Manter as raízes saudáveis
A raiz de uma planta é um microcosmo do mundo real abaixo do solo. Confinado e restrito em volume, requer um alto grau de controlo para máxima eficiência. As plantas cultivadas no solo e na hidroponia têm os mesmos requisitos para água, oxigénio e nutrientes, mas a taxa frequente de reposição dessas culturas sem solo é uma das principais vantagens da produção hidropónica.
Embora o crescimento e a saúde das raízes possam passar despercebidos a muitos agricultores indoor, o funcionamento adequado das raízes é vital para a produtividade das plantas, e os métodos hidropónicos podem impor pedidos específicas à fisiologia do sistema radicular.
Sistemas de raiz no solo vs. hidropónico
Na maioria dos sistemas de solo, as raízes das plantas têm a liberdade de crescer e se esticar conforme necessário. Muitas plantas enviam raízes com muitos metros de profundidade no solo em busca de nutrientes e água, enquanto outras espécies podem desenvolver sistemas radiculares rasos, mas altamente ramificados. Isso se deve ao fato de que a morfologia das raízes depende não apenas da genética, mas também das restrições do solo e da água na zona radicular.
Na hidroponia, onde o volume da raiz disponível é altamente restrito, a densidade da raiz é consideravelmente maior do que na maioria dos sistemas baseados no solo. No entanto, com água, nutrientes e oxigênio entregues diretamente à superfície da raiz em uma base frequente, as plantas hidropónicas não precisam de gastar tanta energia em crescimento de raízes para o forrageamento de longa distância.
Embora possamos nos sentir seguros no fato de que as nossas plantas estão a receber nutrientes e oxigênio essenciais para a raiz, humidade, há outros fatores fisiológicos nas raízes em sistemas sem solo que precisam de alguma consideração. A função raiz depende de uma ampla gama de fatores inter-relacionados. Assim como no solo, as raízes hidropónicas podem ser afetadas pela temperatura, populações microbianas, competição, patógenos, salinidade, toxicidades e exsudatos radiculares.
Crescimento da raiz
O crescimento da raiz é um processo contínuo. Com o tempo, a densidade das raízes aumenta à medida que novas raízes são produzidas. A regeneração de novas raízes é essencial para o desenvolvimento normal das plantas, já que a maioria dos nutrientes é absorvida pelos tecidos radiculares mais jovens.
As raízes respondem à gravidade e tocam quando entram em contato com uma superfície sólida. Por exemplo, em um recipiente de crescimento restrito, as raízes tendem a se dirigir para baixo e formar um tapete nas regiões inferiores do substrato em crescimento. Eventualmente, à medida que as raízes continuam a crescer, o ponto será atingido onde a ligação radicular extrema ocorre - mesmo em plantas que recebem um suprimento regular de nutrientes - e o crescimento total da planta é restrito. O tamanho do contentor deve permitir esse crescimento contínuo das raízes.
Oxigenação da raiz
O oxigénio é um componente vital da fisiologia das raízes. A oxigenação superior da zona radicular e a solução nutritiva que a hidroponia fornece ajuda a melhorar a saúde das raízes, pois sem oxigénio suficiente para completar o processo de respiração, as raízes sufocam. As plantas exibirão uma estratégia chamada oxitropismo, em que as raízes evitarão o crescimento em áreas carentes de oxigênio, como solos irrigados pela água, substratos hidropónicos sobrecarregados e soluções nutritivas estagnadas.
Algumas plantas requerem grandes quantidades de oxigénio dentro da zona da raiz, particularmente quando crescem nas condições protegidas e quentes fornecidas durante todo o ano com jardins internos. Uma zona de raiz restrita é limitada em quanto oxigênio ela pode conter, então depende muito do reabastecimento de oxigénio. Isso pode ser feito por oxigênio dissolvido na solução nutritiva ou por percolação de oxigénio na zona da raiz durante a irrigação.
Se as raízes requerem mais oxigénio do que o que conseguem obter através da reposição, sua função começa a diminuir, assim como a absorção de água e nutrientes.
