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Dinâmica dos nutrientes das plantas
A maioria das plantas pode ser descrita por cinco estruturas principais: raízes, caule, folhas, flores e frutos. Nutrientes dissolvidos e água entram na planta através das raízes através do transporte passivo e ativo (que requer energia). O xilema, localizado no caule, é um canal de transporte unidirecional que move água e minerais dos cabelos das raízes para o corpo principal da planta através da ação capilar. O caule é tipicamente a principal estrutura de suporte para folhas, brotos e outros órgãos. As folhas são a potência da planta e usam energia solar para converter dióxido de carbono (CO ~ 2 ~) e água em glicose (energia) e oxigênio (o processo fotossintético). A glicose é transportada para outras partes da planta através do floema. Flores e frutas são os órgãos reprodutivos da planta. As flores requerem fertilização para se transformar em frutas. Isso pode ser feito por vento, insetos, aves, mamíferos, etc. Em uma estufa, as flores podem ser polinizadas pelos fãs agitando suavemente a planta, fazendo com que ela liberte grãos de pólen, ou usando manualmente uma ponta Q ou pincel macio.
Como no solo, as plantas cultivadas em aquapônicos derivam seus nutrientes e energia para crescimento e reprodução a partir de fotossíntese, sais inorgânicos dissolvidos e metabolitos produzidos por bactérias e fungos. Na aquapônica, os nutrientes são derivados da alimentação de peixes. As plantas têm alguma capacidade de selecionar a taxa em que absorvem vários íons. Só porque o nutriente é fornecido em quantidades adequadas não significa que a planta está absorvendo-o. As plantas têm 16 nutrientes essenciais necessários para a saúde e o crescimento ideais (Tabela 8). Nutrientes essenciais são aqueles que não podem ser sintetizados pelo organismo e são classificados por estrutural, macro e micro, delineando o quanto é exigido pela planta. Nutrientes também podem ser categorizados pela sua mobilidade. Nutrientes móveis são elementos que podem ser transportados por toda a planta (geralmente para um novo crescimento) conforme necessário. Uma vez que os nutrientes imobilizados são depositados nas folhas (tipicamente folhas mais antigas ou primárias), eles são fixos e incapazes de ser transportados para outras partes da planta. Isto pode beneficiar os produtores quando os sinais de uma deficiência de nutrientes são aparentes ao reduzir os iões causadores. Deficiências de nutrientes móveis ocorrem em folhas mais velhas, enquanto nutrientes imóveis ocorrem em um novo crescimento da planta. Três nutrientes não são fornecidos em quantidades adequadas nos alimentos para peixes para apoiar o crescimento das plantas. Estes nutrientes são cálcio (Ca), potássio (K) e ferro (Fe). Como discutido acima, CACO3 e K ~ 2CO3~ são usados para alterar o pH e fornecer nutrientes essenciais. O ferro é suplementado na forma quelatada, o que o mantém solúvel na água e o impede de oxidar no sistema. O Fe-DTPA é recomendado porque é mais estável no pH adequado para a aquapônica (6.0-7.5) e mais rentável do que outras formas.
Tabela 8: Dezesseis nutrientes essenciais necessários às plantas para uma saúde e crescimento ideais. Elementos circulados representam nutrientes limitantes na aquapônica. Os nutrientes móveis são representados por (m) e nutrientes imóveis por (i).
- [7.1 Fornecimento e Medição de Nutrientes Vegetais] (./7.1-providência e medição de nutrientes-plantas.md)
- [7.2 Deficiências Comuns de Nutrientes] (./7.2-common-nutrient-deficiencies.md)
*Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. Universidade Estadual de Kentucky. Manual de Produção Aquaponics: Um Manual Prático para Produtores. *
Kentucky State University — Janelle Hager, Leigh Anne Bright, Josh Dusci, and James Tidwell.
Esta edição da biblioteca foi reformatada e consolidada a partir da fonte original.
7.1 Fornecimento e medição de nutrientes vegetais
Original publication · Publicado pela primeira vez no FarmHub Learn · Kentucky State University
Os nutrientes entram no sistema aquapônico na alimentação dos peixes. A quantidade de nitrogênio disponível para a planta está diretamente relacionada ao teor de proteína da ração. Quanto maior o teor de proteína, mais nitrogênio está disponível para o crescimento das plantas. Infelizmente, os alimentos ricos em proteínas são muito caros, então alimentar uma alimentação proteica mais alta do que a sua espécie de cultura requer é um custo proibitivo. O nitrogênio vem da degradação das proteínas, cujos componentes estruturais são compostos de aminoácidos ricos em nitrogênio. Aproximadamente 20% do azoto e 50% do fósforo da ração são utilizados pelos peixes para o crescimento. Grande parte do N e P (70% e 30%, respectivamente) é excretado como um produto residual pelas brânquias, e o restante (10% e 20% para N e P, respectivamente) é excretado como resíduos de partículas. Resíduos de partículas, o que nos referimos na aquapônica como “sólidos”, também contém macro e micronutrientes não absorvidos pelos peixes. A utilização deste produto residual pode ser realizada através da mineralização.
Tabela 9: Análise de nutrientes do efluente mineralizado do sistema aquapônico após 14 dias.
Mineralização de efluentes de peixes funciona de forma semelhante a processos no solo. Na aquapônica, o efluente de peixe concentrado é descarregado em um tanque de retenção off-line. Os micróbios por via aeróbia (ou anaeróbia) degradam materiais sólidos orgânicos, liberando nutrientes inorgânicos solúveis na água, que estão então disponíveis para uso das plantas (Delaide et al. 2018, Goddek et al. 2018). A água rica em nutrientes pode ser acessada através do assentamento de partículas e do sifamento de água a partir do topo.
