresco total de la plantas de lechuga (Sativa lactuca) producida en cada estructura de producción producció n hidropónica, hidropóni ca, también se midió el peso de biomasa en fresco de la parte aérea, mas la raíz de la planta de lechuga en cada estructura en evaluación. evaluación. Se analizó estadísticamente estadísticamente los resultados resultados obtenidos obtenidos entre las dos repeticiones propuestas para la investigación, investigación, no encontrándose encontrándose diferencias significativas en el promedio de peso de biomasa total y parcial entre ambos sistemas en evaluación. El promedio de las bandejas de ALUNASA mantienen un promedio de 7 gramos mas por planta de lechuga en comparación con el sistema tradicional, el promedio de la parte aérea del sistema tradicional arrojó un promedio de 6 gramos en comparación con las bandejas ALUNASA. El promedio del peso de biomasa biomasa radicular de las bandejas bandejas ALUNASA arrojó arrojó datos mayores (7 gramos) en comparación con los del sistema tradicional.
1. INTRODUCCIÒN.
En Costa Rica, la agricultura agricultura puede limitarse debido a las plagas en el medio ambiente, también al alto costo en fertilizantes ineficientemente aprovechados por las plantas, elevadas temperaturas y alta humedad, sequías, y variaciones climáticas. Los cultivos hidropónicos bajo condiciones controladas pueden ser una alternativa viable para evitar estos problemas, Resh, (1997). Especialmente Especialmente en el trópico seco en que los cultivos se ven afectados por los cambios de estaciones del clima, mediante el cultivo hidropónico se podrían proteger las plantas de la lluvia y de la sequía del verano, lograr producción durante todo el año Langlais,( 2002). En Costa Rica, la producción de hortalizas hidropónicas hidropónicas se ha incrementado en los últimos años. Según FAO, (2009), (2009), la técnica técnica de hidroponía aplica a la producción producción sin la utilización utilización del suelo como medio cultivo, esto incluye los cultivados en agua. Entre los sistemas hidropónicos más utilizados se encuentran los cultivos en agua que pueden ser en inmersión, flotantes, de recirculación de nutrientes y la técnica de flujo laminar de nutrientes Resh, (1997). Los sustratos utilizados para hidroponía pueden ser orgánicos o inorgánicos. Entre los sustratos inorgánicos más asequibles en la región del trópico seco de Costa Rica, apto para cultivos hidropónicos, se encuentran: arena, grava, piedra volcánica, Martínez, (2001) y ladrillo molido según Calderón, 2003. En cuanto a los sustratos orgánicos, se encuentran: el aserrín, la cascarilla de arroz FAO (1990), fibra de coco, arena de río, piedra pómez, Ballestero, (1999), cascarilla de arroz quemada y el carbón vegetal Calderón y Cevallos, (2003). Los costos de una unidad hidropónica dependen de los materiales usados para la construcción de las estructuras y el grado de tecnificación usado en el invernadero. Sin embargo las modificaciones modificaciones de la técnica técnica se puede producir producir en condiciones condiciones a la intemperie, intemperie, se pueden cultivar planta en hidroponía hidroponía y por ende bajar los costos de producción. El objetivo objetivo del presente estudio, tiene tiene como propósito propósito evaluar la eficiencia productiva productiva entre entre dos estructuras estructuras (Bandejas) (Bandejas) de producción producción hidropónica hidropónica en la finca Agro ecológica ecológica CVG ALUNASA en pequeña escala en condición ambiental a la intemperie (sin invernadero), en el trópico seco de Costa Rica.
2. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÒN 2.1 HIPÓTESIS. Podría generarse diferencias significativas significativas en la producción producción de
lechuga (Lactuca sativa)
hidropónicas, por el uso de diferentes materiales del contenedor contenedor hidropónico hidropónico (bandeja), bajo condición ambiental de producción a la intemperie.
2.2 OBJETIVOS DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÒN 2.2.1 OBJETIVO GENERAL Evaluar las diferencias en la producción de biomasa, entre dos sistemas (bandejas) productivos product ivos hidropónicos de lechugas (Lactuca sativa), en condición ambiental a la intemperie con fertirrigaciòn en la Finca Agro ecológica CVG ALUNASA.
