História Título: Gestão de nutrientes - Parte 3 - sistemas de recirculação

Questão 16
Maio / Jun - 1994
História Título: Gestão de nutrientes - Parte 3 - sistemas de recirculação
Autor: Rick Donnan

"Sistemas de recirculação (sistemas fechados) têm muitas vantagens. No entanto, um dos seus maiores problemas é a dificuldade de manejo de nutrientes, um aspecto que raramente é mencionado em livros e artigos. Consequência muitos produtores não reconhecem a necessidade de boas técnicas de manejo de nutrientes, e pode entrar em sérias dificuldades. Esta é uma razão importante pela qual actualmente mais de 10% da produção mundial da safra hidropônico comercial, usa esses sistemas. Este artigo detalha a base da alimentação em sistemas de recirculação e dá conselhos práticos sobre a sua gestão. "

Alcance
Neste artigo eu estou apenas discutindo aspectos relacionados com a gestão de sistemas de recirculação de nutrientes. Há muitos outros aspectos da gestão global que também são importantes se um sistema está a funcionar bem. Estes incluem a temperatura ea aeração da solução nutritiva, e à prevenção e controle da doença. Conhecimentos gerais da planta, como ela cresce, suas pragas e doenças, etc, também é vital se você está a crescer uma boa colheita, especialmente em escala comercial. Estes aspectos não estão incluídos neste artigo, mas devem ser mantidos sempre em mente.

Se comparar com recirculação não-sistemas de recirculação, há as seguintes diferenças gerais: Rega e CE (condutividade elétrica) são geralmente mais fáceis de gestão nos sistemas de recirculação. gestão de nutrientes é geralmente mais fácil em sistemas não-circulação. gestão pH é relativamente fácil, principalmente com controle automático, mas pode dar problemas em qualquer sistema.

Tipos de Sistemas
Existem dois tipos de cerrado ou de recirculação, os sistemas: com fluxo contínuo, e aquelas com fluxo intermitente.

O mais comum dos sistemas de fluxo contínuo é NFT (Nutrient Film Technique). Aqui solução nutritiva é bombeada de um tanque na parte superior de canais. Ele desce do canal em uma película fina e retorna para o tanque para ser reciclada. Detalhes dessa técnica são dadas em hidroponia maioria dos livros. O mais conhecido deles é o ABC de NFT pelo Dr. Alan Cooper.

Houve também um artigo detalhado no NFT - o Desafio Canalização por Rob Smith em março / abril 1994 questão da prática de hidroponia e estufas. Outra técnica é a cultura da água, onde as plantas são cultivadas em um tanque com solução nutritiva. Isto agora é raramente usado. Ele executa semelhante ao NFT em termos de gestão de nutrientes, mas não em muitos outros aspectos da gestão.

O mais comum dos sistemas de fluxo intermitente é a inundação "e" dreno técnica. solução nutritiva é bombeada periodicamente de um tanque em um sistema contendo um meio de crescimento. A solução excedente então é drenada de volta ao tanque. Há muitas versões diferentes da técnica, mas eles se comportam de forma semelhante em termos da gestão de nutrientes.

Tipos de técnicas de gestão
Os diagramas esquemáticos nas figuras 1, 3, 5 e 7 dão uma indicação dos quatro principais técnicas de gestão de rega, CE e pH em sistemas de recirculação. Emparelhados com estes em números 2, 4, 6 e 8 são padrões típicos da mudança no CE com o tempo de um sistema NFT operado dessas maneiras. Ajustes quando a água e / ou nutrientes é adicionada são indicados.

Estes padrões são típicos de verão, quando a demanda por nutrientes é alta ea demanda de água por transpiração é ainda maior. Vou considerar o caso normal em que o objectivo da CE é típico, digamos CE 2.0mS/cm sobre (cF 20). Nestas condições, a planta é consumir mais água do que relativamente está na solução em torno das raízes. Se nada for adicionada a um sistema, isso irá resultar em aumento da CE. O pano de fundo este assunto foi discutido em detalhe na parte 2 desta série em jan / fev 1994 emissão de Práticas hidroponia e estufas.

