Cultivo hidropônico de hortaliças

Simone da Costa Mello

Departamento de Produção Vegetal, ESALQ/USP

Histórico

Willian Frederick Gerike (1930) – termo hidropônico

Inglaterra – 1960- Allen CooperHoagland & Arnon

NFT usado por mais de 90% dos produtoresHortaliças 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-obraSistema 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

50

100

150

200

250

300

Núm

ero

de c

onsu

ltas

alfa

ce

rúcu

la

agriã

o

alm

eirã

o

chic

ória

tom

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pim

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pepi

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mor

ango

sals

a

cebo

linha

coen

tro

mos

tard

a

mud

as ta

baco

Cultura hidropônica

Teixeira, 2008

Hortaliças de folhas

Hortaliças de folhas

Cultivo de hortaliças de frutos

Fases do cultivo

• Produção de mudasEspuma fenólica Bandeja com substrato

Fase inicial de desenvolvimento

Fase final de desenvolvimento

Produção de mudas

288

200

200

200

288

Bandeja

251-2Manjericão

308-13Coentro

308-12Salsa

2515-20Rúcula

30-351 (semente peletizada)

Alface

Período (dias)№

sementes/célulaHortaliça

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

Bomba

Entrada para Perfis

Soluçãonutritiva

Filtro

Retorno

Registro

Saída alternativa para

esvaziamento do tanque

ESQUEMA DE MONTAGEM DO SISTEMAHIDRÁULICO NO RESERVATÓRIO

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

CANAIS COM PLANTAS

Tanque Bombad’água

registros

TemporizadorTanque

SISTEMA NFT - CÍCLICO

ÁGUA NUTRIENTES+

Lençol de polietileno

Canal

Travessa

Suporte da planta

Orificio

Arame galvanizado

Base

Lençol plástico e arame

Telhas de cimento amianto

Orifício

Suporte das plantas

Canal

Telhassobrepostas

Tubos de PVC

Tubo de PVC

Encaixe de tubos de PVC

Cola de Silicone

Base da mesa

Fixação dosuporte

Metades de PVC

Suportedas plantas

Cano de drenagem

Orificio

Canal

Canais de polipropileno

Base

Orificio

Canal hidropônicoem posiçãonormal

Canal hidropônicoem posiçãoinvertida

Maior areapara as raizes

Maior areapara as folhas

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

CULTIVO TAMANHO DISTÂNCIA ENTRE

DO CANAL CANAIS PLANTAS

cm

ALMEIRÃO MEDIO 12,5 – 20 12,5 – 2 0

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 folhas

CULTIVO TAMANHO DISTANCIA ENTREDO 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

Dimensionamento dos canais – Hortaliças de frutos

1,5-2,022-50Salsa

1,5-2,025-100Rúcula

1,5-2,025-64Agrião

1,5-2,08-16Alface

L min-1№ plantas/m2Cultivo

2,0-4,02-4Tomate

2,0-4,02-4Pepino

2,0-4,08-16Morango

2,0-4,01-4Melão

L min-1№ plantas/m2Cultivo

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 doençasfúngicasMenor concentração de oxigênio

0

50

100

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300

Núm

ero

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ltas

Fun

gos

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Vír

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Pra

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os

Não

diag

nost

icad

o

agente causal

Teixeira, 2008

Pythium spp.

Manejo da solução nutritiva

Valores máximos na água para fertirrigação

Característica Máximo Característica Máximomg/L mg/L

pH 7 - 7,5 SO4 100 - 250CE, dS/m 0,5 - 1,2 H2S 0,2 - 2Bicarbonatos 60 -120 K 5 - 100Na 50 - 70 P 30Ca 80 - 110 Cl 70 - 100Mg 50 - 110 Fe 0,2 - 1,5N total 5 - 20 Mn 0,2 - 2NO3 5 - 10 Cu 0,2 - 1NH4 0,5 - 5 Zn 1 - 5NO2 1,0 B 0,5 - 1

