Você precisa de luzes de cultivo para hidroponia?

Hoje em dia, o cultivo hidropónico interior está a tornar-se cada vez mais popular, seja em apartamentos urbanos apertados ou em estufas agrícolas modernas. O cultivo hidropônico é como um pequeno feitiço mágico que nos permite cultivar uma vegetação luxuriante em espaços limitados.

Por que é tão popular?

Existem dois destaques principais: Em primeiro lugar, a altíssima taxa de utilização do espaço. Você não precisa mais de vastas extensões de terra para criar um oásis verde; em segundo lugar, o cultivo sem solo reduz os problemas associados ao solo, como lidar com pragas e doenças. A limpeza é muito mais fácil em comparação com o plantio tradicional no solo.

Contudo, o ponto focal que precisamos discutir é este: Quando você decide praticar cultivo hidropônico em casa ou em instalações comerciais, é necessário ter um crescer leve?

Todos já ouvimos que a luz é vital para o crescimento das plantas, mas sendo a hidroponia um tipo específico de cultivo, a luz precisa de mudar? E qual o papel que as luzes crescentes podem desempenhar nisso? Acompanhe enquanto exploramos a estrada!

Limitações da luz natural em ambientes hidropônicos

No cultivo hidropônico doméstico ou em estufa, a disponibilidade natural da luz solar pode ser significativamente influenciada pelas estações e pela localização geográfica.

Por exemplo, em Pequim, na China, durante o inverno, as horas de luz solar são visivelmente reduzidas e a intensidade da luz solar é mais fraca. Essa redução da exposição solar pode limitar o crescimento das plantas hidropônicas, pois recebem menos energia para a fotossíntese. Consequentemente, as plantas podem apresentar crescimento atrofiado e folhas amareladas, indicando falta de luz solar suficiente.

Em contrapartida, durante o verão, a luz solar pode ser intensa, principalmente por volta do meio-dia. A luz solar direta pode aumentar a temperatura do reservatório de água em sistemas hidropônicos, podendo causar desconforto às plantas. Este estresse térmico pode levar à queima das folhas e à restrição do crescimento, especialmente se as instalações hidropônicas forem colocadas perto de janelas onde a exposição à luz solar é intensa.

No geral, a variabilidade na disponibilidade natural de luz solar apresenta desafios para os produtores hidropônicos, afetando o crescimento e a saúde das plantas. Para mitigar estas limitações, os produtores frequentemente complementam a luz solar natural com luzes artificiais de cultivo para fornecer condições de iluminação consistentes e ideais para as suas plantas hidropónicas ao longo do ano.

Além disso, o posicionamento dentro de casa é crucial para o cultivo hidropônico. Os locais mais próximos das janelas geralmente recebem melhor exposição solar em comparação com as áreas no meio da casa, especialmente aquelas voltadas para o sul, que recebem luz solar relativamente ampla durante todo o ano.

No entanto, mesmo nestes locais favoráveis, os elementos interiores como vidro, cortinas e móveis podem bloquear e filtrar parcialmente a luz solar, reduzindo a luz real que atinge as plantas hidropónicas e transformando-a numa luz difusa mais suave.

Embora os ambientes de estufa permitam o controle da temperatura e da umidade, eles ainda estão sujeitos a influências sazonais e geográficas. Particularmente em regiões mais distantes do equador, questões como a redução do horário de verão e a menor intensidade da luz solar tornam-se mais proeminentes durante o inverno.

Sem iluminação suplementar, as plantas hidropônicas podem apresentar crescimento lento, folhagem esparsa e coloração opaca, semelhante ao modo como crianças com deficiência de cálcio têm ossos fracos. A luz insuficiente pode impedir o crescimento e desenvolvimento normais das plantas.

Dear gardeners, when taking care of hydroponic plants, remember to observe the natural light conditions in your home, adjust their positioning accordingly, and use artificial lighting when necessary to supplement sunlight. This is essential to maintain their healthy green vitality!

hydro tomatoes greenhouses

Supplementary Light/Hydroponic Tomato Yields Increased by 31.63%

The reason grow lights are so powerful is that they can simulate sunlight, acting as faithful replicas of sunlight. It’s important to note that sunlight contains various colors of light, and each color of light has a unique effect on plant growth.

Next, let’s take a look at how grow lights work their magic in hydroponic greenhouses.

O Parque Industrial Agrícola Polaris de Pequim está localizado no distrito de Miyun, Pequim (40,4°N, 117°E). O clima no distrito de Miyun é caracterizado por um clima continental temperado quente influenciado pelas monções, com condições semi-úmidas e semi-áridas. A exposição à luz solar é significativamente maior nas estações de verão e outono em comparação com o inverno e a primavera.

Por exemplo, em 2021, a luz solar total acumulada atingiu 492.177 J/cm2 ao longo do ano, sendo a luz solar nas estações de verão e outono 1,67 vezes maior do que nas estações de inverno e primavera.

