Monografias | ¿Qué es la hidroponia?

La palabra Hidroponia deriva del griego Hydro (agua) y Ponos (labor otrabajo) lo cual significa literalmente trabajo en agua. La Hidroponia es unaciencia que estudia los cultivos sin tierra. Cuando se habla de hidroponia setiende a asociarlo con el Japón como poseedor de alta tecnología, pero esto noes necesariamente cierto. La hidroponia no es una técnica moderna, sino una técnicaancestral; en la antigüedad hubo cultura y civilizaciones que la usaron comomedio de subsistencia. Por ejemplo, es poco conocido que los aztecasconstruyeron una ciudad en el lago de Texcoco (la ciudad de México se encuentraubicada sobre un lago que se está hundiendo), y cultivaban su maíz en barcos obarcazas con un entramado de pajas, y de ahí se abastecían. Hay muchosejemplos como este; los Jardines Colgantes de Babilonia eran hidropónicosporque se alimentaban de agua que fluía por unos canales. Esta técnica existíaen la antigua China, India, Egipto, también la cultura Maya la utilizaba, y hoyen día tenemos como referencia a una tribu asentada en el lago Titicaca; esigualmente utilizada comercialmente, desarrollándose a niveles muy elevados, enpaíses con limitaciones serias de suelo y agua. Por ejemplo, es un hecho pocodifundido que la hidroponia tuvo un gran auge en la Segunda Guerra Mundial: losejércitos norteamericanos en el Pacífico se abastecían en forma hidropónica.En la isla de Hawaii, en Iwo Jima; incluso cuando Estados Unidos ocupó Japón,se hicieron grandes botes hidropónicos para abastecer a sus soldados. De allínació la hidroponia, en Japón: vino con la Segunda Guerra Mundial, y losjaponeses, por falta de espacio y de agua, desarrollaron la tecnologíanorteamericana a niveles asombrosos. La NASA la ha utilizado desde haceaproximadamente 30 años para alimentar a los astronautas. Hoy en día las navesespaciales viajan seis meses o un año. Los tripulantes durante ese tiempo comenproductos vegetales cultivados en el espacio. La NASA ha producido con estatecnología (Controlled Ecological Life Support System)desde hace mucho tiempo, desarrollándola incluso para la base proyectada enMarte.

Muchos de los métodos hidropónicos actuales emplean algún tipo de sustratocomo grava, arena, piedra pómez, aserrines, arcillas expansivas, carbones,cascarilla de arroz, etc., a los cuales se les añade una solución nutritivaque contiene todos los elementos esenciales necesarios para el normalcrecimiento y desarrollo de la planta.

Hidroponia, el crecimiento de plantas sin tierra, debe su desarrollo a loshallazgos de experimentos llevados a cabo para determinar qué substancias hacencrecer las plantas y su composición. Se conocen  trabajos de este tipo defechas cercanas al año 1600. Sin embargo, el crecimiento de las plantas y lacultura del cultivo sin suelo es conocida  mucho antes que esto. Lahidroponia es por lo menos tan antigua como las pirámides. Una forma primitivase ha utilizado en Cachemira durante siglos.

El proceso hidropónico que causa el crecimiento de plantas en nuestros océanosdata aproximadamente desde el tiempo que la tierra fue creada. El cultivo hidropónicoes anterior al cultivo en tierra pero, como herramienta de cultivo, muchos creenque empezó en la antigua Babilonia, en los famosos Jardines Colgantes que selistan como una de las Siete Maravillas del Mundo Antiguo, en lo queprobablemente fuera uno de los primeros intentos exitosos de cultivar plantashidropónicamente.

Los aztecas de Centroamérica, una tribu nómada forzada a ubicarse hacia laorilla pantanosa del Lago Tenochtitlán, localizado en el gran valle central delo que es ahora México, y tratados bruscamente por sus vecinos más poderososque les negaron cualquier tierra cultivable, sobrevivieron desarrollandonotables cualidades de invención. Como consecuencia de la falta de tierra,decidieron hacerlo con los materiales que tenían a mano; en lo que debe habersido un largo proceso de ensayo y error, ellos aprendieron a construir balsas decaña, dragaban la tierra del fondo poco profundo del lago y la amontonaban enlas balsas. Debido a que la tierra venía del fondo del lago, era rica en unavariedad de restos orgánicos y material descompuesto que aportaba grandescantidades de nutrientes. Estas balsas, llamadas Chinampas, permitían cosechasabundantes de verduras, flores e incluso árboles eran plantados en ellas. Lasraíces de estas plantas presionaban hacia abajo y traspasaban el suelo de labalsa hasta el agua. En oportunidades se unían algunas de estas balsas quenunca se hundieron para formar islas flotantes de hasta sesenta metros de largo.

Con su fuerza armada, los aztecas derrotaron y conquistaron a quienes una vezlos habían oprimido. A pesar del gran tamaño de su imperio, ellos nuncaabandonaron el sitio en el lago; el que alguna vez fuera un pueblo primitivo seconvirtió en la enorme y magnífica ciudad de México.

Al llegar al Nuevo Mundo en busca de oro, la vista de estas islas asombró alos españoles, el espectáculo de un bosquecillo entero de árbolesaparentemente suspendidos en el agua debe haberlos dejado perplejos, inclusoasustados en esos días del siglo 16 de la conquista española.

William Prescott, el historiador que escribió crónicas de la destruccióndel imperio azteca por los españoles, describió el Chinampas como"Asombrosas Islas de Verduras, que se mueven como las balsas sobre elagua". Las Chinampas continuaron siendo usadas en el lago hasta el sigloXIX, aunque en números grandemente disminuidos. Así que, se puede apreciar, lahidroponia no es un concepto nuevo.

Muchos escritores han sugerido que los Jardines Colgantes de Babilonia eranun sistema hidropónico, ya que el agua fresca es rica en oxígeno y sesuministraban nutrientes regularmente.