SOLO HIDROPONIA

FRAÇOESORGÂNICA E INORGÂNICAS

SAIS INORGÂNICOSLIBERAÇÃO DE MINERAIS

DISSOLVIDOS EM ÁGUADISSOLVIDOS EM ÁGUA

SOLUÇÃO NUTRITIVASOLUÇÃO DO SOLO

Solução nutritiva

Nutriente Solução Nutritiva Solução SoloA B C D E F G H

N-NO3- 207 168 196 168 70 7 44 1057

P-H2PO4- 84 31 31 40 40 0,1 0,1 1,9

S-SO42- 64 112 64 48 112 4,2 8,6 246

K+ 330 270 234 156 156 3,5 10,5 331Ca2+ 168 180 160 160 160 45 133 1116Mg2+ 48 48 48 36 36 6,2 22 67N-NH4

+ -- -- 14 -- 70 -- 1,7 --

SOLUÇÕES NUTRITIVAS: A= COOPER; B= STEINER; C= H OAGLANG & 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 Fe2+ APRESENTA UMA SOLUBILIDADE MUITO

BAIXA, E OS DE Fe 3+ APÓS DISSOCIAR SOFRERÃO REDUÇÃO

E FORMAÇÃO DE COMPOSTOS POUCO SOLÚVEIS

Fertilizantes empregados na hidroponia

27PÁcido fosfórico 85%, D=1,713S10MgSulfato de magnésio17S

41KSulfato de potássio47Cl52KCloreto de potássio (branco)

23P29KFosfato monopotássico (MKP) (0-52-34)26P11N-NH4Fosfato monoamônio (MAP) (11-60-0)1N-NH4

14,5N-NO319CaNitrato de cálcio Hydro

13N-NO3

36,5KNitrato de potássio (13-0-44)%

ConcentraçãoNutrienteSal ou Fertilizante

54MoMolibdato de amônio

39MoMolibdato de sódio

14ZnZnEDTA

22ZnSulfato de zinco

13MnMnEDTA

26MnSulfato de manganês

14,5CuCuEDTA

23CuSulfato de cobre

11BBórax

17BÁcido bórico

11FeFeDTPA

6FeFeEDDHMA

6FeFeEDDHA

13FeFeEDTA

%ConcentraçãoNutrienteSal ou Fertilizante

Solubilidade em água de alguns adubos usados em hidroponia

Sal Solubilidade (g/mL)Uréia 0,50Nitrato de cálcio 0,50Nitrato de potássio 0,15Nitrato de magnésio 0,70Fosfato monoamônio 0,20Fosfato monopotássico 0,20Sulfato de magnésio 0,50Sulfato de potássio 0,10

Potencial salino dos fertilizantes

• Índice salino do adubo (índice global);

• Índice salino por unidade de nutriente (índice parcial);

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

Adubos índice global índice parcial

Condutividade elétrica

Habilidade de uma solução em permitir a passagem de corrente elétrica

A corrente elétrica é proporcional ao número de íons

Condutivímetro

FERTILIZANTE/SAL dS/m

NITRATO DE CÁLCIO 1,2NITRATO DE POTÁSSIO 1,3FOSFATO MONOAMÔNIO 1,0FOSFATO MONOPOTÁSSICO 0,7SULFATO DE MAGNÉSIO 0,9

CONDUTIVIDADES ELÉTRICAS DE SOLUÇÕES DE ALGUNS FERTILIZANTES

USADOS EM HIDROPONIA

QUELATOS DE FERRO

FeDTPAFe - DietilenoTriamino Penta Acetato

FeEDTAFe - Etileno Diamino Tetra Acetato

FeEDDHAFe - Etileno Diamino Di-orto Hidroxi fenil Acetato

FeEDDHMAFe - Etileno Diamino Di-orto Hidroxi paraMetilfenilAc etato

EDTA

0

20

40

60

80

100

120

4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5

pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA

% F

OR

MA

DO

Fe PO4 Fe EDTA Fe (OH)

DTPA

0

20

40

60

80

100

120

4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5

pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA

% F

OR

MA

DO

Fe PO4 Fe DTPA Fe (OH)

EDDHA

0

20

40

60

80

100

120

4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5

pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA

% FORMADO

Fe PO4 Fe EDDHA Fe (OH)

