Soluções nutritivas em ambiente protegido

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O que são as soluções nutritivas?
Cálculo da solução nutritiva
Correção da condutividade elétrica
Equilíbrio entre nutrientes na solução nutritiva
Fertilizantes para soluções nutritivas e quantidade de nutrientes
Fontes de ferro para soluções nutritivas hidropônicas
Bancada individual x Bancada coletiva
Controle do Pythium na hidroponia
Recomendações de soluções nutritivas
      - Alface
      - Hortaliças e frutos
      - Plantas ornamentais
Manejo das soluções nutritivas

 

O que são as soluções nutritivas? 

As soluções nutritivas são o meio em que são fornecidos nutrientes para as plantas em sistemas de cultivo sem solo. Nela, os fertilizantes são acrescentados na água, formando uma mistura equilibrada entre os nutrientes e a água.

Não existe uma solução nutritiva ideal para as plantas, pois cada espécie e condição de cultivo possui diferentes necessidades. Além disso, o estádio de desenvolvimento e as condições ambientais também afetam a solução nutritiva.

As raízes das plantas junto com as soluções nutritivas formam uma "sopa", contendo os nutrientes, compostos orgânicos, microrganismos, algas, ácidos orgânicos expelidos pelas raízes etc.

 

Cálculo da solução nutritiva

Para calcularmos a solução nutritiva, primeiramente, é necessário saber o peso molecular dos nutrientes. Geralmente, na embalagem do fertilizante, temos a fórmula química, e a partir dela fazemos o cálculo do peso molecular. 

Ex: NO₃
Por exemplo, o peso atômico do N é 14, e do O é 16, assim, o peso da molécula de NO₃ é:

14 (N) + 16x3 (O₃) = 62

Geralmente utilizamos as seguintes unidades de concentração:

• ppm ou mg/l
• g/l
• mmol/l
• meq/l

 

*Observar no rótulo do frasco a formulação química do produto. Dependendo desta, o peso moleculr pode variar.

 

Vamos pegar como exemplo a cultura da alface em sistema hidropônico, com as seguintes necessidades de nutrientes puros:

• N: 200 mg/l
• P: 60 mg/l
• K: 300 mg/l
• Ca: 170 mg/l
• Mg: 50 mg/l
• ...

Supondo que temos um tanque de 1000 litros, quais fertilizantes devemos usar e em quais quantidades devemos aplicar para suprir esta necessidade de alface?

Antes de partirmos para os cálculos das soluções nutritivas, precisamos observar que os cálculos consideram uma pureza de 100%. Assim, precisamos corrigir a dose resultante conforme a pureza. Por exemplo, para uma necessidade de nitrato de cálcio de 1003 gramas para um tanque de mil litros, se usarmos um fertilizante com pureza de 90%, ajustaremos a dosagem através da regra de 3.

1003g → 90%
xg       → 100%

90x = 1003 x 100
90x = 100.300 g de nitrato de cálcio
x = 100.300/90
x=1114,44g

Ajustando a dosagem, para um fertilizante de nitrato de cálcio com 90% de pureza, usaremos 1114,44 gramas para um tanque de mil litros.

Entendido o ajuste de dosagem conforme a pureza do produto, partimos para os cálculos das doses de fertilizantes.

 

Fósforo

Entendido o ajuste de pureza, podemos começar o cálculo por exemplo com a necessidade de fósforo (P). Vamos usar como fonte deste nutriente o fosfato mono potássio (KH₂PO₄) ou MKP, que possui um peso molecular de 136,1, sendo:
K = 39,1
H₂ = 1x2 = 2
P = 31
O₄ = 16x4 = 64
Somando, temos o peso molecular de 136,1.
Se em 136,1 mg/l teremos 31 mg/l de fósforo, quantos mg precisaremos para suprir a necessidade de 60mg/l?
Fazendo a regra de 3, temos

136,1 mg/l → 31 mg/l de P
 x mg/l       → 60 mg/l

31 . x = 136,1 . 60
31x = 8166
x = 8166 / 31

x = 263,42 mg/l ou 0,26342 gramas por litro

Como o tanque é de 1000 litros, multiplicamos este valor por 1000
0,2634 . 1000 = 263,42 gramas de KH₂PO₄ no tanque de mil litros.