El arroz ha sido cultivado de esta manera desde tiempos inmemoriales. LosJardines Flotantes de China son otro ejemplo de "Cultivo Hidropónico"

Archivos jeroglíficos egipcios antiguos de varios cientos años A.C.describen el crecimiento de plantas en agua a lo largo del Nilo.

Antes del tiempo de Aristóteles, Teofasto (327-287 A.C.) emprendió variosexperimentos en nutrición de plantas. Los estudios botánicos de Dioscoridesson anteriores al primer siglo D.C.

El intento científico documentado más antiguo para descubrir los nutrientesde las plantas fue en 1600 cuando el belga Jan Van Helmont mostró en suexperimento clásico que las plantas obtienen sustancias del agua. Él plantóun retoño de sauce de 5 libras en un tubo que contenía 200 libras de tierraseca la cual fue cubierta para mantenerla aislada del polvo, después de 5 añosde riego regular con agua de lluvia él encontró el retoño del sauce aumentadoen peso a 160 libras, mientras la tierra perdió menos de 2 onzas. Su conclusión,que las plantas obtienen sustancias para crecimiento de agua, fue correcta, sinembargo él no comprendió que también requieren dióxido de carbono y oxígenodel aire.

En 1699, John Woodward, un miembro de la Sociedad Real de Inglaterra, cultivóplantas en agua que contenía varios tipos de tierra, la primera solución denutrientes hidropónica artificial, y encontró que el mayor crecimiento ocurrióen agua con la mayor cantidad de tierra. Puesto que ellos sabían poco de químicapor esos días, él no pudo identificar los elementos específicos que causabanel crecimiento. Concluyó, por tanto, que el crecimiento de la planta era unresultado de ciertas substancias y minerales en el agua, contenidos en el"agua enriquecida", en lugar que simplemente del agua.

Por las décadas que siguieron a la investigación de Woodwards los fisiólogosde plantas europeos establecieron muchas cosas. Ellos demostraron que el aguaera absorbida por las raíces de la planta, que atraviesa su sistema capilar yque escapa en el aire a través de los poros en las hojas. Descubrieron que laplanta toma minerales tanto del suelo como del agua y que las hojas expulsan dióxidode carbono al aire. Demostraron también que las raíces de la planta toman oxígeno.Otros progresos fueron lentos hasta que otras técnicas de investigación mássofisticadas se desarrollaron.

La teoría de la química moderna, logró grandes adelantos durante lossiglos XVII y XVIII revolucionando la investigación científica. Cuando lasplantas fueron analizadas se determinó que están compuestas por elementosderivados del agua, tierra y aire.

Experimentalmente, Sir Humphrey Davy, inventor de la Lámpara de Seguridad,desarrolló un método para realizar la descomposición química por medio deuna corriente eléctrica. Algunos de los elementos que constituyen la materiafueron descubiertos, y, era ahora posible para los químicos dividir uncompuesto en sus partes constitutivas.

En 1792 el científico inglés Joseph Priestley inteligentemente descubrióque al colocar una planta en una cámara con un alto nivel de "AireFijo" (Dióxido de Carbono) ésta absorberá gradualmente el dióxido decarbono y emitirá oxígeno. Jean Ingen-Housz, unos dos años después, llevóel trabajo de Priestley un paso más allá y demostró que una planta encerradaen una cámara llena de dióxido de carbono podría reemplazar el gas con oxígenoen varias horas si la cámara se expone a la luz solar. Ya que la luz del sol notenía efecto sobre el recipiente con dióxido de carbono, era cierto que laplanta era la responsable de esta transformación notable. Ingen-Housz establecióque este proceso trabaja más rápidamente en condiciones de luz intensa, y quesólo las partes verdes de la planta estaban involucradas.

En 1804, Nicolas De Saussure publicó los resultados de sus investigaciones,indicando que las plantas están compuestas de minerales y elementos químicosobtenidos del agua, tierra y aire. En 1842 se publicó una lista de nueveelementos considerados esenciales para el crecimiento de las plantas.

Estas proposiciones fueron verificadas después por Jean BaptisteBoussingault (1851), un científico francés que empezó como mineralogistaempleado por una compañía minera, y cambió su área de estudio a la químicaagrícola a principios de la década de 1850. En sus experimentos con medios decrecimiento inertes, alimentó plantas con soluciones en agua usando variascombinaciones de elementos puros obtenidos de la tierra, arena, cuarzo y carbónde leña (un medio inerte no presente en la tierra) a los cuales agregósoluciones de composición química conocida. Él concluyó que el agua eraesencial para crecimiento de la planta proporcionando hidrógeno y que lamateria seca de la planta consiste en hidrógeno más el carbono y oxígeno queprovienen del aire. Él también estableció que las plantas contienen nitrógenoy otros elementos minerales, y obtienen todos los nutrientes requeridos de loselementos de la tierra que usó; pudo entonces identificar los elementosminerales y las proporciones necesarias para perfeccionar el crecimiento de laplanta lo que fue un descubrimiento aún mayor.

En 1856 Salm-Horsmar desarrolló técnicas para el uso de arena y otrossustratos inertes, varios investigadores habían demostrado por ese tiempo quepueden crecer plantas en un medio inerte humedecido con una solución de aguaque contiene los minerales requeridos por las plantas. El próximo paso eraeliminar completamente el medio y cultivar las plantas en una solución de aguaque contuviera estos minerales.

De los descubrimientos y avances en los años 1859 a 1865 la técnica fueperfeccionada por dos científicos alemanes, Julius Von Sachs (1860), profesorde Botánica en la Universidad de Wurzburg (1832-1897), y W. Knop (1861), químicoagrícola; Knop ha sido llamado "El Padre de la Cultura del Agua."

