Efeito da temperatura da solução nutritiva no crescimento da alface (Lactuca sativa L.) em hidroponia

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1 Efeito da temperatura da solução nutritiva no crescimento da alface (Lactuca sativa L.) em hidroponia Diene Maria Bremenkamp 1 ; Karla Galon 1 ; Leonardo Raasch Hell 2 ; Gabriel Passos 2 ; Eline Paula Figueira Cazaroti; Nilton Nélio Cometti 3 1 PPGPV-UFES Programa de Pós Graduação em Produção Vegetal, Universidade Federal do Espírito Santo. Alto Universitário, s/n, CP 16, Alegre-ES, dienemkamp@yahoo.com.br, karla_galon@hotmail.com; 2 IFES Instituto Federal do Espírito Santo, campus Itapina, BR 259, km 70, Colatina-ES, leonardoraaschhell@hotmail.com, gabrielpasssos@hotmail.com, elinepaulafigueira@hotmail.com; 3 IFB Instituto Federal de Brasília, SGAN 610, Módulos D, E, F e G, Brasília/DF, CEP , Brasília-DF, nilton.cometti@gmail.com RESUMO Com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes temperaturas da solução nutritiva na produtividade de alface hidropônica foi realizado um experimento em ambiente protegido, no setor de Horticultura do Instituto Federal do Espírito Santo Campus Itapina, Colatina, num delineamento de blocos ao acaso com três repetições. Os tratamentos apresentavam temperaturas máximas da solução nutritiva: 24, 25, 26, 28, 30 e 32 ºC. Foi utilizado sistema hidropônico do tipo NFT, composto de três bancadas de 3 m de comprimento, contendo oito canais de cultivo hidropônico de polipropileno, com dez plantas cada. Aos quarenta e cinco dias após a semeadura foi realizada a coleta das plantas e avaliadas as seguintes variáveis: massa fresca da parte aérea e de raiz; massa seca da parte aérea e raiz; volume de raiz; comprimento e diâmetro de caule, número de folhas, altura e diâmetro das plantas e porcentagem de água presente na parte aérea. Não houve diferença significativa entre as temperaturas máximas de solução nutritiva para todas as variáveis testadas. Diferentes temperaturas máximas da solução nutritiva dentro da faixa entre 24 e 27 ºC não promovem diferenças no crescimento das plantas, sendo, portanto, desnecessária a refrigeração da solução até que a temperatura atinja 28ºC. PALAVRAS-CHAVE: Lactuca sativa L., hidroponia, temperatura. ABSTRACT Effect of temperature of the nutrient solution on growth of lettuce (Lactuca sativa L.) hydroponic In order to evaluate the effect of different temperatures of the nutrient solution on productivity of hydroponic lettuce experiment was conducted in greenhouse horticulture sector in the Federal Institute of the Holy Spirit - Campus Itapina, Colac, in a randomized block design with three replicates. The treatments had maximum temperature of the nutrient solution: 24, 25, 26, 28, 30 and 32 C. We used the type NFT hydroponic system, consisting of three benches of 3 m long, containing eight channels of hydroponic cultivation of polypropylene, with ten plants each. At forty-five days after sowing was the collection of plants and evaluated the following variables: fresh weight of shoot and root, dry weight of shoot and root, root volume, length and diameter, number of leaves, plant height and diameter and percentage of water present in the shoot. There is no significant difference between the maximum temperature of nutrient solution for all variables tested. Different maximum temperature of the nutrient solution in the range between 24 and 27 C showed no differences in the growth of plants, therefore, unnecessary cooling of the solution until the temperature reaches 28 C. Keywords: Lactuca sativa L., hydroponics, temperature. Hortic. bras., v. 30, n. 2, (Suplemento - CD Rom), julho 2012 S 596

