Durante los últimos años, ha proliferado el uso de sistemas de inyección de aire diseñados para aumentar la capacidad o contenido de oxígeno presente en la solución de riego tanto almacenada como utilizada. Parece que todos los cultivadores están utilizando o considerando el uso de estos sistemas en sus operaciones, pero ¿qué ventajas tiene? y ¿cuáles son los argumentos a favor y en contra de la utilización de estos sistemas y en qué condiciones deberían utilizarse? Pero incluso es mejor preguntarnos el porqué de su uso y lo que ocurre con la solución cuando se utilizan.
Los conceptos básicos del agua
Para empezar, el agua no solo contiene la molécula de agua H2O, sino que además contiene sólidos disueltos que pueden ir desde elementos beneficiosos para las plantas, como el calcio y el hierro, a elementos no tan beneficiosos como el sodio y el plomo. También puede retener gases disueltos como el oxígeno y el dióxido de carbono. Cuanto más caliente esté el agua, menor cantidad de estos gases retendrá. Cuanto mayor sea la concentración de sólidos disueltos, como son los nutrientes, menor cantidad de gases serán retenidos.
Cuando el agua se mueve y es mantenida en movimiento para que esté expuesta a la atmósfera, estos gases se mantienen en un estado bastante estable. Sin embargo, cuando el agua se mantiene inmóvil, los gases se elevan por la columna de agua dando lugar a una mayor presencia de estos en la parte superior y a una deficiencia en los niveles inferiores. Este es el proceso de estancamiento. Aunque muchos cambios pueden comenzar a ocurrir en esta columna de agua estancada, no es algo que forme parte del alcance de este artículo ni que resulte relevante para el mismo. Es, sin embargo, la razón principal para llevar a cabo la aireación del agua.
La formación de los carbonatos
El hecho de que estos gases estén presentes en el agua puede influir en muchos aspectos, incluyendo los estados físico e iónico de los elementos presentes en el agua y en el pH del agua. Al moverse el dióxido de carbono (CO2) por la columna de agua, este reacciona con iones como el calcio y, al comenzar a formarse carbonatos, el nivel de pH comienza a aumentar.
La mayoría de los suministros públicos de agua potable se benefician de este mecanismo añadiendo carbonato cálcico al agua, ya que funciona como un regulador del pH que brinda mejor sabor al agua y, asimismo, protege los sistemas de tuberías de problemas causados por niveles de pH demasiado altos o bajos. En este caso, un regulador compensará los cambios de pH producidos por compuestos ácidos o básicos que pueden estar presentes en el agua, de modo que el pH se mantenga uniforme durante el tiempo que el agua se encuentre almacenada y hasta que sea suministrada.
También pueden darse reacciones adicionales por la presencia de otros gases en el agua, incluyendo el oxígeno. El oxígeno es un oxidante y, como tal, se combina con los iones presentes en el agua para formar nuevos compuestos. Es probable que estos nuevos compuestos salgan de la solución o no estén disponibles para su uso por las plantas. Es muy importante tener esto en cuenta cuando estos gases están presentes en un agua de riego rica en iones utilizada para fertilizar.
¿Por qué es importante el aire disuelto?
La atmósfera se compone de muchos gases diferentes y algunos de ellos se disolverán en el agua. El aire disuelto en el agua es importante porque es capaz tanto de perpetuar como de impedir la vida. En esta situación, los gases importantes son el oxígeno, en su forma diatómica O2, y el dióxido de carbono, CO2.
El oxígeno tiene que estar en su forma diatómica para ser útil para la vida. El oxígeno en forma de O2-, la forma reactiva, también conocido como radicales libres, es perjudicial para todas las formas de vida a base de carbono, ya que está buscando algo con qué combinarse y el carbono es la pareja ideal. El oxígeno en su forma de O2, es la fuente de oxígeno para la vida en el agua, tanto para las plantas como para los animales. Los compuestos de peróxido no funcionan aquí porque el oxígeno liberado va en forma de radicales libres reactivos, ya que el H2O2 se convierte en H2O + O2-. El dióxido de carbono, por supuesto, no es requerido por el sistema radicular, pero es necesario para ralentizar estas fluctuaciones del pH.
