Hidroponia Caracterização, Tratos culturais, Manejo e condução. Profº Harumi Hamamura Engenharia Agronômica Hidroponia Caracterização Introdução Histórico Escolha e preparo do local para implantação de hidroponia Materiais utilizados para a construção das estruturas e tipos de estufas Estrutura Hidropônica Vantagens do cultivo hidropônico Desvantagens do cultivo hidropônico 1
Hidroponia Caracterização - Introdução Novas fronteiras Melhoramento genético Novas cultivares Resistência a pragas e doenças Modificação do ciclo de produção (precocidade) Tecnologias X Sustentabilidade Desafio: Controle ambiental Ambiente Protegido Hidroponia Hidroponia 2
Caracterização Histórico Primeira referência: segundo Epstein (1975), John Woodward (1699), cultivou menta em alguns tipos de água. Uso doméstico e comercial: a partir de 1938 (Gericki) Americanos na segunda Guerra Mundial Interesse pelas plantas é muito antigo Aristóteles animais invertidos Usos pelo mundo: EUA cultivo de hortaliças e plantas ornamentais África grandes empresas, alimentação de seus funcionários (tomate, batata e outras hortaliças Inglaterra flores tomates e pepinos Restante da Europa todas as espécies vegetais de importância econômica Japão alta tecnologia (muitas informações ainda estão guardadas Israel alta tecnologia Brasil já bastante difundido Escolha do local para implantação Incidência de luz solar, não devendo ter obstáculos; Superfície do solo plana, de preferência, até certos limites de declividades; Drenagem eficiente do terreno; Local ventilado, porém sem incidência excessiva de ventos, ventilação artificial ou construção de quebra-ventos; Estruturas próximas as sedes das propriedades; Presença indispensável de energia elétrica; Presença de água de qualidade; Tipos de estufas e coberturas Modelos de estruturas de proteção (Mary, 1997) 3
Tipos de estufas e coberturas Ângulo azimutal em função das diferentes estações do ano (ALPI & TOGNONI, 1978; Adaptado por MARY, 1997). Tipos de estufas e coberturas Efeito do ângulo de Incidência na Transmissão de energia solar radiante sobre uma estufa de vidro tipo capela (MASTALERZ, 1997). Estrutura Hidropônica Estufas diversos modelos Componentes do sistema hidráulico Bancadas Instrumentos e equipamentos Packing house 4
Componentes do sistema hidráulico: Reservatório (materiais mais utilizados) Conjunto Moto-Bomba Canais de irrigação Água: qualidade da água de irrigação Cálculo de potência de um conjunto moto-bomba segundo Castellane (1994) Dimensionamento da fiação elétrica para ligar um conjunto moto-bomba Dimensionamento hidráulico Dimensionamento dos reservatórios Reservatório (materiais mais utilizados) Conjunto Moto-Bomba 5
Canais de irrigação Água Bancadas Fase de pré - crescimento (alface) Fase de Crescimento (alface) Dimensões das bancadas de germinação: de telha de cimento-amianto e tipo piscina Espaçamentos entre as plantas Tipos de substratos utilizados em hidroponia Semeadura e Manejo da muda na bancada de germinação 6
Bancadas Bancadas Berçário 7
Tipos de substratos utilizados em hidroponia Tipos de substratos utilizados em hidroponia Semeadura e Manejo da muda na bancada de germinação 8
Instrumentos e equipamentos Automação em Hidroponia Instrumentos que são usados no acompanhamento de um cultivo hidropônico Timer Termômetro Condutímetro Peagâmetro (expressão do ph ) Outros Automação em Hidroponia Automação em Hidroponia 9
Sistema de controle Sistema de controle 28/05/2017 Automação em Hidroponia 10
Sistema de controle Sistema de controle Sistema de controle 28/05/2017 11
Instrumentos para Hidroponia Timer e Termômetro Instrumentos para Hidroponia Condutímetro Instrumentos para Hidroponia Peagâmetro 12
Instrumentos para Hidroponia KIT Hidropônico Noções de nutrição mineral de plantas Fatores que afetam a absorção de nutrientes Fatores de natureza ambiental Sintomas de deficiência nutricional em alface Deficiência de Macronutrientes Toxidez de Macronutrientes Deficiência de Micronutrientes Noções básicas para o preparo de uma solução nutritiva Potencial osmótico e condutividade ph Aeração Noções de nutrição mineral de plantas Ao contrário dos animais e microorganismos, os elementos químicos essenciais requeridos pelas plantas superiores são exclusivamente de natureza inorgânica. A identificação desses nutrientes atendeu os critérios de essencialidade proposto por Arnon e Stout (1939), ou seja: A deficiência ou a falta de um elemento impossibilita a planta completar seu ciclo biológico; A deficiência é específica para o elemento em questão; elemento deve esta envolvido na nutrição de planta, quer seja constituindo metabólico essencial, quer seja requerido para a ação de um sistema enzimático. 13
