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4.2 Sistemas Soilless

2 years ago

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A intensa pesquisa realizada no campo do cultivo hidropônico levou ao desenvolvimento de uma grande variedade de sistemas de cultivo (Hussain et al. 2014). Em termos práticos, todos eles também podem ser implementados em combinação com a aquicultura; no entanto, para isso, alguns são mais adequados do que outros (Maucieri et al. 2018). A grande variedade de sistemas que podem ser utilizados requer uma categorização dos diferentes sistemas sem solo (Tabela 4.1).

Quadro 4.1 Classificação dos sistemas hidropônicos de acordo com diferentes aspectos

tabela cabeça tr class="cabeçalho” Thcaracterística/th THO/TH Exemplos/th /tr /cabeça tbody tr class="ímpar” td ROWSPAN="6"Sistema sem soill/td td ROWSPAN="3"Sem substrato TDNFt (técnica de filme nutriente) /td /tr tr class="mesmo” tdaeroponics/TD /tr tr class="ímpar” TDFT (técnica de fluxo profundo) /td /tr tr class="mesmo” td ROWSPAN="3"Com substrato TDSubstratos orgânicos (turfa, fibra de coco, casca, fibra de madeira, etc.) /td /tr tr class="ímpar” td Substratos inorgânicos (lã de pedra, pedra-pomes, areia, perlita, vermiculita, argila expandida) /td /tr tr class="mesmo” TD Substratos sintéticos (poliuretano, poliestireno) /td /tr tr class="ímpar” td ROWSPAN="2"OPER/Fechado sistemas/td TDOPen ou sistemas run-to-waste td As plantas são alimentadas continuamente com solução “fresca” sem se recuperar a solução drenada dos módulos de cultivo (Fig. 4.1a) /td /tr tr class="mesmo” TDClosed ou sistemas de recirculação/td td A solução nutritiva drenada é reciclada e completada com falta de nutrientes para o nível comunitário certo (Fig. 4.1b) /td /tr tr class="ímpar” td ROWSPAN="2"Fornecimento de água/td TDContinuous/TD TDNFt (técnica de filme nutriente) DFT (técnica de fluxo profundo) /td /tr tr class="mesmo” TDPeriódicos/ Irrigação TDDRip, refluxo e fluxo, aeroponics/td /tr /tbody /tabela

4.2.1 Sistemas de substrato sólido

No início do cultivo sem solo na década de 1970, muitos substratos foram testados (Wallach 2008; Blok et al. 2008; Verwer 1978). Muitos falharam por razões como estar demasiado molhado, demasiado seco, não sustentável, demasiado caro e libertação de substâncias tóxicas. Vários substratos sólidos sobreviveram: lã de pedra, perlita, coir (fibra de coco), turfa, espuma de poliuretano e casca. Os sistemas de substrato sólido podem ser divididos da seguinte forma:

Substatos fibrosos Podem ser orgânicos (por exemplo, turfa, palha e fibra de coco) ou inorgânicos (por exemplo, lã de pedra). Eles são caracterizados pela presença de fibras de diferentes tamanhos, que conferem ao substrato uma alta capacidade de retenção de água (60— 80%) e uma modesta capacidade de ar (porosidade livre) (Wallach 2008). Uma elevada percentagem da água retida é facilmente disponível para a instalação, o que se reflete diretamente no volume mínimo de substrato por planta necessário para garantir um abastecimento de água suficiente. Nesses substratos não há gradientes óbvios de água e salinidade ao longo do perfil e, conseqüentemente, as raízes tendem a crescer mais rápido, uniformemente e abundantemente, usando todo o volume disponível.