 

Potássio

Como temos também a presença de potássio no fertilizante fosfato mono potássio, utilizado anteriormente para aplicar fósforo, devemos calcular a quantidade de potássio fornecida por ele dentro da quantidade calculada (263,4 mg/l), avaliando a necessidade ou não de se adicionar outros fertilizantes potássicos.
Como temos o peso molecular de 39,1 para o potássio, fazemos o seguinte cálculo:

136,1 mg/l → 39,1 mg/l de potássio (K)
*263,4 mg/l → x mg/l de potássio
x = 75,67 mg/l de potássio

O fertilizante nutriente fornece 75,67 mg/l de potássio, então subtraímos este valor na necessidade da cultura:
300 - 75,67 = 224 mg/l de K que deverá ser fornecido por outros fertilizantes.

Para suprir estes 224 mg/l de potássio (K) que ainda faltam para a cultura da alface, podemos usar nitrato de potássio (KNO₃).
Peso molecular do KNO₃:
K = 39,1
N = 14
O₃ = 16 x 3 = 48
Somando, temos 101,1

Assim, temos 101,1 mg como o peso molecular do nitrato de potássio, sendo 39,1 de potássio puro. Portanto, para suprir a necessidade faltante de 224 mg de potássio, calculamos:

101,1 mg/l → 39,1 mg/l de K
x mg/l        → 224
x = 579 mg/l ou 0,579 g/l.

Para o tanque de 1000 litros, multiplicar este valor por 1000, logo:
0,579 g/l x 1000l = 579 gramas

Assim, aplicaremos 579 gramas de nitrato de potássio para suprir a necessidade restante de potássio. 

 

Nitrogênio

Quando aplicamos nitrato de potássio com o objetivo de aplicar potássio, aplicamos também nitrogênio, pois o nitrato de potássio possui 14 mg/l de nitrogênio na forma nítrica, portanto:

101,1 mg/l → 14 mg/l de N
583,1 mg/l → x mg/l de N

x = 80,8 mg/L de N

Como a necessidade de nitrogênio no alface hidropônico é 200 mg/l, ainda faltam 119,2 mg/ l de N para suprir (obtido pelo cálculo 200mg/l - 80,8mg/l).
Para complementar a quantidade de nitrogênio (N), podemos utilizar o nitrato de cálcio, que possui a fórmula (Ca(NO₃)₂4H₂O), com o seguinte peso molecular:
Ca = 40,1
N = 14 x 2 = 28
H = 1 x 8 = 8
O = (16 x 6) + (16 x 4) = 160
Soma = 236

Portanto:

236 mg/l → 28 mg/l de N
x mg/l     → 119 mg/l de N
x = 1003 mg/l ou 1,003 g/l de (Ca(NO₃)₂4H₂O). 

Ou seja, para suprir a necessidade faltante de N (119 mg/l), precisaremos aplicar 1,003 g/l de (Ca(NO₃)₂4H₂O). Para o tanque de 1000 litros, multiplicamos o valor.
1,003 g/l x 1000 l = 1003 g/l de nitrato de cálcio.

 

Balanço nitrogênio nítrico x amoniacal na solução nutritiva

Cuidado: quanto à adubação nitrogenada, é importante observarmos que há duas formas de adubação: amoniacal e nítrica. Para que não haja perda de produtividade, a fração amoniacal não deve exceder a 25% do nitrogênio total da solução nutritiva (SN) ou estar numa concentração maior que 0,5 mmol/l. A perda de produtividade ocorre, pois, as plantas podem estocar grandes quantidades de nitrato, o que não ocorre com o N na forma amoniacal. O problema ocorre de maneira mais intensa para plugs (mudas pequenas). A toxidez por amônio é favorecida em condições de baixas temperaturas, encharcamento com pouca luz, baixa aeração no substrato e baixos valores de pH. Esta mesma fração amoniacal é interessante para manter o pH mais ácido da solução nutritiva, auxiliando no controle.

 

Cálcio

A adição de nitrato de cálcio para completar a necessidade de nitrogênio, irá contribuir também com cálcio. Temos a necessidade de cálcio de 170 mg/L para o alface e, adicionando as 1003 mg/L calculadas anteriormente, temos:

236 mg/l → 40,1 mg/l de Ca
1003 mg/l → x
x = 170 mg/l de Ca

Desta forma, suprimos a necessidade de cálcio.

 

Magnésio

Ainda devemos suprir a necessidade de magnésio (50 mg/L). Neste caso, podemos utilizar o sulfato de magnésio.
Sulfato de magnésio: MgSO₄7H₂O
Peso molecular = 246
Peso do Mg = 24

246 mg/l → 24 mg/l de Mg
x mg/l     → 50 mg/l de Mg
X = 512,5 mg/L ou 0,513 g/l de Mg
Para o tanque de 1000l, multiplicamos 0,513 mg por 1000, tendo assim 513g de MgSO4

Logo, para o preparo para a solução nutritiva para alface hidropônico (macronutrientes), usaremos:
263 gramas de fosfato de mono potássio
583 gramas de nitrato de potássio
1003 gramas de nitrato de cálcio
513 gramas de sulfato de magnésio
 

E assim, para o resto dos nutrientes (incluindo os micronutrientes), faz-se o mesmo tipo de cálculo para suprir as necessidades. Por exemplo, para fornecer ferro (12 mg/L), usando Fe-EDTA, através dos cálculos chegaremos ao resultado de 79g de Fe-EDTA em 1000l de solução

 

Correção da condutividade elétrica

Quando necessário, faz-se a correção da solução para a condutividade elétrica desejada. Para a adubação nutritiva da solução e ajuste da CE, sugere-se as recomendações de Cometti (2006), sendo a seguinte: para se obter o ajuste da CE da solução nutritiva desejada (SND), deve-se multiplicar os valores de concentração de sais da solução básica pelo fator de correção (fce)

fce=CE (solução nutritiva desejada) / CE (solução nutritiva atual), obtendo as concentrações finais dos sais.

Após o cálculo da fce, multiplica-se este valor pela quantidade de cada nutriente, obtendo-se uma nova recomendação.

Compatibilidade entre nutrientes na solução nutritiva

É importante observar a compatibilidade entre diferentes fertilizantes, evitando reações indesejadas como formação de compostos tóxicos ou de precipitados. Para isto, observe a tabela abaixo, e quando necessário, elabore mais de uma solução nutritiva. 

 

C = compatível. SR = solubilidade reduzida. I = Incompatível

Fonte: adaptado de Burt et al. (1995), Landis et al. (1989) e Montag (1999).

 

Adubos incompatíveis devem ser separados (em tanques diferentes) para que não ocorra a formação de precipitados.

O potássio interage com cálcio e magnésio. Quando o potássio possui um valor acima de 200 mg/l, pode ocorrer antagonismos. Desta forma, devemos manter uma relação K:Ca:Mg de 4:2:1 para evitar o antagonismo.

 

Equilíbrio entre nutrientes na solução nutritiva

Em um cenário ideal, as soluções nutritivas devem apresentar um equilíbrio entre cátions e ânions, facilitando a absorção dos nutrientes e inibindo antagonismo entre nutrientes. À medida que as plantas naturalmente absorvem os nutrientes em proporções desiguais, devemos restabelecer o equilíbrio com a adição de água e nutrientes.

Para calcularmos o equilíbrio iônico, vejamos a tabela abaixo:

Para calcularmos, observemos o NO₃^-. Temos 12 mmol deste nutriente por litro de solução. Multiplicamos o peso molecular (12) pela carga iônica (uma carga), obtendo o miliequivalente por litro = 12. No caso do SO₄^2-, temos 3,5 mmol/l, e como temos duas cargas negativas, multiplicamos 3,5 por 2 = 7 meq/l.
Percebemos que, para os ânions NO₃^-, H₂PO₄^- e SO₄^2-, temos como miliequivalente os valores de 12, 1 e 7 respectivamente. Somando estes valores temos 20, que representa 100% dos valores dos ânions. Após, realiza-se o mesmo cálculo para os cátions, verificando se a proporção entre ânions e cátions está equilibrada (o que ocorre na tabela 2).
 