2.2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. -
Analizar las ventajas ventajas entre ambas ambas unidades de producción producción hidropónica
-
Identificar diferencias diferencias en el rendimiento del del peso de biomasa total y parcial en fresco fresco de las plantas de lechuga (Lactuca sativa), entre los 2 sistemas (bandeja) de producción hidropónicas.
-
Evaluar estadísticamente estadísticamente diferencias diferencias cuantitativas cuantitativas significativas, significativas, en la producción de biomasa total y parcial entre los dos sistemas de producción Hidropónico.
5. MATERIALES Y MÉTODO. 5.1 LOCALIZACIÒN DEL ESTUDIO El trabajo de investigación investigación se realizó realizó en el año 2011, en la Finca Agro ecológica ecológica de la Empresa CVG ALUNASA, según sistema de coordenadas geográficas: geográficas: 84º 39’’ Oeste, 9º 57’’ Norte, según sistema de coordenadas cartesianas 463,291 metros Norte, 215,966 metros oeste, en el Cantón de Esparza, provincia de Puntarenas, Costa Rica, (Figura 2) a una altitud de 185 msnm, bajo condiciones de bosque seco tropical, con una temperatura promedio promedio de 34º C, precipitación
anual promedio promedio de 700mm,
distribuidos entre los meses meses de mayo a diciembre (Instituto (Instituto
Geográfico Nacional, 2010).
Figura 1; Mapa de Ubicación geográfica empresa CVG ALUNASA Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez, Puntarenas, Costa Rica, año 2011
Figura # 2: Modelo de Productivo Hidropónico Finca Agroecológica CVG ALUNASA Fuente: Paúl W. Chacaltana Vásquez, Año 2011 5.2 DISEÑOS DE SISTEMAS HIDROPÓNICOS EN EVALUACIÒN Mediante el programa Microsoft Paint 2003, se diseño y distribuyó las plantas de lechugas y las estructuras a utilizar en la investigación, considerando el área disponible, ocupada por cada bancal o lote experimental, experimental, con orientación geográfica geográfica sur-norte.
Figura # 3: Establecimiento Es tablecimiento de los lotes experimentales en la Finca CVG ALUNASA Fuente: Paúl Chacaltana Vásquez, año 2011.
CONDICIONES DEL ÁREA DE PRODUCCIÒN HIDROPÓNICA Las condiciones del área de investigación, se caracterizó de no contar con invernadero para regular la luminosidad, temperatura, plagas (Figura # 5) La zona de producción cuenta con aproximadamente 225 metros cuadrados, cuadrados, delimitado con una barrera de plástico de 1 metro hacia el norte y este.
Figura # 4: Cerca de protección de Zona de Producción hidropónica en ambiente a la intemperie. Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez, año 2011 ESTRUCTURAS DE PRODUCCIÒN HIDROPÓNICA EN EVALUACIÒN ESTRUCTURA DE LA EMPRESA CVG ALUNASA Bandeja de aluminio de 6 milímetros de grosor (figura 6), la cual fue medida, cortada, posteriormente doblada en el taller de la Finca Agro-ecológica de la empresa CVG ALUNASA, y fue adecuada para que cumplan con las medidas uniforme propuesta en la investigación. investigación. Estas bandejas bandejas tienen tienen 1 x 1x 0.10 metro, metro, metro cuadrado. cuadrado. Para el presente estudio se considero contar con 10 bandejas en estudio.
Figura # 5. Bandejas de la empresa CVG ALUNASA Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez, año 2011 ESTRUCTURA TRADICIONAL MADERA-PLÁSTICO Se utilizó madera 1 pulgada de grosor, y de 12 pulgadas de ancho por 4 metros de largo. largo. Se construyó el marco de madera de un metro cuadrado, por 10 cm. de fondo, el fondo se cubrió de madera clavando y uniendo con el marco de madera (Figura 6). Posteriormente Posterior mente se cubrió con plástico negro de 10 milímetros de espesor, a fin de prolongar la vida útil de la madera. Todas las bandejas se contaron con dimensiones de 1 x 1 x 0,10 metro.
