Coordinatore: Ferdinando Pimpini

PRINCIPI TECNICO-AGRONOMICIDELLA FERTIRRIGAZIONE

E DEL FUORI SUOLO

Testi di:Massimo Enzo, Giorgio Gianquinto, Renzo Lazzarin,

Ferdinando Pimpini, Paolo Sambo

Coordinatore: Ferdinando Pimpini

Autori: Massimo Enzo - Docente di “Tecniche di Coltivazione delle SpecieOrticole” Università di Padova, Tecnico Esperto in Fertirrigazione eFuori SuoloGiorgio Gianquinto - Prof. Ass. Orticoltura Università di PadovaRenzo Lazzarin - Responsabile Tecnico Centro SperimentaleOrtofloricolo “Po di Tramontana” - Veneto AgricolturaFerdinando Pimpini - Prof. Ord. Orticoltura e FloricolturaUniversità di PadovaPaolo Sambo - Ricercatore Università di Padova

Edito da Veneto AgricolturaAzienda Regionale per i Settori Agricolo Forestale e Agro-alimentareSezione Ricerca e Sperimentazione Agraria e ItticaAgripolis - S.S. Romea, 16 - 35020 Legnaro (PD)Tel. 049 8293711 - Fax 049 8293815E-mail: va@venetoagricoltura.org

Centro Sperimentale Ortofloricolo “Po di Tramontana”Via Moceniga, 7 - 45010 Rosolina (RO)Tel. 0426 664917 - Fax 0426 664916E-mail: po@venetoagricoltura.org

Realizzazione Editoriale:Veneto AgricolturaSettore Divulgazione Tecnica e Formazione ProfessionaleVia Roma, 34 - 35020 Legnaro (Pd)Tel. 049 8293920 - Fax 049 8293909E-mail: divulgazione.formazione@venetoagricoltura.org

Coordinamento Editoriale:Isabella Lavezzo, Carolina Pelella

Volume realizzato nell’ambito del progetto “Il Fuori Suolo: una potente tecnologia in gradodi migliorare l’impatto ambientale e la qualità intrinseca delle produzioni orticole”Azione Comunitaria Leader II GAL Delta Po

È consentita la riproduzione di testi, tabelle, grafici, etc., previa autorizzazioneda parte di Veneto Agricoltura, citando gli estremi della pubblicazione.

Finito di stampare nel mese di ottobre 2001presso Tipografia Garbin - Padova

GALDelta Po

Indice

Presentazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Premessa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

PARTE PRIMA Descrizione, funzioni e caratteristiche dei mezzi di coltura . . . 13Terreno agrario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Granulometria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Struttura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Soluzione circolante e potere adsorbente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Salinità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Acqua nel terreno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Costanti idrologiche e loro determinazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Metodi di misura dell’umidità e del potenziale dell’acqua nel terreno . 31

Substrati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Requisiti generali di un substrato ideale ed esigenze delle colture . . . . . . . . . 36Materiali per la costituzione di un substrato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Terreni e terricci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Terreno agrario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Terra di brughiera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Terra di bosco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Terriccio di bosco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Terriccio di foglie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Materiali organici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Torba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Corteccia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Segatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Trucioli di legno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Fibra di cocco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Letame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Paglia, Pula di riso (Lolla), Stocchi e Tutoli di mais . . . . . . . . . 51Prodotti ottenuti da compostaggio di matrici organichederivate da scarti aziendali o raccolta differenziata di rifiutiurbani o industriali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Altri materiali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Materiali inorganici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Sabbia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Pomice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Tufi vulcanici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Lapilli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Vermiculite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58Perlite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Argilla espansa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Lana di roccia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61Zeoliti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

Sirlite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Materiali sintetici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

Polistirolo espanso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Schiuma di Urea-Formaldeide (Hygromull) . . . . . . . . . . . . . . . 63Poliuretano espanso o schiuma poliuretanica . . . . . . . . . . . . . . 64Resine a scambio ionico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Preparazione dei miscugli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

PARTE SECONDA Aspetti chimici e fisiologici della nutrizione . . . . . . . . . . . . . 69Elementi di chimica utili per la gestione dell’irrigazione fertilizzante . . . . . . . . . . . . 71

Materia, elementi, composti, atomi e molecole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Moli e peso molare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74Elettroliti, ioni e dissociazione ionica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75Legami chimici, valenza e numero di ossidazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76Soluzioni e loro proprietà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

Solubilità e precipitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80pH e potere tampone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Osmosi, pressione osmotica ed elettroconducibilità . . . . . . . . . . . . . . 83

Composti chimici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Ossidi e Idrossidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Anidridi e Acidi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Sali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Sostanze chelanti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

Le reazioni chimiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88Reazioni di combinazione o di sintesi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88Reazioni di decomposizione o di analisi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88Reazioni di sostituzione semplice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89Reazioni di doppia sostituzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89Le reazioni di ossidoriduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

Stechiometria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90Assorbimento di nutrienti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

Macroelementi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Azoto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Potassio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93Fosforo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94Calcio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94Magnesio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96Zolfo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

Microelementi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Ferro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Cloro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Sodio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Manganese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Boro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Zinco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Rame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Molibdeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

Meccanismi di assorbimento, sinergie e antagonismi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

PARTE TERZA Caratteristiche e preparazione della soluzione nutritiva . . . . . . 105Soluzioni nutritive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

Considerazioni preliminari al calcolo della composizione della soluzione . . . 107Successione degli interventi per la formulazione delle soluzioni . . . . . . . . . . 108

Verifica analitica dell’acqua, del terreno e del substrato . . . . . . . . . . . 108

Neutralizzazione dei bicarbonati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110Correzione dell’acqua con concimi, acidi e/o basi per la formulazionedelle soluzioni nutritive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

Esempio di calcolo della soluzione nutritiva per colture in fuori suolo . . . . . . 117Esempio di calcolo della soluzione nutritiva per colture su terreno . . . . . . . . 122Verifica dei parametri e calcolo delle soluzioni nutritive concentrate . . . . . . . 129Correzioni della soluzione nutritiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134Trattamenti disinfettanti alla soluzione nutritiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

PARTE QUARTA Descrizione dell’impiantistica e dei principali sistemi di fuori suolo 141Componenti principali di un impianto di fertirrigazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

Dispositivi di pompaggio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144Condotte principali di adduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145Dispositivi di filtraggio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145Dispositivi di dosaggio del fertilizzante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150Dispositivi di erogazione della soluzione nutritiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154Dispositivi di controllo dei turni irrigui . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

Principali sistemi di coltivazione fuori suolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160Sistemi di coltivazione senza substrato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

NFT (Nutrient Film Technique) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161Aeroponia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167Floating system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

Sistemi di coltivazione su substrato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173Altri sistemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

GFT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178Flusso e riflusso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

Manutenzione degli impianti di fertirrigazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

PARTE QUINTA Modalità e interventi per la gestione della soluzione nutritiva 183Modalità e interventi per la gestione della soluzione nutritiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

Aspetti generali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185Determinazione della giornata irrigua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186Determinazione del numero degli interventi fertirrigui . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188Determinazione del volume per intervento fertirriguo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191Influenza del volume, numero di interventi irrigui e giornata irrigua suiparametri base della soluzione nutritiva e gestione della coltura . . . . . . . . . . 193

EC elevata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194EC bassa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195pH elevato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195pH basso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196Gestione idrico-nutrizionale di una coltura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

Osservazione e valutazione delle risposte della pianta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

7

Presentazione

Tra i compiti istituzionali affidati a Veneto Agricoltura, la ricerca e la sperimentazione

occupano un ruolo predominante al fine di fornire l’innovazione dei settori agricolo,

forestale e agro-alimentare del Veneto.

In questi ultimi anni notevole è stato l’impegno profuso in tali settori con progetti

rientranti nell’iniziativa comunitaria “Leader II”, attraverso una stretta

collaborazione con i rispettivi GAL (Gruppi di Azione Locale), di riferimento

territoriale.

Con la pubblicazione “Principi tecnico-agronomici della fertirrigazione e del fuori

suolo”, Veneto Agricoltura intende divulgare le conoscenze e le esperienze acquisite

in uno di tali progetti, per fornire agli operatori del settore un utile strumento di

consultazione per l’adozione di tecniche colturali innovative, soprattutto nei comparti

orticolo e floricolo.

Nell’epoca attuale è infatti molto sentita dai tecnici e dagli imprenditori ortofloricoli

la necessità di qualificare e differenziare le proprie produzioni, contenendone, se

possibile, i costi in un’ottica di salvaguardia dell’ambiente. E’ quindi compito di

Veneto Agricoltura fornire strumenti conoscitivi in grado di accelerare tali processi,

favorendone una tempestiva divulgazione.

Un ringraziamento particolare va a tutti coloro che hanno collaborato, a vario titolo,

nella realizzazione del progetto e nella preparazione della pubblicazione.

Il Direttore Generale L’Amministratore Unicodi Veneto Agricoltura di Veneto Agricoltura

Francesco Farina Giorgio Carollo

8

Premessa

Questo manuale intende colmare una esigenza molto sentita di riunire in un unico

lavoro le principali informazioni necessarie ad una corretta gestione delle tematiche

afferenti alla fertirrigazione e al fuori suolo.

Tali pratiche, in sensibile aumento, si dimostrano perfettamente in linea con le

problematiche di eco-compatibilità delle produzioni ma abbisognano, tuttavia, di

essere condotte con professionalità per esaltarne, al massimo, gli indubbi vantaggi.

La pubblicazione accompagna dunque l’operatore verso la conoscenza dei

fondamenti di queste tecniche con particolare riferimento agli aspetti legati all’azione

dei principi nutritivi e del loro assorbimento da parte delle piante, dell’influenza

determinata dalle caratteristiche dell’acqua di irrigazione e dei substrati di

coltivazione, dei fabbisogni della coltura nelle varie fasi fenologiche, dei rapporti con

i quali devono essere distribuiti i nutrienti.

Le interazioni che scaturiscono dal complesso di tali conoscenze trovano significativi

momenti di sintesi operativa nei capitoli relativi alle soluzioni nutritive e agli

interventi necessari alla gestione delle stesse che consentano di guidare correttamente

il produttore lungo un percorso altrimenti non del tutto agevole.

Riteniamo che il presente elaborato soddisfi appieno le premesse e possa costituire un

valido supporto a quanti intendono orientarsi verso questi approcci innovativi.

Il Direttore dellaSezione Ricerca e Sperimentazione

Giovanni Chillemi

9

INTRODUZIONEEnzo M., Pimpini F.

La tecnica dell’irrigazione fertilizzante o fertirrigazione si basa sulla miscelazione e

distribuzione di fertilizzanti con le acque di irrigazione.

La fertirrigazione integrale, che prevede la totale esclusione della tradizionale

concimazione chimica, permette di esaltare al massimo il concetto di nutrizione della

pianta anziché di semplice fertilizzazione. Infatti gli apporti di nutrienti nelle varie fasi

fenologiche, accuratamente valutati in base alle effettive necessità della pianta,

consentono di ottimizzare l’assimilazione da parte della specie coltivata. L’efficienza

dell’apporto dei nutrienti è determinata dal corretto equilibrio quanti-qualitativo di

macro e micro-elementi, dall’influenza degli stessi sulla elettroconducibilità, dalla

reazione delle soluzioni nutritive oltre che dalle modalità ed epoche di distribuzione.

L’approccio verso tale pratica di concimazione innovativa non è sempre facile in

quanto vengono rivoluzionati alcuni concetti della tecnica tradizionale. Infatti, nella

concimazione tradizionale, per il calcolo degli elementi nutritivi da distribuire alla

coltura, è necessario considerare la storia agronomica del terreno, la sua dotazione di

nutrienti, i fabbisogni della coltura, gli obiettivi produttivi, le successioni colturali,

nell’ottica di una restituzione al terreno delle quote asportate, al fine di preservarne nel

tempo la fertilità. Questa tecnica, pur essendo fondata su principi agronomicamente

corretti, non tiene in considerazione che gli apporti, non sempre corrisponderanno alle

esigenze effettive della pianta, in quanto la disponibilità degli elementi difficilmente

potrà essere in linea con i ritmi di crescita ed assorbimento della stessa, inoltre non

permette flessibilità nella gestione della nutrizione della pianta.

L’irrigazione fertilizzante, invece, si sottrae a queste problematiche e si pone come

obiettivo la determinazione pressoché giornaliera dei consumi idrici e nutrizionali

e quindi dei relativi apporti da fornire alla pianta, allevata in piena aria o in

ambiente protetto.

10

I presupposti per una corretta

ed efficiente gestione della

fertirrigazione possono essere

individuati nella conoscenza

dei principali principi nutritivi

e del loro assorbimento da

parte delle piante, dei fattori

climatici che influiscono

nell’assorbimento di acqua e

nutrienti, delle caratteristiche

chimiche, fisiche e biologiche

dell’acqua di irrigazione, dei

terreni e/o substrati di coltivazione, dei fabbisogni della coltura nelle varie fasi

fenologiche e dei rapporti con i quali devono essere apportati i nutrienti, delle

caratteristiche degli impianti di irrigazione, di miscelazione e distribuzione delle

soluzioni fertilizzanti. Il complesso di tali conoscenze dovrà portare alla formulazione

della più idonea gestione degli interventi e dei relativi volumi per intervento, al fine di

garantire alla pianta condizioni ottimali.

Tra queste, particolare importanza

rivestono la elettroconducibilità e la

reazione della soluzione circolante nel

terreno e/o substrato, strettamente

legate ai sali in essa disciolti e alla

disponibilità idrica. La attenta

osservanza dei presupposti ricordati

consente di realizzare una serie di

vantaggi di ordine tecnico-agronomico

e operativo.

Sotto il profilo tecnico-agronomico si

ricordano: aumentata efficienza dei

fertilizzanti, dovuta alla costante

disponibilità degli elementi nutritivi nel

tempo e nello spazio, riduzione delle

Fig. 1 – Fertirrigazione su suolo

Fig. 2 – Fertirrigazione fuori suolo

(foto Perlite Italiana s.r.l.)

11

perdite per dilavamento ed insolubilizzazione che si traduce in minori quantitativi

impiegati, scarso accumulo di sali o residui salini nel terreno e/o substrato, crescita e

sviluppo più equilibrati della pianta che risulta anche più resistente nei confronti di

fitopatie e fisiopatie, con ovvio miglioramento della produzione che garantisce

costanza dei parametri qualitativi sempre più richiesta dal mercato, gestione più

razionale dell’intervento irriguo, allungamento del ciclo colturale in alcune specie (es.

pomodoro, peperone, zucchino), possibilità di razionalizzare la gestione della

coltivazione integrata, sviluppare e migliorare l’applicazione delle tecniche di fuori

suolo, rapidità nel soddisfare le mutevoli richieste del mercato e nell’applicazione di

nuove tecnologie.

Sotto il profilo operativo è opportuno segnalare il risparmio di manodopera in quanto,

in uno stesso momento, si praticano due interventi colturali con la possibilità della

meccanizzazione integrale, con regolazione automatica della gestione dell’irrigazione e

della fertilizzazione.

