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Hidroponia



INTRODUÇÃO

A hidroponia, termo derivado de duas palavras de origem grega - hidro, que significa água e ponia que significa trabalho - está se desenvolvendo rapidamente como meio de produção vegetal, principalmente de hortaliças sob cultivo protegido. A hidroponia é uma técnica alternativa de cultivo protegido, na qual o solo é substituído por uma solução aquosa contendo apenas os elementos minerais essenciais aos vegetais (Graves, 1983; Jensen & Collins, 1985; Resh, 1996).

Desde a criação do termo "hidropônico" pelo pesquisador da Universidade da Califórnia, Dr. W. F. Gericke na década de 30, a técnica de produção de plantas sem solo vem sendo popularizada. Segundo Benoit & Ceustermans (1995), a despeito do maior custo inicial para instalação, várias são as vantagens do cultivo comercial de plantas em hidroponia, as quais podem ser resumidas como a seguir: padronização da cultura e do ambiente radicular; drástica redução no uso de água ; eficiência do uso de fertilizantes; melhor controle do crescimento vegetativo; maior produção, qualidade e precocidade; maior ergonomia no trabalho; maiores possibilidades de mecanização e automatização da cultura.

No Brasil, tem crescido nos últimos anos o interesse pelo cultivo em hidroponia, predominado o sistema NFT (Nutriente Film Technique). Muitos dos cultivos hidropônicos não obtêm sucesso, principalmente devido ao desconhecimento dos aspectos nutricionais deste sistema de produção, isto é, à formulação e manejo mais adequado das soluções nutritivas. Outros aspectos que também interferem, estão relacionados com o tipo de sistema de cultivo hidropônico. Para a instalação de um sistema de cultivo hidropônico é necessário também, que se conheça detalhadamente as estruturas básicas necessárias que o compõe (Castellane & Araujo, 1994; Cooper, 1996; Faquin et al., 1996; Martinez & Silva Filho, 1997; Furlani, 1998).

Os tipos de sistema hidropônico determinam estruturas com características próprias, sendo que os mais utilizados são:

a) Sistema NFT (“nutrient film technique”) ou técnica do fluxo laminar de nutrientes: Este sistema é composto basicamente de um tanque de solução nutritiva, de um sistema de bombeamento, dos canais de cultivo e de um sistema de retorno ao tanque. A solução nutritiva é bombeada aos canais e escoa por gravidade formando uma fina lâmina de solução que irriga as raízes;

b) Sistema DFT (“deep film technique”) ou cultivo na água ou “floating”: Neste sistema a solução nutritiva forma uma lâmina profunda (5 a 20 cm) onde as raízes ficam submersas. Não existem canais e sim uma mesa plana onde fica circulando a solução, através de um sistema de entrada e drenagem característicos;

c) Sistema com substratos: Para hortaliças frutíferas, flores e outras culturas que têm sistema radicular e parte aérea mais desenvolvidos, utilizam-se vasos cheios de material inerte, como areia, pedras diversas (seixos, brita), vermiculita, perlita, lã-de-rocha, espuma fenólica, espuma de poliuretano e outros para a sustentação da planta, onde a solução nutritiva é percolada através desses materiais e drenada pela parte inferior dos vasos, retornando ao tanque de solução.

Neste contexto, o presente curso enfoca aspectos importantes pertinentes à construção e montagem de sistemas hidropônicos, as alternativas para a produção de mudas e aos critérios para o preparo de soluções nutritivas e de reposição de nutrientes durante o crescimento das plantas. Nos próximos tópicos, são fornecidos os detalhes estruturais de cada sistema, bem como os pormenores de montagem e manutenção destas estruturas.

CONJUNTO HIDRÁULICO

Para os sistemas hidropônicos deve-se selecionar os materiais hidráulicos existentes no mercado mais adequados para atender às exigências de cada sistema de cultivo, garantindo o abastecimento de solução nutritiva com qualidade e segurança. Para isto utilizam-se tubos de plástico de polietileno não reciclado (flexível) ou de cloreto de polivinila (PVC rígido) e registros fabricados com materiais inertes. O sistema hidráulico é responsável pelo armazenamento, recalque e drenagem da solução nutritiva, sendo composto de um ou mais reservatórios de solução, do conjunto moto-bomba e dos encanamentos e registros.

