Fertilizantes aquapônicos, nutrientes e mergulho profundo em deficiências

Devemos nos aprofundar na química para entender como o sistema aquapônico transforma resíduos de peixes em fertilizantes para plantas. Aqui está o formulário abreviado para aqueles que não estão interessados ​​nisso. 

Entrada = Saída - Fertilizante Aquapônico: 

O que você alimenta seus peixes também alimentará suas plantas. Suponha que você forneça alimentos ricos em proteínas aos seus peixes. Nesse caso, as suas plantas no sistema aquapônico receberão muito nitrogênio porque os aminoácidos são feitos de muito nitrogênio, e as plantas podem até absorver aminoácidos diretamente. Os peixes carnívoros, portanto, cultivarão bem folhas verdes e ervas. Por outro lado, os peixes que você alimenta como herbívoros produzirão ótimas flores, frutas, sementes e vegetais em seu canteiro devido à superabundância de potássio e fósforo excretados. As plantas usam mais esses três nutrientes além de carbono, oxigênio e hidrogênio. Eles são chamados de macronutrientes.

Comparados a eles, os micronutrientes são necessários apenas em pequenas quantidades. Ainda assim, eles são essenciais, e existem mais de 20 deles para criar enzimas, fotossíntese e muitos processos vegetais que afetarão a saúde, a imunidade, o sabor e a fragrância. Mais abaixo está uma tabela dos macro e micronutrientes mais importantes e como você identifica os sintomas de deficiência de sua planta ou talvez o excesso de um nutriente esteja bloqueando a adsorção de outros nutrientes, como minerais. 

Então, como você garante que suas plantas tenham micronutrientes suficientes, se existem tantos?

Mamãe tornou tudo mais fácil para nós. Ela garantiu que todos os micronutrientes essenciais fossem misturados ao magma da Terra, e cada vez que ocorresse uma erupção vulcânica, as cinzas voariam pelo mundo e fertilizariam o mundo inteiro. 

Hoje em dia, não precisamos esperar por um surto para obter níveis suficientes de micronutrientes. Em vez disso, podemos usar pó de rocha para obter alimentos saborosos e saudáveis.

Pó de rocha como fertilizante aquapônico

Com o tempo, à medida que as plantas absorvem minerais, elas os trocam por íons hidrogênio (H+), reduzindo naturalmente cada vez mais os níveis de pH em áreas ácidas. Isso é chamado de acidificação biogênica e pode ser revertido pela adição de minerais como pó de rocha.

O pó de rocha é essencialmente rocha triturada, contendo uma riqueza de minerais e micronutrientes essenciais para o crescimento das plantas.. Na aquaponia, pode ser uma adição inestimável por alguns motivos:

• Conteúdo Mineral Diversificado: O pó de rocha contém muitos micronutrientes, especialmente de fontes vulcânicas. Estes incluem, mas não estão limitados a, Boro, Cálcio, Cloro, Cobalto, Cobre, Ferro, Magnésio, Molibdênio, Nitrogênio, Fósforo, Potássio, Silício, Sódio, Enxofre, Zinco e muitos mais. Cada um deles desempenha um papel vital na saúde das plantas.
• Melhor saúde do solo: Embora os sistemas aquapônicos não dependam do solo tradicional, o meio de cultivo ainda pode se beneficiar com a adição de pó de rocha. Pode melhorar a retenção de água, aumentar a atividade microbiana e liberar micronutrientes de forma constante.
• Maior crescimento das plantas: Com uma gama mais diversificada de nutrientes disponíveis, as plantas podem crescer com mais vigor, produzir rendimentos mais abundantes e aumentar a resistência a pragas e doenças.
• Produtos mais saborosos: As plantas cultivadas com os micronutrientes certos costumam ter um sabor melhor. Isso ocorre porque eles podem sintetizar de forma mais eficaz os compostos que contribuem para o sabor.
• Uso simples: Adicione pó de rocha à água ou ao canteiro. A quantidade certa de minerais se dissolverá naturalmente e fornecerá micronutrientes ao longo do tempo.
• O pó de rocha também fornecerá micronutrientes aos peixes ou camarões e é um excelente suprimento de micronutrientes na alimentação do gado para todos os vertebrados. Teoricamente, isso inclui o consumo humano, mas consulte primeiro o seu médico ou nutricionista.

Como as plantas absorvem nutrientes na aquaponia

As plantas absorvem principalmente os nutrientes do solo através das raízes.

• Solução do solo: Quando os nutrientes são dissolvidos na água, eles formam uma solução do solo.
• Absorção de pêlos radiculares: Os finos pêlos radiculares das plantas absorvem os nutrientes da solução do solo. Este é principalmente um processo ativo, o que significa que requer energia.
• Transporte para outras partes: Uma vez dentro das raízes, os nutrientes são transportados para cima, para caules, folhas e outras partes da planta através do xilema (um tipo de tecido vascular).

