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Bem-vindo ao PonicLabs!

O PonicLabs é um esforço conjunto onde exploramos e experimentamos métodos de cultivo novos, alternativos e sustentáveis sem o uso de solo, e onde também ensinamos sobre isso.

O cultivo sem solo, também conhecido como hidroponia, é uma forma de cultivar plantas sem terra. Normalmente, as raízes da planta ficam suspensas, submersas ou num meio inerte, e entram em contato com uma solução nutritiva que fornece às plantas todos os macronutrientes e micronutrientes necessários para o seu crescimento.

Windowgarden Design from 2015 in Sweden, Henrique Sánchez

Porquê a Hidroponia?

Existem várias vantagens do cultivo hidropónico, por exemplo, a conservação da água (1), já que a água permanece num recipiente ou é recirculada de alguma forma em vez de se infiltrar no solo. Isto permite uma poupança de água até 70% (1) em comparação com o cultivo tradicional no solo.

Outra vantagem é o crescimento mais rápido das plantas (2), pois normalmente têm todos os nutrientes necessários disponíveis na forma e concentrações ideais, permitindo que a planta gaste menos energia no desenvolvimento das suas raízes para os alcançar, como faria num ambiente de solo. Assim, algumas plantas, como alface e ervas, podem crescer até 50% mais rápido (1) em sistemas hidropónicos em comparação com os métodos tradicionais baseados no solo.

Nos sistemas hidropónicos, as plantas são normalmente cultivadas num ambiente controlado onde o cultivador tem mais ou até controlo total sobre parâmetros importantes (3), tais como a solução nutritiva, o abastecimento de água, os níveis de pH, a temperatura, a humidade e a exposição à luz. Este nível de controlo permite aos cultivadores otimizar as condições para cada fase do crescimento da planta. Por exemplo, durante a fase vegetativa, os cultivadores podem fornecer uma solução nutritiva com níveis mais elevados de azoto para promover o crescimento das folhas. Durante a fase de floração ou frutificação, podem ajustar a solução nutritiva para ter níveis mais elevados de fósforo e potássio, que são essenciais para o desenvolvimento das flores e dos frutos. Além disso, os cultivadores podem monitorizar e ajustar facilmente fatores como a temperatura e a humidade para garantir condições ideais para cada fase de crescimento. Este nível de precisão e controlo é mais difícil de alcançar no cultivo baseado no solo, onde o meio de cultivo e os ambientes exteriores podem introduzir variabilidade e limitar a capacidade do cultivador para ajustar as condições.

Os sistemas hidropónicos também podem maximizar a utilização do espaço (4) através da agricultura vertical (usando técnicas como prateleiras empilhadas, torres ou cestos suspensos) e designs de sistemas compactos (com corredores estreitos, canalizações eficientes e canais ou tabuleiros de cultivo que minimizam o espaço não utilizado).

Considerando que no cultivo hidropónico as plantas podem ter uma disponibilidade ideal de nutrientes, fatores de stress reduzidos, taxas de crescimento mais rápidas e um uso eficiente do espaço, isto normalmente resulta em rendimentos mais elevados (5) em comparação com o cultivo convencional no solo.

Além disso, os sistemas hidropónicos podem ter menos problemas de pragas (6) em comparação com o cultivo baseado no solo, devido a um ambiente controlado, a ausência de solo (de onde poderiam originar muitas pragas e doenças transmitidas pelo solo), o uso de meios de cultivo esterilizados e a gestão proativa de pragas.

Por último, o cultivo hidropónico pode reduzir os requisitos de mão-de-obra (7) em comparação com o cultivo baseado no solo através da automação (por exemplo, controlos automatizados para irrigação, fornecimento de nutrientes e fatores ambientais), plantação e colheita simplificadas (através do uso de canais ou tabuleiros de cultivo modulares, procedimentos de transplante simples e atividades de colheita mais limpas), redução da monda e uma manutenção centralizada do sistema, não requerendo rega ou fertilização individual das plantas.

História

Hanging Gardens of Babylon, Wikipedia Commons

Acredita-se que o cultivo sem solo de plantas precede a modernidade por uma grande margem. O primeiro relato potencial de princípios hidropónicos está nos Jardins Suspensos da Babilónia (8), uma das Sete Maravilhas do Mundo Antigo (cerca de 600 a.C.). Da mesma forma, os Astecas desenvolveram chinampas, jardins flutuantes em lagos pouco profundos, já no século X d.C. (9).

No início da modernidade, os primeiros relatos de cultura sem solo envolvem Sir Francis Bacon, que em 1627 publicou um livro descrevendo um método de cultivo de plantas sem solo (10). Em 1666, um cientista irlandês chamado Robert Boyle também provou que a água da chuva por si só não irá nutrir as plantas. Sucos adequados, como os presentes no estrume, devem ser adicionados à água para nutrir as plantas (11). Depois, em 1699, um naturalista inglês chamado John Woodward, experimentou o cultivo de hortelã-pimenta em várias soluções aquosas (12), demonstrando que as plantas podiam crescer sem solo se os nutrientes certos estivessem presentes.

