HIDROPONIA

1. UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE ENGENHARIA - CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA HIDROPONIA Adaptado de Pedro Roberto Furlani Palestra ministrada no CBCS

2. INTRODUÇÃO • A hidroponia é a ciência de cultivar plantas sem solo, onde as raízes recebem uma solução nutritiva balanceada que contém água e todos os nutrientes essenciais ao desenvolvimento da planta.

3. Equipamentos e Estrutura Hidropônica • Implantação da Unidade Hidropônica → Estufa – com objetivo de proteger as plantas → Recipientes para armazenar a solução nutritiva, como caixa d’água com a capacidade de 1.000 a 5.000 litros. Esse reservatório deve ser impermeabilizado, para evitar a corrosão. → Canalizações de abastecimento – para condução da solução nutritiva.

4. → Conjunto de moto – bombas - para o recalque da solução nutritiva. • → As bombas devem ser fabricadas com material não corrosível, para evitar a oxidação dos metais internos. → Outros equipamentos – peagômetro, condutivímetro. Dados de 2008 – Custo de implantação com todos equipamentos necessários ficava em R$ 25.000,00 (480 m2)

5. Vantagens do Cultivo Hidropônico . Produção de melhor qualidade . O emprego de mão-de-obra . Não apresentam necessidade de rotação de culturas . Colheita precoce . Menor consumo de água e adubo Desvantagens do Cultivo Hidropônico . Alto custo de instalação . Dependência de eletricidade nos sistemas automáticos . Necessidade de mão-de-obra especializada

6. Tabela 1 - Produções de algumas hortaliças cultivadas em sistema hidropônico Fonte: adaptado Teixeira, N. T., Hidroponia: uma alternativa para pequenas áreas.

7. Qualidade da Água • Quanto melhor a qualidade da água menos problemas haverá no sistema. A análise química (quantidade de nutrientes e salinidade) e microbiológica (coliformes fecais e patógenos) são fundamentais. O recomendável é fazer análise periodicamente.

8. Índices de qualidade para a água a ser usada em cultivos hidropônicos Fonte: Bohme (1993) citado por Martinez (1999).

9. Solubilidade • Deve – se utilizar fontes de nutrientes de alta solubilidade. • A solubilização deve ser feita de forma lenta e sob agitação, evitando que os fertilizantes precipitem no fundo do reservatório.

10. * Partes solubilizadas em 100 partes de água a 20 ºC Tabela 2 – Solubilidade de alguns fertilizantes Fonte: adaptado de Zanini et al. (Uso e manejo da fertirrigação e hidroponia)

11. Salinidade • Os sais se acumulam, as raízes apresentam maior dificuldade de absorver água. • O efeito salino nas plantas é caracterizado pelo murchamento foliar. • A salinidade também pode ocasionar desequilíbrio nutricional nas plantas.

12. SOLUÇÃO NUTRITIVA • NÃO EXISTE UMA SOLUÇÃO NUTRITIVA IDEAL PARA TODAS AS CULTURAS. • A COMPOSIÇÃO DA SOLUÇÃO NUTRITIVA VARIA COM UMA SÉRIE DE FATORES: • A ESPÉCIE DE PLANTA CULTIVADA (A EXIGÊNCIA NUTRICIONAL É GENETICAMENTE CONTROLADA); • IDADE DA PLANTA E ESTÁDIO DE CRESCIMENTO; • ÉPOCA DO ANO (DURAÇÃO DO PERÍODO DE LUZ); • FATORES AMBIENTAIS (TEMPERATURA, UMIDADE, LUMINOSIDADE);

13. Solução nutritiva adequadadevepossuir, pelo menos, as seguintes, características: • Conter todos os nutrientes de plantas • Ser equilibrada de acordocom a cultura • Ter potencial osmótico entre 0,5 e 1,2 atm • Ter pH entre 5,5 e 6,5.

14. SOLUÇÃO DO SOLO SOLUÇÃO NUTRITIVA N-NO3-, N-NH4+, Cl-, P-H2PO4-/P-HPO42-, K+ e Mg++ S-SO42-, Mn2+, Fe2+, Zn2+, Cu2+ e Mo-MoO42- Ca2+ e B-H3BO3 + ÁGUA RAÍZES PARTE AÉREA DA PLANTA (FOLHAS, CAULES, FLORES, FRUTOS)

15. SOLUÇÕES NUTRITIVAS FORMULAÇÃO • É MUITO DIFÍCIL A FORMULAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO QUE GARANTA UM DESENVOLVIMENTO MÁXIMO, E QUE TODOS OS NUTRIENTES SEJAM FORNECIDOS EXATAMENTE NA PROPORÇÃO COM QUE SÃO ABSORVIDOS. • PRINCIPAIS FATORES QUE AFETAM A ABSORÇÃO: ESPÉCIES, VARIEDADES, ESTÁDIO DE DESENVOLVIMENTO, FOTOPERÍODO, INTENSIDADE LUMINOSA (RADIAÇÃO), TEMPERATURA, ETC.