Fatores que garantem a absorção eficaz de nutrientes nas plantas:

• PH do solo: O nível de pH do solo afeta a disponibilidade de nutrientes. A maioria das plantas prefere níveis de pH ligeiramente ácidos a neutros para absorver os nutrientes de forma eficaz.
• Umidade do solo: É necessária água adequada para dissolver os nutrientes e torná-los acessíveis às raízes das plantas.
• Aeração do solo: As raízes precisam de oxigênio para respirar e gerar a energia necessária para a absorção ativa de nutrientes.
• Textura do solo: O tamanho e a disposição das partículas do solo (areia, silte, argila) podem afectar a retenção de água e a disponibilidade de nutrientes.
• Presença de microrganismos benéficos: Certos micróbios ajudam a quebrar a matéria orgânica, tornando os nutrientes mais acessíveis às plantas.
• Ausência de contaminantes do solo: Poluentes ou contaminantes podem interferir na absorção de nutrientes.
• Sistema radicular saudável: Um sistema radicular robusto e extenso aumenta a área de superfície de absorção.
• Nutrientes equilibrados do solo: O excesso de um nutriente pode inibir a absorção de outro devido a efeitos antagônicos.

É essencial manter um equilíbrio desses fatores para garantir que as plantas possam absorver e utilizar os nutrientes de forma eficaz.

Uma visão geral dos principais componentes da fertilização aquapônica:

• Transformar resíduos de peixes em uma forma utilizável para plantas.
• Avaliando os níveis de energia dos fertilizantes.
• Um ambiente anaeróbico (sem oxigênio) diminuirá o pH porque as bactérias consumirão todo o oxigênio e aumentarão o (CO2), que criará ácido carbônico (H2CO3) na água. Durante a redução de nutrientes, as bactérias removerão compostos de oxigênio das conexões químicas oxidadas para obter oxigênio, tornando-os mais prontamente disponíveis para as plantas. 
• Em contraste, os processos de oxidação exigem que as plantas gastem mais energia para aceder aos nutrientes, e isto geralmente corresponde ao aumento dos níveis de pH.
• Curiosamente, condições que são mais tóxicas para os peixes tendem a tornar os nutrientes mais disponíveis para as plantas. Encontrar um equilíbrio é crucial.
• Para converter um canteiro de cultivo em um ambiente anaeróbico, considere o uso de sandpônicos com uma camada de areia de 2 a 4 cm (5 a 10 polegadas). Incorpore seixos de argila no topo para capturar detritos e introduza minhocas para limpar o meio e tornar mais nutrientes acessíveis às plantas.
• Esses vermes possuem um microbioma intestinal, que inclui fungos e bactérias benéficos, uma parte essencial do processo de liberação de nutrientes.

 Quando você ainda procura plantas que possa cultivar em aquaponia, consulte nosso guia de plantas.

Química de nutrientes e fertilizantes aquapônicos 

O que são níveis de pH?

O nível de pH mede a acidez e alcalinidade de uma solução.

Níveis de pH de 0 a 7 são ácidos.

Os níveis de pH de 7 a 14 são alcalinos.

Quanto mais baixo o pH, mais íons hidrogênio (H+).

Quanto maior o pH, menos íons hidrogênio (H+).

Quanto mais baixo o pH, menos íons hidróxido (OH-).

Quanto maior o pH, mais íons hidróxido (OH-).

Em pH 7, o (H+) e (OH-) são iguais.

 Infográfico da disponibilidade de nutrientes para as plantas em relação ao nível de pH.

O processo de decomposição da matéria orgânica resultará na bioacidificação, onde, com o tempo, o nível de pH diminui gradualmente à medida que pequenas quantidades de minerais são necessárias para a degradação. Este processo também aumenta a velocidade de acidificação dos oceanos e destrói os ecossistemas atuais, como os recifes de coral, ao revogar as estruturas de cálcio. Adicionar uma mistura mineral como pó de rocha pode aumentar os níveis de pH do seu sistema aquapônico. Geralmente, os ácidos reduzem o nível de pH, enquanto minerais, sais e metais aumentam o nível de pH. Esse conhecimento pode ajudá-lo a estabilizar naturalmente seu sistema. 

Compreendendo ânions e cátions na absorção de nutrientes vegetais 

O equilíbrio elétrico nas raízes deve permanecer equilibrado. Para absorver nutrientes, as plantas precisam trocar prótons como o hidrogênio (H+) para absorver um cátion como o potássio (K+). O aumento da concentração de prótons reduz o pH para um nível mais ácido (0 - 7).

Da mesma forma, as plantas também conseguem absorver ânions. Por exemplo, para absorver nitrato (NO3-), as raízes das plantas liberam bicarbonato (HCO3-), que aumenta o pH para níveis mais alcalinos (7 - 14).

