Chen Tongqiang, etc. Tecnologia de engenharia agrícola para cultivo em estufa. Publicado em Pequim às 17h30 do dia 6 de janeiro de 2023.

Um bom controle da condutividade elétrica (CE) e do pH da rizosfera é essencial para alcançar alta produtividade do tomateiro em cultivo hidropônico em estufas inteligentes de vidro. Neste artigo, o tomateiro foi utilizado como objeto de cultivo, e as faixas ideais de CE e pH da rizosfera em diferentes estágios de desenvolvimento foram resumidas, assim como as medidas técnicas de controle correspondentes em caso de anormalidades, de modo a fornecer subsídios para a produção agrícola em estufas de vidro tradicionais.

Segundo estatísticas incompletas, a área de cultivo em estufas inteligentes de vidro com múltiplos vãos na China atingiu 630 hectares e continua a expandir-se. As estufas de vidro integram diversas instalações e equipamentos, criando um ambiente de crescimento adequado para as plantas. Um bom controle ambiental, irrigação precisa com água e fertilizantes, práticas agrícolas corretas e proteção das plantas são os quatro principais fatores para alcançar alta produtividade e alta qualidade dos tomates. No que diz respeito à irrigação precisa, seu objetivo é manter a condutividade elétrica (CE), o pH, o teor de água no substrato e a concentração de íons na rizosfera em níveis adequados. Uma boa CE e pH na rizosfera são essenciais para o desenvolvimento das raízes e a absorção de água e fertilizantes, pré-requisitos necessários para manter o crescimento, a fotossíntese, a transpiração e outros processos metabólicos das plantas. Portanto, manter um bom ambiente na rizosfera é uma condição necessária para alcançar alta produtividade.

O descontrole da condutividade elétrica (CE) e do pH na rizosfera terá efeitos irreversíveis no equilíbrio hídrico, no desenvolvimento radicular, na eficiência de absorção de fertilizantes pelas raízes (resultando em deficiência de nutrientes), na concentração iônica nas raízes (resultando em deficiência de nutrientes) e assim por diante. O cultivo e a produção de tomate em estufas de vidro adotam o sistema de cultivo sem solo. Após a mistura de água e fertilizante, a aplicação integrada de ambos é realizada por meio de gotejamento. A CE, o pH, a frequência, a fórmula, a quantidade de líquido de retorno e o horário de início da irrigação afetam diretamente a CE e o pH da rizosfera. Neste artigo, são resumidos os valores ideais de CE e pH da rizosfera em cada estágio do cultivo de tomate, as causas de alterações anormais nesses parâmetros e as medidas corretivas são apresentadas, fornecendo subsídios e orientações técnicas para a produção em estufas de vidro tradicionais.

CE e pH adequados da rizosfera em diferentes estágios de crescimento do tomate

A condutividade elétrica (CE) da rizosfera reflete principalmente a concentração iônica dos principais elementos presentes no solo. A fórmula empírica para o cálculo consiste em dividir a soma das cargas aniônicas e catiônicas por 20; quanto maior o resultado, maior a CE da rizosfera. Uma CE adequada na rizosfera proporciona uma concentração iônica uniforme e adequada dos elementos para o sistema radicular.

