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A composição química da água do sistema em aquapônica é muito complexa. Além de uma grande variedade de íons dissolvidos, contém substâncias orgânicas resultantes da liberação de produtos do metabolismo dos peixes e da digestão dos alimentos, bem como substâncias excretadas pelas plantas. Essas substâncias são amplamente desconhecidas, e suas interações podem influenciar ainda mais a composição química e o pH das soluções de nutrientes aquapônicos. Tudo isso pode exercer vários efeitos, mas principalmente ainda desconhecidos, sobre a absorção de nutrientes pelas plantas, sobre a saúde dos peixes e sobre a atividade microbiana.

Os nutrientes entram em um sistema aquapônico através da adição de água e ração para peixes (Schmautz et al. 2016). Em termos de composição elementar, os alimentos para peixes contêm cerca de 7,5% de azoto, 1,3% de fósforo e 46% de carbono (Schmautz, dados não publicados). Em termos de compostos orgânicos, os alimentos para peixes contêm proteínas (farinha de peixe ou à base de plantas), gorduras (óleo de peixe, óleos vegetais) e carboidratos (Boyd 2015). Os peixes herbívoros (como a tilápia) necessitam apenas de cerca de 25% de proteína na sua alimentação, em comparação com peixes carnívoros que requerem cerca de 55% de proteína (Boyd 2015). Tanto a farinha de peixe quanto a soja são insustentáveis (por diferentes razões), portanto, há pesquisas intensas para encontrar substitutos adequados de farinha de peixe e dietas à base de plantas (Boyd 2015; Davidson et al. 2013; Tacon & Metian 2008.

Se as razões de alimentação forem calculadas corretamente, todos os alimentos adicionados ao sistema são consumidos, e somente o que não for usado para crescimento e metabolismo é excretado (Figura 11). A proporção de nutrientes excretados também depende da qualidade e digestibilidade da dieta (Buzby & Lin 2014. A digestibilidade dos alimentos para peixes, o tamanho das fezes e a taxa de sedimentação são muito importantes para o funcionamento do sistema (Yavuzcan Yildiz et al. 2017). Portanto, a composição nutritiva da água do sistema aquapônico, resultante da qualidade da água adicionada, dos alimentos de peixes adicionados e de todas as reações metabólicas no sistema, é extremamente complexa e nem sempre atende às necessidades da planta. No entanto, o bem-estar dos peixes deve ser motivo de preocupação central e os alimentos para peixes devem ser escolhidos para se adequar às espécies de peixes em cada fase de desenvolvimento. A disponibilidade de nutrientes que podem ser assimilados pelas plantas tem de ser regulada numa segunda etapa.

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Figura 11: Fluxo ambiental de azoto e fósforo (em%) para (a) produção de gaiolas de tilápia do Nilo (após Montanhini Neto & Ostrensky 2015); (b) Produção de RAS (dados de Strauch et al. 2018). “Não explicado” indica a fração de N e P que não poderia ser atribuída a nenhuma categoria

Os dados da Tabela 10 mostram que a maioria dos nutrientes vegetais, mas especialmente P e Fe, se encontravam em concentrações significativamente mais baixas no sistema aquapônico investigado, em comparação com as soluções hidropônicas padrão. Esta parece ser uma situação típica da operação aquapônica; no entanto, as taxas de crescimento das culturas aquapônicas são, na maioria dos casos, satisfatórias (Schmautz, dados não publicados). Vejamos mais de perto este fenómeno.

Infelizmente, a interpretação desses dados é muito difícil. A razão é que, muito recentemente, na nutrição das plantas, a quase dois séculos de idade “Lei de Liebig” (o crescimento das plantas é controlado pelo recurso mais escasso) foi substituída por modelos matemáticos complicados que levam em conta as interações entre os elementos nutritivos individuais, compostos e íons (Baxter 2015. Estes métodos não permitem uma avaliação simples dos efeitos das alterações nos níveis de nutrientes num sistema hidropônico ou aquapónico. Além disso, devemos ter em mente que não existe uma formulação perfeita de requisitos nutricionais para uma determinada cultura. Os requisitos nutricionais variam de acordo com a variedade, o estágio do ciclo de vida, a duração do dia e as condições climáticas (Bittszansky et al. 2016; Resh 2013; Sonneveld & Voogt 2009.