No entanto, uma vez que a estufa é utilizada para a plantação de tomates de Inverno, com plantação em Setembro e colheita em Junho, embora a intensidade e a qualidade da luz solar sejam maiores durante a época de Verão, não se pode traduzir directamente em rendimentos mais elevados.

Portanto, o objetivo principal é melhorar a exposição solar na estufa durante o verão e o outono para aumentar a produtividade.

Muitos fatores influenciam a intensidade de luz disponível para as plantas dentro da estufa:

  • Para aumentar a exposição luminosa, a estufa do parque utiliza vidro difuso, que possui alta transmitância luminosa e garante distribuição uniforme da luz. Isto ajuda a reduzir o sombreamento das folhas inferiores pelas folhas superiores e minimiza a formação de sombras após a exposição solar, promovendo o crescimento equilibrado da cultura.
  • Uso regular de máquinas de limpeza de telhados totalmente automáticas para limpar o telhado, o que pode aumentar a transmissão de luz em até 10% após a limpeza.
  • Equipado com lâmpadas de sódio de alta pressão de 1000 W, com 18 lâmpadas em cada fileira, distribuídas em 5 fileiras, totalizando 28 vãos e um total de 2520 lâmpadas. A saída do fluxo de fótons fotossintéticos (PPF) é de 2.100 μmol/s, com as lâmpadas posicionadas aproximadamente 3 metros acima da copa da planta.

No entanto, apesar dos esforços para manter a transmissão de luz ideal, vários factores ainda podem levar à redução da transmitância na estufa. Fatores como o envelhecimento dos equipamentos, vidros e materiais de cobertura, bem como a presença de estruturas de ferragens como treliças e cortinas de sombreamento, podem contribuir para o sombreamento parcial em determinadas áreas.

Cada luminária suplementar cobre uma área de 0,1058 metros quadrados, enquanto a área de sombreamento de uma única treliça e cortina retraída é de 25,76 metros quadrados. Excluindo as áreas de sobreposição entre luminárias suplementares e treliças, a área total de sombreamento pode chegar a 811,44 metros quadrados.

A estufa do parque foi construída em 2016. Para a realização dos testes de transmitância, foram selecionados 10 pontos de teste aleatórios dentro da estufa em dezembro de 2021 às 12h. A transmitância média foi medida em 86,64%, valor inferior ao valor original registrado quando a estufa foi construída pela primeira vez.

Materiais e Métodos Experimentais

Em resposta aos rendimentos inferiores ao esperado durante as épocas de plantação de inverno e início da primavera de 2020-2021 devido à redução da luz solar, durante a época de plantação de 2021-2022, a Polar Agriculture considerou o custo e os requisitos de temperatura noturna das plantas.

De novembro de 2021 a março de 2022 (da semana 45 de 2021 à semana 13 de 2022, totalizando 22 semanas), foi utilizada iluminação suplementar com lâmpadas de sódio de alta pressão das 23h às 7h do dia seguinte.

Entretanto, a frequência de irrigação à noite foi aumentada para satisfazer as necessidades de crescimento das plantas. A duração da iluminação suplementar em Novembro e Março foi ajustada em relação à diminuição/aumento das horas diurnas.

O experimento foi conduzido na estufa de vidro contígua da Polar Agriculture Co., Ltd. A estufa possui uma área de 3,3 hectares, orientada no sentido norte-sul com 28 vãos no sentido leste-oeste.

Cada vão tem 8 metros de largura e contém 6 racks de cultivo. Os cochos de cultivo têm 80 metros de comprimento e espaçamento entre linhas de 1,6 metros. O experimento utilizou uma variedade introduzida de tomate coquetel.

Durante o processo de crescimento do tomate, a solução nutritiva é fornecida por meio de irrigação por gotejamento, utilizando um sistema de fertirrigação automática integrado ao sistema de irrigação. O tempo e a frequência da irrigação são ajustados automaticamente com base nos horários do nascer e do pôr do sol e na exposição diária cumulativa à luz.

Os dados cumulativos de exposição externa à luz fora da estufa são monitorados e carregados pela estação meteorológica Priva, enquanto os dados de radiação fotossinteticamente ativa (PAR) dentro da estufa são capturados e registrados por sensores de luz.

Vários parâmetros de crescimento das plantas, como alongamento semanal do caule, número semanal de cachos frutíferos e frutos por cacho, são registrados semanalmente pelos técnicos. O rendimento é registrado diariamente e as estatísticas agregadas são compiladas nos finais de semana.

Análise de Resultados

No geral, a exposição cumulativa à luz exterior não variou significativamente entre as duas estações de cultivo, com uma exposição cumulativa à luz relativamente média durante o inverno.

A exposição à luz mostrou uma tendência crescente com as estações, particularmente perceptível de fevereiro a março de 2022. A tendência geral da radiação fotossinteticamente ativa (PAR) em ambientes fechados seguiu um padrão semelhante à exposição cumulativa à luz externa ao longo do tempo.

No entanto, após a introdução da iluminação suplementar, a intensidade da PAR disponível para as plantas no interior durante a estação de crescimento de 2021-2022 aumentou para 1,24-1,75 vezes a da estação de crescimento de 2020-2021.