De modo geral, seu valor é baixo (CE da rizosfera < 2,0 mS/cm). Devido à pressão de intumescimento das células radiculares, haverá uma demanda excessiva de absorção de água pelas raízes, resultando em mais água livre nas plantas. Esse excesso de água livre será utilizado para brotação foliar, alongamento celular e crescimento das nervuras da planta. Seu valor é alto (CE da rizosfera no inverno > 8 a 10 mS/cm, CE da rizosfera no verão > 5 a 7 mS/cm). Com o aumento da CE da rizosfera, a capacidade de absorção de água pelas raízes torna-se insuficiente, o que leva ao estresse hídrico nas plantas e, em casos graves, ao murchamento (Figura 1). Ao mesmo tempo, a competição entre folhas e frutos por água levará à redução do teor de água nos frutos, o que afetará a produtividade e a qualidade dos mesmos. Quando a condutividade elétrica (CE) da rizosfera é moderadamente aumentada em 0 a 2 mS/cm, observa-se um bom efeito regulador no aumento da concentração de açúcares solúveis/teor de sólidos solúveis dos frutos, ajustando o equilíbrio entre o crescimento vegetativo e reprodutivo da planta. Por isso, os produtores de tomate-cereja que buscam qualidade frequentemente adotam CE rizosférico mais elevada. Constatou-se que o teor de açúcares solúveis em pepino enxertado foi significativamente maior do que no controle sob irrigação com água salobra (3 g/L de água salobra preparada no próprio cultivo, com proporção de NaCl:MgSO4:CaSO4 de 2:2:1, adicionada à solução nutritiva). A variedade de tomate-cereja 'Honey' da Holanda caracteriza-se pela manutenção de uma CE rizosférico elevada (8 a 10 mS/cm) durante todo o ciclo de produção, resultando em frutos com alto teor de açúcar, porém com produtividade relativamente baixa (5 kg/m²).

O pH da rizosfera (adimensional) refere-se principalmente ao pH da solução da rizosfera, que afeta principalmente a precipitação e a dissolução de cada íon elementar na água e, consequentemente, a eficácia da absorção de cada íon pelo sistema radicular. Para a maioria dos íons elementares, a faixa de pH ideal é de 5,5 a 6,5, o que garante a absorção normal de cada íon pelo sistema radicular. Portanto, durante o cultivo do tomateiro, o pH da rizosfera deve ser sempre mantido entre 5,5 e 6,5. A Tabela 1 mostra a faixa de controle da condutividade elétrica (CE) e do pH da rizosfera em diferentes estágios de crescimento de tomates de frutos grandes. Para tomates de frutos pequenos, como o tomate-cereja, a CE da rizosfera em diferentes estágios é de 0 a 1 mS/cm maior do que a dos tomates de frutos grandes, mas todos os ajustes seguem a mesma tendência.

Causas anormais e medidas de ajuste da CE da rizosfera do tomate

A CE da rizosfera refere-se à CE da solução nutritiva ao redor do sistema radicular. Na Holanda, quando se planta lã de rocha para tomateiros, os produtores utilizam seringas para sugar a solução nutritiva da lã de rocha, e os resultados são mais representativos. Em circunstâncias normais, a CE de retorno é próxima da CE da rizosfera, portanto, a CE de retorno do ponto de amostragem é frequentemente usada como CE da rizosfera na China. A variação diurna da CE da rizosfera geralmente aumenta após o nascer do sol, começa a diminuir e se estabiliza no pico da irrigação, e aumenta lentamente após a irrigação, como mostrado na Figura 2.

As principais razões para a alta condutividade elétrica (CE) de retorno são a baixa taxa de retorno, a alta CE de entrada e a irrigação tardia. A quantidade de água irrigada no mesmo dia é menor, o que indica uma baixa taxa de retorno. O objetivo do retorno da água é lavar completamente o substrato, garantindo que a CE da rizosfera, o teor de água no substrato e a concentração de íons na rizosfera estejam dentro da faixa normal. Com uma baixa taxa de retorno, o sistema radicular absorve mais água do que íons, o que explica o aumento da CE. A alta CE de entrada leva diretamente à alta CE de retorno. De acordo com a regra geral, a CE de retorno é de 0,5 a 1,5 mS/cm maior que a CE de entrada. A última irrigação terminou mais cedo naquele dia e a intensidade luminosa ainda estava alta (300 a 450 W/m²) após a irrigação. Devido à transpiração das plantas impulsionada pela radiação, o sistema radicular continuou a absorver água, o teor de água no substrato diminuiu, a concentração de íons aumentou e, consequentemente, a CE da rizosfera aumentou. Quando a CE da rizosfera é alta, a intensidade da radiação é alta e a umidade é baixa, as plantas enfrentam estresse por falta de água, que se manifesta seriamente como murchamento (Figura 1, à direita).

