Un sustrato es
todo material sólido distinto del suelo, natural, de síntesis o residual,
mineral u orgánico, que, colocado en un contenedor, en forma pura o en
mezcla, permite el anclaje del sistema radicular de la planta, desempeñando,
por tanto, un papel de soporte para la planta. El sustrato puede intervenir o
no en el complejo proceso de la nutrición mineral de la planta.
Es el volumen
total del medio no ocupado por las partículas sólidas, y por tanto, lo
estará por aire o agua en una cierta proporción. Su valor óptimo no
debería ser inferior al 80-85 %, aunque sustratos de menor porosidad pueden
ser usados ventajosamente en determinadas condiciones.
La porosidad
debe ser abierta, pues la porosidad ocluida, al no estar en contacto con el
espacio abierto, no sufre intercambio de fluidos con él y por tanto no sirve
como almacén para la raíz. El menor peso del sustrato será el único efecto
positivo. El espacio o volumen útil de un sustrato corresponderá a la
porosidad abierta.
El grosor de
los poros condiciona la aireación y retención de agua del sustrato. Poros
gruesos suponen una menor relación superficie/volumen, por lo que el
equilibrio tensión superficial/fuerzas gravitacionales se restablece cuando
el poro queda solo parcialmente lleno de agua, formando una película de
espesor determinado.
El equilibrio
aire/agua se representa gráficamente mediante las curvas de humectación. Se
parte de un volumen unitario saturado de agua y en el eje de ordenadas se
representa en porcentaje el volumen del material sólido más el volumen de
porosidad útil. Se le somete a presiones de succión crecientes, expresadas
en centímetros de columnas de agua, que se van anotando en el eje de abcisas.
A cada succión corresponderá una extracción de agua cuyo volumen es
reemplazado por el equivalente de aire. De modo que a un valor de abcisas
corresponde una ordenada de valor igual al volumen del material sólido más
el volumen de aire. El volumen restante hasta el 100 % corresponde al agua que
aún retiene el sustrato.
B) DENSIDAD.
La densidad de
un sustrato se puede referir bien a la del material sólido que lo compone y
entonces se habla de densidad real, o bien a la densidad calculada
considerando el espacio total ocupado por los componentes sólidos más el
espacio poroso, y se denomina porosidad aparente.
La densidad
real tiene un interés relativo. Su valor varía según la materia de que se
trate y suele oscilar entre 2,5-3 para la mayoría de los de origen mineral.
La densidad aparente indica indirectamente la porosidad del sustrato y su
facilidad de transporte y manejo. Los valores de densidad aparente se
prefieren bajos (0,7-01) y que garanticen una cierta consistencia de la
estructura.
C)
ESTRUCTURA.
Puede ser
granular como la de la mayoría de los sustratos minerales o bien fibrilar. La
primera no tiene forma estable, acoplándose fácilmente a la forma del
contenedor, mientras que la segunda dependerá de las características de las
fibras. Si son fijadas por algún tipo de material de cementación, conservan
formas rígidas y no se adaptan al recipiente pero tienen cierta facilidad de
cambio de volumen y consistencia cuando pasan de secas a mojadas.
D)
GRANULOMETRÍA.
El tamaño de
los gránulos o fibras condiciona el comportamiento del sustrato, ya que
además de su densidad aparente varía su comportamiento hídrico a causa de
su porosidad externa, que aumenta de tamaño de poros conforme sea mayor la
granulometría.
La reactividad
química de un sustrato se define como la transferencia de materia entre el
sustrato y la solución nutritiva que alimenta las plantas a través de las
raíces. Esta transferencia es recíproca entre sustrato y solución de
nutrientes y puede ser debida a reacciones de distinta naturaleza:
a) Químicas.
Se deben a la disolución e hidrólisis de los propios sustratos y pueden
provocar:
Efectos
fitotóxicos por liberación de iones H+ y OH- y
ciertos iones metálicos como el Co+2.
Efectos
carenciales debido a la hidrólisis alcalina de algunos sustratos que
provoca un aumento del pH y la precipitación del fósforo y algunos
microelementos.
Efectos
osmóticos provocados por un exceso de sales solubles y el consiguiente
descenso en la absorción de agua por la planta.
b) Físico-químicas.
Son reacciones de intercambio de iones. Se dan en sustratos con contenidos en
materia orgánica o los de origen arcilloso (arcilla expandida) es decir,
aquellos en los que hay cierta capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.).
Estas reacciones provocan modificaciones en el pH y en la composición
química de la solución nutritiva por lo que el control de la nutrición de
la planta se dificulta.
c)
Bioquímicas. Son reacciones que producen la biodegradación de los materiales
que componen el sustrato. Se producen sobre todo en materiales de origen
orgánico, destruyendo la estructura y variando sus propiedades físicas. Esta
biodegradación libera CO2 y otros elementos minerales por
destrucción de la materia orgánica.
Normalmente se
prefieren son sustratos inertes frente a los químicamente activos. La
actividad química aporta a la solución nutritiva elementos adicionales por
procesos de hidrólisis o solubilidad. Si éstos son tóxicos, el sustrato no
sirve y hay que descartarlo, pero aunque sean elementos nutritivos útiles
entorpecen el equilibrio de la solución al superponer su incorporación un
aporte extra con el que habrá que contar, y dicho aporte no tiene garantía
de continuidad cuantitativa (temperatura, agotamiento, etc). Los procesos
químicos también perjudican la estructura del sustrato, cambiando sus
propiedades físicas de partida.
Cualquier
actividad biológica en los sustratos es claramente perjudicial. Los
microorganismos compiten con la raíz por oxígeno y nutrientes. También pueden
degradar el sustrato y empeorar sus características físicas de partida.
Generalmente disminuye su capacidad de aireación, pudiéndose producir asfixia
radicular. La actividad biológica está restringida a los sustratos orgánicos
y se eliminarán aquellos cuyo proceso degradativo sea demasiado rápido.
Así las
propiedades biológicas de un sustrato se pueden concretar en:
a) Velocidad
de descomposición.
La velocidad
de descomposición es función de la población microbiana y de las
condiciones ambientales en las que se encuentre el sustrato. Esta puede
provocar deficiencias de oxígeno y de nitrógeno, liberación de sustancias
fitotóxicas y contracción del sustrato. La disponibilidad de compuestos
biodegradables (carbohidratos, ácidos grasos y proteínas) determina la
velocidad de descomposición.
b) Efectos
de los productos de descomposición.
Muchos de los
efectos biológicos de los sustratos orgánicos se atribuyen a los ácidos
húmicos y fúlvicos, que son los productos finales de la degradación
biológica de la lignina y la hemicelulosa. Una gran variedad de funciones
vegetales se ven afectadas por su acción.
c)
Actividad reguladora del crecimiento.
Es conocida la
existencia de actividad auxínica en los extractos de muchos materiales
orgánicos utilizados en los medios de cultivo.