En ese mismo año (1860), el profesor Julius Von Sachs publicó la primera fórmulaestándar para una solución de nutrientes que podría disolverse en agua y enla que podrían crecer plantas con éxito. Esto marcó el fin de la larga búsquedadel origen de los nutrientes vitales para las plantas, dando origen a la"Nutricultura".

Técnicas similares se usan actualmente en estudios de laboratorio sobrefisiología y nutrición de plantas. Las primeras investigaciones en nutriciónde plantas demostraron que el crecimiento normal de estas puede ser logradosumergiendo sus raíces en una solución de agua que contenga sales de nitrógeno(N), fósforo (P), azufre (S), potasio (K), calcio (Ca), y magnesio (Mg), que sedefine actualmente como macroelementos o macronutrientes (los elementosrequeridos en cantidades relativamente grandes). Con refinamientos extensos en técnicasde laboratorio y química, científicos descubrieron siete elementos requeridospor las plantas en cantidades relativamente pequeñas – los microelementos oelementos residuales. Éstos incluyen: hierro (Fe), cloro (Cl), manganeso (Mn),boro (B), zinc (Zn), cobre (Cu), y molibdeno (Mo).

Se estableció entonces la adición de químicos al agua para producir unasolución nutriente que apoyaría la vida de la planta. En 1920 la preparacióndel laboratorio de "cultura de agua" fue regularizada y seestablecieron los métodos para su correcto uso.

En años siguientes, investigadores desarrollaron muchas fórmulas básicasdiversas para el estudio de la nutrición de las plantas. Algunos de los quetrabajaron en esto fueron Tollens (1882), Tottingham (1914), Shive (1915),Hoagland (1919), Deutschmann (1932), Trelease (1933), Arnon (1938) y Robbins(1946). Muchas de sus fórmulas todavía se usan en investigaciones delaboratorio sobre nutrición y fisiología de las plantas.

El interés en la aplicación práctica de esta "Nutricultura" nose desarrolló hasta aproximadamente 1925 cuando la industria del invernaderoexpresó interés en su uso. Las tierras del invernadero tuvieron que ser reemplazadas frecuentemente para superar problemas de estructura, fertilidad ypestes. Como resultado, los investigadores se dieron cuenta del uso potencial dela nutricultura para reemplazar la tierra convencional por los métodosculturales.

Antes de 1930, la mayoría del trabajo hecho sobre cultivos sin suelo seorientó al laboratorio para fines experimentales. Nutricultura, quimicultura, yacuicultura eran otros términos usados durante los años veinte para describirla cultura del cultivo sin suelo. Entre 1925 y 1935 tuvo lugar un desarrolloextenso modificando las técnicas de laboratorio de nutricultura a la producciónde cosechas a gran escala.

Hidroponia se define ahora como la ciencia de cultivo de plantas sin el usode tierra, pero con uso de un medio inerte, como arena gruesa, turba,vermiculita o aserrín al que se agrega una solución nutriente que contienetodos los elementos esenciales requeridos por la planta para su crecimientonormal y desarrollo. Puesto que muchos métodos hidropónicos emplean algúntipo de medio que contiene material orgánico como turba o aserrín, son amenudo llamados "cultivos sin suelo", mientras que aquellos con lacultura del agua serían los verdaderamente hidropónicos.

Hoy, la hidroponia es el término que describe las distintas formas en lasque pueden cultivarse plantas sin tierra. Estos métodos, generalmente conocidoscomo cultivos sin suelo, incluyen el cultivo de plantas en recipientes llenos deagua y cualquier otro medio distintos a la tierra. - incluso la arena gruesa,vermiculita y otros medios más exóticos, como piedras aplastadas o ladrillos,fragmentos de bloques de carbonilla, entre otros. Hay varias excelentes razonespara reemplazar la tierra por un medio estéril, se eliminan pestes yenfermedades contenidas en la tierra, inmediatamente. La labor que involucra elcuidado de las plantas se ve notablemente reducida.

Unas características importantes al cultivar plantas en un medio sin tierraes que permite tener más plantas en una cantidad limitada de espacio, lascosechas de comida madurarán más rápidamente y producirán rendimientosmayores, se conservan el agua y los fertilizantes, ya que pueden reusarse, además,la hidroponia permite ejercer un mayor control sobre las plantas, con resultadosmás uniformes y seguros.

Todos esto se hace posible por la relación entre la planta y sus elementosnutrientes. No es tierra lo que la planta necesita; son las reservas denutrientes y humedad contenidos en la tierra, así como el apoyo que la tierrada a la planta. Cualquier medio de crecimiento dará un apoyo adecuado, y alsuministrar nutrientes a un medio estéril donde no hay reserva de estos, esposible que la planta consiga la cantidad precisa de agua y nutrientes quenecesita. La tierra tiende a menudo a llevar agua y nutrientes lejos de lasplantas lo cual vuelve la aplicación de cantidades correctas de fertilizante untrabajo muy difícil. En hidroponia, los nutrientes necesarios se disuelven enagua, y esta solución se aplica a las plantas en dosis exactas en losintervalos prescritos.

Hasta las 1936, el cultivo de plantas en agua y la solución de nutriente erauna práctica restringida a los laboratorios, donde fueron usados para facilitarel estudio del crecimiento de las plantas y sobre el desarrollo de la raíz.

El Dr. Gericke cultivó hidropónicamente verduras, incluso cosechas de raíz,remolachas, rábanos, zanahorias, patatas, y el cereal siega, frutasornamentales y flores. Usando la cultura de agua en tanques grandes en sulaboratorio en la Universidad de California tuvo éxito en tomates lograndoplantas de hasta 7 metros de altura. Las fotografías del profesor de pie en unaescalera recogiendo su cosecha aparecían en periódicos a lo largo del país.Aunque espectacular, su sistema era un poco prematuro para aplicacionescomerciales. Era demasiado delicado y requería supervisión técnica constante.