Substatos granulares Eles são geralmente inorgânicos (por exemplo, areia, pedra-pomes, perlita, argila expandida) e são caracterizados por diferentes tamanhos de partículas e, portanto, texturas; eles têm alta porosidade e têm drenagem livre. A capacidade de retenção de água é bastante baixa (10— 40%), e grande parte da água retida não está facilmente disponível para a fábrica (Maher et al. 2008). Portanto, o volume necessário de substrato por planta é maior em comparação com os fibrosos. Em substratos granulares, observa-se um gradiente de umidade marcado ao longo do perfil e isso faz com que as raízes se desenvolvam principalmente no fundo dos recipientes. Tamanhos de partículas menores, aumento da capacidade de retenção de água, homogeneidade de umidade e maior CE e menor volume do substrato são necessários para a planta.

Os substratos são geralmente envoltos em revestimentos plásticos (chamados sacos ou lajes) ou inseridos em outros tipos de recipientes de vários tamanhos e de materiais sintéticos.

Antes de plantar, o substrato deve ser saturado, a fim de:

  • Fornecer abastecimento adequado de água e nutrientes em toda a laje de substrato.

  • Alcançar níveis uniformes de CE e pH.

  • Expulsar a presença de ar e fazer um molhamento homogêneo do material.

É igualmente importante que uma fase seca do substrato após o plantio estimule as plantas a evoluir a exploração homogênea de substrato por raízes para obter um sistema radicular abundante e bem distribuído nos vários níveis e expor as raízes ao ar. Usar um substrato pela segunda vez por reumecção pode ser um problema porque a saturação não é possível devido aos orifícios de drenagem no envelope plástico. Em um substrato orgânico (como o coir), adotando curvas de irrigação curtas e frequentes, é possível recuperar a capacidade de retenção de água para usá-lo pela segunda vez, mais facilmente do que substratos inertes (lã de pedra, perlite) (Perelli et al. 2009).

4.2.2 Substratos para Sistemas de Base Média

Um substrato é necessário para a ancoragem das raízes, um suporte para a planta e também como um mecanismo nutritivo de água devido à sua microporosidade e capacidade de troca catiônica.

As plantas cultivadas em sistemas sem solo são caracterizadas por uma proporção desequilibrada de broto/raiz, demandas por água, ar e nutrientes que são muito maiores do que em condições de campo aberto. Neste último caso, as taxas de crescimento são mais lentas e as quantidades de substrato são teoricamente ilimitadas. Para satisfazer estes requisitos, é necessário recorrer a substratos que, isoladamente ou em mistura, assegurem condições físico-químicas óptimas e estáveis. Uma série de materiais com diferentes características e custos pode ser usada como substratos, conforme ilustrado na Fig. 4.2. No entanto, ainda, não há um substrato que possa ser usado universalmente em todas as situações de cultivo.

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Fig. 4.2 Materiais utilizáveis como substratos em sistemas sem solo

4.2.3 Caracterização de Substratos

A densidade aparente (BD) BD é expressa pelo peso seco do substrato por unidade de volume. Permite a ancoragem das raízes e oferece suporte à planta. O BD ideal para culturas em um recipiente varia entre 150 e 500 kg msup-3/sup (Wallach 2008). Alguns substratos, devido à sua baixa BD e à sua folga, como é o caso da perlita (cerca de 100 kg msup-3/sup), do poliestireno em grânulos (cerca de 35 kg msup-3/sup) e da turfa Sphagnum_ não comprimida (cerca de 60 kg msup-3/sup), não são adequados para uso isoladamente, especialmente com plantas que cresçam verticalmente.

Quadro 4.2 Principais características físico-químicas das turfas e das fibras de coco. (dm = matéria seca)

