Cultivo hidropônico de hortaliças

Cultivo hidropônico de hortaliças Simone da Costa Mello Departamento de Produção Vegetal, ESALQ/USP

Histórico Willian Frederick Gerike (1930) termo hidropônico Inglaterra 1960- Allen Cooper Hoagland & Arnon

Tipos de cultivo hidropônico Sem uso de substrato Sistema NFT Aeroponia Solução nutritiva aerada Com uso de substrato Orgânicos, inorgânicos e mistos Natural ou sintético

Sistema NFT

Solução nutritiva aerada

Factor, T. Sistema aeropônico

Factor, T. Desenvolvimento Inicial

Tuberização da batata

Pleno Desenvolvimento e Produção Factor, T.

Com o uso de substratos - areia

Substrato lã de rocha

Cultivo de pimentão lã de rocha

Sacolas plásticas lã de rocha

Pimentão lã de rocha

Substrato- orgânico

Substrato-orgânico

Substrato- orgânico

Sem uso de substrato Técnica do fluxo laminar de nutrientes Usada por mais de 90% dos produtores

Vantagens do cultivo hidropônico Produto diferenciado Redução de mão-de-obra Produto limpo Maior estabilidade de preço ao longo do ano quando comparado com o produto de campo Uso racional da água Praticável em pequenas áreas e áreas urbanas Menor perda de matéria prima quando minimamente processado

Produto diferenciado

Redução de mão-de-obra Sistema automatizado

Sistema automatizado

Produto limpo

Menor perda de matéria-prima quando minimamente processado

Desvantagens Dependência maior de energia elétrica Necessidade de limpeza do sistema a cada cultivo Necessidade de troca da solução nutritiva Necessidade de separação da produção por setor para evitar contaminação de todo o sistema

Principais hortaliças Alface Rúcula Agrião Almeirão Menta Salsa Cebolinha Manjericão Tomate Morango

Hortaliças folhosas Ciclo rápido Maior precocidade Produto diferenciado Retorno rápido do investimento Maior valor agregado do produto Maior estabilidade de preços

300 250 200 150 100 50 Número de consultas alface rúcula agrião almeirão chicória tomate pimentão pepino morango salsa cebolinha coentro mostarda mudas tabaco 0 Teixeira, 2008 Cultura hidropônica

Hortaliças de folhas

Cultivo de hortaliças de frutos

Fases do cultivo Produção de mudas Espuma fenólica Bandeja com substrato

Fase inicial de desenvolvimento

Fase final de desenvolvimento

Produção de mudas Hortaliça sementes/célula Alface 1 (semente peletizada) Bandeja 288 30-35 Rúcula 15-20 200 25 Salsa 8-12 200 30 Coentro 8-13 200 30 Manjericão 1-2 288 25 Período (dias)

Produção de mudas em espuma fenólica

Suporte para espuma fenólica

Espuma fenólica

Fibra de coco A fibra de coco não é liberada na solução nutritiva; Produção de mudas de alta qualidade;

Muda produzida em Muda produzida em bandeja de isopor

Instalação do sistema

ESQUEMA DE MONTAGEM DO SISTEMA HIDRÁULICO NO RESERVATÓRIO Retorno Registro Entrada para Perfis Filtro Solução nutritiva Bomba Saída alternativa para esvaziamento do tanque

Sistema hidráulico Reservatório Enterrado (abaixo da tubulação) Oxigenação da solução 15 C 10 ppm 25 C 8,5 ppm 35 C 7 ppm Filtro no retorno do dreno Tubulação Enterrada

Conjunto moto-bomba

Reservatório Distribuição setorizada (reservatórios menores) Reposição diária de água e nutrientes

Bancadas

SISTEMA NFT - CÍCLICO CANAIS COM PLANTAS registros Tanque Tanque Bomba d água Temporizador ÁGUA + NUTRIENTES

