Copy of Hidroponia

Ano lectivo

2014 - 2015

Curso

Produção de Plantas Aromáticas e Nutricionais

Unidade curricular

Culturas hidropónicas e in vitro

Docente

António santos

António Santos

antoniosantos@ufp.edu.pt

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Aula nº 5

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Aspectos comerciais

Valor acrescentado

“Green”

“Fashion”

“Low cost”

Eficiência produção

< custos

gestão + efectiva e rigorosa

…

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Profilaxia

Água de boa qualidade

Reservatórios condutas, etc materiais certificados

Desinfecções periódicas(cloro ativo a 0,1%)

Variedades resistentes

Sementes certificadas e sãs

Sementeiras isoladas

Substratos inertes

Redes “mosquiteiras” dupla porta

Proibição entrada pessoas estranhas

Proibição fumar

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Medidas correcção e tratamento

Identificação doença ou praga

Tratamento ou eliminação plantas

Controlar temperatura solução nutritiva (agentes patogénicos = temperatura ideal)

Desinfecção reservatório e tubagem

Trocar solução nutritiva

Desinfetar instalações

Antecipar colheita

Registo timing e condições favoreceram problema

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Qualidade solução nutritiva/doenças e pragas

Densidade plantas

Temperatura e humidade ideais

Uniformidade genética (uso poucas variedades)

Facilidade disseminação

Hidroponia

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Controlo diário solução nutritiva

Volume água

Correcção pH

Monitorização condutividade eléctrica (consumo nutrientes)

Culturas Hidropónicas e in-vitro

pH solução nutritiva

< 3,5 Problemas absorção catiões

(NH+-, Ca2+, Mg2+, K+, Cu2+, Fe2+, Mn2+, Zn2+)

> 6,5 Problemas absorção aniões

(NO3-, H2PO42-, MoO4-)

Precipitação elementos.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Condutividade eléctrica solução nutritiva

Avalia quantidade iões na solução

Ideal 1.000 a 1.500 ppm

> prejudicial

< (falta nutrientes(s))

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Pressão osmótica solução nutritiva

Ideal 0,5 a 1,0 atm

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Oxigenação solução nutritiva

Constante

Solução de retorno

+ Ar comprimido

+ Oxigenio

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Temperatura solução nutritiva

Verão >18°C < 24°C

Inverno >10°C < 16°C

< 30°C

Danos às planta

Diminuição absorção nutrientes

Menor produção

Menor qualidade

Valor inferior

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Preparação solução nutritiva

Fe pouco solúvel = precipita facilmente

Não disponivel para plantas

EDTA (ácido etilenodiamino tetra-acético)

Composto organico que age como agente quelante, formando complexos muito estáveis com diversos iões metálicos.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Preparação solução nutritiva

Dissolução macronutrientes

Excepto Ca (forma compostos insolúveis com fosfatos e sulfatos)

Dissolução Ca

Dissolução micronutrientes

Excepto Fe

correcção pH

> 6,5 + ácido sulfúrico ou clorídrico

< 5,5 + hidróxido potássio ou sódio

Dissolução Fe  (forma complexada com EDTA)

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Solução nutritiva

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Solução nutritiva

Temas

História

Vantagens/desvantagens

Técnicas

Substratos complementares

Nutrientes

Aspectos comerciais.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Aula nº 4

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Zinco

É um activador enzimático e participa na síntese do ácido indolacético.

A carência provoca a diminuição no crescimento das folhas (folhas pequenas).

Carência induz a deficiência de Fósforo.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Molibdénio

Tem influencia no processo de redução de Nitrato no interior das plantas e da fixação do Azoto pelas leguminosas.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Níquel

Ativador da enzima urease, que faz a hidrólise da ureia nas plantas.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Manganês

Activador enzimático participa na fotossíntese e na respiração.

