ΘΡΕΨΗ ΛΙΠΑΝΣΗ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ

ΘΡΕΨΗ ΛΙΠΑΝΣΗ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ

Θρεπτικό διάλυμα Είναι ένα αραιό υδατικό διάλυμα όλων των θρεπτικών στοιχείων που είναι απαραίτητα για τα φυτά, τα οποία βρίσκονται διαλυμένα στο νερό: είτε ως ιόντα ανόργανων αλάτων είτε ως ευδιάλυτες ανόργανες χημικές ενώσεις είτε ως ευδιάλυτες οργανικές χημικές ενώσεις.

Μορφές θρεπτικών στοιχείων στα θρεπτικά διαλύματα μακροστοιχεί ο Χημική μορφή Ιχνοστοιχείο χημική μορφή άζωτο (N) NO 3, NH 4 + σίδηρος (Fe) Fe 2+ φώσφορος (P) H 2 PO 4 μαγγάνιο (Mn) Mn 2+ θείο (S) SO 4 2 ψευδάργυρος (Zn) Zn 2+ κάλιο (K) K + χαλκός (Cu) Cu 2+ ασβέστιο (Ca) Ca 2+ βόριο (B) H 3 BO 3 μαγνήσιο (Mg) Mg 2+ μολυβδαίνιο (Mo) MoO 4 2

Τυπικές συνθέσεις θρεπτικών διαλυμάτων για υδροπονικές καλλιέργειες Κύριο θρεπτικό στοιχείο Hoagland & Arnon Sonneveld & Straver, αγγούρι Ιχνοστοιχείο Hoagland & Arnon Sonneveld & Straver, αγγούρι NO 3 14.0 16.00 Fe 25.00 15.00 H 2 PO 4 1.0 1.25 Mn 9.10 10.00 SO 2 4 2.0 1.40 Zn 0.75 5.00 K + 6.0 8.00 Cu 0.30 0.75 NH + 4 1.0 1.25 B 46.30 25.00 Ca 2+ 4.0 4.00 Mo 0.10 0.50 Mg 2+ 2.0 1.40

Παρασκευή & παροχή θρεπτικού διαλύματος στα φυτά (Ι) Για να αποφευχθεί η συχνή παρασκευή θρεπτικού διαλύματος, παρασκευάζονται πυκνά διαλύματα (συνήθως 100200 φορές συμπυκνωμένα). Τα πυκνά διαλύματα (μητρικά διαλύματα) αραιώνονται σε μία καθορισμένη αναλογία με νερό άρδευσης μέσω κατάλληλου εξοπλισμού (δοσομετρητής), οπότε προκύπτει το διάλυμα τροφοδοσίας των φυτών. Συνήθως υπάρχει και ένα τρίτο μητρικό διάλυμα με οξύ (συνήθως HNO 3 ) για έλεγχο ph του διαλύματος.

Παρασκευή & παροχή θρεπτικού διαλύματος στα φυτά (ΙΙ) Πρέπει απαραίτητα να χρησιμοποιούνται δύο τουλάχιστον δοχεία πυκνών διαλυμάτων, γιατί το νιτρικό ασβέστιο δεν μπορεί να τοποθετηθεί στο ίδιο δοχείο με φωσφορικά και θειικά λιπάσματα. Τοποθέτηση στο ίδιο δοχείο θα οδηγούσε σε καταβύθιση Ca(H 2 PO 4 ) 2 και CaSO 4 λόγω της χαμηλής διαλυτότητας αυτών των αλάτων

Παρασκευή & παροχή θρεπτικού διαλύματος στα φυτά (ΙΙΙ) A B ΟΞΥ Πυκνά διαλύματα Α, Β και οξέως

Πλήρως αυτοματοποιημένη εγκατάσταση για παρασκευή και διανομή θρεπτικού διαλύματος με ξεχωριστό δοχείο πυκνού διαλύματος για κάθε λίπασμα

Δυσκολίες κατάρτισης σύνθεσης ενός θρεπτικού διαλύματος σε μακροστοιχεία: Ι. Σύνδεση ανιόντων κατιόντων Χορήγηση ενός ιόντος συνοδεύεται απαραίτητα από την χορήγηση ενός άλλου ιόντος αντίθετου φορτίου στην ίδια κανονική συγκέντρωση. Παράδειγμα: Προσθήκη καλίου (Κ): Δυνατές επιλογές: KCl K + + Cl KNO 3 K + + NO 3 KH 2 PO 4 K + + H 2 PO 4 K 2 SO 4 K + + SO 4

Δυσκολίες κατάρτισης σύνθεσης ενός θρεπτικού διαλύματος σε μακροστοιχεία: ΙΙ. Σύσταση νερού άρδευσης Συχνά το νερό άρδευσης περιέχει σημαντικές ποσότητες: των θρεπτικών μακροστοιχείων Ca, Mg, S (SO 4 2 ) των ιχνοστοιχείων Mn 2+, Zn 2+, Cu 2+, B και Cl των μακροιόντων HCO 3 και Na +. Μερικές φορές οι συγκεντρώσεις των παραπάνω στοιχείων στο νερό προσεγγίζουν ή υπερβαίνουν τις τιμές στόχο για το θρεπτικό διάλυμα.

