Produção de minitubérculos básicos de batata em três sistemas hidropônicos

Potato basic minitubers production in three hydroponic systems

Resumos

The objective of this work was to evaluate the production of potato basic minitubers in three hydroponic systems: aeroponic, DFT (deep flow technique) and NFT (nutrient film technique), using cultivars Agata and Monalisa. The experiment was carried out under protected cultivation, from May to September, 2005, in Jaboticabal, São Paulo State, Brazil, in a completely randomized block design, with split-plots. The hydroponic systems were assigned to the experimental plots, whereas cultivars were assigned to sub-plots. Tuber fresh weight and longitudinal diameter were not influenced by the hydroponic systems, with average values of 6,2 g and 30,2 mm, 6,3 g and 30,0 mm, 6,8 g and 31,0 mm, for hydroponic systems NFT, DFT and aeroponic, respectively. Between cultivars, Monalisa presented larger longitudinal diameter and fresh mass (32,2 mm and 7,1 g), significantly superior when compared to Agata (28,6 mm and 5,8 g). Minituber yield per plant and m² was significantly higher in the aeroponic system (49,3 e 874,4) in comparison the NFT (39,5 e 246,6) and DFT systems (41,6 e 458,0), respectively. Results indicate that basic potato minitubers can be efficiently produced using the hydroponic systems evaluated in this work. Among them, the aeroponic system presented the best results.

Solanum tuberosum; aeroponycs; DFT; NFT; soilles production; repeated harvesting

PESQUISA

Produção de minitubérculos básicos de batata em três sistemas hidropônicos

Potato basic minitubers production in three hydroponic systems

Thiago L Factor; Jairo AC de Araujo; Felipe PC Kawakami; Viviane Iunck

UNESP-FCAV, Dep^to.Eng. Rural, Via de Acesso Prof. Paulo D. Castellane, s/n, 14884-900 Jaboticabal-SP; [e-mail]

RESUMO

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de minitubérculos básicos de batata em três sistemas hidropônicos de cultivo: aeropônico, DFT (deep flow technique) e NFT (nutrient film technique). O experimento foi realizado em ambiente protegido, de maio a setembro de 2005, em Jaboticabal, SP. Adotou-se o delineamento experimental em blocos casualizados com parcelas subdivididas, sendo os três sistemas hidropônicos de cultivo as parcelas principais e, as cultivares Agata e Monalisa, as subparcelas. A massa fresca e o diâmetro longitudinal dos tubérculos não foram influenciados pelos sistemas hidropônicos estudados, com valores médios de 6,2 e 30,2 mm, 6,3 g e 30,0 mm, 6,8 g e 31,0 mm, para os sistemas hidropônicos NFT, DFT e aeroponia, respectivamente. No que se refere às cultivares, Monalisa apresentou maior diâmetro longitudinal e massa fresca (32,2 mm e 7,1 g), valores significativamente superiores aos verificados para a cultivar Agata (28,6 mm e 5,8 g). O número de minitubérculos por planta e por metro quadrado teve valores médios significativamente superiores no sistema aeropônico (49,3 e 874,4) em relação aos sistemas NFT (39,5 e 246,6) e DFT (41,6 e 458,0), respectivamente. A produção de minitubérculos básicos de batata pode ser realizada de maneira eficiente utilizando-se os sistemas hidropônicos estudados, sendo o sistema aeropônico o que apresentou os melhores resultados.

Palavras-chave:Solanum tuberosum, aeroponia, DFT, NFT, cultivo sem solo, colheita escalonada.

