Quais as vantagens em se cultivar os vegetais dentro dessas estruturas conhecidas como estufas

Uma estufa (também chamada de estufa ou, se com aquecimento suficiente, estufa ) é uma estrutura com paredes e telhado feitos principalmente de material transparente, como vidro, na qual são cultivadas plantas que requerem condições climáticas reguladas. [1] Essas estruturas variam em tamanho de pequenos galpões a edifícios de tamanho industrial. Uma estufa em miniatura é conhecida como estrutura fria . O interior de uma estufa exposta à luz solar torna-se significativamente mais quente do que a temperatura externa, protegendo seu conteúdo no frio. [2]

Muitas estufas de vidro ou estufas comerciais são instalações de produção de alta tecnologia para vegetais, flores ou frutas. As estufas de vidro são preenchidas com equipamentos, incluindo instalações de triagem, aquecimento, resfriamento, iluminação e podem ser controladas por um computador para otimizar as condições de crescimento das plantas. Diferentes técnicas são então utilizadas para avaliar os graus de otimização e a razão de conforto das estufas, como temperatura do ar, umidade relativa e déficit de pressão de vapor , a fim de reduzir o risco de produção antes do cultivo de uma cultura específica.

A ideia de cultivar plantas em áreas ambientalmente controladas existe desde os tempos romanos . O imperador romano Tibério comia um vegetal parecido com pepino diariamente. [3] Os jardineiros romanos usavam métodos artificiais (semelhantes ao sistema de estufa) de cultivo para tê-lo disponível para sua mesa todos os dias do ano. Os pepinos eram plantados em carrinhos com rodas que eram expostos ao sol diariamente e depois levados para dentro para mantê-los aquecidos à noite. Os pepinos foram armazenados em molduras ou em casas de pepino envidraçadas com tecido oleado conhecido como specularia ou com folhas de selenito (também conhecido como lapis specularis ), de acordo com a descrição de Plínio, o Velho . [4] [5]

A primeira descrição de uma estufa aquecida é do Sanga Yorok , um tratado sobre agricultura compilado por um médico real da dinastia Joseon da Coréia durante a década de 1450, em seu capítulo sobre o cultivo de vegetais durante o inverno. O tratado contém instruções detalhadas sobre a construção de uma estufa que seja capaz de cultivar vegetais, forçar flores e amadurecer frutas em um ambiente aquecido artificialmente, utilizando ondol , o sistema de aquecimento radiante coreano tradicional, para manter o calor e a umidade; paredes de espiga para isolar o calor; e janelas hanji oleadas semitransparentes para permitir a penetração da luz para o crescimento das plantas e fornecer proteção do ambiente externo. Os Anais da Dinastia Joseon confirmam que estruturas semelhantes a uma estufa incorporando ondol foram construídas para fornecer calor para as laranjeiras durante o inverno de 1438. [6]

O conceito de estufas também apareceu na Holanda e depois na Inglaterra no século 17, junto com as plantas. Algumas dessas primeiras tentativas exigiram muito trabalho para fechar à noite ou para invernar. Houve sérios problemas com o fornecimento de calor adequado e equilibrado nessas primeiras estufas. O primeiro 'fogão' (aquecido) estufa no Reino Unido foi concluído no Chelsea Physic Garden em 1681. [7] Hoje, a Holanda tem muitas das maiores estufas do mundo, algumas delas tão grandes que são capazes de produzir milhões de vegetais todos os anos.

A experimentação com projetos de estufas continuou durante o século 17 na Europa, à medida que a tecnologia produzia vidros melhores e as técnicas de construção melhoravam. A estufa do Palácio de Versalhes era um exemplo de seu tamanho e complexidade; tinha mais de 150 metros (490 pés) de comprimento, 13 metros (43 pés) de largura e 14 metros (46 pés) de altura.