Existem informações limitadas sobre as condições ambientais ideais necessárias para alcançar uma mineralização aeróbica eficaz dos efluentes de peixes. Resultados preliminares dos sistemas de pesquisa aquapônica no local da KSU mostram que a mineralização do efluente de peixe por 14 dias resultou em um aumento de 143% no fosfato (PO
4), um aumento de 47% no nitrato (NO~3 ~ -N) e aumento ≥ 20% no cálcio (Ca), magnésio (Mg) e potássio (K) em comparação com a água do sistema (Tabela 9). Os sólidos particulados têm uma relação NPK de 4:5:1, bem como níveis notáveis de Ca e Mg.Os nutrientes das plantas são quantificados através de testes laboratoriais de água e tecido vegetal. Os testes podem ser bastante caros para os agricultores (normalmente entre\ $20-\ $75 USD por amostra) e os resultados não são imediatos. Algumas universidades podem fornecer testes gratuitos que podem agilizar o processo e reduzir os custos. Medir a condutividade elétrica (CE) da água é útil para determinar a concentração de sais de nutrientes, mas não quantifica quais nutrientes estão disponíveis para as plantas. A gama CE aceitável para a aquapônica está entre 0,5-2,0 μS/cm.
*Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. Universidade Estadual de Kentucky. Manual de Produção Aquaponics: Um Manual Prático para Produtores. *
7.2 Deficiências Comuns de Nutrientes
Original publication · Publicado pela primeira vez no FarmHub Learn · Kentucky State University
Uma habilidade que é benéfica para os produtores de aquapônica manter em sua caixa de ferramentas é a capacidade de diagnosticar visualmente deficiências de nutrientes. Uma vez que uma planta exibe sintoma de uma deficiência, o estresse severo já está ocorrendo. A detecção precoce e o diagnóstico são importantes.
O processo de eliminação pode ajudar os produtores a identificar com sucesso uma deficiência de nutrientes. Os principais fatores incluem reconhecer onde ocorre na planta (nutriente móvel ou imóvel); tomar nota da aparência geral, como padrão de cor ou aparência geral; e eliminar outros fatores que podem estar causando o problema, como danos causados pela luz ou calor. Abaixo estão as deficiências nutricionais comuns que ocorrem na aquaponia.
Nitrogen: Embora não seja muito comum em sistemas aquapônicos, as deficiências de nitrogênio ocorrem mais comumente quando as unidades de cultura de peixes são subdimensionadas para a quantidade de plantas no sistema. A clorose completa (amarelecimento) das folhas mais velhas é o primeiro sinal e pode se espalhar para toda a planta se não for tratada (Figura 18a). Outros sinais são crescimento lento ou atrofiado e plantas que parecem esticadas. A deficiência de nitrogênio geralmente não é um problema em sistemas aquapônicos bem ciclados e adequadamente projetados.
Foshorous: A deficiência de fósforo em plantas é caracterizada por coloração verde escuro e/ou roxo em folhas mais velhas (Figura 18b). Também pode se manifestar nas pontas e bordas das folhas, dando-lhes uma aparência queimada. A disponibilidade de P para a planta é bastante reduzida quando o pH está fora da faixa de 6,0-7,5 e quando as temperaturas são ≤ 10^o^C (Islam et al. 2019). Os sintomas são mais visíveis em plantas jovens, que têm uma maior demanda relativa por P do que plantas maduras.
_Potássio _: A deficiência de potássio não resulta imediatamente em sintomas visíveis. As margens das folhas aparecerão bronzeadas, queimadas e/ou apresentam pequenas manchas pretas que posteriormente se agregam em região necrótica (Figura 18c). As margens das folhas cairão para baixo, e o crescimento será restrito. O potássio é um nutriente chave para o desenvolvimento adequado de flores e frutas. O fornecimento inadequado de K resultará na queda das flores da planta. Altas concentrações de K podem reduzir a absorção de Ca pela planta. K é um nutriente limitante na aquapônica e deve ser complementado para manter os níveis necessários para o crescimento das plantas.
Calcium: O cálcio é um nutriente limitante na aquapônica. Deficiências aparecerão no crescimento de novas plantas, pois é um nutriente móvel. Os sinais são folhas pequenas e deformadas que podem exibir margens queimadas (queimadura de ponta) (Figura 18d). A podridão da flor final em frutos de tomate é um sinal característico de uma deficiência de Ca (Figura 18e). Mesmo quando adequado
Ca está presente, é proibido de entrar na planta em condições úmidas e tem relações antagônicas com potássio (Somerville et al. 2014). Além de CACO
3, o coral esmagado pode ser usado para manter os níveis de Ca e aumentar a alcalinidade em sistemas aquapônicos. O uso de coral esmagado é anedótico, mas tem sido eficaz no sistema de pequeno e médio porte. Usar uma fonte que é higienizada é fundamental para não introduzir organismos estranhos ou doenças no sistema
Iron: O ferro é uma das deficiências mais facilmente reconhecidas. A deficiência de Fe é caracterizada por clorose (amarelecimento) entre as veias da folha (Figura 18f). As próprias veias permanecerão verdes. Como Fe é um nutriente imóvel, os sintomas aparecerão em folhas novas. Os sinais parecem semelhantes a uma deficiência de Mg, mas são facilmente diferenciados, pois os sintomas de Mg aparecem nas folhas mais velhas (Mg é um nutriente móvel). O Fe quelatado é adicionado ao sistema para manter os níveis de Fe a 2 mg/L.
*Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. Universidade Estadual de Kentucky. Manual de Produção Aquaponics: Um Manual Prático para Produtores. *