As plantas também podem absorver diretamente aminoácidos intactos e, assim, contornar a mineralização microbiana do nitrogênio orgânico.. A reciclagem de aminoácidos é a razão pela qual a aquaponia é superior às plantas cultivadas no solo, porque uma pequena quantidade de ração para peixes sempre se dissolverá enquanto os peixes comem. Em vez de desperdiçar esses aminoácidos, as plantas podem reutilizá-los como materiais de construção.

A amônia (NH3), liberada por peixes e bactérias, em níveis de pH ácido abaixo de 7, capta íons de hidrogênio (H+) livres na água e reage com o amônio (NH4+). Ao contrário, em níveis de pH alcalino acima de 7, há níveis mais elevados de moléculas de hidroxila livres (OH-) e o amônio (NH4+) é convertido novamente em amônia. Uma mudança repentina de pH abaixo de 7, por exemplo, 6.5 para acima de 8, pode transformar muito amônio menos tóxico em amônia mais tóxica, o que pode matar seus peixes. A amônia (NH3) pode se difundir pelas raízes das plantas porque não tem carga elétrica. Dentro da planta, a amônia encontrará rapidamente um íon livre (H+) e reagirá ao (NH4+), que a planta pode usar e armazenar.

Certos fatores devem ser garantidos para que as plantas absorvam os nutrientes, como a disponibilidade de minerais, a temperatura do solo, o estado energético do nutriente, os níveis de umidade, a fotossíntese, o pH das raízes/solo e a concentração relativa de minerais na água. 

Altos níveis de um cátion impedirão a absorção de outros cátions. Níveis logicamente elevados de ânions também bloquearão a absorção de outros ânions.

Ânions:

Hidróxido (OH-), bicarbonato (HCO3-), cloreto (Cl-), nitrito (NO2-), nitrato (NO3-), dihidrogenofosfato (H2PO4-), fosfato (PO4-), sulfato (SO4--), tetraborato (B4O7--), dióxido(dioxo)molibdênio (MoO4--), hidrogenofosfato (HPO4--), fosfato (PO4---)

Cátions:

Hidrônio (H3O+), hidrogênio (H+), amônio (NH4+), potássio (K+), sódio (Na+), cálcio (Ca++), manganês (Mn++), zinco (Zn++), níquel(II) (Ni++), cobalto ( Co++), magnésio (Mg++), ferro(II) (Fe++), ferro(III) (Fe+++)

Da mesma forma, baixos níveis de certos ânions podem criar excesso de nutrientes para outros ânions na planta, e baixos níveis de cátions produzirão nutrientes extras para outros cátions.

Também é importante saber que os íons com carga simples são mais facilmente absorvidos do que os íons com carga dupla. Os íons com carga tripla exigirão, portanto, mais energia.

Por exemplo, isso significa que altos níveis de nitrato de carga única (NO3-) bloquearão a absorção de molibdênio de carga dupla (MoO4--) e boro (B4O7--).

O mesmo vale para níveis elevados de potássio (K+) que levarão a uma deficiência de ferro (Fe++, Fe+++), cálcio (Ca++), magnésio (Mg++), manganês (Mn++) e assim por diante.

Todas as plantas podem absorver nutrientes das raízes e folhas. Portanto, uma escassez de nutrientes pode ser explicitamente aplicada a uma planta como pulverização foliar ou adicionada às raízes.

Tabela de elementos essenciais para o crescimento das plantas

Fatores que influenciam os nutrientes da aquaponia

A disponibilidade de nutrientes para as plantas pode ser afetada por vários fatores, incluindo pH, níveis de oxigênio, temperatura, equilíbrio de nutrientes, outras plantas e outras condições ambientais. Veja como esses fatores podem causar deficiências em cada nutriente:

• Hidrogênio, Carbono e Oxigênio:
• Geralmente, estes não são deficientes devido à sua abundância na água e no ar. No entanto, água pobre com baixo teor de oxigénio ou ar estagnado poderia, teoricamente, afectar a sua disponibilidade.
• Uma alta lotação de peixes combinada com uma baixa capacidade de filtragem do canteiro de cultivo pode resultar na permanência de muitos resíduos de peixes no tanque, condições de vida ideais para bactérias patogênicas que consomem muito oxigênio.
• Azoto:
• PH alto: Um aumento no pH favorece a amônia sindicalizada (NH3), mais tóxica, enquanto uma redução no pH aumenta a amônia menos tóxica (NH4+). 
• Reduz a disponibilidade de nitrogênio, pois afeta a atividade microbiana que converte amônia em nitrato.
• Baixo oxigênio: pode retardar o processo de nitrificação, que é essencial para a disponibilidade de nitrogênio.
• Fósforo:
• PH alto: pode fazer com que o fósforo precipite da solução, tornando-o indisponível para as plantas.
• Muita filtragem pode causar precipitação de fosfato de fósforo com ferro e bloquear ambos os nutrientes.
• Temperaturas frias: Podem reduzir a disponibilidade de fósforo, especialmente em canteiros ao ar livre, porque o metabolismo das plantas, vermes, insetos, bactérias e fungos quase fica parado.
• Potássio:
• PH alto: A disponibilidade de potássio pode ser reduzida.
• Competição de Sódio (Na): Altos níveis de sódio podem competir com a absorção de potássio.
• Cálcio:
• PH baixo: Reduz a disponibilidade de cálcio.
• Na maioria das vezes, esse mineral fica em excesso se você continuar reabastecendo a torneira ou o lençol freático.
• Pode ser equilibrado com magnésio em níveis excessivos de cálcio
• Condições de alagamento: Pode reduzir a absorção de cálcio devido aos baixos níveis de oxigênio.
• Magnésio:
• PH alto: pode reduzir a disponibilidade de magnésio.
• Competição de Cálcio: Altos níveis de cálcio podem interferir na absorção de magnésio.
• Muito provavelmente faltará se não for adicionado externamente
• Enxofre:
• PH alto: O enxofre torna-se menos disponível à medida que o pH aumenta.
• Deficiência comum
• Ferro:
• PH alto: O ferro fica menos disponível à medida que o pH aumenta.
• Alta aeração: Pode levar à redução da disponibilidade de ferro.
• Boro:
• pH alto: Reduz a disponibilidade de boro.
• Manganês:
• pH alto: Reduz a disponibilidade de manganês.
• Condições de solo seco: Pode causar deficiência de manganês.
• zinco:
• PH alto: O zinco torna-se menos disponível à medida que o pH aumenta.
• Competição de Fósforo: Altos níveis de fósforo podem interferir na absorção de zinco.
• Molibdênio:
• PH baixo: Reduz a disponibilidade de molibdênio.
• Cobre:
• PH alto: Reduz a disponibilidade de cobre.
• Aeração deficiente: Pode levar à redução da disponibilidade de cobre.
• Cloro:
• Geralmente não é deficiente, mas a rega excessiva pode lixiviar o cloro do solo.
• Níquel:
• pH alto: Reduz a disponibilidade de níquel.
• Cobalto:
• pH alto: Reduz a disponibilidade de cobalto.
• Sódio:
• Geralmente não é deficiente, mas pode ocorrer competição com outros íons como o potássio.
• Silício:
• Baixa Disponibilidade no Solo: A disponibilidade de silício pode variar muito dependendo do tipo de solo.
• Condições de alagamento: Pode reduzir a absorção de silício devido aos baixos níveis de oxigênio.

macronutrientes

Hidrogênio (H)

A maior parte do conteúdo de uma célula vegetal é água, constituindo cerca de 80 a 90 por cento do seu peso total. Mesmo o solo aparentemente seco pode ser uma rica fonte de água para as plantas terrestres. As raízes das plantas absorvem água através dos pelos das raízes e canalizam-na para cima, para as folhas, através do xilema. À medida que as folhas liberam vapor d'água, o ato da transpiração aliado às propriedades moleculares da água faz com que mais água seja puxada das raízes para as folhas. A água é vital para manter a integridade celular, facilitar as atividades metabólicas, transportar nutrientes e auxiliar na fotossíntese.

Carbono (C)

As plantas necessitam de várias substâncias, denominadas nutrientes, para viver. Esses nutrientes podem ser orgânicos ou inorgânicos. Os compostos orgânicos são moléculas que contêm carbono, como o dióxido de carbono do ar. Na verdade, o carbono proveniente do CO2 atmosférico constitui a maior parte do peso seco de uma planta. Por outro lado, os compostos inorgânicos carecem de carbono e não são derivados de entidades vivas. Esses elementos inorgânicos, predominantemente encontrados no solo, são frequentemente chamados de minerais.

Cerca de 95 a 97% do carbono é absorvido da atmosfera. Os outros 3 a 5% derivam da matéria orgânica do solo/raízes. O carbono é uma estrutura integral e parte de muitos blocos de construção das plantas, como carboidratos, gorduras, proteínas e celulose.

Oxigênio (O)

O hidrogênio e o oxigênio, ambos macronutrientes, são parte integrante de inúmeras substâncias orgânicas e se combinam para formar água. O oxigênio desempenha um papel fundamental na respiração celular, permitindo que as plantas conservem energia na forma de ATP. Embora se saiba que as plantas produzem oxigênio, elas só conseguem fazê-lo quando o sol brilha. As plantas precisam de oxigênio na zona radicular e à noite para processar seus carboidratos.