Noções de nutrição mineral de plantas Dessa forma ao fornecermos (C), (H), (O), (N), (P), (K), (Ca), (Mg), (S), (B), (Cl), (Cu), (Fe), (Mn), (Mo) e (Zn), uma planta é capaz de se desenvolver e completar seu ciclo biológico, se as condições ambientais forem favoráveis. Com exceção dos nutrientes não minerais C, H, e O, que são incorporados ao metabolismo vegetal, através da água e ar atmosférico, os demais nutrientes minerais são absorvidos via raízes. Macronutrientes : N, P, K, Ca, Mg e S; Micronutrientes: B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo e Zn. Elementos benéficos: Sódio, Silício e Cobalto Fatores que afetam a absorção de nutrientes Principal porta de entrada de nutrientes Raízes Depende de: forma iônica do nutriente e ph, concentração do nutriente no meio externo, idades da planta e da raiz, morfologia e distribuição das raízes, espécie ou cultivar; e outros fatores de natureza ambiental (temperatura, luz, oxigênio, umidade, etc.) Forma iônica dos nutrientes Fatores que afetam a absorção de nutrientes Macronutrientes Micronutrientes 14
Nutrientes - Funções Nitrogênio - Participa das proteínas, ácidos nucleicos e das clorofilas; é ligado à formação de folhas. Fósforo - Participa dos nucleotídeos, ácidos nucléicos e de membranas vegetais. Interfere no metabolismo das plantas como fonte de energia. É importante para o enraizamento, floração e frutificação. Potássio - Ativador enzimático, atua na fotossíntese (formação de açúcares). Translocação de açúcares nas plantas, influencia na economia de água e na resistência ao acamamento, a pragas, a doenças, ao frio e à seca. Nutrientes - Funções Cálcio - Constituinte da parede celular, ajuda na divisão celular, atua como ativador enzimático. Magnésio - Integra a molécula da clorofila, é ativador enzimático e aumenta a absorção de Fósforo. Enxofre - Constituinte das proteínas e clorofila, de vitaminas e óleos essenciais, importante para fixação de Nitrogênio. Boro - Participa do processo de síntese do ácido indolacético (hormônio vegetal), dos ácidos pécticos (parede celular), dos ácidos ribonucleicos, das proteínas e do transporte de açúcar nas plantas. Nutrientes - Funções Cloro - Participa do processo fotossintético. Cobre - É ativador enzimático; influencia na respiração, na fotossíntese e no processo de fixação nitrogenada. Ferro - Ativador enzimático; importante na síntese da clorofila e dos citocromos, influencia a respiração, fotossíntese e fixação do Nitrogênio. Manganês - Ativador enzimático e participa da fotossíntese e da respiração (como ativador enzimático). 15
Nutrientes - Funções Níquel - Ativador da encima urease (que faz a hidrólise da uréia nas plantas). Molibdênio - Influencia no processo da redução de Nitrato no interior das plantas e da fixação do Nitrogênio por leguminosas. Zinco - Ativador enzimático, síntese do ácido indolacético. Fatores que afetam a absorção de nutrientes Efeito da relação Nitrato : Amônio no ph da solução nutritiva em contato com raízes de Triticum aestivium. (Jones, 1983) Fatores que afetam a absorção de nutrientes ph de acordo com Malavolta <3.0 e 9.0 > ( Conc. de H + e OH - disponibilidade prejudicada) ph<5.8 adição de bases Hidróxido de sódio o u de Potássio ph>6.2 adição de ácidos Ac. Clorídrico, Ác. Fosfórico 16
Fatores que afetam a absorção de nutrientes Taxa de produção de massa seca e taxa de extração de macronutrientes por 1.000 plantas dos cultivares Brasil 48, em diferentes épocas de amostragem. Fatores que afetam a absorção de nutrientes Taxa de produção de massa seca e taxa de extração de macronutrientes por 1.000 plantas dos cultivares Brasil 48, em diferentes épocas de amostragem. Fatores que afetam a absorção de nutrientes Macronutrientes acumulados na parte aérea da cultivar Aurélia de alface em função de DAP (Dias Após Plantio). 17
Fatores que afetam a absorção de nutrientes Micronutrientes acumulados na parte aérea da cultivar Brasil 48 de alface em função de DAP (Dias Após Plantio). Fatores de natureza ambiental Oxigenação no meio radicular níveis de 2 a 3% Temperaturas extremas <25ºC e >35ºC A maior velocidade de absorção é obtida a Temperaturas entre 25-35ºC Sintomas de deficiência nutricional em alface 18
