Ανακύκλωση θρεπτικών διαλυμάτων σε κλειστά υδροπονικά συστήματα

Transcript

1 Ανακύκλωση θρεπτικών διαλυμάτων σε κλειστά υδροπονικά συστήματα

2 Κλειστά υδροπονικά συστήματα Πλεονεκτήματα Εξοικονόμησηλιπασμάτων και νερού Μείωση απορροής υπολειμμάτων λιπασμάτων (νιτρικά, φωσφορικά) στα επιφανειακά και υπόγεια νερά Δυνατότητα εφαρμογής φυτοφαρμάκων μέσω θρεπτικού διαλύματος

3 Συστήματα ανακύκλωσης Συνεχής ανακύκλωση (επανακυκλοφορία) Συλλογή και ανακύκλωση απορροών (επαναλαμβανόμενα ποτίσματα μικρής διάρκειας)

4 Σχηματική αναπαράσταση ενός υδροπονικού συστήματος με αδιάλειπτη επανακυκλοφορία του θρεπτικού διαλύματος

5 Σχηματική αναπαράσταση ενός υδροπονικού συστήματος με επαναλαμβανόμενα ποτίσματα μικρής διάρκειας Pots with plants

6 Ημερήσιος όγκος επαναχρησιμοποιούμενου διαλύματος απορροής σε μία καλλιέργεια τομάτας η οποία τροφοδοτείται με θρεπτικό διάλυμα μέσω συχνών, μικρής διάρκειας ποτισμάτων. Έκταση 1,0 ha Συνολικός αριθμός φυτών Παροχή θρεπτικού διαλύματος ανά φυτό & ημέρα 4 L Συνολική ημερήσια παροχή θρεπτικού διαλύματος 100 m 3 Κλάσμα απορροής 0.3 (30%) Συνολικός όγκος διαλύματος απορροής που ξαναχρησιμοποιείται ανά εκτάριο & ημέρα 30 m 3

7 Ημερήσιος όγκος επαναχρησιμοποιούμενου διαλύματος απορροής σε μία καλλιέργεια τομάτας με συνεχή κυκλική κυκλοφορία του θρεπτικού διαλύματος Έκταση 1,0 ha Συνολικός αριθμός φυτών Αριθμός φυτών ανά m στο κανάλι 2,5 Συνολικό μήκος καναλιών Μήκος ανά κανάλι m 25 m Αριθμός καναλιών 400 Παροχή θρεπτικού διαλύματος ανά κανάλι Συνολικός όγκος θρεπτικού διαλύματος που παρέχεται στα φυτά ανά ημέρα *1140 min per day 3,5 lit/min* m 3

8 Σχηματική απεικόνιση κλειστού συστήματος

9 Δυσκολίες που παρουσιάζει η ανακύκλωση του θρεπτικού διαλύματος Η σύνθεση του διαλύματος απορροής μεταβάλλεται σημαντικά σε σύγκριση με το διάλυμα τροφοδοσίας Η ανακύκλωση του θρεπτικού διαλύματος μπορεί να οδηγήσει και σε ανακύκλωση παθογόνων

10 Ορισμοί για EC E t : EC στο διάλυμα τροφοδοσίας E d : EC στο διάλυμα απορροής E u : EC απορρόφησης E m : EC στο μίγμα νερού - διαλύματος απορροής

11 Ορισμοί συγκεντρώσεων C it : Συγκέντρωση στο διάλυμα τροφοδοσίας C id : Συγκέντρωση στο διάλυμα απορροής C iu : Συγκέντρωση απορρόφησης a : Κλάσμα απορροής (0-1) C it = C iu + a C C ( id iu ) C iu = C it + ac 1 a id

12 Τυπική σύνθεση θρεπτικού διαλύματος για αγγούρι Επιθυμητά χαρακτηριστικά Διαβροχή υποστρώματος Βλαστικό στάδιο Στάδιο καρποφορίας Δ.Τ. Σ.Α. Δ.Ρ. Δ.Τ. Σ.Α. Δ.Ρ. EC 2,30 2,20 1,80 2,50 2,10 1,70 2,70 ph 5,60 5,60-5,60 6,60 5,60-6,00-6,70 [K + ] 5,70 5,40 5,30 6,00 5,80 6,00 5,50 [Ca 2+ ] 5,30 4,65 3,15 6,50 4,50 2,70 7,25 [Mg 2+ ] 1,65 1,60 1,10 2,00 1,40 1,00 2,00 [NH4 + ] 0,50 1,20 1,40 <0,60 0,60 0,80 <0,40 [SO4 2- ] 2,00 1,85 1,00 2,70 1,75 1,00 3,10 [NO3 - ] 14,40 13,70 11,60 15,60 13,00 10,60 16,00 [H2PO4 - ] 1,20 1,20 1,10 1,20 1,20 1,10 1,10 [Fe] 20,0 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 [Mn] 12,00 10,00 10,00 6,00 10,00 10,00 5,00 [Zn] 6,00 5,00 4,00 7,00 5,00 4,00 8,00 [Cu] 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,70 0,80 [B] 45,00 30,00 30,00 80,00 30,00 25,00 80,00 [Mo] 0,50 0,50 0,50-0,50 0,50 - C t C u C r C t C u C r