Experiments by Julius von Sachs, History of the Suspended Pot, Non Circulating ‘Kratky’ Hydroponic Method

Cerca de dois séculos depois, em 1842, um botânico alemão chamado Wilhelm Knop, desenvolveu a primeira fórmula padrão para uma solução nutritiva, mais tarde conhecida como solução de Knop (13). Entre 1851-1855, o químico francês Jean Boussingault estabeleceu que as plantas podiam crescer num meio inerte, como areia de sílica humedecida com uma solução contendo químicos ou nutrientes, portanto os nutrientes não precisavam de vir do solo (14). Na década de 1860, outro botânico alemão chamado Julius von Sachs, refinou soluções nutritivas e conduziu uma extensa investigação sobre nutrição de plantas (15).

William Frederick Gericke manually mixing hydroponic nutrients, Growing Plants Without Soil 1936

Mais perto do nosso tempo, em 1929, um cientista americano chamado William Frederick Gericke, cunhou o termo “hidroponia” e promoveu a sua aplicação comercial. Ele cultivou com sucesso videiras de tomate de 25 pés usando soluções de nutrientes minerais (16). Em 1937, um fisiologista vegetal americano chamado Danien Arnon, desenvolveu a solução de Arnon (17), que ainda é usada como base para muitas soluções de nutrientes hidropónicos hoje. Durante a Segunda Guerra Mundial, o Exército dos EUA usou sistemas hidropónicos para cultivar produtos frescos para as tropas estacionadas em ilhas estéreis do Pacífico (18).

NASA’s Biomass Production Chamber (BPC) 1988-2000, Agriculture for Space: People and Places Paving the Way

Nas décadas de 1960 e 1970, a NASA começou a pesquisar a hidroponia como um meio de fornecer alimentos frescos para astronautas durante missões espaciais prolongadas. Em 1978, o cientista da NASA R.D. MacElroy cultivou com sucesso alface, trigo e outras culturas usando sistemas hidropónicos, demonstrando o potencial para o cultivo de plantas no espaço (19).

Referências

  1. Barbosa, G. L., Gadelha, F. D. A., Kublik, N., Proctor, A., Reichelm, L., Weissinger, E., … & Halden, R. U. (2015). Comparison of Land, Water, and Energy Requirements of Lettuce Grown Using Hydroponic vs. Conventional Agricultural Methods. International Journal of Environmental Research and Public Health, 12(6), 6879-6891. https://doi.org/10.3390/ijerph120606879
  2. Touliatos, D., Dodd, I. C., & McAinsh, M. (2016). Vertical Farming Increases Lettuce Yield per Unit Area Compared to Conventional Horizontal Hydroponics. Food and Energy Security, 5(3), 184-191. https://doi.org/10.1002/fes3.83 
  3. Lakhiar, I. A., Gao, J., Syed, T. N., Chandio, F. A., & Buttar, N. A. (2018). Modern Plant Cultivation Technologies in Agriculture Under Controlled Environment: A Review on Aeroponics. Journal of Plant Interactions, 13(1), 338-352. https://doi.org/10.1080/17429145.2018.1472308 
  4. Despommier, D. (2010). The Vertical Farm: Feeding the World in the 21st Century. Thomas Dunne Books. ISBN: 978-0312610692 
  5. Resh, H. M. (2012). Hydroponic Food Production: A Definitive Guidebook for the Advanced Home Gardener and the Commercial Hydroponic Grower. CRC Press. https://doi.org/10.1201/b12500 
  6. Raviv, M., & Lieth, J. H. (Eds.). (2019). Soilless Culture: Theory and Practice. Elsevier. https://doi.org/10.1016/C2016-0-01830-3 
  7. Kozai, T., Niu, G., & Takagaki, M. (Eds.). (2015). Plant Factory: An Indoor Vertical Farming System for Efficient Quality Food Production. Academic Press. https://doi.org/10.1016/C2014-0-01039-8 
  8.  Dalley, S. (2013). The Mystery of the Hanging Garden of Babylon: An Elusive World Wonder Traced. Oxford University Press.
  9. Morehart, C. T. (2016). Chinampa Agriculture, Surplus Production, and Political Change at Xaltocan, Mexico. Ancient Mesoamerica, 27(1), 183-196.
  10. Sir Francis Bacon: Bacon, F. (1627). A Natural History, Ten Centuries.
  11. A.A. Steiner. 1980. Soilless Culture. Proc. of the Fifth Intl. Congr. of Soilless Culture. pp. 324-341.
  12. John Woodward: Woodward, J. (1699). Some Thoughts and Experiments Concerning Vegetation. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 21(253), 193-227.
  13. Wilhelm Knop: Knop, W. (1865). Quantitative Untersuchungen über die Ernährungsprozesse der Pflanzen. Landwirtschaftliche Versuchs-Stationen, 7, 93-107.
  14. Alice and Robert Withrow. 1948. Nutriculture. Purdue University. S.C. 328.
  15. Julius von Sachs: Sachs, J. (1887). Lectures on the Physiology of Plants. Clarendon Press.
  16. Gericke, W. F. (1940). The Complete Guide to Soilless Gardening. Prentice-Hall, Inc.
  17. Arnon, D. I. (1938). Microelements in Culture-Solution Experiments with Higher Plants. American Journal of Botany, 25(5), 322-325.
  18. Winterborne, J. (2005). Hydroponics: Indoor Horticulture. Pukka Press.
  19. MacElroy, R. D., Kliss, M., & Straight, C. (1987). Life Support Systems for Mars Transit. Advances in Space Research, 7(4), 159-166.

Nota: A informação prévia foi parcialmente ajudada na sua escrita e/ou edição com ferramentas LLM. 

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