Preparo de soluções concentradas

Solução concentrada AConc. g/20LFertilizante

300Quelato de Ferro 6%

1000Solução de micros em mL

2000Nitrato de potássio

6200Nitrato de cálcio

Formas livres de NO 3 (= Ca, K, Mn), Cu y Zn

020406080

100120

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5

pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA

%

Zn2+ Cu2+ NO3-

SOLUÇÃO CONCENTRADA A

Quelatização de Fe 3+e de Cu 2+ em função do pH

0

20

40

60

80

100

120

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5

pH da solução nutritiva concentrada

% F

orm

ado

EDDHA Fe3+ EDDHA Cu2+

SOLUÇÃO CONCENTRADA A

Solução concentrada B

2000Sulfato de magnésio

1200Fosfato monopotássico

2000Nitrato de potássio

Conc. g/20LFertilizante

FORMAS DE FOSFATO EM FUNÇÃO DO pH

0

20

40

60

80

100

120

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5

pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA

% F

OR

MA

DO

compl. Mg2+ PO4 H+ PO4 solido Mg2+ PO4

SOLUÇÃO CONCENTRADA B

FORMAS DE MAGNÉSIO EM FUNÇÃO DO pH

01020304050607080

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5

pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA

% F

OR

MA

DO

metal livre Mg2+ SO4 Mg2+

compl. PO4 Mg2+ solido PO4 Mg2+

SOLUÇÃO CONCENTRADA B

FORMAS DE POTÁSSIO EM FUNÇÃO DO pH

0

20

40

60

80

100

120

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5

pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA

% F

OR

MA

DO

metal livre K+ SO4 K+

SOLUÇÃO CONCENTRADA B

FORMAS DE SULFATO EM FUNÇÃO DO pH

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5pH DA SOLUÇÃO NUTRITIVA CONCENTRADA

% F

OR

MA

DO

ligante livre SO4 Mg2+ SO4 K+ SO4

SOLUÇÃO CONCENTRADA B

Tanque ANitrato de cálcioNitrato de magnésioQuelato de ferro (EDDHA ou EDTA)Sulfato ou Quelato de manganêsSulfato ou Quelato de zincoSulfato ou Quelato de cobreÁcido bórico

Tanque BNitrato de potássioFosfato mono potássio ou mono amônioSulfato de potássioMolibdato de sódio ou de amônio

SOLUÇÕES CONCENTRADAS

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 IFosfato monoamônio (MAP) ou monopotássico (MKP)

C C C C I Sulfato de magnésio

C R C I Ácido fosfórico

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

80,060,060,42,00,020,3052381421833924174

70,140,030,25,00,10,149237833935-165

60,150,10,53,00,020,5382920021150-206

50,10,052,02,50,020,5904614927930-166

40,30,050,45,00,050,3322416142662-238

30,10,050,53,00,050,534269325228-156

20,050,050,32,20,050,336241804306218266

10,020,005

0,22,00,010,2161245145128,786,5

-------------------------------------------------------------g/1000 L------------------------------------------------------------------

Referencia

ZnMoMnFeCuBS-SO4

MgCaKPN-NH4

+N-NO3

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 plantasRelação entre os nutrientes nas

plantas

EXTRAÇÃO DE MACRONUTRIENTES POR PLANTAS DE ALFACE HIDROPÔNICA

0.050.0

100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0

0 10 20 30 40

DIAS APÓS O TRANSPLANTE DE MUDAS

AB

SO

RÇ

ÃO

, mg

por p

lant

a

N

P

K

Ca

Mg

S

EXTRAÇÃO DE MACRONUTRIENTES - ALFACE mg/planta relação

x 100NITROGÊNIO (N) - 400 84FÓSFORO (P) - 70 15POTÁSSIO (K) 475 100CÁLCIO (Ca) 160 34MAGNÉSIO (Mg) 48 10ENXÔFRE (S) 30 6

(FAQUIN et al, 1996)

SOLUÇÃO NUTRITIVA - CÁLCULO DAS RELAÇÕES ENTRE OS MACRONUTRIENTES

EXTRAÍDOS

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

SOLUÇÕES NUTRITIVAS - FORMULAÇÃO PARA ÁGUA COM pH NEUTRO OU LIGEIRAMENTE ALCALINO

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

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

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

CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DA SOLUÇÃO NUTRITIVA COM FOSFATO MONOAMÔNIO

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 MKPCE = 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