SUPERVIVENCIA Y PRODUCTIVIDAD DE
ALFALFA (MEDICAGO SATIVA) EN TORRES
HIDROPÓNICAS ARTESANALES
SURVIVAL AND PRODUCTIVITY OF ALFALFA
(MEDICAGO SATIVA) IN ARTISANAL
Dennis Guerra-Centeno
Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala
Paula Guerra-Burmester
Universidad Rafael Landivar, Guatemala
Carlos Valdez-Sandoval
Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala
Alfredo Gómez-Chacón
Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala
Sayra Pérez-Julián
Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala
Jackeline Marisol Noriega-Huertas
Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala
Ligia Rios-de León
Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala
pág. 2498
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i5.13714
Supervivencia y Productividad de Alfalfa (Medicago Sativa) en Torres
Hidropónicas Artesanales
Dennis Guerra-Centeno
1
phd.dennisguerra@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-3021-4742
Escuela de Estudios de Postgrado
Facultad de Medicina Veterinaria y
Zootecnia, IICAE
Universidad de San Carlos de Guatemala
Guatemala
Paula Guerra-Burmester
paula9guerra@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-7825-7645
Facultad de Ciencias Económicas y
Empresariales
Universidad Rafael Landivar
Guatemala
Carlos Valdez-Sandoval
zoovaldez@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-8742-1320
Escuela de Estudios de Postgrado
Facultad de Medicina Veterinaria
y Zootecnia, IICAE
Universidad de San Carlos de Guatemala
Guatemala
Alfredo Gómez-Chacón
alfredogomez.nutricionsv@gmail.com
https://orcid.org/0009-0001-9592-426X
Maestría en Ciencia Animal
Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia
Universidad de San Carlos de Guatemala
Guatemala
Sayra Pérez-Julián
sairaperez@hotmail.es
https://orcid.org/0009-0008-3668-9002
Maestría en Ciencia Animal
Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia
Universidad de San Carlos de Guatemala
Guatemala
Jackeline Marisol Noriega-Huertas
vetjackelinenoriega@gmail.com
https://orcid.org/0009-0000-4004-5009
Maestría en Ciencia Animal
Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia
Universidad de San Carlos de Guatemala
Guatemala
Ligia Rios-de León
ligiavrios@gmail.com
https://orcid.org/0009-0008-4478-4173
Escuela de Estudios de Postgrado
Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia
Universidad de San Carlos de Guatemala
Guatemala
1
Autor principal
Correspondencia: phd.dennisguerra@gmail.com
pág. 2499
RESUMEN
La agricultura urbana en torres hidropónicas artesanales constituye una alternativa al aumento de las
demandas de producción de alimento y a la necesidad de reducir las distancias de transporte de
alimentos. Con el objetivo de evaluar la productividad de la alfalfa (Medicago sativa) en torres
hidropónicas artesanales, se midió la supervivencia, el crecimiento, la producción de biomasa y el efecto
de la incidencia de luz de un material comercial de alfalfa en dos torres construidas para este efecto. El
estudio tuvo una duración de 10 semanas. El crecimiento se midió semanalmente y el peso al final del
estudio. Para evaluar el efecto de la incidencia de la luz sobre el crecimiento, las torres se dividieron en
estrato superior y estrato inferior. La supervivencia fue de 97%. Las tallas medias finales fueron 40.6
cm en el estrato superior y de 29.8 cm en el inferior. Las tallas medias fueron diferentes (p < .001) a
partir de la segunda semana. El peso medio final por planta fue 12.55 g en el estrato superior y 5.35 g
en el inferior. A pesar de que hubo diferencias en las tallas de las plantas, no hubo diferencia en los
pesos medios entre ambos estratos (U = 212, p = 0.754). La producción de biomasa total en ambas
torres fue de 358 g, equivalente a 1.33 kg/m2, o 13.25 t ha-1. De los resultados se deduce que es factible
la producción de alfalfa en torres hidropónicas artesanales. Los valores de productividad podrían
aumentar si se colocan las torres hidropónicas en sitios con incidencia plena de luz.
