quimica de la solucion nutritiva - antonio gonzalez
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Química de la solución nutritiva
Segundo Encuentro de HidroponiaCiudad de México, mayo 2007
Antonio González GuzmánTaller de Hidroponia, Facultad de Ciencias
UNAM
¿De qué está compuesta una planta?
Carbono Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno Calcio Potasio Fósforo Azufre
Magnesio Hierro Manganeso Zinc Cobre Cloro Boro Molibdeno
nutrientes en una planta típica (en peso)
fósforo
magnesio
calcio
potasio
nitrógeno
cloro
azufremanganeso
cobre
molibdeno
hierroboro
zinc
molibdenocobrezincmanganesoborohierrocloroazufrefósforomagnesiocalciopotasionitrógeno
Formas en que se absorben los minerales
Muchos de los minerales se absorben como iones, por ejemplo:
El nitrógeno no se absorbe como gas sino compuesto en forma de nitrato, amonio, urea o aminoácidos
NO3-, NH4
+, CO(NH2)2
Otros se pueden absorber ligados a moléculas orgánicas, por ejemplo:
El hierro se puede absorber como FeEDTA
Disociación electrolítica
La mayoría de los compuestos usados para preparar una solución hidropónica al disolverse se disocian, por ejemplo:
El nitrato de potasio (KNO3) se disocia de la siguiente manera:
KNO3 K+ + NO3-
Iones presentes en una solución nutritiva (macronutrientes)
Aniones (negativos)
Nitrato (NO3-)
Fosfato (PO4-3, HPO4
-
2, H2PO4-)
Sulfato (SO4-2)
Borato (BO3-3)
Cloruro (Cl-) Molibdato (Mo7O24
-)
Cationes (positivos)
Potasio (K+) Calcio (Ca+2) Magnesio (Mg+2) Hierro (Fe+2) Manganeso (Mn+2) Zinc (Zn+2) Cobre (Cu+)
Sales que proporcionan los iones
Nitrato de potasio proporciona nitrato y potasio
Fosfato de amonio proporciona fosfato y amonio
Los mismos iones se pueden obtener de nitrato de amonio y de fosfato monopotásico
101 gramos de nitrato de potasio proporcionan 39 gramos de potasio y 62 gramos de nitrato (14 gramos de nitrógeno)
115 gramos de fosfato monoamónico proporcionan 18 gramos de amonio (14 gramos de nitrógeno) y 97 de fosfato ácido (31 gramos de fósforo)
Se pueden intercambiar sales para obtener los mismos resultados
Da lo mismo 101 gramos de nitrato de potasio y 115 gramos de fosfato monoamónico que 136 gramos de fosfato monopotásico y 80 gramos de nitrato de amonio
Sales usadas para la solución nutritiva
Compuesto
Nitrato de calcio Ca 19% N 15%
Nitrato de potasio K 39% N 14%
Nitrato de amonio NH4 23% N 35%
Nitrato de magnesio Mg 9% N 5%
Fosfato monoamónico NH4 12% P 27%
Fosfato monopotásico K 29% P 23%
Sulfato de magnesio Mg 10% S 13%
Sulfato de potasio K 45% S 18%
Sulfato de amonio N 25% S 28%
Fosfonitrato N 31% P 1.7%
Diferencias con los fertilizantes comunes En los fertilizantes comunes no se dan los
porcentajes de cada elemento El porcentaje de nitrógeno sí corresponde al
porcentaje en peso del elemento El fósforo se especifica como pentóxido de
fósforo (P2O5) El potasio se especifica como óxido de
potasio (K2O) El calcio se especifica como óxido de calcio
(CaO) El magnesio se especifica como MgO
Ejemplos: Si un fertilizante tiene la fórmula:
17 – 17 – 17 Éste contiene 17 % de nitrógeno, 17% de
P2O5 y 17% de K2O En hidroponia se opta por dar las
cantidades en términos de cada elemento, no de sus compuestos
Un fertilizante como 17 – 17 – 17 tendría 17% de nitrógeno, 7.4% de fósforo y 14.1% de potasio
Fórmulas hidropónicas
No se especifica el porcentaje en peso de cada elemento del fertilizante
Se especifica la concentración que va a tener cada elemento en la solución de riego en partes por millón
Ejemplo: N-200, P-45, K-250, Ca-200, Mg-40, S-150, Fe-5, Mn-1, Zn-.5, Cu-.2, B-3, Mo-.05
Cómo preparar una fórmula hidropónica
A la solución no se agregan iones sino compuestos
La fórmula se da en partes por millón y uno tiene que pesar los compuestos
Se requiere una buena cantidad de cálculos para obtener la fórmula en términos de cantidades de compuestos para disolver en mil litros de agua
¿Cuántos compuestos se requieren?