O botânico francês Charles Lucien Bonaparte costuma ser considerado responsável pela construção da primeira estufa moderna prática em Leiden , Holanda, durante os anos 1800 para cultivar plantas tropicais medicinais. [8] Originalmente apenas nas propriedades dos ricos, o crescimento da ciência da botânica fez com que as estufas se propagassem para as universidades. Os franceses chamavam suas primeiras estufas de laranjeira , uma vez que eram usadas para proteger as laranjeiras do congelamento. Conforme o abacaxi se tornou popular , foram construídos pineries , ou caroços de abacaxi .

A era de ouro da estufa foi na Inglaterra durante a era vitoriana, onde as maiores estufas já concebidas foram construídas, enquanto a rica classe alta e aspirantes a botânicos competiam para construir os edifícios mais elaborados. Um bom exemplo dessa tendência é o pioneiro Kew Gardens . Joseph Paxton , que havia feito experiências com vidro e ferro na criação de grandes estufas como jardineiro-chefe em Chatsworth , em Derbyshire , trabalhando para o duque de Devonshire , projetou e construiu o Palácio de Cristal em Londres (embora este último tenha sido construído para ambos exposição de horticultura e não horticultura).

Outras grandes estufas construídas no século 19 incluem o Palácio de Cristal de Nova York , o Glaspalast de Munique e as Estufas Reais de Laeken (1874-1895) para o Rei Leopoldo II da Bélgica .

No Japão, a primeira estufa foi construída em 1880 por Samuel Cocking , um comerciante britânico que exportava ervas .

No século 20, a cúpula geodésica foi adicionada aos vários tipos de estufas. Exemplos notáveis ​​são o Projeto Éden , na Cornualha , o Instituto Rodale [9] na Pensilvânia, o Climatron no Jardim Botânico do Missouri em St. Louis, Missouri, e a Toyota Motor Manufacturing Kentucky . [10]

Estruturas de estufa adaptadas na década de 1960, quando folhas maiores de filme de polietileno (polietileno) se tornaram amplamente disponíveis. As casinhas eram feitas por várias empresas e também eram frequentemente feitas pelos próprios produtores. Construídos com extrusões de alumínio, tubos de aço galvanizado especial ou mesmo apenas pedaços de tubos de água de aço ou PVC, os custos de construção foram bastante reduzidos. Isso resultou na construção de muito mais estufas em fazendas menores e centros de jardinagem. A durabilidade do filme de polietileno aumentou muito quando inibidores de UV mais eficazes foram desenvolvidos e adicionados na década de 1970; isso estendeu a vida útil do filme de um ou dois anos para 3 e, eventualmente, 4 ou mais anos.

As estufas conectadas com calhas tornaram-se mais prevalentes nas décadas de 1980 e 1990. Essas estufas têm duas ou mais baias conectadas por uma parede comum, ou fileira de postes de suporte. As entradas de aquecimento foram reduzidas à medida que a proporção entre a área do piso e a área da parede externa aumentou substancialmente. As estufas conectadas com calhas agora são comumente usadas tanto na produção quanto em situações onde as plantas são cultivadas e vendidas ao público também. As estufas conectadas com calhas são comumente cobertas com materiais de policarbonato estruturado ou uma camada dupla de filme de polietileno com ar soprado entre para fornecer maior eficiência de aquecimento.

A temperatura mais alta em uma estufa ocorre porque a radiação solar incidente atravessa o telhado e as paredes transparentes e é absorvida pelo chão, terra e conteúdo, que se tornam mais quentes. Como a estrutura não é aberta para a atmosfera, o ar aquecido não pode escapar por convecção , por isso a temperatura dentro da estufa aumenta. Isso difere da teoria orientada para a Terra conhecida como " efeito estufa ". [11] [12] [13] [14]

