Transcript
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 NFT usado por mais de 90% dos produtores Hortaliças mais cultivadas: folhosas
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
Solução nutritiva aerada
Aeroponia
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
Produto limpo
Menor perda de matéria-prima quando minimamente processado
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
0
Teixeira, 2008
Cultura hidropônica mudas tabaco
mostarda
coentro
cebolinha
salsa
morango
pepino
pimentão
tomate
chicória
almeirão
agrião
rúcula
alface
Número de consultas 300
250
200
150
100
50
Hortaliças de folhas
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
№ Bandeja sementes/célula
Período (dias)
Alface
1 (semente peletizada)
288
30-35
Rúcula
15-20
200
25
Salsa
8-12
200
30
Coentro
8-13
200
30
Manjericão
1-2
288
25
Produção de mudas
Produção de mudas em espuma fenólica
Lavagem do material em água corrente para retirada de resíduos tóxicos
Realização dos furos para semeadura
Colocação das placas em local sombreado para germinação
Transferência das mudas para o berçário
Espuma fenólica
Pode afetar o desenvolvimento do sistema radicular
Fibra de coco A fibra de coco não é liberada na solução nutritiva;
Produção de mudas de alta qualidade;
Fibra de coco é mais barata
A maior parte dos produtores no Estado de São Paulo usa fibra de coco.
Instalação do sistema
ESQUEMA DE MONTAGEM DO SISTEMA HIDRÁULICO NO RESERVATÓRIO
Registro Retorno
Bomba
Filtro
Solução nutritiva
Entrada para Perfis
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 ÁGUA +
Bomba d’água
NUTRIENTES
Temporizador
Lençol plástico e arame Travessa Lençol de polietileno Suporte da planta
Canal
Orificio
Arame galvanizado
Base
Telhas de cimento amianto Suporte das plantas
Telhas sobrepostas
Orifício
Canal
Tubos de PVC Suporte das plantas
Orificio 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
Maior area para as raizes Canal hidropônico em posição normal
Canal hidropônico em posição invertida
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 DO CANAL
DISTÂNCIA ENTRE 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 DO CANAL
DISTANCIA ENTRE 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/m2
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/m2
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
Sistema vertical
Bliska, 2008
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
Teixeira, 2008 Fungos
0
agente causal
Não diagnosticado
Abióticos
Pragas
Vírus
Bactérias
Número de consultas 300
250
200
150
100
50
Pythium spp.
Manejo da solução nutritiva
Valores máximos na água para fertirrigação Característica
pH CE, dS/m Bicarbonatos Na Ca Mg N total NO3 NH4 NO2
Máximo mg/L 7 - 7,5 0,5 - 1,2 60 -120 50 - 70 80 - 110 50 - 110 5 - 20 5 - 10 0,5 - 5 1,0
Característica
SO4 H2S K P Cl Fe Mn Cu Zn B
Máximo mg/L 100 - 250 0,2 - 2 5 - 100 30 70 - 100 0,2 - 1,5 0,2 - 2 0,2 - 1 1 - 5 0,5 - 1
SOLO
HIDROPONIA
FRAÇOES ORGÂNICA E INORGÂNICAS
SAIS INORGÂNICOS LIBERAÇÃO DE MINERAIS
DISSOLVIDOS EM ÁGUA
DISSOLVIDOS EM ÁGUA
SOLUÇÃO DO SOLO
SOLUÇÃO NUTRITIVA
Solução nutritiva Nutriente N-NO3P-H2PO4S-SO42K+ Ca2+ Mg2+ N-NH4+
A 207 84 64 330 168 48 --
Solução Nutritiva B C D 168 196 168 31 31 40 112 64 48 270 234 156 180 160 160 48 48 36 -14 --
E 70 40 112 156 160 36 70
Solução Solo F G H 7 44 1057 0,1 0,1 1,9 4,2 8,6 246 3,5 10,5 331 45 133 1116 6,2 22 67 -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 Zn
0,001 - 0,01 0,03
0,07 0,05
O FERRO É ABSORVIDO PELAS RAÍZES NA FORMA BIVALENTE OS SAIS DE Fe2+ APRESENTA UMA SOLUBILIDADE MUITO BAIXA, E OS DE Fe3+ 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 N-NO3
% 36,5 13
Nitrato de cálcio Hydro
Ca N-NO3
19 14,5
N-NH4 N-NH4 P K P
1 11 26 29 23
K Cl K
52 47 41
S Mg S P
17 10 13 27
Fosfato monoamônio (MAP) (11-60-0) Fosfato monopotássico (MKP) (0-52-34) Cloreto de potássio (branco) Sulfato de potássio Sulfato de magnésio Ácido fosfórico 85%, D=1,7
