2017 ICCEA, Panamá

Wei FANG, Ph.D.Profesor, Departamento de Bio-Industrial Ingeniería Mecatrónica

Director, Centro de Excelencia para la Agricultura ambiente controlado

Universidad Nacional de Taiwán

17/05/2017 19 ~

Hidroponia

1

• Algunas definiciones• Varios sistemas hidropónicos

– Circulante • NFT

• DFT, DWC

• E y F

– No circulante• El uso de la válvula inteligente

• Bioponia– acuaponia

– La hidroponía utilizando fertilizante líquido orgánico

2

• Hidroponia es un subconjunto de hydroculture, el método de el cultivo de plantas sin suelo, El uso de soluciones de nutrientes minerales en un disolvente de agua. Las plantas terrestres pueden ser cultivadas sólo con sus raíces expuestas a la solución mineral, o las raíces pueden estar soportados por un medio inerte, tal como la perlita o grava. Los nutrientes en los cultivos hidropónicos pueden sera partir de los desechos de pescado, estiércol de pato, o nutrientes normales.

3

De Wikipedia

• En cultivo hidropónico de base o hidroponía

pasivos, Agua y nutrientes se distribuyen a

través capilar la acción de las raíces.

• En cultivo hidropónico de cultivo hidropónico

como, Agua y nutrientes se distribuyen por

alguna forma de mecanismo de bombeo. Esto

es hydroculture activo.

4

• Muchos medios de comunicación están

disponibles para cultivos hidropónicos

pasivos, pero los más comunes son

gránulos de arcilla expandida, los chips de

cáscara de coco, perlita, vermiculita, tierra

de diatomeas, carbón vegetal, arena, tiras

de periódico, y lana de roca.

• Estas se utilizan con frecuencia en

combinación.

5

1 2

3 4

estera

pasivo

pasivopasivo

activo

Bok Choy-

Cebollino Lechuga

-Pak Choy

1 2 3 4 1 2 3 4

1 2 3 4 1 2 3 4

• Pasado

– NFT es la mejor

• Más allá

– Flujo y reflujo (E y F)> DFT> NFT

– Sifón de tipo E y F se prefiere para bancos

culturales con más de 10 capas

8

bioponia

Bioponia - Un sistema contenida y

controlada creciente en que las plantas en

medios de cultivo derivar nutrientes de a

base de plantas, basado en animales y

sustancias naturales minerales que son

liberado por el actividad biológica de

microorganismos.

9

Nacional Las normas orgánicas Junta (NOSB) . 2016. hidropónicay Aquaponic Grupo de Trabajo

Informe. p.15

10

Bioponicas

Hidroponicas

Hidroponicas

Bioponicas

Hidroponicas

Bioponicas

A

B

C

11

Bioponicas

Hidroponica

El uso de fertilizante orgánico extraído de los desechos vegetales se

denomina

Hidroponía orgánica

Si se relaciona con desechos de pescado, el

término cambió a Aquaponics

Organic-NAmmonia

(NH3)

Ammonium(NH4

+)

Nitrite(NO2-)

Nitrate(NO3-)

12

pHLas bacteriasNitrificación

nutrientes de a base de plantas, basado en animales y sustancias naturales minerales que son liberado por el actividad biológica de microorganismos

estable

Sin

__adsorbed

de metales

pesados

Fácil de

manejar

Sin

pesticida

utilizado

13

PFAL

+ Inorgánico

La

reutilización

de Agri-

residuos cliente

preferido

Aumenta la

gestión de

dificultad

Fuente

puede no ser

estable

Favorable al

medio

ambiente

PFAL

+ orgánico

bajo

recuento

bacteriano

Alguno

s con

mal

olor

¿Es orgánico si los cultivos se cultivan

usando el sistema hidropónico orgánico?