Palabras clave: agricultura urbana, seguridad alimentaria, prosumismo, hidroponía
Artículo recibido 08 agosto 2024
Aceptado para publicación: 10 setiembre 2024
pág. 2500
Survival and Productivity of Alfalfa (Medicago sativa) in Artisanal
Hydroponic Towers
ABSTRACT
Urban agriculture in artisanal hydroponic towers is an alternative to the increased demands for food
production and the need to reduce food transport distances. In order to evaluate the productivity of
alfalfa (Medicago sativa) in artisanal hydroponic towers, the survival, growth, biomass production and
the effect of light incidence of a commercial alfalfa material were measured in two towers built for this
purpose. The study had a duration of 10 weeks. Growth was measured weekly and weight was measured
at the end of the study. To evaluate the effect of light incidence on growth, the towers were divided into
upper stratum and lower stratum. The survival rate was 97%. The final average sizes were 40.6 cm in
the upper stratum and 29.8 cm in the lower. The average sizes were different (p < .001) from the second
week onwards. The average final weight per plant was 12.55 g in the upper stratum and 5.35 g in the
lower. Although there were differences in plant sizes, there was no difference in the mean weights
between the two strata (U = 212, p = 0.754). The total biomass production in both towers was 358 g,
equivalent to 1.33 kg/m2, or 13.25 t ha-1. From the results it is deduced that the production of alfalfa
in artisanal hydroponic towers is feasible. The productivity values could be increased if the hydroponic
towers are placed in places with full incidence of light.
Keywords: urban agriculture, food security, prosumism, hydroponics
pág. 2501
INTRODUCCIÓN
El crecimiento exponencial de la población humana proyectado para los próximos años exige una
intensificación de la producción de alimentos y por lo tanto, de la productividad agrícola (Kopittke et
al., 2019). Dado que la agricultura requiere del establecimiento de campos de cultivo se ha postulado
que el crecimiento poblacional es entonces una función de la deforestación (Swedan, 2020). De lo
anterior se sigue que intensificar la productividad y a la vez frenar a la deforestación supondría el
desarrollo de nuevas formas de producir alimentos utilizando más eficientemente la superficie ya
transformada, aprovechando sobre todo el espacio vertical.
La agricultura urbana en torres hirdopónicas se presenta como una de las alternativas más interesantes
para responder a los problemas de producción de alimentos, no solamente porque aprovecha el espacio
vertical y usa más eficientemente el agua sino porque genera alimentos más inocuos (Agrawal et al.,
2020; Benke y Tomkins, 2017). Constituye también una buena opción para aliviar el problema del
transporte de alimentos pues es en las metrópolis donde se concentran las mayores densidades
poblacionales y donde tiene que establecerse una compleja logística para trasladar y suplir los alimentos
para los consumidores (Moreno-Monroy et al, 2021). Aunque se han estudiado las capacidades de
adaptación y productividad de varias especies vegetales en torres hidropónicas (Guerra-Centeno et al.,
2023) todavía faltan muchas especies alimenticias cuyo potencial para producir en agricultura urbana
debe investigarse.
La Alfalfa es denominada la reina de los forrajes y no solo es un alimento importante en alimentación
animal, sino que el aislado de proteína de sus hojas se ha recomendado como un recurso de alimentación
humana todavía no aprovechado (El-Ramady et al., 2020). Sin embargo, la investigación realizada sobre
esta especie en los últimos años se ha enfocado en sus capacidades de fitorremediación (Chen et al.,
2022) desatendiendo el estudio de sus capacidades para producir alimentos para animales y humanos.
A pesar de ser una especie ampliamente cultivada, y de que existen algunos datos publicados sobre la
productividad de la especie en cultivo hidropónico (Uher et al., 2023; Zhao et al., 2021) las
publicaciones científicas que reporten el comportamiento de esta especie en torres hidropónicas son
prácticamente inexistentes.
pág. 2502
El objetivo del presente trabajo fue evaluar el potencial de productividad de la alfalfa cultivada en torres
hidropónicas artesanales mediante la medición de la supervivencia, el crecimiento, el efecto del acceso
a la luz y la biomasa producida al final de 10 semanas de medición.