Estudos quantitativos sugerem que o efeito do resfriamento radiativo infravermelho não é desprezivelmente pequeno e pode ter implicações econômicas em uma estufa aquecida. A análise dos problemas de radiação infravermelha próxima em uma estufa com telas de alto coeficiente de reflexão concluiu que a instalação dessas telas reduziu a demanda de calor em cerca de 8%, e sugeriu-se a aplicação de corantes em superfícies transparentes. O vidro composto menos reflexivo, ou vidro simples revestido anti-reflexo menos eficaz, mas mais barato, também produziu economia. [15]

Ventilação

A ventilação é um dos componentes mais importantes em uma estufa de sucesso. Se não houver ventilação adequada, as estufas e suas plantas em crescimento podem apresentar problemas. O objetivo principal da ventilação é regular a temperatura e a umidade para o nível ideal e garantir a circulação do ar e, assim, evitar o acúmulo de patógenos de plantas (como Botrytis cinerea ) que preferem ar parado. A ventilação também garante um suprimento de ar fresco para a fotossíntese e a respiração das plantas , e pode permitir que polinizadores importantes acessem a cultura da estufa.

A ventilação pode ser obtida através do uso de aberturas - geralmente controladas automaticamente por um computador - e ventiladores de recirculação.

Aquecimento

Aquecimento ou eletricidade é um dos custos mais consideráveis ​​na operação de estufas em todo o mundo, especialmente em climas mais frios. O principal problema com o aquecimento de uma estufa, em oposição a um edifício com paredes opacas sólidas, é a quantidade de calor perdido através da cobertura da estufa. Uma vez que as coberturas precisam permitir que a luz entre na estrutura, elas, por outro lado, não podem isolar muito bem. Com as tradicionais coberturas de estufas de plástico com um valor R de cerca de 2, uma grande quantia de dinheiro é gasta para repor continuamente o calor perdido. A maioria das estufas, quando o calor suplementar é necessário, usa gás natural ou fornos elétricos .

Existem métodos de aquecimento passivos que buscam calor usando baixa entrada de energia. A energia solar pode ser capturada em períodos de relativa abundância (dia / verão) e liberada para aumentar a temperatura durante os períodos mais frios (noite / inverno). O calor residual do gado também pode ser usado para aquecer estufas, por exemplo, colocar um galinheiro dentro de uma estufa recupera o calor gerado pelas galinhas, que de outra forma seria desperdiçado. [ carece de fontes? ] Algumas estufas também contam com aquecimento geotérmico . [16]

Resfriamento

O resfriamento normalmente é feito abrindo as janelas da estufa quando fica muito quente para as plantas dentro dela. Isso pode ser feito manualmente ou de forma automatizada. Atuadores de janela podem abrir janelas devido à diferença de temperatura [17] ou podem ser abertos por controladores eletrônicos . Os controladores eletrônicos são freqüentemente usados ​​para monitorar a temperatura e ajustar a operação do forno às condições. Isso pode ser tão simples quanto um termostato básico, mas pode ser mais complicado em operações de estufa maiores.

Iluminação

Durante o dia, a luz entra na estufa pelas janelas e é aproveitada pelas plantas. Algumas estufas também estão equipadas com luzes de cultivo (geralmente luzes LED) que são ligadas à noite para aumentar a quantidade de luz que as plantas recebem, aumentando assim o rendimento com certas culturas. [18]

Enriquecimento de dióxido de carbono

Os benefícios do enriquecimento com dióxido de carbono para cerca de 1100 partes por milhão no cultivo em estufas para aumentar o crescimento das plantas são conhecidos há quase 100 anos. [19] [20] [21] Após o desenvolvimento de equipamentos para o enriquecimento serial controlado de dióxido de carbono, a técnica foi estabelecida em larga escala na Holanda. [22] Metabólitos secundários, por exemplo, glicosídeos cardíacos em Digitalis lanata , são produzidos em maiores quantidades pelo cultivo em estufa em temperatura elevada e concentração elevada de dióxido de carbono. [23] O enriquecimento de dióxido de carbono também pode reduzir o uso de água com efeito de estufa em uma fração significativa, mitigando o fluxo de ar total necessário para fornecer carbono adequado para o crescimento das plantas e, assim, reduzindo a quantidade de água perdida por evaporação. [24] As estufas comerciais agora estão freqüentemente localizadas perto de instalações industriais apropriadas para benefício mútuo. Por exemplo, o Cornerways Nursery no Reino Unido está estrategicamente localizado próximo a uma grande refinaria de açúcar, [25] consumindo calor residual e CO 2 da refinaria que, de outra forma, seria liberado para a atmosfera. A refinaria reduz suas emissões de carbono, enquanto o viveiro desfruta de maiores rendimentos de tomate e não precisa fornecer seu próprio aquecimento de estufa.