tabela cabeça tr class="cabeçalho” th ROWSPAN="2"características/th th COLSPAN="2"Bogs/th ThFen bregs/th th ROWSPAN="2"fibra de coco (coir) /th /tr tr TDBlond/TD TDBrown/TD TDBlack/TD /tr /cabeça tbody tr class="mesmo” TDMatéria orgânica (% dm) /td td94—99/td td94—99/td td55—75/td td94—98/td /tr tr class="ímpar” tDash (% dm) /td td1—6/td td1—6/td td23—30/td td3—6/td /tr tr class="mesmo” TDPorosidade total (% vol) /td td84—97/td td88—93/td td55—83/td td94—96/td /tr tr class="ímpar” TDCapacidade de retenção de água (% vol) /td td52—82/td td74—88/td td65—75/td td80—85/td /tr tr class="mesmo” Porosidade TDFree (% vol) /td td15—42/td td6—14/td td6—8/td td10—12/td /tr tr class="ímpar” TDDensidade a granel (kg msup3/sup) /td td60—120/td td140—200/td td320—400/td td65—110/td /tr tr class="mesmo” TDCEc (meq%) /td td100—150/td td120—170/td td80—150/td td60—130/td /tr tr class="ímpar” TDAzoto total (% dm) /td td0.5—2.5/td td0.5—2.5/td td1.5—3.5/td td0.5—0.6/td /tr tr class="mesmo” TDC/N/td td30—80/td td20—75/td td10—35/td td70—80/td /tr tr class="ímpar” Tdcálcio (% dm) /td td2/td td—/td /tr tr class="mesmo” TdpH (HSub2/Subo) /td td3.0—4.0/td td3.0—5.0/td td5.5—7.3/td td5.0—6.8/td /tr /tbody /tabela

Fonte: Enzo et al. (2001)

Porosidade O substrato ideal para culturas em vasos deve ter uma porosidade de pelo menos 75% com percentagens variáveis de macroporos (15— 35%) e microporos (40— 60%), dependendo das espécies cultivadas e das condições ambientais e das culturas (Wallach 2008; Blok et al. 2008; Maher et al. 2008). Em recipientes de pequeno porte, a porosidade total deve atingir 85% do volume (Bunt 2012). A estrutura deve ser estável ao longo do tempo e deve resistir à compactação e à redução do volume durante as fases de desidratação.

Capacidade de retenção de água A capacidade de retenção de água garante níveis adequados de umidade do substrato para as culturas, sem necessidade de recorrer a irrigações frequentes. No entanto, a capacidade de retenção de água não deve ser muito alta, a fim de evitar asfixia radicular e muito resfriamento. A água disponível para a instalação é calculada pela diferença entre a quantidade de água na capacidade de retenção e a retida no ponto de murcha. Deve situar-se em torno de 30 a 40% do volume aparente (Kipp et al. 2001). Finalmente, deve-se considerar que, com o aumento constante da biomassa do sistema radicular durante o crescimento, a porosidade livre no substrato é gradualmente reduzida e as características hidrológicas do substrato são modificadas.

_Cation Exchange Capacity (CEC) _ CEC é uma medida de quantos catiões podem ser retidos em superfícies de partículas de substrato. Em geral, os materiais orgânicos têm maior CEC e maior capacidade tampão do que os minerais (Wallach 2008; Blok et al. 2008) (Tabela 4.2).

pH É necessário um pH adequado para atender às necessidades das espécies cultivadas. Substratos com um pH baixo são mais adequados para culturas em recipientes, pois são mais facilmente modificados para os níveis desejados pela adição de carbonato de cálcio e também porque atendem às necessidades de um maior número de espécies. Além disso, durante o cultivo, o valor do pH tende a aumentar devido à irrigação com água rica em carbonatos. O pH também pode variar em relação ao tipo de fertilizante utilizado. É mais difícil corrigir um substrato alcalino. Isto pode, no entanto, ser conseguido através da adição de enxofre ou fertilizantes fisiologicamente ácidos (sulfato de amónio, sulfato de potássio) ou fertilizantes constitucionalmente ácidos (fosfato mineral).

_Condutividade Elétrica (CE) _ Os substratos devem ter um teor de nutrientes conhecido e baixos valores CE (ver também Quadro 4.4). Muitas vezes, é preferível utilizar um substrato quimicamente inerte e adicionar os nutrientes em relação às necessidades específicas das culturas. Deve ser dada especial atenção aos níveis comunitários. Níveis elevados de CE indicam a presença de iões (por exemplo, NASUP+/SUP) que, embora não sejam importantes como nutrientes, podem desempenhar um papel decisivo na adequação do substrato.