14

2014COA,

TAIWAN

Cualquier forma

de hidroponía se

consideran no

orgánico

Consejo Nacional de Normas orgánicas (US_NOSB)

15www.ams.usda.gov/sites/default/files/media/Hydroponics%20package.pdf

2010 Hidroponicas

no es agricultura

orgánica

La agricultura orgánica puede llevarse a cabo en invernadero

Comité especial:

hidroponiaorgánica y acuaponia

20162010.4 2015

Aquaponics se considera orgánico

• A pesar del énfasis que los lugares de

agricultura orgánica en la importancia del

suelo, las cosechas cultivadas en un sistema

hidropónico, en lugar de suelo, pueden ser

certificados como orgánicos.

dieciséis

USDA. 2012.Guía los productores de cultivos orgánicos .p.43.

Programa Orgánico Nacional de Estados Unidos (US_NOP)

• algunas definiciones

• Varios sistemas hidropónicos– Circulante

• NFT

• DFT, DWC

• E y F

– No circulante• El uso de la válvula inteligente

• bioponia– acuaponia

– La hidroponía utilizando fertilizante líquido orgánico

17

18

• Los sistemas de cultivo

– Técnica Nutrient Film: NFT

– DFT: técnica de flujo profundo, también

denominada

DWC: Cultivo profundo del agua

– E y F: flujo y reflujo

– Sifón de tipo E y F

19

DFT NFT Flujo y reflujo

• El nivel del agua:

5 ~ 10 ~ 100 cm

• miedo de bajo DO

• Bigger peso de un

estante multi-capa

• El nivel de agua: 1 ~

2 cm

• Miedo de

interrupción de la

energía

• Utilizar menos

cantidad de agua

• Perdona menos,

fácilmente la

influencia de los

cultivos y el clima de

interior

• Menos peso para un

estante multi-capa

• méritos combinados de DFT +

NFT

• No tiene miedo de ruptura

potencia y bajo la DO

• bomba de agua requiere un funcionamiento

continuo.

• Bomba de agua operado en un

modo de pulso.

• El consumo eléctrico reducido.

20

No tan largo

Chorro de aire

agujero de aire en el tubo

21

Este diseño es solamente bueno para un sistema no demasiado largo, Tal como menos de 20 m.

22

23

24

de largo (> 20 m)

Circulante

25

• disposición de líneas de tuberías en un estante

multi-capa

– con entradas de serie

– con entradas paralelas

– con paralela + entradas de serie

Serializado

• Guardar tuberías y conectores

• Fáciles de construir

• Cada capas tienen igual

tasa de flujo

• La distribución desigual de

la concentración de nutrientes

26

serializada

27

Ángel de hadas, Japón

paralelo

• Necesitará más tuberías y conectores

• Necesita más tiempo para construir

• Necesidad de ajustar la velocidad de flujo de cada uno capas

• midistribución ven de la concentración de nutrientes

28

paralelas

29

• Para un estante con

12 capas, es mejor

diseñar en 4

conjuntos de 3 capas

en serie (O 3 series de

4 capas) y para cada

conjunto conectado

en paralelo.

30

NFT

31

DFT

32

DFT

33

34

1

Salida del agua en el centrar de la tubería

Salida del agua en el mitad superior ubicación

2

Paralelo

E y

Fsifó

n d

e serieE

y F

3

DFTtiempo de

funcionamiento de la

bomba

E y F

Lechuga (lactuca sativa L.)

– hoja roja

• Romaine púrpura

• Púrpura de la hoja del roble

• rojo rápido

– Hoja verde

• Bostón

• Volante-hielo

4

Tiempo por día que la raíz está sumergida

en agua

5

El nivel de agua de 4 sistemas

con el tiempo transcurridotiempo acumulativo para la raíz

sumerjida en una solución nutritiva,

en minutos al día-1

5/20 → 288

5/40 → 160

5/60 → 111

DFT 1440 →

• Tratos

– 3 tipos de E y F: 5/20,5/40,5/60

– DFT como grupo de control

註:

cx: Código para el nombre común de cultivos, C1: púrpura Romaine, C2: púrpura Oak, C3: Rojo Rápido, C4: Boston, C5: Volante de hielo

nx: Tipo de solución de nutrientes, N1: fórmula Yamazaki

Ej: CE, Sra cm-1

fx: PPFD de lámpara fluorescente de mol metro-2 s-1

dx: cultivo densidad, en PLT metro-2

hx: Horas de luz sobre por día, yonorte hora día-1

Axe: Añadir nutrientes después de la siembra en el día x

sx: Tipos de sistema de circulación, Dakota del Sur: DFT, Se: E & F

Bx/ Y: frecuencia de E & F, durante x minutos y fuera de Y minutos

Códigos para diversos tratamientos en 3

etapas

6

tratamien

to

Culti

vo

Escenario 1 (DAS = 1 ~ 14)