Sulla base delle considerazioni sopra riportate, verranno di seguito esaminati gli aspetti

principali per poter giungere ad una corretta formulazione e successiva gestione della

soluzione fertilizzante, da impiegare in terreno (fertirrigazione) o in fuori suolo.

12

PARTE PRIMA

Descrizione, funzioni e caratteristichedei mezzi di coltura

15

TERRENO AGRARIOGianquinto G., Pimpini F.

Terreni e substrati rappresentano i mezzi che devono garantire l’ancoraggio per

l’apparato radicale e soddisfare, nello stesso tempo, le esigenze idriche e nutrizionali

della pianta.

Al fine di avere una visione sufficientemente dettagliata tra i diversi tipi di terreno

agrario, sembra opportuno esporre sinteticamente alcune delle caratteristiche che li

contraddistinguono.

GranulometriaLa tessitura o grana o granulometria indica la costituzione della parte solida di un

terreno espressa come rapporto in peso tra le particelle elementari di diversa grossezza

che lo compongono. La tessitura viene quindi definita sulla base del contenuto in

sabbia, argilla e limo e, dal momento che queste frazioni granolumetriche sono

presenti in proporzioni diverse, i terreni prenderanno denominazioni tali da far

intendere quale/i risultano prevalenti.

Fig. 3 – Tipi diversi di terreno coltivati ad aglio (da sin: sabbioso, torboso, argilloso).

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Nei terreni leggeri, caratterizzati da elevata dotazione di sabbia, si osservano le perdite

più consistenti di azoto e potassio per dilavamento oltre ad una rapida degradazione e

mineralizzazione della sostanza organica. In quelli pesanti, invece, dove prevalgono

argilla e limo, si riscontra difficoltà di mobilitazione dei nutrienti, in particolare

fosforo e potassio oltre ad umificazione della sostanza organica.

La tessitura del terreno è una caratteristica difficilmente modificabile dall’agricoltore

che può agire soltanto nel caso particolare di terreni che presentano strati caratterizzati

da granulometria diversa che possono essere rimescolati con arature profonde, oppure,

nel caso di superfici modeste, interessate da colture ricche, con apporto e

rimescolamento di sabbia. In ogni caso la conoscenza della tessitura del terreno dovrà

consigliare la più opportuna tecnica agronomica.

StrutturaLa struttura indica il modo in cui, singole particelle o aggregati delle stesse, sono

disposti spazialmente. Le diverse tipologie strutturali forniscono indicazioni relative ai

rapporti fra parte solida e porosità e permettono di stabilire, con larga approssimazione,

il grado di fertilità dei terreni, in relazione alla più o meno facile circolazione di aria e

acqua nel loro interno. In un terreno ben strutturato e pertanto con buone attitudini

colturali, il 50% del suo volume è costituito da materiale solido (circa il 97% del suo

peso da sostanze minerali e il resto da sostanze organiche) e l’altro 50% da vani vuoti

(dove si propagano le radici, vivono i microrganismi e avvengono i movimenti liquidi e

gassosi indispensabili per la vita delle piante). In condizioni ottimali di umidità, circa il

50% degli spazi vuoti (micropori) sono occupati dall’acqua e la quota rimanente

(macropori) è disponibile per l’aria. L’assieme di questi spazi vuoti rappresenta la

porosità totale. Alla capacità di campo, il rapporto tra fase liquida e fase gassosa,

ottimale per lo sviluppo e la produttività delle colture, è compreso fra 1.0 e 1.5.

Nel caso sussista la necessità di migliorare la struttura del terreno si possono impiegare

sostanze ammendanti di varia natura che, nei casi più semplici, possono essere

rappresentate da argilla e sabbia (es. colmate nei terreni di bonifica), ma più

frequentemente da materiale organico (es. letame, residui colturali, ecc.). A volte

possono essere impiegati sali di calcio, l’ossido di calcio e le marne calcaree che

favoriscono la cementazione e la coagulazione delle particelle più grossolane e delle

argille (sotto forma di umato di calcio).

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Soluzione circolante e potere adsorbenteLa soluzione circolante nel terreno, se considerata nella sua continua interazione con

la fase solida, riveste un ruolo di fondamentale importanza per la vita della pianta,

poiché in grado di fornire elementi nutritivi in determinati rapporti e concentrazioni

unitamente all’acqua. La soluzione circolante però, per una serie di fattori (pioggia,

irrigazione, lavorazioni, concimazioni, temperatura, attività microbiologica,

assorbimento della pianta), potrebbe trovare modificate, anche in modo drastico, le sue

caratteristiche, tanto da non essere più idonea al rifornimento idrico e nutrizionale. Il

verificarsi di una tale situazione è ovviata dalla presenza della fase solida che è dotata

della importantissima proprietà rappresentata dalla capacità di scambio ionico. Per tale

caratteristica, tra le due fasi del terreno, si ristabilisce continuamente l’equilibrio tra

cationi e anioni, in qualche modo alterato, attraverso i processi che prevedono il

passaggio degli stessi dalla fase liquida alla fase solida (adsorbimento) e viceversa

(desorbimento). La capacità che i terreni possiedono nel fissare determinati ioni,

impedendo la formazione di eccessi di salinità e il dilavamento, è conosciuta con il

nome di potere adsorbente. Questa proprietà è legata alla presenza di colloidi organici

(humus) e minerali (complesso delle argille) in grado di trattenere e cedere determinati

cationi (Na+, NH4+, K+, Fe2+, Ca2+, Mg2+, ecc.) e anioni (PO4

3-, H2PO4-, Cl-, SO4

2-

ecc.); nel primo caso si parla di Capacità di Scambio Cationico (CSC), nel secondo di

Capacità di Scambio Anionico (CSA), entrambe espresse in milliequivalenti fissati da

100 g di terreno (meq per 100 g). In generale, però, si fa riferimento alla sola CSC.

L’adsorbimento anionico riveste importanza agronomica soprattutto per il fosforo, che

può essere o adsorbito o insolubilizzato. Il primo caso si verifica in presenza di

polimeri di ferro e alluminio, di umato di calcio e di argille; il secondo avviene per

combinazione con ferro o alluminio in condizioni di pH acido o con calcio in pH

alcalino. Un altro anione di notevole importanza agronomica è l’ NO3- che però sfugge

al potere adsorbente del terreno.

Alla Capacità di Scambio del terreno è direttamente collegato il potere tampone, che

rappresenta la “resistenza” a rapide variazioni dei valori di pH, di cui si farà

riferimento in seguito.

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pHLa reazione della soluzione circolante nel terreno o pH influenza sensibilmente le

condizioni di abitabilità e nutrizione e può assumere teoricamente valori che oscillano

da 0 a 14. Nel terreno agrario però i valori estremi non sono praticamente riscontrabili

e la classificazione sulla base dei valori di pH è riportata in tab. 1.

Tab. 1 – Classificazione del terreno agrario sulla base dei valori di pH.

Classificazione Valori

fortemente acidi < 5.5

acidi 5.5 – 6.0

sub-acidi 6.0 – 6.8

neutri 6.8 – 7.3

sub-basici 7.3 – 8.0

basici 8.0 – 8.5

alcalini > 8.5

I valori di pH sono direttamente influenzati da una serie complessa di fattori, legati alla

natura stessa del terreno. In tale contesto si osserva che, quando si opera per modificare

in qualche modo la reazione, questi fattori restano sempre attivi e tendono a riportare la

reazione al valore originario. Questa attività è denominata “potere tampone”. In molti

terreni, è talmente forte da impedire qualunque variazione del pH a medio-lungo

termine. Nel Veneto orientale, ad esempio, il trasporto da parte dei fiumi e la successiva

sedimentazione di materiali derivanti dalla disgregazione delle rocce dolomitiche e

calcaree hanno dato origine alle attuali pianure con terreni di tipo alluvionale. Questi

sono così ricchi di carbonati che nemmeno il totale delle precipitazioni piovose acide

di un secolo sarebbe in grado di mutare la reazione attuale.

Nei confronti del pH, le piante possiedono diversa attitudine intrinseca a vivere in

condizioni diversificate. Ciò consente all’agronomo di poter scegliere le colture più

adatte all’ambiente in cui si trova ad operare e, nel caso si abbia la possibilità di

conoscere la vegetazione spontanea, si può dedurre, con buona approssimazione, il pH

del terreno. Ogni specie vegetale, pertanto, predilige un determinato valore di pH ma,

la maggior parte di esse, è in grado comunque di adattarsi a valori compresi tra 5.5 e

8.2. Per quel che concerne le colture orticole, si può affermare che livelli di pH

compresi tra 6.0 e 7.5 sono i più idonei a garantire crescita e sviluppo equilibrati,

19

mentre nel caso delle ornamentali, vi è un ampio numero di specie che predilige

condizioni di pH acido o fortemente acido (Tab. 2).

Tab. 2 – Valori preferenziali del pH (in acqua) per le principali specie orticole ed ornamentali (da AA.VV.).

pH Specie

Orticole:

5.5-6.5 Anguria, Fragola

5.5-7.0 Cavolo rapa, Cetriolo, Melanzana, Peperone, Prezzemolo, Zucchino

6.0-7.0 Carota, Cicorie, Cipolla, Fagiolo, Lattuga, Pomodoro, Ravanello, Spinacio

6.0-7.5 Cavolfiore, Cavolo cappuccio, Melone, Sedano, Zucca

6.5-7.5 Asparago, Basilico, Bietola da orto

Ornamentali:

4.5-5.5 Erica, Gardenia

4.5-6.5 Ortensia

5.0-5.5 Azalea, Rododendro

5.0-6.0 Bromeliacee, Ficus elastica, Fucsia

5.0-6.5 Anthurium, Caladium, Dieffenbachia, Orchidee, Philodendron, Pothos

5.5-6.0 Felci

5.5-6.5 Cactacee, Ciclamino, Gerbera, Poinsettia, Asparagus plumosus

6.0-6.5 Geranio (Pelargonium spp.), Saintpaulia

6.0-7.0 Bouganvillea, Calla, Freesia

6.0-7.5 Cineraria, Crisantemo, Strelitzia

6.5-7.5 Asparagus sprengeri, Garofano, Giacinto, Rosa

Interessante appare inoltre ricordare che il pH influenza in modo accentuato la

fertilità chimica del terreno. Nella soluzione circolante, infatti, dalla quale la pianta

assorbe gli elementi nutritivi, si svolgono i principali fenomeni chimici, che possono

portare a gradi diversi di disponibilità dei nutrienti in essa presenti, in relazione ai

valori della sua reazione. A questo proposito, si rimanda alla Fig 4 a.b.c. dove è

riportata la relazione tra i valori di pH ai quali si riscontra un migliore assorbimento

dei principali elementi nutritivi in terreni minerali, substrati organici e nella soluzione

nutritiva (colture fuori suolo).

20

La correzione del pH nei terreni acidi può essere realizzata con l’impiego di: concimi

che non apportino ulteriore acidità al terreno (es. nitrato di calcio, nitrato di sodio,

calciocianamide, urea, nitrato ammonico, scorie di defosforazione, fosfati basici,

salino potassico, ceneri, kainite); calcitazioni con calce viva (ossido di calcio), calce

spenta (idrato di calcio), calcare finemente macinato (carbonato di calcio più o meno

puro), marne calcaree, dolomite (carbonato di calcio e magnesio); irrigazioni per

sommersione, meglio se con acque dure, ricche di carbonati di calcio e di magnesio.

La correzione del pH nei terreni basici, per eccesso di calcare, è piuttosto difficile da

realizzare; il ricorso a correttivi acidi come zolfo e acido solforico risultano efficaci

ma troppo costosi. Nei terreni orticoli di superfici modeste potrebbe essere

interessante l’apporto di torba.

SalinitàLa caratterizzazione della salinità del terreno si è basata, per lungo tempo, sulla

determinazione del contenuto salino espresso come percentuale del peso totale. Tale

sistema non sembrava però del tutto esaustivo, in quanto, tra i diversi sali disciolti,

permetteva di distinguere, al massimo, il carbonato di sodio dagli altri.

Indipendentemente da questo inconveniente, sotto il profilo operativo, ciò che

interessa conoscere, non è rappresentato dal contenuto di sali solubili presenti nel

terreno, ma dalla pressione osmotica determinata dagli stessi.

A) Terreno organico B) Terreno minerale C) Soluzione nutritiva

Fig. 4 – Influenza del pH sulla disponibilità dei nutrienti in substrati diversi (A e B) e in soluzionenutritiva (C).

21

Al fine di ovviare a tale imprecisione, pertanto, si fa riferimento alla determinazione

della elettroconducibilità o conducibilità elettrica (EC) dell’estratto saturo del terreno,

indice strettamente correlato con la pressione osmotica.

L’ apparato radicale del vegetale, infatti, assorbe l’acqua e i nutrienti che gli sono

necessari per osmosi dalla soluzione circolante. Tale fenomeno fisico si verifica

tra due soluzioni a diversa concentrazione salina separate da una membrana

semipermeabile assimilabile a quella che avvolge i peli radicali. In tale situazione,

dalla soluzione meno concentrata, il liquido attraverserà questa membrana fino a

portare le due soluzioni alla stessa concentrazione. Le due soluzioni avranno

pertanto raggiunto la stessa pressione osmotica il che equivale a dire la stessa

“salinità”. Pertanto, tanto più elevata sarà la salinità della soluzione circolante del

terreno, tanto più difficoltoso risulterà il passaggio di questa all’interno della

pianta (assorbimento). Nel caso di valori di pressione osmotica eccessivamente

alti, in presenza di temperatura ambiente elevata, si può giungere alla

devitalizzazione della pianta per disidratazione della stessa. Indubbiamente la

misura della EC fornisce un dato più attendibile per la valutazione della salinità

del terreno rispetto alla percentuale in peso dei sali presenti nello stesso. Tale

determinazione non è però da considerare del tutto soddisfacente poiché non

consente di trarre indicazioni sulla qualità dei sali, infatti non è possibile stabilire

se la salinità è data da un sale “utile”, come ad esempio il nitrato di calcio, o

“dannoso” come il cloruro di sodio. E’ chiaro quindi che un valore di

elettroconducibilità pari a 1000 mS cm-1, se fornito prevalentemente da sali di

sodio, conduce ad un giudizio completamente diverso nei confronti dello stesso

valore di EC derivato da altri sali.

La conoscenza della salinità di un terreno rappresenta, pertanto, un elemento

importante per valutare le potenzialità agricole dello stesso e per considerare gli

interventi più opportuni per un possibile miglioramento. Per una più ampia e completa

valutazione di tale problematica è necessario conoscere un altro parametro,

rappresentato dalla Percentuale di Sodio Scambiabile (PSS) [Exchangeable Sodium

Percentage (ESP)] presente nel complesso assorbente del terreno. Tale valore è ricavato

dal rapporto percentuale tra la quantità di Na+ e la CSC. A titolo di esempio si ricorda

che quando la CSC di un terreno è pari a 20 meq e il sodio è presente con 2 meq, la

percentuale di sodio scambiabile è pari a 10. I valori della EC e PSS, unitamente a

quelli di pH consentono di classificare i terreni come riportato nella tab. 3.

