El empleo de sustratos de cultivo ha sido una de las claves del desarrollo exponencial de la horticultura mundial y de la producción de plantas ornamentales. El tradicional concepto suelo-planta se ve transformado en un complejo sistema sustrato-agua-aire-planta. Los medios de cultivo, por su volumen limitado, deben cumplir con las funciones de un suelo edáfico proporcionando a la planta, además del soporte físico, el agua, el aire y los nutrientes adecuados. Esta condición se mantendrá durante el cultivo o durante el tiempo estimado para el enraizamiento, desarrollo y posterior trasplante o durante todo el cultivo. Los sustratos minerales, bien por su fabricación o por tratamiento simple, tiene facilidad para su desinfección. Pero los sustratos orgánicos o las mezclas órganominerales presentan connotaciones particulares en virtud de su composición y procedencia. Especialmente los sustratos procedentes de la utilización de subproductos orgánicos, municipales, agrícolas y forestales, deben ser objeto de una atención especial en relación con su ecobiología.
Cómo definimos un sustrato. Qué esperamos del sustrato
Existe una definición más o menos formal y generalmente admitida que nos refiere como sustrato todo material sólido, natural, de síntesis o residual, mineral u orgánico, distinto del suelo in situ, que puro o en forma de mezcla, permite el anclaje del sistema radicular de la planta, actuando como soporte. Pero esta definición es claramente incompleta sobre todo en sustratos orgánicos, un sustrato orgánico no es un simple medio físico, es además un soporte químico y biológico para la planta y un ecosistema completo en el que coexisten nutrientes, en diferentes formas químicas, agua y aire. Este nuevo medio, de dimensiones reducidas e invariables, mantiene una planta que germina, crece, florece y fructifica y que es además un medio biótico, donde múltiples microorganismos encuentran un hábitat adecuado para su desarrollo.
El sustrato orgánico tradicional es la turba, sus extraordinarias propiedades físico-químicas, derivadas de su formación natural en las turberas han sido objeto de múltiples trabajos. Pero la misma abundancia de estudios es un índice de variabilidad del material. La horticultura emplea en la actualidad turbas de muy diversas procedencias, sistemas de extracción y tratamientos de explotación lo que modifica sus características, de las que derivan ventajas e inconvenientes.
Los problemas originados en la explotación de las turberas, el fuerte impacto ambiental de la extracción y los elevados costes de una correcta restauración posterior, han limitado las extracciones en algunas zonas con importante presión ecológica. Por otra parte se han abierto nuevas explotaciones en zonas hasta hace algunos años vírgenes y que por la calidad de los materiales o por los inadecuados sistemas de extracción han puesto en el mercado turbas de calidades poco controladas.
A esta última circunstancia se ha unido la necesidad de gestionar de forma adecuada los residuos orgánicos generados en los sectores agrícolas, agroindustriales, forestales y urbanos. Materiales orgánicos de muy variada procedencia y todavía más variada composición y propiedades. De estos materiales con más o menos éxito se han derivado los denominados sustratos alternativos eco-compatibles. Necesariamente los residuos orgánicos empleados deben ser sometidos a proceso de compostaje donde se ajustan las propiedades físicoquímicas de los productos y sobre todo se eliminan la posible presencia de organismos patógenos, semillas de malas hierbas y trasmisores de enfermedades.
El fin último del proceso de reciclado es obtener materiales con características adecuadas como medio de cultivo, fijándose siempre en el modelo y empleando como testigo de comportamiento la turba.
Nuevas tecnologías en la preparación de sustratos
El estudio de las propiedades de los sustratos alternativos elaborados a partir de la reutilización de subproductos orgánicos está siendo objeto de trabajo por parte del grupo de investigación de sustratos y enmiendas orgánicas del departamento de Edafología de la Escuela de Agrónomos de Madrid. Se han realizado diversos proyectos de investigación con instituciones públicas y empresas privadas con el objetivo de evaluar las posibilidades de materiales orgánicos de carácter residual y establecer un proceso de valorización de los mismos empleándolos como componentes de sustratos de cultivo.
