Estudo de processos otimizados na agricultura em ambientes controlados

dc.contributor.advisor-co1Blanco, Kate Cristina
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9029359807019219por
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0361-9725por
dc.contributor.advisor1Salvador Bagnato, Vanderlei
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4947860249518663por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-4833-239Xpor
dc.contributor.authorLara Perez, Shirly Marleny
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2447869203050295por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-9810-1384por
dc.date.accessioned2024-09-11T22:15:31Z
dc.date.available2024-09-11T22:15:31Z
dc.date.issued2024-06-07
dc.description.abstractCultivating plants in controlled environments offers ideal conditions for their development, leading to superior growth rates, yields, and product quality. To successfully grow crops, it is essential to consider various parameters, including photoperiods, light intensity, nutrient concentration, temperature, and relative humidity. Additionally, microbiological control is crucial in hydroponic systems. These factors are vital for enhancing crop productivity and quality. The primary aim of this study was to optimize the growth of vegetables, specifically the species Lactuca sativa (lettuce), by considering specific process variables such as photonic supplementation with light-emitting diodes (LEDs), photoperiods, microbiological control, and nutrient concentration. To achieve this, four distinct chapters were developed: (II) enhancement of microbiological quality in hydroponic solutions, (III) optimization of nutrient solution concentration and light photoperiods, (IV) reduction of the time required to reach the plant's adult phase, and (V) analysis of photonic supplementation with fractional energy dose delivery and wavelength variations after parameter optimization. The study evaluation included phytochemical and qualitative analyses, where areas, masses, pigment concentrations, phenolic compounds, and antioxidant capacity were calculated, along with micronutrient and macronutrient content. The results indicated that in Chapter (II), applying an ultraviolet-C (UV-C) decontamination system in the hydroponic solution accelerated plant growth while maintaining nutritional values comparable to or superior to those of the groups without this system. In Chapter (III), the combination of low light intensity and long photoperiods, such as 18 and 20 hours, improved photosynthetic pigment content, biomass gain, area, phenolic compounds, and antioxidant capacity. Chapter (IV) enabled the development of a new growth protocol that reduced the conventional growth cycle from 8-10 weeks to just 4 weeks for the plant to reach the adult phase. Finally, in Chapter (V), the results of the study on photonic supplementation in fractionated light regimes, evenly distributed across different wavelengths, gradually increased nutrients throughout the plant's growth cycle, enhancing the area and mass of the lettuces. In conclusion, the results indicate that it is possible to cultivate lettuce in just four weeks while maintaining nutritional and physiological levels equivalent to those achieved in traditional indoor cultivation, which typically requires 50 days. This efficiency was achieved by using prolonged photoperiods of 18 hours with low light intensity. Furthermore, the spectral effect of light proved crucial for plants' functional growth, highlighting the importance of different wavelengths and their distribution throughout the plant's development cycle.eng
dc.description.resumoO cultivo de plantas em ambientes controlados proporciona condições ideais para o seu desenvolvimento, resultando em taxas de crescimento, rendimento superiores e qualidade do produto. Para obter sucesso no crescimento das culturas, é essencial considerar uma série de parâmetros, incluindo fotoperíodos, intensidade de luz, concentração de nutrientes, temperatura e umidade relativa do ambiente. Além disso, o controle microbiológico é fundamental em sistemas hidropônicos. Esses fatores são cruciais para melhorar a produtividade e a qualidade das colheitas. O objetivo principal desse estudo foi otimizar o crescimento de vegetais, especificamente a espécie Lactuca sativa (alfaces) considerando variáveis específicas do processo como a suplementação fotônica com diodos emissores de luz (LEDs), fotoperíodos, controle microbiológico e concentração de nutrientes. Para isso, foram realizadas quatro Capítulos distintos: (I) aprimoramento da qualidade microbiológica em soluções hidropônicas, (II) concentração da solução nutritiva hidropônica e otimização dos fotoperíodos de luz, (III) redução do tempo necessário para alcançar a fase adulta da planta e (IV) análise da suplementação fotônica com entrega fracionada de dose de energia e variações nos comprimentos de onda após a otimização dos paramentos. A avaliação do estudo incluiu análises fitoquímicas e qualitativas, nas quais foram calculadas áreas, massas, concentrações de pigmentos, compostos fenólicos e capacidade antioxidante. Além dos teores de micronutrientes e macronutrientes. Os resultados mostraram que no Capítulo (II) a aplicação de sistema de descontaminação ultravioleta - C (UV-C) na solução hidropônica acelerou o crescimento das plantas, mantendo valores nutricionais comparáveis ou superiores aos dos grupos sem esse sistema. No capítulo (III) a combinação de baixa intensidade de luz e longos fotoperíodos, como 18 e 20 horas, resultou em melhorias no conteúdo de pigmentos fotossintéticos, ganho de biomassa e área, compostos fenólicos e capacidade antioxidante. No capítulo (IV), os resultados permitiram desenvolver um novo protocolo de crescimento, que reduziu o ciclo de crescimento convencional que é de 8 a 10 semanas, para apenas 4 semanas de desenvolvimento da planta na fase adulta. E por fim o capítulo (V) os resultados do estudo sobre a suplementação fotônica em regimes de luz fracionada e distribuído equilibradamente de diferentes comprimentos de onda, aumentou gradual os nutrientes ao longo do ciclo de crescimento da planta, melhorando a área e massa das alfaces. Em conclusão, os resultados indicam que é possível cultivar alfaces em apenas quatro semanas, mantendo os níveis nutricionais e fisiológicos equivalentes aos alcançados em cultivos indoors tradicionais, requerem normalmente um período de 50 dias. Essa eficiência foi obtida utilizando fotoperíodos prolongados de 18 h com baixa intensidade de luz. Além disso, o efeito espectral da luz mostrou-se crucial para o crescimento funcional das plantas, destacando a importância de diferentes comprimentos de ondas e da distribuição ao longo do ciclo de desenvolvimento da planta.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.description.sponsorshipIdCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001por
dc.identifier.citationLARA PEREZ, Shirly Marleny. Estudo de processos otimizados na agricultura em ambientes controlados. 2024. Tese (Doutorado em Biotecnologia) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20522.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20522
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia - PPGBiotecpor
dc.rightsAttribution-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/*
dc.subjectSuplementação fotônicapor
dc.subjectLEDpor
dc.subjectAmbientes controladospor
dc.subjectAlfacepor
dc.subjectBiofotônica ambientalpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::CIENCIA DE ALIMENTOS::MICROBIOLOGIA DE ALIMENTOSpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::TECNOLOGIA DE PRODUTOS DE ORIGEM VEGETALpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::ALIMENTOSpor
dc.titleEstudo de processos otimizados na agricultura em ambientes controladospor
dc.title.alternativeStudy of optimized processes in agriculture in controlled environmentseng
dc.typeTesepor

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