Os padrões de inundação e sistemas de drenagem podem variar ligeiramente dos apresentados por esses sistemas operam em ciclos. O reservatório de retenção e crescimento médio terão padrões diferentes, mas relacionadas. Uma vez que a drenagem seja concluída, o reservatório em condições permanecerão inalterados até o próximo ciclo. No entanto, no meio estão mudando de forma semelhante ao sistema NFT. Por isso, a inundação típicas e padrão de drenagem vai mudar em pequenos passos ao invés de uma mudança contínua, em NFT. Outros que isso os padrões globais são semelhantes.

Para ambos os tipos, quanto e quão rápido a CE irá mudar significativamente dependem:

- condições climáticas e sua influência sobre a absorção da planta;
- o volume total da solução de trabalho por planta e
- a CE inicial.

No caso de inundação e de drenagem, haverá a fatores adicionais:

- a frequência dos ciclos;
- os volumes relativos das soluções no tanque e meio de crescimento e
- o grau de mistura e / ou deslocamento da solução no meio da solução do tanque durante o ciclo das cheias.

pH é influenciado de maneiras bem diferentes para a CE e não tem nenhum padrão geral. No curto prazo, pH elevado é reduzida pela adição de ácido, eo pH baixo levantadas pela adição de álcali.

Técnica 1
Esta técnica é ilustrada na Figura 1. Além da água, pH e controle da CE são todas automáticas. Por conveniência, o diagrama mostra a injeção de ácido apenas para controle de pH. Alcalinos também podem ser utilizados. Eu comento mais sobre controle de pH mais tarde.

Obviamente, pH e CE automático de controle de sistemas de fluxo contínuo é excelente, desde que o controlador está funcionando corretamente. A CE de modelo típico é mostrado na Figura 2. verificação manual regular de CE e pH é um sensível salvaguarda. controladores da CE são geralmente muito confiáveis.

O controle automático do tanque de inundação e sistemas de drenagem também é excelente, desde o controle é sensivelmente ligado ao ciclo de cheias e drenagem. Consulte também a técnica de 2.

Técnica 2
Esta técnica é mostrado na Figura 3. A água compõe do tanque é automático, geralmente por válvula de bóia, ou seja, o nível do tanque é mantido constante. Aqui a água e os nutrientes estão sendo retomadas, mas somente a água está sendo substituído. Por conseguinte, a CE vai cair até a solução do tanque é trazido à força pela adição de nutrientes. A CE é verificada periodicamente e ajustada para o valor desejado pela adição de nutrientes para o tanque com a mão. O pH é ajustado, se necessário pela adição de ácido ou alcalino com a mão. A CE de modelo típico é mostrado na Figura 4.

Cuidados devem ser tomados aquando da constituição desta técnica de inundação e sistemas de drenagem. Se demasiado compõem água é adicionada ao tanque durante o ciclo de inundações, transbordamento do reservatório, quando será o retorno de drenagem. Há uma série de maneiras para evitar isso, o mais simples de ser para definir o compõem float suficientemente baixo que a altura é suficiente esquerda para a solução de retorno.

Técnica 3
Técnica 3 é o controle totalmente manual. Há duas versões principais do presente.

3A técnica é ilustrada na Figura 5. O tanque é, em parte ou totalmente degradado então recarregados como um lote por adição de água e / ou nutrientes.

O aspecto mais importante desta técnica é que os efeitos da adição são verificados. Primeiro, o CE original pode ser verificado para permitir uma estimativa dos valores a serem adicionados. Uma vez que o tanque foi enchido novamente é permitido à esquerda para continuar a recirculação através do sistema até as leituras se estabilizaram. A CE e pH são, então, ajustado ao valor exigido, se necessário. A CE de modelo típico é mostrado na Figura 6.

A parte essencial desta técnica é permitir que o tempo de mistura. Isso é porque ele não é apenas a solução no reservatório a ser utilizado, mas também a solução do sistema. A mistura é ainda mais importante para a inundação e sistemas de drenagem. O primeiro ciclo de inundações deve ser prorrogado até o volume da solução de CE de alta no médio foi deslocado de volta para o tanque, e misturado. Mais ajustes podem ser feitos. Não fazendo nenhuma tentativa de misturar em solução a médio antes do ajuste final da CE pode levar a problemas graves.