De um modo geral, para um bom crescimento das plantas em hidropônico, a concentração de azoto deve manter-se acima de 165 mg/l de N, fósforo acima de 50 mg/l e potássio acima de 210 mg/l (Resh 2013). Na aquapônica, tais concentrações elevadas são difíceis de alcançar para vários elementos relevantes devido a três razões:

  1. Quanto maiores as concentrações na água, maior é a perda de nutrientes através da troca de água ou lodo. No entanto, mesmo em sistema fechado, é necessário um certo nível de troca de água, a fim de compensar perdas de evapotranspiração e reduzir a acumulação de componentes indesejados.

  2. Com a concentração elevada de nutrientes na água, componentes como sal ou toxinas se acumulam no sistema também.

  3. O fósforo reage com o cálcio se este estiver presente em concentrações mais elevadas e precipite como fosfato de cálcio.

As plantas que crescem no compartimento hidropônico têm requisitos específicos que dependem da variedade vegetal e da fase de crescimento (Resh 2013). Os nutrientes podem ser suplementados através da água do sistema (Schmautz et al. 2016) ou através da aplicação foliar (Roosta & Hamidpour 2011).

Quadro 10: Comparação das concentrações de nutrientes na solução-padrão hidropônica e na água de um sistema aquapónico fechado (Schmautz, dados não publicados)

Concentração [mg/l] Relação de concentração(hidropônico/aquapônico) Aquapônica (Schmautz, inédito) Hidroponia (otimizada para alface, Resh 2013) Macronutrientes N (como NÃO -) 3 147 165 1.1 N (como NH +) 4 2.8 15 5.4 P (como PO 3-) 4 5.1 50 10 K (como K+) 84 210 2.5 Mg (como Mg2+) 18 45 2.5 Ca (como Ca2+) 180 190 1.1 S (como SO 2-) 4 21 65 3.1 Micronutrientes Fe (como Fe2+) 0.2 4 20 Zn (Zn2+) 0.2 0,1 0,5 B (como B [OH]-) 4 0,1 0,5 5 Mn (como Mn2+) 1.4 0,5 0,4 Cu (como Cu2+) 0,1 0,1 1 Mo (como MoO 2-) 4 0,002 0,05 25

Normalmente, com taxas adequadas de estocagem de peixes, os teores de *azoto (N, como nitrato) * são suficientes para um bom crescimento das plantas, enquanto os teores de vários outros nutrientes, nomeadamente o ferro (Fe), o fósforo (P), o potássio (K) e o magnésio (Mg) ** são geralmente insuficientes para o crescimento máximo das plantas. Como visto na tabela, outros micronutrientes podem ser limitantes também. No aquapônico, é especialmente importante monitorar o pH, pois com um pH acima de 7 vários nutrientes (ver Figura 10) podem precipitar da água e, portanto, ficar indisponíveis para as plantas.

*Potássio (K) * não é necessário para os peixes que conduzem a uma composição baixa de potássio da ração dos peixes e a níveis ainda mais baixos de potássio disponíveis para as plantas (Seawright et al. 1998). Para fornecer potássio, o tampão de pH KOH é frequentemente usado, já que o pH geralmente diminui na aquapônica devido à nitrificação (Graber & Junge 2009). Isto tem o benefício adicional de aumentar os níveis de potássio, embora possa ser tóxico para os peixes. O valor da toxicidade aguda dos peixes CL50 foi relatado na ordem de 80 mg/l. Em sistemas aquapônicos plantados com tomate, potássio acumulado principalmente nos frutos (Schmautz et al. 2016).