Saúde e segurança A saúde nos sistemas e a segurança dos agentes são proporcionadas pela ausência de agentes patogénicos (nemátodos, fungos, insectos), substâncias potencialmente fitotóxicas (pesticidas) e sementes de ervas daninhas. Alguns materiais produzidos industrialmente (argila expandida, perlita, lã de pedra, vermiculita e poliestireno) garantem altos níveis de esterilidade devido às altas temperaturas aplicadas durante o processamento.

Sustentabilidade Outra característica importante de um substrato é o seu perfil de sustentabilidade. Muitos substratos comumente usados enfrentam desafios ecológicos relacionados à sua proveniência, processo de produção e/ou processamento subsequente e pegada em fim de vida útil. A este respeito, substratos provenientes de materiais com baixa pegada ecológica (modificados de forma ambientalmente amigável e, em última análise, biodegradáveis) são uma característica extra a considerar. A reutilização do substrato também pode ser um aspecto importante da sustentabilidade de um substrato.

Cost Por último, mas não menos importante, o substrato deve ser barato ou pelo menos econômico, prontamente disponível e padronizado do ponto de vista físico-químico.

4.2.4 Tipo de substratos

A escolha dos substratos vai desde produtos de origem orgânica ou mineral presentes na natureza e submetidos a uma transformação especial (por exemplo, turfa, perlita, vermiculita) até aos de origem orgânica derivados de actividades humanas (por exemplo, resíduos ou subprodutos agrícolas, industriais e urbanos actividades) e de origem industrial obtidas por processos de síntese (por exemplo, poliestireno).

4.2.4.1 Materiais orgânicos

Esta categoria inclui substratos orgânicos naturais, incluindo resíduos, resíduos e subprodutos de natureza orgânica derivados de produtos agrícolas (estrume, palha, etc.) ou, por exemplo, industriais, subprodutos da indústria da madeira, etc., ou de assentamentos urbanos, por exemplo, lamas de depuração, etc. processamento adicional, como extração e maturação.

Todos os materiais que podem ser usados em hidroponia também podem ser usados em AP. No entanto, como a carga bacteriana em uma solução AP pode ser maior do que em soluções hidropônicas convencionais, pode-se esperar que substratos orgânicos possam estar propensos a uma taxa de decomposição aumentada, causando problemas de compactação do substrato e aeração radicular. Portanto, materiais orgânicos podem ser considerados para culturas com um ciclo de crescimento mais curto, enquanto substratos minerais podem ser preferidos para culturas com um longo ciclo de crescimento.

**Turfa

A turfa, usada sozinha ou com outros substratos, é atualmente o material de origem orgânica mais importante para a preparação do substrato. O termo turfa refere-se a um produto derivado de resíduos de briófitos (Sphagnum), Cyperaceae (Trichophorum, Eriophorum, Carex) e outros (Calluna, Phragmites, etc.) transformados em condições anaeróbias.

Os brejos levantados são formados em ambientes frios e muito chuvosos. A água da chuva, sem sais, é mantida na superfície por musgos e resíduos vegetais, criando um ambiente saturado. Em brejos levantados podemos distinguir uma camada mais profunda e decomposta de cor escura (turfa marrom) e uma camada ligeiramente decomposta e mais rasa de uma cor clara (_turfa loira). Ambas as turfas são caracterizadas por boa estabilidade estrutural, disponibilidade muito baixa de nutrientes e pH ácido, enquanto diferem principalmente em sua estrutura (Tabela 4.2).