Δυσκολίες κατάρτισης σύνθεσης ενός θρεπτικού διαλύματος σε μακροστοιχεία: ΙΙΙ. Ρύθμιση ph Η παρουσία HCO 3 στο νερό άρδευσης το καθιστά αλκαλικό. Για να μειωθεί το ph του νερού όμως, απαιτείται η προσθήκη οξέως (Η + ) για την απομάκρυνση των ιόντων HCO 3. Η παροχή Η + όμως συνοδεύεται και από την προσθήκη ενός ανιόντος που πρέπει να συνυπολογισθεί στις χορηγούμενες ποσότητες θρεπτικών στοιχείων.

Σύνθεση θρεπτικού διαλύματος Επιθυμητά χαρακτηριστικά τα οποία καθορίζουν την σύνθεση ενός θρεπτικού διαλύματος: 1. Συνολική συγκέντρωση αλάτων (EC in ds m 1 ) 2. ph 3. Αναλογίες μακροκατιόντων (mm): 3.1. K:Ca:Mg 3.2. N:K 3.3. NH 4+ /(NH 4 + + NO 3 ) ή 3. Συγκεντρώσεις μακροκατιόντων (mm): 3.1. K, Ca, Mg 3.2. NO 3, 3.3. NH 4 + 4. Συγκέντρωση H 2 PO 4 (mm) 5. Συγκεντρώσεις ιχνοστοιχείων (mm)

Πυκνά διαλύματα V, m 3 A Επιθυμητά χαρακτηριστικά Θ.Δ. Χημική σύσταση νερού Πυκνό διάλυμα A 1 100 E t * 1.90 ds/m E.C. 1.36 ds/m Πυκνό διάλυμα B 1 100 ph opt. 5.60 ph 7.24 Ημερομηνία: 10/05/2012 Πυκνό διάλυμα οξέως Επιλογή λιπάσματος φωσφόρου: Επιλέξτε 1 για φωσφορικό μονοκάλιο ή 2 για φωσφορικό οξύ Επιλογή λιπάσματος βορίου: Επιλέξτε 1 για βορικό οξύ, 2 για τετραβορικό νάτριο (βόρακας) ή 3 για οκταβορικό νάτριο (solubor) Επιλογή λιπάσματος μολυβδαινίου: Επιλέξτε 1 για επταμολυβδαινικό αμμώνιο ή 2 για μολυβδαινικό νάτριο Επιθυμητές τιμές K, Ca, M g: Επιλέξτε 1 για αναλογία K:Ca:M g (mmol/mmol) ή 2 για συγκεντρώσεις (mmol/l) Επιλέξτε 1 για εισαγωγή επιθυμητής τιμής N/K (mmol/mmol) ή 2 για επιθυμητή συγκέντρωση ΝΟ 3 (mmol/l) Επιλέξτε 1 για εισαγωγή επιθυμητής τιμής ΝΗ 4 /(ΝΗ 4 +ΝΟ 3 ) (mmol/mmol) ή 2 για επιθυμητή συγκέντρωση ΝΗ 4 (mmol/l) Κατιόντα/ανιόντα C.C.S C.C.W. C.A.F. SO 4 2 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΡΕΠΤΙΚΩΝ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ ΓΙΑ ΑΝΟΙΧΤΑ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 1 100 [K] 5.000 mmol/l Ca 2+ 3.60 mmol/l [Ca] 3.600 mmol/l Mg 2+ 2.10 mmol/l E.C. 2.10 ds/m 1 [M g] 2.100 mmol/l K + 0.25 mmol/l ph 5.60 + [NO3] 8.000 mmol/l NH 4 0.00 mmol/l Πυκνό διάλυμα A 1000 ΛΙΤΡΑ [NH4] 1.500 mmol/l Na + 2.70 mmol/l 1 Νιτρικό ασβέστιο 0.000 Kg 3 [H 2 PO 4 ] 1.25 mmol/l SO 4 2 2.60 mmol/l 2 Νιτρικό κάλιο 1.434 Kg [Fe ] t 15.00 μmol/l NO 3 0.25 mmol/l 3 Νιτρικό αμμώνιο 12.008 Kg [Mn] t 10.00 μmol/l H 2 PO 4 0.00 mmol/l 4 Χηλικός σίδηρος 1.398 Kg 2 [Zn ] t 6.00 μmol/l HCO 3 7.50 mmol/l Πυκνό διάλυμα B 1000 ΛΙΤΡΑ [Cu ] t 0.50 μmol/l Cl 1.40 mmol/l 1 Νιτρικό κάλιο 0.000 Kg [B ] t 25.00 μmol/l Fe 0.00 μmol/l 2 Θειικό μαγνήσιο 0.000 Kg 2 [Mo] t 0.50 μmol/l Mn ++ 0.00 μmol/l 3 Φωσφορικό μονοκάλιο 17.013 Kg [Si ] 0.00 mmol/l Zn ++ 0.68 μmol/l 4 Θειικό κάλιο 29.266 Kg Cu ++ 0.30 μmol/l 5 Θειική αμμωνία 0.000 Kg 2 καθαρό HNO 3 68 (% w /w ) B 1.85 μmol/l 6 Νιτρικό μαγνήσιο 0.000 kg καθαρό H 3 PO 4 85 (% w /w ) Mo 0.00 μmol/l 7 Φωσφορικό οξύ 0.000 λίτρα Fe σε χηλικό Fe 6 (% w /w ) Si 0.00 mmol/l 8 Πυκνό διάλυμα ιχνοστοιχείων 5.000 λίτρα 2 Π.Δ. Ιχν. (V, A) 50 200 Σcat w 14.35 meq/l Πυκνό διάλυμα ιχνοστοιχείων 50 ΛΙΤΡΑ λιπάσματα (kg/δοχείο) 32.851 Σan w 14.35 meq/l 1 Θειικό μαγγάνιο 1,690 g ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ % καθαρό λίπασμα NO 3 H 2 PO 4 HCO 3 2 Θειικός ψευδάργυρος 1,530 g Cl Si 3 Θειικός χαλκός 50 g C.A.S. 20.60 8.56 8.00 1.25 1.39 1.40 0.00 4 Βορικό οξύ 0 g C.A.W. 14.35 5.20 0.25 0.00 7.50 1.40 0.00 5 Βόρακας 0 g A.A.F. 12.36 3.36 7.75 1.25 0.00 0.00 0.00 6 Solubor 1,193 g Ca 2+ 7.20 7.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7 Επταμολυβδαινικό αμμώνιο 0 g Mg 2+ 4.20 4.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 8 Μολυβδαινικό νάτριο 121 g K + 5.00 0.25 4.75 3.36 0.14 1.25 0.00 0.00 0.00 9 Νιτρικό οξύ 0 λίτρα + NH 4 1.50 0.00 1.50 0.00 1.50 0.00 0.00 0.00 0.00 Πυκνό διάλυμα οξέως 1000 ΛΙΤΡΑ Na + 2.70 2.70 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1 Νιτρικό οξύ 39.852 λίτρα H + 0.00 0.00 6.11 0.00 6.11 0.00 0.00 0.00 0.00 [H 3 O + ] w 5.75E08 [H 3 O + ] (n.s. ) 2.51E06 [K] 12.774 B w 9.717222 B (n.s. ) 1.19953 [NH + 4 ] 60.000 [CO 2 3 ]+[HCO 3 ]+[H 2 CO 3 ] 0.008368 Σ cation(n.s) 20.60 Σ anion(n.s.) 20.60 meq/l Καλλιεργητής: ΓΠΑ Καλλιεργούμενο είδος: Τομάτα Τύπος θρεπτικού διαλύματος: Τροφοδοσία ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΜΑΖΕΣ ΛΙΠΑΣΜΑΤΩΝ