Sin oxígeno, una desagradable forma de vida anaeróbica se verá favorecida y se desarrollará, y podrá ser el agente causal del estancamiento y de los olores relacionados con este, así como de la liberación de toxinas y de una plétora de enfermedades. Las raíces de las plantas que crecen en un medio acuático también necesitan disponer de oxígeno en los niveles adecuados para funcionar correctamente. No solo las raíces, sino también otros microorganismos beneficiosos requieren de la disponibilidad de oxígeno para sobrevivir y/o desarrollarse, sin embargo, los niveles que se requieren pueden ser distintos de los de las plantas terrestres. Las raíces de las plantas terrestres rara vez disponen de las concentraciones de oxígeno presentes en el aire, ya que este se esparce a través de la estructura porosa del suelo, pero los niveles siguen siendo mucho mejores que los encontrados normalmente en el agua.
Es muy importante tener en cuenta que los diferentes gases se disuelven de forma distinta en el agua y en el aire. Por ejemplo, el CO2 se disuelve fácilmente en el agua, pero el oxígeno y el nitrógeno no tan fácilmente. El agua retendrá una cantidad limitada total de gases, lo que significa que a medida que se disuelva más CO2, otros gases como el oxígeno y el nitrógeno serán expulsados del sistema. Además, con el aumento de la temperatura o la salinidad, los gases que no son de fácil disolución abandonarán la solución en cantidades desproporcionadas y más rápidamente que los gases que se disuelven más fácilmente, como es el caso del CO2.
¿Cuándo se debe ventilar el agua y cómo hacerlo?
Existen 2 formas básicas para que el aire entre en el agua:
- Mediante la disolución atmosférica en condiciones normales de presión o
- Al ser forzado en el agua (difusión de oxígeno).
Aunque algunos peces y plantas acuáticas pueden extraer suficiente oxígeno para sobrevivir en concentraciones que se sitúan alrededor de los 5 ppm, las plantas terrestres no pueden hacerlo. Las plantas que tradicionalmente crecen en la tierra requieren de un esfuerzo especial cuando son cultivadas en un medio acuoso. Hay que distinguir entre si una planta se cultiva en un medio acuoso o si simplemente es expuesta al agua de vez en cuando (cultivo en agua profunda versus todas los demás).
IEn el cultivo en aguas profundas o acuaponía para plantas terrestres se debe aumentar el nivel de oxígeno más allá de los niveles que se podrían alcanzar por absorción simplemente agitando el agua, ya que, dependiendo de los niveles de temperatura y salinidad del agua, esto podría resultar una tarea difícil, y aquí es donde entra en juego la necesidad de difusión de oxígeno. Existen algunos riesgos en este sistema, sobre todo si el ambiente de donde se extrae el aire es rico en CO2.
Fluctuaciones del pH
Esto causará fluctuaciones en el pH, principalmente elevándolo, a medida que el CO2 se combina con el calcio. El efecto adicional es que se arrastrará menos O2 a medida que el CO2 se disuelve fácilmente y desplaza al O2. Se deben tomar precauciones al extraerlo desde una fuente externa. Controle el pH, ya que fluctuará, y esto ocurrirá con más rapidez y de manera más pronunciada cuanta más disponibilidad de nutrientes haya. En todos los demás sistemas, incluyendo los guijarros de arcilla, la lana de roca, la arena, la tierra, la turba, el coco o cualquier otro medio en el que las raíces no se encuentren bañadas en agua constantemente, se aplica un suministro limitado de agua que después se deja drenar, permitiendo que el aire se disperse por los poros del medio, por lo que una la aireación del medio para su oxigenación no será tan necesaria como en acuaponía.
El aire que se disuelve naturalmente en el agua, con la ayuda quizás de provocar algo de movimiento en las soluciones de larga duración que se encuentran en los depósitos, podría ser suficiente. Esto ayudará a evitar el estancamiento, mantener los niveles de O2 adecuados para la vida, y evitar que el pH oscile de manera incontrolable, especialmente cuando el depósito se encuentre en una atmósfera rica en CO2.