*Ferro (Fe) * também é frequentemente um fator limitante na aquapônica, portanto, ele pode ser adicionado como uma medida preventiva antes que as deficiências se tornem aparentes. As altas concentrações de ferro não prejudicam um sistema aquapônico, embora possa dar uma ligeira cor vermelha à água. A fim de garantir a fácil absorção pelas plantas, o ferro deve ser adicionado como ferro quelatado, também conhecido como ferro isolado. Existem diferentes tipos de quelatos de ferro: Fe-edta, Fe-DTPA e Fe-eddha. O ferro pode ser adicionado à água do sistema (por exemplo, 2 mg L−1 uma vez a cada duas semanas) ou pulverizado diretamente sobre as folhas (aplicação foliar) de 0,5 g L−1 ) (Roosta & Hamidpour 2011).

A principal fonte de cálcio (Ca), magnésio (Mg), ** e *enxofre (S) * é a água da torneira, o que facilita a absorção pelas plantas, uma vez que os nutrientes já estão disponíveis (Delaide et al. 2017). No entanto, esses elementos estão frequentemente em níveis baixos em sistemas aquapônicos (Graber & Junge 2009; Seawright et al. 1998, Schmautz, dados inéditos). Especialmente **Ca é muitas vezes um fator limitante na aquapônica, uma vez que só pode ser transportado através da transpiração ativa de xilema. Quando as condições são muito úmidas, o cálcio pode estar disponível, mas bloqueado porque as plantas não estão transpirando. Aumentar o fluxo de ar com aberturas ou ventiladores pode evitar esse problema. Caso contrário, o carbonato de cálcio (CaCO3) ou o hidróxido de cálcio (Ca (OH)2) devem ser complementados.

*Zinco (Zn) * é usado como parte do processo de galvanização de algumas peças metálicas, que podem ser usadas na construção de AP (tanques de peixes, parafusos, etc.), e é encontrado em resíduos de peixes. Embora as deficiências de zinco sejam raras, a toxicidade do zinco pode representar um problema na aquapônica, porque enquanto as plantas podem tolerar um excesso, os peixes não podem. Os níveis de zinco devem ser mantidos entre 0,03 e 0,05 mg/l. A maioria dos peixes será estressada em 0,1 a 1 mg/l e começará a morrer em 4-8 mg/l. A melhor maneira de manter os níveis de zinco dentro do intervalo inofensivo é evitar equipamentos galvanizados (Storey 2018). No entanto, em alguns sistemas, podem ocorrer deficiências de zinco. A deficiência de zinco pode ser aliviada pela aplicação foliar de zinco quelatado (Treadwell et al. 2010.

Assim, surge a questão de saber se é necessário e eficaz adicionar nutrientes aos sistemas aquapônicos (Nozzi et al. 2018). Desde que o sistema esteja abastecido com peixes suficientes e o pH esteja dentro do nível correto, não é necessário adicionar nutrientes para plantas com um ciclo de colheita curto que não produzam frutos (por exemplo, folhas verdes como alface, Nozzi et al.* 2018). Em contrapartida, os vegetais frutíferos (por exemplo, tomates, beringelas) requerem suplementação de nutrientes. A quantidade de fertilizantes minerais necessários pode ser calculada usando o software HydroBuddy (Fernandez 2016) (Veja também o exercício no Módulo 6). Além de nossa experiência em complementar nutrientes minerais, no futuro fertilizantes hidropônicos orgânicos disponíveis comercialmente devem ser testados, a fim de definir quais não prejudicam a vida dos peixes. Recentemente, o tratamento do lodo de peixe em um digestor, e a reintrodução deste digestado no sistema de água, tem sido sugerido aumentar o suprimento de nutrientes para as plantas (Goddek et al. 2016. Outro benefício possível de fornecer ao sistema aquapônico nutrientes orgânicos, em vez de minerais, pode ser um efeito positivo na população microbiana.

*Copyright © Parceiros do Projeto Aqu @teach. Aqu @teach é uma Parceria Estratégica Erasmus+ no Ensino Superior (2017-2020) liderada pela Universidade de Greenwich, em colaboração com a Universidade de Zurique de Ciências Aplicadas (Suíça), a Universidade Técnica de Madrid (Espanha), a Universidade de Liubliana e o Centro Biotécnico Naklo (Eslovénia) . *

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