METODOLOGÍA
Área de estudio
Dado que el fin último del estudio es generar información aplicable a la agricultura urbana, el estudio
se realizó en el patio interno de 5 m
2
en una vivienda ubicada a 4.5 km del centro histórico de la ciudad
de Guatemala en dirección norte. Las paredes del patio son de block repellado y pintado de color blanco
y el techo es de lámina de policarbonato translúcida. La temperatura promedio en el sitio de estudio es
de 18.4°C, la precipitación pluvial media anual de 662 mm, la elevación es de 1500 msnm y la zona de
vida es el Bosque Húmedo Montano Bajo Tropical (Pérez et al., 2018).
Recursos biológicos
Se utilizó el material comercial de alfalfa Cuff-101® (Corona Seeds, Inc. California USA).
Germinación y trasplante
Los materiales fueron germinados en cubos de espuma fenólica marca Peatfoam®. Para el efecto, se
colocaron los tubos en la espuma en bandejas de poliestireno expandido y se hidrataron hasta la
saturación utilizando agua potable municipal. Se perforó una fosa de 0.5 cm de diámetro y 1 cm de
profundidad a cada cubo y se depositaron una a tres semillas del material en cada fosa. Cuando fue
necesario, se agregó agua a las esponjas para restituir la saturación de humedad.
Se construyeron dos torres hidropónicas artesanales. Para cada una, se utilizó como reservorio de agua
una cubeta plástica de cinco galones. A la tapa de este reservorio se le perforó un agujero de cuatro
pulgadas de diámetro al que se empató una brida y un tubo de policloruro de vinilo (PVC) de 90 PSI de
cuatro pulgadas, de 1.5 m de longitud, con 34 perforaciones distribuidas en cuatro columnas (dos con
nueve perforaciones y dos con ocho) en disposición decusada. Estas perforaciones fueron realizadas
practicando cortes de 4 cm de largo, calentando el tubo con una calentadora para tubo Black & Decker®
HG1500 e insertando en el corte un tubo de PVC de 1 ¼ pulgadas de diámetro y ejerciendo presión a
modo que se formara una proyección hacia afuera.
pág. 2503
En cada agujero se colocó una canastilla para hidroponía Agrinova® de 4 cm de diámetro en la base y
6 cm en el borde superior. Para impulsar el agua, se colocó en el reservorio una bomba sumergible
Spaces Places® M290AS con capacidad para 290 galones por hora. A esta bomba se conectó un tubo
PVC de media pulgada que corría por dentro del tubo PVC de 4 pulgadas hasta llegar a una distancia
de 10 cm antes del borde superior. En el extremo superior del tubo PVC de media pulgada se empató
un aspersor Orbit® 15 FT Full Pattern. En el borde superior del tubo PVC de 4 pulgadas se colocó un
tapón de PVC. Para la alimentación eléctrica, se utilizó un temporizador Fulgore® FU1014 análogo
que fue programado para que accionara la bomba durante media hora cada dos horas entre 5:00 y 18:00
horas y una vez por media hora a las 24:00. El diseño construido se muestra en la figura 1.
Figura 1.
Diseño construido de torre hidropónica artesanal para agricultura urbana con capacidad para 34 plantas
pág. 2504
Solución nutritiva
Se utilizó una combinación comercial de nutrientes marca Jack’s hydroponics®, con la siguiente
composición y dosificación: 3 g de 15N-12P-26K; 2 g de nitrato de calcio microperlado 15.0N-0P-0K
y 1 g de sulfato de magnesio Giles OMRI (Epsom) por galón de agua.
Para preparar la solución nutritiva se disolvió completamente cada soluto en agua tibia en la secuencia
y dosis indicadas anteriormente. La solución nutritiva preparada se utilizó durante todo el periodo de
observación haciendo recargas ocasionales según fuera necesario.
Diseño del estudio y mediciones
Se utilizó un diseño completamente aleatorio. Se utilizaron dos torres hidropónicas con capacidad para
34 plantas cada una. Se sembraron 68 plántulas de alfalfa en ambas torres. Cada torre se dividió por la
mitad denominando a la parte superior “estrato superior” y a la inferior “estrato inferior”. El periodo de
observación fue de 10 semanas y se extendió desde julio hasta agosto de 2023.