La tecnología del compostaje aporta una nueva orientación a la preparación de los sustratos. De realizar sencillas mezclas de turbas y corregir alguna propiedad puntual como el pH, se ha pasado a plantas de compostaje, más o menos complejas, donde es necesario un control continuo del proceso y una evaluación periódica de los materiales durante el compostaje.
El uso de residuos y subproductos obliga a tener en cuenta los aspectos sanitarios.
Es sabido que el compostaje es un proceso biológico y termófilo, en el que se produce higienización de material, pero esto no elimina la necesidad de llevar a cabo controles para disminuir los riesgos. Los riegos biológicos pueden tener origen en los patógenos normalmente presente (conocidos como primarios) y los hongos y actinomicetos que aparecen durante el proceso (llamados secundarios) (SOLIVA, 1999).
Los estudio valorización mediante compostaje requieren inicialmente una caracterización lo más completa posible de los materiales. Se trata de conocer el comportamiento físico, químico y biológico de los residuos de partida. En virtud de los análisis iniciales se selecciona el sistema de compostaje y se proponen las diferentes mezclas de materiales con el criterio de complementar las propiedades de cada uno de ellos.
Durante el compostaje se establecen parámetros de control como la temperatura, aireación y evolución de la materia orgánica. Terminada la fase de estabilización de la materia orgánica y conocidas las propiedades finales se pueden corregir algunas de éstas mediante la adición de turba o perlita, que permiten aumentar la retención de agua o mejorar la aireación. Estos últimos materiales se emplean en proporciones bajas, como aditivos o mejoradotes de propiedades, empleando de forma mayoritaria subproductos orgánicos.
Nuevos componentes de sustratos eco-compatibles
En los últimos años en el Departamento de Edafología de la ETSIA de Madrid, se han ensayado diferentes sustratos orgánicos elaborados con subproductos forestales, agrícolas y urbanos. Se han realizado numerosas caracterizaciones de materiales y se han realizado ensayos con plantas ornamentales en colaboración con la Sección de Flora Urbana y Ornamental de El Encin (IMIDRA), con el fin de evaluar agronómicamente los sustratos. Las especies ensayadas han sido Osteospermum eckonis, Pelargonium zonale y Dianthus cariophyllus.
Como ejemplo de estos sustratos denominados eco-compatibles se presentan las características fisicoquímicos de los siguientes:
1. Restos de poda + Lodo EDAR (Sistema abierto) (RP-I).
2. Restos de poda + Lodo EDAR (Sistema cerrado) (RP-II).
3. RP-II con turba y perlita (2:1:1). (RP-T-P).
4. Corteza de pino + turba (CP-I).
5. Corteza de pino + fibra madera + turba (CP-II).
6. Corteza de pino + Compost de champiñón y setas + turba (CP-CAC).
7. Mezcla testigo Turba y perlita (1:1) (T-P).
8. Sustrato turba comercial (SC-I).
9. Sustrato turba comercial (SC-II).
Los restos de poda, procedentes de limpieza de parques públicos y jardinería privada, son un material vegetal que tras su trituración se le aplican un 10% (en peso) de lodos de depuradora para compensar la falta de nitrógeno y activar el compostaje. Las muestras estudiadas proceden de dos sistemas de compostaje distintos, uno en pilas abiertas y otro en túneles de compostaje.
También se ha ensayado este último material adicionándole turba y perlita en proporción 2:1:1 (en volumen) con el fin de mejorar las propiedades físicas originales de los restos de poda compostados.
Los sustratos 4, 5 y 6 se elaboraron a base de corteza de pino compostada.
La primera mezcla al 50% con turba rubia y la segunda con una mezcla de fibra de madera y tuba rubia. En el caso del sustrato 6 se adicionó además de turba restos procedentes del cultivo del champiñón y las setas.
El sustrato 7 se ha elaborado a partir de una mezcla al 50% de turba rubia y perlita y es considerado como sustrato testigo. Los dos últimos sustratos corresponden a sustratos comerciales de importación elaborados a partir de mezclas de turbas rubias.
En la Tabla 1 se muestran las propiedades físicas e hidrofísicas de los sustratos ensayados. La humedad es un parámetro variable aunque mayoritariamente se encuentra en torno al 45%, destacando los sustratos 2 y 3 por su escasa humedad y los sustratos 4 y 8 con un contenido en agua demasiado elevado, lo que supone encarecimiento en el transporte.