2 A alface (Lactuca sativa L.) é a cultura que vem ganhando cada vez mais espaço na produção hidropônica, por atingir mais rapidamente o ponto de comercialização, pelo rápido retorno financeiro e pelas excelentes qualidades nutricionais (fonte de vitaminas e sais minerais) que apresenta (Silva et. al, 2005). O sistema hidropônico predominante na produção de hortaliças folhosas no Brasil é a NFT (Técnica do Fluxo Laminar de Nutrientes). Esse sistema se destaca, entre outros fatores, pela praticidade na implantação da cultura e pela limpeza dos produtos colhidos. Entretanto, em regiões ou períodos quentes do ano onde as temperaturas do ar podem atingir frequentemente valores entre 35 e 40 ºC durante várias horas do dia, o aumento da temperatura da solução nutritiva tem sido um dos entraves para a produção hidropônica de hortaliças. Níveis elevados da temperatura da solução nutritiva estão associados às condições de hipoxia na raiz e é uma das causas da redução no crescimento das plantas ao longo das calhas de cultivo hidropônico (Andriolo et al., 2004). Segundo Lee (1994), em experimento com pepino, temperaturas acima de 30 ºC acarretaram má formação da flor feminina e do grão de pólen, redução da partenocarpia e inibição do vingamento dos frutos. Wang e Tachibana (1996) relataram que o crescimento da raiz, a taxa de expansão foliar, o teor de água na folha e a atividade fotossintética foram reduzidos severamente por altas temperaturas da região radicular, mostrando que a temperatura da solução influencia no crescimento das plantas. Em hidroponia, a temperatura da raiz pode ser controlada pelo resfriamento ou aquecimento da solução nutritiva e, portanto, atendendo as temperaturas ideais para o crescimento e o desenvolvimento das plantas (Calatayud et al., 2008). O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da temperatura da solução nutritiva na produtividade de alface hidropônica. MATERIAL E MÉTODOS O trabalho foi realizado em ambiente protegido, no setor de Horticultura do Instituto Federal do Espírito Santo Campus Itapina, Colatina, na região Noroeste do Espírito Santo, no período de outubro a novembro de A região caracteriza-se por Hortic. bras., v. 30, n. 2, (Suplemento - CD Rom), julho 2012 S 597

3 predominar o clima tropical seco do tipo Aw, com altitude de 70 m, latitude 19º 30' Sul e longitude 40º 20' Oeste. O sistema hidropônico do tipo NFT, utilizado para o experimento, foi composto de três bancadas de 3 m de comprimento, contendo oito canais de cultivo hidropônico de polipropileno com 75 mm de diâmetro, espaçados em 25 cm, com 10 plantas cada, espaçadas também em 25 cm. A bordadura foi constituída pelos dois canais laterais, enquanto os tratamentos foram constituídos pelos seis canais internos. Cada bancada foi considerada uma repetição, contendo um canal de cada tratamento, posicionado aleatoriamente dentro de cada bancada. O sistema foi composto de 7 subsistemas hidropônicos independentes (seis para os tratamentos e um para a bordadura). Cada subsistema foi constituído de um reservatório de solução nutritiva com 50 L e conjunto motobomba de 1/3 CV. A solução nutritiva foi distribuída em intervalos de 15 minutos com bomba ligada e de 15 minutos com a bomba desligada. Os experimentos foram realizados num delineamento em blocos ao acaso com três repetições. Os tratamentos possuíam diferentes temperaturas máximas da solução nutritiva: 24, 25, 26, 28, 30 e 32 ºC. Para o controle de temperatura máxima da solução nutritiva foi utilizado um sistema de resfriamento, limitando a temperatura máxima, porém não limitando a temperatura mínima nos tratamentos. Um freezer horizontal foi utilizado como resfriador de uma solução refrigerante. Foi instalada uma bomba centrífuga (de máquina de lavar) para o recalque do líquido refrigerante, que foi distribuído por uma linha de tubulação de PVC, passando por uma serpentina de mangueira flexível de polietileno de parede fina com 16 mm de diâmetro, do tipo utilizado em irrigação localizada. O retorno do líquido refrigerante para o freezer foi por tubulação de PVC de 16 mm de diâmetro. O fluxo do líquido refrigerante pela serpentina foi automatizado por um controlador de temperatura com sensor do tipo Pt100, para cada subsistema hidropônico, regulado em 24, 25, 26, 28, 30 e 32 ºC ±0,5 para o fechamento da válvula de controle de fluxo do líquido refrigerante (tipo solenoide de entrada de água de máquina de lavar), controlada por um relê do tipo aberto/fechado. A alface da cultivar Vitória de Santo Antão foi semeada em espuma fenólica, irrigada por 5 dias apenas com água. Depois, as células foram destacadas e transplantadas para o berçário, recebendo solução nutritiva padrão do Setor de Hortic. bras., v. 30, n. 2, (Suplemento - CD Rom), julho 2012 S 598