As turfas marrons, com poros muito pequenos, têm uma maior capacidade de retenção de água e menos porosidade livre para o ar e têm maior capacidade de CEC e tampão. As características físicas variam em relação ao tamanho da partícula que permite a absorção de água de 4 a 15 vezes o seu próprio peso. Os brejos levantados geralmente satisfazem os requisitos necessários para um bom substrato. Além disso, eles têm propriedades constantes e homogêneas, e assim podem ser explorados industrialmente. No entanto, a utilização destas turfas requer correções de pH com, por exemplo, carbonato de cálcio (CaCOSub3/Sub). Geralmente, para uma turfa Sphagnum com pH 3—4, devem ser adicionados 2 kg msup-3/sup de CaCOSub3/Sub para aumentar o pH de uma unidade. Deve ser dada atenção para evitar a secagem completa do substrato. Deve-se também ter em conta que a turfa é submetida a processos de decomposição microbiológica que, ao longo do tempo, podem aumentar a capacidade de retenção de água e reduzir a porosidade livre.

Os pântanos estão presentes principalmente em áreas temperadas (por exemplo, Itália e oeste da França), onde Cyperaceae, Carex e Phragmites são dominantes. Estas turfas são formadas na presença de água estagnada. O teor de oxigênio, sais e cálcio na água permitem uma decomposição e umificação mais rápidas, em comparação com a que ocorre nos brejos levantados. Isto resulta numa turfa muito escura, marrom a preta, com um teor de nutrientes mais elevado, em especial azoto e cálcio, um pH mais elevado, maior densidade aparente e uma porosidade livre muito menor (Tabela 4.2). Eles são bastante frágeis no estado seco e têm uma plasticidade notável no estado úmido, o que confere alta susceptibilidade à compressão e deformação. A relação carbono/nitrogênio (C/N) está geralmente entre 15 e 48 (Kuhry e Vitt 1996; Abad et al. 2002). Devido às suas propriedades, a turfa preta é de baixo valor e não é adequada como substrato, mas pode ser misturada com outros materiais.

Note-se que, em alguns países, há um impulso para reduzir o uso e a extração de turfa para reduzir os efeitos ambientais e vários substitutos de turfa foram identificados com sucesso variado.

Fibra de Coco

A fibra de coco (coir) é obtida a partir da remoção das cascas fibrosas dos cocos e é um subproduto da indústria de copra (produção de óleo de coco) e extracção de fibras, sendo composta quase exclusivamente por lignina. Antes de usar, é compostado por 2 a 3 anos, e depois é desidratado e comprimido. Antes do seu uso, ele deve ser reidratado adicionando até 2 a 4 vezes de seu volume comprimido com água. A fibra de coco possui características físico-químicas que são semelhantes à turfa loira (Tabela 4.2), mas com as vantagens de ter um pH mais alto. Também tem um impacto ambiental mais baixo do que a turfa (exploração excessiva de turfeiras) e a lã de pedra onde há problemas com a eliminação. Esta é uma das razões pelas quais é cada vez mais preferida em sistemas sem solo (Olle et al. 2012; Fornes et al. 2003).

Substrato à base de madeira

Substratos orgânicos derivados da madeira ou dos seus subprodutos, tais como cascas, aparas de madeira ou pó de serra, também são utilizados na produção global de plantas comerciais (Maher et al. 2008). Os substratos baseados nesses materiais geralmente possuem bom teor de ar e altas condutividades hidráulicas saturadas. As desvantagens podem incluir baixa capacidade de retenção de água, arejamento insuficiente causado pela atividade microbiana, distribuição inadequada do tamanho das partículas, imobilização de nutrientes ou efeitos negativos devido ao acúmulo de sal e compostos tóxicos (Dorais et al. 2006).

4.2.4.2 Materiais inorgânicos

Esta categoria inclui as matérias naturais (por exemplo, areia, pedra-pomes) e os produtos minerais derivados de processos industriais (por exemplo, vermiculita, perlita) (quadro 4.3).