Las densidades aparentes medias de los sustratos se encuentran entre 250 y 350 g L-1, por debajo de estos valores el sustrato puede resultar demasiado ligero y no mantener la estabilidad del contenedor. Los sustratos más pesados (2 y 6) deben tener su destino en cultivos al aire libre donde el viento puede resultar un problema.
Las capacidades de aireación de los sustratos ecocompatibles se asemejan a las del sustrato testigo, salvo los sustratos 2 y 5 que por su granulometría son sustratos más finos que requieren un control de riego especial para no condicionar la aireación. Permiten, de todas maneras, espaciar más los riegos puesto que tienen mayor cantidad de agua fácilmente disponible (AFD). En la Foto 1 se presenta el enraizamiento del Pelargonium zonale cultivado sobre corteza de pino (CPII) y en la Foto 2 el mismo cultivo sobre mezcla de restos de poda con turba y perlita (RP+TP).
Las propiedades químicas más importantes se presentan en la Tabla 2. La determinaciones se realizan siguiendo la metodología normalizada por el CEN para medios de cultivo y enmiendas orgánicas, mediante extracto acuoso 1:5 (volumen:volumen). Se observa que todos los sustratos estudiados son neutros o ligeramente ácidos. La conductividad eléctrica así como las sales extraídas con agua sugieren la presencia de sales en los sustratos. Las cortezas de pino no presentan inicialmente problemas de sales. Los restos de poda elevan ligeramente el contenido salino, pero sin llegar a valores excesivos. El empleo de compost de champiñón y setas puede llegar a ser un problema en el cultivo si no se realizan lavados iniciales de las sales al comienzo del cultivo. Los sustratos son evaluados a partir de parámetros de crecimiento, número de flores y calidad de las mismas (Foto 3).
Por último, los contenidos en metales pesados de los restos de poda con lodo se presentan en la Tabla 3. Se observa que las proporciones de lodo son suficientemente reducidas como para no afectar al contenido de metales pesados en el sustrato final.
Los sustratos ecocompatibles como material supresivo de agentes fitopatógenos
La producción hortícola y de plantas ornamentales se ve afectada con frecuencia por la acción de agentes fitopatógenos; principalmente por hongos y bacterias como por ejemplo el daño causado en guisantes por Phythium ultimum, en melón, tomate por Fusaruim sp, en pimentón por Phythoptora sp, y en lechuga el daño causado por la bacteria del género Sclerotinia. Dada la importancia de estos fitopatógenos en los sectores hortícola y ornamentales, se investiga en el control mediante la utilización de medios alternativos diferentes a los convencionales (aplicación de productos químicos), con el objetivo de disminuir problemas ambientales y costos de producción. La alternativa que se propone es el uso de microorganismos antagonistas para controlar los agentes fitopatógenos.
Los microorganismos antagónicos, son considerados enemigos naturales de otras especies y su acción esta gobernada por varios mecanismos de acción entre ellos se puede mencionar el parasitismo (HERRERA Y CARSOLIO, 1998).
Existe un grupo importante de hongos y bacterias que presentan efectos antagónicos con otros microorganismos y esta acción puede ser aprovechada como una forma de control biológico de patógenos vegetales. Según la literatura las bacterias del grupo de Pseudomonas fluorescens y las del género Bacillus son consideradas las más eficaces para controlar enfermedades foliares y de las raíces. Con respecto al género Bacillus, se ha evaluado su efecto controlador sobre la infección de fusarium oxysporium en semillas de tomates, así como su efecto antagónico de los patógenos Phytium ultimum y Rizoctonia solani (TORRES et al., 2001).
Dentro del grupo de los hongos antagonistas se encuentra el Trichoderma sp., que es un tipo de hongo anaerobio facultativo que se encuentra naturalmenteen un número de suelos agrícolas importantes y otros tipos de medios.
Este hongo se encuentra ampliamente distribuido en el mundo y se presenta naturalmente en diferentes rangos de zona de vida y hábitats, especialmente en aquellos que contienen materia orgánica o desechos vegetales en descomposición, así mismo en residuos de cultivos aquellos que son atacados por otros hongos. Su desarrollo se ve favorecido por la presencia de altas densidades de raíces, las cuales son colonizadas rápidamente por estos microorganismos (HARMAN, 2001).