Fueron muchos los problemas que encontraron los "cultivadores hidropónicos"con el sistema de Gericke ya que exigía mucho conocimiento técnico eingeniosidad. El sistema de Gericke consistía en una serie de comederos ocubetas sobre los cuales colocó en forma estirada una fina malla de alambre,esto envolvía a su vez una cubierta de paja u otro material; las plantas sepusieron en esta malla con las raíces hacia abajo en una solución de agua connutrientes dentro de la cubeta.

Una de las dificultades principales con este método estaba asociada alsuministro suficiente de oxígeno en la solución nutriente. Las plantas agotaríanel oxígeno rápidamente, absorbiéndolo a través de las raíces, y por estarazón era indispensable que un suministro continuo de oxígeno fresco fueseintroducido en la solución a través de algún método de aireación. Otroproblema era apoyar las plantas para que las puntas de las raíces semantuvieran en la solución.

La Prensa americana hizo sus demandas irracionales usuales, llamándolo el descubrimientodel siglo de la manera más escandalosa. Después de un periodo incierto enel que promotores poco escrupulosos intentaron cobrar por la idea vendiendo depuerta en puerta equipo inútil y materiales, una investigación más prácticafue hecha y pronto se estableció la hidroponia como base científica legítimapara la horticultura, con el consecuente reconocimiento de sus dos ventajasprincipales: cosechas de alto rendimiento y de utilidad especial en regiones nocultivables del mundo.

En 1936, W. F. Gericke y J. R. Travernetti de la Universidad de Californiapublicaron el registro del cultivo exitoso de tomates en agua y soluciónnutriente. Desde entonces varios entes comerciales empezaron a experimentar conlas técnicas e investigadores, y, agrónomos de varias universidades agrícolasempezaron el trabajo de simplificar y perfeccionar los procedimientos. Se hanconstruido numerosas unidades hidropónicas a gran escala, en México, PuertoRico, Hawaii, Israel, Japón, India, y Europa. En los Estados Unidos, sin muchoconocimiento del público, la hidroponia se ha convertido en un gran negocio; másde 500 invernaderos hidropónicos han sido construidos y desarrollados.

Una aplicación de la técnica del Dr. Gericke pronto se demostró supliendocomida a las tropas ubicadas en islas no cultivables en el Pacífico al iniciode la década de 1940.

El primer triunfo ocurrió cuando Pan American Airways decidió establecer uncentro de cultivos hidropónicos en la distante Isla Wake en medio del OcéanoPacífico para proporcionar suministros regulares de verduras frescas a lospasajeros y tripulaciones de la aerolínea. Entonces el Ministerio Británico deAgricultura empezó a mostrar un interés activo por la hidroponia,especialmente desde que su importancia potencial en la Campaña "Cultivar-Más-Comida"(Grow-More-Food) durante la guerra (1939-1945) fue comprendida totalmente.

Al final de los años cuarenta, Robert B. y Alice P. Withrow trabajaban en laUniversidad de Purdue y desarrollaron un método hidropónico más práctico.Ellos usaron arena gruesa inerte como medio de arraigado, inundando y drenandoalternativamente la arena en un recipiente, dieron a las plantas el máximotanto de solución nutriente, como de aire a las raíces. Este método se conociódespués como el método de la arena gruesa o grava para hidroponia, a vecestambién llamado Nutricultura

En tiempo de guerra el envío de verduras frescas a las bases en elextranjero no era práctico, y una isla de coral no es un lugar paracultivarlas; con hidroponia resolvieron el problema.

Durante la Segunda Guerra Mundial, la hidroponia, usando el método de laarena gruesa, dio su primera prueba real como fuente viable para la obtenciónde verduras frescas para el ejército de los Estados Unidos.

En 1945 la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, resolvió el problema deproporcionar verduras frescas al personal, implementando la hidroponia a granescala lo cual dio un nuevo ímpetu a esta cultura.

La primera de varias grandes granjas hidropónicas se construyó en la Islade Ascensión en el Atlántico Sur. La base se usó como un lugar de descanso ysuministro de combustible para la fuerza aérea de Estados Unidos, la isla eracompletamente estéril, entonces como era necesario albergar una fuerza grandeallí para reparar aviones, toda la comida tuvo que ser traída por aire, habíauna necesidad crítica por las verduras frescas, y por esta razón se construyóla primera de muchas instalaciones hidropónicas establecidas por las fuerzasarmadas de EEUU allí. Las plantas eran cultivadas en un medio de arena gruesacon la solución bombeada en un ciclo prefijado. Las técnicas desarrolladas enAscensión se usaron más tarde en varias instalaciones en las islas del Pacíficocomo Iwo Jima y Okinawa.

En la Isla de la Estela, un atolón en el oeste de Océano Pacífico deHawaii, normalmente incapaz de producir cosechas debido a la naturaleza estérildel terreno, impedía cualquier cultivo convencional. La fuerza aérea de EEUU.construyó allí pequeñas "camas de crecimiento" lo cual proporcionó120 pies cuadrados de área cultivable. Sin embargo, una vez puesto enfuncionamiento el sistema, el rendimiento semanal proporcionado era de 30 librasde tomates, 20 libras de judías verdes, 40 libras de maíz dulce y 20 cabezasde lechuga. El Ejército de EEUU también estableció camas de crecimientohidropónico en la isla de Iwo Jima en donde empleó piedra volcánica aplastadacomo sustrato, con rendimientos similares.

Durante este mismo periodo (1945), el Ministerio Aéreo de Londres tomópasos para comenzar cultivos sin suelo en la base del desierto de Habbaniya enIrak, y en la isla de Bahrein en el Golfo Pérsico, donde se sitúan campospetroleros importantes. En el caso del Habbaniya, un eslabón vital encomunicaciones aliadas, todas las verduras tenían que ser traídas a través deaire de Palestina para alimentar a las tropas estacionadas allí, lo cualresultaba muy costoso.