Διαδικτυακή διεύθυνση προγράμματος Η/Υ για τον υπολογισμό θρεπτικών διαλυμάτων www.ekk.aua.gr/excel/index.htm

Ηλεκτρική Αγωγιμότητα (ds m 1 ) C = 9.819E 1.462 R R R Savvas and Adamidis, J. Plant Nutr. 22 (1999)

To ph του θρεπτικού διαλύματος Επιθυμητές τιμές ph στον χώρο των ριζών: 5,56,5 Οριακές τιμές ph στον χώρο των ριζών: 55,5 και 6,57. Για να διατηρηθεί το ph στον χώρο των ριζών στα επιθυμητά επίπεδα θα πρέπει το θρεπτικό διάλυμα που χορηγείται στα φυτά να έχει τιμές μεταξύ 5,25,8. Αυτό επιτυγχάνεται με προσθήκη οξέως το οποίο αντιδρά με το HCO 3 που περιέχεται στο νερό άρδευσης.

Αντιδράσεις HCO 3 σε υδατικά διαλύματα HCO 3 + H 3 O + H 2 CO 3 + H 2 O Κ α1 = 10 6,3 HCO 3 + H 2 O H 3 O + + CO 3 2 Κ α2 = 10 10,3 όπου Κ α1 και Κ α2 είναι οι σταθερές των δύο χημικών ισορροπιών

Κλάσμα ανθρακικών ph και HCO 3 Νερό άρδευσης Θρεπτικό διάλυμα Μορφή ανθρακικών ιόντων Διάσταση ανθρακικού οξέως στο νερό (De Rijck and Schrevens, J. Plant Nutr. 20, 1997)