16. SOLUÇÕES NUTRITIVAS – FORMULAÇÕES DE ACORDO COM A EXTRAÇÃO DE MACRONUTRIENTES • EQUAÇÃO GERAL DOS GASES PERFEITOS: •  * V = n R T • Onde, •  - pressão em atmosferas • V - volume em litros • n - número de moles de íons em solução • R - constante universal dos gases perfeitos = • 0,082 atm.L / mol. K • T - temperatura em K (t C + 273)

17. SOLUÇÃO NUTRITIVA - ESTIMATIVA DA NECESSIDADE EM mmoles de íons / L (n) DEFINIR CONDIÇÕES 1. PRESSÃO OU POTENCIAL OSMÓTICO ( ) ADEQUADO AO CRESCIMENTO DAS PLANTAS =- 0,70 a - 1,20 atm 2. VOLUME = 1 L; t = 27 C; R = 0,082 atm.L / mol.K 3. USO DA FÓRMULA: n =  * V / R * T = 0,80 * 1 / 0,082 * 300 4.n = 0,8 / 0,082 * 300 = 0,8 / 24,6 = 0,0325 mol L-1 ou 32,50 mmol L-1

18. SOLUÇÃO NUTRITIVA - FATOR DE CONVERSÃO PARA CORREÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE ÍONS TOTAL 526,07

19. SOLUÇÃO NUTRITIVA FATOR DE CONVERSÃO PARA CORREÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE ÍONS • Número de mmoles de íons/ L para uma pressão de 0,80 atm = 32,50 mmol L-1 • Número de mmoles de íons / volume de solução= 526,07 • FATOR DE CONVERSÃO = 32,50 / 526,07 = 0,0618

20. FORMULAÇÃO DE ACORDO COM A EXTRAÇÃO DE NUTRIENTES - COMPOSIÇÃO EM mmol / L COMPOSIÇÃO DA SOLUÇÃO NUTRITIVA mmol / L (corr.) NITROGÊNIO (N) 285,71 * 0,0618 17,67 FÓSFORO (P) 22,58 * 0,0618 1,40 POTÁSSIO (K) 128,20 * 0,0618 7,92 CÁLCIO (Ca) 50,00 * 0,0618 3,09 MAGNÉSIO (Mg) 20,83 * 0,0618 1,29 ENXOFRE (S) 18,75 * 0,0618 1,16 TOTAL --- 32,53

21. Multiplica-se a necessidade em mmol L-1 pelo peso atômico do elemento em questão, obtendo-se a necessidade em mg L-1 ou g 1000L-1.

22. Cálculos dos sais ou fertilizantes para satisfazer as necessidades para 1000L de solução nutritiva. Calcula-se a exigência em gramas de sal ou fertilizante, considerando-se a porcentagem do elemento que nele contém. Iniciam-se os cálculos pelos elementos com apenas uma fonte, pois existe produto que fornece mais de um nutriente.

23. Sais ou fertilizantes usados como fonte de macronutrientes para o preparo de soluções nutritivas. Fonte: Furlani et al. (2004)

24. K (311,22 g.1000 L-1), como Nitrato de potássio, que fornece 13% de N – (NO3)- e 36,5% de K. 100 g de KNO3 --------------------- 36,5 g de K+ d1 -------------------------------- 308,88 g de K+ d1 = 846,25 g de KNO3 Que fornecerá: 100 g de KNO3 --------------13 g de N – (NO3-) 846,25 g de KNO3 ----------d d = 110,01 g de N – (NO3-)

25. Para preparar 1000 L de solução nutritiva, segundo a necessidade inicial, precisa-se:

26. Micronutrientes A recomendação é mais empírica. Como as quantidades utilizadas são muito pequenas, a adição de micronutrientes não provocará alterações significativas para a pressão osmótica nem para a concentração de macronutrientes.