Tanto el Ejército Norteamericano como la Real Fuerza Aérea abrieronunidades hidropónicas en sus bases militares. Millones de verduras, producidassin la tierra, fueron comidas por soldados aliados y aviadores durante los añosde la guerra. Después de la Segunda Guerra Mundial los militares continuaronusando hidroponia. Por ejemplo, El Ejército de los Estados Unidos tiene unasección especial de hidroponia que produjo más de 8,000,000 lbs. de productosfresco durante 1952.

También establecieron una de las instalaciones hidropónicas más grandesdel mundo, un proyecto de 22 hectáreas en Chofu, Japón. Durante muchos años,la práctica empleada era utilizar la llamada "Tierra Nocturna", lacual contenía excremento humano como fertilizante La tierra estaba muycontaminada con varios tipos de bacterias y amebas; y, aunque el japonés erainmune a estos organismos, las tropas no lo eran.

Una instalación de 55 acres, fue diseñada para producir verduras parafuerzas americanas de ocupación. Permaneció en funcionamiento durante más de15 años. Las instalaciones hidropónicas más grandes en ese tiempo seconstruyeron en Japón usando el método cultural de la arena gruesa. Algunas delas instalaciones más exitosas han sido aquellas en bases aisladas en Guyana,Iwo Jima y la Isla de Ascensión.

Después del Segunda Guerra Mundial, se construyeron varias instalacionescomerciales en los Estados Unidos, la mayoría de éstas se localizaron enFlorida y estaba a la intemperie, sujetas a los rigores del tiempo. Pobres técnicasde construcción y operación causaron que muchas de ellas fueran infructuosas yde producción incoherente. Sin embargo, el uso comercial de la hidroponia,creció y se extendió a lo largo del mundo en los años cincuenta a paísescomo Italia, España, Francia, Inglaterra, Alemania, Suecia, la URSS e Israel.

Uno de los muchos problemas encontrados por los pioneros de la hidroponia fuecausado por el hormigón usado para las camas de crecimiento. La cal y otroselementos afectaron la solución nutriente, además, la estructura de metaltambién fue afectada por los elementos en la solución. En muchos de estosprimeros viveros se usó tubería galvanizada y depósitos metálicos, no sólose vieron corroídos muy rápidamente sino que elementos tóxicos para lasplantas se añadían a la solución nutriente.

A pesar de estos problemas el interés en la cultura hidropónica continuabapor varias razones: Primero no se necesitaba tierra, y una gran cantidad deplantas se podían cultivar en una área muy pequeña. Segundo al alimentar lasplantas apropiadamente se lograba una producción óptima. Con la mayoría delas verduras se aceleró el crecimiento y, como regla, la calidad era mejor quela obtenida en verduras cultivadas en tierra. Los productos hidropónicos teníanvida de estante mayor, así como mayor calidad de almacenaje.

Muchas compañías petroleras y mineras construyeron grandes viveros enalgunas de sus instalaciones en diferentes partes del mundo donde los métodosconvencionales de cultivo no eran factibles. Algunas estaban en áreas desérticascon poca o ninguna lluvia, y otras estaban en islas, como en el Caribe, con pocao ninguna tierra apropiada para la producción de vegetales.

En el Lejano Oriente empresas norteamericanas tienen más de 80 acresdedicados a la producción de vegetales, para alimentar al personal de perforaciónen el desierto de varias compañías petroleras en la India Oriental, el MedioEste, las zonas arenosas de la Península árabe y el Desierto del Sahara; en áreasestériles, fuera de la Costa venezolana, en Aruba y Curazao, y en Kuwait los métodossin suelo han encontrado inestimable valor para asegurar a los trabajadoresalimento limpio, fresco y saludable.

En los Estados Unidos, existen cultivos hidropónicos comerciales extensosque producen grandes cantidades de alimentos, especialmente en Illinois, Ohio,California, Arizona, Indiana, Missouri y Florida, y se ha desarrolladonotablemente esta cultura en México y las áreas vecinas de Centroamérica.

Además de los sistemas comerciales grandes construidos entre 1945 y los añossesenta, se hizo mucho trabajo en unidades pequeñas para los apartamentos,casas, y patios traseros, para cultivar flores y verduras, muchos de éstos noeran un éxito completo debido a factores como sustratos inadecuados, uso demateriales impropios, técnicas inadecuadas y poco o ningún controlmedioambiental.

Incluso por la falta de éxito en muchos de estos intentos muchos productoresa escala mundial se convencieron de que sus problemas podrían resolverse. Existíatambién la convicción creciente que la perfección de este método de producciónde alimentos era completamente esencial por la baja producción de los suelos yel aumento constante de la población mundial.

Estudios recientes han indicado que hay más de un millón de unidades hidropónicascaseras que operan exclusivamente en los Estados Unidos para la producción dealimentos. Rusia, Francia, Canadá, Sudáfrica, Holanda, Japón, Australia yAlemania están entre otros países donde la hidroponia está recibiendo laatención que merece.

Adicionalmente al trabajo realizado para desarrollar sistemas hidropónicospara la producción de verduras, entre 1930 y 1960 un trabajo similar se habíadirigido a desarrollar un sistema para producir alimento para ganado y aves. Losinvestigadores determinaron que los granos de cereal podrían cultivarse muy rápidamentede esta manera. Usando granos como cebada, ellos demostraron que 5 libras desemilla pueden convertirse en 35 libras de alimento verde en 7 días. Cuando seutilizó como suplemento a las raciones normales, este alimento verde eraextremadamente beneficioso para todos tipo de animales y pájaros. En animalesproductores de leche, aumentó el flujo de ella. En las porciones de alimento,la conversión fue mejor y se lograron ganancias a menos costo por la libra degrano. La potencia de machos para engendrado y la concepción en hembras aumentórápidamente. La avicultura también se benefició de muchas maneras, laproducción de huevos aumentó mientras el canibalismo, un problema constantepara el avicultor, cesó.