Tabela 4.3 Principais características químico-físicas dos substratos inorgânicos utilizados em sistemas sem solo

tabela cabeça tr class="cabeçalho” Thsubstratos/th thDensidade a granel (kg msup3/sup) /th Porosidade total (%vol) /th Porosidade livre (%vol) /th THWaterRetention Capacidade (%vol) /th Cec (meq%) /th oC (MS cmsup1/sup) /th THPH/th /tr /cabeça tbody tr class="ímpar” TDS/TD td1400—1600/td td40—50/td td1—20/td td20—40/td td20—25/td td0.10/td td6.4—7.9/td /tr tr class="mesmo” TDPUMICE/TD td450—670/td td55—80/td td30—50/td td24—32/td td—/td td0.08—0.12/td td6.7—9.3/td /tr tr class="ímpar” TDVulcanic tuffs/td td570—630/td td80—90/td td75—85/td td2—5/td td3—5/td td—/td td7.0—8.0/td /tr tr class="mesmo” TDvermiculite/TD td80—120/td td70—80/td td25—50/td td30—55/td td80—150/td td0.05/td td6.0—7.2/td /tr tr class="ímpar” TDPERLITE/TD td90—130/td td50—75/td td30—60/td td15—35/td td1.5—3.5/td td0.02—0.04/td td6.5—7.5/td /tr tr class="mesmo” TDEXPanded argila/td td300—700/td td40—50/td td30—40/td td5—10/td td3—12/td td0.02/td td4.5—9.0/td /tr tr class="ímpar” TDStone lã/td td85—90/td td95—97/td td10—15/td td75—80/td td—/td td0.01/td td7.0—7.5/td /tr tr class="mesmo” TDEXPanded Poliestireno/TD td6—25/td td55/td td52/td td3/td td—/td td0.01/td td6.1/td /tr /tbody /tabela

Fonte: Enzo et al. (2001)

Areia

As areias são materiais naturais inorgânicos com partículas entre 0,05 e 2,0 mm de diâmetro, provenientes da intemperização de diferentes minerais. A composição química das areias pode variar de acordo com a origem, mas, em geral, é constituída por 98.0— 99,5% de sílica (SiOSub2/Sub) (Perelli et al. 2009). As areias com menor teor de carbonato de cálcio e pH 6,4—7.0 são mais adequadas como material de substrato porque não influenciam a solubilidade do fósforo e de alguns microelementos (por exemplo, ferro, manganês). Como todos os substratos de origem mineral, as areias têm baixa CEC e baixa capacidade de tamponamento (Tabela 4.3). As areias finas (0,05—0,5 mm) são as mais adequadas para uso em sistemas hidropônicos em misturas de 10 a 30% em volume com materiais orgânicos. Areias grossas (\ >0,5 mm) podem ser usadas para aumentar a capacidade de drenagem do substrato.

Pumica

A pedra-pomes é composta por silicato de alumínio de origem vulcânica, sendo muito leve e porosa, podendo conter pequenas quantidades de sódio e potássio e vestígios de cálcio, magnésio e ferro, dependendo do local de origem. É capaz de reter cálcio, magnésio, potássio e fósforo a partir das soluções de nutrientes e liberá-los gradualmente para a planta. Geralmente tem um pH neutro, mas alguns materiais podem ter pH excessivamente alto, boa porosidade livre, mas baixa capacidade de retenção de água (Tabela 4.3). A estrutura, no entanto, tende a deteriorar-se bastante rapidamente, devido à fácil quebra das partículas. A pedra-pomes, adicionada à turfa, aumenta a drenagem e arejamento do substrato. Para uso em horticultura, são preferidas partículas de pedra-pomes de 2 a 10 mm de diâmetro (Kipp et al. 2001).

** Tufos Vulcânico**

Tuffs derivam de erupções vulcânicas, com partículas que variam entre 2 e 10 mm de diâmetro. Podem ter uma densidade aparente compreendida entre 850 e 1100 kg msup-3/sup e uma capacidade de retenção de água entre 15% e 25% em volume (Kipp et al. 2001).

Vermiculite

A vermiculita compreende filossilicatos hidrosos de magnésio, alumínio e ferro, que no estado natural possuem uma estrutura lamelar fina que retém pequenas gotas de água. A vermiculita esfoliada é comumente utilizada na indústria hortícola e é caracterizada por uma alta capacidade tampão e valores CEC semelhantes aos das melhores turfas (Tabela 4.3), mas, em comparação com estas, apresenta maior disponibilidade de nutrientes (5— 8% de potássio e 9— 12% de magnésio) (Perelli et al. 2009). NHSub4/Subsup+/Sup é especialmente fortemente retido pela vermiculita; a atividade das bactérias nitrificantes, no entanto, permite a recuperação de parte do nitrogênio fixo. Da mesma forma, a vermiculita liga mais de 75% de fosfato de forma irreversível, enquanto possui baixa capacidade absorvente para CLSUP-/SUP, NOsub3/subsup-/sup e SOsub4/subsup-/sup. Estas características devem ser cuidadosamente avaliadas quando a vermiculite é usada como substrato. A estrutura da vermiculita não é muito estável devido a uma baixa resistência à compressão e tende a deteriorar-se ao longo do tempo, reduzindo a drenagem da água. Pode ser usado sozinho; no entanto, é preferível misturá-lo com perlite ou turfa.

Perlite

Perlite compreende silicato de alumínio de origem vulcânica contendo 75% SiOsub2/Sub e 13% Alsub2/Sub3/Sub. A matéria-prima é esmagada, peneirada, comprimida e aquecida a 700—1000° C. A estas temperaturas, a pouca água contida na matéria-prima se transforma em vapor, expandindo as partículas em pequenos agregados cinzentos esbranquiçados que, ao contrário da vermiculita, têm uma estrutura celular fechada. É muito leve e possui alta porosidade livre mesmo após a imersão. Não contém nutrientes, tem CEC negligenciável e é praticamente neutro (Tabela 4.3) (Verdonk et al. 1983). O pH, no entanto, pode variar facilmente, porque a capacidade tampão é insignificante. O pH deve ser controlado através da qualidade da água de irrigação e não deve cair abaixo de 5,0 para evitar a fitotóxica efeitos do alumínio. A estrutura celular fechada permite que a água seja mantida apenas na superfície e nos espaços entre as aglomerações, de modo que a capacidade de retenção de água é variável em relação às dimensões das aglomerações. É comercializado em tamanhos diferentes, mas o mais adequado para horticultura é de 2 a 5 mm de diâmetro. Pode ser usado como substrato em camas de enraizamento, pois garante uma boa aeração. Em misturas com materiais orgânicos, aumenta a suavidade, permeabilidade e arejamento do substrato. Perlite pode ser reutilizado por vários anos, desde que seja esterilizado entre os usos.

Argila expandida

A argila expandida é obtida pelo tratamento de pó de argila a cerca de 700 C. São formados agregados estáveis e, dependendo do material de argila usado, possuem valores variáveis em relação ao CEC, pH e densidade aparente (Tabela 4.3). A argila expandida pode ser utilizada em misturas com materiais orgânicos em quantidades de cerca de 10— 35% em volume, para as quais proporciona maior aeração e drenagem (Lamanna et al. 1990). As argilas expandidas com valores de pH acima de 7,0 não são adequadas para uso em sistemas sem solo.

Lão de Pedra

A lã de pedra é o substrato mais utilizado no cultivo sem solo. A mistura liquefeita é extrudida em fios de 0,05 mm de diâmetro e, após compressão e adição de resinas especiais, o material assume uma estrutura fibrosa muito leve com alta porosidade (Tabela 4.3).

A lã de pedra é quimicamente inerte e, quando adicionada a um substrato, melhora a sua aeração e drenagem e também oferece uma excelente ancoragem para as raízes das plantas. É usado sozinho, como substrato de semeadura e para cultivo sem solo. As lajes utilizadas para o cultivo podem ser empregadas para vários ciclos de produção dependendo da qualidade, desde que a estrutura seja capaz de garantir porosidade suficiente e disponibilidade de oxigênio para sistemas radiculares. Normalmente, após vários ciclos de colheita, a maior parte da porosidade do substrato é preenchida com raízes antigas e mortas, e isso se deve à compactação do substrato ao longo do tempo. O resultado é uma profundidade reduzida de substrato onde as estratégias de irrigação podem necessitar de adaptação.