27. Manutenção do nível de água O volume da solução nutritiva gasto deve ser periodicamente reposto com água de boa qualidade e pura, principalmente, no verão quando a perda de água por evapotranspiração é maior. As plantas absorvem mais rapidamente água que nutrientes, então se a reposição for realizada com solução nutritiva, pode haver aumento na concentração de íons em solução e, conseqüentemente, da pressão osmótica nas raízes, dificultando ou paralisando a absorção de água e nutrientes.

28. Manutenção do pH As soluções nutritivas não têm poder tampão. O pH sofre grandes variações em pequenos intervalos de tempo. Deve ser ajustado diariamente com a adição de ácido ou de base. O pH ideal em soluções nutritivas varia de 5,5 e 6,5.

29. Modos para a correção do pH Usar um peagâmetro portátil e fazer a correção no tanque, mediante agitação constante e adição de ácido (HCl) ou de base (NaOH). Retirar amostras de volume conhecido de cada tanque, ler o pH, fazer o ajuste com HCl ou NaOH diluídos, calculando-se então a necessidade de HCl ou NaOH para corrigir o volume do tanque. Obs. O manuseio desses produtos deve ser bastante cuidadoso, evitando-se contatos diretos com a pele e com os olhos.

30. Manutenção da concentração de nutrientes e renovação das soluções. Renovação periódica da solução nutritiva ao controle da concentração salina da solução nutritiva. Análise química periódica da solução nutritiva. Em cultivo comercial usa-se a correlação entre a condutividade elétrica (CE) e a concentração da solução para manutenção da concentração dos nutrientes. A CE varia entre 2 a 4 mS.cm-1. A leitura fornecida pelo condutivímetro não discrimina os nutrientes, podendo ocasionar desequilíbrios Monitorar um elemento de fácil análise e alta exigência pelas plantas é outra forma de determinar o momento da troca ou readição de nutrientes, por exemplo, o K.

31. Sugestões de soluções nutritivas para hortaliças no sistema NFT (valores em g/1000 L). (Castellane & Araujo, 1994) 1 – 35% de K2O e 53% de P2O5 2 – 7% de N e 10% de MgO; líquido (kg = 770 ml)

33. Maternidade Espuma Fenólica Mesas de cultivo hidroponico

34. Cultivo de Alface Cultivo de Abobrinha

39. FERTIRRIGAÇÃO

40. Fertirrigação • Aplicação simultânea de água e fertilizantes no solo • Mineral: adubos químicos • Orgânica: resíduos orgânicos

41. Fertirrigação • Vantagens da fertirrigação sobre a aplicação convencional de fertilizantes:

42. Vantagens • Economia de mão-de-obra e energia: • Basta a preparação da calda, que o sistema de irrigação se encarrega da aplicação, dispensando o funcionário para outras atividades. Economiza-se também com óleo diesel e desgaste do maquinário.

43. Vantagens • Evita compactação do solo, pois não há entrada de máquinas • Comodidade, pois, uma única unidade de injeção pode ser utilizada para toda área

44. Vantagens • Distribuição homogênea do fertilizante – dependendo do tipo de aplicação. • Maior eficiência de uso e economia de fertilizante, pois estes chegam às plantas na forma prontamente absorvível, reduzindo perdas ???

45. Vantagens • Melhor aproveitamento dos equipamentos de irrigação, pois realiza duas operações ao mesmo tempo. • Controle da profundidade de aplicação de acordo com a lâmina aplicada.

46. Vantagens • Flexibilidade de aplicação: • Aplicação em qualquer época, permite parcelamento e adequação às necessidades das culturas. • Controle e aplicação da quantidade certa: • Pouca interferência do homem, como, por exemplo, velocidade do trator.

47. Vantagens • Facilita a aplicação de micronutrientes • É uma excelente opção de aplicação, porém deve-se tomar alguns cuidados.

48. Limitações • Escolha de fertilizantes: • Não é técnica apropriada para fertilizantes poucos solúveis. • Corrosão do sistema de irrigação: • Corrosão das partes metálicas, adotar medidas como lavagem do equipamento.

49. Limitações • Reação dos fertilizantes na linha de irrigação: • Fosfatados podem precipitar, em reação ao pH, P ou Ca, obstruindo emissores. • Contaminações e envenenamentos: • Instalar válvulas que impeçam reversão de fluxo, evitando a contaminação do lençol freático.

50. Limitações • Para que a operação de fertirrigação tenha sucesso, alguns requisitos básicos devem ser observados, tais como: • Escolha do fertilizante; • Uniformidade do sistema de irrigação e operação.