Figura # 6. Lote experimental 2, bandejas madera y plástico Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez, año 2011
Figura # 7. Lote experimental 1, bandejas CVG ALUNASA Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez, año 2011. 5.4.3 DESCRIPCIÒN DEL TRABAJO EXPERIMENTAL. SEMILLERO La siembra del semillero para la primera repetición, se realizó el 1 de agosto del año 2011 utilizando charolas de polietileno de 200 cavidades, con dimensiones de 60 por 34 cm. (Figura 8). Se utilizó como sustrato de siembra arena de río lavada, cernida, desinfectada con cloro al 1 por ciento para la germinación, se humedeció hasta el punto de escurrimiento colocando una semilla de Lactuca sativa variedad Georgia para la primera repetición, para la segunda repetición se utilizó la variedad Valvanera por cavidad, la semilla se depositó a 0.5 cm de profundidad, se cubrió con el mismo material de germinación, aplicando riego muy ligero, se estibaron las clarolas en el estante estante de germinación germinación el cual posee posee un sistema para para mantener la humedad humedad relativa constante y favorecer la germinación. Los riegos aplicaron a diario durante la mañana y al finalizar la tarde. El agua contenía una solución nutritiva para el trópico al 75 % . Las plantas emergieron a los 5 días después de la siembra. Durante el crecimiento de las plántulas, se realizaron aplicaciones preventivas orgánicas contra plagas y deficiencias nutricionales.
Figura # 8: Zona de germinación en Finca Agro ecológica de CVG ALUNASA Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez 5.4.4 ESTABLECIMIENTO ESTABLECIMIENTO DE LOTES LOTES EXPERIMENTALES EXPERIMENTALES CON BANDEJAS Se establecieron las dos estructuras de producción hidropónica en evaluación, los cuales se mantuvieron bajo las mismas condiciones condicione s productivas a la intemperie, intemperie , a una altura aproximada de 0.8 metro, elaborados en diferentes materiales materiales respectivamente, respectivamente, con 4 % de inclinación para evacuación del reflujo de agua agua en los bandejas. bandejas. Se utilizó para ambos sistemas productivos, como sustrato polvo de piedra de río, lavado y esterilizado con cloro al 1 %. %.
DISTRIBUCIÒN DE PLANTAS DE LECHUGA EN BANDEJA CVG ALUNASA 10 bandejas con lechuga por método de transplantes 25 plantas de lechuga por bandeja
DISTRIBUCIÒN DE PLANTAS PLANTAS DE LECHUGA EN BANDEJA TRADICIONAL 10 bandejas con lechuga por método de transplante. 25 plantas de lechuga por bandeja
Figura # 9: Distribución de plantas de lechuga por bandeja en ambos lotes en evaluación Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez, año 2011 5.4.5 TRANSPLANTE Y MANEJO EN SISTEMAS PRODUCTIVOS PRODUCTIVOS Se realizó el 19 de agosto del año 2011 para la primera repetición, bajo de condiciones condiciones de un día normal en el el trópico seco, seco, en las dos sistemas sistemas de bandejas bandejas en evaluación, evaluación, sustrato nivelado nivelado previamente humedecido con la solución nutritiva posteriormente se sembró 25 plántulas de lechuga ( Lactuca sativa) por bandeja. Los cuales
fueron alimentados en las mismas cantidades de suplementos nutricionales
adaptados para el trópico (A: Potasio-Magnesio-Monopotasio; B: Vitel-Acido Bórico; C: Calcio), con el mismo tiempo de aplicación en ambos sistemas hidropónicos (Figura 9). De igual forma, se utilizó el sistema de riego automático a cada una de las estructuras, con un tiempo promedio similar para cada sistema productivo (sistema de goteo, 4 veces al día, cada 2 horas, por 2 minutos).
5.4.6 SOLUCIÒN NUTRIVA La formulación química de la solución nutritiva utilizada, se originó a partir de solución descrita por Steiner, (19961). La preparación de la solución se realizó de acuerdo a Steiner (1992), ajustándose al PH del agua a 6.5. 6 .5.