13 Συμπλήρωση θρεπτικών στοιχείων με βάση τις συγκεντρώσεις απορρόφησης Επεξήγηση προτύπου C uptake = 3 mmol L -1 C input = 3 mmol L -1 C root = 5 mmol L -1 Συνεπώς, η συγκέντρωση στο διάλυμα συμπλήρωσης (NSCS) πρέπει να είναι ίση με την συγκέντρωση απορρόφησης

14 Mg Ca K mmol w - L -1 L. mmol/φυτό p-d ημέρα Σύγκριση συγκεντρώσεων απορρόφησης με ημερήσια πρόσληψη θρεπτικών στοιχείων σε μελιτζάνα P 1 N

15 Σύγκριση συγκέντρωσης απορρόφησης K με ημερήσια πρόσληψη K σε τομάτα 25 mmol L -1 L -1 mmol/φυτό mmol/φυτο ' ημέρα x ηµερα '

16 Η κεφαλή υδρολίπανσης προηγείται του μίκτη Πυκνά διαλύματα Πυκνό διάλυμα A Πυκνό διάλυμα B Πυκνό διάλυμα οξέως Επιλογή λιπάσματος φωσφόρου: Επι λέξτε 1 γι α φωσφορι κ ό μονοκ άλι ο ή 2 γι α φωσφορι κ ό οξύ Επιλογή λιπάσματος βορίου: Επι λέξτε 1 γι α βορι κ ό οξύ, 2 γι α τετραβορικό νάτριο (βόρακας) ή 3 για οκταβορικό νάτριο (solubor) Επιλογή λιπάσματος μολυβδαινίου: Επιλέξτε 1 για επταμολυβδαινικό αμμώνιο ή 2 για μολυβδαινικό νάτρι ο Κατιόντα/ανιόντα C.C.S C.C.W. C.A.F. SO 4 2- ΚΛΕΙΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ - ΛΙΠΑΝΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΙΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΙΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Καλλιεργητής: ΙΓΕ V, m 3 A Επιθυμητά χαρακτηριστικά Θ.Δ. Χημική σύσταση νερού Καλ λ ιέργ εια: Τομάτα E u * 2.00 ds/m E w 0.26 ds/m Τύπος σχήματος θρέψης: Βλαστικό στάδιο ph opt. 5.6 ph [K] mmol/l Ca mmol/l [Ca] mmol/l Mg mmol/l EC-στόχος για κεφαλή υδρολίπανσης 1.95 ds/m 1 [Mg] mmol/l K mmol/l EC-στόχος για μείκτη 2.37 ds/m [NO3] mmol/l + NH mmol/l ph 5.60 [NH4] mmol/l Na mmol/l Πυκνό διάλυμα A 1000 ΛΙΤΡΑ 2 [H 2 PO 4 - ] mmol/l SO mmol/l 1 Νιτρικό ασβέστιο Kg [Fe ] t μm ol/l NO mmol/l 2 Νιτρικό κάλιο Kg [Mn] t μm ol/l H 2 PO mmol/l 3 Νιτρικό αμμώνιο Kg 2 [Zn ] t 4.00 μm ol/l HCO mmol/l 4 Χηλικός σίδηρος Kg [Cu ] t 0.80 μm ol/l Cl mmol/l Πυκνό διάλυμα B 1000 ΛΙΤΡΑ Επι θυμητές τι μές K, Ca, M g: [B ] t μm ol/l Fe 0.00 μm ol/l 1 Νιτρικό κάλιο Kg Επιλέξτε 1 για αναλογία K:Ca:Mg 2 [Mo] t 0.50 μm ol/l Mn μm ol/l 2 Θειικό μαγνήσιο Kg (mmol /mmol ) ή 2 γι α συγκεντρώσεις (mmol /L) [Si ] 0.00 mmol/l Zn μm ol/l 3 Νιτρικό μαγνήσιο Kg Επι λέξτε 1 γι α ει σαγωγή επι θυμητής % καθαρό λίπασμα Cu μm ol/l 4 