El sistema desarrollado hasta este punto era capaz de producir de formaconsistente; sin embargo, varios problemas se presentaron. Los primeros sistemastenían poco o ningún control medioambiental, y sin el control de temperatura ohumedad había una fluctuación constante en la proporción de crecimiento. Mohoy hongos en los céspedes eran un problema constante. Se encontró que el uso desemilla desinfectada con un porcentaje de germinación alto era absolutamenteesencial para lograr una buena cosecha.

No obstante, ante éstos y otros obstáculos, investigadores especializadoscontinuaron trabajando para perfeccionar un sistema que podría produciralimentos continuamente. Con el desarrollo de nuevas técnicas, equipos, ymateriales, llegaron a estar disponibles unidades virtualmente libres de estosproblemas. Muchos de éstos están en uso hoy en día en ranchos, granjas, yparques zoológicos por el mundo.

La hidroponia no llegó a la India hasta 1946. En el verano de ese año lasprimeras investigaciones se iniciaron en la Granja Experimental de Kalimpong enel Distrito de Darjeeling (Gobierno de Bengala). Al principio varios problemaspropios de este sub-continente tuvieron que ser enfrentados. Incluso un estudiosuperficial de los distintos métodos que estaban siendo utilizados en GranBretaña y en América los reveló como inapropiados para su utilización por lacomunidad de la India. Varias razones fisiológicas y prácticas, en particularel aparataje caro y complicado requerido, fueron suficiente para prohibirla. Unnuevo sistema en el que la practicidad y simplicidad deberían ser las notaspredominantes tendría que ser presentado si la hidroponia iba a tener éxito enBengala o esa parte de Asia. Del esfuerzo empleado en la resolución cuidadosade los problemas encontrados durante 1946-1947 se produjo el desarrollo delSistema Bengalí de hidroponia que representó el fruto del trabajo realizadopara cubrir los requerimientos indios. Un objetivo guió todos los experimentosllevados a cabo: despojar a la hidroponia de dispositivos complicados y poderpresentarlo al pueblo de India y el mundo entero

como una manera barata y fácil de cultivar vegetales sin tierra. Actualmenteen la India miles de familias cultivan sus vegetales esenciales en unidades dehidropónicas simples en azoteas o en traspatios. El Sistema de Bengalí hizomucho más que probarse a sí mismo: demostró ser útil en las condiciones másadversas.

Con el desarrollo del plástico, la hidroponia dio otro paso grande adelante.Si hay un factor al que podría acreditársele el éxito de la industria hidropónicade hoy, ese factor es el plástico.

Como ya se mencionó, uno de los problemas más urgentes encontrado en todoslos sistemas era la constante contaminación de la solución con elementosperjudiciales del concreto, medios de enraizado y otros materiales. Con eladvenimiento de la fibra de vidrio y los plásticos, los tipos diferentes devinilo, los polietilenos y muchos otros, este problema fue virtualmenteeliminado. En los sistemas de producción que se construyen actualmente en elmundo se utiliza frecuentemente el plástico, esto incluye el reemplazo de válvulasde bronce lográndose eliminar el contacto del metal con la solución, inclusolas bombas son recubiertas. Usando este tipo de materiales, junto con unmaterial inerte como un medio de enraizado, el cultivador está bien encaminadoal éxito.

Los plásticos libraron a los cultivadores de construcciones costosas comolas "camas de concreto" y tanques usados anteriormente. Las camas se aíslandel sustrato cubriéndolas con una lámina de plástico, luego se llenan consustrato u otro medio de crecimiento. Al desarrollarse las bombas, relojes detiempo, tuberías de plástico, válvulas solenoides y otros equipos, el sistemahidropónico entero se puede automatizar, e incluso informatizar con elconsecuente ahorro de capital y de costos operativos.

Una premisa básica para tener presente sobre la hidroponia es susimplicidad. Otro descubrimiento importante en hidroponia fue el desarrollo deun alimento para la planta completamente equilibrado. La investigación en estaárea aún continúa, pero están disponibles muchas fórmulas listas para usar,la mayoría de ellas son completas, pero muy pocas, trabajan de formaconsistente sin necesidad de adaptarlas para las diferentes fases de la cosecha.Hay también muchas fórmulas disponibles que pueden ser mezcladas por cualquierpersona, pero el cultivador promedio prefiere descartar las fórmulascomerciales.

Además del progreso logrado con el uso del plástico y el definitivo aumentode la producción por a las mezclas nutrientes mejoradas, otro factor de granimportancia para el futuro de la industria es el desarrollo de hardware para elcontrol ambiental de los invernaderos.

Inicialmente, la mayoría de los invernaderos usaban vapor para aumentar latemperatura; pero el costo del equipo requerido para su aplicación, no permitíaen gran parte que pequeño productor entrara en este campo. Con el desarrollo decalentadores de aceite o gasolina, sin embargo, fue posible construir unidades máspequeñas, y el advenimiento de gases como butano y propano, han hecho posiblela construcción de invernaderos en casi cualquier lugar.

Mejoras constantes en estos sistemas caloríficos, particularmente laintroducción de ventiladores de alta velocidad y nuevos métodos para hacercircular aire caluroso a lo largo de un edificio, permitieron un mayor controlal cultivador de la temperatura en el invernadero. Para instalacionescomerciales, en invernaderos más grandes, sin embargo, un sistema de calderaque use vapor o agua caliente sigue siendo el más barato. Ha habido tambiénmejoras continuas en las técnicas y equipo para refrescar invernaderos dediferentes tamaños.