Συσχέτιση ph και HCO Όξινα Bicarbonates ανθρακικά and και ph ph HCO 3 + H 3 O + H 2 CO 3 + H 2 O K α1 = 10 6.3 3 HCO 3 + H 2 O H 3 O + + CO 3 2 10 10.6 K α2 = 10 6.3 Το κλάσμα The bicarbonate των όξινων fraction ανθρακικών can be calculated στο σύνολο as a function των ανθρακικών of ph by the υπολογίζεται following equation: ως συνάρτηση του ph μέσω της εξίσωσης: [ HCO 3 ] K α1 [ CO 3 2 ] + [ HCO 3 ] + [ H 2 CO 3 ] [ H 3 O + ]B where Όπου: B = 1 + K α1 [ H 3 O + ] 1 + K α1 K α2 [ H 3 O + ] 2 All Όλες concentrations οι συγκεντρώσεις are expressed εκφράζονται in meq 1 σε meq 1 L 1 (De Rijck and Schrevens, J. Plant Nutr., 1997)

Υπολογισμός δοσολογίας προσθήκης οξέως (H +, meq L 1 ) Συμβολίζουμε: Σ (α) = [H 2 CO 3 ] + [HCO 3 ] + [CO 2 3 ] Επομένως από την σχέση (1): Σ (α) = [HCO 3 ] w [Η 3 Ο + ] w Β K a1, όπου: w = «στο νερό άρδευσης» Επομένως, αφού το Σ (α) είναι γνωστό, μέσω της σχέσης (1) υπολογίζουμε το [HCO 3 ] t (όπου: t = «στο θρεπτικό διάλυμα»): [HCO 3 ] s = Σ (α) K a1 [Η 3 Ο + ] t Β Επομένως: [Η + ] = [HCO 3 ] w [HCO 3 ] t

Υπολογισμός συγκεντρώσεων μακροστοιχείων Συμβολισμοί: X:Y:Z = K:Ca:Mg Τι συμβολίζουν οι δείκτες: R = TotalN/K t = επιθυμητή συγκέντρωση N r = NH 4 N/(NH 4 N + NO 3 N) w = συγκέντρωση στο νερό P r = P/(P + SO 4 + NO 3 ) Κατιόντα Ανιόντα X ( Ct [ Na ] w ) [ K ] t X Y Z NrRX [ 3 ] t R[ K ] t [ NH 4 NO ] t [Ca 2+ ] t = [K + ] t YX 1 [Mg 2+ ] t = [K + ] t ZX 1 [ NH 4 ] t NrR[ K ] t [Na + ] t = [Na + ] w [ H2PO4 ] t Pr ( Ct Cb [ Cl ] w [HCO 3 ] t = C b [SO 2 4 ] t =C t [NO 3 ] t [H 2 PO 4 ] t C b [Cl ] w [Cl ] t = [Cl ] w ) [H + ] t = 0 (<10 2 meq L 1 )

Υπολογισμός δόσεων θρεπτικών μακροστοιχείων ([C] f σε meq L 1 ) Υπολογίζονται μέσω της σχέσης: [C] f = [C] t [C] w όπου το [C] συμβολίζει δοσολογία προσθήκης ή συγκέντρωση (meq L 1 ) του μακροστοιχείου C (C = K, Ca, Mg, NH 4 N, NO 3 N, H 2 PO 4 P, SO 4 S και ο δείκτης f υποδηλώνει «μέσω λιπάσματος», με εξαίρεση τα ιόντα υδρογόνου (οξύ) που υπολογίζονται από την σχέση: [H + ] f = [HCO 3 ] w [HCO 3 ] t

Υπολογισμός δόσεων λιπασμάτων (meq L 1 ) [Ca(NO 3 ) 2 ] = [Ca 2+ ] f [MgSO 4 ] = [Mg 2+ ] f if [SO 4 2 ] f > [Mg 2+ ] f ; [MgSO 4 ] = [SO 4 2 ] f if [SO 4 2 ] f < [Mg 2+ ] f [Mg(NO 3 ) 2 ] = 0 if [SO 4 2 ] f >[Mg 2+ ] f ; [Mg(NO 3 ) 2 ] = [Mg 2+ ] f [MgSO 4 ] if [SO 4 2 ] f <[Mg 2+ ] f [K 2 SO 4 ] = [SO 4 2 ] f [Mg 2+ ] f if [SO 4 2 ] f >[Mg 2+ ] f ; [K 2 SO 4 ] = 0 if [SO 4 2 ] f <[Mg 2+ ] f [KH 2 PO 4 ] = [H 2 PO 4 ] f if P is added as KH 2 PO 4 ; [KH 2 PO 4 ] = 0 if P is added as H 3 PO 4 [H 3 PO 4 ] = 0 if P is added as KH 2 PO 4 ; [H 3 PO 4 ] = [H 2 PO 4 ] f if P is added as H 3 PO 4 [KNO 3 ] = [K + ] f [K 2 SO 4 ] [KH 2 PO 4 ] [NH 4 NO 3 ] = [NH 4+ ] f 0,1[Ca(NO 3 ) 2 ] [HNO 3 ] = [H + ] f [H 3 PO 4 ]

Υπολογισμός ποσοτήτων λιπασμάτων μακροστοιχείων (σε kg) Κιλά (W σε kg) λιπάσματος rs : W rs = 10 3 [rs]e rs V rs A rs Όπου: r : Ca, Mg, K, NH 4, H, s : SO 4, NO 3, H 2 PO 4 [rs] : δοσολογία προσθήκης (meq L 1 ) λιπάσματος rs E : χημικό ισοδύναμο λιπάσματος rs, V : όγκος μητρικού διαλύματος (m 3 ), Α : βαθμός συμπύκνωσης (A>1).