Φωσφορικό μονοκάλιο Kg τι μής N/K (mmol /mmol ) ή 2 γι α επιθυμητή συγκέντρωση ΝΟ 2 καθαρό HNO 3 58 (% w/w) B μm ol/l 5 Θειικό κάλιο Kg 3 (mmol/l) καθαρό H 3 PO 4 85 (% w/w) Mo 0.00 μm ol/l 6 Φωσφορικό οξύ λίτρα Επι λέξτε 1 γι α ει σαγωγή επι θυμητής Fe σε χηλ ικό Fe 6.5 (% w /w ) Si 0.00 mmol/l 7 Θειικό μαγγάνιο 169 g τι μής ΝΗ 4 /(ΝΗ 4 +ΝΟ 3 ) 2 a 0.40 E d 3.00 ds/m 8 Θειικός ψευδάργυρος 115 g (mmol /mmol ) ή 2 γι α επι θυμητή συγκέντρωση ΝΗ 4 (mmol/l) E a u 1.95 ds/m Σcat w 2.10 meq/l 9 Θειικός χαλκός 20 g Όταν η κεφαλή υδρολίπανσης προηγείται του μεί κ τη της απορροής ει σάγετε 1, στην αντί θετη 1 λιπάσματα (kg/δοχείο) Σan w 2.09 meq/l 10 Βορικό οξύ 0 g περί πτωση ει σάγετε 2 11 Βόρακας -56 g NO 3 - H 2 PO 4 - HCO 3-12 Solubor 0 g Cl - Si 13 Επταμολυβδαινικό αμμώνιο 0 g C.A.S Μολυβδαινικό νάτριο 12 g C.A.W A.A.F Πυκνό διάλυμα οξέως 1000 ΛΙΤΡΑ Ca Νιτρικό οξύ λίτρα Mg K [H 3 O + ] w E-08 NH 4 + ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ Ημερομηνία: B w Na [CO 2-3 ]+[HCO - 3 ]+[H 2 CO 3 ] H [H 3 O + ] (n.s. ) E-06 * Σημαντική παρατήρηση: Επιθυμητή τιμή ηλεκτρικής αγωγιμότητας (E u ) εισάγεται μόνο όταν καθορίζονται επιθυμητές αναλ ογ ίες γ ια τα μακροκατιόντα (K:Ca:Mg). Όταν εισάγ ονται επιθυμητές συγ κεντρώσεις K, Ca, Mg, τότε το πρόγ ραμμα θα υπολ ογ ίσει αυτόματα την EC που αντιστοιχεί σε αυτές τις συγ κεντρώσεις. 6/12/2011 ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΜΑΖΕΣ ΛΙΠΑΣΜΑΤΩΝ Υπολογισμοί (C b ) γ ια προσθήκη οξέως B (n.s. ) [K] Σ cation(n.s) [ NH + 4 ] Σ anion(n.s.) 17.70

17 Ανακύκλωση με βάση τις συγκεντρώσεις απορρόφησης Κεφαλή υδρολίπανσης πριν τον μείκτη E w E u E t E d

18 Μίκτης διαλύματος απορροής με νερό ή θρεπτικό διάλυμα για κλειστό σύστημα (NSCS)

19 Ανακύκλωση με βάση τις συγκεντρώσεις απορρόφησης Κεφαλή υδρολίπανσης μετά τον μείκτη E d E m E t E w

20 Αναπροσαρμογή θρεπτικού διαλύματος για κλειστό σύστημα μετά από χημικές αναλύσεις διαλύματος τροφοδοσίας & διαλύματος απορροής C it = C iu + a ( C C id iu ) C iu = C it + ac 1 a id C it : Συγκέντρωση στο διάλυμα τροφοδοσίας (προκύπτει από μέτρηση) C id : Συγκέντρωση στο διάλυμα απορροής (προκύπτει από μέτρηση) C iu : Συγκέντρωση απορρόφησης (υπολογίζεται) α : Κλάσμα απορροής (τιμή στόχος, ρυθμίζεται με το πρόγραμμα άρδευσης)