22

Tab. 3 – Influenza della salinità e della presenza di sodio nella individuazione di tipologie diverse diterreno (U.S. Reg. Salinity Lab. Riverside).

Terreni EC PSS pH

(mS cm-1) (%)

Alcalini non salini < 4 > 15 > 8.5

Salini-alcalini > 4 > 15 < 8.5

Salini > 4 < 15 < 8.5

Il particolare riferimento al sodio viene riportato, in questa sede, per accentuare la

drastica influenza negativa che tale elemento esercita sulla vita della pianta. Infatti è

tossico, interferisce con l’assorbimento di altri ioni, innalza i valori del pH in modo

molto accentuato (> 8.5), provoca deflocculazione dell’argilla, con conseguente

deterioramento della struttura del terreno, che si presenta duro, impermeabile,

asfittico, facendo perdere allo stesso una delle due funzioni fondamentali che è

rappresentata dalla abitabilità. L’accumulo di sali di Na, soprattutto in terreni non

drenati in modo sufficiente e con falda freatica superficiale, porta rapidamente

all’aumento della salinità e, quando la presenza di cationi di Ca e Mg è scarsa, al

problema della salinità si aggiunge quello della alcalinizzazione. Per correggere gli

inconvenienti del Na, tra gli interventi, si possono consigliare abbondanti irrigazioni

per aspersione, con turni larghi, in terreni molto ben drenati.

Appare doveroso ricordare che la presenza di sali solubili nel terreno, provenienti dalla

sua dotazione, dalla falda freatica, dalle acque di irrigazione o dalle concimazioni, è

essenziale per la nutrizione delle piante.

Scarsa presenza di sali solubili denota una insufficiente capacità da parte del terreno di

fornire elementi nutritivi, mentre un contenuto troppo elevato può provocare problemi alla

sopravvivenza delle piante stesse. Infatti, l’abbondante presenza di sali disciolti o

comunque solubili nell’acqua del terreno, provoca un aumento della pressione osmotica

della soluzione che, oltre un certo limite, come poco sopra riportato, determina

l’impossibilità di assorbire acqua e nutrienti da parte delle piante. L’eccesso di sali, oltre

ad agire sull’innalzamento della pressione osmotica della soluzione circolante nel terreno,

provoca anche squilibrio nutrizionale e tossicità di alcuni ioni, in particolare Na, Cl e B.

Per il sodio si è già riferito; nei confronti del Cl vengono riportati effetti fitotossici con

concentrazioni nella soluzione del terreno intorno a 700 mg L-1 nelle specie sensibili

(es. fagiolo) e 2.800-3.500 mg L-1 nelle specie tolleranti (es. spinacio, lattuga, bietola),

per quanto riguarda il boro si rimanda alla tab. 4.

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Tab. 4 – Tolleranza di alcune colture orticole alla presenza di boro nel terreno o nell’acqua di irrigazione(da Bianco e Pimpini, 1990 modificata).

Tolleranti Semitolleranti Sensibili

(fino a 4 mg L-1) (fino a 2 mg L-1) (fino a 1 mg L-1)

Asparago, Bietola da orto, Patata, Pomodoro, Ravanello, Fagiolo

Cipolla, Cavolo cappuccio, Pisello, Peperone, Zucchino

Lattuga, Carota

La diversa tolleranza alla salinità delle specie orticole e ornamentali viene riportata in

tab. 5.

Tab. 5 – Tolleranza di alcune colture orticole e ornamentali alla salinità del terreno: i limiti indicatirappresentano i livelli di salinità (mS cm-1) a cui non si sono osservate riduzioni di produzione (da AA.VV.).

Sensibili Moderatamente Leggermente Moderatamente Tolleranti

sensibili sensibili tolleranti

(1.0 – 1.2) (1.3 – 2.0) (2.2 – 3.5) (4.0 – 5.2) (> 5.5)

Orticole:

Carota, Fava, Lattuga, Cocomero, Bietola da orto, Asparago

Fagiolo, Peperone, Melone, Zucchino,

Fagiolino, Spinacio, Cetriolo, Cavoli da foglia

Fragola, Patata, Porro, Melanzana,

Pisello, Cavolo Pomodoro,

Cipolla, cappuccio, Carciofo,

Ravanello Cavolfiore, Cavolo broccolo,

Cavolo rapa, Zucca

Sedano

Ornamentali:

Felci, Erica, Bromeliacee, Aralia, Edera,

Orchidee Ciclamino, Cineraria,

epifite, Aphelandra, Crisantemo,

Anthurium, Calceolaria, Ficus, Geranio,

Camellia, Gloxinia, Ortensia

Gardenia, Petunia,

Marantha Poinsettia,

Rosa, Tagete,

Zinnia

24

Per la maggior parte delle colture, la EC dell’estratto saturo del substrato, non

dovrebbe superare 1.5-2.5 mS cm-1.

La tolleranza delle singole specie alla salinità varia anche in relazione allo stadio di

accrescimento della pianta e all’equilibrio tra i diversi elementi nutritivi. Durante la

germinazione o la radicazione delle talee, si osserva generalmente la maggiore

sensibilità.

La messa a coltura dei suoli salini è più difficile nei terreni limosi e argillosi che in

quelli sabbiosi. La correzione della salinità, oltre a quanto già riferito per il sodio,

prevede i seguenti interventi: dilavamento, apprestamento di una efficiente rete per lo

sgrondo delle acque con scoline e drenaggio sotterraneo, adozione di appropriate

tecniche colturali.

Per quanto riguarda il dilavamento si possono considerare: irrigazioni per

sommersione, aspersione, infiltrazione laterale da solchi o altro metodo gravitazionale,

con turni ampi e volumi elevati. Oltre a questi interventi, sussiste la possibilità di

distribuire sostanze chimiche (correttivi dell’alcalinità), più o meno costose, in grado

di favorire l’allontanamento del sodio con le acque di scolo, spostandolo dal

complesso adsorbente come ad esempio: acido solforico, cloruro di calcio, solfato di

calcio (gesso), solfo, solfato di ferro, solfato di alluminio. Appare evidente che, in tutti

questi casi, si dovrà sempre operare in terreni dotati di ottima rete scolante.

Sotto il profilo agronomico sarà doveroso impiegare concimi fisiologicamente acidi

(es. solfato ammonico) o a reazione acida (es. perfosfato minerale che, inoltre,

contiene anche intorno al 30% di gesso). Buono sembra anche l’impiego di nitrato

ammonico, per il suo discreto contenuto di gesso. Indipendentemente dal tipo di

concime, interessante potrebbe risultare la concimazione potassica, poiché il potassio

interferisce nell’assorbimento del sodio da parte della pianta. Buona pratica è

rappresentata dall’apporto di materia organica che, una volta mineralizzata, libera

nitrati, solfati e carbonati, in grado di rimuovere il sodio.

25

Acqua nel terrenoNel terreno, l’acqua si trova allo stato liquido, gassoso e, a volte, anche solido. La

frazione liquida e/o ghiaccio raggiunge facilmente il 30-50% del peso del terreno,

mentre la quantità complessiva di vapore acqueo raramente supera i 5 g m-3. La fase

liquida riveste il ruolo più importante poiché in essa si svolgono gran parte dei

numerosi processi chimici, fisici e biologici più favorevoli alla vita delle piante. Il

complesso di tali fenomeni avviene nel modo migliore quando, in linea di massima, la

macroporosità del terreno è occupata dalla fase aeriforme e la microporosità dalla fase

liquida. L’acqua non è mai pura, ma contiene numerose sostanze, disciolte in

combinazione tale da superare spesso la concentrazione di 25 mg L-1, tra le quali: Na,

Ca, Cl, Mg, K, NH4, HCO3, CO4 ed NO3, oltre a qualche sostanza organica e gassosa

(N2, O2, CO2). La concentrazione della soluzione circolante nel terreno è sottoposta a

variazioni continue nel tempo, provocate dall’apporto di acqua naturale (piogge) o

artificiale (irrigazioni) o dalla evaporazione che tende a concentrare la soluzione e a

trasportare i soluti negli strati più superficiali.

La soluzione circolante non è contenuta nel terreno come in un qualsiasi recipiente,

poiché il terreno può essere considerato un corpo poroso particolare per la presenza di

sostanze colloidali, accompagnate da particelle organiche o inorganiche, la cui

composizione, dimensione e assestamento determinano molte delle sue proprietà. Tali

particelle che costituiscono la cosiddetta matrice possiedono basso grado di solubilità,

ad eccezione di alcune (es. calcite e gesso), generalmente sono idrofile e l’acqua

aderisce ad esse in modo più o meno intenso. L’area della superficie solida a cui

aderisce l’acqua varia molto in relazione alla tessitura; infatti, nel terreno argilloso può

essere circa 1000 volte superiore a quella di un terreno sabbioso.

Le forze di adesione tra la fase liquida e quella solida del terreno influenzano

notevolmente i movimenti e la ritenzione dell’acqua nel suolo. A tali fenomeni

partecipano numerosi fattori legati a:

1) caratteristiche della fase solida e ai tipi di legame chimico tra questa e la fase

liquida;

2) concentrazione salina della soluzione circolante;

3) pressione esercitata dal peso del terreno sovrastante e da altri carichi esistenti in

superficie;

4) forza di gravità.

Nel terreno, quindi, l’acqua è trattenuta contro le forze che tendono ad asportarla, tra

26

le quali la stessa azione delle piante. Pertanto essa si trova in uno stato di tensione. Per

spostare l’acqua da un punto a un altro è quindi necessario vincere le resistenze che si

oppongono a questo spostamento e spendere energia compiendo un lavoro.

Questo lavoro rappresenta il potenziale idrico totale (ψt) che comprende diverse

componenti, tra cui le più importanti sono quelle matriciale, osmotica e gravitazionale:

ψt = ψm + ψo + ψg

Il potenziale matriciale (ψm) è legato a due meccanismi strettamente dipendenti dal

tipo di matrice solida: capillarità e imbibizione colloidale. La componente matriciale

è quindi strettamente condizionata dall’adesione dell’acqua sui solidi e, per quanto

riguarda la manifestazione capillare, è funzione del diametro dei pori più grossi ancora

pieni di acqua. Il potenziale matriciale è tanto più forte quanto più scarsa è la quantità

dell’acqua nel terreno.

Il potenziale osmotico (ψo), che dipende dalla concentrazione della soluzione

circolante, viene identificato con il lavoro che la pianta deve svolgere per assorbire

acqua pura dal terreno. Questo lavoro si rende necessario quando si opera in presenza

di due soluzioni a concentrazione diversa (diversa tensione osmotica), separate da una

membrana semipermeabile, quale può essere considerata quella che avvolge le radici

attive. La perdita di acqua dal terreno per assorbimento radicale provoca, ovviamente,

un aumento della tensione osmotica della soluzione circolante e pertanto, se fattori

esterni (piogge o irrigazioni) non intervengono per ridurre la concentrazione salina, la

pianta, per assorbire acqua, dovrà svolgere un lavoro sempre crescente nel tempo.

La componente gravitazionale è dovuta al peso del liquido e quindi all’attrazione

terrestre, e rappresenta il potenziale gravitazionale (ψg) che è strettamente legato alla

dimensione dei pori (i pori più grossi sono quelli che si svuotano per primi, mano a

mano che si prosciuga il terreno) e al dislivello rispetto al piano di riferimento

(superficie del terreno).

In ogni caso, quando viene misurato il potenziale idrico del terreno si fa sempre

riferimento al potenziale totale (ψt) che viene espresso in kilo o megapascal (kPa,

MPa). Quando l’acqua è in tensione e non si verificano quindi situazioni di saturazione

o sommersione il potenziale risulta negativo, ma normalmente viene espresso in valore

assoluto.

27

Costanti idrologiche e loro determinazione

Da quanto già riferito, l’acqua che penetra nel suolo è trattenuta con tensioni molto

variabili in funzione della sua quantità e del tipo di terreno. Partendo dallo stato di

completa saturazione e sottraendo gradatamente acqua, si verificano alcune situazioni

di equilibrio con le forze di varia natura che tendono ad asportarla. Tali situazioni di

equilibrio sono definite costanti idrologiche e vengono di seguito riportate.

Con riferimento alla fig. 5, si ipotizza che nella fase iniziale tutta la porosità del

terreno sia occupata dall’acqua; in questo caso la tensione dell’acqua alla superficie è

uguale a zero e l’umidità corrispondente rappresenta la capacità idrica massima

(CIM). La sua determinazione può essere praticata essiccando in stufa a 105-110 °C

un campione di questo terreno fino al raggiungimento del peso costante (24-48 ore).

Fig. 5 – Relazione tra umidità e potenziale matriciale in un terreno di media granulometria (curva diritenzione idrica).

-1000

-100

-10

-1.5-1.0

-0.1

-0.01

-0.001

-0.0001

Umidità (% del peso secco)

MPa pF

7

6

5

4.24

32.5

2

1

00

CI

a.n.d. a.d. a.p.

CA CC CIM

5 10 15 20 25 30 35 40 45

28

Tale situazione ovviamente non si mantiene nel tempo: infatti, soprattutto se il

sottosuolo è permeabile, una parte dell’acqua si muove in profondità per gravità e in

1-3 giorni, in relazione al tipo di suolo (più veloce in quello sabbioso, più lenta

nell’argilloso), l’acqua contenuta nei macropori viene perduta. Tale quota rappresenta

l’acqua di percolazione (a.p.) o gravitazionale (a.g.). A questo punto, terminata la

percolazione, il terreno è in grado di trattenere una riserva idrica per lungo tempo, che

prende il nome di capacità di campo (CC) o di capacità di ritenzione idrica, indicata

anche come acqua di saturazione capillare. Alla CC la tensione dell’acqua è intorno

a 0.01 – 0.05 MPa (pF(1) 2.0-2.7), a volte si trova riportato 0.03 MPa che corrisponde

a pF 2.5. A tale tensione si riscontrano le condizioni ottimali per l’assorbimento delle

piante e per l’aerazione dell’apparato ipogeo. L’individuazione della CC può essere

effettuata direttamente in campo. Su una superficie di 2 m2 si immette acqua in

eccesso fino a raggiungere la CIM per una profondità di circa 30 cm. Si ricopre il

terreno con un telo di plastica per impedire l’evaporazione. In 1-3 giorni l’a.p. si

allontana e il terreno raggiunge la CC. La verifica viene effettuata mediante

determinazione dell’umidità del terreno tramite prelievi periodici e quando, a parità di

profondità, l’umidità rimane costante per due successivi prelievi, si considera

raggiunta la CC.