Esta capacidad de adaptación de diversas condiciones medioambientales y sustratos confiere a Trichoderma la posibilidad de ser utilizado en la industria de la biotecnología. El hongo Trichoderma actúa como agente de control biológico, disminuyendo o eliminando la necesidad de tratar con fungicidas químicos.
Es por eso que se están iniciando trabajos con sustratos de cultivo con el fin de estudiar su posible empleo como supresores de enfermedades en los cultivos. (Foto 4 y 5 cultivos con sustratos ecocompatibles de Osteospermumeckonis y Dianthus cariophyllus, respectivamente).
Aislamiento, selección, caracterización y producción de microorganismos antagónicos
Aunque ya existen productos comerciales a base de controladores biológico no esta de más la búsqueda de cepas autóctonas, un ejemplo podría ser aislarlas del proceso de compostaje, como es bien conocido este proceso, es realizado por una flora microbiana que varía en densidad y diversidad dependiendo del material orgánico que se este compostando.
En resumen se puede decir que los pasos principales para la obtención de microorganismos antagónicos a partir del material compostado son:
1) Aislamiento, consiste en la toma de muestra del material compostado en diferentes fases de maduración e inocularlo en medios de cultivos específicos o selectivos.
2) Selección y caracterización, de microorganismos con características específicas de la especie o género que se desea aislar, los cuales finalmente son sometidos a reacciones químicas y caracterización física, que indique la selección de microorganismos antagónicos.
3) Producción, multiplicación del microorganismo, bajo condiciones de esterilidad
Seleccionados y caracterizados los microorganismos, estos son inoculados en los sustratos previamente estabilizados, de allí el nombre de sustrato enriquecido, el cual es utilizado para controlar ciertas enfermedades fitopatológicas, y por lo tanto, puede usarse en el suelo o directamente en los contenedores.
Actualmente se han realizado varios estudios en los que se demuestra que el compost es capaz de controlar el crecimiento de determinados microorganismos patógenos evitándose así el desarrollo de enfermedades hasta un 70%.
En uno de los estudios realizados se comparó la actividad biocontrol de un plaguicida tradicional (metalaxyl), cuyo uso es el control de Phytium ultimum. Los resultaron mostraron el efecto supresivo del compost sobre el fitopatógeno (PASCUALet al, 2004).
Se ha ensayado con compost de residuos urbanos, lodos de depuradora, residuos agrícolas y de podas, habiéndose observado una considerable disminución de enfermedades en plantas tales como el efecto de Phytophthora en pimiento y Fusarium sp en melón y tomate (PASCUAL et al, 2004). Y así innumerables estudios, donde se pone en evidencia el potencial que tiene el uso de sustratos enriquecidos para suprimir o controlar las enfermedades fitopatológicas de los cultivos.
BIBLIOGRAFÍA
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HERRERA, E. Y CARSOLIO, C. 1998. Medio ambiente, control biológico y hongos parásitos. Avances y perspectivas 17, 195-204.
PASCUAL J; A. BERNAL Y M. ROS. 2004. I Internacional Conference on Soil and Compost Eco-Biology. Conference book. Leon, Spain. pp. 223-224
SOLIVA, M., 1999. Aplicación del compostaje a la obtención de productos alternativos a los sustratos tradicionales (En Pastor, J.N., 1999:Tecnología de sustratos. Aplicación a la producción viverística ornamental, hortícola y forestal). Ed. Universidad de Lleida. 193 pp.
PEÑUELAS, J. Y OCAÑA, L., 2000. Cultivo de plantas forestales en contenedor. Ed. Mundi-prensa y Ministerio de Agricultura Pesca y Alimentación. Madrid. 2ª Edición. 190pp.
TORRES, L; WONG, W; MIGUEL A; FERNÁNDEZ A; AMAT, Z. 2001. Actividad antagónica de especies de Bacillus spp contra Rizhotonia solana y Sclerotium rolfsii. Revista fitosanidad, aceptado para publicar.