Figura 10. Lotes experimentales etapa Final de producción, lectura de datos. Fuente: Paúl Wilfredo Wilfredo Chacaltana Vásquez, Costa Rica, año 2011. 5.4.7 ANÁLISIS DE DATOS. Para el análisis de datos se realizó mediante un muestreo aleatorio simple de las plantas de lechuga producidas en ambas estructuras (Bandeja) de producción hidropónica en evaluación (Figura 10). Cada unidad experimental consistió en una bandeja, con la siembra de la cantidad plantas idóneas de acuerdo a las necesidades fisiológicas de espacio de las plantas en cada sistema de producción (25 plantas por bandeja). El muestreo, se realizó manualmente bajo un sistema aleatorio simple,
de cada bandeja
se consideró 9 plantas de lechugas que se
encontraron en la parte interna, desechando las plantas de lechugas que se encontraban en el borde de cada bandeja por efecto estadístico de borde. De cada lote experimental (10 bandejas) se eligió 9 bandejas y extrajo 3 muestras de cultivo por cada bandeja de los sistemas sistemas productivos en evaluación, en total 27 27 muestras en análisis por repetición, se desecho una bandeja de ambos sistemas en evaluación, siendo la primera que se encontraba en la orientación norte por efecto de borde. Se decidió por realizar 2 repeticiones repeticiones con las mismas condiciones ambientales y nutricionales.
Figura # 11: Determinación de la zona de muestra y zona de borde en las bandejas Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez, año 2011 5.4.8 VARIABLES EN EVALUACIÒN VARIABLES CUANTITAVAS DE RENDIMIENTO -
Biomasa total en fresco del peso en gramos de cada planta, para esta variable se tomaron datos del peso total de cada cada planta por unidad de muestra por bandeja de ambos sistemas en evaluación, se extrajo el peso promedio de planta en cada bandeja en las 2 repeticiones. repeticiones.
-
Rendimiento promedio de peso biomasa de la parte aérea de la planta en gramos por unidad y por bandeja, en ambos sistema en evaluación considerando las dos repeticiones.
-
Biomasa del peso de la raíz expresado en gramos, de cada planta y el peso promedio por bandeja, comparándolo comparándolo con ambos ambos sistemas sistemas
en estudio considerando considerando ambas
repeticiones. -
Temperatura promedio en ambos sistemas en evaluación.
-
Tiempo efectivo de cosecha, desde el establecimiento de siembra hasta la cosecha en ambos sistemas en evaluación.
-
Se analizó estadísticamente estadísticament e los resultados obtenidos en 2 repeticiones, repeticion es, comparando todos los resultados obtenidos entre los 2 sistemas productivos hidropónicos, comparándolo comparándolo con lo reportado en la literatura.
RESULTADOS Y DISCUSIÒN Los resultados que aquí se mencionan, mencionan, son datos parciales de un estudio que se le podría dar seguimiento o ser utilizados como material básico en posteriores estudios sobre el área de hidroponía en el trópico, y con la característica peculiar de practicar ésta técnica de producción de lechugas (Lactuca (Lactuca sativa), en un ambiente sin la presencia de un invernadero, infraestructura infraestructura por lo general costosa y no está al alcance de pequeños productores y aficionados. aficionados . La apariencia y el vigor de las las plantas en cada una de las repeticiones repeticiones propuestos para esta investigación fueron excelente (figura 9). Los resultados obtenidos en el presente trabajo, corresponden principalmente a la variable de peso de biomasa biomasa total en en fresco fresco
de las las plantas plantas de lechuga lechuga (Lactuca sativa) expresado expresado en
gramos en ambos tratamientos propuestos para esta investigación, lo cual no representa una diferencia significativa entre los dos sistema de producción de lechugas en evaluación (Figura 12), en la primera repetición expresa una variación mínima, de 1 gramo entre los promedios de ambos lotes experimentales. experimentales. En la segunda repetición, repetición, presenta una variación en el promedio promedio en el peso de Biomasa total en fresco de la bandeja ALUNASA de 7 gramos con relación a la bandeja de madera-plástico, lo cual no tiene una significancia relevante.
Peso promedio de Biomasa Total 300 s 290 o m280 a r g n 270 e r 260 o l a v 250
295 294 Bandeja CVG-Alunasa
270 263
Bandeja Madera-Plástico
240 primera repetición
segunda repetición
Figura 12: Peso promedio de Biomasa Total, de los lotes de investigación Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez, Costa Rica, Año 2011 Según datos presentados en la figura 13, los resultados obtenidos para la variable de peso promedio de biomasa foliar en fresco, presenta una variación mínima entre los pesos promedios de ambos sistemas sistemas de producción, producción, el sistema madera-plástico presenta una diferencia mínima mínima
mayor del peso de la biomasa parte aérea en comparación con el sistema de producción ALUNASA.
