Absorção de água e nutrientes nas plantas
O crescimento das plantas depende de dois processos vitais: a absorção e o movimento de água e nutrientes das raízes aos brotos e o fabrico de açúcares por meio da fotossíntese na folhagem. No entanto, são os vasos e artérias internas das plantas que levam essas matérias-primas essenciais para onde são necessárias para o crescimento. Embora tenhamos uma bomba metabolicamente ativa na forma de um coração para bombear o líquido pelo sistema circulatório, as plantas requerem um sistema diferente para conduzir a água e os compostos que ela carrega no sistema vascular.
Os sistemas hidropónicos respondem à sede de água de uma planta de forma mais eficaz do que a maioria dos solos, desde que a estrutura física do substrato em crescimento seja ideal e a irrigação bem administrada. Esta é uma das principais vantagens da hidroponia, pois um fornecimento de água abundante que pode responder às necessidades das plantas sob condições de stress de temperaturas quentes e baixa humidade melhora significativamente o crescimento e os rendimentos. Grande parte da absorção de água pelas plantas hidropónicas é perdida pelos estômatos no processo de transpiração, com apenas cerca de 5% de toda a água acabando por ser incorporada no tecido vegetal. Isso pode significar que uma planta grande e madura sob condições de alta procura por evaporação pode exigir mais de um litro de água por dia e, em alguns casos, transportá-lo por muitos pés de haste até os pontos de crescimento e dossel.
O mecanismo de condução do transporte de água dentro dos vasos vegetais é chamado de mecanismo de coesão-tensão e depende das forças geradas pelas ligações de hidrogénio que fazem a água rodar em si mesma. As ligações de hidrogénio e a coesão criada entre as moléculas de água permitem que as colunas de água das folhas às raízes existam sob tensão substancial e é isso que permite o movimento da água dentro da planta sem nenhum mecanismo de bombeamento ativo. A tensão nesta coluna é criada por uma pressão negativa gerada pela evaporação da água da folhagem (ou seja, transpiração). À medida que a água é perdida das folhas, a tensão superficial puxa as moléculas de água para substituir as perdidas e a força é transmitida ao longo da coluna contínua de água até as raízes, onde a água é absorvida do substrato em crescimento. Como a água é necessária para a fotossíntese, o crescimento e a expansão celular e toda uma gama de reações bioquímicas, a manutenção e o movimento dessa coluna de água dentro da planta é um processo vital. Embora isso possa parecer um mecanismo automático, os fatores que impulsionam ou restringem a transpiração influenciam diretamente a absorção de água e a entrega dos compostos e nutrientes que ela carrega. A transpiração é essencial para a absorção de água e crescimento da planta e este é um processo sobre o qual temos algum controlo.
Tipburn é o resultado de um problema com o transporte de cálcio que se move dentro do fluxo de transpiração no xilema das raízes às pontas das folhas
Os produtores conhecem há muito os efeitos benéficos da transpiração em permitir que a planta arrefeça, mantendo assim os estômatos abertos para a absorção de CO2 para manter a fotossíntese em andamento. No entanto, a transpiração também é essencial para vários outros fatores, como manter a vitalidade da planta e permitir que o cálcio, que se move na corrente transpiracional, seja depositado nas novas células, evitando assim certos distúrbios fisiológicos, como queimaduras nas pontas e podridão do final da flor. Ao manipular o ambiente de cultivo da planta por meio de aquecimento, arrefecimento, controlo de humidade e a taxa de fluxo de ar, dirigimos diretamente a transpiração e o movimento da água das raízes às folhas dentro dos vasos do xilema. Quando a transpiração não está a ocorrer ou é muito limitada, a pressão osmótica pode regular algum movimento da água nas células da raiz; isso é comumente visto como pressão da raiz e pode causar formação de gotas de água nas margens das folhas, sob certas condições. A pressão da raiz geralmente não é observada em folhas de transpiração rápida. Os fatores que podem reduzir a absorção e o movimento de água dentro das plantas incluem aqueles que podem danificar os vasos do xilema ou as células das raízes através das quais a água passa. Esses são tipicamente patógenos como Pythium, Fusarium, murcha bacteriana e muitos outros que não apenas danificam e destroem as células da raiz, mas também o tecido vascular dentro da planta que forma o sistema de transporte. Outras condições, como seca e congelamento, podem causar quebra ou bolha de gás na coluna d'água; em casos graves, isso limita a fotossíntese e, prolongado, pode resultar em murchamento permanente e morte.
Absorção e movimento de nutrientes
O movimento dos nutrientes através das plantas começa com os iões que são dissolvidos na água à volta do sistema radicular. De lá, os pêlos das raízes absorvem esses solutos através dos elementos traqueais e de vasos do sistema vascular (vasos do xilema) e transportam por longas distâncias para cima, para onde são libertados no interior da folha ou do tecido do fruto. A captação de nutrientes pode ser realizada de duas maneiras diferentes, sendo a absorção ativa e a passiva. A absorção ativa de iões dos nutrientes requer uma fonte de energia, os iões movem-se do espaço externo das células da raiz para o espaço interno contra um gradiente de concentração. A energia necessária para isso é obtida do metabolismo celular e armazenada como ATP. A absorção passiva é onde os iões nutrientes fluem sem nenhuma necessidade direta de energia. Isso é difusão ou movimento através de uma membrana de um lado de maior concentração (a solução de água do solo) para um lado de menor concentração (dentro das células da raiz).