 

Fertilizantes para soluções nutritivas e quantidade de nutrientes

Abaixo temos a composição média de nutrientes dentro de alguns fertilizantes usados em cultivos sem solo. Porém, devemos destacar que estes valores são médios, devendo ser observada a informação precisa no rótulo do produto.

 

Fonte: Savvas et al., 2013

 

Fontes de Ferro para SN hidropônicas

Existem diferentes fontes de ferro para sistemas hidropônicos ou substratos, porém, na grande maioria das vezes, não se encontram em uma forma disponível à planta. Desta forma, o ferro deve estar quelatizado para estar disponível às plantas.

 

Os fertilizantes férricos possuem diferentes comportamentos conforme o pH da solução nutritiva. Por exemplo, o Fe EDTA possui alta disponibilidade até o pH 6, e entre a faixa de 6 e 7,5 diminui drasticamente sua disponibilidade, atingindo o valor mínimo em pH 8,0.

 

Bancada individual x Bancada coletiva

O manejo diário da solução nutritiva é feito em cultivos com bancadas individuais (um reservatório para cada bancada) ou bancadas coletivas (um único reservatório, com maior volume, para todas as bancadas).

• Na bancada coletiva, temos uma maior disseminação de doenças principalmente (pois o único reservatório contaminado com alguma doença irá prejudicar todas as bancadas) ou de problemas nutricionais, porém a mão-de-obra com o manejo da solução é menor
• Na banca individual, ocorre uma menor disseminação de doenças ou menor incidência de problemas nutricionais, porém a mão-de-obra é maior, especialmente em grandes cultivos.

Tecnicamente, as bancadas individuais são mais indicadas, porém nem sempre é viável sua realização. Alguns produtores e técnicos vêm trabalhando em bancadas individuais, com menores quantidades de solução nutritiva, de forma que esta seja reposta frequentemente. Tal prática exige protocolos específicos para que não ocorram problemas no cultivo.

 

Controle do Pythium na hidroponia

• gerar conforto nas plantas (minimizar estresse);
• controle do pH e CE na SN;
• controle de algas no sistema;
• uso de bancadas individuais (restringir o fungo à uma bancada);
• controle biológico (microorganismos): Pseudomonas chlororaphis Tx-1, Pseudomonas fluorescens 63-28, Bacillus subtilis BACT-O, Gliocladium catenulatum J1446; Trichoderma spp. e Clonostachys rosea; 
• não há fungicidas registrados para hidroponia no Brasil.

 

Recomendações de soluções nutritivas

Sempre que possível, devemos realizar a análise química de toda a planta, usando o resultado como referência para definir a concentração de cada nutriente (observar tabela 9). 

Outra forma é usar recomendações generalizadas encontradas em bibliografias, como estas apresentadas nas tabelas 6, 7 e 8 (abaixo). Quando usamos apenas uma solução nutritiva para diversas espécies vegetais, podem haver desequilíbrios nutricionais durante o desenvolvimento das plantas, principalmente naquelas com ciclos mais longos ou que a solução nutritiva não foi renovada integralmente. Em trabalhos de pesquisa, geralmente a renovação total da solução é feita após uma semana de cultivo, evitando possíveis desequilíbrios nutricionais.

 

Soluções nutritivas para alface

*acrescentar 14 g de Si/1.000 L

 

Soluções nutritivas para hortaliças e frutos

* fase de semeadura até 30 dias após o transplante das mudas
** 30 a 60 dias após o transplante
*** 60 dias após o transplante até o término da colheita
**** fase vegetativa
***** fase reprodutiva

 

Soluções nutritivas para plantas ornamentais

Fonte: Sonneveld e Straver (1994).