Lençol plástico e arame Lençol de polietileno Canal Travessa Suporte da planta Orificio Arame galvanizado Base

Telhas de cimento amianto Suporte das plantas Telhas sobrepostas Orifício Canal

Tubos de PVC Orificio Suporte das plantas Canal Metades de PVC Fixação do suporte Cano de drenagem Base da mesa Cola de Silicone Tubo de PVC Encaixe de tubos de PVC

Canais de polipropileno Maior area para as folhas Orificio Canal hidropônico em posição normal Canal hidropônico em posição invertida Maior area para as raizes Base

Canal de coloração clara na parte externa e escura na parte interna

Canais para cultivo Bliska, 2008

Tamanho dos canais de cultivo Rúcula, coentro, salsinha, cebolinha Perfil de 75 mm Alface, escarola, agrião, almeirão Perfil de 100 mm Morango, couve, tomate, pimentão, pepino, melão, salsão Perfil de 150 mm

Dimensionamento dos canais Hortaliças de folhas CULTIVO TAMANHO DISTÂNCIA ENTRE DO CANAL CANAIS PLANTAS cm ALMEIRÃO MEDIO 12,5 20 12,5 20 AGRIÃO MEDIO 12,5 25 12,5 25 CEBOLINHA MEDIO 12,5 25 12,5 25 COUVE-FOLHA GRANDE 50 100 50 100 ALFACE MEDIO 25 30 25 30 SALSA MEDIO 12,5 25 12,5 25 RÚCULA MEDIO 12,5 20 12,5 20

Dimensionamento dos canais Hortaliças de frutos CULTIVO TAMANHO DISTANCIA ENTRE DO CANAL CANAIS PLANTAS cm MELÃO GRANDE 75 100 50 100 MORANGO GRANDE 25-35 25-35 PEPINO GRANDE 75 100 50-100 PIMENTA GRANDE 50 100 50 100 PIMENTÃO GRANDE 75 100 50 100 TOMATE GRANDE 75 100 50 100

Cultivo plantas/m 2 L min -1 Alface 8-16 1,5-2,0 Agrião 25-64 1,5-2,0 Rúcula 25-100 1,5-2,0 Salsa 22-50 1,5-2,0

Cultivo plantas/m 2 L min -1 Melão 1-4 2,0-4,0 Morango 8-16 2,0-4,0 Pepino 2-4 2,0-4,0 Tomate 2-4 2,0-4,0

Arquitetura dos canais de cultivo

Sistema horizontal

Sistema piramidal

Bliska, 2008 Sistema vertical

Sistema horizontal com andares

Sistema espiral

Declividade do canal 3-7% Declividade acentuada: Menor absorção de água e nutrientes

Desinfecção do sistema Deve ser realizada após cada colheita Lavagem dos canais de cultivo Dióxido de cloro (5%) Tecsa Clor

Temperatura da água Ideal entre 22 e 25 C Maior que 25 C: Favorece o aparecimento de doenças fúngicas Menor concentração de oxigênio

300 250 200 150 100 50 0 Número de consultas Fungos Bactérias Vírus Pragas Abióticos Não diagnosticado Teixeira, 2008 agente causal

Pythium spp.

Manejo da solução nutritiva

Valores máximos na água para fertirrigação Característica Máximo mg/l Característica Máximo mg/l ph 7-7,5 SO 4 100-250 CE, ds/m 0,5-1,2 H 2 S 0,2-2 Bicarbonatos 60-120 K 5-100 Na 50-70 P 30 Ca 80-110 Cl 70-100 Mg 50-110 Fe 0,2-1,5 N total 5-20 Mn 0,2-2 NO 3 5-10 Cu 0,2-1 NH 4 0,5-5 Zn 1-5 NO 2 1,0 B 0,5-1