Para preparar una fórmula de manera sencilla que nos de las cantidades exactas requeridas de nitrógeno, fósforo, potasio y magnesio, obteniendo el calcio de manera aproximada se hizo una calculadora en Excel
Se basa en resolver un sistema de ecuaciones relativamente simple
Bastan cuatro sales para aportar los macronutrientes
Sales necesarias para la solución Cada sal debe aportar
al menos un nutriente El nitrato de calcio
aporta todo el calcio (también en el agua puede haber cantidades considerables)
El sulfato de magnesio aporta todo el magnesio
El fosfato monoamónico o el fosfato monopotásico aportan todo el fósforo
El potasio se obtiene del fosfato monopotásico y/o del nitrato de potasio
El nitrógeno se obtiene de nitrato de calcio, nitrato de potasio, fosfato monoamónico o nitrofosfato
¿Cuántos compuestos?
Con sólo 4 se puede preparar la parte correspondiente a los macronutrientes:
Nitrato de calcio, nitrato de potasio y sulfato de magnesio
Y Fosfato monopotásico o fosfato
monoamónico
Preparación con ácidos y bases
También se pueden aportar los iones necesarios a partir de ácidos y bases
Se puede usar ácido nítrico, fosfórico y sulfúrico para aportar los aniones
Para los cationes cal, hidróxido de potasio, óxido de magnesio y amoniaco
Son sustancias peligrosas
Microelementos
Para aportar los microelementos se usa una mezcla comercial como STEM de Peters o Brexil Combi de Vallagro
Ventajas: los microelementos vienen en forma de quelatos lo que facilita su absorción y permanencia a largo plazo en la solución
Desventaja: su alto costo
Microelementos Se pueden aportar también usando los
siguientes compuestos: Sulfato ferroso Sulfato de manganeso Sulfato de zinc Sulfato de cobre Ácido bórico Bórax Molibdato de amonio
Microelementos
Compuesto Ppm que aporta 1 g disuelto en 1000 litros
Sulfato ferroso 0.20
Sulfato de manganeso 0.35
Sulfato de zinc 0.23
Sulfato de cobre 0.26
Ácido bórico 0.18
Bórax 0.12
Molibdato de amonio 0.54
Ejemplo:
Preparar una solución que contenga las siguientes partes por millón:
N 220, P 50, K 220, Ca 200, Mg 48
Uso de la calculadora
Ejemplo: La fórmula deseada se prepara con:
Nitrato de calcio 1084 g Nitrato de potasio 410 g Sulfato de magnesio 500 g Fosfato monopotásico 215 g
Microelementos
¿Cómo aportar los microelementos?