Ειδική περίπτωση: Νιτρικό κάλιο 5[Ca(NO 3 ) 2. 2H 2 O]NH 4 NO 3 ΜΒ νιτρικού καλίου = 1080,5 Ca : NH 4 = 10 : 1 (eq/eq) Συνεπώς, προσθήκη 1 meq/l Ca οδηγεί σε προσθήκη 0,1 meq/l NH 4

Υπολογισμός δοσολογιών προσθήκης ιχνοστοιχείων Ιχνοστοιχείο j ( j = Fe, Mn, Zn, Cu, B και Mo) Συγκέντρωση στόχος (μm) στο θρεπτικό διάλυμα: C j Συγκέντρωσή (μm) στο νερό άρδευσης: Q j, Δοσολογία προσθήκης [G] j ( mol L 1 ) μέσω λιπασμάτων: [G] j = C j Q j

Υπολογισμός ποσοτήτων λιπασμάτων ιχνοστοιχείων (σε g) Ιχνοστοιχείο j ( j = Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo) Βάρος (W σε g) λιπάσματος ιχνοστοιχείου j: W j = (10 3 n j ) 1 [G] j M j V j A j V : όγκος μητρικού διαλύματος (m 3 ), Α : βαθμός συμπύκνωσης (A>1), [G]: δοσολογία προσθήκης ιχνοστοιχείου j ( mol L 1 ), Μ : μοριακό βάρος λιπάσματος του j ιχνοστοιχείου, n : αριθμός ατόμων j ιχνοστοιχείου στο μόριο του λιπάσματος.

Ειδική περίπτωση: Σίδηρος Ο σίδηρος προστίθεται σε χηλική μορφή. Το απαιτούμενο βάρος (g) του χηλικού σιδήρου υπολογίζεται μέσω της σχέσης: W ΧΣ = [G] Fe M Fe V Fe A Fe (10S Fe ) 1 όπου: ΧΣ = λίπασμα χηλικού σιδήρου και S Fe = η περιεκτικότητα (%) του χηλικού σιδήρου σε Fe

Πυκνά διαλύματα V, m 3 A Επιθυμητά χαρακτηριστικά Θ.Δ. Χημική σύσταση νερού Πυκνό διάλυμα A 1 100 E t * 1.90 ds/m E.C. 1.36 ds/m Πυκνό διάλυμα B 1 100 ph opt. 5.60 ph 7.24 Ημερομηνία: 10/05/2012 Πυκνό διάλυμα οξέως Επιλογή λιπάσματος φωσφόρου: Επιλέξτε 1 για φωσφορικό μονοκάλιο ή 2 για φωσφορικό οξύ Επιλογή λιπάσματος βορίου: Επιλέξτε 1 για βορικό οξύ, 2 για τετραβορικό νάτριο (βόρακας) ή 3 για οκταβορικό νάτριο (solubor) Επιλογή λιπάσματος μολυβδαινίου: Επιλέξτε 1 για επταμολυβδαινικό αμμώνιο ή 2 για μολυβδαινικό νάτριο Επιθυμητές τιμές K, Ca, M g: Επιλέξτε 1 για αναλογία K:Ca:M g (mmol/mmol) ή 2 για συγκεντρώσεις (mmol/l) Επιλέξτε 1 για εισαγωγή επιθυμητής τιμής N/K (mmol/mmol) ή 2 για επιθυμητή συγκέντρωση ΝΟ 3 (mmol/l) Επιλέξτε 1 για εισαγωγή επιθυμητής τιμής ΝΗ 4 /(ΝΗ 4 +ΝΟ 3 ) (mmol/mmol) ή 2 για επιθυμητή συγκέντρωση ΝΗ 4 (mmol/l) Κατιόντα/ανιόντα C.C.S C.C.W. C.A.F. SO 4 2 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΡΕΠΤΙΚΩΝ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ ΓΙΑ ΑΝΟΙΧΤΑ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 1 100 [K] 5.000 mmol/l Ca 2+ 3.60 mmol/l [Ca] 3.600 mmol/l Mg 2+ 2.10 mmol/l E.C. 2.10 ds/m 1 [M g] 2.100 mmol/l K + 0.25 mmol/l ph 5.60 + [NO3] 8.000 mmol/l NH 4 0.00 mmol/l Πυκνό διάλυμα A 1000 ΛΙΤΡΑ [NH4] 1.500 mmol/l Na + 2.70 mmol/l 1 Νιτρικό ασβέστιο 0.000 Kg 3 [H 2 PO 4 ] 1.25 mmol/l SO 4 2 2.60 mmol/l 2 Νιτρικό κάλιο 1.434 Kg [Fe ] t 15.00 μmol/l NO 3 0.25 mmol/l 3 Νιτρικό αμμώνιο 12.008 Kg [Mn] t 10.00 μmol/l H 2 PO 4 0.00 mmol/l 4 Χηλικός σίδηρος 1.398 Kg 2 [Zn ] t 6.00 μmol/l HCO 3 7.50 mmol/l Πυκνό διάλυμα B 1000 ΛΙΤΡΑ [Cu ] t 0.50 μmol/l Cl 1.40 mmol/l 1 Νιτρικό κάλιο 0.000 Kg [B ] t 25.00 μmol/l Fe 0.00 μmol/l 2 Θειικό μαγνήσιο 0.000 Kg 2 [Mo] t 0.50 μmol/l Mn ++ 0.00 μmol/l 3 Φωσφορικό μονοκάλιο 17.013 Kg [Si ] 0.00 mmol/l Zn ++ 0.68 μmol/l 4 Θειικό κάλιο 29.266 Kg Cu ++ 0.30 μmol/l 5 Θειική αμμωνία 0.000 Kg 2 καθαρό HNO 3 68 (% w /w ) B 1.85 μmol/l 6 Νιτρικό μαγνήσιο 0.000 kg καθαρό H 3 PO 4 85 (% w /w ) Mo 0.00 μmol/l 7 Φωσφορικό οξύ 0.000 λίτρα Fe σε χηλικό Fe 6 (% w /w ) Si 0.00 mmol/l 8 Πυκνό διάλυμα ιχνοστοιχείων 5.000 λίτρα 2 Π.Δ. Ιχν. (V, A) 50 200 Σcat w 14.35 meq/l Πυκνό διάλυμα ιχνοστοιχείων 50 ΛΙΤΡΑ λιπάσματα (kg/δοχείο) 32.851 Σan w 14.35 meq/l 1 Θειικό μαγγάνιο 1,690 g ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ % καθαρό λίπασμα NO 3 H 2 PO 4 HCO 3 2 Θειικός ψευδάργυρος 1,530 g Cl Si 3 Θειικός χαλκός 50 g C.A.S. 20.60 8.56 8.00 1.25 1.39 1.40 0.00 4 Βορικό οξύ 0 g C.A.W. 14.35 5.20 0.25 0.00 7.50 1.40 0.00 5 Βόρακας 0 g A.A.F. 12.36 3.36 7.75 1.25 0.00 0.00 0.00 6 Solubor 1,193 g Ca 2+ 7.20 7.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7 Επταμολυβδαινικό αμμώνιο 0 g Mg 2+ 4.20 4.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 8 Μολυβδαινικό νάτριο 121 g K + 5.00 0.25 4.75 3.36 0.14 1.25 0.00 0.00 0.00 9 Νιτρικό οξύ 0 λίτρα + NH 4 1.50 0.00 1.50 0.00 1.50 0.00 0.00 0.00 0.00 Πυκνό διάλυμα οξέως 1000 ΛΙΤΡΑ Na + 2.70 2.70 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1 Νιτρικό οξύ 39.852 λίτρα H + 0.00 0.00 6.11 0.00 6.11 0.00 0.00 0.00 0.00 [H 3 O + ] w 5.75E08 [H 3 O + ] (n.s. ) 2.51E06 [K] 12.774 B w 9.717222 B (n.s. ) 1.19953 [NH + 4 ] 60.000 [CO 2 3 ]+[HCO 3 ]+[H 2 CO 3 ] 0.008368 Σ cation(n.s) 20.60 Σ anion(n.s.) 20.60 meq/l Καλλιεργητής: ΓΠΑ Καλλιεργούμενο είδος: Τομάτα Τύπος θρεπτικού διαλύματος: Τροφοδοσία ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΜΑΖΕΣ ΛΙΠΑΣΜΑΤΩΝ

Χρήση θρεπτικών διαλυμάτων σε εκτός εδάφους καλλιέργειες Η σύνθεση του θρεπτικού διαλύματος σε ανόργανα θρεπτικά στοιχεία είναι το βασικό εργαλείο βελτιστοποίησης της θρέψης των φυτών στις καλλιέργειες εκτός εδάφους

Σε ένα σύστημα καλλιέργειας εκτός εδάφους διακρίνουμε τα εξής θρεπτικά διαλύματα: Θρεπτικό διάλυμα τροφοδοσίας Θρεπτικό διάλυμα που υπάρχει στο περιβάλλον των ριζών Θρεπτικό διάλυμα απορροής

Συνολική ιοντική συγκέντρωση (αλατότητα θρεπτικού διαλύματος)

Ποσοστό μέγιστης παραγωγής Σχέση μεταξύ ύψους παραγωγής και συνολικής συγκέντρωσης ιόντων (αλάτων) στο περιβάλλον των ριζών 100 80 Y = 100 s(x t) Relative yield (%) 60 40 20 0 (Savvas, 2001) a 2 t 4 6 8 10 Ηλεκτρική EC of nutrient αγωγιμότητα solution (ds m 1 ) 1 )

Ποσοστό μέγιστης τιμής Σχέση μεταξύ ύψους παραγωγής και συνολικής συγκέντρωσης ιόντων (αλάτων) σε υδροπονική καλλιέργεια μελιτζάνας (Savvas, Διδ. Διατρ. 1992) Relative yield and yield components (%) 100 90 80 70 60 50 40 Y 1 = 100 8.01(X 1.93) R 2 = 0.864 *** Y 2 = 100 8.60(X 1.79) R 2 = 0.931 *** Παραγωγή Total yield Μέσο Mean βάρος fruit καρπών weight Αριθμός Number καρπών of fruits ανά per φυτό plant 2 3 4 5 6 7 8 EC of nutrient solution (ds m 1 ) Ηλεκτρική αγωγιμότητα (ds m 1 )

Σύγκριση επίδρασης ίσων επιπέδων αλατότητας με διαφορετικά άλατα (NaCl ή CaCl 2 ) στην παραγωγή νωπής και ξηρής φυτικής μάζας αγγουριού Μεταχείριση Νωπό βάρος βλαστού (g ανά φυτό) Νωπό βάρος φύλλων (g ανά φυτό) Νωπό βάρος ρίζας (g ανά φυτό) Μάρτυρας 421.7 a 158.6 ab 4.15 b Χαμηλή αλατότητα NaCl Χαμηλή αλατότητα: CaCl 2 417.3 a 170.4 a 5.68 b 436.0 a 173.8 a 5.63 b Υψηλή αλατότητα: 241.5 c 94.7 b 6.20 b NaCl 2 Υψηλή αλατότητα: CaCl 2 356.1 b 112.7 ab 12.33 a Πηγή: Trajkova, Papadantonakis & Savvas, 2006: HortScience 41: 437441

Μέσες τιμές EC σε μία υδροπονική καλλιέργεια τομάτας σε πετροβάμβακα (Sonneveld 1981, Acta Hort. 126) E.C. EC θρεπτικού στο διάλυμα διαλύματος άρδευσης τροφοδοσίας (ds.m 1 ) (ds m 1 ) E.C. στο περιβάλλον των ριζών EC στο περιβάλλον των ριζών (ds (ds.m m 1 1 ) 1,4 1,6 1,8 2,2 2,1 3,1 2,6 4,0

Έλεγχος EC στο περιβάλλον της ρίζας Νερό καλής ποιότητας (όχι NaCl) Κατάλληλες αναλογίες K:Ca:Mg στο Θ.Δ. Χαμηλή συγκέντρωση SO 2 4 στο Θ.Δ. Αύξηση συχνότητας ποτισμάτων Συσχέτιση άρδευσης με ηλιακή ενέργεια Έκπλυση υποστρώματος με Θ.Δ. χαμηλής EC (όχι με νερό, εκτός αν είναι βρόχινο).

Ρύθμιση ph θρεπτικού διαλύματος

Μέτρα ρύθμισης του ph στο περιβάλλον των ριζών Επιθυμητές τιμές ph στον χώρο των ριζών: 5,56,5 Οριακές τιμές ph στον χώρο των ριζών: 55,5 & 6,57. Τρόποι διατήρησης ph στα παραπάνω επίπεδα στον χώρο των ριζών: Χορήγηση θρεπτικού διαλύματος με ph μεταξύ 5,5 και 5,7 Χορήγηση μέρους του αζώτου σε αμμωνιακή μορφή (N r = 0,060,15)

Επίδραση αναλογίας ΝΗ 4 Ν/ολικόΝ στο παρεχόμενο θρεπτικό διάλυμα επί του ph στο περιβάλλον των ριζών σε μία υδροπονική καλλιέργεια τομάτας 11/02/01 11/30/01 12/28/01 01/25/02 02/22/02 03/22/02 04/19/02 05/17/02 06/14/02 (Akl et al. 2003, Europ. J. Hort. Sci.) ph in drainage solution 8 7 6 5 NH 4 N/totalN 0.05 NH 4 N/totalN 0.10 NH 4 N/totalN 0.15 NH 4 N/totalN 0.20 NH 4 N/totalN 0.25 4 3 30 60 90 120 150 180 210 240 Days from onset of treatments

Απορρόφηση θρεπτικού στοιχείου (meq/l) Αύξηση του ph λόγω ανισορροπίας στο ισοζύγιο απορρόφησης κατιόντων και ανιόντων NH 4 H2PO4 Η απορρόφηση του ανιόντος ξεπερνά την αντίστοιχη του κατιόντος Nutrient uptake (meq/l) Mg Ca K SO4 NO 3 Η διαφορά ηλεκτρικού φορτίου στο κυτόπλασμα εξισορροπείται ηλεκτροχημικά μέσω απέκκρισης HCO 3 και/ή OH Το ph ανυψώνεται στο εξωτερικό διάλυμα