Por que a mistura e controlo são importantes se tornarão evidentes quando se considera a segunda versão desta técnica.

Técnica 3b
3B técnica é ilustrada na Figura 7. O tanque é, em parte ou totalmente degradado, em seguida, recarregado usando uma força padrão solução nutritiva. No entanto, a CE obtida no sistema não é controlado ou regulado. Essa técnica realmente pode levar ao desastre.

Growers às vezes enganam a si mesmos que, por ter misturado um tanque cheio de solução nova, então todo o sistema é novo e está tudo OK. No entanto, mesmo se a nova solução está em um CE razoável, a solução antiga é mais forte ainda no meio. Quando estes são misturados a CE resultante será maior. Se esta prática continua a CE continuará a aumentar até, eventualmente, ocorrer um desastre. A CE de modelo típico é mostrado na Figura 8.

Essa situação geralmente ocorre quando o agricultor não tiver um medidor de EC, ou não utilizá-lo. Quando CE sobe em um sistema, então, eventualmente, a planta apresenta sintomas de stress. Se esta for detectada a tempo, o produtor pode liberar o sistema fortemente com a água. Isto dá um choque para as plantas, mas é muito melhor do que ser demasiado tarde. Se não for detectado a tempo, as plantas morrerão. Conheci casos em que a CE já subiu mais de 5 vezes maior do que o produtor se destina.

A principal causa deste aumento é a alta absorção de água pela planta. No entanto, existe uma outra causa comum para agravar o problema. Muitas vezes a quantidade de nutrientes adicionados ao reencher o tanque foi calculado com capacidade de tanque cheio. No entanto, o tanque pode ser reabastecido antes que ele esteja vazio. Portanto, menos água é adicionada que foi calculado. Coloque a outra maneira ao redor, mais nutrientes foi adicionado ao fazer a água que foi calculado. Daí CE ficar ainda maior. Uma variação deste é que o volume calculado do tanque é errado. Outra é que o volume do fabricante, especificação tem sido utilizado, que não se refere à capacidade total da capacidade de trabalho.

Efeitos combinados
Para os padrões de onde nasce o CE, há uma série de fatores que podem tornar o efeito mais grave. São eles:

- As temperaturas mais elevadas;
- tempos de ciclo mais longo entre as inundações e cheias em sistemas de drenagem;
- maior tempo entre os ajustes;
- mistura pobre no interior do sistema;
- volume do tanque pequena exploração;
- volume de solução por planta pequena.

Quanto maior o objectivo da CE, ou o ponto de partida, então o maior e mais rápida ascensão será. Se o objectivo é muito baixo, digamos assim abaixo de 1,0 mS / cm (10cF), o padrão de CE será revertida. Ou seja, a CE vai cair por causa da grande quantidade de água presente. Especialmente com a técnica de dois isto pode levar a CE muito baixos e de fome de nutrientes da planta.

Volume de solução por planta e CE Alterar
Quanto menor o volume por planta, a forma mais rápida e grave, a mudança no CE será. Isso se aplica a todos os tipos de sistemas. Esta situação é ilustrada na Figura 9. Neste caso, não é somente CE para que as mudanças são mais graves. Também se aplica a outros aspectos vitais, tais como pH, temperatura, balanço de nutrientes, eo acúmulo de íons de problema como o sódio eo cloro.

Ciclo de Freqüência e CE Alterar
Na inundação e sistemas de drenagem do tempo entre os ciclos de bombeamento irá influenciar o grau de aumento da CE. Quando o tempo entre os ciclos fica maior, por isso a CE sobe mais alto. Portanto, o aumento pode ser reduzida, mantendo os ciclos mais curtos, ou seja, através de bombeamento com mais freqüência. Isto é indicado na Figura 10.

Melhorar o controle manual da CE
Estudar os padrões CE descrito anteriormente pode indicar caminhos em que as técnicas podem ser modificados para melhorar o controlo da CE em sistemas manuais.