O enriquecimento só se torna efetivo quando, pela lei de Liebig , o dióxido de carbono se tornou o fator limitante . Em uma estufa controlada, a irrigação pode ser trivial e os solos podem ser férteis por padrão. Em jardins menos controlados e campos abertos, os níveis crescentes de CO 2 apenas aumentam a produção primária até o ponto de esgotamento do solo (supondo que não haja secas, [26] [27] [28] inundações, [29] ou ambos [30] [31] [32] [33] [34] ), conforme demonstrado prima facie pelos níveis de CO 2 continuamente aumentando. Além disso, experimentos de laboratório, parcelas de teste de enriquecimento de carbono no ar livre (FACE), [35] [36] e medições de campo fornecem replicabilidade . [37] [38] [39]

Em estufas domésticas, o vidro usado é tipicamente de 3 mm (ou ⅛ ″) de tipo 'vidro hortícola', que é um vidro de boa qualidade que não deve conter bolhas de ar (que podem produzir queimaduras nas folhas agindo como lentes). [40]

Os plásticos mais usados ​​são filme de polietileno e folhas de policarbonato ou vidro acrílico PMMA . [41]

As estufas de vidro comerciais costumam ser instalações de produção de alta tecnologia para vegetais ou flores. As estufas de vidro são preenchidas com equipamentos como instalações de triagem, aquecimento, resfriamento e iluminação, e podem ser controladas automaticamente por computador.

Holandês leve

No Reino Unido e em outros países do norte da Europa, um painel de vidro para horticultura denominado "Dutch Light" foi historicamente usado como uma unidade padrão de construção, com dimensões de 28¾ ″ x 56 ″ (aproximadamente 730 mm x 1422 mm). Este tamanho proporciona uma área envidraçada maior quando comparada com o uso de painéis menores, como a largura de 600 mm normalmente usada em projetos domésticos modernos, que exigem mais estrutura de suporte para um determinado tamanho geral de estufa. Um estilo de estufa com lados inclinados (resultando em uma base mais larga do que na altura dos beirais) e usando esses painéis não cortados também é muitas vezes referido como "design holandês de luz" e uma moldura fria usando um painel inteiro ou meio-painel como sendo de tamanho "holandês" ou "meio holandês".

As estufas permitem um maior controle sobre o ambiente de crescimento das plantas. Dependendo das especificações técnicas de uma estufa, os principais fatores que podem ser controlados incluem temperatura, níveis de luz e sombra, irrigação , aplicação de fertilizantes e umidade atmosférica . As estufas podem ser usadas para superar as deficiências nas qualidades de cultivo de um pedaço de terra, como uma estação de cultivo curta ou níveis baixos de luz, e podem assim melhorar a produção de alimentos em ambientes marginais. Casas de sombra são usadas especificamente para fornecer sombra em climas quentes e secos. [42] [43]

Como podem permitir que certas safras sejam cultivadas ao longo do ano, as estufas são cada vez mais importantes no abastecimento de alimentos de países de latitudes elevadas. Um dos maiores complexos do mundo fica em Almería , Andaluzia , Espanha , onde as estufas cobrem quase 200 km 2 (49.000 acres). [44]

As estufas são frequentemente utilizadas para o cultivo de flores , vegetais , frutas e transplantes . Variedades especiais de estufa de certas culturas, como tomates, são geralmente usadas para produção comercial. Muitos vegetais e flores podem ser cultivados em estufas no final do inverno e início da primavera, e depois transplantados para fora conforme o clima esquenta. As abelhas são os polinizadores de escolha para a maioria da polinização , [ carece de fontes? ] Embora outros tipos de abelhas tenham sido usados, bem como a polinização artificial. A hidroponia (especialmente as estruturas A hidropônicas ) pode ser usada para aproveitar ao máximo o espaço interior.