Zeólitas

As zeólitas compreendem silicatos de alumínio hidratado caracterizados pela capacidade de absorver elementos gasosos; são ricos em macro e microelementos, possuem alto poder absorvente e possuem alta superfície interna (estruturas com poros de 0,5 mm). Este substrato é de grande interesse, uma vez que absorve e libera lentamente iões KSUP+/Sup e NHSub4/Subsup+/Sup, enquanto não é capaz de absorver Clsup-/Sup e Nasup+/Sup, que são perigosos para as plantas. As zeólitas são comercializadas em formulações que diferem no teor de N e P e que podem ser utilizadas na sementeira de sementes, no enraizamento de estacas ou na fase de cultivo (Pickering et al. 2002).

4.2.4.3 Materiais sintéticos

Os materiais sintéticos incluem materiais plásticos de baixa densidade e resinas sintéticas de permuta iónica. Estes materiais, chamados “expandidos”, porque são obtidos por um processo de dilatação a altas temperaturas, ainda não são amplamente utilizados, mas possuem propriedades físicas adequadas para equilibrar as características de outros substratos.

Poliestireno expandido

O poliestireno expandido é produzido em grânulos de 4 a 10 mm de diâmetro com uma estrutura celular fechada. Não se decompõe, é muito leve e tem uma porosidade muito elevada, mas com uma capacidade de retenção de água extremamente baixa (Tabela 4.3). Não tem CEC e praticamente zero capacidade tampão, por isso é adicionado ao substrato (por exemplo, turfa) exclusivamente para melhorar a sua porosidade e drenagem. O tamanho de partícula preferido é de 4—5 mm (Bunt 2012).

Espuma de poliuretano

A espuma de poliuretano é um material de baixa densidade (12-18 kg msup-3/sup) com uma estrutura porosa que permite a absorção de água igual a 70% do seu volume. É quimicamente inerte, tem um pH quase neutro (6,5—7,0), não contém nutrientes úteis disponíveis para as plantas e não sofre decomposição (Kipp et al. 2001). No mercado, é possível encontrá-lo sob a forma de grânulos, cubos de enraizamento ou blocos. Como uma lã de pedra, também pode ser usada para cultivo sem solo.

4.2.5 Preparação de substratos mistos de cultivo

Substratos mistos podem ser úteis para reduzir os custos gerais do substrato e/ou para melhorar algumas características dos materiais originais. Por exemplo, turfa, vermiculita e coir podem ser adicionados para aumentar a capacidade de retenção de água; perlita, poliestireno, areia grossa e argila expandida para aumentar a porosidade e drenagem livres; turfa loira para aumentar a acidez; maiores quantidades de material orgânico ou quantidades adequadas de solo argiloso para aumentar a CEC e tampão ; e substratos de baixa decomposição para maior durabilidade e estabilidade. As características das misturas raramente representam a média dos componentes porque com a mistura as estruturas são modificadas entre as partículas individuais e, consequentemente, a relação das características físicas e químicas. Em geral, as misturas com baixo teor de nutrientes são preferíveis, a fim de ser capaz de gerenciar melhor o cultivo. A relação correta entre os diferentes constituintes de uma mistura também varia com as condições ambientais em que ela opera. Em altas temperaturas, é racional utilizar componentes que possuam uma maior capacidade de retenção de água e que não permitam evaporação rápida (por exemplo, turfa) e, ao mesmo tempo, são resistentes à decomposição. Em contraste, em ambientes úmidos, com baixa radiação solar, os componentes caracterizados por alta porosidade são preferidos para garantir uma boa drenagem. Neste caso, será necessário adicionar substratos grosseiros, como areia, pedra-pomes, argila expandida e poliestireno expandido (Bunt 2012).


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