ABSTRACT

The objective of this work was to evaluate the production of potato basic minitubers in three hydroponic systems: aeroponic, DFT (deep flow technique) and NFT (nutrient film technique), using cultivars Agata and Monalisa. The experiment was carried out under protected cultivation, from May to September, 2005, in Jaboticabal, São Paulo State, Brazil, in a completely randomized block design, with split-plots. The hydroponic systems were assigned to the experimental plots, whereas cultivars were assigned to sub-plots. Tuber fresh weight and longitudinal diameter were not influenced by the hydroponic systems, with average values of 6,2 g and 30,2 mm, 6,3 g and 30,0 mm, 6,8 g and 31,0 mm, for hydroponic systems NFT, DFT and aeroponic, respectively. Between cultivars, Monalisa presented larger longitudinal diameter and fresh mass (32,2 mm and 7,1 g), significantly superior when compared to Agata (28,6 mm and 5,8 g). Minituber yield per plant and m² was significantly higher in the aeroponic system (49,3 e 874,4) in comparison the NFT (39,5 e 246,6) and DFT systems (41,6 e 458,0), respectively. Results indicate that basic potato minitubers can be efficiently produced using the hydroponic systems evaluated in this work. Among them, the aeroponic system presented the best results.

Keywords:Solanum tuberosum, aeroponycs, DFT, NFT, soilles production, repeated harvesting.

A batata (Solanum tuberosum L.) sofre intenso processo de degenerescência com significativa redução na produção, em virtude do acúmulo de agentes viróticos nos tubérculos através das sucessivas gerações de propagação vegetativa. Assim, a manutenção de uma boa produtividade requer uma regular introdução de novo material de propagação. Nesse sentido, a constante utilização de sementes de alto padrão fitossanitário é fundamental para a exploração comercial da batata e merece atenção especial por parte do produtor. Dentre outras razões, isso se faz necessário por ser também a batata-semente o componente mais alto no custo de produção (30 a 40%) e por ter reflexos diretos na produtividade e qualidade dos tubérculos (Assis, 1999). Assim, a utilização de técnicas de cultura de meristemas para eliminação de viroses e propagação in vitro de plantas sadias e posterior multiplicação em ambientes protegidos telados ganham cada vez mais importância na produção da batata. Todavia, essa técnica, que utiliza procedimentos laboratoriais e equipamentos específicos, ainda apresenta custos elevados e demanda mão-de-obra altamente qualificada.

O sucesso da limpeza clonal depende, portanto, de sistemas eficientes de multiplicação do material livre de fitopatógenos, de maneira a viabilizar o processo inicial de produção de batata-semente. Ademais, os métodos tradicionais de produção de tubérculos-semente, em matriz sólida, normalmente solo ou substrato, apresentam como característica comum uma baixa eficiência produtiva. Segundo Daniels et al. (2000), são produzidos em média de três a cinco tubérculos por planta, o que contribui sobremaneira para elevar ainda mais os custos de produção da batata-semente.

Dentre os métodos empregados em vários países como forma de substituir os métodos convencionais de produção de tubérculos-sementes em solo ou substratos destacam-se os sistemas hidropônicos (Wheeler et al., 1990; Wan et al., 1994; Muro et al., 1997; Rolot & Seutin, 1999; Ritter et al. 2001; Rolot et al. 2002). Nesses sistemas, por não haver contato dos tubérculos-sementes com fitopatógenos de solo, facilidade de limpeza após ciclo de produção, melhor controle sobre os fatores que interferem na nutrição das plantas e principalmente devido à possibilidade de se fazer uma colheita escalonada, a produção de minitubérculos apresenta excelente padronização, alta qualidade fitossanitária e maior taxa de multiplicação.

No Brasil, os resultados até então alcançados com a produção de minitubérculos em sistemas hidropônicos têm apontado um importante avanço na produção de sementes pré-básicas de batata. Na região sul do País, Pereira et al. (2001), citado por Medeiros et al. (2002), obtiveram valores de 32,4 e 23,0 minitubérculos planta^-1, trabalhando com mudas provenientes da cultura de meristemas e utilizando o sistema de calha articulada (NFT) e colheita escalonada para as cultivares Baronesa e Elisa, respectivamente. A introdução de novos sistemas de produção de sementes pré-básicas que propiciem maiores taxas de multiplicação de material derivado da propagação in vitro trará significativos avanços na cadeia produtiva da batata, capaz de produzir reflexos positivos na produtividade, particularmente em regiões onde a qualidade das sementes utilizadas é fator limitante para a obtenção de maiores rendimentos (Medeiros et al., 2002).

Diante do exposto o objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de minitubérculos de batata-semente básica em três sistemas hidropônicos de cultivo: aeropônico, DFT (deep flow technique) e NFT (nutrient film technique).