Reservatório

Os reservatórios ou tanques de solução podem ser construídos de diversos materiais, como plástico PVC, fibra de vidro ou de acrílico, fibrocimento e alvenaria. Os tanques de plástico PVC e de fibra tem sido os preferidos devido ao menor custo, facilidade de manuseio e, por serem inertes, não necessitam de qualquer tratamento de revestimento interno. Já os tanques construídos em alvenaria bem como as caixas de fibrocimento necessitam do revestimento interno com impermeabilizantes destinados a este fim. O mais comumente utilizado e com bons resultados é a tinta betuminosa (Neutrol), mas pode-se optar pela impermeabilização com lençol plástico preto. Sem estes cuidados a solução nutritiva, por ser corrosiva, poderá ser contaminada por componentes químicos presentes na constituição desses materiais.

O depósito deve ser colocado em local sombreado e enterrado, para evitar a ação dos raios solares, além de ser vedado para evitar a formação de algas e a entrada de animais de pequeno porte. Sua instalação deve ser preferencialmente abaixo do nível da tubulação de drenagem, facilitando o retorno da solução por gravidade.

O tamanho do reservatório vai depender do número de plantas e das espécies que serão cultivadas. Deve-se obedecer um limite mínimo de 0,1-0,25 Lplanta-1 para mudas, de 0,25-0,5 Lplanta-1 para plantas de pequeno porte (rúcula, almeirão), de 0,5-1,0 Lplanta-1 para plantas de porte médio (alface, salsa, cebolinha, agrião, manjericão, morango, cravo, crisântemo), de 1,0-5,0 L/planta para plantas de maior porte (tomate, pepino, melão, pimentão, berinjela, couve, salsão, etc.). Quanto maior a relação entre o volume do tanque e o número de plantas nas bancadas, menores serão as variações na concentração e temperatura da solução nutritiva. Entretanto, não se recomenda a instalação de depósitos com capacidade maior que 5.000 L, devido à maior dificuldade para o manejo químico (correção do pH e da condutividade elétrica – CE) e oxigenação da solução nutritiva. Em caso de contaminação por patógenos, um grande número de plantas será perdido, pois um só tanque estará em contato com muitas bancadas de cultivo. Recomenda-se a utilização de um maior número de reservatórios pequenos ao invés de poucos tanques de grande volume, pois facilita e agiliza o manejo, o controle fitossanitário (atendimento do período de carência do defensivo usado), limpeza e desinfeção de todo o sistema, com conseqüente aumento de qualidade do produto final.

Normalmente o reservatório é instalado na parte mais baixa do terreno para permitir que o retorno da solução ocorra por gravidade. Poucos produtores utilizam dois depósitos: o tanque principal na parte mais alta, utilizando-se a gravidade para levar a solução aos canais de cultivo, e construindo-se um depósito menor na parte baixa do terreno de onde é feito o bombeamento da solução coletada, para o tanque principal. O uso de dois depósitos (superior e inferior) tem propiciado dificuldades no manejo químico da solução nutritiva, aumentos na sua temperatura e no custo de implantação.

Moto-Bomba e Encanamentos

Este conjunto tem a função de levar a solução nutritiva às bancadas em quantidade suficiente para a irrigação das raízes, bem como conduzir a solução de volta ao tanque após a passagem pelas bancadas. Recomenda-se instalar a moto-bomba “afogada” ou seja abaixo da metade da altura do reservatório, para impedir a entrada de ar no sistema e conseqüente falha no bombeamento, causando danos às plantas. E recomendável a escolha de bombas cujos elementos internos sejam resistentes à corrosão pela solução nutritiva.