21 Αριθμητικό παράδειγμα αναπροσαρμογής C iu C iu = C it ac 1 a Παράδειγμα: Σε μία καλλιέργεια η συγκέντρωση Ca στο διάλυμα απορροής (C Cad ) βρέθηκε ότι είναι 10 mmol L -1. Η τιμή αυτή κρίνεται υπερβολικά υψηλή, οπότε πρέπει να διορθωθεί η C Cau. Η νέα τιμή της C Cau υπολογίζεται με την βοήθεια της παραπάνω σχέσης μετά από εργαστηριακή μέτρηση των C Cat και C cad η οποία έδωσε τιμές ίσες με 5,5 και 10 mmol L -1 θέτοντας ως στόχο μία τιμή α = 0,3 για το κλάσμα απορροής. C Cau = (5,5 0,3*10)/1-0,3 = 1,21 mmol L -1 id

22 Η κεφαλή υδρολίπανσης προηγείται του μίκτη Πυκνά διαλύματα Πυκνό διάλυμα A Πυκνό διάλυμα B Πυκνό διάλυμα οξέως Επιλογή λιπάσματος φωσφόρου: Επι λέξτε 1 γι α φωσφορι κ ό μονοκ άλι ο ή 2 γι α φωσφορι κ ό οξύ Επιλογή λιπάσματος βορίου: Επι λέξτε 1 γι α βορι κ ό οξύ, 2 γι α τετραβορικό νάτριο (βόρακας) ή 3 για οκταβορικό νάτριο (solubor) Επιλογή λιπάσματος μολυβδαινίου: Επιλέξτε 1 για επταμολυβδαινικό αμμώνιο ή 2 για μολυβδαινικό νάτρι ο Κατιόντα/ανιόντα C.C.S C.C.W. C.A.F. SO 4 2- ΚΛΕΙΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ - ΛΙΠΑΝΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΙΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΙΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Καλλιεργητής: ΙΓΕ V, m 3 A Επιθυμητά χαρακτηριστικά Θ.Δ. Χημική σύσταση νερού Καλ λ ιέργ εια: Τομάτα E u * 2.00 ds/m E w 0.26 ds/m Τύπος σχήματος θρέψης: Βλαστικό στάδιο ph opt. 5.6 ph [K] mmol/l Ca mmol/l [Ca] mmol/l Mg mmol/l EC-στόχος για κεφαλή υδρολίπανσης 1.95 ds/m 1 [Mg] mmol/l K mmol/l EC-στόχος για μείκτη 2.37 ds/m [NO3] mmol/l + NH mmol/l ph 5.60 [NH4] mmol/l Na mmol/l Πυκνό διάλυμα A 1000 ΛΙΤΡΑ 2 [H 2 PO 4 - ] mmol/l SO mmol/l 1 Νιτρικό ασβέστιο Kg [Fe ] t μm ol/l NO mmol/l 2 Νιτρικό κάλιο Kg [Mn] t μm ol/l H 2 PO mmol/l 3 Νιτρικό αμμώνιο Kg 2 [Zn ] t 4.00 μm ol/l HCO mmol/l 4 Χηλικός σίδηρος Kg [Cu ] t 0.80 μm ol/l Cl mmol/l Πυκνό διάλυμα B 1000 ΛΙΤΡΑ Επι θυμητές τι μές K, Ca, M g: [B ] t μm ol/l Fe 0.00 μm ol/l 1 Νιτρικό κάλιο Kg Επιλέξτε 1 για αναλογία K:Ca:Mg 2 [Mo] t 0.50 μm ol/l Mn μm ol/l 2 Θειικό μαγνήσιο Kg (mmol /mmol ) ή 2 γι α συγκεντρώσεις (mmol /L) [Si ] 0.00 mmol/l Zn μm ol/l 3 Νιτρικό μαγνήσιο Kg Επι λέξτε 1 γι α ει σαγωγή επι θυμητής % καθαρό λίπασμα Cu μm ol/l 4 Φωσφορικό μονοκάλιο Kg τι μής N/K (mmol /mmol ) ή 2 γι α επιθυμητή συγκέντρωση ΝΟ 2 καθαρό HNO 3 58 (% w/w) B μm ol/l 5 Θειικό κάλιο Kg 3 (mmol/l) καθαρό H 3 PO 4 85 (% w/w) Mo 0.00 μm ol/l 6 Φωσφορικό οξύ λίτρα Επι λέξτε 1 γι α ει σαγωγή επι θυμητής Fe σε χηλ ικό Fe 6.5 (% w /w ) Si 0.00 mmol/l 7 Θειικό μαγγάνιο 169 g τι μής ΝΗ 4 /(ΝΗ 4 +ΝΟ 3 ) 2 a 0.40 E d 3.00 ds/m 8 Θειικός ψευδάργυρος 115 g (mmol /mmol ) ή 2 γι α επι θυμητή συγκέντρωση ΝΗ 4 (mmol/l) E a u 1.95 ds/m Σcat w 2.10 meq/l 9 Θειικός χαλκός 20 g Όταν η κεφαλή υδρολίπανσης προηγείται του μεί κ τη της απορροής ει σάγετε 1, στην αντί θετη 1 λιπάσματα (kg/δοχείο) Σan w 2.09 meq/l 10 Βορικό οξύ 0 g περί πτωση ει σάγετε 2 11 Βόρακας -56 g NO 3 - H 2 PO 4 - HCO 3-12 Solubor 0 g Cl - Si 13 Επταμολυβδαινικό αμμώνιο 0 g C.A.S Μολυβδαινικό νάτριο 12 g C.A.W A.A.F Πυκνό διάλυμα οξέως 1000 ΛΙΤΡΑ Ca Νιτρικό οξύ λίτρα Mg K [H 3 O + ] w E-08 NH 4 + ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ Ημερομηνία: B w Na [CO 2-3 ]+[HCO - 3 ]+[H 2 CO 3 ] H [H 3 O + ] (n.s. ) E-06 * Σημαντική παρατήρηση: Επιθυμητή τιμή ηλεκτρικής αγωγιμότητας (E u ) εισάγεται μόνο όταν καθορίζονται επιθυμητές αναλ ογ ίες γ ια τα μακροκατιόντα (K:Ca:Mg). Όταν εισάγ ονται επιθυμητές συγ κεντρώσεις K, Ca, Mg, τότε το πρόγ ραμμα θα υπολ ογ ίσει αυτόματα την EC που αντιστοιχεί σε αυτές τις συγ κεντρώσεις. 6/12/2011 ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΜΑΖΕΣ ΛΙΠΑΣΜΑΤΩΝ Υπολογισμοί (C b ) γ ια προσθήκη οξέως B (n.s. ) [K] Σ cation(n.s) [ NH + 4 ] Σ anion(n.s.) 17.70