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi realizado de maio a setembro de 2005, na UNESP em Jaboticabal (21º15'15" S, 48º18'09" W, altitude média de 595 m). O ambiente protegido utilizado foi do tipo capela não-climatizada, com orientação Leste-Oeste, inclinação da cobertura de 22º em relação à horizontal, construída em estrutura metálica (ferro galvanizado), possuindo dimensões 10x10 m e altura do pé direito de 4,0 m. Na cobertura da estrutura foi utilizado polietileno de baixa densidade (PEBD) transparente com espessura de 0,15 mm e, nas laterais, tela antiafídeos branca, da superfície do solo à extremidade do plástico de cobertura.

As cultivares estudadas foram Agata e Monalisa. Utilizaram-se plântulas oriundas de micropropagação, formadas em bandejas de espuma fenólica de 54 células (5x5x3,8 cm), com aproximadamente 12 cm de altura e cinco folhas por ocasião do transplantio, ocorrido em 18/05/05.

A solução nutritiva utilizada foi a mesma para os três sistemas hidropônicos estudados, adaptada de Medeiros et al. (2002) e Rolot et al. (2002), com a seguinte concentração de nutrientes (mg L^-1): 145 de NO^-₃, 29 de NH₄⁺, 40 de P, 295 de K, 162 de Ca, 40 de Mg, 64 de S, 2,0 de Fe, 0,3 de Zn, 1,0 de Mn, 0,3 de B, 0,05 de Cu e 0,05 de Mo. A solução nutritiva foi colocada em reservatórios de 1000 L, um para cada sistema hidropônico, localizado a 7 m do ambiente protegido. Acoplado ao reservatório um conjunto moto-bomba elétrico, regulador de pressão e filtro de tela de 100 mesh. Os três sistemas hidropônicos são do tipo fechado, ou seja, a solução nutritiva retorna por gravidade, por meio da tubulação de drenagem, para o reservatório de armazenamento. O manejo da solução nutritiva constou da reposição diária da quantidade de água consumida pelas plantas e perdida por evaporação, bem como a correção do pH e condutividade elétrica (CE) da solução nutritiva, conforme a necessidade de ajuste. O pH foi mantido entre 5,5 a 6,0 e, a CE, entre 1,8 e 2,3 mS cm^-1, por meio da adição de ácido ou base e solução estoque concentrada.

Foram realizadas colheitas semanais, adotando o critério de colher os tubérculos tão logo atingissem o diâmetro desejado, classificado como tipo V (16 a 23 mm) (Embrapa, 2000), conforme sugerido por Medeiros (2003) e Relloso et al. (2000). Foram analisadas as características massa fresca média e diâmetro longitudinal dos tubérculos e número de tubérculos por planta e por m².

O delineamento experimental utilizado foi blocos casualizados com parcelas subdivididas, sendo os três sistemas de cultivo hidropônico (NFT, DFT e aeroponia) distribuídos nas parcelas e, as cultivares Agata e Monalisa, nas subparcelas. Foram analisadas 5; 10 e 18 plantas em cada subparcela nos sistemas hidropônicos NFT, DFT e aeroponia, respectivamente. Cada bloco continha duas repetições de cada sistema, em um total de quatro blocos. Analisaram-se os dados pelo programa estatístico SAS, utilizando-se o teste Tukey a 5% de probabilidade para a comparação das médias. As interações, quando significativas, foram estudadas através de análise de regressão.

Os sistemas hidropônicos utilizados apresentaram as seguintes características básicas:

Sistema hidropônico DFT (Deep Flow Technique)