Para qualquer sistema NFT a capacidade de vazão do conjunto moto-bomba deve ser dimensionada de acordo com o número de canais que serão irrigados, considerando-se a altura manométrica e o retorno de solução ao tanque. Para fins práticos, recomenda-se uma vazão de solução nutritiva nos canais de cultivo de 0,5 a 1,0, 1,5 a 2,0 e 2,0 a 4,0 Lmin-1 por canal, respectivamente, para mudas, plantas de ciclo curto e plantas de ciclo longo. O resultado da multiplicação da vazão necessária pelo número de canais a serem irrigados fornece a quantidade mínima de litros por minuto para a irrigação das plantas. Considerando-se as perdas de carga nas tubulações, a altura manométrica de recalque e principalmente a necessidade do retorno de parte da solução ao tanque de armazenamento, aconselha-se aumentar em 50% a vazão calculada. A equação (1) define de forma prática o cálculo da vazão necessária de uma bomba d’água para a irrigação das plantas em função do número de canais de cultivo e fluxo de solução por canal de cultivo.

Vazão da Bomba d’água (m3h-1) = 0,09 x Número de canais x Fluxo (Lmin-1canal-1) (1)

Para sistemas de “floating” obedecem-se as mesmas regras de dimensionamento do sistema hidráulico para NFT, porém neste caso não há canais de cultivo e sim mesas de solução. Deste modo, o cálculo é feito de acordo com o fluxo de água que deve circular pela bancada num determinado espaço de tempo. Resh (1995) recomenda efetuar a cada hora, uma ou duas trocas completas do volume de solução presente na bancada. Para uma bancada com 1.000 L de solução deve-se fazer circular de 1.000 a 2.000 Lh-1. Porém, outros manejos podem ser feitos, dependendo da temperatura da solução, permitindo-se em alguns casos a circulação durante alguns minutos por hora.

O retorno da solução para o tanque se dá por duas vias: pela tubulação de drenagem e pelo retorno instalado no encanamento de recalque. O retorno da solução via tubulação de drenagem ao tanque promove uma certa movimentação e aeração da solução nutritiva, mas a difusão do oxigênio é apenas superficial. Para a oxigenação adequada de todo volume do tanque deve-se efetuar o retorno de parte da solução succionada de volta ao tanque (Figura 1). Neste retorno instala-se um dispositivo tipo “venturi” para a introdução de ar na solução nutritiva armazenada no depósito. A construção do “venturi” é bastante simples: primeiro restringe-se o diâmetro do cotovelo de retorno colocando-se um tubo interno de menor diâmetro; externamente reveste-se o cotovelo com um outro tubo de diâmetro maior, fazendo-se um furo pequeno na lateral para a entrada do ar, que será succionado automaticamemnte pela passagem de solução pelo tubo interno (Figura 2). Para qualquer sistema hidropônico a aeração da solução é obrigatória, mas nas bancadas de “floating” esta necessidade é ainda maior, como será enfatizado mais adiante.

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Figura 1. Esquema do reservatório, moto-bomba e encanamentos de recalque e drenagem de solução
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Figura 2. Montagem de um dispositivo tipo “venturi”
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BANCADAS OU MESAS DE CULTIVO

As bancadas para hidroponia são compostas de suportes de madeira ou outro material formando uma base de sustentação para os canais de cultivo, que podem ser de diversos tipos. Também fazem parte da bancada os materiais para sustentação das plantas que são colocados sobre os canais. As dimensões das bancadas normalmente obedecem a certos padrões, que podem variar de acordo com a espécie vegetal e com o tipo de canal utilizado. A altura e largura da bancada variam de acordo com a espécie vegetal: até 1,0 m de altura e 2,0 m de largura para mudas e plantas de ciclo curto (hortaliças de folhas) e até 0,2 m de altura e 1,0 m de largura para plantas de ciclo longo (hortaliças de frutos), suficientes para uma pessoa trabalhar de maneira confortável nos dois lados da mesa facilitando as operações de transplante, os tratamentos fitossanitários quando necessários, os tratos culturais, a colheita e a limpeza da mesa. O comprimento da mesa de cultivo não deve exceder os 30 m, para evitar variações na temperatura e nos níveis de oxigênio e de sais da solução nutritiva ao longo do canal de cultivo. Além disso, como normalmente há um desnível da mesa entre 2 e 4%, bancadas muito extensas instaladas em terreno plano ficam com sua parte final muito próxima ao solo, prejudicando o manejo e o escoamento da solução para o tanque de armazenamento e aumentando os riscos de contaminações via solo.