Giunti in questa situazione, ulteriori perdite di umidità dal terreno sono dovute

all’evaporazione e all’assorbimento da parte delle piante e, anche in questo caso, man

mano che l’umidità decresce aumenta il valore assoluto del potenziale matriciale, fino

ad un punto in cui la forza di suzione delle piante non è più in grado di vincere la

tensione dell’acqua del terreno. In questo momento l’assorbimento viene interrotto e

se non si interviene tempestivamente le piante, prima appassiscono e poi muoiono. Si

è così raggiunto il coefficiente di appassimento (CA) o punto di avvizzimento o

coefficiente di appassimento permanente che corrisponde ad un ψm da 1.5 a 2.5 MPa,

pari ad un pF di 4.2-4.4. Questi livelli sono suscettibili di variazioni anche sensibili in

relazione alle diverse specie, alla cultivar e allo stadio fenologico; alcune piante

xerofite e alofite possono assorbire acqua fino a valori intorno a 17.5 MPa. La

individuazione del CA avviene generalmente con il metodo fisiologico in grado di

definire informazioni verosimilmente più attendibili nei confronti del metodo fisico.

A tale scopo, il terreno da analizzare viene posto in vasetti impermeabili nei quali,

normalmente, si fanno crescere piante di girasole. Quando le piante hanno raggiunto

(1) pF è il logaritmo in base dieci del valore assoluto del potenziale matriciale espresso in cm.

29

opportune dimensioni identificabili con altezza di 15-20 cm, si interrompe il

rifornimento idrico e si ricopre il terreno con materiale impermeabile al fine di

impedire l’evaporazione. Le piante pertanto consumeranno l’acqua disponibile,

manifesteranno, in un primo momento, sintomi di appassimento reversibile in

camera umida e al buio che successivamente si trasformeranno in avvizzimento

irreversibile. In questa fase, l’umidità del terreno determinata in stufa fornisce il

valore del CA.

La frazione di acqua contenuta nell’intervallo tra CC e CA rappresenta la cosiddetta

acqua disponibile massima o semplicemente acqua disponibile (a.d.). Da tale

caratteristica dipende, in larga misura, la possibilità del terreno agrario di costituire

riserve idriche più o meno abbondanti e di permettere alle colture di resistere a periodi

più o meno lunghi in cui possono venire a mancare apporti idrici naturali o artificiali

(piogge o irrigazioni). Al di sotto del CA, ulteriore prosciugamento del terreno, può

avvenire soltanto per evaporazione. Ciò comporta la perdita di acqua non disponibile

per le piante (a.n.d.) a causa della tensione troppo elevata. La sottrazione dell’acqua al

terreno continua fino a quando la sua tensione non si mette in equilibrio con la

tensione di vapore atmosferico: raggiunto tale equilibrio l’evaporazione cessa e il

contenuto di acqua presente in questo momento prende il nome di coefficiente

igroscopico (CI) e si raggiunge a tensioni più o meno alte (10 – 100 MPa), in relazione

all’UR dell’aria e alla natura del terreno.

Nella tab. 6 e nella fig. 6 vengono riportati i valori di alcune caratteristiche idrologiche

che permettono interessanti considerazioni agronomiche. Si può infatti osservare che

due terreni con la stessa umidità possono mettere a disposizione delle piante

quantitativi di acqua sensibilmente diversi; una certa quantità di acqua può risultare, al

limite (es. umidità pari al 20% del p.s.), sotto il CA in un terreno e sopra la CC in un

altro. Inoltre, terreni posti alla CC, possiedono riserve idriche massime utilizzabili

(RUm) di consistenza anche molto varia, come appare dai valori corrispondenti al

terreno sabbioso e argilloso. La RUm è più o meno disponibile per le piante in

relazione alla capacità o possibilità delle specie coltivate di approfondire l’apparato

radicale.

30

Tab. 6 – Valori orientativi di alcune caratteristiche idrologiche in quattro tipi di terreno (umidità % delp.s.) e consistenza delle riserve idriche utilizzabili con terreno alla CC per 0.4 m di profondità (daAA.VV.).

Terreno CIM CC CA a.d. RUm

(%) (%) (%) (%) (m3 ha-1)

Argilloso astrutturato 60 45 30 15 720

Argilloso ben strutturato 55 40 15 25 1200

Medio impasto 53 28 9 19 950

Molto sabbioso 43 13 4 9 432

Fig. 6 – Relazione tra umidità e potenziale matriciale in diversi tipi di terreno ( = sabbioso, = medioimpasto, = argilloso di buona struttura, = argilloso mal strutturato), curve di ritenzione idrica econfronto delle diverse caratteristiche idrologiche.

Umidità (% del peso secco)

MPa pF

-1000

-100

-10

-1.5-1.0

-0.1

-0.03-0.01

-0.001

-0.0001

7

6

5

4.24

32.5

2

1

00 10 20 30 40 50

CI

CA

CC

a.d. Sabbioso

a.d. Medio impasto

a.d. Arg. ben strutturato

a.d. Arg. mal strutturato

60

31

Metodi di misura dell’umidità e del potenziale dell’acqua nelterreno

L’umidità del terreno può essere determinata in vari modi. Il metodo più preciso, come

sopra ricordato, è quello che prevede la determinazione in stufa dell’umidità di un

campione di peso noto. Questo si pone in stufa alla temperatura di 105-110°C, per la

durata di 24-48 ore, in relazione al tipo di terreno, in modo da raggiungere peso

costante. La differenza tra il peso iniziale e dopo essiccamento fornisce il valore della

quantità di acqua in esso contenuta.

Fra i numerosi metodi messi a punto per la determinazione dell’umidità si può inoltre

ricordare il tensiometro, con il quale si determina il potenziale matriciale (Fig. 7).

Pur nelle sue multiformi versioni, il tensiometro è fondamentalmente costituito da una

capsula porosa (normalmente di porcellana) che, tramite un tubo, è collegata ad un

manometro a depressione (vacuometro); il tutto viene riempito con acqua distillata o

acqua previamente bollita per eliminare l’aria in essa contenuta. La capsula viene

collocata nel terreno alla profondità più interessata dagli apparati radicali (10-40 cm),

con particolare attenzione a che questa aderisca

bene alle particelle terrose. Se il terreno non è

saturo (ψt < 0 ), si ha passaggio di acqua dai pori

della capsula al terreno circostante, tanto più

intenso quanto più il terreno è secco. Di

conseguenza all’interno della stessa, si genera

una depressione che viene indicata dal

vacuometro. Il deflusso cessa quando la

depressione all’interno del tensiometro equilibra

la suzione del terreno. Questo strumento, di

facile impiego, non necessita di particolari

tarature e fornisce buoni risultati per la misura

dei valori di tensione non molto elevati (da 0 a

0.08 MPa) che corrispondono all’ottimo

fisiologico dell’umidità. Non permette

determinazioni in terreni più asciutti con

tensioni da 0.1 a 1.5 MPa poiché, in questi casi,

entra aria all’interno della capsula che non può

essere mantenuta sempre a contatto del terreno

specialmente quando questo tende a fessurarsi. Fig. 7 – Tipi diversi di tensiometro.

32

I tensiometri, pertanto, rappresentano strumenti utili per colture che richiedono

umidità costantemente elevata a livello dell’apparato radicale. Questo strumento deve

essere lasciato in posto per tutta la durata della stagione irrigua e i valori letti al

manometro sono spesso già espressi in umidità.

Nel caso siano necessarie misurazioni di tensioni medie e alte, è più opportuno il

metodo di Bouyoucos o metodo dei blocchetti di resistività o metodo elettrometrico o

metodo della conducibilità elettrica, che consente di risalire al potenziale matriciale

attraverso la misura della resistenza elettrica in un circuito che comprende due

elettrodi opportunamente disposti in blocchetti porosi (Fig. 8). Questi sono

normalmente di gesso, trattato con sostanze particolari (es. nailonplast) per renderlo

più duraturo e per conferirgli uniforme porosità e regolare indurimento della massa;

hanno forma cilindrica o parallelepipeda con un volume di 10-15 cm3. Le

dimensioni approssimative per quelli parallelepipedi sono 2.5-4.0-1.5 cm

rispettivamente per larghezza, lunghezza, altezza, mentre per quelli cilindrici

diametro e altezza sono rispettivamente di 4-5 cm e 1.5 cm. All’interno di ogni

gessetto sono posti due elettrodi (lamelle di acciaio) che possono essere di forma e

dimensioni variabili.

Agli elettrodi vanno saldati due fili conduttori

(es. rame) lunghi circa 1.5 m. L’elemento poroso

viene collocato nel suolo alla profondità

desiderata per il rilevamento in oggetto, ponendo

particolare attenzione nel farlo aderire al terreno

in tutta la sua superficie e con i fili di

collegamento obliqui, al fine di evitare che su di

essi scorra acqua dalla superficie. Si ricopre il

tutto portando alla superficie soltanto le estremità

dei suddetti fili collegati agli elettrodi. Il

blocchetto si inumidisce fino a che il potenziale

matriciale all’interno dello stesso non sarà pari a

quello del terreno. Da quel momento, ogni

variazione del potenziale dell’acqua del terreno,

comporterà un’analoga variazione nel gessetto.

Il funzionamento dello strumento si basa sul

principio seguente: la resistenza incontrata dalla

corrente elettrica nel passaggio tra i due elettrodi

Fig. 8 – Apparecchio di Bouyoucos eblocchetti porosi, uno dei quali sezionatoper evidenziare gli elettrodi.

33

è tanto minore quanto più elevata è l’umidità del mezzo che li separa. La corrente

elettrica (alternata a bassa frequenza in modo da eliminare gli effetti di polarizzazione

agli elettrodi) è immessa nel circuito, tramite uno strumento portatile, munito di pile e in

grado di misurare anche la resistenza (ohmmetro). Opportune curve di taratura,

specifiche per ciascun tipo di terreno, permetteranno di trasformare i valori di resistenza

in valori di potenziale o, anche, in % di umidità.

Per questo metodo si devono sintetizzare alcune considerazioni:

• in terreni molto argillosi i valori riportati possono non essere precisi poiché, a

tensioni elevate, si formano crepacciature che impediscono al blocchetto di aderire

perfettamente alla massa terrosa;

• il gessetto entra sempre in equilibrio con un certo margine di ritardo (12-24 ore)

rispetto alle variazioni di umidità del suolo; ciò porta ad avere particolare attenzione

soprattutto nei terreni sabbiosi con bassa RU;

• non può essere usato in terreni o con acque irrigue ad elevata conducibilità elettrica

poiché si crea diversa concentrazione salina tra terreno e materiale assorbente;

• per eseguire misurazioni corrette, con umidità del terreno elevate, è opportuno

costruire blocchetti di nylon o fibra di vetro che risentono però, più del gesso,

dell’influenza della salinità della soluzione circolante;

• l’intervallo di tensione in cui i diversi

tipi di blocchetti sono in grado di

fornire le indicazioni migliori è

compreso tra 0.07-0.08 e 1.0 MPa;

esso permette di esplorare un ampio

settore dell’a.d., molto utile per

stabilire il momento di intervento

irriguo.

Al momento attuale, il monitoraggio

dell’umidità del suolo, si realizza anche

con strumentazioni basate sul metodo

TDR (Time Domain Reflectometry),

che considera il rilevamento della

propagazione di segnali elettro-

magnetici attraverso una linea di

trasmissione parallela (Fig. 9).Fig. 9 – Apparecchio TDR a propagazionedi segnali elettromagnetici.

34

La misura dell’umidità è effettuata collocando verticalmente nel terreno, alla

profondità voluta (0-15, 0-30, 0-45, 0-60 e 0-75 cm), dei conduttori metallici paralleli

(sonde) che rivestono la funzione di guide d’onda e restano in loco per tutta la durata

della coltura. Al momento dei rilevamenti dell’umidità, con apposita apparecchiatura,

si invia un impulso di tensione che, una volta giunto alla fine della linea, viene riflesso

e ritorna allo strumento di registrazione che determina la velocità di propagazione,

trasformando il valore in umidità. Questo sistema presenta numerose caratteristiche

positive che ne rendono vantaggioso l’impiego in quanto: fornisce misurazioni rapide,

sufficientemente precise e ripetibili; permette l’installazione delle sonde con qualsiasi

orientamento; necessita di calibrazione soltanto in casi particolari (es. suoli molto

argillosi o con elevato contenuto di sostanza organica) e può essere anche

automatizzato. L’aspetto negativo più consistente è rappresentato dal costo elevato.

35

SUBSTRATIGianquinto G., Pimpini F.

Fino ad ora sono state illustrate le caratteristiche del terreno agrario che rappresenta

l’ambiente in cui si sviluppa l’apparato radicale delle colture “in campo”.

Nell’attività orto-floricola, quando attuata in contenitore o con sistemi fuori-suolo

(Figg. 10 e 11), il terreno naturale appare tuttavia poco adatto alla coltivazione, a

causa di limitazioni di carattere chimico (reazione, disponibilità di elementi nutritivi,

ecc.) e fisico (struttura, ritenzione idrica, ecc.).

Le piante allevate in contenitore, infatti, sono caratterizzate da un rapporto

chioma/radice non equilibrato e da richieste per acqua, aria e nutrienti molto

maggiori di quanto avviene in pieno campo, dove i ritmi di accrescimento sono più

lenti e le quantità di substrato teoricamente illimitate. Per soddisfare queste

esigenze è necessario ricorrere a

substrati rappresentati da materiali

organici o minerali di vario tipo, che da

soli o in miscuglio assicurino condizioni

chimico-fisiche e nutrizionali ottimali e

stabili nel tempo.

Al momento attuale, i materiali che

possono essere impiegati come substrati

sono assai numerosi e con caratteristiche e

costi molto diversi. Di fatto, non esiste un

substrato o un miscuglio che possa

considerarsi universale, cioè valido per tutte

le specie e in tutte le situazioni di

coltivazione. Si rende necessario, quindi,

esaminare i singoli materiali in modo da

consentire una scelta corretta a seconda

delle diverse condizioni in cui si opera:

ambiente, specie da coltivare e fase di

coltivazione (semina, radicazione delle

talee, allevamento delle piante), sistema di

coltivazione (contenitore, fuori-suolo).

Fig. 10 – Coltivazione di piante ornamentali incontenitore.

Fig. 11 – Vivaio di piantine di pomodoro allevatein lana di roccia per coltivazione fuori suolo.

36

Requisiti generali di un substrato ideale ed esigenzedelle colture

I requisiti più importanti che un substrato deve possedere, al fine di consentire alla

pianta di accrescersi nelle migliori condizioni, sono i seguenti:

• costituzione,

• struttura,

• capacità di ritenzione idrica,

• potere assorbente,

• pH,

• contenuto in elementi nutritivi ed EC,

• potere isolante,

• sanità,

• facilità di reperimento e costo.