La supervivencia se midió contando la cantidad de individuos vivos al final del periodo de observación
y calculando la proporción de estos en relación con el total de individuos trasplantados al inicio del
periodo de observación.
El crecimiento se midió semanalmente, a partir de una muestra aleatoria de 20 individuos. Para el efecto,
se utilizó un metro flexible y se midió desde la base de la planta hasta el meristemo apical y se aproximó
la medida al medio centímetro más cercano.
El efecto de la luz se midió comparando el crecimiento y el peso final de las plantas del estrato superior
versus las del estrato inferior.
El rendimiento de biomasa se midió pesando los individuos sobrevivientes al final del periodo de
observación y sumando los pesos individuales. Se calculó también el peso medio por planta en los
estratos superior e inferior.
Comparaciones y análisis estadístico
Se compararon los valores de producción de biomasa de las plantas del estrato superior y las del inferior
mediante una prueba de U de Mann-Whitney, utilizando el software JASP®.
pág. 2505
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las plantas de alfalfa sobrevivieron y crecieron en las torres hidropónicas artesanales. Al final de las
10 semanas de estudio, solamente dos de las 68 plantas habían muerto (sobrevivencia de 97%). Las
tallas medias semanales, las medidas de dispersión y las comparaciones estadísticas entre las tallas del
estrato superior e inferior se muestran en el cuadro 1. El comportamiento de las tallas de las muestras
semanales se presenta en la figura 2. La tendencia de crecimiento durante las 10 semanas de estudio se
muestra en la figura 3.
Cuadro 1. Talla media, comparación de la talla y medidas de dispersión de muestras de 20 plantas de
alfalfa en torres hidropónicas artesanales durante 10 semanas.
Semana
Estrato
Media (cm)
DS
ES
CV
0
Superior
4.075
0.613
0.137
0.150
Inferior
3.900
0.576
0.129
0.148
1
Superior
7.700
1.464
0.327
0.190
Inferior
6.700
1.371
0.307
0.205
2
Superior
12.875
2.235
0.500
0.174
Inferior
9.600
2.891
0.646
0.301
3
Superior
17.500
2.838
0.635
0.162
Inferior
13.600
2.393
0.535
0.176
4
Superior
18.300
2.774
0.620
0.152
Inferior
13.750
2.359
0.528
0.172
5
Superior
24.400
4.418
0.988
0.181
Inferior
17.700
3.881
0.868
0.219
6
Superior
23.150
4.580
1.024
0.198
Inferior
15.950
2.038
0.456
0.128
7
Superior
26.950
3.546
0.793
0.132
Inferior
17.650
2.455
0.549
0.139
8
Superior
33.950
7.236
1.618
0.213
Inferior
20.800
3.563
0.797
0.171
9
Superior
40.450
6.732
1.505
0.166
Inferior
25.900
5.581
1.248
0.215
10
Superior
40.600
5.286
1.182
0.130
Inferior
29.800
4.188
0.936
0.141
Nota: p = Valor de p de la comparación entre los dos estratos (Mann-Whitney); DS = desviación estándar; ES = error estándar;
CV = coeficiente de variación.
pág. 2506
Figura 2 Distribución de mediciones de talla (cm) de plantas de alfalfa en torres hidropónicas
artesanales durante las 10 semanas de estudio. Code 1 = estrato superior de la torre hidropónica, code
2 = estrato inferior de la torre hidropónica.
Semana 0
Semana 1
Semana 2
Semana 3
Semana 4
Semana 5
Semana 6
Semana 7
Semana 8
Semana 9
Semana 10
pág. 2507
Figura 3. Tendencia de crecimiento de plantas de alfalfa en estrato superior e inferior de torres
hidropónicas artesanales.
El porcentaje de sobrevivencia de las plantas de alfalfa reportadas en el presente estudio es similar a los
obtenidos con plantas de albahaca y lechuga en torres hidropónicas artesanales (Guerra et al., 2024), y
es superior a la de otras variedades de alfalfa cultivados en tierra durante periodos de sequía (Del Pozo
et al., 2017) y otros cultivos como tomate o fresas cultivadas en hidroponía (Ossai, 2020; Treftz &
Omaye, 2015).