Base de Sustentação

Para os diferentes sistemas de cultivo teremos diferentes tipos de bancadas, no entanto, o suporte para os canais, vasos com substrato ou para o “floating” pode ser semelhante. Normalmente esta base é construída de madeira, utilizando-se caibros parafusados em forma de “U” invertido e enterrados no solo (Figura 3), mas pode-se optar também pela utilização de cavaletes removíveis ou por estruturas metálicas (alumínio, aço zincado ou ferro), além de madeira roliça. A montagem da base deve ser tal que determine o desnível necessário para os canais para que haja o escoamento da solução através das raízes, por gravidade. Para as bancadas de “floating” deve-se instalar a base perfeitamente nivelada. A altura da base vai depender da espécie vegetal conforme já discutido anteriormente.

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Figura 3. Suporte de madeira construído com caibros e travessa parafusados e enterrado no solo
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Canais de Cultivo

Os canais de cultivo, por onde escoa a solução nutritiva são determinantes para o sucesso do sistema NFT. A conformação do canal, sua profundidade e largura influem na qualidade do produto final colhido e diversos são os tipos de canais que podem ser utilizados.

a) Filme de polietileno/arame

A figura 4 ilustra a montagem deste tipo de canal de cultivo para plantas de ciclo curto. As bancadas de filme plástico são de construção barata porém trabalhosa, de difícil manuseio e manutenção e não permitem variações no espaçamento dos canais e, apesar dos bons resultados que promovem, são cada vez menos utilizadas. Para plantas de porte maior, os canais dispensam a base de arame para sustentação do filme plástico, pois são apoiados diretamente em pequenas valetas abertas no terreno, como será discutido mais adiante.

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Figura 4. Bancada de fios de arame galvanizado e filme de polietileno
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b) Telhas de amianto

As telhas de amianto com ondas rasas (2,5 cm de altura e espaçadas a 7,5 cm) são indicadas para a produção de mudas. Para algumas culturas de pequeno porte, como a rúcula, o almeirão e o agrião, este tipo de canal serve para a condução das plantas até a fase de colheita. A bancada é construída colocando-se as telhas de maneira a ficarem com as extremidadades encostadas umas nas outras ou sobrepostas (Figura 5). Normalmente possuem 0,5 m de largura por 2,44 m de comprimento. São relativamente baratas mas necessitam de atenção na montagem. Primeiramente, é necessário revestir as telhas com filme plástico para evitar o contato da solução nutritiva com o cimento amianto e também vazamentos. Recomenda-se usar o mesmo tipo de filme plástico usado para a cobertura da estufa, porém com no máximo 100 µ de espessura para facilitar a sua colocação sobre a telha. Uma desvantagem que apresentam é a limitação no espaçamento das linhas da cultura, que vão sempre obedecer a múltiplos de 7,5 cm.

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Figura 5. Telhas de fibrocimento com as extremidades sobrepostas para formar os canais
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c) Tubos de PVC

Os canos de PVC utilizados para esgoto (tubos brancos ou pretos) ou irrigação (azuis) são ainda os mais encontrados em sistemas de hidroponia NFT. Serrando-se os canos ao meio obtém-se dois canais de cultivo com profundidade igual à metade do diâmetro do tubo (Figura 6). Pode-se unir quantos canais forem necessários, para o que se utiliza de cola para encanamentos, silicone e, se necessário, arrebites.