Costituzione atta a garantire l’ancoraggio dell’apparato radicale e a sostenere le

piante. Alcuni substrati, a causa del loro basso peso specifico apparente (PA, peso

specifico apparente o densità apparente, espresso dal peso secco del substrato per unità

di volume apparente) e della loro incoerenza, come è il caso dei terricci grossolani,

della perlite (ca. 100 kg m-3), del polistirolo in granuli (ca. 35 kg m-3) e della stessa

torba di sfagno non compressa (ca. 60 kg m-3), non si prestano ad essere impiegati da

soli nelle colture in vaso, soprattutto se si tratta di piante a portamento assurgente

accentuato. Il PA ottimale per le colture in contenitore oscilla fra 150 e 500 kg m-3.

Questo è un aspetto di secondaria importanza soltanto nella produzione di piantine da

trapiantare quando la coltivazione viene effettuata in contenitori alveolati.

Struttura caratterizzata da una più accentuata porosità rispetto al normale terreno

agricolo. Il substrato ideale per colture in vaso dovrebbe avere un volume lacunare di

almeno il 75% con percentuali variabili di macro e micropori, in relazione alla specie

coltivata e alle condizioni ambientali e colturali: orientativamente, il 40-60% dovrebbe

essere interessato dalla fase liquida e il restante 15-35% da quella gassosa (porosità

libera). Nella tab. 7 vengono riportate le esigenze per la porosità libera di alcune

specie ornamentali. Nelle colture in contenitore di piccole dimensioni (es. contenitori

alveolati), la porosità totale dovrebbe raggiungere l’85% del volume.

37

Tab. 7 – Esigenze per la porosità libera (% sul volume totale) in alcune specie ornamentali (da AA.VV.).

Elevate (>20%) Alte (10-20%) Medie (5-10%) Basse (<5%)

Azalea, Antirrhinum, Camelia, Garofano,

Orchidee Begonia, Erica, Crisantemo, Geranio, Lillium,

epifite Gardenia, Gladiolo, Ortensia, Rosa,

Gloxinia, Poinsettia Strelitzia

Orchidee terrestri,

Podocarpus,

Rododendro,

Saintpaulia

Altro requisito molto importante è che la

struttura si mantenga stabile nel tempo e

resista, quindi, al compattamento ed alla

riduzione di volume in fase di disidratazione

(restringimento); un eccessivo restringimento

del substrato (Fig. 12), infatti, può causare la

rottura delle radici. Un buon materiale

dovrebbe presentare un grado di restringimento

non superiore al 30% del volume.

Capacità di ritenzione idrica tale da

assicurare livelli di umidità del substrato

costanti e ottimali per le colture, senza dover

ricorrere a irrigazioni troppo frequenti. La

capacità di ritenzione idrica non deve essere

comunque eccessiva per non determinare

problemi di asfissia radicale e di

raffreddamento del mezzo di coltura. Nel caso

delle colture in vaso, bisogna tener presente

che questo parametro varia con l’altezza del contenitore (Fig. 13) e tende ad

aumentare man mano che si riduce lo spessore del substrato (in quanto si riduce

l’acqua di percolazione). Per tale motivo, nei contenitori poco profondi, è

necessario aumentare i componenti drenanti del substrato. La capacità di ritenzione

idrica in contenitore, infatti, corrisponde alla quantità d’acqua che, in un substrato

in precedenza saturato, permane dopo lo sgocciolamento e che è trattenuta ad un pF

Fig. 12 – Restringimento del substrato(torba) in seguito a disidratazione.

38

uguale al log10 della metà dell’altezza in cm della colonna del substrato. Per una

altezza di 10, 20, 30 cm, ad esempio, è data dalla quantità di acqua trattenuta a pF

0.70, 1.00 e 1.18 nell’ordine.

Fig. 13 – Effetto della gravità (altezza del vaso) sulla capacità di ritenzione idrica di un substrato a paritàdi volume (da Styer e Koranski, 1997 modificato).

L’acqua disponibile per la pianta è data dalla differenza tra la quantità d’acqua alla

capacità di ritenzione idrica e quella trattenuta a pF 2. Questa dovrebbe essere intorno

al 30-40% del volume apparente e costituita per il 25-30% da acqua facilmente

disponibile (cioè trattenuta fino a valori di pF pari a 1.7) e dal restante 5-10% da acqua

di riserva (cioè trattenuta a valori di pF compresi tra 1.7 e 2.0).

Infine, bisogna considerare che con il procedere dell’accrescimento dell’apparato

radicale viene via via ridotta la porosità libera e vengono modificate le caratteristiche

idrologiche del substrato. Per questo motivo, nelle colture a ciclo lungo, è necessario,

dopo un certo periodo variabile in relazione alla velocità di crescita delle piante (2-6

mesi), effettuare il rinvaso.

Potere adsorbente elevato, evidenziato da una elevata Capacità di Scambio Cationico

(CSC). Questa caratteristica è importante soprattutto quando si usano concimi solidi,

meno quando si applicano fertirrigazioni molto frequenti. In generale, i materiali di

origine organica, al contrario di quelli minerali, presentano una elevata CSC e un alto

potere tampone.

39

pH adatto alle esigenze della specie coltivata. I substrati con pH basso risultano più

adatti alle colture in contenitore, in quanto più facilmente modificabili verso i livelli

desiderati (correzione mediante carbonato di calcio) ed anche perché rispondono alle

esigenze di un più largo numero di specie. Inoltre, durante la coltivazione il pH tende

ad innalzarsi a causa delle irrigazioni con acque dure. Il pH può variare anche in

relazione al tipo di fertilizzante impiegato. Più difficile risulta la correzione di un

substrato alcalino, che può essere realizzata con l’aggiunta di zolfo o concimi

fisiologicamente acidi (solfato di ammonio, solfato di potassio) o costituzionalmente

acidi (perfosfato minerale).

Contenuto in elementi nutritivi equilibrato in dotazione nota e con valori di EC

modesti. In molti casi, viene preferito l’impiego di un substrato povero o chimicamente

inerte al fine di poter aggiungere allo stesso o alla soluzione nutritiva gli elementi

fertilizzanti, in relazione alle esigenze specifiche e alla fase fenologica della pianta.

Oltre al contenuto di nutrienti, particolare attenzione andrà rivolta alla verifica della EC.

Tale intervento permette di rilevare la presenza di ioni che, pur non importanti sotto il

profilo nutrizionale (es. Na), possono rivestire un ruolo determinante nel valutare

l’idoneità di impiego del substrato.

Potere isolante elevato al fine di ridurre le escursioni termiche del substrato. Questa

proprietà è correlata con la capacità di ritenzione idrica, ma può essere influenzata

anche dal colore e dalla conducibilità termica del materiale. E’ noto, infatti, che

l’aumento di temperatura e le escursioni termiche di un substrato sono tanto minori

quanto maggiore è il suo contenuto d’acqua. I substrati organici, inoltre, si scaldano

meno di quelli sabbiosi, poiché possiedono un più elevato calore specifico; altri

prodotti di origine industriale (polistirolo e vermiculite) presentano una modesta

dispersione termica per la bassa conducibilità.

Sanità assicurata da assenza di agenti patogeni (nematodi, funghi, insetti) e di

sostanze potenzialmente fitotossiche (fitofarmaci) e semi di erbe infestanti. Alcuni

materiali derivati da processi industriali (argilla espansa, perlite, lana di roccia,

vermiculite e polistirolo), presentano garanzie di sanità in virtù dei trattamenti

termici subiti durante il ciclo di lavorazione. Per molti substrati di origine naturale

(es. cortecce, terricci di foglie), invece, la possibile presenza di patogeni e/o

sostanze fitotossiche rappresenta un problema reale. A questo proposito gli

interventi più opportuni sono rappresentati dalla sterilizzazione e dal

compostaggio. Attualmente, prima del loro impiego, si ricorre con maggiore

frequenza alla sterilizzazione fisica a mezzo calore piuttosto che ad interventi

40

chimici (fumigazioni, disinfestazioni ecc.), in quanto minori sono i pericoli di

fitotossicità residua e i rischi per l’operatore.

Il substrato, inoltre, deve essere di costo contenuto, di facile reperibilità e

standardizzabile dal punto di vista chimico-fisico, nel tempo e nello spazio.

Come si può vedere, alcuni di questi requisiti rappresentano dei veri e propri vincoli

nella scelta dei substrati, altri possono diventare vincolanti a seconda delle situazioni

contingenti (specie, fase di accrescimento e sua durata, stagione, volume e geometria del

contenitore, tecniche colturali). Di conseguenza, i criteri tecnici di scelta porterebbero a

diversificare notevolmente i substrati per ottimizzare le coltivazioni (in funzione della

specie, dei contenitori, ecc.) ma, per ragioni economiche e di organizzazione del lavoro,

si propende per un assortimento di substrati il più limitato possibile. Soltanto un

compromesso ben ponderato fra queste esigenze contrapposte, tecniche da una parte ed

economiche dall’altra, permette di operare la scelta più conveniente.

Materiali per la costituzione di un substratoLa realizzazione di un substrato può essere effettuata impiegando una gran varietà di

materiali con caratteristiche molto diverse. La scelta può spaziare da prodotti di

origine organica o minerale che sono presenti in natura e che vengono sottoposti o

meno a lavorazioni particolari (es. torba, perlite, vermiculite), ad altri di origine

organica che derivano dall’attività umana (es. scarti o sottoprodotti delle attività

agricola, industriale e urbana), ad altri ancora di origine industriale ottenuti con

processi di sintesi (es. polistirolo). Per certe colture, fino ad un recente passato, si

faceva ricorso anche al solo terreno agrario o naturale (terra di brughiera e terra di

bosco) o terricci (terriccio di bosco e terriccio di foglie) o, più frequentemente, a

miscugli che contenevano tali componenti in rapporti variabili. Al momento attuale,

invece, questi prodotti sono sempre meno utilizzati nelle coltivazioni industriali,

mentre trovano un certo interesse nel settore dell’hobbistica. Il loro attuale scarso

impiego è dovuto principalmente alla non totale assenza di parassiti, soprattutto

fungini, che non consentono di garantire i requisiti di sanità sempre più richiesti ai

mezzi di allevamento. Inoltre la qualità di questi componenti non è stabile nel tempo,

ma soggetta a variazioni legate alle condizioni pedoclimatiche e vegetazionali

presenti nelle zone in cui vengono raccolti. Pertanto, in questa sede, verranno riferite,

sinteticamente, soltanto alcune tra le principali caratteristiche di tali materiali.

41

Terreni e terricci

TERRENO AGRARIO

Il terreno agrario può essere utilizzato quale componente dei mezzi di crescita, purchè

sia ben strutturato e sano. Sono da preferire terreni sciolti o terreni franchi, con basso

tenore in limo. Prima del suo impiego, è necessario sottoporlo a sterilizzazione,

eventuale correzione del pH e deve essere concimato apportando, in particolare,

fosforo e microelementi (es. 1-2 kg m–3 di perfosfato minerale 18-19%). Buona CSC

è garantita dalla presenza di torba e sabbia nel miscuglio.

TERRA DI BRUGHIERA

Le terre di brughiera più adatte si prelevano dallo strato più superficiale di terreno (10-

20 cm), su altipiani a 600-1500 m s.l.m. e derivano dalla decomposizione di alcune

ericacee, graminacee e felci. Sono generalmente di natura sabbiosa, ricche di sostanza

organica ben umificata (3-10%), povere di calcare (2.0-3.5%) e di elementi nutritivi, a

reazione acida o subacida (pH 3.0-6.0), presentano buona capacità di drenaggio e

discreta capacità di ritenzione idrica. Vengono impiegate in miscugli nella coltivazione

di tutte le specie calcifughe (azalea, camelia, erica, gardenia, ortensia, rododendro)

previa setacciatura.

TERRA DI BOSCO

Questo materiale si preleva al di sotto dello strato di residui vegetali non ancora ben

decomposti in boschi di latifoglie o aghifoglie. La terra di bosco è di colore nero, in

quanto ricca di sostanza organica ben umificata (10-15%), è ben dotata di elementi

nutritivi e possiede una struttura porosa stabile, con buona capacità per l’aria e per

l’acqua. Può essere utilizzata in miscuglio, con torba e letame, per la coltivazione di

aucuba, camelia, ficus, gardenia, ortensia.

TERRICCIO DI BOSCO

Il terriccio di bosco è rappresentato dai residui organici (foglie, cortecce e rami) che si

accumulano col tempo, dai quali viene scartato lo strato più superficiale

indecomposto. Può derivare da sole latifoglie (leccio, olmo, frassino, ecc.) o latifoglie

e conifere (abete, larice, pino). La sostanza organica può variare dal 25% al 40%, il pH

è condizionato dalle specie (es. conifere, pH 5.0-5.5; latifoglie, pH 6.3-7.3). Prima

dell’impiego il materiale va compostato, sfibrato e setacciato.

42

TERRICCIO DI FOGLIE

Deriva dalle foglie di latifoglie (faggio, quercia, castagno, platano, acero, olmo) o di

conifere, fatte fermentare in cumuli al coperto per 2-6 mesi, inumidite e concimate con

solfato o nitrato ammonico (1-2 kg m-3).

Tra le latifoglie, sono da preferire le foglie di faggio poiché: si decompongono

lentamente, presentano il 35-40% di s.o., capacità di ritenzione idrica e porosità libera

rispettivamente pari al 40-50% e 30-35% del volume, pH 5.5-6.0, sufficiente potere

tampone e CSC di 45-55 meq%. Il terriccio di foglie di faggio può essere utilizzato da

solo o in miscugli con torba (rapporto 1:1) per le colture in vaso.

Tra le conifere si impiegano foglie di Pinus picea e di Picea excelsa (abete rosso).

Foglie di altre conifere sono da evitare per la presenza di sostanze resinose in

eccesso.

Alla raccolta, viene prelevato soltanto lo strato di aghi più superficiale, non

decomposto, che viene utilizzato, previo sminuzzamento in pezzetti da 1.0-2.5 cm. Il

terriccio presenta: 35-45% di s.o., porosità libera 50-60% del volume, capacità di

ritenzione idrica 13-17% del volume, CSC 70-80 meq%, pH 4.5-6.7. In miscuglio con

il 30-50% di torba in volume, è particolarmente adatto per l’allevamento di specie

epifite, come le Bromeliacee (Aechmea, Guzmania, Nidularium), di azalee e

rododendri.

Materiali organici

In questa categoria vengono compresi tutti i substrati organici naturali (torbe), oltre ai

residui, scarti e sottoprodotti di natura organica provenienti da attività agricole

(letame, paglie, ecc.) o industriali (sottoprodotti dell’industria del legno, ecc.), oppure

da insediamenti urbani (fanghi di depuratore, ecc.). Questi materiali possono venire

sottoposti o meno a processi particolari di estrazione, maturazione e lavorazione.

TORBA

La torba, impiegata da sola o in combinazione, è il più importante materiale di

origine organica per la preparazione di substrati. Con il termine torba si fa

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riferimento ad un prodotto derivato da residui di Briofite, Ciperacee e Graminacee

(Sphagnum, Tricophorum, Eriophorum, Calluna, Carex, Phragmites, ecc.) o di altre

specie vegetali, trasformatesi in condizioni di anaerobiosi. La torba si forma, infatti,

in ambienti saturi d’acqua dove, per effetto della mancanza di ossigeno, viene

rallentato o inibito il processo di decomposizione e mineralizzazione della sostanza

organica.