4 Horticultura do IFES-Campus Itapina, adaptada de Cometti et al. (2006) com CE=1,0 ds m -1. As mudas foram transplantadas aos 21 dias após a semeadura (DAS) para os canais de cultivo definitivo, recebendo as soluções dos tratamentos. Aos quarenta e cinco dias após a semeadura (DAS), foi realizada a coleta das plantas e avaliadas as seguintes variáveis: massa fresca da parte aérea e de raiz (MFPA e MFR, respectivamente); massa seca da parte aérea e raiz em estufa a 80 o C até massa constante (MSPA e MSR, respectivamente); volume de raiz (VR); comprimento do caule (CC); diâmetro do caule (DC); altura e diâmetro das plantas (ALT e DIA, respectivamente); número de folhas (NF); porcentagem de água presente na parte aérea das plantas (% água PA); e oxigênio dissolvido na solução (O 2 ). A análise estatística foi realizada através de ANOVA utilizando o programa SigmaStat. Para a confecção dos gráficos utilizou-se o programa SigmaPlot. RESULTADOS E DISCUSSÃO Para as variáveis massa fresca da parte aérea (MFPA), massa fresca de raiz (MFR), massa seca parte aérea (MSPA), massa seca raiz (MSR), número de folhas (NF), altura da planta (ALT), diâmetro da planta (DIA), comprimento de caule (CC), diâmetro do caule (DC), volume de raiz (VR) e porcentagem de água presente na parte aérea das plantas (% água PA) não houve diferença significativa entre as temperaturas testadas (Tabela 1). A massa fresca da parte aérea (MFPA) apresentou média de 241 g planta -1, valor abaixo do encontrado por Helbel Júnior et al. (2008) de 413,4 g planta -1, com alface Vera e condutividade elétrica de 1,2 ds m -1, semelhante a utilizada neste experimento (1,25 ds m -1 ). No entanto, a MFPA foi superior ao encontrado por Schmidt et al. (2001) produzindo alface Verônica em sistema NFT, que obteve média de 183,4 g por planta. A variável número de folhas (NF) apresentou média de 30 folhas planta -1, valor semelhante a 31 folhas planta -1 encontrado por Zanella et al. (2008), avaliando a cultivar Regina 2000 (Grupo Lisa) com intervalo de irrigação de 15 min ligado e 15 min desligado, o mesmo intervalo utilizado neste experimento. Hortic. bras., v. 30, n. 2, (Suplemento - CD Rom), julho 2012 S 599

5 Durante o experimento foram observadas baixas temperaturas médias do ar (Figura 1) e do fluxo de fótons fotossintéticos, que obteve média de 590 µmol m -2 s -1 dentro da casa de vegetação. Os controladores de temperatura limitaram a temperatura máxima da solução nutritiva, porém não tinham controle sobre a temperatura mínima. Como a temperatura do ar, (que não era controlada para todos os tratamentos) não foi suficiente para aquecer a solução, as temperaturas médias reais do experimento variaram de 24,7 ºC (Tratamento 1 = 24 ºC) até 27,4 ºC (Tratamento 6 = 32 ºC). Dessa forma, nesta faixa de temperatura da solução nutritiva não houve diferença significativa entre os tratamentos. Os meses de outubro e novembro são caracterizados por altas temperaturas e alta luminosidade na região tropical, porém o ano de 2011 foi um ano atípico, e a temperatura do ar obteve média baixas, similares aos meses de inverno. Durante o experimento, a temperatura média do ar ficou em torno de 25 ºC, considerada ideal para o cultivo de alface hidropônica (Sanches et al., 2005), sendo portanto desnecessário o resfriamento. Para a quantidade de oxigênio dissolvido na solução (O 2 ) e para a saturação do oxigênio (SAT), observa-se que houve diferença significativa entre a entrada e a saída do canal (Tabela 2), sendo os valores da entrada superiores ao da saída, porém, não houve diferença estatística entre as temperaturas testadas. Na entrada do canal a quantidade média de oxigênio dissolvido é de 7,4 mg L -1 reduzindo para 6,8 mg L -1 na saída. A saturação diminuiu de 94,2% para 86,3% da entrada para a saída do canal. Segundo Rodrigues (2002), à medida que o sistema radicular se desenvolve, passa a formar barreira contra o fluxo de solução e de oxigênio dissolvido e as plantas localizadas no início do canal recebem uma solução mais rica em oxigênio do que as últimas. Segundo Jensen (1997), o teor de oxigênio dissolvido na solução nutritiva não deve ser menor que 5 mg L -1 e que 8,6 mg L -1 é o valor considerado ótimo para a maioria das culturas, portanto o O 2 dissolvido observado neste experimento encontra-se dentro dos limites, tanto na entrada (7,4 mg L -1 ) quanto na saída (6,8 mg L -1 ) dos canais de cultivo, o que pode explicar a não diferença no crescimento das plantas entre os tratamentos. Observa-se que na faixa de 24 a 27 ºC não houve diferença no crescimento das plantas, pois só foi alterada a temperatura da zona radicular entre os tratamento e mantida a Hortic. bras., v. 30, n. 2, (Suplemento - CD Rom), julho 2012 S 600