Etapa de siembra

Etapa 2 (DAS = 15 ~ 21)

estado de plántula

Etapa 3 (DAS = 22 ~42 35 )

Etapa madura

DFT

C1

C2

C3

C4

C5

N1_E1.2_F230_d772_H24_A3 N1_E1.2_F200_d182_H16_Sd N1_E1.2_F200_d37_H16_Sd

N1_E1.8_F230_d772_H24_A3 N1_E1.8_F200_d182_H16_Sd N1_E1.8_F200_d37_H16_Sd

5/20 SwA SwA SwA: Mismo con encima SwA_Se_B5 / 20

5/40 SwA SwA SwA SwA_Se_B5 / 40

5/60 SwA SwA SwA SwA_Se_B5 / 60

Cosecha hoja de lechuga roja y verde

7

DFT

5/20

5/40

5/60

PAGurple Romaine PAGurple Roble Red rápido

Bostón Volante-hielo

註:

(DAS = 42 35 )

bar = 10 cm

Peso fresco de hoja de lechuga roja y verde

8

cultivos

Fresco peso (G plt-1)

5/20 5/40 5/60 DFT

Púrpura Lechuga

romana061.74 ±07.94

segund

o

s

e

g

u

n

d

o

067,60 ±06.46 b AUN 067,82 ± 5,90 b A 054.29 ±08.16

seg

seg

cultivos

Peso fresco (G plt-1)

5/20 5/40 5/60 DFT

Bostón100,18 ±

8,75un segundo

104.64 ±

9.50un AB

109,64 ±

7,19un UN

90,08 ±

7,7

5

un do

Lechuguil

la

Hi

elo

74,16 ±

5,62

segundo

UN80,48 ± 3,54

segundo

AB78,32 ± 7,97

segundo

UN

77,74 ±

7,5

0

segundo

UN

fenoles totales de hoja de lechuga roja y verde

9

lechuga de hoja roja lechuga de hoja verde

roja

10

cultivosCianidina-3-O-glucósido, ppm

5/20 5/40 5/60 DFT)

Púrpura romano 84,58 ± 11,41 a una 79.97 ± 19.82 a una 84,7 ± 26,4 a una 10,68 ± 3,03 un B

Púrpura Roble 31,67 ± 1,77 b B 37,84 ± 4,44 b AB 46.78 ± 10.29 b A 5.88 ± 2.26 un C

rojo Lechuga 2,92 ± 0,46 c A 0,69 ± 0,15 c A 1,34 ± 0,38 c A 0,29 ± 0,07

un

U

N

La concentración de nitratos

11

1. E & F es mayor que la DFT

2. Aumenta al aumentar el tiempo exponer al aire

3. Una relación positiva con el peso fresco

lechuga de hoja roja lechuga de hoja verde

12

cultivos Peso fresco fenoles totales La antocianina

Romaine púrpura 5/60 5/60 5/60

rojo Roble 5/60 5/60 5/60

rojo Rápido 5/60 5/20 5/20

Bostón 5/60 5/60 -

Lechuguilla Hielo 5/40 5/60 -

13

cultivos

PY (GFW la licenciatura-1)

5/20 5/40 5/60 DFT

Romaine púrpura 19.64 21.50 21.57 17.27

Púrpura Roble 20.33 20.52 21.40 18.90

rojo Rápido 34.94 36.75 38.36 24,87

cultivos

PY (GFW la licenciatura-1)