Además de un mejor y mayor control medioambiental, el uso de nuevosmateriales como polietileno, películas de polyvinilo, y láminas de fibra devidrio translúcidos introdujeron métodos completamente nuevos de construcciónde invernaderos a bajo costo. Éstos dan una amplia gama de opciones alconstructor para cubrir unidades de diferentes longitudes y han hecho posiblemuchas nuevas formas, tamaños, y configuraciones.

La combinación de control medioambiental y los sistemas hidropónicosmejorados han sido los principales responsables del crecimiento de la industriadurante los últimos veinte años, y no hay duda que la hidroponia tendrá granimportancia en la alimentación del mundo en el futuro.

La hidroponia se ha vuelto una realidad para cultivar bajo invernaderos entodos los climas. Grandes instalaciones hidropónicas existen a lo largo delmundo para el cultivo de flores y verduras. Por ejemplo, hay grandes complejosde invernaderos hidropónicos en funcionamiento en Tucson, Arizona (11 acres); Fénix,Arizona (aproximadamente 15 acres); y Abu Dhabi (más de 25 acres), estainstalación usa agua desalinizada del Golfo Pérsico. Los tomates y pepinos handemostrado ser las cosechas más exitosas. Las coles, rábanos, y frijolesinstantáneos también han funcionado muy bien.

El valle de Salt River que rodea a Phoenix, Arizona, ilustra lo que sucedecuando la población crece en una área. El modelo de crecimiento del Valle deSalt River no sólo es característico de muchas áreas en los Estados Unidos,sino de todo el mundo. Los primeros colonos que entraron en esta área estabanbuscando tierra buena y agua. Ambos estaban presentes allí. Después delSegunda Guerra Mundial, el excelente clima causó un boom poblacional. En1950, dentro de los límites del Proyecto Salt River, había 239.802 acres delos que se evaluaron 225.152  como tierras agrícolas. Entre 1950 y 1960,estas tierras agrícolas disminuyeron en 37.795 acres. Hubo una disminución de35.411 acres entre 1960 y 1970. Entre 1971 y 1973, ocurrió una pérdidaadicional de 19.172 acres. En 23 años un total de 92.378 acres de tierra aptapara la producción de cosechas se perdieron para siempre.

Con hidroponia no hay necesidad de tierra y sólo se requiere una quintaparte del agua de un cultivo convencional. Los productores hidropónicos delfuturo usarán el techo de almacenes y otros edificios grandes para instalarsistemas comerciales. Un sistema así ha sido diseñado por los Deutschmann'sHydroponic Centers of St. Louis, y entró en funcionamiento en 1986. Allí secosechan plantas de follaje tropical, usando hidrocultura. Sin embargo, losinvernaderos de azoteas se usan solamente para la producción de verduras.

El proyecto se volvió una realidad en el otoño de 1986. A finales delverano de 1988, se tenía un total de 7 invernaderos en la azotea en produccióncompleta en el área de St. Louis. Las ventas de la compañía de plantas defollaje tropical habían superado las expectativas con 433 plantas diariasvendidas en 1994. La sección de producción de verdura utiliza los invernaderosde azoteas e igualmente estaba en crecimiento cuando un evento infortunado, norelacionado con el negocio, obligó a la compañía suspender su funcionamientotemporalmente.

Hay amplio espacio en casi cualquier azotea. Los que se necesita además deeste espacio es electricidad, combustible y agua. Sistemas construidos de estamanera tendrán la ventaja agregada de estar cerca del mercado, eliminando lanecesidad de transportar el producto por largas distancias. Como el ambientedentro de las instalaciones hidropónicas puede controlarse, estos sistemaspueden producir verduras todo el año casi en cualquier clima.

El sistema diseñado y construido en St. Louis demuestra que no hay dudaalguna que ya existe la tecnología para construir tales sistemas haciéndoloseconómicamente factibles. Hay, sin embargo, otros sistemas caseros construidoso diseñados para tal fin que requieren espacios muy pequeños.

Hoy, la hidroponia es una rama establecida de ciencia agronómica, que ayudaa la alimentación de millones de personas; estas unidades pueden encontrarsefloreciendo en los desiertos de Israel, Líbano y Kuwait, en las islas deCeylon, las Filipinas, en las azoteas de Calcuta y en los pueblos desérticos deBengala Oriental.

En las Islas Canarias, hay cientos de acres de tierra cubierta conpolietileno apoyado por postes para formar una sola estructura continua quealoja tomates cultivados hidropónicamente. La estructura tiene paredes abiertaspara que el viento prevaleciente pase y refresque las plantas. La estructuraayuda a reducir la pérdida de agua de las plantas por transpiración y lasprotege de tormentas súbitas. Estructuras como estas pueden usarse también enáreas como el Caribe y Hawaii.

Casi cada estado en los Estados Unidos tiene una industria de invernaderoshidropónicos sustancial. Canadá también usa extensivamente la hidroponia enel cultivo de cosechas de verduras en invernadero. Aproximadamente 90% de laindustria de invernaderos en Columbia Británica, Canadá, usa la cultura delaserrín para superar los problemas relacionados con la estructura de la tierray de pestes asociadas a la misma. La mitad del tomate en la Isla de Vancouver yun quinto del de Moscú son producidos hidropónicamente. Hay sistemas hidropónicosen Submarinos Nucleares Norteamericanos, en Estaciones Espaciales rusas y enplataformas de perforación en mar abierto. Los parques zoológicos grandesmantienen sus animales saludables con alimentos hidropónicos, y muchos caballosde raza se mantienen con césped producido de esta manera.