6 temperatura da parte aérea, que influencia diretamente nos processos de fotossíntese e absorção de nutrientes. Com a temperatura do ar baixa, o acúmulo de massa é reduzido, a velocidade das reações diminuiu, portanto o resfriamento neste caso, não influenciou a ponto de produzir diferenças entre os tratamentos. É muito comum a utilização de resfriamento da solução nutritiva em sistemas de cultivo hidropônico até a temperatura de 23 o C, (Sanches et al., 2005), porém sem uma segurança experimental. Os resultados mostram que nesse caso, o produtor dispende com energia elétrica desnecessariamente, pois a temperatura limite para a tomada de decisão pode ser 27 o C, o que aumenta os custos variáveis da produção agrícola. Portanto, a temperatura da solução nutritiva não afeta o crescimento das plantas dentro da faixa de 24 a 27 o C como temperatura máxima. Não há necessidade de resfriamento quando a temperatura for inferior a 28 ºC. REFERÊNCIAS ANDRIOLO, J.L.; LUZ, G.L.; GIRALDI, C.; GODOI, R.S.; BARROS, G.T Cultivo hidropônico da alface empregando substratos: uma alternativa a NFT? Horticultura Brasileira 22, n.4: CALATAYUD, A.; GORBE, E.; ROCA, D.; MARTÍNEZ, P.F Effect of two nutrient solution temperatures on nitrate uptake, nitrate reductase activity, NH4+ concentration and chlorophyll a fluorescence in rose plants. Environmentaland Experimental Botany, v.64: COMETTI, N.N. et al Soluções Nutritivas: formulação e aplicações. In: MANLIO, S.F. (ed.). Nutrição Mineral de Plantas. Viçosa: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo HELBEL JUNIOR, C.; REZENDE, R.; SANTOS, H.S.; FREITAS, P.S.L.; AZEVEDO, T.L.F.; FRIZZONE, J.A Soluções nutritivas, vazões e qualidade da alface hidropônica. Acta Scientiarum. Agronomy, v.29: JENSEN, M.H Hydroponics. Hortscience 32, n.6: LEE, J.W Effect of root zone warming by hot water in winter season on rhizosphere environment, growth, and yield of green house-grown cucumber (Cucumis sativus L.). Kyungbook National University, PhD Diss. Hortic. bras., v. 30, n. 2, (Suplemento - CD Rom), julho 2012 S 601

7 RODRIGUES, L.R.F Cultivo pela técnica de hidroponia: técnicas de cultivo hidropônico e de controle ambiental no manejo de pragas, doenças e nutrição vegetal em ambiente protegido. Jaboticabal: FUNEP. SANCHES, C.E.J.; ARAÚJO, J.A.C.; SPELLING, A.C.; VILLELA JUNIOR, L.V.E Cultivo hidropônico da alface do grupo americana com resfriamento da solução nutritiva. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE OLERICULTURA, 45. Anais...Fortaleza: ABH. SCHMIDT, D.; SANTOS, O.S.; BONNECARRÈRE, R.A.G.; MARIANI, O.A.; MANFRON, P.A Desempenho de soluções nutritivas e cultivares de alface em hidroponia. Horticultura Brasileira 19, n.2: SILVA, J.O.; SOUZA, P.A.; GOMES JÚNIOR, J.; PEREIRA, P.R.G; ROCHA, F.A Crescimento e composição mineral da alface no sistema hidropônico por capilaridade. Irriga 10, n.2: WANG, Y.H.; TACHIBANA, S Growth and mineral nutrition of cucumber seedlings as affected by elevated air and root-zone temperatures. Journal of the Japanese Society for Horticultural Science,Japan 64, ZANELLA, F.; LIMA, A.L.S.; SILVA JÚNIOR, F.F.; MACIEL, S.P.A Crescimento de alface hidropônica sob diferentes intervalos de irrigação. Ciência e agrotecnologia, Lavras 32, n.2: Hortic. bras., v. 30, n. 2, (Suplemento - CD Rom), julho 2012 S 602