5/20 5/40 5/60 DFT

Bostón 45.48 47.50 49.77 40.89

Lechuguilla Hielo 33.67 36.54 35.56 35.29

14

cultivos

Pya (Cianidina-3-O-glucósido, mg la licenciatura-1)

5/20 5/40 5/60 DFT

Romaine púrpura 1.66 1.72 1.83 0,19

Púrpura Roble 0.64 0,77 1.18 0.11

rojo Rápido 0.10 0.03 0.03 0.01

Rendimiento de potencia para la producción de La antocianina

En mg antocianina / grado de elec. consumo

TratosCantidad de solución nutriente

(L)% De agua ahorrada

DFT 275 (45 ×3 + 140) 0%

E & F_5 / 20,5/40,5/60 140 (45+95) 49,1%

Optimizado E y F 70 (45 + 25) 74,5%

15

tipo serie DFT sifón tipo de serie E y F optimizado sifón de tipo E y F

dieciséis

Tratos

lechuga de hoja roja Verde hoja de lechuga

% De ahorro en

Elec.fee

etapa de madurez (21

días)

Elec. Cuota de la

bomba (NT $) *

etapa maduro (14 días)

Elec. Cuota de la

bomba (NT $) *

DFT 282,0 188,0 0,0%

5/20 45.1 30.1 84,0%

5/40 25.1 16.7 91,1%

5/60 17.4 11.6 93,8%Nota:

etapa madura de lechuga de hoja roja (DAS 22 ~ 42), para la lechuga de hoja verde (DAS 22 ~ 35)

x / y: submerso raízd en solución nutriente para x minutos, se expone al aire para Y minutos

DFT: Técnica de Flujo profunda

*:tres NT $ por cada grado de la electricidad

• tipo de sifón E y F sistema

– Comparar con DFT

• Aumentar el peso fresco de la lechuga (romana púrpura,

hoja de roble, rojo y segundolechuga oston)

• Incrementar antocianina y la concentración de fenoles

totales de lechuga de hoja roja

• salvar 74,5% de agua y nutrientes

• etapa de madurez, ahorrar 93,8% el consumo de

electricidad de la bomba de circulación

17

Disposición de bomba

en Circulantes sistema hidropónico

18

Operación intermitente

Operación continua

pH, sensores EC

• bomba sumergible está bien.• Non-sumergible, se prefiere

la bomba accionada magnético.

Válvulas solenoides

19

Bombas peristálticas

20

No circulante

• Autopot con Smart Válvula

21

• concepto de la planta impulsada

• Sin electricidad

– depósito de nutrientes a la altura de 3 metros

• 100% ahorro de agua y de nutrientes

• Sin aguas residuales, sin reciclar,

reutilizar sin

• No contaminación cruzada

• Autopot con Smart Válvula

22Autopot sistema: https: //youtu.be/ejr2AzHE0vI

23

• algunas definiciones

• Varios sistemas hidropónicos– Circulante

• NFT

• DFT, DWC

• E y F

– No circulante• El uso de la válvula inteligente

• bioponiaAquaponics (SKIP)

La hidroponía utilizando fertilizante líquido orgánico

24

• Derivar SOP para el cultivo hidropónico

orgánicos en PFAL cultivo de lechuga.

25

CO2 DWC

LED

PFAL

Fertilizante orgánico

Nuevo tendenciaLas

bacterias beneficiosa

s

lechuga Boston Con volantes LechugaLechuguilla

yolechuga ce

26

Tratamient

o

agua cultivo

(no plantas)

(-21 ~ 0 día)