Esse sistema baseou-se na interpolação de duas canaletas de fibrocimento trapezoidais, com dimensões de 0,18 m, 0,40 m e 0,20 m, para a base menor, base maior e altura, respectivamente; e comprimento de 2 m, recobertas por um filme de polietileno preto e sustentadas por uma estrutura metálica de 1 m de altura mantida no nível, sem declividade. No interior destas canaletas foi colocado um suporte (tela) metálica com malha de 2 polegadas a 8 cm de altura, sob o qual foi fixado uma tela de polipropileno preto (30%), de maneira a permitir que o sistema radicular atingisse a camada de solução nutritiva (6 cm limitada pelo sistema de drenagem), mas não a maioria dos estolões, formando uma zona de tuberização (Figura 1). No espaço entre a tela e a lâmina de solução nutritiva, forma-se uma camada de ar de aproximadamente 2 cm, responsável por auxiliar na respiração das raízes. De maneira a evitar a entrada de luz no sistema radicular das plantas foi colocado um filme de polietileno com a cor branca para cima e preta para baixo, sobre as canaletas de cultivo. Posteriormente as plantas foram transplantas em orifícios abertos na forma de cruz neste filme plástico, no espaçamento de 0,15x0,15 m. Para a condução das plantas foram fixadas duas chapas de ferro fundido (20x5 mm) nas extremidades das canaletas de cultivo e, à medida em que as plantas se desenvolviam, foram estendidos arames (nº.14) por toda a linha de cultivo e no intervalo de 10 cm, de maneira a evitar o acamamento das mesmas.

Aeroponia

Neste sistema as plantas se desenvolveram em uma câmara (caixa) de fibra-de-vidro, com dimensões de 2,0 m de comprimento, 0,5 m de largura, 0,6 m de altura e de 3 a 5 mm de espessura de parede. A solução nutritiva foi nebulizada (alta pressão e baixa vazão) diretamente no sistema radicular, que se desenvolveu dentro da caixa e no ar (Figura 2). Foram colocados três nebulizadores (NAADANN^â, modelo Fogger, com vazão de 14 L h^-1 a 4 atm) em cada uma das quatro linhas laterais de cada caixa (168 L). Na tampa das caixas foram feitos orifícios de 0,05x0,05 m, com espaçamento entre plantas de 0,15x0,15 m, à semelhança do sistema DFT. Apoiados a estes orifícios foram construídas pequenas estruturas metálicas de 0,05 m de largura e 0,10 m de altura, de maneira a acondicionar e promover suporte para as plântulas. No tutoramento das plantas foram utilizadas fios de arame (nº 14) fixados nas extremidades por meio de cantoneiras de ferro fundido de 3/4" e dispostos paralelamente às caixas em intervalos de 10 cm. A colheita dos minitubérculos foi feita através de janelas laterais construídas para tal finalidade. O tempo de nebulização foi modificado em função do ciclo e necessidades fisiológicas das plantas, monitoradas pela observação visual do estado de turgescência e por meio de um temporizador eletrônico conectado a um microcomputador.

Sistema hidropônico NFT (Nutrient Film Technique)

Este sistema de cultivo foi construído segundo Medeiros et al. (2002) com pequenas modificações, sendo a estrutura básica constituída de duas calhas de PVC (125 mm) sobrepostas, sustentadas por suporte de madeira de 2 m de comprimento e 1,2 m de altura na extremidade mais alta, posicionadas com declividade de 4%. A calha superior, com função de tutoramento das plantas é fixa, possuindo orifícios de 25 mm de diâmetro, espaçados de 15 cm, à semelhança dos outros sistemas. A calha inferior é móvel e fixa nas laterais do suporte de madeira por uma barra de ferro de ½ polegada que atravessa o eixo de maior comprimento da calha, proporcionado a articulação da mesma. Na calha inferior, região por onde circula a solução nutritiva e onde as raízes e tubérculos se desenvolvem, foi feito o plantio. Para tanto, as mudas formadas em cubos de espuma fenólica e posicionados exatamente sob os orifícios existentes na calha superior. As primeiras folhas a se desenvolver ultrapassam facilmente estes orifícios e toda a parte aérea da planta se desenvolve normalmente. Como medida complementar, no sentido de evitar a entrada de luz no sistema radicular das plantas, que prejudicaria a emissão de estolões e tubérculos, foi fixado um filme de polietileno preto, com 0,4 m de largura e 2 m de comprimento, ao longo de toda a borda da calha superior, envolvendo posteriormente a calha inferior e prendendo-o na borda externa daquela calha. Para a condução das plantas foram fixados sarrafos de madeira de (50x20 mm) nas extremidades dos canais de cultivo, estendendo-se posteriormente arames (nº 14) por toda a linha de cultivo, à semelhança dos sistemas descritos anteriormente.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para a massa fresca e diâmetro longitudinal dos tubérculos, verificou-se que não houve efeito significativo entre sistemas de cultivo e tampouco da interação entre sistemas de cultivo e cultivares (Tabela 1), sendo possível verificar diferenças significativas apenas entre cultivares. Os tubérculos da cultivar Monalisa apresentaram maior diâmetro longitudinal e massa fresca (32,2 mm e 7,1 g), valores significativamente superiores aos verificados para a cultivar Agata (28,6 mm e 5,8 g). Maior massa fresca e comprimento médio dos tubérculos da cultivar Monalisa em relação à cultivar Agata também foi verificado por Corrêa et al. (2004), porém em sistema de canteiros suspensos contendo substrato orgânico e em colheita única. Em colheita escalonada, utilizando o mesmo sistema, não se obteve diferenças significativas entre as cultivares. Vermeer (1990) ressalta que existe uma resposta genotípica diferencial de cultivares de batata quanto ao tamanho e forma dos tubérculos, independentemente das condições de cultivo. De maneira geral, para os três sistemas hidropônicos de cultivo, os valores da massa fresca dos minitubérculos variaram de 6,2 a 6,8 g, portanto, na faixa adequada de peso de colheita para minitubérculos (Medeiros, 2003).

Em relação ao número de minitubérculos planta^-1 ao longo das sucessivas colheitas, verificou-se que nos três sistemas de cultivo estudados os valores assumiram uma tendência polinomial, ajustando-se ao modelo quadrático de regressão (Figura 3). O sistema aeropônico proporcionou a produção de um maior número de minitubérculos planta^-1 durante todo o período experimental. Os sistemas DFT e NFT apresentaram valores semelhantes entre si (Tabela 1).

A maior taxa de multiplicação de tubérculos ocorreu 72, 73 e 74 dias após o transplantio (DAT), período compreendido entre a 6ª. e 7ª. colheitas, com valores da ordem de 5,3; 5,6 e 6,0 minitubérculos planta^-1, respectivamente, para os sistemas NFT, DFT e aeroponia. Resultados semelhantes foram encontrados por Relloso et al. (2000), que obtiveram maior taxa de multiplicação por volta da 6ª colheita, porém diferentes do constatado por Medeiros (2003), que obteve pico de produção se por volta da 4ª colheita.

Quanto ao número médio de minitubérculos por planta, obtido ao final do experimento, foram verificadas diferenças significativas entre sistemas hidropônicos e cultivares. No entanto, não se observou efeito significativo da interação entre os dois fatores. A comparação entre os três sistemas hidropônicos de cultivo mostrou um número médio de minitubérculos significativamente superior (49,3) no sistema aeropônico em relação aos sistemas NFT (39,4) e DFT (41,6), que não diferiram entre si (Tabela 1). No tocante às cultivares, verificou-se que a cultivar Monalisa apresentou número estatisticamente superior de minitubérculos planta^-1 (46,6) quando comparada à cultivar Agata (40,3).

No sistema aeropônico, por não haver nenhum tipo de impedimento ao desenvolvimento do sistema radicular das plantas, é possível que a emissão de novas raízes e estolões seja facilitada, contribuindo sobremaneira para aumento no número de minitubérculos planta^-1. Vreugdenhil & Struik (1989) mencionam que estolões de batata produzem etileno quando encontram resistência mecânica ao crescimento e, como resultado, o desenvolvimento do estolão é cessado, sendo necessário que, nesta ocasião, as concentrações de giberelina sejam insuficientemente baixas para promover a tuberização. Lugt et al. (1964) reportam um crescimento extremamente vigoroso de estolões e atraso na tuberização quando o sistema radicular se desenvolve em um ambiente sem resistência mecânica ao crescimento. Comportamento semelhante foi observado nesta pesquisa, em que o sistema aeropônico favoreceu o crescimento livre dos estolões e um pequeno atraso na tuberização, constatado através do menor número de tubérculos obtidos na 1ª.colheita em relação aos outros sistemas, que foi compensado nas colheitas subseqüentes (Figura 2). Gray (1973) menciona que a remoção da resistência mecânica ainda nos estágios iniciais do desenvolvimento do sistema radicular de plantas de batata induz a formação de estolões secundários e maior número de tubérculos pequenos. Além disso, Soffer & Burger (1988) consideram a maior aeração do sistema radicular das plantas nos sistemas aeropônicos como um dos fatores principais no aumento da produtividade quando comparado aos sistemas hidropônicos tradicionais de produção.