Probablemente no sea necesario añadir oxígeno al entorno del sistema radicular, porque la acción del agua drenada forzará el aire a través de los poros del medio suministrando así los niveles adecuados de O2, para que este sea absorbido por la película de agua que haya quedado recubriendo a las raíces. La mayor parte del oxígeno del agua no se utilizará realmente, ya que no permanecerá el tiempo suficiente para que sea absorbido, salvo por el que contenga la solución que haya quedado cubriendo la superficie de la raíz.
Además, las raíces que no viven dentro del agua no son iguales a las raíces que viven en el agua, ya que existen diferencias en aspectos tales como el espesor del periciclo, que controla la cantidad de agua que penetra la planta. La exposición de raíces que no se han desarrollado en el agua a una saturación de agua mayor a veinte minutos matará la raíz.
En los sistemas híbridos, tales como los sistemas de flujo y reflujo (flujo y drenaje), el acto de bombear el agua a la mesa para después llevarla de vuelta al depósito de almacenamiento es suficiente para mantener la cantidad de gases disueltos necesaria en el sistema. En ambientes con niveles elevados de CO2 adicional, esto podría provocar que se disuelvan mayores cantidades de CO2 en el agua con resultados similares a la inyección de aire. Sin embargo, en ningún caso sería tan rápido como con el burbujeo que producirá la inyección de aire en la solución. Se debe tener cuidado con el pH, y los depósitos deberán cambiarse con más frecuencia de la que sería necesaria en ambientes sin CO2 adicional.
Por lo tanto, en sistemas que no impliquen tener la raíz sumergida bajo el agua en todo momento, incluyendo aquellos sistemas que permiten que el medio retenga algo de agua pero lejos de la raíz, es mejor limitar los sistemas de bombeo e inyección de aire, porque el oxígeno en este tipo de sistemas provendrá principalmente de la difusión del mismo en el medio luego del riego: un mecanismo simple que mueva el agua del depósito durante unos minutos cada hora aproximadamente, atenderá las necesidades del sistema.
Esto puede ser tan simple como el uso de un derivador en la tubería de la bomba del depósito que envíe una pequeña cantidad del agua bombeada de regreso al depósito. Otros dispositivos podrían incluir un equipo de agitación mecánico, como el que se emplea en la industria de la construcción para las pinturas y otros procesos de mezclado.
En los verdaderos sistemas de hidroponía con un medio inerte que retenga poca agua, como son los guijarros de arcilla o la Técnica de Película Nutriente (NFT), se requieren concentraciones de O2 iguales o superiores a 40ppm. Para alcanzar los 60 ppm, lo cual es preferible, podría ser necesario mucho arrastre de aire y, por lo tanto, deberá llevarse a cabo un control más exhaustivo, sin embargo, no todo tiene porqué provenir de un difusor. A la acuaponía sí habrá que inyectarle O2, ya que el volumen de agua no será propicio para que se den los niveles de O2 adecuados de forma natural.
In true hydroponic systems with an inert medium that holds little water, such as clay pebbles or Nutrient Film Technique (NFT), then having O2 concentrations at or above 40 ppm are required, getting to 60 ppm, which is better, may require much entrainment of air, and as such will have to be monitored closely. However, it does not have to come all from a diffuser. Aquaponics, because the volume of water will not be conducive to allowing appropriate O2 levels naturally, will have to be diffused with O2.
La regulación es de suma importancia
El aire es sin duda un componente importante del agua de riego, pero es de suma importancia mantener un control para evitar que se altere el equilibrio del sistema. La pregunta aquí es si el esfuerzo que se realiza supera a la necesidad e incluso causa más problemas que beneficios.
La respuesta para usted
El cultivador debe saber qué se necesita, qué resultados se pueden esperar y cuáles son los verdaderos costos. Si el estancamiento sigue suponiendo un problema para el cultivador, incluso aplicando las técnicas simples aquí mencionadas para cualquier sistema, exceptuando la inmersión completa de las raíces, entonces la respuesta podría ser un depósito de menor capacidad con renovaciones más frecuentes.