Esistono diversi sistemi per classificare le torbe, basati su:

1) condizioni alle quali è avvenuta la decomposizione del materiale organico (torbe

basse e torbe alte),

2) composizione botanica (torba di Sfagno, di Carice, ecc.),

3) grado di decomposizione (poco-, semi- molto-decomposte),

4) stato nutritivo (torbe oligotrofiche, povere di nutrienti, come le torbe di Sfagno;

mesotrofiche, mediamente dotate di nutrienti, come le torbe di Phragmites;

eutrofiche, ricche di nutrienti, come le torbe di Carice),

5) dimensioni delle particelle. In seguito si farà riferimento solo alla classificazione

di cui al punto 1.

Torbe alte - I più importanti Paesi produttori sono: Germania, Finlandia, Svezia,

Norvegia, Irlanda, Inghilterra, Russia, Paesi del Baltico e Canada. Le torbe alte si

originano in ambienti freddi e molto piovosi, dove l’apporto delle precipitazioni

supera l’evapotraspirazione. L’acqua piovana, priva di sali, viene fortemente trattenuta

in superficie dai muschi e dai residui vegetali, creando, pur in assenza di sommersione,

un ambiente saturo e asfittico. Oltre a diverse specie di Sphagnum che si adattano a

vivere in tali ambienti molto umidi e poveri di elementi nutritivi, possono partecipare

alla formazione della torba anche altre piante poco esigenti (Eriophorum, Vaccinum,

Erica, ecc.).

Nella torbiera alta si distinguono uno strato più profondo molto decomposto, di

colore scuro (torba bruna), ed uno strato più superficiale poco decomposto, di

colore chiaro (torba bionda). Entrambe le torbe sono caratterizzate da buona

stabilità strutturale, disponibilità di elementi nutritivi molto bassa e pH

decisamente acido e le differenze riguardano principalmente la loro struttura, come

appare dalla tab. 8.

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Tab. 8 – Principali caratteristiche chimico-fisiche delle torbe e della fibra di cocco (da AA.VV.).

Torbe alte di sfagno Torba bassa Fibra

Caratteristiche Bionda Bruna Nera di Cocco

s.o. (% s.s.) 94-99 94-99 55-75 94-98

Ceneri (% s.s.) l-6 1-6 23-30 3-6

Porosità totale (% vol.) 84-97 88-93 55-83 94-96

Capacità di ritenzione

idrica (% vol.)

Porosità libera (% vol.) 15-42 6-14 6-8 10-12

PA (kg m-3) 60-120 140-200 320-400 65-110

CSC (meq%) 100-150 120-170 80-150 60-130

N totale (% s.s.) 0.5-2.5 0.5-2.5 1.5-3.5 0.5-0.6

C/N 30-80 20-75 10-35 70-80

Ca (% s.s.) <0.4 <0.4 >2 –

pH (in H2O) 3.0-4.0 3.0-5.0 5.5-7.3 5.0-6.8

Le torbe brune, con pori molto piccoli, presentano maggiore capacità idrica e minore

porosità libera per l’aria e sono dotate di più elevata CSC e potere tampone. Le

caratteristiche fisiche variano poi in relazione alla granulometria che consente di

assorbire acqua da 4-8 fino a 10-15 volte il proprio peso, come si può riscontrare dalla

tab. 9.

Tab. 9 – Porosità libera e capacità di ritenzione idrica in torba bionda di sfagno a diversa granulometria(da Tesi 1984).

Granulometria (1) Porosità libera (% vol.) Capacità di ritenzione idrica (% vol.)

Grossolana (15-40 mm) 25 71

Media (6-15 mm) 20 76

Fine (<6 mm) 15 81

(1) La percentuale massima di particelle al di sotto di 1 mm è del 30% nella torba grossolana, 40% nellamedia, 70% nella fine.

52-82 74-88 65-75 80-85

45

La scarsa dotazione di elementi nutritivi e il buon potere adsorbente permettono di

programmare la fertilizzazione di questi substrati senza ricorrere ad analisi

preventive.

Da quanto sinteticamente esposto, appare che le torbe alte presentano le

caratteristiche idonee a soddisfare, in modo quasi ideale, i requisiti richiesti ad un

buon substrato. Possiedono, inoltre, proprietà sostanzialmente costanti ed uniformi e

si prestano, quindi, ad essere sfruttate industrialmente. L’utilizzazione di questi

materiali richiede, però, la correzione del pH con carbonato di calcio in quantità

variabili in relazione al tipo di torba e al livello di pH che si vuol raggiungere. In linea

generale, per una torba di sfagno con pH 3-4, si devono aggiungere 2 kg m-3 di

CaCO3 per aumentare di una unità il pH.

Particolare attenzione dovrà essere rivolta nell’evitare il completo asciugamento del

substrato che è causa di fenomeni di idrorepellenza. E’ da tenere presente, inoltre, che

la torba è soggetta a processi di decomposizione microbiologica che ne alterano, nel

tempo, le originarie caratteristiche strutturali, con aumento della capacità di

ritenzione idrica a scapito della porosità libera.

Torbe basse - Le torbiere basse sono presenti soprattutto nelle zone temperate (Italia,

Francia occidentale, ecc.), nelle quali dominano specie vegetali quali Ciperacee,

Carex, Phragmites, ecc.. Queste torbe si formano in presenza di ristagni di acqua,

come conseguenza di una falda

freatica superficiale o affiorante. La

quota di ossigeno e la concentrazione

di sali e calcare delle acque consente

una più rapida decomposizione e

umificazione delle piante morte,

rispetto a quella che avviene nelle

torbiere alte. Ne deriva una torba di

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colore molto scuro, dal bruno al nero (torba nera) con maggiore contenuto di sostanze

nutritive, in modo particolare azoto e calcio, pH più elevato, maggiore densità

apparente e porosità libera assai più ridotta (Tab. 8). Inoltre, presentano una certa

fragilità, allo stato secco, e una notevole plasticità, allo stato umido, che conferisce

elevata suscettibilità alla compressione e alla deformazione. Il C/N è generalmente

compreso tra 15 e 40.

Per le loro proprietà fisico-chimiche, le torbe nere sono poco pregiate e non adatte ad

essere impiegate da sole per la formazione del substrato, ma possono essere miscelate

con altri materiali. Tuttavia, a causa della grande eterogeneità per quanto riguarda

la qualità delle acque e le specie che contribuiscono alla formazione della torbiera,

raramente si trovano torbe basse molto omogenee il che pregiudica il loro

sfruttamento su ampie superfici.

CORTECCIA

Le cortecce sono prodotti di scarto della lavorazione del legno di specie

appartenenti ai generi Pinus, Picea, Abies, Pseudotsuga, Fagus, Quercus, ecc. Sono

caratterizzate da un alto grado di variabilità che dipende dal tipo di legno, dalla

specie e dall’età della pianta e dal luogo di origine. La corteccia fresca presenta una

serie di problemi legati principalmente ad un elevato rapporto C/N (fino a 600), alla

scarsa capacità di ritenzione idrica e

alla presenza di tossine (polifenoli,

terpeni, resine, ecc.), per cui

necessita di opportuni processi di

compostaggio e lavorazione, prima di

poter essere impiegata come mezzo

di crescita. Per abbassare il rapporto

47

C/N a livelli pressoché ottimali, è opportuno apportare al cumulo da compostare

1.8-2.0 kg m-3 di azoto sotto forma di urea 46%. Al termine del compostaggio, che

in genere ha una durata non inferiore alle 6 settimane, la corteccia presenta (Tab.

8): buona stabilità strutturale, grande permeabilità e notevole capacità di trattenere

l’acqua, pH compreso tra 6.5 e 7.0 con punte acide fino a pH 5.0 (i valori più bassi

si riscontrano nella corteccia di pino), elevata dotazione in sostanza organica, con

conseguente elevato potere tampone e buona CSC.

Tab. 10 – Principali caratteristiche chimico-fisiche delle cortecce prima e dopo il compostaggio (daAA.VV.).

Caratteristiche Cortecce fresche Cortecce compostate

PA (kg m-3) 100-250 320-750

Porosità totale (% vol.) 80-95 75-90

Porosità libera (% vol.) 20-35 15-25

Capacità di ritenzione idrica (% vol.) 10-20 25-40

s.o. (% s.s.) 90-95 75-85

N totale (%) 0.4-0.7 1.0-1.5

C/N >75 20-25

pH (in H2O) 4.0-5.5 6.0-7.2

CSC (meq%) 40-50 60-75

EC (mS cm-1) 0.25 0.50

Le cortecce vengono usate raramente da sole, più frequentemente in miscugli con

torba e polistirolo (o altri substrati ad elevata capacità drenante), in percentuali

fino al 50% (fino all’80% nelle specie epifite). Molto valido si è rivelato il loro

impiego quale substrato di radicazione. In modo particolare, è la scorza di pino

(macinata in granuli, da 0.5-2 cm di diametro) ad assumere sempre maggiore

importanza per le sue affinità con la torba bionda (pH spiccatamente acido, basso

contenuto di elementi nutritivi, grande permeabilità e buona stabilità strutturale).

SEGATURA

La segatura può essere utilizzata nella costituzione dei substrati ma, come le cortecce,

deve essere previamente compostata per prevenire rischi di fitotossicità, abbassare il

rapporto C/N, elevato nel prodotto di partenza (fino a 1000), migliorare pH e altre

caratteristiche fisiche come riportato nella tab. 11.

48

Tab. 11 – Principali caratteristiche chimico-fisiche delle segature prima e dopo il compostaggio (daAA.VV.).

Caratteristiche Segatura fresca Segatura compostata

PA (kg m-3) 120-200 160-270

Porosità totale (% vol.) 80-85 70-75

Porosità libera (% vol.) 40-45 25-30

Capacità di ritenzione idrica (% vol.) 8-12 18-32

s.o. (% s.s.) 90-95 70-75

C/N >75 20-30

pH (in H2O) 4.5-6.0 5.5-7.0

CSC (meq%) 55-60 60-70

EC (mS cm-1) 0.3 0.6

La segatura con particelle più fini, si decompone più rapidamente e richiede una

aggiunta maggiore di azoto; questo va fornito sotto forma di urea formaldeide in

ragione di 3-7 kg m-3. La qualità e la stabilità della segatura dipendono ovviamente

dalla specie da cui è ottenuta. In generale, quando aggiunta ad un mezzo di crescita ne

migliora la capacità di trattenuta idrica, la porosità e l’aerazione; viene impiegata

raramente da sola.

TRUCIOLI DI LEGNO

Come la segatura, possono entrare nei miscugli dopo idoneo compostaggio finalizzato

ad evitare rischi di fitotossicità e ridurre il rapporto C/N. La qualità e la stabilità di

questo componente dipendono dall’essenza vegetale di origine e in generale sono più

durature di quelle della segatura. Quando aggiunto ad un miscuglio ne migliora le

caratteristiche di drenaggio e di aerazione.

49

FIBRA DI COCCO

Questo materiale è ottenuto dalla

sgusciatura delle noci di cocco ed è un

sottoprodotto dell’industria di

estrazione della fibra (frazioni di fibra

più piccole non adatte ad altri usi),

composto quasi esclusivamente da

lignina. Prima del suo impiego viene

compostato all’aperto per 2-3 anni.

Alla fine del periodo di maturazione

viene disidratato e compresso in

blocchi (volume 10-70 L), balle

(volume 110-230 L) o in dischetti

(diametro 6-7 cm, spessore 2-3 cm).

Prima del suo impiego deve essere

reidratato aggiungendo acqua in

relazione al grado di compressione

del materiale, fino a 2-4 volte il

volume del substrato compresso. E’

importante fare riferimento alla

compressione delle confezioni, in

quanto, intensità di compattamento

superiore a 5-6 unità, causano rottura

delle fibre di lignina con peggioramento

delle caratteristiche fisiche del

materiale che risulta anche meno

durevole. E’ un substrato piuttosto

interessante in quanto possiede

caratteristiche chimico-fisiche del

tutto simili alle torbe bionde (Tab. 8),

con i vantaggi però di avere un pH più

elevato e talvolta prossimo alla

neutralità (pH 5.0-6.8), e di mantenere

più a lungo le caratteristiche

originarie. Altro aspetto interessante è

che non presenta alcuna contro-

Fig. 14 – Fasi della lavorazione della fibra dicocco: dall’alto in basso (A) materiale grezzo insfibratura; (B) materiale grezzo in fase diimbibizione (sinistra, primo piano) e sfibrato incumulo per il compostaggio (sullo sfondo); (C)confezioni di fibra pressata; (D) prodottoreidratato.

A

B

C

D

50

indicazione di carattere ambientale, al contrario di quanto avviene con l’utilizzazione

delle torbe (eccessivo sfruttamento delle torbiere) e della lana di roccia (problemi

nello smaltimento). Questo è uno dei motivi per cui viene sempre più preferito

rispetto agli altri due substrati, sia nella composizione di miscugli per colture in

contenitore sia per le coltivazioni fuori suolo. Tuttavia, poiché viene generalmente

commercializzato in diverse classi di qualità, bisogna fare attenzione al prodotto di

bassa qualità perché può presentare eccesso di sali derivante da compostaggio e

lavorazione non corretti.

LETAME

E’ una mescolanza più o meno

fermentata formata dalle deiezioni

solide e liquide degli animali in

stabulazione e dai materiali costituenti

la lettiera. La sua composizione può

variare quindi in relazione al tipo di

allevamento (bovino, equino, etc.) e ai

prodotti utilizzati per la lettiera

(paglia, stocchi di mais, segatura ecc.). Al momento attuale vengono maggiormente

utilizzati letami selezionati umificati, disidratati e pellettati che aggiunti a miscugli,

in ragione del 10-15% del volume, ne migliorano la struttura e la CSC.

Le principali caratteristiche di questi prodotti vengono riportate nella tab. 12.

Tab. 12 – Caratteristiche chimico-fisiche di stallaticiumificati e pellettati (da AA.VV.).

Caratteristiche

Umidità (%) 17-26

s.o. (% t.q.) 38-45

N (% t.q.) 3-4

P2O5 (% t.q.) 3-4

K2O (% t.q.) 3-4

C/N 7-8

pH (in H2O) 6.0-7.0

CSC (meq%) 30-50

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PAGLIA, PULA DI RISO (LOLLA), STOCCHI E TUTOLI DI MAIS

Tutti questi prodotti, opportunamente sminuzzati, possono essere utilizzati per la

composizione di miscugli (20-30% volume), ma poiché sono caratterizzati da un

elevato rapporto C/N, devono essere compostati prima dell’uso per un periodo

variabile da tre a sei mesi e successivamente sterilizzati per eliminare eventuali

parassiti. Considerando che il rapporto

C/N può arrivare a 400 e che la

decomposizione avviene molto

rapidamente, durante il compostaggio

dovranno essere aggiunti 3-4 kg m-3 di

N. Nella tab. 13. viene riportata la

composizione chimica di alcune

paglie.