À semelhança do verificado neste trabalho, embora com valores inferiores, Ritter et al. (2001) obtiveram maior taxa de multiplicação de tubérculos no sistema aeropônico (11,6), quando comparado aos sistemas NFT (5,2) e em substratos (tradicional) (6,6), porém trabalhando com a cultivar Nagore e colhendo tubérculos com 30 a 35 mm de tamanho.

De maneira geral, para os três sistemas hidropônicos estudados, no que diz respeito à colheita escalonada, os resultados obtidos neste trabalho corroboram os encontrados por Medeiros et al. (2002), Medeiros (2003) e Corrêa et al. (2005), ou seja, obtém-se expressivo aumento no número de tubérculos por planta colhendo os tubérculos tão logo atinjam o tamanho desejado. Isto se deve a um estímulo à diferenciação e formação de novos tubérculos e, ainda, à economia da energia que seria normalmente utilizada para o aumento do tamanho dos tubérculos; com a eliminação dessa demanda, a energia é carreada para a formação de novos tubérculos, propiciando maiores taxas de multiplicação quando comparado aos sistemas de cultivo no solo ou substrato (Medeiros, et al., 2002). No cultivo em solo ou subtrato, há relatos de taxas de multiplicação variando de 5,0 e 7,4 minitubérculos planta^-1 (Daniels et al., 2000; Andriolo et al., 2005; Favoretto, 2005).

A quantidade de minitubérculos produzidos por m² foi substancialmente influenciada pelos sistemas hidropônicos de cultivo estudados. Foram observadas também diferenças significativas entre cultivares, porém não houve interferência significativa da interação entre sistema de cultivo e cultivar. O rendimento de minitubérculos no sistema aeropônico (874,4 minitubérculos m^-2) foi significativamente superior ao rendimento dos demais sistemas (DFT = 458,0; NFT = 246,6), que também diferiram significativamente entre si. Uma das razões que leva a uma expressiva diferença na taxa de multiplicação por m² entre os sistemas está no fato de que, embora adotado o mesmo espaçamento entre plantas (15 cm), os sistemas possuem características construtivas distintas e consequentemente acondicionam maior ou menor número de plantas por m². O sistema NFT, por exemplo, pode conter no máximo 6,25 plantas por m², ao passo que o DFT pode comportar 11 plantas por m² e, o aeropônico, 17,7 plantas por m², levando-se em consideração a mesma área destinada a corredores de acesso e colheita. Esta característica, própria de cada sistema, aliada ao fato de haver diferenças significativas relacionadas ao número de minitubérculos por planta entre os sistemas (Tabela 1), permite que a taxa de multiplicação do sistema aeropônico sejam tão superiores aos demais.

Os resultados obtidos permitem concluir que é possível produzir minitubérculos básicos de batata, cultivares Ágata e Monalisa, nos sistemas hidropônicos descritos, com vantagens em termos de rendimento de minitubérculos em relação ao sistema tradicional, que utiliza uma matriz sólida para ancoragem das plantas. Apesar das diferenças entre cultivares, os resultados indicaram que, entre os sistemas estudados, o sistema aeropônico foi o mais eficiente.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao CNPq pela concessão da bolsa de estudo e auxílio financeiro e ao laboratório Biovitrus e às empresas Irrigaplan, Lauman e Nortene, pela contribuição indispensável na realização da pesquisa.

Recebido para publicação em 19 de julho de 2006; aceito em 16 de abril de 2007

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  08 Out 2007
• Data do Fascículo
  Mar 2007

Histórico

• Recebido
  19 Jul 2006
• Aceito
  16 Abr 2007