IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E APLICAÇÕES

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1 IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E APLICAÇÕES Nilton Nélio Cometti 1/, Pedro Roberto Furlani 2/, Hugo Alberto Ruiz 3/ & Elpídio Inácio Fernandes Filho 3/ 1/ Escola Agrotécnica Federal de Colatina EAFCOL. Caixa Postal 256, CEP Colatina (ES). nncometti@hotmail.com 2/ Pesquisador Científico Voluntário, Bolsista do CNPq Instituto Agronômico. Caixa Postal 28, CEP Campinas (SP). pfurlani@iac.gov.br 3/ Professores do Departamento de Solos da Universidade Federal de Viçosa UFV. CEP Viçosa (MG). hruiz@ufv.br; espidio@ufv.br Conteúdo INTRODUÇÃO COMPOSIÇÃO DAS SOLUÇÕES NUTRITIVAS Composição da Solução Nutritiva Sais Utilizados nas Soluções Exemplo de Formulação de Solução Nutritiva para a Cultura da Alface Concentração da Solução Nutritiva MANEJO DA SOLUÇÃO Reposição da Solução Preparo e Utilização de Soluções-Estoque ph da Solução Nutritiva ESPECIAÇÃO IÔNICA DA SOLUÇÃO NUTRITIVA Força Iônica ph Quelatos CINÉTICA DE ABSORÇÃO DE NUTRIENTES LITERATURA CITADA SBCS, Viçosa, Nutrição Mineral de Plantas, 432p. (ed. FERNANDES, M.S.).

2 90 NILTON NÉLIO COMETTI et al. INTRODUÇÃO Uma solução nutritiva pode ser definida como um sistema homogêneo onde os nutrientes necessários à planta estão dispersos, geralmente na forma iônica e em proporções adequadas. Além dos nutrientes, pressupõe-se que a solução nutritiva contenha O 2 e esteja na temperatura adequada à absorção dos nutrientes. Entretanto, uma solução nutritiva não é composta inteiramente de elementos em suas formas minerais, puras e simples, em que uma simples análise seja suficiente para desvendar os segredos de suas fórmulas mágicas. A partir do instante em que a solução nutritiva é colocada em contato com as raízes, transforma-se em uma verdadeira sopa nutritiva, contendo vários compostos orgânicos provenientes da atividade microbiana, dos exsudatos das raízes e da decomposição de fragmentos de raízes. Além desses, há resíduos do meio de cultivo das mudas e fragmentos do sistema hidropônico e do sistema hidráulico. Em qualquer sistema de cultivo sem solo, dois fatores são preponderantes sobre a produtividade: o ambiente, determinado pelo tipo de proteção das plantas, especialmente a cobertura com filmes plásticos transparentes e telas de sombreamento, e a solução nutritiva, que pode estar livre ou dispersa em um substrato. Em condições normais, todos os nutrientes podem ser absorvidos da solução nutritiva pela raiz em quantidades suficientes ao requerimento da planta. Além dos nutrientes, O 2 e água são absorvidos diretamente da solução, enquanto o C é retirado normalmente da atmosfera. Tanto em pesquisas de nutrição mineral de plantas quanto na produção de alimentos em sistemas hidropônicos, a solução nutritiva tem a característica de ser o objeto e a ferramenta de trabalho e estudo. COMPOSIÇÃO DAS SOLUÇÕES NUTRITIVAS A composição da solução nutritiva tem sido estudada há muitos anos, com relatos datando de 1865, como a solução de Knopp (Resh, 2002). Entretanto, somente a partir de 1933 houve preocupação com o preparo de uma solução contendo micronutrientes; em 1938, Hoagland & Arnon apresentaram uma solução nutritiva completa e balanceada para tomateiro, baseada na composição de plantas cultivadas em vasos com solução nutritiva (Hoagland & Arnon, 1950). Em 1957, essa solução sofreu pequena adaptação na relação NO 3 - : NH 4 + para 7:1, por Johnson et al. (1957), para manter o ph mais próximo de cinco. A partir da solução de Hoagland & Arnon, muitas outras foram desenvolvidas, mas a tradicional solução Hoagland permanece como a mais utilizada, por atender adequadamente às necessidades das culturas. Admite-se que não exista uma solução nutritiva ideal para todas as culturas. Dessa forma, sua composição varia com uma série de fatores: espécie de planta, estádio fenológico da planta, a época do ano (duração do período de luz), fatores ambientais (temperatura, umidade e luminosidade) e parte da planta colhida e, eventualmente, comercializada. Além disso, aspectos intrínsecos à solução alteram sua composição, como ph, força iônica, temperatura e presença de moléculas orgânicas, em especial os agentes quelantes.

3 IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E A PLICAÇÕES 91 Diversas soluções nutritivas têm sido propostas, havendo diferenças marcantes em relação às concentrações dos macronutrientes, ao passo que, para os micronutrientes, as diferenças são bem menores. É comum encontrar nos artigos científicos a solução nutritiva modificada de Hoagland, isto é, fórmulas derivadas da solução nutritiva proposta por Hoagland & Arnon (1950). Essa solução tem sido a mais usada na pesquisa em nutrição mineral de plantas e constitui a base para a formulação de inúmeras soluções nutritivas comerciais. As faixas de concentrações dos nutrientes utilizadas nas soluções são muito amplas, variando em até 10 vezes, como no caso do S (Quadro 1). Para formular uma solução nutritiva, é importante entender o modo e a velocidade com que os nutrientes são absorvidos pelas plantas. Há vários sistemas de monitoramento da concentração dos íons na solução nutritiva, incluindo aqueles totalmente automatizados, compostos de sensores (eletrodos específicos para íons) e computadores para registrar a concentração do nutriente e a necessidade de reposição. Esse monitoramento pode ser interessante, porém não é fundamental para a manutenção da solução adequada ao cultivo hidropônico. É muito comum verificar a rápida depleção de um nutriente na solução, enquanto outros se acumulam, devido às diferentes taxas de absorção. A velocidade de absorção de N, P e K é maior do que a dos outros nutrientes, o que pode levar ao rápido esgotamento desses nutrientes e acúmulo de outros, especialmente S e Ca (Figura 1). O mesmo pode ocorrer com micronutrientes, considerando que o Mn tem alta taxa de absorção em Quadro 1. Faixas de concentração encontradas nas soluções nutritivas e solução de Hoagland & Arnon (1950) modificada Nutriente Massa atômica Faixa de concentração Hoagland & Arnon mg L -1 mmol L -1 mg L -1 mmol L -1 - N-NO 3 14, ,00 17, ,00 + N-NH 4 14, ,00 2, ,00 P 31, ,48 2, ,00 K 39, ,84 10, ,98 Ca 40, ,75 5, ,00 Mg 24, ,62 3, ,98 S 32, ,63 6, ,00 µmol L -1 µmol L -1 B 10,8 0,1 0,6 9,26 55,56 0,5 46,30 Cu 63,5 0,05 0,3 0,79 4,72 0,02 0,31 Fe 55,8 0,8 6 14,34 107, ,92 Mn 54,9 0,5 2 9,11 36,43 0,5 9,11 Mo 95,9 0,01 0,15 0,52 1,56 0,01 0,10 Zn 65,4 0,05 0,5 1,53 7,65 0,05 0,76 Cl 35, , ,77