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 ADUBOS NITROGENADOS Nitrato de amônio(35,0%) Sulfato de amônio (21,2%) Nitrato de cálcio (11,9%) Cianamida cálcica (21,0%) Nitrato de sódio(13,8%) Nitrato de sódio (16,5%) Fosfato monoamônico (12,2%) Fosfato diamônico (21,2%) Uréia (46,6%) ADUBOS FOSFATADOS Fosfato monoamônico (61,7%) Fosfato diamônico (53,8%) Superfosfato simples (16,0%) Superfosfato simples (18,0%) Superfosfato simples (20,0%) Superfosfato triplo (45,0%) Adubos patássicos Cloreto de potássio (60,0%) Nitrato de potássio (44,0%) Sulfato de potássio (54,0%) Sulfato de potássio + Mg (21,9%) OUTROS Carbonato de cálcio (56,6%) Calcário dolomítico (19,0%) Gesso (32,6%)
índice global
índice parcial
104,7 69,0 52,5 31,0 73,6 100,0 29,9 34,3 75,4
2,99 3,25 4,41 1,48 5,34 6,06 2,45 1,61 1,62
29,9 34,3 7,8 7,8 7,8 10,1
0,49 0,64 0,49 0,43 0,39 0,22
116,3 73,6 46,1 43,2
1,94 1,58 0,85 1,97
4,7 0,8 8,1
0,083 0,042 0,247
Condutividade elétrica Habilidade de uma solução em permitir a passagem de corrente elétrica A corrente elétrica é proporcional ao número de íons
Condutivímetro
CONDUTIVIDADES ELÉTRICAS DE SOLUÇÕES DE ALGUNS FERTILIZANTES USADOS EM HIDROPONIA FERTILIZANTE/SAL NITRATO DE CÁLCIO NITRATO DE POTÁSSIO FOSFATO MONOAMÔNIO FOSFATO MONOPOTÁSSICO SULFATO DE MAGNÉSIO
dS/m 1,2 1,3 1,0 0,7 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 Fe PO4
Fe EDTA
Fe (OH)
120
% FORMADO
100 80 60 40 20 0 4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
pH DA SOLUÇÃO NUT RIT IVA
8
8.5
DTPA Fe PO4
Fe DTPA
Fe (OH)
120
% FORM A DO
100 80 60 40 20 0 4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA
7.5
8
8.5
EDDHA Fe PO4
Fe EDDHA
Fe (OH)
% FORM A DO
120 100 80 60 40 20 0 4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
pH DA SOLUÇÃO NUT RIT IVA
8
8.5
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 NO3 (= 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
pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA
7,5
SOLUÇÃO CONCENTRADA A Quelatização de Fe3+e de Cu2+ em função do pH EDDHA Fe3+
EDDHA Cu2+
% Form ado
120 100 80 60 40 20 0 4
4,5
5
5,5
6
6,5
pH da solução nutritiva concentrada
7
7,5
Solução concentrada B Fertilizante
Conc. g/20L
Nitrato de potássio
2000
Fosfato monopotássico Sulfato de magnésio
1200 2000
SOLUÇÃO CONCENTRADA B FORMAS DE FOSFATO EM FUNÇÃO DO pH compl. Mg2+ PO4
H+ PO4
solido Mg2+ PO4
120
% FORM ADO
100 80 60 40 20 0 4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA
7,5
SOLUÇÃO CONCENTRADA B
% FORMADO
FORMAS DE MAGNÉSIO EM FUNÇÃO DO pH metal livre Mg2+
SO4 Mg2+
compl. PO4 Mg2+
solido PO4 Mg2+
80 70 60 50 40 30 20 10 0 4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA
7,5
SOLUÇÃO CONCENTRADA B FORMAS DE POTÁSSIO EM FUNÇÃO DO pH metal livre K+
SO4 K+
120
% FO R M A D O
100 80 60 40 20 0 4
4,5
5
5,5
6
6,5
pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA
7
7,5
SOLUÇÃO CONCENTRADA B FORMAS DE SULFATO EM FUNÇÃO DO pH ligante livre SO4
Mg2+ SO4
K+ SO4
90
% FORM ADO
80 70 60 50 40 30 20 10 0 4
4,5
5
5,5
6
6,5
pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA
7
7,5
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
Fosfato monoamônio monopotássico (MKP)
C
C
C
C
I
C
R
C
I
C
C
C Sulfatos de ferro, cobre, manganês e zinco
C
C Molibdato de sódio ou de amônio
(MAP)
ou
Sulfato de magnésio
Ácido fosfórico
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-NO3
NNH4+
P
K
Ca
Mg
SSO4
B
Cu
Fe
Mn
Mo
Zn
Refe renci a -------------------------------------------------------------g/1000 L-----------------------------------------------------------------0,02
1
0,05
2
86,5
8,7
12
145
45
12
16
0,2
0,01
2,0
0,2
266
18
62
430
180
24
36
0,3
0,05
2,2
0,3
0,00 5 0,05
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
ABSORÇÃO, mg por planta
EXTRAÇÃO DE MACRONUTRIENTES POR PLANTAS DE ALFACE HIDROPÔNICA 500.0 450.0 400.0 350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0
N P K Ca Mg S
0
10
20
30
40
DIAS APÓS O TRANSPLANTE DE MUDAS
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
1,50
1,50
C.E., dS/m