Uso de mezclas comerciales S.T.E.M. (Soluble Trace Elements Mix)
de Peters Brexil Combi de Vallagro Otras mezclas
Ejemplo:
Fórmula de STEM
Ppm que aporta 1g
Ppm aportadas por 40g
Azufre 13% 0.13 52
Hierro 7.5% 0.075 3
Manganeso 8% 0.08 3.2
Zinc 4.5% 0.045 1.8
Cobre 2.3% 0.023 0.92
Molibdeno 0.04% 0.0004 0.016
Boro 1.35% 0.0135 0.54
Adición de hierro El hierro es el elemento más difícil de
controlar en la solución Forma hidróxido férrico y se insolubiliza Adición de algún quelato de fierro: FeEDTA
(para pH bajo), FeEDDHA (para pH alto) Fe-LPCA (rango amplio de pH)
Brexil Fe: Fe-LPCA (Fe 10%) La adición de 10 g nos da 1 ppm adicional
de hierro
Microelementos (resumen)
Aportar 40 g de STEM Peters Aportar 10 g de Brexil Fe
En caso de deficiencia de hierro aportar más Brexil Fe
Preparación de la solución
Disolver ácido cítrico (100 gramos en 1000 litros de agua)
Disolver todo excepto el nitrato de calcio
A continuación disolver el nitrato de calcio
Formación de precipitados
Aspecto lechoso Consecuencias:
parte de los compuestos se hacen insolubles, taponamiento de goteros en sistemas de riego por goteo
Uso del ácido cítrico
Después de añadir 100 mg de ácido cítrico la solución está totalmente cristalina, sin precipitados
Si se añade antes de disolver los nutrientes, no se forma ningún precipitado
Preparación con aguas “difíciles”
Ejemplo: Maneadero, B.C. Agua con 7.9 pH, mucho bicarbonato,
muchísimo sodio y cloruros 232 ppm de calcio, 60 ppm de Mg No hace falta aportar ni calcio ni
magnesio Es necesario bajar el pH
Solución:
En 1000 litros de agua: 40 gr Microelementos 110 gr Acido Fosfórico 500 gr Fosfonitrato 550 gr Nitrato de Potasio
Resultados:
pH
La absorción de los nutrientes por la planta depende del pH
A pH mayor que 7 el hierro no se absorbe
Para la mayoría de las plantas se requiere un pH entre 6 y 7
Medición del pH Medidores
electrónicos Colorantes
indicadores Indicador universal
de pH
Ajuste del pH Para bajar el pH se puede usar casi
cualquier ácido Ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido
nítrico Ácido cítrico (no cambia la
composición de la fórmula y no es peligroso; solubiliza precipitados)
Aportar alguno de los cationes en forma de sulfato, por ejemplo, sulfato de potasio o sulfato de amonio
Ajuste del pH
Para subir el pH se pueden usar distintos álcalis
Hidróxido de potasio, cal, amoniaco Si se usa cal hay que proceder con
cautela pues es poco soluble En nuestra experiencia, por lo general
no se requiere subir el pH de la solución sino más bien bajarlo
Dinámica de la solución
Al ir creciendo la planta va absorbiendo las sales disueltas
La concentración puede cambiar La composición puede cambiar En días cálidos, secos, ventosos y
soleados la planta puede absorber mucho más agua que nutrientes. La concentración se eleva
Dinámica de la solución
En días nublados, húmedos y con buena luminosidad la planta puede tomar poco agua de la solución y más nutrientes. La concentración disminuye
¿Cómo saber qué ocurre?
Conductividad eléctrica Las sales de la solución se disocian en
iones y por tanto alteran la capacidad de conducir la corriente eléctrica de la solución
A mayor cantidad de sales disueltas, mayor conductividad eléctrica
Ojo: también a mayor temperatura, mayor disociación y por tanto mayor conductividad
Conductividad eléctrica Para medir la conductividad eléctrica
se usa un conductímetro Diariamente se mide la conductividad
y si es baja se agrega solución nueva; si es alta se agrega agua
Sólo en los sistemas de hidrocultivo o en sistemas recirculantes se puede controlar así la concentración de la solución
Composición de la solución
La planta puede ir tomando de manera no proporcional distintos nutrientes
Cambio de la composición de la solución
Se mide mediante análisis químicos Se pueden hacer cambios periódicos
de la solución y lavados de sales
Contacto:
Antonio González Guzmán Taller de Hidroponia
Facultad de Ciencias, UNAM
[email protected] http://communities.msn.com.mx/HidroponiaCiencias