A baixa condutividade elétrica (CE) na rizosfera deve-se principalmente à alta taxa de retorno do líquido, ao término tardio da irrigação e à baixa CE na entrada do líquido, o que agrava o problema. A alta taxa de retorno do líquido leva a uma proximidade infinita entre a CE de entrada e a CE de retorno. Quando a irrigação termina tarde, especialmente em dias nublados, juntamente com baixa luminosidade e alta umidade, a transpiração das plantas é fraca, a taxa de absorção de íons elementares é maior do que a da água, e a taxa de diminuição do teor de água na matriz é menor do que a da concentração de íons na solução, o que leva a uma baixa CE no líquido de retorno. Como a pressão de intumescimento das células dos pelos radiculares das plantas é menor do que o potencial hídrico da solução nutritiva da rizosfera, o sistema radicular absorve mais água e o balanço hídrico fica desequilibrado. Quando a transpiração é fraca, a planta libera água na forma de gotejamento (Figura 1, à esquerda) e, se a temperatura for alta à noite, o crescimento da planta será prejudicado.

Medidas de ajuste quando a CE da rizosfera estiver anormal: ① Quando a CE de retorno for alta, a CE de entrada deve estar dentro de uma faixa razoável. Geralmente, a CE de entrada para tomates de frutos grandes é de 2,5 a 3,5 mS/cm no verão e de 3,5 a 4,0 mS/cm no inverno. Em segundo lugar, melhore a taxa de retorno de líquidos, o que deve ser feito antes da irrigação de alta frequência ao meio-dia, garantindo que o retorno de líquidos ocorra a cada irrigação. A taxa de retorno de líquidos está positivamente correlacionada com o acúmulo de radiação. No verão, quando a intensidade da radiação ainda for superior a 450 W/m² e a duração for superior a 30 minutos, deve-se adicionar manualmente uma pequena quantidade de água (50 a 100 mL/gotejador), sendo preferível que não ocorra retorno de líquidos. ② Quando a taxa de retorno de líquidos for baixa, os principais motivos são alta taxa de retorno de líquidos, baixa CE e última irrigação tardia. Considerando o horário da última irrigação, esta geralmente termina de 2 a 5 horas antes do pôr do sol, sendo que em dias nublados e no inverno a irrigação termina antes do previsto, e em dias ensolarados e no verão, a irrigação é atrasada. O controle da taxa de retorno do líquido é feito de acordo com a radiação solar acumulada. Geralmente, a taxa de retorno do líquido é inferior a 10% quando a radiação solar acumulada é inferior a 500 J/(cm².d), e varia entre 10% e 20% quando a radiação solar acumulada é de 500 a 1000 J/(cm².d), e assim por diante.

Causas anormais e medidas de ajuste do pH da rizosfera do tomateiro

Geralmente, o pH do efluente é 5,5 e o pH do lixiviado varia entre 5,5 e 6,5 em condições ideais. Os fatores que afetam o pH da rizosfera incluem a formulação do substrato, o meio de cultura, a taxa de lixiviação, a qualidade da água, entre outros. Quando o pH da rizosfera é baixo, as raízes queimam e a matriz da lã de rocha se dissolve seriamente, como mostrado na Figura 3. Quando o pH da rizosfera é alto, a absorção de Mn²⁺, Fe³⁺, Mg²⁺ e PO₄³⁻ é reduzida, o que leva à ocorrência de deficiência de elementos, como a deficiência de manganês causada pelo pH elevado da rizosfera, conforme mostrado na Figura 4.

Em termos de qualidade da água, a água da chuva e a água de filtração por membrana de osmose reversa são ácidas, e o pH da solução-mãe geralmente varia entre 3 e 4, o que resulta em um pH baixo na solução de entrada. Hidróxido de potássio e bicarbonato de potássio são frequentemente usados ​​para ajustar o pH da solução de entrada. A água de poço e a água subterrânea são frequentemente reguladas com ácido nítrico e ácido fosfórico, pois contêm HCO3-, que é alcalino. Um pH de entrada anormal afetará diretamente o pH de retorno, portanto, um pH de entrada adequado é fundamental para a regulação. Quanto ao substrato de cultivo, após o plantio, o pH da solução de retorno do substrato de farelo de coco é próximo ao da solução de entrada, e um pH anormal da solução de entrada não causará flutuações drásticas no pH da rizosfera em um curto período, devido à boa capacidade de tamponamento do substrato. No cultivo em lã de rocha, o valor do pH da solução de retorno após a colonização é alto e se mantém por um longo período.