Planta de semillero

escenario

(0 ~ 14 día)

etapa de madurez

(15 ~ 35/42 día)Volante-hielo 42 días, otros 35 días

YamazakiNo hay

necesidad

N1_E1.2_p6.0_L200_

d918_H24_A25 / 18

N1_E1.2_p6.0_L250_

H16_d27_A25 / 18

BIO

norte

N2_E0.4_W23

_DO8

N2_E0.4_p6.0_L200_

d918_H24_A25 / 18

N2_E0.4_p6.0_L250_

H16_d27_A25 / 18

BIO NKN3_E0.4_W23

_DO8

N3_E0.4_p6.0_L200_

d918_H24_A25 / 18

N3_E0.4_p6.0_L250_

H16_d27_A25 / 18

27

Célebre:nx: solución de nutrientes, fórmula Yamazaki: N1,N2 : BIO N,N3 : BIO NK

Ex : conductividad eléctrica, en mS.cm-1

px : PH de la solución de nutrientes

lx : LED blanco frío, en μmol.metro-2.s-1

hx : Horas de la luz en, en hrs. resí-1

dx:doropping densidad en plts.metro-2

UN dT/Nuevo Testamento : Temperatura media del aire, dT/Nuevo Testamento días de temperatura /

noche, en ℃

WT: La temperatura del agua, en ℃

DOx : Oxígeno disuelto, en ppm

DWC CO2: 1200 ± 100 ppm

28

day

0 5 10 15 20 25 30

NO

3 C

oncentr

ati

on, ppm

0

20

40

60

80

NH

4 C

oncentr

ati

on, ppm

0

20

40

60

80

NO3

NH4 Bio norte

La concentración de NO3 después

de 3 semanas

• BIO N - 76 ppm

• BIO NK - 268 ppm

Day

0 5 10 15 20 25

NO

3 C

on

cen

trati

on

, p

pm

0

50

100

150

200

250

300

NH

4 C

on

cen

trati

on

, p

pm

0

10

20

30

40

50

NO3

NH4Bio NK

29

Yamazaki

BIO N

BIO NK

Volante-

hielo

Bostón Con

volan

tes

Volante-hielo, DAS =42

Otros, DAS = 35

Barra = 10 cm

Fresco Peso (gramo) NO3 concentración (ppm)

Lechuguil

la Hielo

Bostón Con

volantes

Lechuguilla

Hielo

Bostón Con

volantes

Yamazaki 82.3 un 88.8 un 75.0 c6113,5

una

3251,4

una

5449,0

una

BIO norte 23.1 b 64,1 b 108.3 b 888,4 c 1333.6 b c 1159.0

BIO NK 25.0 b92.1

una

176.1

una1527.4 b

3908,7

una2016.4 b

30

Promedios seguidos por letras distintas en cada columna son significativamente diferentes al

nivel del 5% por Test de Rango Múltiple de Duncan.

• Volante-hielo no les gusta fertilizante orgánico? (Necesitar más de prueba)

• Otros prefieren 2 BIO NK• fertilizante orgánico conduce a una baja nitrato.

Solucións

Lechuga

cultivado

especies

NUEV

A

HAMP

SHIRE4

(Ppm)

N / A

(Mg / 100 g)

K

(Mg / 100 g)

California

(Ppm)

mg

(Ppm)

Yamazaki

hielo volante

7.4

una2.9 d

384.5 b 253.6 c 98.8 c

Bostón 7.6

una

3.0 d 412,5 ab 234,8 c 73.5 c

Con

volantes

15,0 a 3,4 d 418,0 ab 328,0

antes de

Cristo

87.2 c

BIO N

hielo volante

9.1

una18.6 b

170.8 d 840.0 una 291.3 una

Bostón 10.8

una

26.5 una 262.0 c 946,7 de

una

296.3 una

Con

volantes

16.8

una

19.3 b 138.8 d 567,5 b 216,7 ab 31

Promedios seguidos por letras distintas en cada columna son significativamente diferentes al

nivel del 5% por Test de Rango Múltiple de Duncan.

• BIO N conduce a alta Na, Ca y Mg• BIO NK también conduce a alta Na

32

Yamazaki BIO NK

rama Root es más largo en abono orgánico

33

Yamazaki BIO NK

Más desarrollo del vello de raíz con fertilizante orgánico

Ebb & Flood trabajo major en comparación con NFT and DFT

El tipo de Siphon E & F funciona bien especialmente para un gran número de capas (> 10) por cultivo

La hidroponía orgánica es prometedora

Hydroponics y Bioponics pueden desempeñar grandes papeles en la agricultura futura

34

35