4 92 NILTON NÉLIO COMETTI et al. comparação ao B. Assim, os nutrientes podem ser separados em três grandes grupos, considerando a velocidade de absorção (Quadro 2). O conhecimento da velocidade com que um íon é absorvido pode explicar por que, na análise de uma solução nutritiva, um nutriente pode estar praticamente ausente, enquanto outros ainda estão em concentrações adequadas para a cultura, mesmo que as plantas tenham crescimento exuberante. Então, a depleção do nutriente na solução nutritiva, em vez de mostrar sua deficiência, pode indicar que as plantas estão saudáveis e que estão absorvendo os nutrientes rapidamente. Por exemplo, se a concentração de P for mantida constante na solução circulante (0,5 mmol L -1 ), sua concentração no tecido poderá atingir 10 g kg -1 da massa seca, valor três vezes maior do que o ótimo para a maioria das plantas, o que pode induzir deficiências de Fe e Zn (Chaney & Coulomb, 1982). Assim, ao longo do ciclo de um cultivo hidropônico sem renovação da solução, os resultados de análises devem apresentar concentrações constantes dos nutrientes de absorção lenta (Figura 1 e Quadro 2), ao passo que, para os nutrientes de absorção rápida, as concentrações normalmente são baixas, mesmo com o ajuste diário da concentração da solução. A concentração total dos nutrientes na solução pode ser estimada medindo-se a condutividade elétrica (CE) da solução. Devido à taxa diferencial de absorção dos nutrientes, a CE da solução indica, na maior parte, o Ca, Mg e S remanescentes, enquanto os micronutrientes contribuem com menos de 0,1 % para a CE da solução. No Sistema Internacional de Unidades, a CE é expressa em S m -1 (siemen por metro), sendo mais comum sua utilização na faixa de ds m -1, muito empregada comercialmente e que equivale à unidade mmho cm -1 usada no passado. Composição da Solução Nutritiva Em seu trabalho pioneiro, Hoagland & Arnon (1950) formularam uma solução nutritiva a partir da composição elementar média de plantas de tomate, mas seus cálculos foram baseados em plantas cultivadas em recipientes com 18 L de solução, com troca semanal de solução. Com o advento das novas técnicas de cultivo hidropônico e novas formas de reposição da solução nutritiva, surgiram algumas questões: o que ocorre quando se cultiva uma planta diferente, ou quando o volume de solução por planta for diferente, ou quando a forma e a freqüência de reposição da solução nutritiva forem distintas? Portanto, dois fatores devem ser considerados na formulação de uma solução nutritiva: Quadro 2. Taxa de absorção aproximada dos nutrientes por plantas cultivadas em solução nutritiva Grupo Taxa de absorção Nutriente 1 Absorção rápida N-NO - 3, N-NH4 +, P, K, Mn 2 Absorção intermediária Mg, S, Fe, Zn, Cu, Mo 3 Absorção lenta Ca, B Fonte: Adaptado de Bugbee (1995).

5 IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E A PLICAÇÕES Percentagem Inicial, % P N S Ca Mg K B Fe 0 Mn Tempo, h Figura 1. Variação temporal da concentração relativa de nutrientes da solução nutritiva em NFT (técnica do nutriente em filme) em cultivo de alface. Fonte: Adaptado de Furlani (2003) (dados não publicados). a composição da solução, determinada pela relação entre as concentrações dos nutrientes no tecido da planta cultivada; e a concentração da solução, determinada pela razão de transpiração para o crescimento da planta, pelo volume de solução por planta, pelo grau de agitação da solução e pela velocidade de reposição da solução. A composição da solução deve ser determinada a partir da concentração desejada de cada nutriente na planta. O ponto de partida é a análise química de toda a planta, já que as diferentes partes contêm teores diferentes de nutrientes. As quantidades acumuladas de cada nutriente, e suas proporções relativas, servem de referência para a definição da concentração relativa de cada nutriente na solução nutritiva. Outro meio é utilizar referências bibliográficas, com interpretação de análise de plantas contendo as concentrações adequadas de nutrientes para o crescimento e desenvolvimento ótimos das plantas. Quando se procede à análise das exigências nutricionais de plantas visando ao cultivo em solução nutritiva, devem-se enfocar as relações entre os nutrientes, pois essa é uma indicação da relação de extração do meio de crescimento. Além das diferenças nos teores de nutrientes nas folhas, como variável de sua posição, cultivares e épocas de amostragem, também ocorrem diferenças nas relações entre os teores foliares de nutrientes para as diversas espécies, o que deve ser levado em consideração quando se utiliza uma única solução para a nutrição de diversas espécies vegetais. Quando isso ocorre para espécies que possuem relação de extração diferente, há grande possibilidade de desequilíbrio nutricional ao longo do crescimento das plantas,

6 94 NILTON NÉLIO COMETTI et al. principalmente aquelas com ciclo mais longo e quando a solução nutritiva não é renovada integralmente. Essas relações devem ser consideradas também para a reposição de nutrientes durante o crescimento das plantas. Em trabalhos de pesquisa, é comum a renovação total da solução após uma semana de cultivo em vasos, a fim de evitar desequilíbrios nas relações entre os nutrientes. Sais Utilizados nas Soluções Na escolha de um sal para uma determinada solução deve-se considerar, primeiramente, a finalidade da solução. Em trabalhos de pesquisa, utilizam-se normalmente sais puros para análise, a fim de evitar contaminações com outros nutrientes que possam distorcer os resultados. Entretanto, em cultivos hidropônicos com fins comerciais, o volume de solução utilizado geralmente é grande, e, neste caso, o uso de sais comerciais é preferível, pelo seu menor custo. Esses sais são comumente utilizados em fertirrigação, devido à sua alta solubilidade e ausência de resíduos que possam obstruir os emissores. Se o objeto de estudo forem os micronutrientes, os cuidados devem ser maiores, inclusive com a purificação de sais. No fornecimento de macronutrientes, é preferível utilizar sais que não contenham Na e Cl, que podem acumular-se na solução, aumentando a salinidade (CE) e reduzindo a absorção de alguns nutrientes. O Cl - pode reduzir a absorção de NO 3 -, e o Na pode interferir na absorção de Ca e K (Marschner, 1995). Exemplo de Formulação de Solução Nutritiva para a Cultura da Alface Como exemplo de um método prático de cálculo de uma solução nutritiva, deve-se inicialmente definir a relação de concentração entre os nutrientes para a cultura em questão (Quadro 3), a fim de preparar a base da solução, assumindo uma quantidade inicial de 100 g m 3 de K na solução. Em seguida, definem-se os sais que serão usados para os macronutrientes. Geralmente utilizam-se os seguintes sais: - nitrato de cálcio (Ca 19 %, N-NO 3-4,5 %, N-NH 4 + 1,0 %); - nitrato de potássio (K 36,5 %, N-NO 3-13 %); Quadro 3. Relação entre nutrientes e quantidade de nutriente para preparar a solução básica para a cultura da alface K N P Ca Mg S Relação entre nutrientes 1,00 0,62 0,09 0,31 0,08 0,03 Relação Quantidade (g m -3 )