 

Relações entre os teores foliares (mg/kg em base seca) de N, P, Ca, Mg e S e os teores de K considerados adequados para diversas culturas:

 

Manejo da solução nutritiva

Reposição e ajuste da solução nutritiva: conforme sucede-se o desenvolvimento das plantas através da absorção da solução nutritiva, os nutrientes são absorvidos em diferentes quantidades, resultando em um desbalanço iônico, sendo necessária a reposição da solução nutritiva, podendo ser feita de algumas formas:

• Renovação de toda a solução: em cultivos comerciais, é um processo oneroso devido ao desperdício da solução. Ruiz (1977) propôs utilizar o potássio como nutriente indicador da necessidade de renovação.
• Reposição da solução absorvida: quando temos baixa umidade relativa do ar, temperaturas altas e alta velocidade do vento, ocorre uma perda de água por transpiração desproporcionalmente maior que a absorção de nutrientes, aumentando a concentração da solução nutritiva remanescente, assim, utiliza-se a solução básica para repor a água absorvida. Se repormos a solução com a mesma concentração inicial, teremos um aumento da condutividade elétrica, deve-se monitorar esta e adicionar água para reduzi-la, quando necessário, ou repor com uma solução mais diluída que a fórmula original.
• Reposição separada de nutrientes e água: trata-se de um método que exige um custo de monitoramento da solução e certo tempo para se realizar a análise da solução, além da dificuldade de se atingir uma boa precisão da quantidade necessária de reposição de nutrientes. Depois de feita a análise química da solução, pode-se adicionar água para atingir o nível inicial, e adicionar os nutrientes através das soluções-estoques. Porém, esta solução não deve ser usada indefinidamente, pois começam a se proliferar algas, fungos, bactérias e organismos patogênicos, além do aumento da presença de ácidos orgânicos, fragmentos de raízes e ocorrência de resíduos de substratos, poeira e metais pesados, sendo necessário um oneroso tratamento para retirar estes elementos. Assim, conforme Resh (2002), a vida útil de uma solução analisada semanalmente pode ser de no máximo 3 meses. 
• Reposição separada de água e nutrientes junto ao uso de sensores de concentração de íons: demanda o uso de eletrodos específicos para os íons, que resultarão em custos, e necessita ser calibrado frequentemente. A solução também deve ser usada por no máximo 3 meses.
• Reposição separada de água e nutrientes junto ao monitoramento da condutividade elétrica: é o método mais comum na hidroponia comercial, de baixo custo e permite acompanhamento da concentração total de sais da solução. O monitoramento da condutividade elétrica fornece uma ideia de concentração total dos íons da solução, e estes são repostos com soluções-estoque, repondo apenas um volume suficiente para aumentar a CE ao valor inicial. Quanto à água, a reposição pode ser feita instantaneamente através da válvula de nível com bóia, ou diariamente de forma manual. O descarte da solução é feito no final de um ciclo de cultivo, reduzindo bastante os custos com nutrientes e análises químicas. A vida útil da solução de hortaliças de folhas em hidroponia é de aproximadamente 30 dias em sistemas NTF.

 

Preparo e utilização de soluções-estoque: para determinarmos a concentração máxima da solução-estoque, é necessário utilizar a solubilidade dos sais como limite conforme tabela abaixo. É importante observar possíveis incompatibilidades entre os sais e, quando ocorrer, preparar duas soluções distintas.
 

*Índice de salinidade relativo ao nitrato de sódio = 100
**Temperatura em água fria (20ºC) e em água quente (40ºC)
Fonte: adaptado de Boodley (1996) e Resh (2002).

 

Usando o nitrato de potássio como base para o cálculo (devido à menor solubilidade), com solubilidade de 134 g/l, para prepararmos uma solução nutritiva com 640 gramas desse nutriente, serão necessários 4,78 litros de água (500/134), podendo arredondar esse valor para 5 litros. Supondo que temos duas soluções, ambas com nitrato de potássio, podemos dobrar a quantidade dos outros sais e recalcular a quantidade para preparar 10 L de cada solução-estoque. Ao prepararmos 1m³ de solução nutritiva, com 1,5 ms/cm de condutividade elétrica, podemos usar 2,5 litros de cada solução. Para a reposição da solução, corrigimos o nível com água pura, homogeneizamos e medimos a condutividade. A cada 10% de queda na condutividade, usamos 250 ml da solução estoque.
 

 

Anderson Wolf Machado - Engenheiro Agrônomo

 

Referências:

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