Sintomas de deficiência nutricional em alface Sintomas de deficiência nutricional Nitrogênio - Em geral, não-identificados. Atraso e redução de floração e frutificação e acamamento. Fósforo - Indução de deficiência de Cobre, Ferro, Manganês e Zinco. Potássio - Indução de deficiência de Cálcio e/ou Magnésio provavelmente. Cálcio - Indução de deficiência de Magnésio e/ou Potássio provavelmente. Magnésio - Indução de deficiência de Potássio e/ou Cálcio provavelmente. Enxofre - Clorose interneval em algumas espécies. Sintomas de deficiência nutricional Boro - Clorose reticulada e queima das margens das folhas de ápice para a base. Cloro - Necrose das pontas e margens, amarelecimento e queda das folhas. Cobre - Manchas aquosas e depois necróticas nas folhas. Amarelecimento das folhas, da base para o ápice, seguindo a nervura central. Ferro - Manchas necróticas nas folhas, manchas amareloparda. Manganês - Deficiência de Ferro induzida, depois manchas necróticas ao longo do tecido condutor. 19
Potencial osmótico e Desbalanço Nutricional 28/05/2017 Sintomas de deficiência nutricional Molibdênio - Manchas amarelas globulares do ápice da planta. Zinco - Indução de carência de Fósforo e ou Zinco. Noções básicas para o preparo de uma solução nutritiva Na hidroponia todos os nutrientes são oferecidos às plantas na forma de solução. Esta solução é preparada com sais fertilizantes. Existem vários sais que fornecem os mesmos nutrientes para as plantas, deve-se optar por aqueles fáceis de dissolver em água, baixo custo e facilmente encontrados no mercado. As tabelas a seguir apresentam alguns dos sais mais usados em hidroponia, sob a forma de macro e micronutrientes. 20
condutividade Exigência Nutricionais Potencial osmótico e Desbalanço Nutricional 28/05/2017 Teores de N, P, K, Ca, Mg, S e Na nas raízes e folhas de mudas de gliricídia em função das concentrações crescentes de NaCl na solução nutritiva. Fonte: FARIAS et al., 2009 21
ph O ph da solução nutritiva é muito importante no cultivo em hidroponia pois as plantas não conseguem sobreviver com valores muito baixos. As plantas têm o seu desenvolvimento máximo entre ph 5,5 a 6,5 Reguladores de ph ph Aeração Para qualquer sistema hidropônico a aeração da solução é obrigatória 22
Solução Nutritiva Sais utilizados no preparo de solução nutritiva Sugestões de solução nutritiva para alface Métodos de reposição de nutrientes e água à solução Reposição de água Reposição proporcional de acordo com as perdas de água por evaporação e utilização pelas plantas. Reposição pela análise de condutividade elétrica Análise periódica da solução nutritiva Outras considerações sobre o preparo da solução nutritiva Solução Nutritiva Sais utilizados no preparo de solução nutritiva Origem Qualidade Solubilidade Composição de alguns adubos - hidroponia (Macronutrientes) Adubos %N %P %K %Ca %Mg %S Nitrato de Potássio 14-36,5 - - - Nitrato de Sódio e Potássio - - - - - - (Salitre do Chile Potássio) 13-11,6 - - - Nitrato de Amônio 34 - - - - - Nitrato de Cálcio 15 - - 20 - - Nitrocálcio 22 - - 7 - - Fosfato Monoamônio (MAP) 10 21,1 - - - - Fosfato Diamônio (DAP) 18 20,2 - - - - Uréia 45 - - - - - Sulfato de Amônio 20 - - - - 24 Superfosfato Simples - 8,8-20,2-12 Superfosfato Triplo - 19,8-13,0 - - Fosfato de Potássio - 24 31 - - - Cloreto de Potássio - - 49,8 - - - Sulfato de Potássio - - 41,5 - - 17 Sulfato de Potássio e Magnésio - - 16,6-11 22 Sulfato de Magnésio - - - - 9,5 13 23
Composição de alguns adubos -(Micronutrientes) Reposição de água Solução Nutritiva Solução Nutritiva Reposição proporcional de acordo com as perdas de água por evaporação e utilização pelas plantas. 24
Solução Nutritiva Sugestões de solução nutritiva para alface Solução Nutritiva Reposição pela análise de condutividade elétrica Solução Nutritiva Análise periódica da solução nutritiva 25
Solução Nutritiva Solução Nutritiva Solução Nutritiva 26
Solução Nutritiva Solução Nutritiva Um exemplo para formulação de solução nutritiva (cálculos) Cálculo da quantidade de nitrato de cálcio Quantidade de fosfato de potássio Quantidade de nitrato de potássio Quantidade de sulfato de amônio Quantidade de sulfato de magnésio Quantidades de micronutrientes Formulação final Manejo e Condução Produção de mudas Plantas da fase intermediária Plantas da fase definitiva Colheita e comercialização Custos Manejo e Condução Manejo e Condução Produção de mudas 27
Manejo e Condução PLANTAS NA FASE INTERMEDIÁRIA PLANTAS NA FASE DEFINITIVA Manejo e Condução Manejo e Condução COLHEITA E COMERCIALIZAÇÃO 28
Manejo e Condução COLHEITA E COMERCIALIZAÇÃO 29