7 IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E A PLICAÇÕES 95 - MAP purificado (N-NH %, P 26 %) deve ser utilizado quando o ph da solução for ligeiramente neutro ou alcalino, devido à presença do amônio que acidifica a solução; - MKP (K 29 %, P 23 %) deve ser utilizado quando o ph da solução for ácido; e - sulfato de magnésio (Mg 10 %, S 13 %). a) Cálculo do Ca: nitrato de Ca = 31/0,19 = 163,2 g m -3 (o valor 31 indica a quantidade de Ca do quadro 3; o valor 0,19 indica 19 % de Ca no nitrato de cálcio. Iniciou-se pelo nitrato de cálcio, por ser a única fonte de Ca. b) Cálculo do K: nitrato de potássio = 100/0,36 = 278 g m -3. c) Cálculo do P: MAP = 9/0,26 = 23 g m -3. d) Cálculo do Mg: sulfato de magnésio = 8/0,10 = 80 g m -3. e) Cálculo do N: N contido nos diferentes sais acima = 163,2 0, , ,11 = 62,3 g m -3. f) Caso o N resultante da soma das quantidades dos sais não seja suficiente, pode-se completá-lo com nitrato de Ca e nitrato de K. g) A composição da solução nutritiva básica para atender a proporção entre os nutrientes será (em g m -3 ): 163,2 g de nitrato de Ca, 278 g de nitrato de K, 23 g de MAP e 80 g de sulfato de Mg; esta deverá ser corrigida para a condutividade elétrica desejada, 1,5 ds m -1, por exemplo. h) Para a estimativa da condutividade elétrica, multiplica-se a CE de uma solução em g L -1 (Quadro 4) pela quantidade do sal. Para a solução nutritiva básica, a CE estimada será: 163,2 1, , , ,88 = 641 μs cm -1 ou 0,64 ds m -1. i) Para se obter a CE da solução nutritiva desejada (CE = 1,5 ds m -1 ), devem-se multiplicar os valores de concentração de sais calculados no item g pelo fator de correção da CE (f ce = 1,50 / 0,64 = 2,3), obtendo-se as concentrações finais dos sais (Quadro 4). Quadro 4. Solução nutritiva final para a cultura da alface, corrigida para a condutividade elétrica desejada Sal utilizado Solução básica Solução desejada g m-3 Nitrato de cálcio 163,2 375,4 Nitrato de potássio MAP Sulfato de magnésio CE (ds m -1 ) 0,64 1,5

8 96 NILTON NÉLIO COMETTI et al. Para o cálculo da solução de micronutrientes, não há necessidade de correção da CE. Podem-se utilizar as concentrações consideradas adequadas e preparar uma soluçãoestoque, 10 vezes mais concentrada, chamada de solução de micronutrientes 10 (Quadro 5). Portanto, 1 m 3 de solução nutritiva com CE de 1,50 ds m -1 terá: 375 g de nitrato de cálcio, 639 g de nitrato de potássio, 53 g de MAP, 184 g de sulfato de magnésio e 100 ml da solução de micronutrientes Concentração da Solução Nutritiva A definição da concentração dos nutrientes na solução nutritiva é o segundo passo para sua formulação. A concentração adequada, independentemente da relação entre os nutrientes, vai depender primariamente da taxa transpiratória da planta. Segundo Bugbee (1995), uma boa estimativa da água transpirada em relação ao crescimento de plantas em hidroponia está em torno de 300 a 400 L de água transpirada por kg de matéria seca produzida. A taxa de transpiração depende principalmente da umidade do ar, ventilação, concentração de CO 2, temperatura e luminosidade. Em condições de clima tropical, a alta transpiração contribui ainda mais para a redução do volume e da concentração da solução nutritiva. A absorção dos nutrientes, por sua vez, é determinada pela taxa de crescimento da planta. Por isso, é muito comum encontrar desequilíbrio entre a quantidade de água e a de nutrientes que a planta absorve da solução, ocorrendo aumento da CE da solução ao longo do dia, quando não há reposição da água. As primeiras soluções nutritivas propostas na literatura eram muito concentradas, por serem formuladas para sistemas hidropônicos estáticos, geralmente em vasos com oxigenação. Com o advento dos sistemas circulantes, com constante agitação e renovação da solução fluindo em velocidade pelas raízes, foi possível reduzir consideravelmente sua concentração. Enquanto as primeiras soluções utilizavam CE de 2,5 a 3,0 ds m -1, atualmente é comum a utilização de CE em torno de 1,0 a 1,5 ds m -1 (Cometti, 2003). Um exemplo consiste na determinação da concentração de um nutriente na solução nutritiva a partir do balanço de massas. Assumindo-se a concentração de K no tecido em torno de 40 g kg -1 de matéria seca e uma transpiração de 300 L kg -1 de matéria seca, deveria Quadro 5. Cálculo de uma solução de micronutrientes para alface Micronutriente Sal utilizado (% do micronutriente) (1) Concentração adequada (2) Quantidade do sal Solução mg L-1 g L-1 B Ácido bórico (17) 0,3 1,76 17,6 Cu Sulfato de cobre (25) 0,02 0,08 0,8 Fe Fe-EDDHA (6) 2,0 34,00 340,0 Mn Sulfato de manganês (25) 0,4 1,60 16,0 Mo Molibdato de sódio (39) 0,06 0,15 1,5 Zn Sulfato de zinco (21) 0,06 0,29 2,9 (1, 2) Furlani et al. (1999).

9 IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E A PLICAÇÕES 97 haver 40 g de K em 300 L de água, ou 133 mg L -1 de K. Se a taxa de transpiração for maior, 400 L kg -1, a solução deveria ser mais diluída, ou seja, 40 g por 400 L, ou 100 mg L -1 de K. Em uma solução nutritiva, o principal componente do potencial da água é o osmótico, conseqüência da quantidade de sais dissolvidos na solução. Quanto maior a quantidade de sais na solução, tanto maior será a restrição à absorção de água pelas raízes e, portanto, de nutrientes. Se a concentração de sais for muito alta, os vegetais poderão perder água para o meio, ocorrendo injúrias (plasmólise das células) que, dependendo da intensidade, podem causar morte de raízes e da planta. O efeito salino de cada sal é variável, sendo geralmente utilizado o nitrato de sódio como referência (Quadro 6). Na prática, em soluções nutritivas, a salinidade pode se tornar um problema apenas quando a circulação da solução é interrompida por longos períodos em momentos de alta transpiração, podendo ocorrer acúmulo de sais na superfície das raízes. O potencial osmótico (Ψ o ) pode ser calculado pela equação de Van t Hoff, que relaciona o potencial osmótico à concentração de soluto na solução: n s RT ψ o = V em que Ψo é o potencial osmótico em pascals; V, o volume do solvente em litros; n s, o número de mols de soluto; R, a constante dos gases (0,00832 MPa K -1 mol -1 a 273 K); e T, a temperatura em K. Medições diretas, entretanto, têm mostrado que essa relação é aproximadamente correta para soluções diluídas que não se dissociam. Para eletrólitos Quadro 6. Solubilidade de alguns sais utilizados em hidroponia Sal Água fria (0,5 C) Solubilidade Água quente (100 C) Índice salino (1) g L-1 Ácido bórico 19,5 389 Cloreto de potássio Fosfato diamônio Fosfato monoamônio Nitrato de amônio Nitrato de cálcio Nitrato de potássio Nitrato de sódio Sulfato de amônio Sulfato de cálcio Insolúvel 8 Sulfato de magnésio(2) Sulfato de manganês Sulfato de potássio (1) Índice de salinidade relativo ao nitrato de sódio = 100. (2) Temperatura em água fria = 20 C e água quente = 40 C. Fonte: Adaptado de Boodley (1996) e Resh (2002).

10 98 NILTON NÉLIO COMETTI et al. que se dissociam em solução, no entanto, há um grande desvio do valor teórico. Assim, a pressão osmótica de uma solução molar de NaCl é de aproximadamente 4,32 MPa, em vez do valor teórico de 2,27 MPa. Assumindo-se que haja a completa dissociação do NaCl, o potencial osmótico seria de 4,54 MPa, e a discrepância pode ser atribuída, principalmente, às forças de Van der Waals operando entre os íons. Em soluções nutritivas, preparadas na faixa mmol L -1, o efeito da concentração sobre a força iônica é menor, permitindo aproximação maior entre os valores calculado e real do potencial osmótico. Um potencial osmótico entre -0,05 e -0,1 MPa tem sido considerado adequado para o cultivo hidropônico. Considerando-se uma solução nutritiva que contenha uma concentração de íons totais em torno de 20 mmol L -1 e temperatura de 27 C (300 K), o potencial osmótico seria: ψ 0 = -0,02 x 0,00832 x 300 = -0,0499 MPa (1) 1 Devido à dificuldade de medição direta da pressão osmótica da solução e de seu cálculo, pois seria necessário conhecer a concentração de cada íon, pode-se utilizar a medida de CE, que apresenta boa correlação com a quantidade total de sólidos solúveis da solução ou com a sua força iônica estimada (Figura 2). Há relação significativa entre a CE e a concentração total de íons da solução, que pode ser determinada pelas seguintes equações: CE (ds m -1 ) = [total de íons (mmol L -1 )] 0,0698, ou Concentração total de íons (mmol L -1 ) = [CE (ds m -1 )] 14,33, ou Concentração total de íons (mg L -1 ) = [CE (ds m -1 )] 655 2,5 2,0 Força Iônica Concentração de Íons CE = FI x 0,0853 R 2 = 0,99 CE, ds m -1 1,5 1,0 CE = [Total de Íons] x 0,0698 R 2 = 0,99 0,5 0, Concentração total de íons e força iônica, mmol L -1 Figura 2. Relação entre condutividade elétrica (CE) da solução nutritiva e a concentração total de íons e força iônica (FI) estimada; força iônica simulada com o programa GEOCHEM 3.0. Fonte: Parker et al. (1995); Cometti (2003).

11 IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E A PLICAÇÕES 99 Essas equações permitem que se utilize apenas a concentração total da solução (mmol L -1 ), sem que sejam necessárias as concentrações individuais dos nutrientes na solução. A relação entre CE e a concentração de íons deve ser determinada para cada sal em solução, visto que há grande variação entre a CE de cada espécie iônica. Quando se utilizam essas relações para estimar a concentração total dos íons a partir da CE, deve-se considerar que seu valor pode ser diferente para cada solução nutritiva, dependendo da relação entre os nutrientes. Finalmente, a soma das CE estimadas de cada sal dissolvido pode ser utilizada como a CE estimada da solução nutritiva, com uma boa aproximação do valor medido por meio de condutivímetro. A CE da solução também varia com sua temperatura. A cada cinco graus de aumento de temperatura, há aumento da CE em torno de 11,0 %. Dessa forma, uma solução com CE de 1 ds m -1 a 25 o C deverá apresentar, aproximadamente, uma CE de 1,11 ds m -1 a 30 C. Reposição da Solução MANEJO DA SOLUÇÃO Durante o crescimento das plantas em solução nutritiva, há absorção de água e nutrientes em proporções diferentes, com diferentes quantidades acumuladas no tecido vegetal. Os nutrientes, por sua vez, são absorvidos da solução nutritiva com velocidade diferenciada (Figura 1). Assim, o manejo da solução nutritiva deve contemplar essas diferenças a fim de se alcançar o fim do ciclo de cultivo com o menor desbalanceamento iônico possível, constituindo um desafio a adequada reposição dos nutrientes e da água. Dentre os métodos disponíveis de reposição da solução nutritiva, podem-se listar: a) Renovação de toda a solução: em vasos, é comum a troca de toda a solução ao final de uma semana de cultivo, utilizando-se 2 a 3 L de solução para plantas como soja, arroz e feijão. Para determinar o momento da troca da solução, Ruiz (1977) propôs utilizar o K como nutriente indicador. Em cultivos comerciais, o volume total de solução costuma ser grande, tornando alto o custo com desperdício de solução, além de riscos de contaminação do meio ambiente. b) Reposição da solução absorvida: esse método utiliza a solução básica para repor a água absorvida por transpiração. Em condições de baixa umidade relativa do ar, alta velocidade do vento e alta temperatura, há perda de água por transpiração desproporcionalmente maior do que a absorção de nutrientes, provocando a concentração da solução nutritiva remanescente. Caso seja feita a reposição da solução na mesma concentração inicial, haverá aumento da concentração de sais na solução, aumentando consideravelmente sua CE. A forma de solucionar o problema é monitorar a CE da solução e adicionar água pura para reduzi-la, quando necessário, ou efetuar a reposição com uma solução mais diluída do que a original. c) Reposição de nutrientes e água separadamente com análise química da solução. Depois de efetuada a análise química da solução nutritiva, pode-se adicionar

12 100 NILTON NÉLIO COMETTI et al. água para atingir o volume inicial e adicionar os nutrientes por meio de soluçõesestoque concentradas de cada sal. O custo de monitoramento da solução por esse método pode ser impeditivo, além de demandar certo tempo para a análise e de não traduzir exatamente a necessidade de reposição dos íons. Apesar do ajuste da concentração dos nutrientes, a solução tem restrições para uso indefinido, pois há exsudação de ácidos orgânicos, descamação e quebra de raízes, liberando fragmentos, crescimento de algas, bactérias e fungos, e contaminação por microrganismos patogênicos, resíduos de substratos, poeira e metais pesados contaminantes. Todas essas alterações exigiriam um tratamento de alto custo da solução para que esta pudesse ser reutilizada com segurança. A vida útil de uma solução com acompanhamento semanal por análise química pode chegar a três meses, segundo Resh (2002). d) Reposição de água e nutrientes separadamente, com uso de sensores de concentração dos íons. Além do custo elevado dos eletrodos específicos para os íons, sua vida útil é reduzida e eles necessitam de calibrações freqüentes. A esse método aplicam-se as considerações anteriores sobre a vida útil da solução. e) Reposição de água e nutrientes separadamente, por meio do monitoramento da CE da solução. Este é o método mais utilizado atualmente na hidroponia comercial, além de aplicar-se às pesquisas em nutrição de plantas, pois é de baixo custo e permite acompanhamento da concentração total de sais da solução. A reposição de água pode ser efetuada instantaneamente, por meio de válvula de nível com bóia, ou diariamente, de forma manual. A medida da CE permite monitorar a absorção de nutrientes, pois, apesar de não fornecer a concentração de cada íon, a CE dá uma idéia da concentração total dos íons em solução (Figura 2). A reposição dos íons é feita com soluções-estoque concentradas, repondo-se apenas um volume de solução-estoque suficiente para elevar a CE para o valor inicial. O descarte da solução nutritiva é efetuado apenas ao final de um ciclo de cultivo, reduzindo bastante o custo com nutrientes e análises químicas da solução. A vida útil da solução, em condições de cultivo hidropônico de hortaliças folhosas, no Brasil, tem sido em torno de trinta dias em sistemas NFT (técnica do filme nutriente), em que a solução nutritiva é conduzida por toda a parte inferior do tanque inclinado onde as plantas são crescidas. Preparo e Utilização de Soluções-Estoque Para facilitar o manejo da reposição de nutrientes, é conveniente preparar soluçõesestoque concentradas, contendo todos os nutrientes na mesma proporção da solução nutritiva. Para determinar a concentração máxima da solução-estoque, é necessário utilizar a solubilidade dos sais como o limite (Quadro 6). Além disso, pode haver incompatibilidade entre sais que não permita que estes sejam colocados na mesma solução concentrada, destacando-se a incompatibilidade entre nitrato de Ca e os sais contendo P e S, por formarem precipitados de baixa solubilidade (Quadro 7). Portanto, preparam-se duas soluções, intituladas A e B, em que o nitrato de Ca é colocado em apenas uma delas. Considerando que o nitrato de K tenha compatibilidade com todos os outros sais

13 IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E A PLICAÇÕES 101 e que seja utilizado em maior quantidade, ele pode ser dividido entre as soluções A e B e servir como determinante para a concentração final das soluções. Utilizando como exemplo de cálculo a solução formulada para a cultura da alface e considerando que o nitrato de K possui solubilidade de 134 g L -1 (Quadro 6), serão necessários 4,77 L para solubilizar os 639 g para a solução nutritiva (Quadro 8); este valor pode ser arredondado para 5 L. Assim, o nitrato de K será utilizado como base para as soluções-estoque, por ser o sal com maior quantidade de água necessária para solubilização. Como será utilizado nitrato de K em ambas as soluções (A e B), pode-se então dobrar as quantidades dos outros sais e recalcular as quantidades para preparar 10 L de cada solução-estoque. Quadro 7. Compatibilidade entre diferentes fertilizantes (C compatível; R compatibilidade reduzida; I incompatível) C C C C C C C C C C C C C C Uréia C C C C C C C C C C C C C Nitrato de amônio C C C C C C C C C C C I Sulfato de amônio C I C I C I I I I C C Nitrato de cálcio C R C R C R C C C C Nitrato de potássio C R C R C R C C C Cloreto de potássio C R C R C R C C Sulfato de potássio R I C C C I C Fosfato diamônio (DAP) R I C C C I Fosfato monoamônio (MAP) C C C C C Sulfato de magnésio R I C C Ácido fosfórico C C C Ácido sulfúrico I C Ácido nítrico C Sulfato de ferro, zinco, cobre e manganês Quelato de ferro, zinco, cobre e manganês Quadro 8. Volume mínimo necessário para solubilizar os sais da solução nutritiva para a cultura da alface Sal Solubilidade Solução desejada Volume mínimo g L -1 g m -3 L Ca(NO 3 ) 2.4H 2 O ,14 Nitrato de potássio ,77 MAP ,24 Sulfato de magnésio ,26

14 102 NILTON NÉLIO COMETTI et al. ph da Solução Nutritiva Altas concentrações de H + na solução nutritiva podem desestabilizar as membranas celulares, provocando perda de íons e morte das células da raiz. As plantas podem suportar perfeitamente ph entre 4,5 e 7,5 sem grandes efeitos fisiológicos. Entretanto, efeitos indiretos, como a redução na disponibilidade de nutrientes, podem comprometer seriamente o crescimento das plantas, pois as mudanças de ph podem favorecer a formação de espécies iônicas que não são prontamente transportadas para o interior das células, comprometendo a absorção do nutriente. Além disso, dependendo do ph da solução, há formação de complexos insolúveis. Em ph acima de 6,5 há redução na disponibilidade de Mn, Cu, Zn, B, P e, especialmente, Fe, enquanto há pequena redução na disponibilidade de P, K, Ca e Mg em ph abaixo de 5,0. Portanto, em uma cultura hidropônica é recomendado um ph entre 5,5 e 5,8, condição que permite a máxima disponibilidade dos nutrientes em geral (Bugbee, 1995). Em solução nutritiva, Inoue et al. (2000) observaram redução no crescimento da parte aérea e do sistema radicular de alface quando o ph foi reduzido abaixo de 4,2. As variações de ph que ocorrem na solução nutritiva são reflexos da absorção diferenciada de cátions e ânions. Por exemplo, quando o N é suprido na forma nítrica, a absorção de ânions é maior que a de cátions, ocorrendo elevação do ph. A absorção de um mol de NO - 3 é feita em co-transporte com dois mols de H +, enquanto na absorção de um mol de NH + 4 pode ocorrer o bombeamento de um mol de H + para o exterior da célula. Assim, enquanto a absorção de NO - 3 aumenta o ph, a absorção de NH + 4 o reduz. Em + + plantas supridas com NH 4 e NO 3-, o ph da solução pode voltar a subir assim que o NH tenha sido absorvido e que a absorção de NO 3 se torne maior que a de NH 4 (Figura 3). Devido ao abaixamento do ph com a absorção do NH + 4, recomenda-se o suprimento apenas parcial do N na forma amoniacal, tornando a solução mais tamponada. Em geral, o poder de tamponamento das soluções nutritivas utilizadas em hidroponia é muito pequeno. A utilização de água deionizada, muito comum em pesquisa, reduz ainda mais o poder de tamponamento da solução. Apesar do poder do fosfato (H 2 PO - 4 HPO 2-4 ) de tamponar a solução, sua concentração necessária para estabilizar o ph em uma solução nutritiva o tornaria tóxico para as plantas. Além disso, a rápida absorção do P retira toda a sua capacidade de tamponamento, que se encontra a partir de 5,5, e alcança o máximo no ph 7,2. Portanto, é mais conveniente manter a solução nutritiva equilibrada em cátions e ânions para atender à demanda da planta do que tentar manter o ph numa faixa estreita de valores por meio do uso de ácidos (sulfúrico, fosfórico, nítrico ou clorídico) e bases (hidróxido de Na, K ou NH + 4 ) fortes para reduzir ou elevar o ph do meio de crescimento, respectivamente. A utilização de doses pequenas e contínuas de N-NH + 4 de uma solução de sulfato de amônio pode manter o ph em 5,5 (± 0,5) durante todo o ciclo da cultura, sem que haja necessidade de lançar mão de ácidos fortes para baixar o ph da solução e sem comprometimento da produtividade da cultura (Martins et al., 2002). Entretanto, esses estudos têm sido realizados em sistemas automatizados, em que o computador interpreta o ph e libera uma solução contendo amônio por meio do controle por uma válvula solenóide. Em experimentos conduzidos em vasos com solução nutritiva, é possível manter o ph

15 IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E A PLICAÇÕES N-NO 3 - Nutrientes na solução nutritiva, mg L N-NH 4 + ph Tempo após a semeadura, dia + Figura 3. Variação de NO 3-, NH 4 e ph da solução nutritiva em cultivo hidropônico (NFT) de alface. A solução foi renovada totalmente a cada sete dias (linhas verticais pontilhadas) e ajustada diariamente pela condutividade elétrica e ph com solução de hidróxido de sódio. Fonte: Furlani (1999). estável utilizando-se uma concentração de 1 mmol L -1 de MES [ácido 2 (N-morfolino) etanossulfônico], sem qualquer prejuízo para as plantas (Bugbee & Salisbury, 1985). ESPECIAÇÃO IÔNICA DA SOLUÇÃO NUTRITIVA A especiação iônica para compreender as respostas das plantas à presença de certos íons nas soluções, principalmente em cultivos hidropônicos, tem sido crescente e cada vez mais útil. Apenas a concentração de um elemento tal como se obtém a partir de análises laboratoriais, ou aquela que se acredita ter sido adicionada, não corresponde, muitas vezes, aos efeitos observados no aumento ou na redução do crescimento vegetal. Da mesma forma, os efeitos tóxicos de metais pesados têm se mostrado mais coerentemente correlacionados com a atividade de espécies iônicas do que com a concentração do elemento. Na especiação de soluções contendo Al, Sr, Fe, Ca, P e outros elementos, observa-se o forte efeito do ph na formação de vários complexos e precipitados, acarretando sua baixa disponibilidade para a planta mesmo sob altas concentrações; assim, pouco ou nenhum efeito pode ser observado em resposta ao aumento de sua concentração na solução nutritiva.

16 104 NILTON NÉLIO COMETTI et al. Segundo Bernhard et al. (1986), espécie química refere-se a uma forma molecular (configuração) de átomos de um elemento ou aglomerado de átomos de diferentes elementos. O termo especiação química, por sua vez, tem sido utilizado para descrever a análise das espécies predominantes numa amostra, a abundância dessas espécies ou distribuição numérica, a reatividade de dadas espécies e a transformação de uma espécie em outra. Como as formas do metal complexado são de difícil ou impossível determinação por métodos de análises laboratoriais, o uso de expressões termodinâmicas em modelos computacionais mostra-se uma alternativa mais viável, simples e segura para obtenção desse conhecimento. Programas de computador como REDEQL, GEOCHEM-PC, MINTEQ, CHEAQS e outros podem indicar as espécies químicas em uma solução nutritiva a partir das concentrações analíticas conhecidas dos elementos adicionados, apontando os pares iônicos, complexos e formas livres dos íons (Parker et al., 1995). Na especiação iônica de uma solução nutritiva, três variáveis determinam a disponibilidade de um dado íon: a força iônica da solução, que atua sobre a atividade iônica individual; o ph, que propicia a presença das várias espécies iônicas; e a presença de agentes quelantes, que promovem o seqüestro de alguns íons em maior ou menor escala. Força Iônica Geralmente, quando a força iônica aumenta, íons de cargas opostas interagem de tal forma que sua atividade iônica diminui, e então o número de íons ativos diminui. Pesquisadores na área de solos, aparentemente, foram os primeiros a desenvolver o conceito de que as respostas das plantas se correlacionam melhor com a atividade do que com a concentração analítica de íons inorgânicos (Adams, 1971). O quadro 9 mostra que a atividade iônica é mais próxima da concentração analítica tanto quanto mais diluída for a solução. Em solos, essa situação é agravada devido às mudanças observadas nas reações de troca iônica. Em estudos com solução nutritiva, entretanto, não faz diferença em se utilizar atividade ou concentração iônica, pois a maioria das soluções nutritivas utilizadas possui força iônica na faixa de 5 a 20 mmol L -1, onde as comparações podem ser realizadas razoavelmente, utilizando-se tanto atividade quanto concentração iônica. Cuidado adicional deve ser tomado quando se trabalha com o íon Al 3+, que tem a atividade fortemente reduzida pelo aumento da força iônica da solução. ph Alguns trabalhos mostram que a absorção por plantas de ânions que exibem comportamento de ácido ou base fraca depende do ph e do seu efeito na especiação. Para alguns ânions, o efeito pode ser observado como aumento do co-transporte do ânion com prótons (Marschner, 1995). O potencial transmembrana negativo nas células torna o processo de entrada na célula de qualquer ânion um transporte ativo, em que qualquer redução da carga aniônica reduz o potencial da barreira energética de entrada do íon na célula. Alguns exemplos incluem a maior absorção de H 2 PO 4 - em relação ao HPO 4 2- (Hendrix, 1967) e a maior absorção de H 3 BO 3 0 do que B(OH) 4 - (Oertli & Grgurevic, 1975).

17 IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E A PLICAÇÕES 105 Quadro 9. Efeito da força iônica nos coeficientes de atividades individuais Força iônica (mmol L -1 ) Íon r i x 10-8(1) Coeficiente de atividade de íons univalentes (2) K +, OH -, Cl -, NO ,964 0,925 0,899 0,805 0,755 Na+, HCO 3 -, H 2 PO 4-4 0,964 0,927 0,901 0,815 0,770 H + 9 0,967 0,933 0,914 0,860 0,830 Coeficiente de atividade de íons bivalentes SO 4 2-, HPO ,867 0,740 0,660 0,445 0,335 Ca 2+, Fe ,870 0,749 0,675 0,485 0,405 Mg ,872 0,755 0,690 0,520 0,450 Coeficiente de atividade de íons trivalentes PO ,725 0,505 0,395 0,160 0,095 Al 3+, Fe ,738 0,540 0,445 0,245 0,180 (1) r i = raio da atmosfera iônica. (2) Coeficiente de atividade: razão entre a atividade e a concentração analítica do íon. Outro exemplo é o aumento da toxidez de N amoniacal às raízes de algodão com o aumento do ph (Bennett & Adams, 1970). A maioria das soluções nutritivas é pouco tamponada, e o ph varia bastante, não se mantendo dentro de uma faixa ideal. Diferentemente do solo, a faixa de ph ideal deve situar-se entre 5,0 e 6,0, uma vez que valores de ph diferentes destes ocasionam alteração nas formas livres e complexadas dos nutrientes. Com relação aos macronutrientes, apenas as formas disponíveis de Ca e de P são negativamente afetadas por aumentos no ph da solução nutritiva. A partir do ph 6,0 ocorre redução na disponibilidade de Ca 2+ e HPO 4 - (Furlani et al., 1999). Em pesquisas com Al e metais pesados, é importante observar o efeito do ph na disponibilidade do metal livre, pois o Al e o Sr têm sua disponibilidade reduzida em ph mais elevado ou formam precipitados. É importante observar que o efeito do ph é variável com a força iônica da solução, bem como a concentração dos elementos. A simulação de uma solução de Hoagland com 40 μmol L -1 de cloreto de alumínio mostra que a concentração é preponderante sobre a disponibilidade e a formação de precipitados de Al (Figura 4). Assim, o Al em solução nutritiva só ocasiona restrições ao crescimento vegetal quando em soluções altamente diluídas ou em altas concentrações de Al (Pintro et al., 1999). Quelatos A presença de agentes quelantes é também determinante no resultado da especiação iônica da solução. Um bom exemplo disso é o Fe, normalmente quelatado nas formas de FeDTPA (dietileno triamino penta acetato de ferro), FeEDTA (etileno diamino tetra acetato de ferro), FeEDDHA (etileno diamino di-orto hidroxi fenil acetato de ferro) e FeEDDHMA (etileno diamino di-orto hidroxi para metil fenil acetato de ferro).

18 106 NILTON NÉLIO COMETTI et al % % da da Solução de de Hoagland Força Iônica 8 Composto formado pelo metal, % % da Solução de Hoagland Al 3+ - livre Al - EDTA Al-OH - sólido Força iônica, mmol L ,8 4,0 4,2 4,4 4,6 phh Figura 4. Efeito da concentração da solução nutritiva de Hoagland na disponibilidade de Al (adição de 40 μmol L -1 de AlCl 3 ) e na formação de quelato de EDTA e hidróxido precipitado em função do ph; simulação com o programa GEOCHEM-PC. Fonte: Parker et al. (1995). Para o Fe (Figura 5) e demais micronutrientes catiônicos (Quadro 10), as alterações nas formas livres e complexadas são dependentes do ph e do quelato de Fe utilizado. Considerando a faixa normal de ph das soluções nutritivas (5,5 a 6,5), o quelato FeEDDHA é mais estável que o FeDTPA, e este, mais estável que o FeEDTA. Aumentos eventuais de ph na solução podem comprometer a disponibilidade de Fe, acarretando sua deficiência. Dessa maneira, é comum ocorrer carência de Fe em ph acima de 7 quando se utiliza o EDTA como quelante. A adição de quelatos de Fe à solução também leva à quelação de Cu, Zn e Mn. O quelato entra em solução dissociando-se conforme sua constante de estabilidade, liberando o agente quelante que poderá se ligar aos outros íons. A adição do quelato FeEDDHA como fonte de Fe (2,5 mg L -1 ) à solução nutritiva (Quadro 10) promoverá, em parte, a quelação apenas do Cu, enquanto outros agentes quelantes, como o DTPA e EDTA, também formam complexos com Zn e Mn. No caso do Zn, tanto o DTPA quanto o EDTA possuem capacidade semelhante e crescente de quelação a partir do ph 5,5. No caso do Mn, o EDTA tem capacidade de quelação superior à do DTPA, mas com importância significativa apenas em ph superior a 7,0. Essas relações na solução se refletem na absorção dos micronutrientes pelas plantas. Os dados do quadro 11 indicam que as formas livres de Mn e de Zn são determinantes na absorção pelas plantas. No caso de plantas de alface, as concentrações de Mn e de Zn são maiores em plantas crescidas com solução nutritiva contendo FeEDDHA do que naquelas plantas crescidas

19 IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E APLICAÇÕES 107 em solução nutritiva contendo FeEDTA. Na primeira solução, as quantidades de Mn e de Zn livres ocorrem em maiores proporções do que em solução com EDTA (Quadro 10). Em crisântemo (Quadro 11), o EDDHA e o DTPA proporcionam semelhantes concentrações livres de Mn, porém a concentração de Zn é maior na solução com EDDHA (Quadro 10), refletindo em maior acúmulo de Zn nas folhas (Quadro 11). Esses experimentos validam as simulações das especiações iônicas realizadas com programas computacionais. Composto de ferro formado, % Fe-EDTA Fe-EDDHA Fe-DTPA Fe-OH (com EDTA) Fe-OH (com EDDHA) Fe-OH (com DTPA) 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 ph Figura 5. Formação de compostos de ferro em função do quelato de ferro usado e do ph da solução nutritiva; simulação com o programa GEOCHEM-PC. Fonte: Parker et al. (1995). Quadro 10. Formação de compostos de Cu, Mn e Zn em função do quelato de Fe e do ph da solução nutritiva Quelato Forma ph da solução nutritiva 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 Composto formado (%) FeEDTA Cu 2+ 6,3 0,7 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Mn 2+ 92,7 92,5 91,3 82,1 67,0 18,5 4,3 3,4 Zn 2+ 83,1 54,5 13,1 1,8 0,6 0,1 0,0 0,0 Cu EDTA 92,8 99,2 99,9 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Mn EDTA 0,0 0,2 1,5 11,4 27,2 79,7 92,6 96,1 Zn EDTA 6,2 38,1 84,9 97,9 99,2 99,9 100,0 100,0 FeEDDHA Cu 2+ 28,1 22,1 13,5 6,5 6,6 1,4 0,1 0,0 Mn 2+ 92,6 92,6 92,6 92,6 92,0 91,4 89,8 75,1 Zn 2+ 88,6 88,1 86,6 82,9 81,2 77,8 63,8 37,9 Zn OH 0,0 0,1 0,4 1,1 3,4 10,4 27,3 53,6 Cu EDDHA 67,7 74,4 84,0 91,3 88,8 95,9 98,3 98,8 Mn EDDHA 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0 0,1 1,1 13,6 Zn EDDHA 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,8 FeDTPA Cu 2+ 2,9 0,6 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Mn 2+ 92,7 92,7 92,6 92,0 89,9 68,3 9,1 0,4 Zn 2+ 79,5 62,0 33,9 11,1 5,7 0,5 0,0 0,0 Cu DTPA 96,7 99,3 99,9 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Mn DTPA 0,0 0,0 0,1 0,8 2,3 25,3 90,0 99,5

20 108 NILTON NÉLIO COMETTI et al. Quadro 11. Teores de Mn e de Zn em folhas de alface e de crisântemo cultivadas em solução nutritiva com diferentes quelatos de ferro Quelato de Fe Teor de Mn Teor de Zn mg kg-1 Folhas de alface (1) FeEDDHA 125,2 a 69,0 a FeEDTA 80,9 b 38,4 b Folhas de crisântemo (2) FeEDDHA 219,6 a 104,6 a FeDTPA 230,6 a 45,8 b (1) Furlani (dados não publicados). (2) De Kreij & Paternotte (1999). Para cada espécie vegetal, médias seguidas por letras iguais em cada coluna não diferem estatisticamente pelo teste Tukey a 5 %. Em uma hidroponia comercial, observou-se em certa ocasião adição acidental de grande quantidade de sulfato de zinco. Apenas a adição de maior quantidade de Fe- EDTA foi suficiente para recuperar as plantas com sintomas de toxidez de Zn. Quando foi utilizado Fe-EDDHA, qualquer excesso de Zn causava sintomas característicos de redução abrupta no crescimento radicular, com grave deficiência de Fe. A partir do uso de Fe-EDTA, esses sintomas desapareceram, mesmo quando a análise da solução nutritiva mostrava uma concentração de Zn potencialmente fitotóxica. Tanto o tipo de quelato de Fe utilizado quanto as concentrações de P e S (que formam complexos com Zn) podem explicar por que podem-se encontrar altas concentrações de Zn na solução nutritiva, acima de 0,5 mg L -1 (10 vezes acima do recomendado na solução de Hoagland), sem que haja sintomas visuais de toxidez de Zn. Muito há que ser pesquisado para uma perfeita compreensão dessas relações. CINÉTICA DE ABSORÇÃO DE NUTRIENTES As soluções nutritivas têm larga aplicação em estudos de cinética de absorção de nutrientes em plantas. A absorção de íons em soluções de concentrações relativamente baixas, pelos vegetais, segue, geralmente, a cinética de Michaelis-Menten (Epstein, 1975), cujo modelo matemático é representado pela equação: I V K max = m + C C (1) em que I é o influxo ou velocidade de absorção do íon (μmol g -1 h -1 ) numa solução de concentração C (μmol L -1 ). As constantes V max (μmol g -1 h -1 ) e K m (μmol L -1 ) representam a velocidade máxima de absorção e a concentração em que a velocidade de absorção corresponde à metade da V max, respectivamente.

21 IV - SOLUÇÕES NUTRITIVAS: FORMULAÇÃO E A PLICAÇÕES 109 Para facilitar o cálculo das constantes, foram propostas diversas transformações, que permitem obter formas lineares da equação de Michaelis-Menten. Assim, Lineweaver & Burk (1934) relacionaram os valores inversos de I e C por meio da equação: 1 I K m 1 1 = + V C V (2) max max e Hofstee (1952) estimou I em relação a I/C: I I = K m + V max (3) C Uma representação não-linear foi proposta por Claassen & Barber (1974), os quais caracterizaram a absorção pela velocidade de diminuição da quantidade, Q (μmol), do nutriente na solução. Esse valor depende da concentração, C (μmol L -1 ), e do volume da solução, v (L), no tempo t (h): Q t = C t v (4) t A representação gráfica de Q, em relação ao tempo t, denota a diminuição da quantidade do íon em solução com o tempo, em conseqüência da absorção pela planta. O influxo, em qualquer ponto da curva, será o valor correspondente a dq/dt dividido pela massa radicular. Pode-se também usar o comprimento ou a superfície das raízes. Claassen & Barber (1974) ajustaram Q = f(t) de acordo com uma série de funções cúbicas ou parabólicas e estimaram as constantes de Michaelis-Menten. Essas constantes podem, também, ser determinadas graficamente. Neste caso, a declividade da porção de maior comprimento dentro da curva, aproximadamente linear, permitirá o cálculo de V max, e a tangente, na parte mais curva da representação, com valor equivalente à metade da declividade anteriormente determinada, indicará o K m. Para minimizar as imprecisões devidas a uma estimativa exclusivamente gráfica, Ruiz (1985) propôs uma aproximação matemática para o cálculo das constantes V max e K m. Os dados utilizados para exemplificar o método resultaram de um ensaio de absorção de P, conduzido em câmara de crescimento, com planta de soja. Nesse ensaio usou-se uma concentração inicial de P igual a 32,29 μmol L -1, estimando-se a absorção do nutriente pela diminuição da atividade de 32 P na solução, amostrada a cada meia hora. Essa atividade foi corrigida para o tempo de contagem, devido à meia-vida, relativamente curta, do 32 P. O volume de solução para cada tempo, v t, foi calculado levando em conta o volume inicial, v i (0,801 L), o volume após 24 h, v f (0,410 L), o volume amostrado, v a (0,026 L), e uma taxa de transpiração uniforme, uma vez que a iluminação e a temperatura foram mantidas constantes por 24 h. O valor do v a resulta de uma amostragem inicial (tempo zero) de 0,002 L, acrescido de amostragens de 0,001 L a cada meia hora, até totalizar 12 h de ensaio. Assim, v t foi estimado a cada meia hora, no intervalo de 0 a 12 h, usando a equação: vi v f va vt vi = 0, , 002 t (5) 24