Macronutrientes Primários

Nitrogênio (N)

Embora perto de 80% da atmosfera terrestre seja nitrogênio. Está em uma forma química e biologicamente inutilizável. É necessária muita energia para transformar esse nitrogênio em uma forma utilizável pelas plantas. Somente algas e microrganismos especiais conseguem fixar o nitrogênio atmosférico (N2) e transformá-lo em amônia (NH3).

Aqui está uma excelente visão geral da fixação biológica de nitrogênio.

Infelizmente, o fertilizante sintético mata essas bactérias e libera nitrogênio na atmosfera.

Uma diferença importante entre a aquaponia e a agricultura moderna é que

nenhum fertilizante sintético, pesticida ou antibiótico é usado e todo o nitrogênio é reciclado.

Ciclo de nitrogênio

Os aminoácidos contêm nitrogênio e, quando consumidos pelos peixes, liberam amônia, que é altamente tóxica para os peixes, mas é o melhor fertilizante para as plantas, pois apresentam o nível de oxidação mais baixo.

O nitrito (NO2-) também é tóxico para os peixes, mas já está oxidado, por isso é mais difícil para as plantas quebrá-lo do que a amônia. Para que as plantas utilizem nitrato, elas precisam reduzi-lo novamente a nitrito ou amônio para convertê-lo em aminoácidos. 

O nitrogênio resulta principalmente no crescimento das folhas.

• Papel do nitrogênio:
• O nitrogênio é crucial para as plantas, pois é necessário para produzir aminoácidos, proteínas e clorofila (que ajuda as plantas a fotossintetizar ou produzir alimentos a partir da luz solar).
• Amônio e Nitrato:
• As plantas podem absorver nitrogênio de muitas formas: aminoácidos, amônia (NH3), amônio (NH4+),  nitrito (NO2-), e nitrato (NO3-). O equilíbrio entre estes pode afetar o crescimento das plantas porque o amônio interfere com cátions como (Ca++) e (Mg++), enquanto o nitrito e o nitrato podem bloquear a adsorção de ânions como (SO4--) ou (MoO4--).
• Metabolizando o nitrogênio:
• As plantas podem absorver nitrato ou nitrito do solo através dos pelos das raízes. Se o nitrato for absorvido, ele é primeiro reduzido a íons nitrito e depois a íons amônio, custando à planta energia para incorporação em aminoácidos, ácidos nucléicos e clorofila.

• Esse processo pode acontecer tanto nas raízes quanto nas folhas, mas é mais eficiente em termos energéticos nas folhas porque a luz solar ajuda no processo.
• É por isso que a aquaponia é superior à agricultura no solo, uma vez que os peixes exalam amónia (NH3), que provém da decomposição natural do estrume e da matéria orgânica. Os peixes expiram naturalmente (tóxico em altas doses) e possui maior disponibilidade de plantas. A amônia é usada comercialmente como fertilizante de nitrogênio sintético porque as plantas não precisam trocar íons para absorver amônia.
• nas algas, o nitrogênio é transformado em aminoácidos e ao mesmo tempo produz ômega 3 a partir do carbono: filtro descentralizado ideal em combinação com anfípodes como removedor de algas descentralizado que não está disponível para peixes, seja no local ou não coma algas.
• Oferta de anfípodes são produtores de proteínas saudáveis ​​para alimentação de peixes, ômega 3 essencial e quitina, ricos em fibras 

• Efeito da temperatura:
• As temperaturas quentes aceleram os processos das plantas, consumindo energia e oxigênio, o que pode afetar a forma como o amônio é metabolizado nas raízes. As temperaturas frias retardam o transporte de nitrato para as folhas, possivelmente atrasando o crescimento das plantas.
• Plantas diferentes, necessidades diferentes:
• Diferentes plantas podem preferir diferentes proporções de amônio para nitrato, dependendo do estágio de crescimento e das condições do solo. Por exemplo, plantas com flores e frutificação podem funcionar melhor com quantidades de amónio/nitrato baixas ou quase inexistentes.
• Impacto no pH do solo:
• Quando as plantas absorvem amônio, elas liberam prótons como hidrogênio (H+) e hidrônio (H3O+), tornando o solo mais ácido. Ao absorverem nitrato (NO3-), liberam elétrons como bicarbonato (HCO3-) e hidróxido (OH-), tornando o solo mais alcalino. Saber disso é importante para gerenciar os níveis de pH, especialmente em sistemas sem solo, como a hidroponia.
• Toxicidade de amônio:
• Muito amônio pode prejudicar as plantas, especialmente em solos anaeróbicos e úmidos, onde a conversão de amônio em nitrato é lenta. Níveis baixos de oxigênio podem levar ao acúmulo de amônio, que pode ser tóxico para as plantas.
• Otimizando em Hidroponia:
• Em sistemas hidropônicos, gerenciar a proporção amônio/nitrato é crucial para manter os níveis adequados de pH e garantir que as plantas possam acessar outros nutrientes necessários, como potássio, cálcio e magnésio. Demasiado amónio pode interferir com a absorção destes outros nutrientes, o que pode ser prejudicial em certas condições, como o cultivo de tomates e pimentos em climas quentes e secos.
• Anaeróbio: O amônio (NH4+) interfere com outros cátions como potássio (K+), cálcio (Ca++), hidrogênio (H+), sódio (Na+) e magnésio (Mg++) 
• Aeróbio: Nitrato (NO3-) interfere com outros cátions como cloro (Cl-) sulfato (SO4--) e fosfato (PO4---)  