Por otro lado, la altura de las plantas de alfalfa fue inferior a la reportada en un sistema hidropónico
NFT y en suelo (Tabet et al.,2023; Luna-Guerrero et al., 2021). De igual manera, fue menor que la altura
reportada para 12 variedades de alfalfa cultivadas en macetas con tierra (Jing et al., 2023).
En cuanto al rendimiento de biomasa, el peso medio por planta en el estrato superior fue de 12.55 (
6.07) g y en el estrato inferior de 5.35 ( 3.01) g. A pesar de observarse un aparente efecto del acceso
a la luz (siendo de mayor el peso las plantas de la mitad superior de las torres hidropónicas que las de
la mitad inferior) esta diferencia no fue estadísticamente significativa (U = 212.0, p = 0.754). El peso
medio por planta combinando ambos estratos y ambas torres hidropónicas fue de 8.95 ( 5.97) g y la
biomasa total producida en ambas torres, combinando ambos estratos fue de 358 g. Considerando que
las dos torres hidropónicas ocupan una superficie de 0.27 m
2
, el rendimiento por metro cuadrado sería
de 1.33 kg y por hectárea sería de 13.26 t.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Centímetros
Semana
Talla media estrato superior Talla media estrato inferior
pág. 2508
El rendimiento observado en el presente estudio es mayor al reportado por Uher y colaboradores (2023)
quienes obtuvieron alrededor de 0.85 kg por m
2
en hidroponía de cama flotante y es menor a las 25 t
ha
-1
obtenidas por Ahmad y colaboradores (2016) en cultivos en tierra a una densidad de siembra de 30
cm entre plantas. Al-Karaki y Al-Hashimi (2012) obtuvieron también altos rendimientos (194 t ha
-1
) en
sistemas de producción de forraje verde, sin embargo, estos sistemas utilizan grandes cantidades de
semillas.
En cuanto al efecto de la incidencia de luz, aunque la diferencia entre los valores de biomasa producidos
en los estratos inferior y superior no fue estadísticamente significativa, se sabe que la intensidad de la
luz y el fotoperiodo tienen un efecto sobre la fotosíntesis y sobre los procesos metabólicos de las plantas
(Paradiso & Proietti, 2022) lo que sugiere que si las torres hidropónicas se ubicaran en lugares con una
mayor incidencia de luz y con exposición al fotoperiodo completo, este factor podría mejorar la
productividad de las plantas en condiciones domiciliares.
Es destacable, por otro lado, que en el presente estudio observamos que el cultivo de alfalfa generó una
mayor necesidad de reposición de agua (dos reposiciones en el periodo de estudio de 10 semanas) en
comparación con otro estudio realizado con alfalfa y lechuga en el mismo diseño de torre hidropónica
(Guerra-Centeno et al., 2024). Esto, debido probablemente a una mayor transpiración de las plantas de
esta especie. Esto es importante porque significaría que el cultivo de alfalfa tendría mayores demandas
de agua en condiciones de hidroponía, sino que generaría mayor inversión de tiempo por concepto de
monitorización de los niveles de agua en las torres hidropónicas.
Los resultados obtenidos sugieren que la alfalfa es una especie con potencial de productividad en torres
hidropónicas artesanales en condiciones de agricultura urbana para prosumismo o venta, y si bien en el
momento actual sería utilizada para alimentación animal, en un futuro cercano podría aprovecharse para
alimentación humana. Los hallazgos también sugieren una potencialidad de la agricultura urbana en
torres hidropónicas en concordancia con lo sugerido por Kholis y colaboradores (2021).
CONCLUSIONES
La alfalfa muestra potencial para ser producida en torres hidropónicas artesanales en contextos de
agricultura urbana, aunque se debe continuar investigando sus capacidades y el efecto de la incidencia
de luz solar sobre el crecimiento en ambientes interiores domésticos. Por otro lado, la mayor
pág. 2509
transpiración de las plantas de alfalfa observada en el presente estudio obliga a una mayor inversión de
tiempo en la monitorización de los niveles de agua en los depósitos.
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https://doi.org/10.1007/s12298-021-00995-3