23 Υπολογισμός του E u και του E t όταν η κεφαλή υδρολίπανσης βρίσκεται πριν τον μίκτη E u C = tu E t = ae d + (1 - a)e u C = C tu i + u E w E u E t E d

24 Η κεφαλή υδρολίπανσης συνδέεται μετά τον μίκτη Πυκνά διαλύματα V, m 3 A Επιθυμητά χαρακτηριστικά Θ.Δ. Μέγ εθος Νερό Απορροή Καλ λ ιέργ εια: Τριαντάφυλλο (Λατζιμάς) Πυκ νό δι άλυμα A E t * 2.00 ds/m EC ds/m Τύπος σχήματος θρέψης: Κανονική (κόκος - ανακύκλωση) Πυκνό διάλυμα B ph opt. 5.6 ph Ημερομηνία: 16/6/2011 Πυκνό διάλυμα οξέως Επιλογή λιπάσματος φωσφόρου: Επι λέξτε 1 γι α φωσφορι κ ό μονοκ άλι ο ή 2 γι α φωσφορι κ ό οξύ Επιλογή λιπάσματος βορίου: Επι λέξτε 1 γι α βορι κ ό οξύ, 2 γι α τετραβορικό νάτριο (βόρακας) ή 3 για οκταβορικό νάτριο (solubor) Επιλογή λιπάσματος μολυβδαινίου: Επιλέξτε 1 για επταμολυβδαινικό αμμώνιο ή 2 για μολυβδαινικό νάτρι ο Επι θυμητές τι μές K, Ca, M g: Επιλέξτε 1 για αναλογία K:Ca:Mg (mmol /mmol ) ή 2 γι α συγκεντρώσεις (mmol /L) Επι λέξτε 1 γι α ει σαγωγή επι θυμητής τι μής N/K (mmol /mmol ) ή 2 γι α επιθυμητή συγκέντρωση ΝΟ 3 (mmol/l) Επι λέξτε 1 γι α ει σαγωγή επι θυμητής τι μής ΝΗ 4 /(ΝΗ 4 +ΝΟ 3 ) (mmol /mmol ) ή 2 γι α επι θυμητή συγκέντρωση ΝΗ 4 (mmol/l) [K] mmol/l Ca mmol/l ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΜΑΖΕΣ ΛΙΠΑΣΜΑΤΩΝ [Ca] mmol/l Mg mmol/l EC-στόχος για μείκτη 1.07 ds/m 1 [Mg] mmol/l K mmol/l EC-στόχος για κεφαλή υδρολίπανσης 2.04 ds/m [NO3] mmol/l NH mmol/l ph 5.60 [NH4] mmol/l Na mmol/l Πυκνό διάλυμα A 1000 ΛΙΤΡΑ 2 [H 2 PO 4 - ] mmol/l SO mmol/l 1 Νιτρικό ασβέστιο Kg [Fe ] t μm ol/l NO mmol/l 2 Νιτρικό κάλιο Kg [Mn] t 8.00 μm ol/l H 2 PO mmol/l 3 Νιτρικό αμμώνιο Kg 2 [Zn ] t 5.00 μm ol/l HCO mmol/l 4 Χηλικός σίδηρος Kg [Cu ] t 0.80 μm ol/l Cl mmol/l Πυκνό διάλυμα B 1000 ΛΙΤΡΑ [B ] t μm ol/l Fe μm ol/l 1 Νιτρικό κάλιο Kg 2 [Mo] t 0.50 μm ol/l Mn μm ol/l 2 Θειικό μαγνήσιο Kg [Si ] 0.00 mmol/l Zn μm ol/l 3 Νιτρικό μαγνήσιο Kg Cu μm ol/l 4 Φωσφορικό μονοκάλιο Kg 2 καθαρό HNO 3 58 (% w/w) B μm ol/l 5 Θειικό κάλιο Kg καθαρό H 3 PO 4 85 (% w/w) Mo μm ol/l 6 