Carência, induz a deficiência de Ferro.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Ferro

É activador enzimático, é importante na síntese da clorofila e dos citocromos, e influencia a respiração, a fotossíntese e fixação do Azoto.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Cobre

É activador enzimático, influencia a respiração, a fotossíntese e o processo de fixação de Azoto.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Cloro

Cloro

Participa do processo fotossintético.

A carência de cloro, provoca flacidez das folhas e por vezes crescimento anormal destas (gigantes).

Carência provoca necrose das pontas e margens, amarelecimento e queda das folhas.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Boro

Boro

Importante pela intervenção no processo de síntese dos ácidos ribonucleicos, das proteínas, do ácido indolacético (“hormona vegetal”), dos ácidos pécticos (parede celular) e do transporte de açúcar nas plantas.

Na falta de Boro, regista-se a morte das pontas de crescimento, encurtamento dos entrenós e superbrotamento.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Enxofre

É um constituinte das proteínas, da clorofila, de vitaminas e óleos essenciais. Sendo também muito importante para fixação de Azoto.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Magnésio

Integra a molécula da clorofila, é activador enzimático e interfere na absorção de Fósforo, aumentando-a.

Em carência de Magnésio, as folhas ficam deformadas e pequenas.

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Cálcio

De importância fulcral, pela sua percentagem na constituição da parede celular é responsável pela consistência da planta. Ajuda na divisão celular e actua como activador enzimático.

Carência induz deficiência de Magnésio e/ou Potássio .

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Potássio

É activador enzimático, actua na fotossíntese, na formação e translocação de açúcares. Pelo que é importante na produção de frutas, pela quantidade de açúcar. Influencia a economia de água e a resistência ao acamamento, a pragas, a doenças, ao frio e à seca.

Deficiência aguda = queimadura folhas. Indução de deficiência de Cálcio e/ou Magnésio

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Elementos tóxicos

Chumbo (Pb)

Crómio (Cr)

Cádmio (Cd)

Níquel (Ni)

Mercúrio (Hg)

Elementos nutritivos úteis

Selénio (Se)

Íodo (I)

Bromo (Br)

Fluor (F)

Sódio (Na)

Silício (Si)

Vanádio (V)

Níquel (Ni)

Benéficos, não essenciais.

Cobalto (Co)

Alumínio (Al)

Selénio (Se)

Nutrição vegetal - Minerais

Elementos nutritivos essenciais

Fósforo

Carbono (C)

Factores que influenciam a absorção:

É proporcional à concentração de nutrientes da solução, junto às raízes

Características da água/solução

Oxigenação

Intensidade luz

Fotoperíodo

Temperatura e humidade do ar

Características nutrientes - interior plantas

Oxigénio (O)

Azoto

Hidrogénio (H)

Mobilidade

Móveis (NO3, NH4+, P, K e Mg)

Intermédios (S, Mn, Fe, Zn, Cu e Mo)

Imóveis (Ca e B)

mm

Macro 1ºs

Azoto (N)

Fósforo (P)

Potássio (K)

1 a 5% MS (Aminoácidos, proteínas, nucleoproteínas(DNA e RNA) e clorofila.

Absorção radicular mas também aérea.

Influencía o atraso e redução de floração e frutificação e acamamento.

C + H + O

Macro 2ºs

Cálcio (Ca)

Magnésio (Mg)

Enxofre (S)

Essenciais para algumas plantas

Elemento chave no metabolismo das plantas pela presença como constituinte das moléculas energéticas (ATP). Participa dos nucleotídeos, ácidos nucléicos e de membranas vegetais. É importante para o enraizamento, floração e frutificação.

Carência provoca diminuição crescimento e dificuldade enraizamento. Induz deficiência de Cobre, Ferro, Manganês e Zinco.

Níquel (Ni), faz parte da estrutura molecular da enzima urease, necessária para a transformação de nitrogénio amídico em mineral.

Sódio (Na) para plantas halófitas

Silício (Si) para algumas gramíneas

Cobalto (Co) para plantas leguminosas fixadoras de Azoto atmosférico.

Constituem 90 a 95% do peso das plantas.