Eventualmente, a falta de oxigénio pode causar a morte das células da raiz e aumentar o risco de doenças da raiz, como o pítio. Quanto mais restrito o volume da zona de raiz, maior a taxa de reposição de oxigénio. Na hidroponia, isso pode ser alcançado de várias maneiras. Alguns meios de crescimento contêm poros maiores que outros e permitem que o oxigénio se difunda mais rapidamente na zona da raiz. Em segundo lugar, as soluções nutritivas transportam oxigénio dissolvido, aumentando assim o conteúdo de oxigênio dissolvido da solução via aeração e assegurando que a zona da raiz não seja supersaturada com água, garantindo que mais oxigénio esteja disponível para a absorção da raiz.
Competição da raiz
Em muitos sistemas hidropónicos, as plantas podem ser cultivadas em recipientes separados ou placas de substrato, mas algumas plantas são frequentemente cultivadas lado a lado para permitir que as raízes de ambas as plantas se misturem. Alguns estudos descobriram que as plantas produzem mais massa de raiz quando compartilham o espaço com um vizinho, em comparação com plantas que crescem sozinhas. Acredita-se que isso desencadeie as plantas para aumentar sua capacidade competitiva de nutrientes. No entanto, o crescimento excessivo das raízes pode ocorrer nesta situação em detrimento do crescimento reprodutivo, e tais descobertas podem ser específicas da espécie, pois parece que as raízes de algumas espécies de plantas podem sentir as raízes das plantas vizinhas e responder adequadamente. Outros estudos podem nos ajudar a determinar como as plantas cultivadas lado a lado podem influenciar o crescimento umas das outras em sistemas hidropónicos.
Temperatura da raiz
A temperatura da zona da raiz afeta fortemente o crescimento da parte aérea. De fato, a temperatura da zona radicular desempenha um papel mais importante no crescimento e desenvolvimento do que a temperatura do ar ao redor da planta porque o tecido radicular envia numerosas mensagens não hidráulicas para a parte aérea, o que influencia a maneira como a parte aérea responde ao seu ambiente. Assim, com muitas funções da planta sob o controlo do que acontece nas raízes, a temperatura da zona radicular torna-se um fator extremamente importante a ser monitorado. A pesquisa mostrou que até menos de 30 minutos de acúmulação de calor na zona de raiz podem ter um impacto negativo em muitas culturas, o que não pode ser compensado por ter uma baixa temperatura média diária. Apenas alguns minutos por dia de temperaturas da zona da raiz de mais de 30° C retardará o crescimento de culturas sensíveis ao calor, como alface e salsa.
O arrefecimento da zona radicular e da solução nutritiva é uma solução para esse aspecto único da fisiologia vegetal. Arrefecimento com solução nutritiva permite que os topos de culturas sensíveis ao calor, como a alface, suportem temperaturas acima do ideal. Esse método de arrefecimento da zona de raiz ajuda as plantas de diversas maneiras. Soluções nutritivas frias contêm mais oxigénio dissolvido para a absorção da raiz, o que significa que a falta de oxigénio é menos provável de ocorrer. O arrefecimento das raízes bem abaixo da temperatura do ar ambiente também permite maiores taxas de assimilação, reduzindo a fotoinibição e o fechamento dos estômatos, que normalmente ocorrem quando a planta se torna stressada pelo calor. Os efeitos positivos do arrefecimento por nutrientes parecem ser em grande parte o resultado de mudanças na produção de hormonas de crescimento de plantas (ácido abscísico e citocininas) no tecido radicular, que controlam uma ampla gama de respostas de plantas.
Salinidade e Fitotoxicidade
Embora a salinidade e as fitotoxicidades possam ser problemas sérios na produção do solo e sem solo, os hidrelétricos podem evitar esses problemas, permitindo o crescimento de culturas em áreas onde a salinidade do solo e a toxicidade impediriam o cultivo. Quando a salinidade, ou EC, é muito alta, as células da raiz perdem a humidade e frequentemente morrem. Existem grandes diferenças na tolerância à alta EC e salinidade entre os tipos de plantas, mesmo aquelas que possuem requisitos de crescimento semelhantes. Os tomates, por exemplo, podem tolerar alta salinidade por meio de mudanças na fisiologia das raízes, o que evita danos causados pelo sal, enquanto as culturas sensíveis à salinidade, como alface e morangos, são facilmente danificadas quando a CE se torna superior à ideal.