Peso promedio de B Biomasa iomasa Foliar Foliar 250 250 240 s 240 o 230 m 230 a r 220 g 220 n 210 e 210 r o 200 200 l a v 190 190 180 180
245 238 238 Bandeja CVG-Alunasa
207
primera repetición
213 Bandeja Madera-Plástico
segunda repetición
Figura 13: Peso promedio de Biomasa foliar Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez, Costa Rica, año 2011 Los datos obtenidos del peso promedio de biomasa radicular en ambos sistema en evaluación, demostró que el sistema productivo de la empresa CVG ALUNASA, arrojó mejores datos expresado en gramos
en ambas repeticiones, en comparación con el sistema productivo
madera-plástico madera-plástico (figura 14), lo cual representa cierta ventaja productiva entre ambos sistemas. Peso promedio de Biomasa Radicular
70 s 60 o m 50 a r g 40 n e 30 r o 20 l a v 10
63
57
50 Bandeja CVG-Alunasa
39
Bandeja Madera-Plástico
0 primera repetición
segunda repetición
Figura 14: Peso promedio de biomasa Radicular Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez, Costa Rica, año 2011
El comportamiento de la temperatura promedio de ambos lotes en evaluación tomados a las 12 horas del medio día según el cuadro de referencia, mantuvieron las mismas características sin una variación significativa (Figura 15) entre ambos sistemas productivos. Este dato de temperatura se mantuvo uniforme en las dos repeticiones realizadas y en los diferentes tiempos tomados.
Temperatura promedio tomada a las 12:00 hrs 45 40
40 38
s u i s35 l e C s30 o d a25 r g n e20 a r u t 15 a r e p m10 e t
35 35
34 3 3
33 33
38 38
37 36
36 33
33 32
Bandeja CVGAlunasa
24 23
Bandeja MaderaPlástico
5 0 1
4
8
12
16
20
24
28
31
Días
Figura 15: Temperatura promedio promedio tomado a las 12:00 horas en ambos lotes Fuente: Paúl Wilfredo Chacaltana Vásquez El sistema de producción producción en hidropónicas de la Finca Agro ecológica CVG ALUNASA, se perfila como una alternativa alternativa viable de producción de vegetales vegetales a la intemperie en el trópico seco de Costa Rica La cantidad de plantas de lechugas producidas por metro cuadrado producidas con la técnica hidropónica en ambiente a la intemperie (sin invernadero) sobrepasan a lo reportado con la literatura, según Barrios, 2004 reporta 15 lechugas por metro cuadrado producidas en invernadero, mientras que en el presente proyecto de investigación se logro manejar con éxito 25 plantas por metro cuadrado. También el peso promedio de peso biomasa total en fresco es inferior a lo producido en invernadero, según Montero, 2006, reporta 333 gr. por planta de lechuga hidropónica en
invernadero en el trópico húmedo de Costa Rica, mientras que en esta investigación y con condiciones a la intemperie de un promedio de 290 gramos por planta.
CONCLUSION En un área de 225 metros cuadrados se puede producir lechugas hidropónicas y cultivos del trópico seco de Costa Rica, sin sin la instalación de un invernadero invernadero y obtener rendimiento rendimiento y calidad aceptable de lechuga y vegetales. La evaluación de
los dos dos sistemas (bandejas) productivos de lechugas (Lactuca sativa) sativa)
hidropónicas, hidropónic as, no muestran diferencias significativas que nos indique una ventaja productiva de una con relación relación a la otra. Es preciso aclarar aclarar que ésta es una investigación investigación preliminar, preliminar, es necesario, la realización realización de más repeticiones repeticiones para obtener obtener datos datos más uniformes. La producción de biomasa radicular del sistema productivo de CVG ALUNASA es mayor con relación al sistema productivo tradicional madera-plástico (figura 14), nos indica que es preciso realizar más investigaciones en plantas donde la biomasa comercial esta ubicada en la raíz, como por ejemplo cebollas y cebollinas, camotes. No hubo diferencia significativa en el tiempo efectivo productivo de lechugas (Lactuca sativa) hidropónica hidropóni ca entre los dos sistemas en evaluación, también no presento un cambio con lo reportado según la literatura, según Barrios, 2004, el tiempo efectivo productivo de lechuga en el trópico es de un mes. El sistema productivo hidropónico a la intemperie puede ser una alternativa productiva viable para producir lechugas (Lactuca sativa) en el trópico seco de Costa Rica.
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