Tab. 13 – Composizione chimica (%) di alcune paglie (da Bartolini e Petruccelli, 1991).

Componenti Cereali Leguminose

H2O 12-21 12-22

s.o. 75-83 76-83

N 0.3-2.0 1.2-2.0

Ceneri 3-8 3-9

P2O5 0.2-0.3 0.3-0.4

K2O 0.5-1.1 0.6-1.8

PRODOTTI OTTENUTI DA COMPOSTAGGIO DI MATRICI ORGANICHE DERIVATE DA SCARTI

AZIENDALI O RACCOLTA DIFFERENZIATA DI RIFIUTI URBANI O INDUSTRIALI

L’utilizzazione in agricoltura dei rifiuti degli insediamenti urbani e delle attività

industriali può essere praticata dopo la separazione di materiali grossolani (plastiche,

vetro, metalli), processi di ossidazione biologica, stabilizzazione, condizionamento

chimico e disidratazione. Il prodotto così ottenuto, indicato con il termine generico di

“compost”, presenta una elevata capacità di ritenzione idrica (ma una ridotta capacità

52

per l’aria) e un valore fertilizzante discreto, anche se risulta mediamente carente in

potassio. Tuttavia, presenta alcuni inconvenienti, i più importanti dei quali sono

rappresentati dalle caratteristiche chimico-fisiche non costanti, legate alla eterogeneità

e variabilità del materiale trasformato, e dalla presenza di metalli pesanti in elevate

concentrazioni, come evidenziano i valori riportati nelle tabelle 14 e 15.

Tab. 14 – Caratteristiche chimiche di fanghi di acque reflue urbane provenienti da zone diverse (da AccatiGaribaldi e Deambrogio, 1992 modificata).

Zone di pH C/N N totale P K Pb Cr Cd

origine (%) (%) (%) (mg Kg–1) (mg Kg–1) (mg Kg–1)

Collegno (TO) 7.6 6.7 5.3 1.74 0.21 380 1184 1.5

Verzuolo (CN) 5.6 8.4 3.1 1.08 0.05 175 79 0.2

Cassano (AL) 8.1 4.7 8.5 1.30 0.30 184 36 0.2

Padova (PD) 7.0 11.6 2.6 1.65 0.24 197 94 5.8

Tab. 15 – Caratteristiche dei fanghi reflui del depuratore Ca’Nordio (Padova) utilizzati in prove agronomichepresso la Facoltà di Agraria di Padova nel periodo 1983-1991. Valori espressi sulla sostanza secca.

Caratteristiche min Max

Umidità (%t.q.) 63.4 74.8

pH 6.40 7.80

C/N 8.60 16.2

s.o. (%) 40.9 61.2

N totale (%) 0.61 3.70

P totale (%) 0.93 2.70

K totale (%) 0.20 0.33

Fe (%) 1.30 1.81

Mn (mg kg–1) 202 718

Cu (mg kg–1) 307 383

Zn (mg kg–1) 255 2500

Cd (mg kg–1) 2.80 11.0

Cr (mg kg–1) 34.0 148

Ni (mg kg–1) 48.0 113

Pb (mg kg–1) 76.0 405

As (mg kg–1) 1.40 9.80

Hg (mg kg–1) 0.50 3.50

53

L’elevato contenuto in metalli pesanti, dannosi per l’uomo (Cd, Cr, Ni e Pb), rappresenta

sicuramente il limite maggiore per lo smaltimento dei fanghi tal quali, ma l’ostacolo può

essere aggirato diluendo il materiale con residui ligno-cellulosici (soprattutto cortecce)

o altro. Possono essere usate cortecce non molto “pregiate” (es. cortecce di pioppo

dell’industria cartaria) che entrano nella miscela in percentuali variabili in relazione alle

caratteristiche dei componenti (fino al 60-65% del volume). Il miscuglio così ottenuto

viene poi sottoposto ad un processo di compostaggio per una durata di circa 3 mesi e il

prodotto che ne deriva prende il nome di “compost CF”. La percentuale di “compost”

consigliata nella preparazione di un substrato è di circa il 30-50% in volume.

Il “compost” può essere ottenuto anche da residui solidi urbani (RSU), sottoposti a

operazioni di cernita (separazione della frazione organica da quella inorganica con

eliminazione dei pezzi di metallo, vetro, plastica, ecc.), trinciatura e compostaggio,

durante il quale viene ridotta la carica microbica e viene stabilizzato il prodotto.

Questo materiale che prende il nome di “compost RSU” presenta tuttavia vari limiti,

imputabili soprattutto alla salinità e alla reazione.

ALTRI MATERIALI

Il terriccio di cotiche erbose, ricco di sostanza organica, è costituito da cotiche erbose

di vecchi prati in buono stato vegetativo, prelevate in autunno e lasciate decomporre

per qualche tempo.

Lo sfagno essiccato trova impiego come componente nei substrati per la coltivazione

di Orchidee, Bromeliacee e altre piante epifite e nel radicamento di talee. Lo sfagno

verde, invece, si utilizza per ricoprire i tutori di piante volubili munite di radici aeree

(Philodendron, Syngonium, Pothos ecc.).

L’Osmunda e il Polypodium sono due felci le cui radici, mescolate in parti uguali con

lo sfagno, costituiscono un composto molto adatto per la coltivazione delle orchidee e

delle piante epifite. Queste radici fibrose, caratterizzate da lenta decomposizione,

conferiscono al substrato una buona permeabilità, garantendo il mantenimento della

struttura per lungo tempo.

Il compost di lombrico è stato proposto come substrato di coltivazione nella coltura in

contenitore, a seguito dello sviluppo della lombricoltura. La sua utilizzazione non sembra

determinare, nella maggior parte dei casi, vantaggi sostanziali per la crescita delle piante.

Il compost esausto di fungaia presenta un alto contenuto di sostanza organica (30-

40%), di elementi minerali (K, P), di azoto proteico e di sali solubili. Prima dell’uso

54

il materiale deve essere compostato per

la durata di 2-3 mesi e, se si procede

alla sua pastorizzazione, è necessario

arieggiarlo al fine di eliminare

l’ammoniaca che si è formata durante

tale processo. Può essere addizionato al

miscuglio, in percentuale del 25-30%

del volume.

I sottoprodotti dell’industria enologica (graspi e vinacce) e olearia (sanse) possono

essere utilizzati come componenti dei substrati, previo compostaggio che ne riduce la

salinità e il livello in fitotossine, particolarmente elevato nelle vinacce. Il pH,

specialmente quello delle vinacce, non è uniforme, poiché dipende dalla zona di

coltivazione e dal trattamento a cui queste sono state sottoposte (torchiatura o

distillazione). Entrambi i materiali hanno un peso specifico apparente maggiore di

quello della torba, buona porosità libera (30-32%) e una capacità di ritenzione idrica

pari al 47% e 28%, rispettivamente nelle vinacce e nelle sanse. Le sanse possono

essere utilizzate per fornire un miscuglio insieme ad alghe marine che viene inoculato

con batteri cellulosolitici, ligninolitici e pectinolitici e batteri azotofissatori (cofuna).

Anche i cascami di pelletteria (scarti della lavorazione delle concerie e pelletterie)

possono essere utilizzati come componente di un mezzo di crescita, dopo essere

stati essiccati e macinati. Presentano una reazione intorno alla neutralità, con

elevati contenuti in sali minerali, azoto e

fosforo, ma eccessivi livelli di rame, zinco e

cromo.

Alghe, derivate dalla raccolta lungo le zone

costiere, vengono impiegate in alcune aree

limitate quale substrato per la produzione di

ortaggi fuori suolo. Particolare attenzione

dovrà essere riservata alla eliminazione di

eccessi di salinità.

Il Cellager è un materiale cellulosico leggero

(40 kg m-3) che si rigonfia quando viene

inumidito. Ha elevata capacità per l’acqua, ma

subisce rapida degradazione per opera di

microrganismi cellulosolitici.Fig. 15 – Coltivazioni di pomodoro insacchi riempiti di alghe.

55

Materiali inorganici

In questa categoria vengono compresi materiali naturali (es. sabbia, pomice) e prodotti

minerali che derivano da particolari lavorazioni industriali (es. vermiculite, perlite).

Nella tab. 16 sono riportate le caratteristiche chimico-fisiche più interessanti di alcuni

di questi materiali.

Tab. 16 - Caratteristiche chimico-fisiche di alcuni substrati inorganici e sintetici impiegati in colture incontenitore e in fuori-suolo (da AA.VV.).

Substrati PA Porosità Porosità Capacità CSC EC pH(kg m-3) totale libera di ritenzione (meq%) (mS cm-1)

(% vol.) (%vol.) idrica(% vol.)

Sabbia 1400-1600 40-50 1-20 20-40 20-25 0.10 6.4-7.9

Pomice 450-670 55-80 30-50 24-32 - 0.08-0.12 6.7-9.3

Tufi vulcanici 570-630 80-90 75-85 2-5 3-5 - 7.0-8.0

Vermiculite 80-120 70-80 25-50 30-55 80-150 0.05 6.0-7.2

Perlite 90-130 50-75 30-60 15-35 1.5-3.5 0.02-0.04 6.5-7.5

Argilla espansa 300-700 40-50 30-40 5-10 3-12 0.02 4.5-9.0

Polistirolo 6-25 55 52 3 - 0.01 6.1

Lana di roccia 85-90 95-97 10-15 75-80 - 0.01 7.0-7.5

SABBIA

Materiale inorganico di origine naturale, con particelle di diametro compreso tra

0.05 e 2.0 mm, originatosi dal disfacimento di diversi minerali. La composizione

chimica della sabbia (Tab. 16) può variare a seconda della sua origine, ma in

generale risulta costituita per il 98.0-99.5% da silice (SiO2). Il pH può subire

oscillazioni in rapporto ai singoli componenti, ma soprattutto in relazione al

contenuto in calcare. Le sabbie con pH 6.4-7.0 risultano migliori, poiché quelle

ricche di carbonato di calcio determinano l’insolubilizzazione del fosforo e di alcuni

microelementi (es. ferro, manganese). Sono da preferite le sabbie di fiume rispetto

a quelle di duna. Come tutti i substrati di origine minerale, presenta ridotta CSC e

basso potere tampone. La porosità totale varia dal 40% al 50% del volume, ma la

capacità di ritenzione idrica va dal 20% al 40% rispettivamente per le sabbie

56

grossolane (> 0.5 mm) e quelle

più fini (0.05-0.5 mm). Queste

ultime sono quelle più adatte

ad essere utilizzate in orto-

floricoltura: possono essere

impiegate da sole nelle semine

e per la radicazione di talee,

oppure in miscuglio (10-30%

in volume) con materiali

organici durante la fase di

coltivazione. Le sabbie grossolane possono venire impiegate qualora sia necessario

aumentare la capacità drenante del substrato.

L’elevato peso della sabbia fornisce una maggiore stabilità ai vasi, soprattutto per

quelle piante che si sviluppano molto in altezza, quando vengono impiegati

componenti con basso PA (torba e

terricci di foglia) e contenitori

molto leggeri (plastica rigida). Può

essere impiegata da sola per

colture in fuori suolo.

POMICE

Silicato di alluminio di origine

vulcanica, molto leggero e poroso,

che contiene piccole quantità di

sodio e potassio e tracce di calcio,

magnesio e ferro. E’ in grado di

trattenere calcio, magnesio, potassio

e fosforo dalle soluzioni nutritive e

di cederli gradualmente alla pianta.

Presenta reazione intorno alla

neutralità, ma alcuni materiali

possono avere pH eccessivamente

elevato, buona porosità libera ma

bassa capacità di ritenzione idrica

(Tab. 16). La struttura tuttavia tendeFig. 16 – Esempio di coltivazione di pomodoro inmoduli riempiti di sabbia.

57

a degradarsi abbastanza rapidamente, a

causa della facile rottura delle

particelle.

La pomice, aggiunta alla torba, aumenta

il drenaggio e l’aerazione del substrato.

Commercialmente si ritrovano prodotti

di diversa granulometria e, per

l’impiego in orto-floricoltura, vanno

preferiti quelli con particelle da 2 a 10 mm di diametro.

TUFI VULCANICI

I tufi vulcanici (Tab. 16) sono caratterizzati da CSC molto bassa e da pH compreso tra

7 e 8. Presentano inoltre elevati PA e porosità libera, ma capacità di ritenzione idrica

molto ridotta. Le loro proprietà fisiche, tuttavia, dipendono dalle dimensioni delle

particelle. In commercio esistono prodotti a differente granulometria e la frazione

predominante è rappresentata da particelle con diametro compreso tra 2 e 6 mm.

I tufi vulcanici vengono aggiunti alla torba o ad altri materiali organici, per aumentare

la capacità per l’aria e il drenaggio del

substrato.

LAPILLI

Materiali derivati da eruzioni

vulcaniche, con particelle di diametro

vario (compreso per la gran

maggioranza tra 2 e 10 mm), trovano

impiego, come substrati di recente

introduzione, per colture in fuori

suolo. Le caratteristiche del materiale

variano in relazione alla loro

provenienza. Possono presentare peso

apparente compreso tra 850-1100 kg

m-3 e capacità di ritenzione idrica tra

15 e 25% in volume.Fig. 17 – Coltivazione in fuori suolo di pomodorosu lapillo.

58

VERMICULITE

Silicato idrato di magnesio alluminio e ferro, che allo stato naturale presenta struttura

a lamelle sottili che trattengono minutissime gocce d’acqua. Questo materiale viene

estratto soprattutto in Sudafrica e negli USA.

La preparazione della vermiculite avviene tramite riscaldamento (750-1000°C),

durante il quale l’acqua trattenuta tra le lamelle viene rapidamente trasformata in

vapore. Il conseguente aumento di pressione provoca la dilatazione delle particelle

(fino a 15-20 volte il loro volume) che assumono una struttura porosa a nido d’ape. Il

prodotto finale risulta sterile e viene suddiviso in quattro classi granulometriche (da

0.75-1.0 a 5-8 mm).

La vermiculite è caratterizzata (Tab. 16) da elevato potere tampone e da valori di CSC

simili a quelli delle migliori torbe ma, rispetto a queste ultime, presenta una più elevata

disponibilità di nutrienti (5-8% di potassio e 9-12% di magnesio). L’elevato potere

adsorbente si manifesta soprattutto nei confronti dell’NH4+, che viene fortemente

trattenuto dalle particelle; l’attività dei batteri nitrificanti, tuttavia, consente il recupero

di parte dell’azoto fissato. Un comportamento simile si ha nei confronti dell’anione

PO4– che viene però fissato in forma irreversibile per oltre il 75%; scarsa capacità

adsorbente si ha invece nei

confronti di Cl–, NO3– e SO4

–.

Tali caratteristiche devono

essere attentamente valutate

quando si prepara un

programma di fertilizzazione di

un substrato contenente questo

materiale. La reazione è

debolmente acida o neutra, ma

alcuni tipi possono presentare

un pH debolmente alcalino,

probabilmente per la presenza di

ossidi di Mg; in questo caso il

materiale risulta poco adatto per

la coltivazione.