Em termos de fórmula, de acordo com a diferente capacidade de absorção de íons pelas plantas, os sais podem ser divididos em sais ácidos fisiológicos e sais alcalinos fisiológicos. Tomando o NO3- como exemplo, quando as plantas absorvem 1 mol de NO3-, o sistema radicular libera 1 mol de OH-, o que leva ao aumento do pH da rizosfera. Já quando o sistema radicular absorve NH4+, libera a mesma concentração de H+, o que leva à diminuição do pH da rizosfera. Portanto, o nitrato é um sal básico fisiológico, enquanto o sal de amônio é um sal ácido fisiológico. Geralmente, o sulfato de potássio, o nitrato de cálcio e amônio e o sulfato de amônio são fertilizantes ácidos fisiológicos, o nitrato de potássio e o nitrato de cálcio são sais alcalinos fisiológicos e o nitrato de amônio é um sal neutro. A influência da taxa de retorno de líquidos no pH da rizosfera se reflete principalmente na lavagem da solução nutritiva da rizosfera, e o pH anormal da rizosfera é causado pela concentração desigual de íons na rizosfera.

Medidas de ajuste quando o pH da rizosfera estiver anormal: ① Primeiro, verifique se o pH da solução afluente está dentro de uma faixa adequada; (2) Ao usar água com alto teor de carbonato, como água de poço, o autor observou que o pH da solução afluente estava normal, mas após o término da irrigação, o pH aumentou. Após análise, a possível causa foi o aumento do pH devido à ação tamponante do HCO3-, portanto, recomenda-se o uso de ácido nítrico como regulador ao usar água de poço como fonte de irrigação; (3) Quando a lã de rocha é usada como substrato de plantio, o pH da solução de retorno permanece alto por um longo período no início do plantio. Nesse caso, o pH da solução afluente deve ser reduzido para 5,2~5,5 e, ao mesmo tempo, a dosagem de sais ácidos fisiológicos deve ser aumentada, substituindo-se o nitrato de cálcio por nitrato de amônio e o nitrato de potássio por sulfato de potássio. Deve-se observar que a dosagem de NH4+ não deve exceder 1/10 do N total na fórmula. Por exemplo, quando a concentração total de N (NO3- + NH4+) no afluente for de 20 mmol/L, a concentração de NH4+ for inferior a 2 mmol/L, e o sulfato de potássio puder ser usado em vez do nitrato de potássio, deve-se observar que a concentração de SO4^2-(4) Em termos de taxa de retorno de líquidos, a quantidade de irrigação deve ser aumentada a cada vez e o substrato deve ser lavado, especialmente quando lã de rocha é usada para plantio, pois o pH da rizosfera não pode ser ajustado rapidamente em um curto período de tempo usando sal ácido fisiológico, portanto, a quantidade de irrigação deve ser aumentada para ajustar o pH da rizosfera a uma faixa razoável o mais rápido possível.

Resumo

Uma faixa adequada de condutividade elétrica (CE) e pH na rizosfera é essencial para garantir a absorção normal de água e fertilizantes pelas raízes do tomateiro. Valores anormais podem levar à deficiência de nutrientes, desequilíbrio hídrico (estresse por falta de água/excesso de água livre), queima das raízes (CE alta e pH baixo) e outros problemas. Como os efeitos anormais na CE e no pH da rizosfera demoram a se manifestar, uma vez que o problema ocorre, significa que essas alterações já persistiram por vários dias, e o processo de normalização leva tempo, afetando diretamente a produção e a qualidade. Portanto, é importante monitorar diariamente a CE e o pH da água de entrada e de retorno.

FIM

[Informação citada] Chen Tongqiang, Xu Fengjiao, Ma Tiemin, etc. Método de controle de CE e pH da rizosfera do cultivo de tomate sem solo em estufa de vidro [J]. Tecnologia de Engenharia Agrícola, 2022,42(31):17-20.