Φωσφορικό οξύ λίτρα Fe σε χηλ ικό Fe 6.5 (% w /w ) Si mmol/l 7 Θειικό μαγγάνιο 135 g 2 E r 2.30 Σcat w meq/l 8 Θειικός ψευδάργυρος 72 g a 0.20 Σan w meq/l 9 Θειικός χαλκός 20 g ph m 7.08 λιπάσματα (kg/δοχείο) E t(actual) 2.04 ds/m 10 Βορικό οξύ 0 g Κατιόντα/ανιόντα C.C.S C.C.W. C.A.F. SO 4 2- NO 3 - H 2 PO 4 - HCO 3-11 Βόρακας 238 g Cl - Si 12 Solubor 0 g C.A.S Επταμολυβδαινικό αμμώνιο 0 g C.A.W Μολυβδαινικό νάτριο 12 g A.A.F Πυκνό διάλυμα οξέως 1000 ΛΙΤΡΑ Ca Νιτρικό οξύ λίτρα Mg K [H 3 O + ] m E-08 NH 4 + ΚΛΕΙΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ - ΛΙΠΑΝΣΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΔΙΑΛΥΜΑ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Καλλιεργητής: Πολιουδάκης ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ % καθαρό λίπασμα Υπολογισμοί (C b ) γ ια προσθήκη οξέως B m Na [CO 2-3 ]+[HCO - 3 ]+[H 2 CO 3 ] H [H 3 O + ] (n.s. ) E-06 * Σημαντική παρατήρηση: Επιθυμητή τιμή ηλεκτρικής αγωγιμότητας (E u ) εισάγεται μόνο όταν καθορίζονται επιθυμητές αναλ ογ ίες γ ια τα μακροκατιόντα (K:Ca:Mg). Όταν εισάγ ονται επιθυμητές συγ κεντρώσεις K, Ca, Mg, τότε το πρόγ ραμμα θα υπολ ογ ίσει αυτόματα την EC που αντιστοιχεί σε αυτές τις συγ κεντρώσεις. B (n.s. ) [K] #DIV/0! Σ cation(n.s) [ NH 4 + ] Σ anion(n.s.) 18.52

25 Υπολογισμός του E m και του E t όταν η κεφαλή υδρολίπανσης συνδέεται μετά τον μείκτη E m = ae d + (1 - a)e w E u C = tu E d E t = ae d + (1 - a)e u C = C tu i + u E m E t E w a: κλάσμα απορροής (0-1)

26 Το πρόβλημα της συσσώρευσης αλάτων στα κλειστά υδροπονικά συστήματα

27 Σύστημα αφαλάτωσης μέσω αντίστροφης ώσμωσης

28 Αντιμετώπιση προβλήματος συσσώρευσης αλάτων Ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από ευφυή ολοκληρωμένα συστήματα αυτοματοποιημένης διαχείρισης με στόχο: πρόβλεψη ρυθμού συσσώρευσης αλάτων, αυτόματη διόρθωση προκαθορισμέ-νων επιθυμητών τιμών (EC, ph, αναλογίες προσθήκης θρεπτικών στοιχείων), Αυτόματη απόρριψη διαλύματος απορροής όταν η συγκέντρωση αλάτων στο σύστημα υπερβεί το όριο ανοχής.