Toxicidades ocorrem quando as células da raiz são danificadas ou destruídas por compostos tais como altos níveis de certos oligoelementos ou, mais comumente em hidroponia, plastificantes lixiviados de materiais inadequados em contato com a solução nutritiva ou raízes. Quando as células da raiz são danificadas, os patógenos de plantas, como o pythium, muitas vezes invadem o local do dano, deixando os produtores imaginando qual foi a causa inicial do dano na raiz.
Exudatos de raiz e relações microbianas
Os sistemas radiculares são capazes de alterar o ambiente que os rodeia secretando uma ampla gama de compostos orgânicos, conhecidos como exsudatos radiculares e mucilagem, e liberando iões que influenciam o pH. Como iões positivos (cátiões Ca2 +, K +, Mg2 +, etc.) são removidos da solução nutritiva, iões de hidrogénio (H +) são liberados do sistema radicular, equalizando a proporção de aniões para catiões na zona da raiz e assim diminuindo o pH de a solução. Quando as culturas começam uma fase ativa de crescimento, aniões (NO3, etc.) são absorvidos e aumentam o pH através da liberação de iões hidroxila (OH-) na solução.
No passado, os exsudatos radiculares na hidroponia eram motivo de preocupação. Nos primeiros dias da cultura sem solo acreditava-se que estes compostos orgânicos se acumulariam rapidamente na zona de raiz limitada e restringiriam o crescimento das plantas. Isso acabou não sendo o caso na maioria das circunstâncias. Em vez disso, acredita-se agora que a vasta gama de compostos que excretam as raízes das plantas pode representar entre 5 e 21% do carbono fotossinteticamente fixado, o que representa um custo significativo para a planta. Por essa razão, a planta deve obter algum benefício da secreção de compostos em sua rizosfera, e isso é algo que os pesquisadores estão investigando com algum detalhe. Exsudados radiculares consistem não apenas de compostos orgânicos como aminoácidos, ácidos orgânicos, açúcares e uma ampla gama de carboidratos, fenólicos, ligninas, ácidos graxos, esteróis, enzimas, mucilagens e proteínas, mas também de íons liberados e ácidos inorgânicos.
Relacionamentos com populações microbianas benéficas na rizosfera ocorrem na hidroponia, assim como ocorrem no campo, com espécies microbianas diversas e benéficas encontradas em uma ampla gama de diferentes sistemas sem solo. Certos exsudatos liberados pelas raízes são usados pelas plantas para atrair e selecionar certos microrganismos na rizosfera. Esses micróbios podem então funcionar, através de diferentes mecanismos, para influenciar a saúde e o crescimento das plantas. Por exemplo, os exsudatos radiculares atuam como sinais que estimulam e iniciam uma relação ou simbiose com rizóbios e fungos micorrízicos, bem como com rizobactérias, o que é benéfico tanto para os micróbios quanto para as plantas.
Finalmente, quando as raízes das plantas percebem um ataque de micróbios patogênicos, elas liberam certos exsudatos chamados fitoalexinas (proteínas de defesa) e outros compostos desconhecidos, envolvendo-se em um processo de guerra química subterrânea. Por exemplo, as raízes de plantas de manjericão revelaram a liberação de ácido rosmarínico, um composto antimicrobiano, em resposta aos ataques de phytophthora cinnamomi, um fungo de água que leva à podridão radicular. Esta é apenas uma das muitas respostas de defesa que ainda precisamos entender.
Conclusão
Embora as pesquisas em curso sobre sistemas sem solo continuem a revelar descobertas novas e excitantes, ainda precisamos entender como aproveitar totalmente o poder do sistema radicular hidropónico. Com uma vasta gama de processos bioquímicos, desde a absorção de nutrientes e água até a produção de hormonas de crescimento de plantas essenciais e interação com micróbios, a fisiologia das raízes é algo que todo produtor precisa considerar ao projetar e operar um sistema hidropónico.
Bons cultivos ;)
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