Contudo não são um problema por serem fácilmente obtidos da água e do ar, ou do solo no caso de sistema convencional.

Micro Catiões

Ferro (Fe)

Manganés (Mn)

Zinco (Zn)

Cobre (Cu)

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Micro Aniões

Boro (Bo)

Molibdénio (Mo)

Cloro (Cl)

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Água - valores referência (mg/l), sistema NFT

Nutrição vegetal

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Nutrição vegetal - Água

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Crescimento vegetal = Beneficio económico

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Quantidade minerais já existentes

Se água contém valor:

> 25% macronutriente

> 50% micronutriente

Aconselhado descontar na solução

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Lejeune e Balestrazzi (1992) Castellane e Araújo (1995)

Nutrição vegetal - Água

Condutividade eléctrica

< 0,5 μS/cm

Nutrição vegetal - Água

pH Neutro

Relação com nutrientes após junção da solução

Nutrição vegetal - Água

Temperatura água

Entre 15 e 20°C

Relação com temperatura ambiente

Nutrição vegetal - Água

Dureza

Água de zonas calcárias são mais duras

(Valores para potabilidade água)

Nutrição vegetal - Água

Dureza:

Concentração de catiões metálicos

Iões Ca2+ Mg2+

Também Zinco Estroncio Ferro Alumínio

ppm (mg/l CaCO3)

Escolha do Meio de cultura

Manuseamento (Dimensão, peso)

Relação água/ar

Retenção água

Retenção ar

Perigo contaminação

Custo (Aquisição, reutilização)

Nutrição vegetal - Água

Dureza

Temperatura

pH

Condutividade

Quantidade de nutrientes

Salinidade

Análise microbiológica

Coliformes fecais

Agentes patogénicos

Nutrição vegetal

Vermiculite

Água + Oxigénio + Minerais

• Identico à Perlite
• Maior retenção água
• Perigo encharcamento
• Caro
• Menos acessivel

Poliestireno

• Económico
• Boa drenagem
• Leve

?Risco contaminação? por comprovar

Lã de ovelha

• Elevada capacidade de retenção água e ar
• Leve

Fragmentos de tijolo

• Pode alterar pH
• Necessita limpeza prévia
• Económico
• Boa drenagem
• Pouca retenção água

Aparas de madeira

• Organico
• Mantém estrutura por longo período tempo
• Reduz efeito reguladores de crescimento
• Biodegradavel
• Não esteril

Gravilha

• Económico
• Fácil limpar
• Boa drenagem
• Não favorece encharcamento
• Pesado
• Não retem água
• Reutilizável

Areia

Dimensão tempo e espaço

• Muito económico
• Facilmente disponível
• Não retém água
• Necessária esterilização
• Reduzida dimensão (inconveniente)

Mapa cronológico

Pedra-pomes

História Contemporanea

• Rocha vulcanica
• Muito leve
• Elevada retenção oxigénio
• Características semelhantes à Perlite

Paleolítico

Cascas de arroz

Mapa cronológico

• Boa drenagem
• Reutilização subproduto
• Pouca retenção água
• Deteriora-se com tempo

Growstones

• Feito a partir resíduos vidro
• Leve
• Sustentável
• Difícil limpar
• Tamanho irregular
• Dificuldade separação das raizes

Lã de rocha

Pré-História

Perlite

• Inerte
• Rocha derretida em fibras
• Grande retenção àgua
• Dificil eliminar
• Irritações várias na manipulação
• pH elevado

1930 – Professor W.F.Gericke (USA).

1925/35 – Estudos para produção em massa (USA).

H₂O e Areia como meio de cultura.

1945 – > Interesse após II Guerra Mundial.

Tomate e pepino.

Sistema produção imperfeito – abandono.

Aztecas

Incas

Maias

Grécia

Roma

• Rocha vulcanica fundida e expandida
• Porosidade elevada
• Um melhores a reter oxigénio
• Diminui densidade
• Flutua
• Não usado como meio único

40.000 anos – Homem Cromagnon

12.000 anos - Inicio da Agricultura (domesticação)

10.000 anos - Fertilização e Irrigação.