Potássio (K)

O potássio desempenha um papel fundamental no transporte de água, nutrientes e açúcares dentro das plantas. É fundamental no desencadeamento de várias enzimas, influenciando a formação de proteínas, amidos e da molécula energética, trifosfato de adenosina (ATP). Isso, por sua vez, pode afetar a eficiência da fotossíntese.

Além disso, o potássio controla as funções dos estômatos, que gerenciam a troca de umidade, oxigênio e dióxido de carbono nas plantas. A falta de potássio adequado pode prejudicar o crescimento das plantas e resultar em rendimentos diminuídos.

Para plantas perenes, como a alfafa, o potássio contribui para sua sobrevivência nos meses mais frios. Algumas outras funções vitais do potássio incluem:

• Impulsionar o desenvolvimento das raízes e aumentar a resiliência contra a seca.
• Preservando a pressão celular, minimizando a perda de água e evitando o murchamento.
• Facilitando a fotossíntese e a criação de nutrientes.
• Diminuindo a respiração, conservando energia no processo.
• Auxilia na movimentação de açúcares e acúmulo de amido.
• Resultando em grãos ricos em amido.
• Elevando os níveis de proteína nas plantas.
• Fortalecendo as paredes celulares das plantas e evitando seu colapso.
• Atuando como mecanismo de defesa contra certas doenças de plantas.

O potássio (K) é altamente solúvel em água e altos níveis de cálcio, sal ou magnésio podem inibir a ingestão de potássio. Os resíduos alimentares, como vegetais e frutas, contêm grandes quantidades de potássio. Níveis suficientes de potássio ajudam a proteger as plantas contra geadas e doenças. O potássio é essencial para a frutificação, floração e desenvolvimento das sementes.

Fósforo (P)

O fósforo (P) é o nutriente mais limitante depois da água, carbono e nitrogênio (N). Matéria orgânica, argila e composições minerais específicas contêm fósforo. Na maioria das vezes, há fósforo suficiente presente, mas ligado a outros cátions e fixado em uma forma indisponível para absorção pelas plantas. Na agricultura, o escoamento de fósforo causa poluição das águas subterrâneas e proliferação de algas em corpos d'água. A reciclagem de nutrientes de um sistema aquapônico o torna superior aos alimentos comprados em lojas.

O fósforo pode vir em três formas:

• A forma disponível para as plantas é dissolvida em água e mais facilmente disponível para as plantas são os íons ortofosfato (HPO4--) e (H2PO4-)
• O fósforo sorvido é inorgânico e está ligado a superfícies de argila, óxidos de ferro (Fe), alumínio (Al) e cálcio (Ca) e não está disponível para a planta. Para liberar esses compostos de fósforo, devemos criar ambientes anaeróbicos, como nos canteiros de cultivo de sandponia.
• O fósforo mineral é extremamente lento, dissolvendo minerais de fosfato como apatita, estrengita e variscita. Outros minerais de fosfato incluem compostos de fósforo ligados ao cálcio, ferro e alumínio. Assim como o fósforo sorvido, precisamos de ambientes anaeróbicos ou ácidos para liberar o fósforo.

Macronutrientes Secundários

Cálcio (Ca)

Mesmo que as plantas precisem de cálcio para construir a parede celular e a membrana. É um fator fundamental para garantir a estabilidade e integridade dos tecidos vegetais. Na natureza, raramente é uma deficiência. O excesso de cálcio geralmente ocorre quando a água da torneira é usada, pois geralmente contém cálcio, mas não outros minerais como o magnésio. O que resultará no bloqueio de ferro e manganês.

Magnésio (Mg)

​​O magnésio (Mg) é crucial para inúmeras funções essenciais e reações químicas nas plantas. Desempenha um papel significativo na criação de clorofila, na geração e movimentação de compostos ricos em energia, no desencadeamento de enzimas e na formação de proteínas. No entanto, com o aumento de culturas de alto rendimento que respondem bem aos fertilizantes, combinadas com uma agricultura rigorosa sem restaurar o Mg, o solo tornando-se mais ácido e a lixiviação do Mg disponível, este nutriente essencial tornou-se um constrangimento para alcançar rendimentos óptimos das culturas. .

Enxofre (S)

O enxofre é vital para o bom crescimento e funcionamento das plantas. É parte integrante de proteínas, aminoácidos, vitaminas e outras moléculas essenciais. Embora uma porção significativa do enxofre no solo esteja ligada à matéria orgânica e não esteja diretamente disponível para as plantas, elas absorvem principalmente o enxofre na sua forma aniônica (SO4--). No entanto, esta forma é solúvel em água e pode ser facilmente removida do solo. O enxofre e seus compostos desempenham um papel tanto nas funções metabólicas regulares quanto nas respostas ao estresse nas plantas. Eles também medeiam as redes de sinalização mais amplas das plantas. As plantas absorvem o sulfato do solo usando mecanismos de transporte especializados. Eles também podem explorar os sistemas de transporte de organismos simbióticos, como bactérias e fungos, especialmente quando os níveis de enxofre no solo são baixos. Dada a sua importância no metabolismo das plantas, compreender o enxofre é crucial para a saúde das plantas, dos animais e dos humanos que deles dependem. Se as plantas não obtiverem enxofre suficiente, o seu crescimento pode ser atrofiado, levando à redução da produção.

Micronutrientes

Silicone (Si)

Embora o silício não seja um nutriente essencial para as plantas, ele melhora o crescimento das raízes, caules e brotos, o teor de açúcar (Brix) e a resistência a doenças como bactérias, fungos, insetos, secas e estresse térmico, ao mesmo tempo que aumenta o teor de proteínas para melhores rendimentos. . Silício suficiente nas plantas também estimula a ramificação lateral para plantas mais arbustivas. Até 50% de diminuição do uso de pesticidas de ácidos monossilícicos nas plantas porque as doenças são melhor percebidas, pois as plantas respondem melhor ao estresse quando infectadas com patógenos como murcha de fusarium e oídio. Também protege as plantas da absorção de metais pesados ​​como alumínio e cádmio.

Boro (B)

O boro (B) é um oligoelemento vital necessário para o bom crescimento e funcionamento das plantas. Uma deficiência de boro pode perturbar o metabolismo e o crescimento das plantas. Este elemento desempenha um papel crucial na manutenção da estabilidade e desempenho das paredes e membranas celulares. Além disso, o boro é fundamental na regulação do movimento de íons (como H+, K+, PO43−, Rb+ e Ca2+) através das membranas celulares, auxiliando no crescimento e divisão celular, gerenciando nitrogênio e carboidratos e auxiliando no transporte de açúcar. Também influencia vários componentes e processos celulares, como proteínas do citoesqueleto, enzimas ligadas à membrana plasmática, funções de DNA/RNA e o metabolismo e transporte de compostos específicos como ácido indolacético, poliaminas, ácido ascórbico e fenóis.

Cloro (Cl)

Tradicionalmente, o cloreto (Cl−) era visto como um nutriente menor que as plantas ignoravam em grande parte devido à sua presença comum na natureza, à sua contraposição com o nitrato (NO3−) e ao seu potencial dano em níveis elevados. No entanto, as perspectivas recentes mudaram. Em vez de ver o (Cl−) como um íon prejudicial que é absorvido involuntariamente quando as plantas ingerem (NO3−), ele agora é considerado um macronutriente benéfico que as plantas regulam e transportam com precisão. Quando presente como macronutriente, (Cl−) contribui para o aumento do crescimento das plantas, folhas maiores, células foliares e radiculares estendidas, melhor gestão da água, maior difusão (CO2) nas células foliares e uso mais eficiente de água e nitrogênio. Embora as plantas prosperem melhor com uma ingestão equilibrada de (Cl−) e (NO3−), a sua preferência por um em detrimento do outro pode variar com base na espécie de planta, variedade e factores ambientais, tais como escassez de água ou níveis de sal.

Ferro (Fe)

O ferro desempenha um papel fundamental nos processos de transferência de energia e atua como um componente essencial para inúmeras enzimas cruciais. É insubstituível para a maioria das bactérias, tornando-o indispensável para quase todos os organismos vivos. Nas plantas, o ferro é vital para processos como a fotossíntese e a criação de clorofila. A quantidade de ferro acessível no solo não só determina onde as plantas específicas crescem na natureza, mas também influencia a produtividade e o valor nutricional das culturas. A falta de ingestão de ferro nas plantas pode levar ao crescimento lento, amarelecimento entre as nervuras das folhas e diminuição da vitalidade. Para as culturas alimentares, a manutenção de níveis adequados de ferro é essencial para resolver a anemia por deficiência de ferro, um problema nutricional generalizado a nível mundial. No entanto, uma superabundância de ferro pode danificar as células. Assim, as plantas desenvolveram mecanismos para aumentar a absorção de ferro quando este é escasso e limitá-la quando há excesso.

Manganês (Mn)

O manganês (Mn) desempenha um papel fundamental em várias funções celulares das plantas. É especialmente crucial para o componente de evolução do oxigênio do processo de fotossíntese, facilitando a ação de divisão da água no fotossistema II (PSII).. Embora o papel do Mn na fotossíntese e outras funções seja crítico, a importância da sua absorção e distribuição nas plantas não tem recebido a devida atenção. Diferentes proteínas de transporte, derivadas de diversas famílias de genes, ajudam a manter os níveis de Mn em diferentes áreas das células vegetais. Estas proteínas suportam várias atividades dependentes de Mn, incluindo adição de açúcar às moléculas, proteção contra espécies reativas de oxigênio e fotossíntese. No entanto, o equilíbrio do Mn pode ser perturbado se houver muito pouco ou muito disponível. Solos secos, arejados e com muito cálcio ou matéria orgânica podem levar à escassez de Mn, um problema comum que dificulta o crescimento das plantas. Por outro lado, o excesso de Mn é uma preocupação em solos alagados e ácidos, onde o metal se torna excessivamente acessível. Portanto, as plantas desenvolveram sistemas precisos para gerenciar a absorção, movimentação e armazenamento de Mn.

Molibdênio (Mo)

O molibdênio desempenha um papel crucial em ajudar as plantas a processar o nitrogênio. Para plantas não leguminosas, como couve-flor, tomate e milho, o molibdênio as ajuda a utilizar os nitratos que absorvem do solo. EUSe uma planta não possui molibdênio suficiente, ela acumula nitratos em suas folhas sem convertê-los em proteínas. Isso leva a um crescimento atrofiado, semelhante aos efeitos da escassez de nitrogênio, e também pode causar queimaduras nas bordas das folhas devido ao excesso de nitratos.

Para leguminosas, como feijão, ervilha e trevo, o molibdênio tem uma função dupla. Auxilia no processamento dos nitratos do solo, semelhante às plantas não leguminosas. Além disso, auxilia na captura do nitrogênio atmosférico por meio de bactérias nos nódulos radiculares. Para estas leguminosas, a necessidade de molibdénio é ainda maior quando se fixa o nitrogénio do ar do que quando se processa nitratos do solo.

Zinco (Zn)

O Zinco (Zn) é um micronutriente fundamental para as plantas, crucial para diversos processos celulares e bioquímicos. A concentração de Zn é crítica; se estiver muito baixo ou muito alto, pode afetar a saúde das plantas. Este metal está envolvido em muitas atividades da planta, apoiando seu crescimento, maturação e rendimento. Muitas proteínas e enzimas nas plantas dependem do Zn para sua estrutura e função. Portanto, compreender como o Zn se comporta no solo, como as plantas o absorvem e transportam e como reagem à sua escassez é fundamental. Muitas culturas em todo o mundo sofrem com a falta de Zn, levando a reduções notáveis ​​no rendimento e afetando o valor nutricional dos produtos.

Cobre (Cu)

O cobre (Cu) é um mineral vital necessário para o crescimento e florescimento das plantas, desempenhando papéis em uma ampla gama de funções físicas, químicas e biológicas. Serve como elemento-chave em inúmeras enzimas, auxiliando em processos como fotossíntese, respiração e transporte de elétrons. Além disso, o cobre é uma parte fundamental de certos genes relacionados com a defesa. Embora seja essencial, muito Cu pode ser prejudicial, prejudicando o crescimento e o rendimento das plantas. Extensas pesquisas destacaram os impactos negativos do excesso de Cu nos processos das plantas, como brotação de sementes, crescimento e fotossíntese, bem como nos mecanismos de defesa da planta. Essa sobrecarga também pode suprimir a síntese de clorofila e a atividade de enzimas antioxidantes.

Níquel (Ni)

O níquel desempenha um papel fundamental no funcionamento de oito enzimas, especificamente Glx I (EC 4.4.1.5), ARD (EC 1.13.11.54), Ni-SOD (EC 1.15.1.1), Hidrogenase (EC 1.12.98.2), MRC (EC 2.8.4.1), CODH (EC 1.2.99.2 ), ACS (EC 2.3.1.169) e urease (EC 3.5.1.5). Entre estes, a urease, que depende do níquel, é crucial para o processamento de nitrogênio nas plantas. Atuando como cofator, o níquel capacita a urease a transformar a uréia em íons de amônio, fornecendo às plantas uma fonte de nitrogênio utilizável. Na ausência do Níquel, esta transformação da ureia não ocorre. Além disso, o níquel é comumente encontrado armazenado em diversas partes das plantas, principalmente nas folhas.

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