8 Tabela 1. Variáveis de produtividade e morfológicas da alface em cultivo hidropônico em função do controle de temperatura da solução nutritiva. Massa fresca da parte aérea (MFPA); massa fresca de raiz (MFR); massa seca parte aérea (MSPA); massa seca raiz (MSR); número de folhas (NF); altura da planta (ALT); diâmetro da planta (DIÂ); comprimento de caule (CC); diâmetro do caule (DC); volume de raiz (VR); e porcentagem de água presente na parte aérea das plantas (% água PA). (Productivity and morphological variables in a hydroponic lettuce as a function of temperature control of the nutrient solution. Fresh weight (MFPA), root fresh weight (MFR), dry mass (MSPA), root dry mass (RDM), number of leaves (NL), plant height (ALT), diameter of the plant (DIA), stem length (CC), stem diameter (DC), root volume (RV), and percentage of water present in the shoots (PA% water)). Colatina-ES, IFES-Campus Itapina, % TEMP T.REAL MFPA MFR MSPA MSR NF ALT DIÂ CC DC VR ( C) ( C) (g) ns (g) ns (g) ns (g) ns (g) ns (cm) ns (cm) ns (cm) ns (mm) ns (cm3) ns água PA ns 24 24,7 252,9 29,5 10,7 1,4 30,8 33,1 42,8 11,5 19,7 29,5 95, ,4 265,1 33,6 11,5 1,7 30,2 35,1 43,9 12,8 20,4 37,5 95, ,1 212,0 27,9 9,3 1,3 27,8 34,1 38,5 11,9 18,1 29,5 95, ,3 221,4 28,6 9,7 1,4 31,0 34,2 39,6 12,7 17,9 31,0 95, ,4 253,8 32,9 10,4 1,5 31,7 35,1 41,0 12,4 20,1 34,7 95,9 Média 25,6 241,0 30,5 10,3 1,5 30,3 34,3 41,1 12,2 19,2 32,4 95,7 ns não significativo ao nível de 5% de probabilidade pelo teste F Temperatura (ºC) Hora Figura 1. Variação da temperatura média do ar diária ocorrida durante o experimento (out/nov). (Variation of daily mean air temperature occurred during the experiment (oct / nov)) Colatina-ES, IFES-Campus Itapina, Hortic. bras., v. 30, n. 2, (Suplemento - CD Rom), julho 2012 S 603

9 Tabela 2. Oxigênio dissolvido (O 2 ) na solução nutritiva e saturação (SAT) de oxigênio na entrada e na saída dos canais, em função das diferentes temperaturas dos tratamentos. (Dissolved oxygen (O 2 ) in the nutrient solution and saturated (SAT) the oxigen at the inlet and outlet channels according to the different temperatures of treatment). Colatina- ES, IFES-Campus Itapina, O 2 (mg L -1 ) SAT. (%) TRAT( C) Entrada Saída Entrada Saída 24 7,5 a 6,9 b 93,5 a 86,5 b 26 7,4 a 6,4 b 93,0 a 82,5 b 28 7,5 a 7,0 b 95,5 a 90,0 b 30 7,6 a 7,1 b 95,5 a 91,0 b 32 7,4 a 7,0 b 93,5 a 89,0 b Média 7,5 a 6,9 b 94,2 a 87,8 b Médias seguidas por uma mesma letra na coluna não diferem entre si ao nível de 5 % de probabilidade, pelo teste de Tukey. (Means followed by same letter within a column do not differ at 5% probability by Tukey test.) Hortic. bras., v. 30, n. 2, (Suplemento - CD Rom), julho 2012 S 604