Neolítico

Pellets de argila expandida

Babilónia

Egipto

Culturas Hidropónicas e in-vitro

6000 anos

Culturas Hidropónicas e in-vitro

Mapa cronológico

Fibra de côco

• Inertes
• pH neutro
• Não liberta nutrientes
• Boa relação H₂O/Arejamento
• Leve
• Não compacta com tempo
• Reutilizável (“higienizavel”)
• Secagem rápida
• Fácil remoção das plantas

Maias

Incas

Aztecas

Grécia antiga

Império Romano

1965/75

Desenvolvimento uso plástico.

Rega gota-a-gota.

Aumento insuportável custos petróleo.

1948 - Professor Emery Myers Emmert

(Universidade Kentucky).

“Pai do plástico das estufas” nos EUA.

Desenvolveu estudos com Polietileno (material de baixo custo em comparação com vidro).

Cobertura estufa.

Mangas Hidroponía.

1990 – Novo interesse produção hidropónica.

Preocupação ambiental.

Fertilizantes.

Herbicidas

Pesticidas

Local produção.

Custo

Estruturas apoio

Mercado

• Organica
• Sustentável (reaproveitamento)
• Compactável ​​
• Transporte + económico.
• Manuseamento + fácil.
• Boa relação H₂O/Arejamento

Sol. Nutritiva + meio sólido

História

Sol. Nutritiva, meio não sólido)

Sistema Hidropónico

Meios de cultura

Fibra côco

Pellets argila expandida

Perlite

Lã rocha

Growstone

Cascas arroz

Pedra-pomes

Areia

Cascalho

Aparas madeira

Fragmentos tijolo

Lã ovelha

Poliestireno

Vermiculite

Meio de cultura

• Subirrigação
• Irrigação completa

Solução de cultura

• Estática
• Fluxo continuo
• Aeroponia

Vantagens

Plantas

+

Solução Nutritiva

(?)

+

Meio Sólido de Suporte

(Substrato)

Vantagens

Hydro + Ponos

Água e Trabalho

Cultivo de plantas, utilizando um meio aquoso (total ou parcialmente) como suporte físico e nutritivo.

Funções:

Suporte

Arejamento

Veículo dos nutrientes

Desvantagens

Elevado custo instalação.

Mínimo erro = prejuízo elevado.

Dependência,

H₂O (disponibilidade e armazenamento).

Electricidade.

Mão-obra “+ especializada”.

Susceptibilidade toxicidade.

Protecção às adversidades climáticas.

Eficiência no uso de nutrientes.

Altura de trabalho.

Estudos laboratoriais

+ rápidos.

+ fácil isolamento de variantes.

< Agressão Meio Ambiente (< Poluição).

Não é necessário terreno agrícola.

Ecónomia de H₂O.

Ciclo produtivo + curto.

> produtividade/planta.

> produtividade/m².

Controlo de pragas e doenças, facilitado.

“Produção fora de época”.

Bibliografia

Anderson, L. A., 1992. Plant Cell Culture in Advance in Biochemical Engineering and Biotechnology Wasson, MacGraw-Hill.

Kalyan, K. D., 1995. An introduction to Plant Tissue Culture. New Central Book Agency.

Keith, R., 2003. How to Hydroponics.4th ed. Futuregarden, Inc.

Mantell and Smith, 1984.Plant Biotechnology.Losuge. 1983,Genetic Engineering of Plant. MacGraw-Hill.

Van Patten, G. F. 2004. Hydroponic Basics. Van Patten Publishing

50 horas (16 aulas)

Avaliação continua

• Hidroponia 50%
• Trabalho 15%(Escrito + oral)
• Frequência 35%

• in vitro 50%
• Trabalho 15% (Escrito + oral)
• Frequência 35%

Avaliação única

• Exame

Quem somos?

Para onde vamos?

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