29 Συσσώρευση Na σε υδροπονική καλλιέργεια αγγουριού οφειλόμενη στην ανακύκλωση των απορροών. (Savvas et al., Europ. J. Hort Sci. 2005, 70: ). Concentration in the drainage solution (mm) mm NaCl in water Cl: Y = 44.89/(1+2.36EXP(-(0.025X X 2 ))) Na: Y = 40.06/(1+1.93EXP(-(0.008X X 2 ))) 0.8 mm NaCl in water Cl: Y= 6.563/( EXP( X)) Na: Y = 8.265/( EXP( X)) mm NaCl in water Cl: Y = 59.0/( EXP(-(0.032X X 2 ))) Na: Y = 53.8/(1+1.55EXP(-(0,0049X X 2 ))) 5 mm NaCl in water Cl: Y = 29.5/(1+3.04EXP(-(0.0048X X 2 ))) Na: Y = 30.73/(1+4.28EXP(-0.069X)) Time (days from treatment initiation)

30 Μεταβολές στις συγκεντρώσεις απορρόφησης Na και Cl σε υδροπονική καλλιέργεια αγγουριού σε συνάρτηση με τις συγκεντρώσεις Na και Cl στο περιβάλλον της ρίζας Savvas et al., Europ. J. Hort Sci., 2005, 70: Ion/water uptake ratio (mmol. L -1 ) Na: Y = 0.021X Cl: Y = 0.074X Concentration in the root environment (mm)

31 Διαχείριση ανακύκλωσης Στρατηγική Ι 3 EC στο διάλυμα τροφοδοσίας (ds m -1 ) 2 1 E t E Na 0 Ημέρες από έναρξη καλλιέργειας E n

32 Διαχείριση ανακύκλωσης Στρατηγική ΙΙ 5 E t EC στο διάλυμα τροφοδοσίας (ds m -1 ) E n E Na 0 Ημέρες από έναρξη καλλιέργειας

33 ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗΣ ΑΝΑΚΥΚΛΟΥΜΕΝΟΥ ΘΡΕΠΤΙΚΟΥ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ

34 Παστερίωση μέσω θέρμανσης Πλεονεκτήματα Πολύ αποτελεσματικό έναντι όλων των παθογόνων. Σχετικά απλή τεχνολογία. Δεν προκαλεί φυτοτοξικότητα. Μειονεκτήματα Το κόστος των καυσίμων για την αύξηση της θερμοκρασίας στα απαιτούμενα επίπεδα είναι υψηλό. Μπορεί να υποστηριχθεί από το σύστημα κεντρικής θέρμανσης στη διάρκεια του χειμώνα.

35 Σχηματική απεικόνιση ενός συστήματος παστερίωσης του Δ.Α.

36 Απολύμανση μέσω φίλτρων υπεριώδους ακτινοβολίας (UV) Το δραστικό εύρος του φάσματος της υπεριώδους ακτινοβολίας είναι το UVc ( nm). Μικροβιοκτόνο δράση έχει το φάσμα μεταξύ 200 και 315 nm με πλέον δραστική την περιοχή κοντά στα 260 nm. Η ακτινοβολία UVc εξοντώνει τα παθογόνα μέσω μίας φωτοχημικής αντίδρασης η οποία αποδιοργανώνει τα νουκλεοξέα

37 Εγκατάσταση απολύμανσης μέσω UV ακτινοβολίας

38 Πλεονεκτήματα μειονεκτήματα απολύμανσης με φίλτρα UV ακτινοβολίας Πλεονεκτήματα Όταν εφαρμόζεται επαρκής δόση, η ακτινοβολία UV σκοτώνει όλα τα παθογόνα Μειονεκτήματα Ο χηλικός σίδηρος οξειδώνεται, οπότε δεν ανακυκλώνεαι. Εναποθέσεις στερεών συστατικών πάνω στην κρυσταλλική επιφάνεια της λυχνίας ελαττώνουν την διαπερατότητά της στην εκπεμπόμενη ακτινοβολία UV. Το λειτουργικό κόστος των λυχνιών UV είναι σχετικά υψηλό. Οι λυχνίες UV έχουν προκαθορισμένη διάρκεια ζωής.