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Figura 6. Bancada de canos de PVC, mostrando também a canaleta de retorno de solução e a fixação do suporte das plantas à bancada. No detalhe, a união dos tubos
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d) Tubos de polipropileno

Estes têm o formato semicircular e são comercializados nos tamanhos definidos pelo diâmetro em: pequeno (50 mm), médio (100 mm) e grande (150 mm) e já contendo furos para a colocação das mudas no espaçamento escolhido (Figura 7). Embora o seu uso seja muito recente tem apresentado bons resultados práticos tanto para mudas, plantas maiores ou mesmo para culturas de maior porte, tendo comportamento semelhante ao obtido com tubos de PVC, com exceção da limpeza que é mais difícil. Para alface e rúcula tem sido instalados na posição normal, ou seja, com a parte chata para cima o que dá maior apoio para as folhas. Para plantas frutíferas, de porte maior, pode-se optar por instalar os tubos com a parte achatada para baixo o que propicia uma maior área para o desenvolvimento do sistema radicular. Por serem de polipropileno dispensam revestimento interno, são mais fáceis de emendar pois já vem com os encaixes e apresentam todas as vantagens dos tubos de PVC.

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Figura 7. Perfis hidropônicos nas duas posições utilizadas
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e) Canais individuais

Como opção para culturas de sistema radicular e parte aérea maiores, pode-se confeccionar os canais sobre o solo ou, preferencialmente, sobre uma base baixa. Faz-se o acerto da declividade do solo onde deve correr o canal e em seguida instala-se um fio de arame esticado nas pontas com mourões e esticadores de modo que fique a uma distância de aproximadamente 20 cm do solo ou da base. Sobre o fundo estende-se o plástico de dupla face (preto e branco) (Duplalon®) com a face branca para fora ou duas camadas de filme plástico, o transparente primeiro e depois o preto, que são dobrados para cima e presos ao “varal” de arame, formando um canal de fundo chato e formato triangular (Figura 8). A entrada de solução se dá por uma linha de canos que percorre a cabeceira dos canais e o escoamento ocorre por gravidade até a canaleta de drenagem que leva ao depósito de solução em nível inferior, enterrado ou não, de acordo com o terreno. Estes canais também podem ser utilizados com substrato sólido. Este tipo de estrutura tem sido usado para as culturas de tomate, pepino, pimentão e outras de maior porte pois fica mais fácil a sustentação e condução da parte aérea, uma vez que as plantas estão no nível do solo, adaptando-se aos sistemas de tutoramento apropriados para essas culturas. Além disso, as extremidades das plantas ficam mais afastadas do teto da estufa, onde se acumula o ar quente que pode prejudicar o desenvolvimento vegetal, notadamente o florescimento.


Figura 8. Canal feito sobre o solo com filme plástico dobrado e fixado com presilha
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f) “Floating” ou “Piscina”

No sistema DFT não existem canais, mas sim uma mesa ou caixa rasa nivelada onde permanece uma lâmina de solução nutritiva. Os materiais utilizados para sua construção podem ser madeira, plástico e fibras sintéticas (em moldes pré-fabricados).

A altura da lateral da caixa de cultivo deve ser de 10 a 15 cm, dependendo da lâmina desejada, que normalmente varia de 5 a 10 cm. O suporte da mesa também pode ser de madeira ou de outros materiais, como descrito para as bancadas do sistema NFT. Para a manutenção da lâmina de solução deve-se instalar um sistema de alimentação e drenagem compatíveis, ou seja, a drenagem sempre maior ou igual à entrada de solução, para se manter constante o nível da lâmina. Pode-se efetuar os drenos através de furos nas laterais da caixa, conectados ao sistema de retorno ao tanque. Outra opção é fazer apenas as saídas de fundo, instalando-se uma ou mais flanges de acordo com a vazão de entrada. Nestas flanges adapta-se um pedaço de cano de PVC na altura desejada para a lâmina. Adicionalmente deve-se instalar uma saída no fundo da mesa para a drenagem total em caso de limpeza e troca de solução. A entrada de solução pode ser feita através de vários pontos na lateral da mesa ou por um cano perfurado e submerso na lâmina de solução e que percorra toda sua extensão e alocada na parte central da mesa (Figura 9).


Figura 9. Mesa de “floating” mostrando as opções de drenagem e alimentação laterais ou de fundo
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Como no sistema DFT as raízes das plantas permanecem submersas na solução nutritiva por todo o período de cultivo, a oxigenação da solução merece especial atenção, tanto no depósito quanto na caixa de cultivo. A instalação de um “venturi” na tubulação de alimentação (Figura 9), permite uma eficiente oxigenação na lâmina de solução.