O mais importante é verificar regularmente para descobrir o que realmente está acontecendo dentro do seu sistema. Trata-se comportando da maneira que você pensava, ou na verdade você está realmente ficando muito maior CE. Sem um contador, bom controle da CE é praticamente impossível. Um medidor de EC é essencial para o bom mesmo o menor dos produtores comerciais.

Se você não tiver um medidor de EC e não pode verificar suas soluções, então provavelmente você terá de descartar regularmente. Aqui estão alguns pontos a considerar que deve ajudar a melhorar o controle da CE:

- Verifique e ajuste a CE freqüentemente, uma alta CE antes do ajuste indica que deveria ter sido feito mais cedo;
- Considere se o seu aquário é muito pequeno para o número de plantas que fornece, talvez você faria melhor com um aquário maior ou cisão de parte do sistema para outro tanque.
- Coletar as amostras solução quando o sistema estiver bem misturado, ou seja, inundação e fuga - após um ciclo de bombeamento e não antes;
- Bomba de tempo suficiente para obter a mistura razoável, mas não;
- Mantenha a sua inundação e fuga de ciclos curtos, em vez de longos.

Instalar uma válvula bóia no seu tanque pode evitar os riscos de alta CE, como agora você tem a composição de água automático e da CE vai cair até ajustá-lo (Figura 4). É importante verificar regularmente a CE. Defina a flutuar em um nível razoável para sothat composição do tanque não está saturado com água durante o ciclo de bombeamento.

O cultivador do passatempo que não podem pagar um medidor de EC não precisam se desesperar. Não é bastante amplo intervalo de CE para a maioria das culturas que terão apenas leves efeitos na produtividade e qualidade, significativa apenas para o agricultor comercial bom. Para mais detalhes, consulte a Parte 1 desta série em novembro / dezembro de 1993 questão da prática de hidroponia e estufas. Portanto, muitos dos passos acima será útil para o cultivador do passatempo.

Em particular, a composição da água através de uma válvula tendo float reduz substancialmente os riscos. Uma válvula antiga cisterna com uma arruela de novo seria mais barato, fácil e eficaz. Calcule seu adição de nutrientes para dar o máximo CE está preparado para ter. Se possível, pedir um contador para verificar o seu valor real.

Se a água automático compõem está fora, em seguida, certifique-se que as soluções iniciais não são mais fortes do CE 1,5 mS / cm (cF15). Para atingir este complemento não superior a 1,0 grama de fertilizante seco por litro de água, ou menos, se a água já é elevado em sais. Fisicamente verificar os volumes de seus tanques, e usar apenas adubo suficiente para coincidir com o real da água que você adicionar. Em caso de dúvida, especialmente no verão, ocasionalmente, adicionar apenas água, sem adubo.

Controle de pH
O pH de uma solução pode influenciar a disponibilidade dos íons individuais dentro dessa solução. Simplificando, como mudanças no pH íon determinado nutriente pode tornar-se progressivamente mais insolúvel, deixando menos do que o íon disponível para agir como um nutriente. O pH é de pouca influência sobre um intervalo, mas se vai longe demais, especialmente muito alto, então resultar problemas graves. A influência direta do pH sobre as plantas é importante para o solo, mas parece relativamente sem importância em hidroponia. Citando Salisbury e Ross Fisiologia Vegetal ...

Pouco se sabe sobre por que algumas plantas são nativas de solos de pH baixo e outros para solos com pH mais elevado. Certamente uma das razões é a concorrência. Se usarmos técnicas hidropônico para estudar o crescimento de várias espécies, aparentemente preferindo diferentes níveis de pH, que normalmente acham que fazer razoavelmente bem em uma faixa de pH bastante ampla. Mas na natureza, até mesmo uma ligeira vantagem de uma espécie sobre outra pode levar à eliminação dos menos bem adaptados.

Há muitas sugestões diferentes quanto ao intervalo de pH que não causará problemas com disponibilidade e algumas delas são muito estreitas. David Huett recomendação é de 5,2 para 7.5pH é realista, especialmente para os produtores de hobby, desde a forma de quelatos de ferro é usado. Os cultivadores comerciais usaria um intervalo mais estreito, em um nível para atender às suas culturas particulares.