A estrutura física do substrato em crescimento e o controlo da irrigação são aspectos importantes tanto da absorção de água quanto de nutrientes
A absorção de nutrientes pelo sistema radicular e o movimento pelas vias das plantas também dependem de vários outros fatores - o oxigénio é necessário para as altas taxas de respiração das células radiculares que podem ocorrer em condições de cultivo quentes, criando a energia para a absorção ativa de iões de nutrientes. As condições de pH na zona da raiz determinam a disponibilidade de certos iões para absorção e stress hídrico ou alta CE pode restringir severamente a absorção de alguns elementos. A temperatura desempenha um papel na absorção de nutrientes e isso pode diferir consideravelmente com as espécies de plantas. As interações de nutrientes podem desempenhar um papel na disponibilidade para a absorção de certos iões e a competição pela absorção pode ocorrer até o ponto em que as deficiências são induzidas. Outro fator que pode desempenhar um papel na absorção e movimentação de nutrientes são as associações simbióticas com microorganismos. Embora essas interações tenham sido consideradas em grande parte com base no solo, há fortes evidências de que essas parcerias benéficas também são importantes para as culturas sem solo. É possível que até 80 por cento de todas as plantas estabeleçam algum tipo de simbiose micorrízica que auxilia na absorção de nutrientes. Micorrizas são fungos de várias classes diferentes que possuem vários métodos de colonizar células radiculares de plantas e auxiliar na movimentação de nutrientes para as raízes. Um dos mais comuns deles são os fungos micorrízicos arbusculares, que penetram na epiderme da raiz da planta e estendem as hifas para o substrato em crescimento, aumentando assim a área de superfície de absorção das raízes. Microrganismos de várias outras espécies também podem desempenhar um papel na absorção de nutrientes, o que não deve ser esquecido em sistemas hidropónicos, apesar da natureza abundante de elementos fornecidos por meio de uma solução nutritiva completa e balanceada.
Dentro da planta, alguns nutrientes também podem ser eliminados e remobilizados de tecidos mais velhos (como as folhas inferiores) para outras partes onde são necessários para o crescimento e desenvolvimento. Apenas alguns elementos nutrientes podem ser mobilizados, sendo estes N, P, K, Mg, Cl, Zn, Mo, e em situações onde isso está a ocorrer, os sintomas de deficiência serão vistos primeiro na folhagem mais velha. Sob a produção hidropónica com uma falta abundante de iões, a mobilização de nutrientes do tecido velho para o jovem pode não parecer necessária, no entanto, ocorre competição entre alguns elementos e fatores que podem restringir a absorção na zona da raiz. Os mais comumente vistos são a deficiência induzida de magnésio em folhas mais velhas de tomate, causada por altas taxas de absorção de potássio na zona da raiz. Dentro da planta, os nutrientes se movem dentro dos vasos do xilema e do floema, com N, P e K sendo móveis no floema, enquanto o Ca apenas se move dentro dos vasos do xilema transportados pelo fluxo transpiracional.
Resumo para produtores
Para maximizar a absorção de água e nutrientes e o transporte eficiente dentro de uma planta hidropónica, existem duas zonas principais que precisam ser controladas. Em primeiro lugar, a zona da raiz, onde o acesso a humidade e oxigénio suficientes irá, em todos os momentos, garantir um sistema radicular saudável com muitos fios de cabelo finos e uma grande área de superfície para absorção. Isso significa a seleção de um substrato de crescimento hidropónico adequado que pode conter humidade suficiente, mas ao mesmo tempo ter porosidade suficiente para fornecer oxigenação. Na cultura em solução, manter as taxas de oxigênio dissolvido na zona da raiz torna-se ainda mais essencial, particularmente conforme as temperaturas aumentam e menos oxigênio está disponível para a absorção pela raiz. Em segundo lugar, o movimento ascendente de água e solutos para as áreas de crescimento de células ativas através do sistema vascular. Isso é em grande parte impulsionado pela transpiração e manter boas taxas de fluxo de ar sobre as superfícies das folhas é um componente vital para manter as plantas hidratadas e em crescimento ativo. O uso de ventiladores de fluxo de ar horizontal e controlo de ventilação em estufas e outras áreas de cultivo são uma parte vital desse processo em plantações hidropónicas. O controlo da humidade para facilitar uma boa taxa de transpiração também é importante. O déficit de humidade ou pressão de vapor deve ser mantido dentro de uma faixa ideal que promova uma boa taxa de transpiração, mas não cause perda de água por evaporação tão rápida que a planta não consiga se repor e transportar água rápido o suficiente das raízes para as folhas.
As interações mais complexas envolvem o controlo sobre o pH, CE e taxas de nutrientes e equilíbrio dentro da zona da raiz para garantir que não restrinjam a absorção de certos elementos e o uso potencial de micorrízicos e outros inoculantes para auxiliar na absorção de nutrientes.
Bons cultivos ;)
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