O ambiente relativamente fechado de uma estufa tem seus próprios requisitos de gerenciamento exclusivos, em comparação com a produção ao ar livre. Pragas e doenças , e extremos de temperatura e umidade, devem ser controlados, e irrigação é necessária para fornecer água. A maioria das estufas usa sprinklers ou linhas de gotejamento. Podem ser necessárias entradas significativas de calor e luz, especialmente com a produção de vegetais de clima quente no inverno.

As estufas também têm aplicações fora da indústria agrícola . GlassPoint Solar , localizado em Fremont, Califórnia , envolve campos solares em estufas para produzir vapor para recuperação de óleo otimizada por energia solar . Por exemplo, em novembro de 2017, a GlassPoint anunciou que está desenvolvendo uma instalação de recuperação de óleo com energia solar perto de Bakersfield, CA, que usa estufas para encerrar suas calhas parabólicas . [45]

Uma "casa alpina" é uma estufa especializada usada para o cultivo de plantas alpinas . O objetivo de uma casa alpina é imitar as condições em que as plantas alpinas crescem; particularmente para fornecer proteção contra condições úmidas no inverno. As casas alpinas geralmente não têm aquecimento, pois as plantas cultivadas ali são resistentes ou exigem, no máximo, proteção contra geadas fortes no inverno. Eles são projetados para ter excelente ventilação. [46]

Em todo o mundo, existem cerca de 9 milhões de acres de estufas. [47]

Países Baixos

A Holanda possui algumas das maiores estufas do mundo. Tamanha é a escala de produção de alimentos no país que, em 2000, as estufas ocupavam 10.526 hectares, ou 0,25% da área total. [ citação necessária ]

As estufas começaram a ser construídas na região de Westland, na Holanda, em meados do século XIX. A adição de areia aos pântanos e ao solo argiloso criou um solo fértil para a agricultura e, por volta de 1850, as uvas foram cultivadas nas primeiras estufas, construções simples de vidro com uma das faces formada por uma parede sólida. No início do século 20, as estufas começaram a ser construídas com todas as faces feitas de vidro, e passaram a ser aquecidas. Isso também permitiu a produção de frutas e vegetais que normalmente não cresciam na área. Hoje, Westland e a área ao redor de Aalsmeer têm a maior concentração de agricultura em estufa do mundo. [ carece de fontes? ] The Westland produz principalmente vegetais, além de plantas e flores; Aalsmeer é conhecida principalmente pela produção de flores e vasos de plantas. Desde o século 20, a área ao redor de Venlo e partes de Drenthe também se tornaram regiões importantes para a agricultura em estufas.

Desde 2000, as inovações técnicas incluem a "estufa fechada", um sistema totalmente fechado que permite ao agricultor o controle total sobre o processo de cultivo usando menos energia. Estufas flutuantes [ clarificação necessária ] são usadas em áreas aquáticas do país.

A Holanda tem cerca de 4.000 empresas de estufas que operam em mais de 9.000 hectares [48] de estufas e empregam cerca de 150.000 trabalhadores, produzindo € 7,2 bilhões [49] em vegetais, frutas, plantas e flores, cerca de 80% dos quais são exportados. [ citação necessária ]

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    • O poeta romano Martial também menciona brevemente estufas ou estruturas frias em: Martial with Walter CA Ker, trad., Epigrams (Londres: William Heinemann, 1920), vol. 2, livro 8 (VIII), no. 14 (XIV), pág. 13
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