Para as mesas pré-fabricadas em material plástico ou fibra de vidro e com revestimento interno não é necessária a impermeabilização, mas naquelas feitas de madeira deve-se cobrir o fundo e as laterais com dois filmes plásticos, sempre o preto por baixo e o de polietileno tratado contra radiação UV por cima, para conferir resistência aos raios solares.

Este sistema muito usado para a produção de mudas em bandejas de isopor contendo substratos de algodão ou vermiculita, pode apresentar as seguintes vantagens sobre o sistema NFT quando utilizado para a produção de plantas adultas: a) promover menor variação da temperatura da solução havendo exemplos de uso no exterior (Flórida, Ilhas do Caribe) sendo pouco comum no Brasil; b) possibilitar automação na reposição de água através de bóia automática que mantém a altura da lâmina constante; c) promover menor variação nas concentrações dos nutrientes devido à maior relação Lplanta-1 que no sistema NFT e facilitando o manejo químico da solução nutritiva. As desvantagens estão relacionadas com o maior volume inicial necessário de solução nutritiva por planta, maior risco de aparecimento de algas se o sistema não for devidamente protegido da luz solar, e risco de desequilíbrio nutricional ocasionado pelo uso prolongado da mesma solução devido à componentes químicos que a própria água pode conter. Além disso, neste tipo de cultivo também ocorrem os riscos com a disseminação de doenças radiculares, com perdas totais das plantas.

g) Com substrato

Dependendo do tipo de substrato para a sustentação das plantas pode-se utilizar as bancadas de canais. Normalmente as telhas são usadas quando o substrato é cascalho, areia, seixos, pedra britada, argila expandida, cacos de cerâmica, casca de arroz carbonizada e outros. O uso dessa técnica tem sido restrito devido ao aquecimento do substrato e da solução e pelo desenvolvimento de algas estimulado pela incidência direta dos raios solares. A permanência de resíduos de plantas (folhas e raízes) após a colheita também é indesejável pois acelera o desenvolvimento de microorganismos indesejáveis. Além disso, na colheita de plantas de hortaliças de folhas com as raízes intactas colhe-se também um pouco do substrato o que promove a depreciação visual do produto.

Quando se usa lã-de-rocha ou espuma fenólica pode-se utilizar como suporte do substrato, os canais de PVC e os individuais construídos próximos ao solo. Nestes casos não se dispensa a cobertura dos canais para proteção do bloco de lã-de-rocha ou de espuma, sem o que o desenvolvimento de algas seria muito grande. As plantas são enraizadas nestes substratos e neste sistema os intervalos de irrigação podem ser mais espaçados porque o substrato retém umidade. O sistema de irrigação pode ser semelhante ao de NFT, mas pode-se também optar pela irrigação individual dos blocos de substrato com mangueiras finas (tipo espaguete) ou por gotejamento. Estas opções têm sido usadas para o cultivo de tomate e pepino no Canadá (Papadopoulos, 1991 e 1994).


Figura 10. Esquema simplificado de um sistema de vasos
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Quando se utiliza a areia lavada, vermiculita ou perlita como substrato de enraizamento é necessário o cultivo das plantas em sacos ou vasos de plástico. Para hortaliças de frutos os vasos de areia são bastante utilizados, e o sistema é simples: os recipientes são colocados sobre uma base baixa, para evitar o contato com o solo e permitir que se instale o sistema se drenagem. Uma linha de alimentação de solução percorre a seqüência de vasos injetando um determinado volume durante um certo tempo. A solução percolará pelo substrato irrigando as raízes e o excesso será drenado pelo fundo ou pela lateral do vaso. Pode haver retorno de partículas sólidas pela linha de drenagem, recomendando-se o uso de um filtro (Figura 10). A freqüência de irrigação será determinada pela capacidade de retenção de umidade do substrato ou pela demanda da evapotranspiração.

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Fonte: www.infobibos.com

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