39 Αργή διήθηση μέσω άμμου

40 Φίλτρο άμμου Ανώτερη επιφάνεια φίλτρου άμμου Άποψη φίλτρου άμμου από τα πλάγια

41 Σχηματική απεικόνιση ενός φίλτρου αργής διήθησης

42 Πλεονεκτήματα μειονεκτήματα φίλτρων άμμου Πλεονεκτήματα Σχετικά απλή τεχνολογία Δεν παρουσιάζει δύσκολες και συχνές βλάβες Έχει μικρό κόστος λειτουργίας Βασίζεται κυρίως στην μικροχλωρίδα που αναπτύσσεται πάνω από και μέσα στην κύρια στήλη και συνεπώς είναι η πλέον φιλική στο περιβάλλον. Το διάλυμα απορροής, καθώς διηθείται, καθαρίζει και από αιωρούμενα σωματίδια. Μειονεκτήματα Η αποτελεσματικότητά τους ενάντια στο φουζάριο και μερικούς ακόμη φυτοπαθογόνους μύκητες δεν είναι πλήρης. Απαιτείται η χρήση άμμου ή άλλων πορωδών υλικών κατάλληλης κοκκομετρίας. Απαιτείται σχετικά μεγάλη επιφάνεια για την εγκατάσταση φίλτρων άμμου.

43 Χημική απολύμανση θρεπτικού διαλύματος

44 Όζον Η τριατομική μορφή του οξυγόνου έχει υψηλό ενεργειακό περιεχόμενο, με συνέπεια να είναι χημικά ασταθής και να τείνει να οξειδωθεί σε διατομικό οξυγόνο, απελευθερώνοντας σημαντικές ποσότητες χημικής ενέργειας. Η χημική ενέργεια που απελευθερώνει η διάσπαση του όζοντος προκαλεί σημαντικές μεταβολές στις οργανικές ενώσεις που βρίσκονται στο περιβάλλον του, με συνέπεια να προκαλεί μη αντιστρεπτές βλάβες στους μικροοργανισμούς. Η απαιτούμενη δόση Ο 3 για την απολύμανση του διαλύματος απορροής σε κλειστά υδροπονικά συστήματα ανέρχεται σε ppm για χρόνο έκθεσης 60 min. Η μεγαλύτερη τιμή είναι αναγκαία όταν η απολύμανση με Ο 3 αποσκοπεί και στην προστασία έναντι παθογόνων νηματωδών και ιών όπως ο ToMV.

45 Υπεροξείδιο του υδρογόνου Το υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η 2 Ο 2 ) είναι μία χημικά ασταθής ένωση η οποία διασπάται σε νερό και σε μία ελεύθερη ρίζα οξυγόνου (Ο - ). Η ρίζα (Ο - ) οξειδώνει κάθε οργανική ένωση στο περιβάλλον της, με συνέπεια να αποδιοργανώνει και να θανατώνει άμεσα τους μικροοργανισμούς. Η εφαρμογή του Η 2 Ο 2 στο θρεπτικό διάλυμα πρέπει να συνοδεύεται και από κάποιο ασθενές οργανικό οξύ (π.χ. βενζοϊκό, μυρμηκικό ή οξικό οξύ) που δρα ως ενεργοποιητής. Το Pythium απαιτεί 50 ppm H 2 O 2 για 5 min ενώ το Fusarium απαιτεί έκθεση σε 100 ppm H 2 O 2 για 5 min για να θανατωθεί πλήρως. Η εξουδετέρωση του ToMV απαιτεί 400 ppm H 2 O 2. Νηματώδεις όπως ο Radopholus similis απαιτούν έκθεση σε 200 ppm για 24 ώρες. Συγκεντρώσεις H 2 O 2 πάνω από το επίπεδο των 100 ppm προκαλεί φυτοτοξικότητα.

46 Χλώριο Η δραστική μορφή του Cl είναι η υποχλωριώδης ρίζα (ClO - ) η οποία σε ph πάνω από 5,5 διασπάται σε Cl - και O.. Το O. που προκύπτει από αυτή την διάσπαση ασκεί έντονη οξειδωτική δράση στις οργανικές ενώσεις με τις οποίες έρχεται σε επαφή, με συνέπεια να αποδιοργανώνει τα κύτταρα των φυτοπαθογόνων οργανισμών. Συγκεντρώσεις Cl - μεταξύ 2,5 και 5 ppm είναι επαρκείς για την πλήρη εξόντωση διαφόρων ειδών Pythium, και βακτηρίων του γένους Pseudomonas, Phytophthora και νηματωδών. Η αποτελεσματικότητα της χλωρίωσης ενάντια στους ιούς δεν φαίνεται να είναι ικανοποιητική. Συγκεντρώσεις χλωρίου μεγαλύτερες από 5 ppm έχουν προκαλέσει φυτοτοξικότητα σε τομάτες, αγγούρια και πιπεριές. Ο κίνδυνος φυτοτοξικότητας μετά από εφαρμογή χλωρίνης αυξάνεται σε συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών.