Mantener las raíces sanas

La raíz de una planta es un microcosmos del mundo real debajo del suelo. Confinado y restringido en volumen, requiere un alto grado de control para máxima eficiencia. Las plantas cultivadas en el suelo y en la hidroponía tienen los mismos requisitos para agua, oxígeno y nutrientes, pero la tasa frecuente de reposición de estos cultivos sin suelo es una de las principales ventajas de la producción hidropónica.

Aunque el crecimiento y la salud de las raíces pueden pasar desapercibidos a muchos agricultores de interior, el funcionamiento adecuado de las raíces es vital para la productividad de las plantas, y los métodos hidropónicos pueden imponer pedidos específicos a la fisiología del sistema radicular.

Sistemas de raíz en el suelo vs. hidropónico

En la mayoría de los sistemas de suelo, las raíces de las plantas tienen la libertad de crecer y estirarse según sea necesario. Muchas plantas envían raíces con muchos metros de profundidad en el suelo en busca de nutrientes y agua, mientras que otras especies pueden desarrollar sistemas radiculares bajos, pero altamente ramificados. Esto se debe al hecho de que la morfología de las raíces depende no sólo de la genética, sino también de las restricciones del suelo y del agua en la zona radicular.

En la hidroponía, donde el volumen de la raíz disponible es altamente restringido, la densidad de la raíz es considerablemente mayor que en la mayoría de los sistemas basados en el suelo. Sin embargo, con agua, nutrientes y oxígeno entregados directamente a la superficie de la raíz sobre una base frecuente, las plantas hidropónicas no necesitan gastar tanta energía en crecimiento de raíces para el forraje de larga distancia.

Aunque podemos sentirnos seguros en el hecho de que nuestras plantas están recibiendo nutrientes y oxígeno esenciales para la raíz, la humedad, hay otros factores fisiológicos en las raíces en sistemas sin suelo que necesitan alguna consideración. La función raíz depende de una amplia gama de factores interrelacionados. Así como en el suelo, las raíces hidropónicas pueden ser afectadas por la temperatura, poblaciones microbianas, competencia, patógenos, salinidad, toxicidades y exudados radiculares.

Crecimiento de la raíz

El crecimiento de la raíz es un proceso continuo. Con el tiempo, la densidad de las raíces aumenta a medida que se producen nuevas raíces. La regeneración de nuevas raíces es esencial para el desarrollo normal de las plantas, ya que la mayoría de los nutrientes son absorbidos por los tejidos radiculares más jóvenes.

Las raíces responden a la gravedad y tocan cuando entran en contacto con una superficie sólida. Por ejemplo, en un recipiente de crecimiento restringido, las raíces tienden a dirigirse hacia abajo y formar una alfombra en las regiones inferiores del sustrato en crecimiento. Finalmente, a medida que las raíces continúan creciendo, el punto será alcanzado donde la conexión radicular extrema ocurre - incluso en plantas que reciben un suministro regular de nutrientes - y el crecimiento total de la planta es restringido. El tamaño del contenedor debe permitir ese crecimiento continuo de las raíces.

Oxigenación de la raíz

El oxígeno es un componente vital de la fisiología de las raíces. La oxigenación superior de la zona radicular y la solución nutritiva que la hidroponía proporciona ayuda a mejorar la salud de las raíces, pues sin oxígeno suficiente para completar el proceso de respiración, las raíces sofocan. Las plantas exhibir una estrategia llamada oxitropismo, en la que las raíces evitarán el crecimiento en áreas carentes de oxígeno, como suelos irrigados por el agua, sustratos hidropónicos sobrecargados y soluciones nutritivas estancadas.

Algunas plantas requieren grandes cantidades de oxígeno dentro de la zona de la raíz, particularmente cuando crecen en las condiciones protegidas y calientes proporcionadas durante todo el año con jardines internos. Una zona de raíz restringida es limitada en cuanto oxígeno puede contener, entonces depende mucho del reabastecimiento de oxígeno. Esto puede ser hecho por oxígeno disuelto en la solución nutritiva o por percolación de oxígeno en la zona de la raíz durante la irrigación.

Si las raíces requieren más oxígeno que lo que logran obtener a través de la reposición, su función comienza a disminuir, así como la absorción de agua y nutrientes.

Finalmente, la falta de oxígeno puede causar la muerte de las células de la raíz y aumentar el riesgo de enfermedades de la raíz, como el muñón. Cuanto más restringido el volumen de la zona de raíz, mayor es la tasa de reposición de oxígeno. En la hidroponía, esto puede ser alcanzado de varias maneras. Algunos medios de crecimiento contienen poros mayores que otros y permiten que el oxígeno se difunda más rápidamente en la zona de la raíz. En segundo lugar, las soluciones nutritivas transportan oxígeno disuelto, aumentando así el contenido de oxígeno disuelto de la solución a través de la aireación y asegurando que la zona de la raíz no sea supersaturada con agua, garantizando que más oxígeno esté disponible para la absorción de la raíz.

Competición de la raíz

En muchos sistemas hidropónicos, las plantas se pueden cultivar en recipientes separados o placas de sustrato, pero algunas plantas a menudo se cultivan lado a lado para permitir que las raíces de ambas plantas se mezclan. Algunos estudios han descubierto que las plantas producen más masa de raíz cuando comparten el espacio con un vecino, en comparación con plantas que crecen solas. Se cree que esto desencadena las plantas para aumentar su capacidad competitiva de nutrientes. Sin embargo, el crecimiento excesivo de las raíces puede ocurrir en esta situación en detrimento del crecimiento reproductivo, y tales descubrimientos pueden ser específicos de la especie, pues parece que las raíces de algunas especies de plantas pueden sentir las raíces de las plantas vecinas y responder adecuadamente. Otros estudios pueden ayudarnos a determinar cómo las plantas cultivadas lado a lado pueden influir en el crecimiento unas de otras en sistemas hidropónicos.

Temperatura de la raíz

La temperatura de la zona de la raíz afecta fuertemente el crecimiento de la parte aérea. De hecho, la temperatura de la zona radicular desempeña un papel más importante en el crecimiento y desarrollo que la temperatura del aire alrededor de la planta porque el tejido radicular envía numerosos mensajes no hidráulicos a la parte aérea, lo que influye en la forma en que la parte aérea responde a su entorno. Así, con muchas funciones de la planta bajo control de lo que ocurre en las raíces, la temperatura de la zona radicular se convierte en un factor extremadamente importante a ser monitoreado. La investigación mostró que hasta menos de 30 minutos de acumulación de calor en la zona de raíz pueden tener un impacto negativo en muchos cultivos, lo que no puede ser compensado por tener una baja temperatura media diaria. Sólo unos minutos al día de temperaturas de la zona de raíz de más de 30 ° C retardará el crecimiento de cultivos sensibles al calor, como lechuga y salsa.

El enfriamiento de la zona radicular y de la solución nutritiva es una solución para este aspecto único de la fisiología vegetal. Enfriamiento con solución nutritiva permite que los topes de cultivos sensibles al calor, como la lechuga, soportan temperaturas por encima del ideal. Este método de enfriamiento de la zona de raíz ayuda a las plantas de diversas maneras. Las soluciones nutritivas frías contienen más oxígeno disuelto para la absorción de la raíz, lo que significa que la falta de oxígeno es menos probable que ocurra. El enfriamiento de las raíces muy por debajo de la temperatura del aire ambiente también permite mayores tasas de asimilación, reduciendo la fotoinhibición y el cierre de los estomas, que normalmente ocurren cuando la planta se vuelve estresada por el calor. Los efectos positivos del enfriamiento por nutrientes parecen ser en gran parte el resultado de cambios en la producción de hormonas de crecimiento de plantas (ácido abscísico y citocininas) en el tejido radicular, que controlan una amplia gama de respuestas de plantas.

Salinidad y Fitotoxicidad

Aunque la salinidad y las fitotoxicidades pueden ser problemas serios en la producción del suelo y sin suelo, los hidroeléctricos pueden evitar estos problemas, permitiendo el crecimiento de cultivos en áreas donde la salinidad del suelo y la toxicidad impedirían el cultivo. Cuando la salinidad, o EC, es muy alta, las células de la raíz pierden la humedad y frecuentemente mueren. Existen grandes diferencias en la tolerancia a la alta EC y la salinidad entre los tipos de plantas, incluso aquellas que tienen requisitos de crecimiento similares. Los tomates, por ejemplo, pueden tolerar alta salinidad por medio de cambios en la fisiología de las raíces, lo que evita daños causados por la sal, mientras que los cultivos sensibles a la salinidad, como lechuga y fresas, son fácilmente dañados cuando la CE se vuelve superior a la ideal .

Las toxinas ocurren cuando las células de la raíz son dañadas o destruidas por compuestos tales como altos niveles de ciertos oligoelementos o, más comúnmente en hidroponía, plastificantes lixiviados de materiales inadecuados en contacto con la solución nutritiva o raíces. Cuando las células de la raíz se dañan, los patógenos de plantas, como el pythium, a menudo invaden el lugar del daño, dejando a los productores imaginando cuál fue la causa inicial del daño en la raíz.

Exudados de raíz y relaciones microbianas

Los sistemas radiculares son capaces de alterar el ambiente que los rodea secretando una amplia gama de compuestos orgánicos, conocidos como exudados radiculares y mucilaje, y liberando iones que influencian el pH. Como los iones positivos (cationes Ca2 +, K +, Mg2 +, etc.) se retiran de la solución nutritiva, los iones de hidrógeno (H +) se liberan del sistema radicular, igualando la proporción de aniones a los cationes en la zona de raíz y disminuyendo el pH de la solución. Cuando las culturas comienzan una fase activa de crecimiento, las aniones (NO3, etc.) se absorben y aumentan el pH a través de la liberación de iones hidroxilo (OH-) en la solución.

En el pasado, los exudados radiculares en la hidroponía eran motivo de preocupación. En los primeros días de la cultura sin suelo se creía que estos compuestos orgánicos se acumularían rápidamente en la zona de raíz limitada y restringir el crecimiento de las plantas. Esto acabó no siendo el caso en la mayoría de las circunstancias. En vez de eso, se cree ahora que la amplia gama de compuestos que excretan las raíces de las plantas puede representar entre el 5 y el 21% del carbono fotosinteticamente fijado, lo que representa un costo significativo para la planta. Por esta razón, la planta debe obtener algún beneficio de la secreción de compuestos en su rizosfera, y eso es algo que los investigadores están investigando con algún detalle. Los exudados radiculares consisten no sólo de compuestos orgánicos como aminoácidos, ácidos orgánicos, azúcares y una amplia gama de carbohidratos, fenólicos, ligninas, ácidos grasos, esteroles, enzimas, mucílagos y proteínas, pero también de iones liberados y ácidos inorgánicos.

Las relaciones con poblaciones microbianas benéficas en la rizosfera ocurren en la hidroponía, así como ocurren en el campo, con especies microbianas diversas y beneficiosas encontradas en una amplia gama de diferentes sistemas sin suelo. Algunos exudados liberados por las raíces son usados por las plantas para atraer y seleccionar ciertos microorganismos en la rizosfera. Estos microbios pueden entonces funcionar, a través de diferentes mecanismos, para influenciar la salud y el crecimiento de las plantas. Por ejemplo, los exudados radiculares actúan como signos que estimulan e inician una relación o simbiosis con rizóbios y hongos micorrízicos, así como con rizobacterias, lo que es beneficioso tanto para los microbios y para las plantas.

Finalmente, cuando las raíces de las plantas perciben un ataque de microbios patógenos, liberan ciertos exudados llamados fitohexinas (proteínas de defensa) y otros compuestos desconocidos, involucrándose en un proceso de guerra química subterránea. Por ejemplo, las raíces de plantas de albahaca revelaron la liberación de ácido rosmarínico, un compuesto antimicrobiano, en respuesta a los ataques de phytophthora cinnamomi, un hongo de agua que conduce a la podredumbre radicular. Esta es sólo una de las muchas respuestas de defensa que aún necesitamos entender.

conclusión

Aunque las investigaciones en curso sobre sistemas sin suelo continúen revelando descubrimientos nuevos y excitantes, todavía necesitamos entender cómo aprovechar totalmente el poder del sistema radicular hidropónico. Con una amplia gama de procesos bioquímicos, desde la absorción de nutrientes y agua hasta la producción de hormonas de crecimiento de plantas esenciales e interacción con microbios, la fisiología de las raíces es algo que todo productor necesita considerar al diseñar y operar un sistema hidropónico.

Buenos cultivos ;)

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