O controle é feito com ácido de pH mais baixo, que é o mais comum. Se o pH precisa ser aumentado, em seguida, alcalóide é usado. Os ácidos comumente usados são fosfórico, nítrico ou sulfúrico, e as bases são hydroxice potássio e bicarbonato de potássio.

Os controladores mais caros têm injetores separados para ambos os ácidos e álcalis. medidores de pH e os controladores são geralmente confiáveis, mas o elo mais fraco é o eletrodo de pH. Devem, portanto, ser verificada regularmente, de preferência diariamente, e padronizada.

Obviamente, se um produtor comercial pode permitir o controle do pH, este é um bom caminho a percorrer. Se não, então um bom medidor de pH é essencial e deve ser normalizado regularmente, como mencionado anteriormente. Para os produtores mais hobby, tiras pH seria adequada.

Um aspecto do controle do pH deve ser observado se usar o controle manual ou automático. Isto é, que o ácido ou alcalino contribui íons de nutrientes para a solução e deve ser contabilizada. Produtores de muitas vezes não conseguem fazer isso. Um caso para tomar cuidado especial quando a solução exige grandes quantidades de ácido adicionado para manter o seu pH controlado. Se isso for feito com ácido fosfórico a níveis de fosfato pode subir muito alto.

Qualidade da Água
Esta é abordado em detalhes na parte 2 desta série janeiro / fevereiro 1994 edição de práticas Hidroponia & Estufas revista.

Deteriora a qualidade da água tem um efeito cada vez mais severas em matéria de gestão de nutrientes em sistemas de recirculação. Os piores problemas nutricionais provenientes de sódio, cloreto e boro. Dependendo da cultura, qualidade da água pode ser ruim o suficiente que é impossível com recirculação de água não tratada. O tratamento mais viável neste caso é a osmose reversa.

Balanço de nutrientes em sistemas de recirculação
Para informações mais detalhadas sobre a alimentação, consulte a Parte 2 desta série.

A primeira parte da Figura 11 mostra um acúmulo típico com o tempo de íons não-essencial em um sistema fechado. Esta é olhar para um sistema de recirculação que a CE é controlado a um nível objetivo. Se você começar com um certo nível básico de íons não-essenciais, como o sódio eo cloreto, que não são absorvidos pela planta, então eles vão construir. Ao mesmo tempo, os nutrientes são absorvidos, pelo que a sua proporção relativa está caindo. Isto não continuará para sempre, é claro. No entanto, mais ele vai, então não é apenas a solução de recirculação de construção para os níveis tóxicos de íons como o sódio, mas a quantidade de nutrientes também está diminuindo. Esta combinação de fome de nutrientes e problemas de toxicidade de compostos nutricionais.

Ao mesmo tempo, tipo similar de coisas que estão acontecendo com os íons de vários nutrientes dentro desse sistema. Eles estão ficando fora de equilíbrio.

Um exemplo clássico do que pode acontecer com uma má gestão é mostrada na Tabela 1.

A Tabela 1. Análise da solução nutritiva de um sistema NFT de alface comercial mostrando desequilíbrio grave. Sydney, Junho de 1990 (Finlayson)

Composição mg / 1 #
Nutrient Comercial Formula Feed Solution Solução após 2 semanas

- Boro 0,42 0,31 1,35
- Cálcio 104 130 276
- Cobre 0,04 0,07 0 57
- Ferro 3,2 1,1 2,8
- Potássio 255 211 3
- Magnesium25 32 97
- Manganese0.43 0,48 0,08
- Sódio 4 23
- Phosphorus29 31 31
- Enxofre 33 44 194
- Zinco 0,2 0,26 0,75
- N Nitrato 155 146 109

# Todos ajustados para a mesma força que os outros alimentos.

Em apenas duas semanas não há virtualmente nenhum deixou de potássio. O manganês tem também quase desapareceu, e demais elementos estão subindo fortemente, especialmente enxofre. Embora o nível de sódio não é ainda elevado, aumentou muito fortemente, passando de um valor extremamente baixo inicial.

Dumping
O que é feito quando os nutrientes estão ficando fora de equilíbrio, ou quando íons como o sódio eo cloreto estão construindo? A técnica mais comum é a de "dump" alguma solução do sistema, como mostrado na Figura 11. Isso geralmente é feito uma vez um ponto crítico parece ter sido alcançado. Esse ponto crítico é muitas vezes baseada em um intervalo de tempo, geralmente obtidos a partir de livros, consultores e outros produtores, etc sugestões típicas podem ser "nunca", "oito semanas", "4 semanas", "1 ª semana, etc, que é correto?

Eu sugiro fortemente que todo sistema é diferente. Em primeiro lugar, há a questão de que o ponto crítico deve ser. Em segundo lugar, a taxa de variação do saldo solução dentro de um sistema individual depende de inúmeros factores. Estes incluem a estação, o clima, a qualidade do abastecimento de água, a geometria do sistema, a adequação dos alimentos nutricionais, a cultura e seu estágio de crescimento, etc

Considere um sistema que tem um pequeno tanque para um lote de plantas, ou seja, um volume baixo por planta no sistema. Neste caso, o desequilíbrio de nutrientes vai acontecer muito mais rápido do que em um sistema que tem um grande volume por planta. Obviamente, o produtor precisa para permitir isso, e todos os outros fatores que mencionei. Esta é uma tarefa praticamente impossível.

Portanto, sugiro que a única maneira de um produtor de comerciais para saber realmente em que estágio de despejo é pela análise. Quando o estudo da análise, talvez com alguma ajuda, eles podem avaliar com precisão a situação. semanas "Sim, esse equilíbrio é ainda bastante sensato, eu poderia continuar a" pouco mais, ou "Oh querida, isso é realmente muito fora do balanço, que deveria ter despejado há". Você pode realmente dizer apenas analisando. Além disso, como a taxa de captação ea mudança é muito mais lento no inverno que no verão, você esperaria de despejo com menos freqüência no inverno que no verão.

Depois de ter algumas informações sobre a forma como o sistema funciona você deve ser capaz de elaborar um calendário para a análise. Isto irá provavelmente reduzir o número necessário. Análise também permitirá que você ajustar a sua formulação de rações se for inadequada.

Se você tem um sistema que está completamente vazia, então você começa com nova solução contendo uma proporção mínima de cloreto de sódio. Quando você chegar ao dumping deste sistema enquanto ele estiver funcionando, você não vai voltar ao nível original de cloreto de sódio, mesmo de ter esvaziado o tanque completamente. Isso ocorre porque a solução utilizada não só no tanque, mas também no sistema, mesmo que você deixe escorrer completamente. Há uma quantidade surpreendente de líquido realizada dentro dos sistemas. Quando misturado com a solução fresca isto dá algum desequilíbrio inicial eo acúmulo.

Hemorragia
A outra maneira de ir eu chamo de "sangramento", que é feito em muitos sistemas de grande porte. Em vez de despejar regularmente, você sangra do sistema de uma parte do montante que será usado. Esta é feita de forma contínua, ou pelo menos diariamente. Isso é mostrado na Figura 5. Neste caso, a partir de um novo começo os íons não essencial construir até um nível, mas depois se equilibrar. Isso evita os picos e depressões associadas dumping e permite controle mais estável. Embora raramente utilizada deliberadamente em pequenas unidades comerciais, o sangramento é freqüentemente usado inadvertidamente. Isso é feito com vazamentos no sistema. Muitos produtores involuntariamente resolver os seus problemas de nutrição potencial desta forma.

Gestão de Resíduos
A parte final desta série irá lidar com a gestão responsável de soluções nutritivas que são lançadas a partir de sistemas hidropônicos.

A próxima parte desta série abordará o gerenciamento detalhado de abrir ou não de recirculação, tipos de sistemas.

Sobre o Autor
Rick Donnan é engenheiro químico, que tem trabalhado em tempo integral em hidroponia comercial desde 1981. Ele consegue hidropônico Serviços de Consultoria e Sistemas Growool Horticultural em Sydney. Rick foi o presidente da Fundação da Associação Australiana hidropônico e é presidente da Sociedade Internacional para Soilless Cultura (ISOSC).