Απορρόφηση θρεπτικού στοιχείου (meq/l) Μείωση του ph λόγω ανισορροπίας στο ισοζύγιο απορρόφησης κατιόντων και ανιόντων NH 4 H2PO4 Η απορρόφηση του κατιόντος ξεπερνά την αντίστοιχη του ανιόντος Nutrient uptake (meq/l) Mg Ca K SO4 NO 3 Η διαφορά ηλεκτρικού φορτίου στο κυτόπλασμα εξισορροπείται ηλεκτροχημικά μέσω απέκκρισης HCO 3 και/ή OH Το ph ελατώνεται στο εξωτερικό διάλυμα

Μεταβολή του ph στο περιβάλλον των ριζών: Επίδραση νιτροποίησης Νιτροποίηση αμμωνιακού Ν Nitrosomonas sp.: 2ΝΗ 3 + 3Ο 2 2NO 2 + 2H + + 2H 2 O Nitrobacter sp.: 2NO 2 + O 2 2NO 3

Νωπό βάρος υπέργειου βλαστού (g/φυτό) Επίδραση αναλογίας ΝΗ 4 /(ΝΗ 4 +ΝΟ 3 ) (N r ) στο νωπό βάρος ζέρμπερας σε υδροπονική καλλιέργεια s g/ 400 300 200 100 0 Nr, ph Nr, ph Nr, ph Nr, ph Χαμηλό Nr : 0.03 Υψηλό Nr: 0.12 (Savvas et al. 2002, Plant & Soil, 254: 393402).

Αριθμός ανθέων ανά φυτό Επίδραση αναλογίας ΝΗ 4 /(ΝΗ 4 +ΝΟ 3 ) (N r ) στον αριθμό των ανθέων ζέρμπερας ανά φυτό σε υδροπονική καλλιέργεια Number of flowers per plant 30 20 10 High NH 4, low ph High NH 4, high ph Low NH 4, low ph Low NH 4, high ph 0 (Savvas et al., 2002, Plant & Soil, 254: 393402).

Συγκέντρωση Cu (μg/g) Επίδραση αναλογίας ΝΗ 4 /(ΝΗ 4 +ΝΟ 3 ) (N r ) στην περιεκτικότητα των φύλλων σε χαλκό σε υδροπονική καλλιέργεια 5 4 High NH 4 supply, low ph High NH 4 supply, high ph Low NH 4 supply, low ph Low NH 4 supply, high ph Leaf Cu ( g g 1 ) 3 2 1 0 (Savvas et al., 2002, Plant & Soil, 254: 393402).

Μπροστά: Φυτά με τροφοπενία Cu (NH 4 : 2% του N) Πίσω: Υγιή φυτά (NH 4 : 13% του N)

Επίδραση αναλογίας ΝΗ 4 /(ΝΗ 4 +ΝΟ 3 ) (N r ) στo ph του θρεπτικού διαλύματος απορροής (Savvas et al., 2002, Plant & Soil, 254: 393402) 04/20/01 05/18/01 06/15/01 07/13/01 08/10/01 09/07/01 10/05/01 11/02/01 11/30/01 12/28/01 01/25/02 ph στο διάλυμα απορροής 7.5 7.0 Low NH 4 N, High ph Low NH 4 N, Low ph High NH 4 N, High ph High NH 4 N, Low ph ph in drainage solution 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 0 50 100 150 200 250 300 350 Days from onset of treatments Ημέρες από έναρξη μεταχειρίσεων

Επίδραση αναλογίας ΝΗ 4 /(ΝΗ 4 +ΝΟ 3 ) (N r ) στην εμφάνιση χλωρώσεων σε υδροπονική καλλιέργεια αγγουριού και τομάτας Αγγούρι Τομάτα N r Δείκτης Παραγωγή N r Δείκτης Παραγωγή χλώρωσης (Kg/m 2 ) χλώρωσης (Kg/m 2 ) 0 1,7 13,1 0 2,3 17,7 0,08 0,6 14,2 0,06 1,4 17,3 0,15 0,4 16,5 0,12 1,1 18,5

Επίδραση αναλογίας ΝΗ 4 /(ΝΗ 4 +ΝΟ 3 ) στο παρεχόμενο θρεπτικό διάλυμα στην παραγωγή υδροπονικής καλλιέργειας τομάτας 15 NH4N/totalN: 0.05 200 Total fruit wt. (kg/plant) 10 5 ab a bc NH4N/totalN: 0.10 NH4N/totalN: 0.15 NH4N/totalN: 0.20 NH4N/totalN: 0.25 cd d Mean fruit weight (g) 150 100 50 a a a b b 0 0 (Akl et al. 2003, Europ. J. Hort. Sci.)