SOLO HIDROPONIA FRAÇOES ORGÂNICA E INORGÂNICAS LIBERAÇÃO DE MINERAIS SAIS INORGÂNICOS DISSOLVIDOS EM ÁGUA DISSOLVIDOS EM ÁGUA SOLUÇÃO DO SOLO SOLUÇÃO NUTRITIVA

Solução nutritiva Nutriente Solução Nutritiva Solução Solo A B C D E F G H - N-NO 3 207 168 196 168 70 7 44 1057 - P-H 2 PO 4 84 31 31 40 40 0,1 0,1 1,9 2- S-SO 4 64 112 64 48 112 4,2 8,6 246 K + 330 270 234 156 156 3,5 10,5 331 Ca 2+ 168 180 160 160 160 45 133 1116 Mg 2+ 48 48 48 36 36 6,2 22 67 + N-NH 4 -- -- 14 -- 70 -- 1,7 -- SOLUÇÕES NUTRITIVAS: A= COOPER; B= STEINER; C= HOAGLANG & ARNON; D,E= LONG ASHTON; SOLUÇÕES DE SOLO: F= SOLO MINERAL APÓS PASTAGEM ; G= SOLO MINERAL APÓS CEVADA; H= SOLO ORGÂNICO

Concentrações de micronutrientes Sol. de Solo Sol. Nutritiva mg/l B 0,11 0,22 Cu 0,02 0,04 Fe 0,28 2,80 Mn 0,27 0,38 Mo 0,001-0,01 0,07 Zn 0,03 0,05

O FERRO É ABSORVIDO PELAS RAÍZES NA FORMA BIVALENTE OS SAIS DE Fe 2+ APRESENTA UMA SOLUBILIDADE MUITO BAIXA, E OS DE Fe 3+ APÓS DISSOCIAR SOFRERÃO REDUÇÃO E FORMAÇÃO DE COMPOSTOS POUCO SOLÚVEIS

Fertilizantes empregados na hidroponia

Sal ou Fertilizante Nutriente Concentração % Nitrato de potássio (13-0-44) K 36,5 N-NO 3 13 Nitrato de cálcio Hydro Ca 19 N-NO 3 14,5 N-NH 4 1 Fosfato monoamônio (MAP) (11-60-0) N-NH 4 11 P 26 Fosfato monopotássico (MKP) (0-52-34) K 29 P 23 Cloreto de potássio (branco) K 52 Cl 47 Sulfato de potássio K 41 S 17 Sulfato de magnésio Mg 10 S 13 Ácido fosfórico 85%, D=1,7 P 27

Sal ou Fertilizante Nutriente Concentração % FeEDTA Fe 13 FeEDDHA Fe 6 FeEDDHMA Fe 6 FeDTPA Fe 11 Ácido bórico B 17 Bórax B 11 Sulfato de cobre Cu 23 CuEDTA Cu 14,5 Sulfato de manganês Mn 26 MnEDTA Mn 13 Sulfato de zinco Zn 22 ZnEDTA Zn 14 Molibdato de sódio Mo 39 Molibdato de amônio Mo 54

Solubilidade em água de alguns adubos usados em hidroponia Sal Solubilidade (g/ml) Uréia 0,50 Nitrato de cálcio 0,50 Nitrato de potássio 0,15 Nitrato de magnésio 0,70 Fosfato monoamônio 0,20 Fosfato monopotássico 0,20 Sulfato de magnésio 0,50 Sulfato de potássio 0,10

Potencial salino dos fertilizantes Índice salino do adubo (índice global); Índice salino por unidade de nutriente (índice parcial);

Adubos índice global índice parcial ADUBOS NITROGENADOS Nitrato de amônio(35,0%) 104,7 2,99 Sulfato de amônio (21,2%) 69,0 3,25 Nitrato de cálcio (11,9%) 52,5 4,41 Cianamida cálcica (21,0%) 31,0 1,48 Nitrato de sódio(13,8%) 73,6 5,34 Nitrato de sódio (16,5%) 100,0 6,06 Fosfato monoamônico (12,2%) 29,9 2,45 Fosfato diamônico (21,2%) 34,3 1,61 Uréia (46,6%) 75,4 1,62 ADUBOS FOSFATADOS Fosfato monoamônico (61,7%) 29,9 0,49 Fosfato diamônico (53,8%) 34,3 0,64 Superfosfato simples (16,0%) 7,8 0,49 Superfosfato simples (18,0%) 7,8 0,43 Superfosfato simples (20,0%) 7,8 0,39 Superfosfato triplo (45,0%) 10,1 0,22 Adubos patássicos Cloreto de potássio (60,0%) 116,3 1,94 Nitrato de potássio (44,0%) 73,6 1,58 Sulfato de potássio (54,0%) 46,1 0,85 Sulfato de potássio + Mg (21,9%) 43,2 1,97 OUTROS Carbonato de cálcio (56,6%) 4,7 0,083 Calcário dolomítico (19,0%) 0,8 0,042 Gesso (32,6%) 8,1 0,247

Condutividade elétrica Habilidade de uma solução em permitir a passagem de corrente elétrica A corrente elétrica é proporcional ao A corrente elétrica é proporcional ao número de íons

Condutivímetro

CONDUTIVIDADES ELÉTRICAS DE SOLUÇÕES DE ALGUNS FERTILIZANTES USADOS EM HIDROPONIA FERTILIZANTE/SAL ds/m NITRATO DE CÁLCIO 1,2 NITRATO DE POTÁSSIO 1,3 FOSFATO MONOAMÔNIO 1,0 FOSFATO MONOPOTÁSSICO 0,7 SULFATO DE MAGNÉSIO 0,9

QUELATOS DE FERRO FeDTPA Fe - DietilenoTriamino Penta Acetato FeEDTA Fe - Etileno Diamino Tetra Acetato FeEDDHA Fe - Etileno Diamino Di-orto Hidroxi fenil Acetato FeEDDHMA Fe - Etileno Diamino Di-orto Hidroxi parametilfenilacetato

EDTA 120 Fe PO4 Fe EDTA Fe (OH) % FORMADO 100 80 60 40 20 0 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 ph DA SOLUÇÃO NUT RIT IVA

DTPA 120 Fe PO4 Fe DTPA Fe (OH) 100 % FO ORM A DO 80 60 40 20 0 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 ph DA SOLUÇÃO NUTRITIVA

EDDHA 120 Fe PO4 Fe EDDHA Fe (OH) % FO ORMA DO 100 80 60 40 20 0 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 ph DA SOLUÇÃO NUT RIT IVA

Preparo de soluções concentradas Solução concentrada A Fertilizante Conc. g/20l Nitrato de cálcio 6200 Nitrato de potássio 2000 Solução de micros em ml 1000 Quelato de Ferro 6% 300

SOLUÇÃO CONCENTRADA A Formas livres de NO 3 (= Ca, K, Mn), Cu y Zn Zn2+ Cu2+ NO3- % 120 100 80 60 40 20 0 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 ph DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA

SOLUÇÃO CONCENTRADA A Quelatização de Fe 3+ e de Cu 2+ em função do ph EDDHA Fe3+ EDDHA Cu2+ % Form ad do 120 100 80 60 40 20 0 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 ph da solução nutritiva concentrada

Solução concentrada B Fertilizante Conc. g/20l Nitrato de potássio 2000 Fosfato 1200 monopotássico Sulfato de magnésio 2000

FORMAS DE FOSFATO EM FUNÇÃO DO ph % F O R M A D O 120 100 80 60 40 20 SOLUÇÃO CONCENTRADA B compl. Mg2+ PO4 H+ PO4 solido Mg2+ PO4 0 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 ph DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA

SOLUÇÃO CONCENTRADA B FORMAS DE MAGNÉSIO EM FUNÇÃO DO ph metal livre Mg2+ compl. PO4 Mg2+ SO4 Mg2+ solido PO4 Mg2+ % FORMA ADO 80 70 60 50 40 30 20 10 0 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 ph DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA

SOLUÇÃO CONCENTRADA B FORMAS DE POTÁSSIO EM FUNÇÃO DO ph 120 metal livre K+ SO4 K+ % F O R M A D O 100 80 60 40 20 0 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 ph DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA

SOLUÇÃO CONCENTRADA B FORMAS DE SULFATO EM FUNÇÃO DO ph D O % F O R M A 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 ligante livre SO4 Mg2+ SO4 K+ SO4 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 ph DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA

SOLUÇÕES CONCENTRADAS Tanque A Nitrato de cálcio Nitrato de magnésio Quelato de ferro (EDDHA ou EDTA) Sulfato ou Quelato de manganês Sulfato ou Quelato de zinco Sulfato ou Quelato de cobre Ácido bórico Tanque B Nitrato de potássio Fosfato mono potássio ou mono amônio Sulfato de potássio Molibdato de sódio ou de amônio

C C I I I I I I C C Nitrato de cálcio C C C C I C I C C Nitrato de magnésio C C C C C C C C Nitrato de potássio C C C C C C C Sulfato de potássio C R C I C I C C C C I Sulfato de magnésio C R C I Ácido fosfórico Fosfato monoamônio (MAP) ou monopotássico (MKP) C C C Sulfatos de ferro, cobre, manganês e zinco C C Molibdato de sódio ou de amônio C Quelatos de ferro, cobre, manganês e zinco Ácido bórico Compatibilidade entre diferentes fertilizantes: (C compatível; I incompatível; R compatibilidade reduzida).

Composição das soluções nutritivas

Concentrações de nutrientes recomendadas por diversos autores para o cultivo de alface N-NO 3 N- NH 4 + P K Ca Mg S- SO4 B Cu Fe Mn Mo Zn Refe renci a -------------------------------------------------------------g/1000 L------------------------------------------------------------------ 86,5 8,7 12 145 45 12 16 0,2 0,01 2,0 0,2 0,00 5 0,02 1 266 18 62 430 180 24 36 0,3 0,05 2,2 0,3 0,05 0,05 2 156-28 252 93 26 34 0,5 0,05 3,0 0,5 0,05 0,1 3 238-62 426 161 24 32 0,3 0,05 5,0 0,4 0,05 0,3 4 166-30 279 149 46 90 0,5 0,02 2,5 2,0 0,05 0,1 5 206-50 211 200 29 38 0,5 0,02 3,0 0,5 0,1 0,15 6 165-35 339 78 23 49 0,1 0,1 5,0 0,2 0,03 0,14 7 174 24 39 183 142 38 52 0,30 0,02 2,0 0,4 0,06 0,06 8 1- Sasaki (1992); 2- Sonneveld & Straver (1994), acrescentar 14 g de Si 1000 L; 3- Muckle (1993); 4- Castellane & Araujo (1994); 5- Lim & Wan (1984); 6- Adams (1994); 7- Carrasco & Izquierdo (1996); 8- Furlani (1998)

Cálculo da solução nutritiva Extração de nutrientes pelas plantas Relação entre os nutrientes nas plantas

EXTRAÇÃO DE MACRONUTRIENTES POR PLANTAS DE ALFACE HIDROPÔNICA ABSORÇÃO, mg por planta 500.0 450.0 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 0 10 20 30 40 DIAS APÓS O TRANSPLANTE DE MUDAS N P K Ca Mg S

SOLUÇÃO NUTRITIVA - CÁLCULO DAS RELAÇÕES ENTRE OS MACRONUTRIENTES EXTRAÍDOS EXTRAÇÃO DE MACRONUTRIENTES - ALFACE mg/planta relação x 100 NITROGÊNIO (N) - 400 84 FÓSFORO (P) - 70 15 POTÁSSIO (K) 475 100 CÁLCIO (Ca) 160 34 MAGNÉSIO (Mg) 48 10 ENXÔFRE (S) 30 6 (FAQUIN et al, 1996)

SOLUÇÕES NUTRITIVAS - FORMULAÇÃO PARA ÁGUA COM ph NEUTRO OU LIGEIRAMENTE ALCALINO FERTILIZANTES / SAIS QUANTIDADE (mg/l) NITRATO DE CÁLCIO - Ca, N 34 / 0,19 = 179 FOSFATO MONOAMÔNIO - P, N 15 / 0,26 = 58 SULFATO DE MAGNÉSIO - Mg, S10 / 0,09 = 111 NITRATO DE POTÁSSIO - K, N 100 / 0,36 = 278

CONCENTRAÇÃO DE NITROGÊNIO - SOLUÇÃO COM FOSFATO MONOAMÔNIO FERTILIZANTES / SAIS NITROGÊNIO (mg/l) NITRATO DE CÁLCIO - Ca, N 179 * 0,155 = 28 FOSFATO MONOAMÔNIO - P, N 58 * 0,11 = 6 NITRATO DE POTÁSSIO - K, N 278 * 0,13 = 36 TOTAL 70 ( 84 ) A DIFERENÇA ( 84-70 = 14 ) via NITRATO DE CÁLCIO = 14 / 0,155 = 90 mg / L

SOLUÇÃO NUTRITIVA COM FOSFATO MONOAMÔNIO FERTILIZANTES / SAIS g/l NITRATO DE CÁLCIO(0,179 + 0,090) 0,269 FOSFATO MONOAMÔNIO 0,058 SULFATO DE MAGNÉSIO 0,111 NITRATO DE POTÁSSIO 0,278

CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DA SOLUÇÃO NUTRITIVA COM FOSFATO MONOAMÔNIO FERTILIZANTES / SAIS CE, ds/m NITRATO DE CÁLCIO (0,179 + 0,090) 0,269 * 1,2 = 0,32 FOSFATO MONOAMÔNIO 0,058 * 1,0 = 0,06 SULFATO DE MAGNÉSIO 0,111 * 0,9 = 0,10 NITRATO DE POTÁSSIO 0,278 * 1,3 = 0,36 TOTAL 0,84 ds/m

SOLUÇÃO NUTRITIVA COM FOSFATO MONOAMÔNIO - CE = 1,50dS/m fator de correção = 1,50 / 0,84 = 1,786 COMPOSIÇÃO DA SOLUÇÃO NUTRITIVA g/l NITRATO DE CÁLCIO 0,269 0,480 FOSFATO MONOAMÔNIO 0,058 0,104 SULFATO DE MAGNÉSIO 0,111 0,198 NITRATO DE POTÁSSIO 0,278 0,497 SOL. DE MICROS 10x, ml 100,0 100,0 QUELATO DE FERRO 6% 30,0 30,0 C.E., ds/m 0,84 1,50

Solução com 1,5 ds/m N = 145,6 mg/l P = 27 mg/l K = 178,9 mg/l Ca = 91 mg/l Mg = 17,8 mg/l S = 25,7 mg/l

SOLUÇÃO NUTRITIVA COM MAP ou MKP CE = 1,50dS/m fator de correção: 1,50 / 0,84 = 1,786 (MAP) ou 1,50 / 0,86 = 1,744 (MKP) COMPOSIÇÃO DA SOLUÇÃO NUTRITIVA MAP MKP NITRATO DE CÁLCIO 480 616 FOSFATO MONOPOTÁSSICO 104 119 SULFATO DE MAGNÉSIO 198 194 NITRATO DE POTÁSSIO 497 392 SOL. DE MICROS 10x, ml 100 100 QUELATO DE FERRO 6% 30 30 C.E., ds/m 1,50 1,50