Luz cumulativa fora da estufa durante as estações de cultivo de 2020~2021 e 2021~2022
2020~2021 e 2021~2022 Época de plantio PAR interno

As plantas necessitam de luz para crescer e, geralmente, uma intensidade de luz mais forte promove um melhor crescimento das plantas dentro de uma determinada faixa. Devido à iluminação suplementar fornecida durante a época de cultivo 2021-2022, os tomateiros podem apresentar um melhor desenvolvimento fisiológico em comparação com a época anterior.

Com base nos registos semanais da colheita, a taxa de crescimento das plantas durante a época de crescimento de 2021-2022 é igual ou superior à da época de crescimento de 2020-2021, indicando um desempenho de crescimento relativamente melhor.

Adicionalmente, através de comparação, observou-se que as tendências globais das duas épocas de cultivo foram semelhantes. Na quinta semana da safra 2021-2022, houve um aumento acentuado no alongamento do caule, mas na sexta semana houve uma diminuição repentina.

Isto pode dever-se ao facto de o Ano Novo Chinês ter caído na quinta semana de 2022, resultando em atrasos nas medições e na acumulação de dados de crescimento. Portanto, a intervenção humana também é um fator indispensável na produção.

Crescimento semanal da colheita nas estações de cultivo de 2020~2021 e 2021~2022

O número de cachos e frutos por semana pode refletir a capacidade de crescimento reprodutivo das culturas. No início de novembro, o número de frutos por planta era o mesmo nas duas safras.

No entanto, à medida que a estação de crescimento avançava, a diferença entre o número de frutos por planta com iluminação suplementar e sem iluminação aumentou gradualmente.

Ao final do período de iluminação suplementar, as plantas da safra 2021-2022 produziram 27,5 cachos de frutos, enquanto as da safra 2020-2021 sem iluminação suplementar terminaram com 26 cachos de frutos, resultando em uma diferença de 1,5 cachos de frutas.

Embora o número de frutos por semana tenha flutuado, no geral, a época de cultivo de 2021-2022 teve uma produção semanal de frutos mais elevada em comparação com a época de cultivo de 2020-2021, com uma diferença significativa.

Número de cachos frutíferos por semana nas épocas de cultivo de 2020~2021 e 2021~2022
Rendimentos mensais das colheitas para as épocas de cultivo de 2020~2021 e 2021~2022

Nos Países Baixos, entre produtores e investigadores, existe a crença de que por cada aumento de 1% na intensidade da luz, há um aumento correspondente de 1% no rendimento. Isto é atribuído ao facto de as culturas serem capazes de melhorar a fotossíntese, absorvendo mais luz, levando, em última análise, a um aumento do rendimento.

Nas duas épocas de plantio, a densidade de plantas foi mantida em 3,75 plantas por metro quadrado. No entanto, o rendimento após iluminação suplementar foi significativamente maior do que sem iluminação suplementar, com um aumento médio no rendimento de 31,63%. A maior diferença foi observada em janeiro.

Durante a safra 2021-2022, o rendimento mensal foi 1,44 vezes superior ao da safra 2020-2021. Esse aumento na produtividade pode ser atribuído ao aumento da temperatura decorrente da iluminação suplementar adicional, que acelerou o amadurecimento e a coloração dos frutos.

Além disso, a produtividade do tomate apresentou uma tendência de inicialmente aumentar, depois diminuir e depois aumentar novamente. Esta tendência foi contrária à variação da intensidade luminosa no interior da estufa, que inicialmente diminuiu, depois aumentou e depois diminuiu novamente.

Esta observação sugere que existe um desfasamento de cerca de um mês entre a percepção das mudanças ambientais pelas partes inferior e superior das plantas de tomateiro.

Conclusão

Com base nos indicadores de cultura obtidos, pode-se concluir que a adição de iluminação suplementar é mais benéfica para o crescimento da cultura. A iluminação suplementar, aliada ao aumento da temperatura, acelera o pegamento e o amadurecimento dos frutos, aumenta a velocidade de maturação e, consequentemente, leva a maiores rendimentos.

Além disso, no que diz respeito à estratégia de iluminação suplementar, particularmente a estratégia de iluminação matinal, para evitar flutuações de luz e alinhar-se com o ritmo natural de crescimento das plantas, o número de luzes suplementares diminui gradualmente com o nascer do sol.

Após o nascer do sol pela manhã, por volta das 7h30, metade das luzes suplementares são apagadas. Quando a intensidade da luz externa atinge 300 W/m2, todas as luzes suplementares são desligadas.

A decisão de fornecer iluminação suplementar durante a noite também leva em consideração o consumo de energia e os preços da eletricidade nos horários de pico/fora de pico.

Nos subúrbios de Pequim, o preço da eletricidade noturna é de 0,3 yuan/(kW.h), enquanto os preços de pico e fora de pico são de 0,89 e 0,59 yuan/(kW.h), respectivamente. Fornecer iluminação suplementar durante a noite economiza quase metade dos custos.

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