Hay sistemas grandes y pequeños usados por compañías e individuos ensitios tan lejanos como la Isla Baffin y Eskimo Point en el Ártico de Canadá.Los cultivadores comerciales están usando esta técnica maravillosa paraproducir comida a gran escala de Israel a India, y de Armenia al Sahara. En lasregiones áridas del mundo, como México y el Medio Este, donde el suministro deagua fresca está limitado, están desarrollándose complejos hidropónicoscombinados con unidades de desalinización para usar agua del mar como unafuente alternativa. Los complejos se localizan cerca del océano y las plantasson cultivadas en arena de playa. En otras áreas del mundo, como el Medio Este,hay poca tierra apta para cultivar debido al desarrollo de la industria del petróleoy el flujo subsecuente de riqueza, la construcción de instalaciones hidropónicasgrandes para cultivar y alimentar a la población en estas naciones resulta muyvaliosa.

• Cultivos libres de parásitos, bacterias, hongos y contaminación.
• Reducción de costos de producción.
• Permite la producción de semilla certificada.
• Independencia de los fenómenos meteorológicos.
• Permite producir cosechas en contra estación                                
• Menos espacio y capital para una mayor producción.
• Ahorro de agua, que se puede reciclar.
• Ahorro de fertilizantes e insecticidas.
• Se evita la maquinaria agrícola (tractores, rastras, etcétera).
• Limpieza e higiene en el manejo del cultivo.
• Mayor precocidad de los cultivos.
• Alto porcentaje de automatización.

Se denomina sustrato a un medio sólido inerte que cumple 2 funcionesesenciales :

• Anclar y aferrar las raíces protegiéndolas de la luz y permitiéndoles respirar.
• Contener el agua y los nutrientes que las plantas necesitan.

Los gránulos componentes del sustrato deben permitir la circulación delaire y de la solución nutritiva. Se consideran buenos aquellos que permiten lapresencia entre 15% y 35% de aire y entre 20% y 60% de agua en relación con elvolumen total. Muchas veces es útil mezclar sustratos buscando que unos aportenlo que les falta a otros, teniendo en cuenta los aspectos siguientes :

• Retención de humedad.
• Alto porcentaje de aireación
• Físicamente estable
• Químicamente inerte
• Biológicamente inerte.
• Excelente drenaje
• Poseer capilaridad
• Liviano.
• De bajo costo
• Alta disponibilidad.

Los sustratos más utilizados son los siguientes : cascarilla de arroz,arena, grava, residuos de hornos y calderas, piedra pómez, aserrines y virutas,ladrillos y tejas molidas (libres de elementos calcáreos o cemento), espuma depoliestireno (utilizada casi únicamente para aligerar el peso de otrossustratos.), turba rubia, vermiculita.

En los cultivos hidropónicos es imprescindible el uso de un sistema de riegopara suplir las necesidades de agua de las plantas y suministrarle losnutrientes necesarios. Los sistemas de riego que pueden utilizarse van desde unomanual con regadera hasta el más sofisticado con controladores automáticos dedosificación de nutrientes, pH y programador automático de riego.

Un sistema de riego consta de un tanque para el agua y nutrientes, tuberíasde conducción de agua y goteros o aspersores (emisores).

El tanque debe ser inerte con respecto a la solución nutritiva y de fácillimpieza, mantenimiento y desinfección. El criterio para seleccionar el tamañopuede variar según el cultivo, localidad, método de control de la soluciónnutritiva, etc. Cuanto más pequeño sea , más frecuente será la necesidad decontrolar su volumen y composición.

La ubicación del tanque dependerá de la situación del cultivo. En caso deregar por gravedad, deberá tener suficiente altura para lograr buena presiónen los goteros, si se riega utilizando una bomba, el tanque puede ser subterráneo.

Las tuberías de PVC y mangueras de polietileno son las más económicas. Eldiámetro dependerá del caudal y longitud del tramo.

Sistemas de riego

     La elección de una u otra técnica de riego dependede numerosos factores como las propiedades físicas del sustrato, los elementosde control disponibles, las características de

     la explotación, etc.

     Desde el punto de vista del movimiento de agua en elsustrato, los sistemas de riego se pueden clasificar en dos grandes grupos,aporte de agua de arriba hacia abajo (goteo y   aspersión) o de abajohacia arriba (subirrigación).

     En el primer caso, el movimiento del agua durante elriego está regido principalmente por la gravedad. En el segundo caso, estemovimiento está regido por las fuerzas capilares.

     El sistema de riego y las características físicasdel sustrato están estrechamente relacionados entre sí, y debe tenerse encuenta uno cuando se elija el otro.

Abajo se especifican las características de los riegos mas utilizadosactualmente en cultivo en contenedor. Básicamente el principio defuncionamiento y su uso son los siguientes:

El riego localizado consiste en aplicar agua a cada maceta mediante unmicrotubo provisto de una salida de bajo caudal. Es uno de los métodos masutilizados.

En este sistema el agua es aportada a una cierta altura sobre el cultivo ycae sobre el follaje. Es un sistema que se ha utilizado mucho pero queactualmente está en recesión.

La subirrigación es una técnica de riego que consiste en suministrar elagua a la base de la maceta. Este aporte se realiza mediante el llenado de aguade una bandeja donde están colocadas las macetas. El llenado se puede realizarbien por elevación de la lámina de agua de la bandeja (Flujo-reflujo) ohaciendo fluir agua por unos canalones (Morel,1990). Es el método que se estáimplantando en los últimos tiempos.

Uno de los sistemas más ventajosos es el riego por goteo mediante el cual elagua es conducida hasta el pie de la planta por medio de mangueras y vertida congoteros que la deja salir con un caudal determinado. Mediante este sistema seaumenta la producción de los cultivos, se disminuyen los daños por salinidad,se acorta el período de crecimiento (cosechas más tempranas) y se mejoran lascondiciones fitosanitarias.

En el riego por aspersión el agua es llevada a presión por medio de tuberíasy emitida mediante aspersores que simulan la lluvia.