Per quanto riguarda le

caratteristiche fisiche, possiede

basso PA, elevata porosità totale

59

ed elevata capacità idroassorbente (trattiene quantità di acqua fino a 5 volte il suo

peso). La struttura tuttavia è poco stabile, in quanto presenta una scarsa resistenza alla

compressione e tende a degradarsi con il tempo, favorendo il ristagno dell’acqua. Per

tale ragione è preferibile miscelarla con la perlite o con la torba. Tal quale, può essere

usata nelle semine e per la radicazione di talee oppure per coltivazioni in fuori suolo.

PERLITE

Silicato di alluminio di origine

vulcanica che contiene il 75%

di SiO2 ed il 13% di Al2O3. Il

materiale grezzo viene

frantumato, setacciato, com-

presso e riscaldato a 700-

1000°C. A queste temperature,

la poca acqua contenuta nel

minerale si trasforma in vapore

espandendo le particelle in

piccoli aggregati grigio-biancastri che, a differenza della vermiculite, presentano una

struttura a celle chiuse. Non contiene alcun nutriente per le piante, ha CSC trascurabile ed

è praticamente neutra (Tab. 16). Il pH, tuttavia, può variare facilmente in rapporto alla

qualità dell’acqua irrigua, poiché il potere tampone del materiale è nullo. Quando viene

utilizzata in alta percentuale nel substrato, è buona norma tenere sotto controllo il pH che

non deve scendere a valori inferiori a 5, per evitare effetti fitotossici dovuti a eccesso di

alluminio. E’ un materiale sterile, molto leggero e che possiede elevata porosità libera

anche dopo l’imbibizione. La struttura a celle chiuse permette di trattenere l’acqua solo

sulla superficie e negli spazi tra gli agglomerati, per cui la capacità di ritenzione idrica è

variabile in relazione alle dimensioni di questi ultimi. Viene commercializzata in diverse

granulometrie ma quella più idonea all’attività orto-floro vivaistica è quella con granuli da

2-5 mm di diametro. Tal quale, può essere usata come substrato nei letti di radicazione,

perché assicura una buona aerazione all’apparato radicale. A causa dell’inerzia chimica,

scarsa consistenza e coesione risulta inadatta come sub-strato di coltivazione. Nei miscugli

con materiali organici, conferisce al substrato maggiore sofficità, permeabilità ed

aerazione, migliorandone le caratteristiche fisiche.

La perlite può essere riutilizzata anche per parecchi anni purché sterilizzata. Quando la

struttura comincia ad alterarsi si osserva un viraggio di colore dal grigio-biancastro al giallo.

60

ARGILLA ESPANSA

Si ottiene trattando la polvere di argilla a circa

700°C. In relazione al materiale argilloso

utilizzato, si formano così degli aggregati

stabili che presentano valori variabili per

quanto riguarda: CSC, pH e PA (Tab. 16). Può

essere usata in miscugli con materiali organici

nella quantità di circa 10-35 % del volume, ai quali conferisce maggiore aerazione e

drenaggio. Quella che presenta pH>7 non è adatta all’impiego in orto-floricoltura.

A

C

D

B

Fig. 18 – Esempi di impiego della perlite incoltivazioni fuori suolo: pomodoro (A); rosa (B);gerbera (C); peperone (D).(Foto Perlite Italiana s.r.l.)

61

LANA DI ROCCIA

Rappresenta il substrato maggiormente

impiegato nelle coltivazioni fuori suolo.

Deriva dalla fusione a 1500-2000°C di

silicati di alluminio, calcio e magnesio e del

carbon coke (Tab. 17). La miscela liquefatta

viene estrusa in fili di 0.05 mm di diametro

e, successivamente alla compressione e

all’aggiunta di particolari resine, il materiale

assume una struttura fibriforme molto

leggera (80 kg m-3) con una elevata porosità

(Tab. 16). La lana di roccia è sterile e

chimicamente inerte e, quando aggiunta ad

un substrato, ne migliora le caratteristiche di

aerazione e drenaggio e permette anche un

ottimo ancoraggio per le radici.

Viene impiegata da sola, come substrato di semina e per coltivazioni fuori suolo. E’

confezionata con formati diversi in relazione alle esigenze di impiego: per il vivaismo si

utilizzano tappi seme (plug), tappi talea e cubi di vario formato; per la coltivazione è

prodotta in lastre che presentano lunghezza variabile da 1 a 2 metri, spessore da 7.5 a 10

cm e larghezza da 10 a 20 cm. Le fibre possono essere disposte con orientamento

orizzontale o verticale per garantire una maggiore durata nel tempo e una diversa

capacità di ritenzione idrica. In generale vengono utilizzate lastre di minor spessore, con

fibre verticali, negli ambienti con clima freddo e lastre di maggior spessore, con fibre

disposte orizzontalmente, per garantire maggiore ritenzione idrica, in condizioni di clima

caldo. Le lastre usate per la coltivazione possono essere impiegate per più cicli

produttivi, avendo l’avvertenza di verificare che lo spessore del substrato sia rimasto

sufficiente per garantire un corretto accrescimento dell’apparato radicale oltre ad

un’adeguata reidratazione con livelli omogenei di umidità, EC e pH.

Tab. 17 – Maggiori costituenti della lana di roccia Grodan (ossidi % sul peso totale - da Cultureslegumiéères sur substrats - C.T.I.F.L. 1996).

Elementi % Elementi % Elementi %

Silicio 47 Magnesio 10 Titanio 1

Calcio 16 Ferro 8 Potassio 1

Alluminio 14 Sodio 2 Manganese 1

Fig. 19 – Piantina di pomodoro(ripicchettata) in cubo di lana di roccia.

62

ZEOLITI

Silicati idrati di alluminio caratterizzati dalla

capacità di assorbire elementi gassosi, elevato

contenuto in macro e microelementi, alto potere

adsorbente ed elevata superficie interna (struttura

con pori da 0.5 mm). Questo substrato è di grande

interesse in quanto adsorbe e rilascia lentamente ioni

K+ e NH4+, mentre non è in grado di adsorbire Cl- e

Na+, pericolosi per le piante. Viene commercializzato

in formulazioni che si differenziano per il contenuto

in N e P2O5 e che possono essere utilizzate nelle

semine, per la radicazione di talee o nella fase di

coltivazione (Fig. 21).

A B

C D

Fig. 20 – Esempi diimpiego della lana diroccia in coltivazioni fuorisuolo: peperone (A); rosa(B); cetriolo (C);pomodoro (D).

Fig. 21 – Coltivazione di melonesu zeolite in vaso.

63

SIRLITE

Deriva dall’incenerimento della pula di riso e può essere impiegata solamente in

miscuglio con altri substrati a causa della granulometria molto fine.

Materiali sintetici

Comprendono sia materiali plastici a bassa densità che resine sintetiche a scambio

ionico. Questi materiali, denominati “espansi”, perché ottenuti con un processo di

dilatazione ad alte temperature, non sono ancora largamente diffusi, ma possiedono

proprietà fisiche adatte ad equilibrare le caratteristiche di altri substrati.

POLISTIROLO ESPANSO

Prodotto in granuli di 4-10 mm di diametro con struttura a celle chiuse. E’ un materiale

che non si decompone durante l’uso, molto leggero e altamente incoerente, con

porosità molto elevata ma con capacità di ritenzione idrica estremamente ridotta (Tab.

16). Possiede CSC e potere tampone praticamente nulli, per cui viene aggiunto al

substrato (es. torba) esclusivamente per migliorarne la porosità libera. E’ da preferire

la granulometria da 4-5 mm, che, inserita nei miscugli in misura del 15-30% del

volume, riduce i pericoli di asfissia radicale, evitando ristagni di umidità nei

contenitori. Nella coltivazione di specie ornamentali epifite, il polistirolo può essere

impiegato in proporzioni maggiori, ma mai superiori al 50%, in quanto verrebbe

eccessivamente ridotta la coerenza e la

capacità di ritenzione idrica. L’aggiunta

del polistirolo ai miscugli deve essere

effettuata dopo l’eventuale sterilizzazione

degli altri componenti, poiché non resiste

né al calore, né ai prodotti chimici

fumiganti (es. bromuro di metile).

SCHIUMA DI UREA-FORMALDEIDE (HYGROMULL)

A differenza del polistirolo, ha una struttura a celle aperte e può assorbire acqua nella

misura del 50-70% del volume. Questo materiale è leggero (10-30 kg m-3) ma poco

stabile, soprattutto in ambiente acido, dove può essere degradato per il 15-25% nell’arco

di un anno. In seguito alla degradazione viene liberato azoto che si rende, tuttavia,

64

disponibile per le piante in pro-

porzione molto bassa. In commercio è

presente schiuma, con un contenuto in

formaldeide inferiore al 25%, sia sotto

forma di granuli che di blocchi. Prima

del suo impiego è importante

assicurarsi che non sia presente

formaldeide libera, tossica per le

piante. Entra nella preparazione dei

substrati con le stesse funzioni del

polistirolo e va impiegata fino ad una

percentuale del 20-30% del volume.

POLIURETANO ESPANSO O SCHIUMA POLIURETANICA

Materiale a bassa densità (12-18 kg m-3) con struttura porosa che permette di assorbire

una quantità di acqua pari al 70% del suo volume. E’ chimicamente inerte, in quanto

presenta un pH pressoché neutro (6.5-7.0), non contiene elementi nutritivi utili per le

piante e non subisce decomposizione. In commercio è possibile reperirlo sotto forma di

granuli, cubetti per la radicazione o blocchi. Come la lana di roccia, può essere impiegato

anche da solo per la coltivazione in fuori suolo.

RESINE A SCAMBIO IONICO

Queste resine sono polimeri sintetici in grado di trattenere cationi (K+, NH4+, Ca2+,

Mg2+ ecc.) ed anioni (NO3–, SO4

2–, PO43– ecc.) e di scambiarli con altri ioni presenti

nell’acqua di irrigazione. Possono venire aggiunte ai substrati in dosi pari al 2-10% del

volume, al fine di aumentarne la capacità di ritenzione idrica, per regolare

l’assorbimento e la cessione degli elementi nutritivi e, quindi, evitare eccessi di

salinità.

Preparazione dei miscugliL’impiego di miscugli si rende necessario per abbassare il costo dei substrati e/o per

migliorare alcune caratteristiche dei componenti originali. Ad es. si possono

aggiungere: torba, vermiculite, fibra di cocco, terricci di bosco e di foglie, segatura e

Fig. 22 – Coltivazione di anthurium su schiumapoliuretanica.

65

pula di riso per aumentare la capacità di ritenzione idrica; perlite, polistirolo, sabbia

grossolana, argilla espansa, tufi vulcanici, corteccia di pini grossolana e aghi di pino per

aumentare la porosità libera e il drenaggio; torba bionda e terra di brughiera per

innalzare l’acidità; più elevati quantitativi di materiale organico o idonee quantità di

terreno argilloso per aumentare la CSC e il potere tampone; substrati a bassa velocità

di decomposizione per favorire maggiore durata e stabilità. Nella tab. 18 si riportano, a

titolo indicativo, alcune proprietà fisiche di miscugli ottenuti con quantità diverse di

torba e altri materiali organici e inorganici. A questo proposito sembra opportuno

segnalare che le caratteristiche dei miscugli rappresentano raramente la media di quelle

dei componenti impiegati in quanto con la miscelazione vengono modificati gli assetti

tra le singole particelle e di conseguenza le relazioni di carattere fisico e chimico.

Tab. 18 – Proprietà fisiche di substrati costituiti da torba in miscela con alcuni materiali organici oinorganici (da AA.VV.).

Caratteristiche e materiali Torba (% vol.)

25 50 75

PA (kg m-3)

Corteccia compostata 185 145 125

Perlite 135 120 95

Polistirolo espanso 40 50 62

Porosità totale (% vol.)

Corteccia compostata 86 90 92

Perlite 93 94 96

Polistirolo espanso 40 63 77

Porosità libera (% vol.)

Corteccia compostata 21 25 20

Perlite 66 63 53

Polistirolo espanso 33 38 27

Capacità di ritenzione idrica (% vol.)

Corteccia compostata 65 65 72

Perlite 27 31 43

Polistirolo espanso 7 25 50

In generale, per quanto riguarda la dotazione di principi nutritivi, sono da preferire

miscugli relativamente poveri, al fine di poter meglio gestire la coltura, apportando i

nutrienti (tipi e quantitativi) nei momenti più idonei al soddisfacimento delle richieste

66

delle diverse specie.

Il giusto rapporto tra i diversi costituenti di un miscuglio varia anche in funzione delle

condizioni ambientali in cui si opera, infatti, in condizioni di temperature elevate, per

evitare rapido essiccamento, è razionale l’impiego di componenti che possiedano la

maggiore capacità di ritenzione idrica e non permettano veloce evaporazione (es.

torba) e che nello stesso tempo garantiscano resistenza alla decomposizione (es. aghi

e scorza di pino). Quando, invece, si opera in ambienti umidi e con bassa radiazione

solare dovranno essere preferiti i componenti caratterizzati da buona porosità per

garantire buon drenaggio, con conseguente rapido sgrondo delle acque in eccesso. In

questo caso si dovranno aggiungere substrati più grossolani rappresentati ad esempio

da sabbia, pomice, trucioli di legno, argilla espansa, polistirolo espanso.

Le esigenze fino ad ora sinteticamente esposte, portano alla formulazione di miscugli

per la cui preparazione dovrà essere necessariamente previsto l’impiego di macchine

idonee all’ottenimento di una massa omogenea più facilmente mescolabile,

sufficientemente umida e con buona calibratura delle particelle (es. trinciatrici, mulini,

vagli rotanti, setacci, umidificatori). Ciò al fine di ricavare un prodotto standard con

caratteristiche note e costanti nel tempo. Tale condizione permetterà di definire con più

precisione interventi per la conduzione della coltura impostando, ad esempio,

programmi razionali di irrigazione e concimazione che risulteranno più confacenti alle

diverse specie nelle diverse fasi fenologiche. Queste modalità operative hanno

condotto alla preparazione di un numero ridotto di miscugli validi per molte specie

che, pur non fornendo sempre risultati ottimali, rivestono un certo interesse (es. John

Innes Compost, U.C. soil mix, Cornell peat-lite mixes).

PARTE SECONDA

Aspetti chimici e fisiologicidella nutrizione

Elementi di chimica utili per lagestione dell’irrigazione

fertilizzanteSambo P., Gianquinto G.

In questo capitolo, diretto agli operatori e tecnici agricoli, vengono trattati alcuni

argomenti di chimica generale ritenuti basilari ai fini della preparazione e gestione

delle soluzioni nutritive. Gli argomenti sono presentati a livello molto elementare per

facilitarne la comprensione anche a chi non è in possesso di basi conoscitive

specifiche.

Materia, elementi, composti, atomi e molecoleCon il termine generico di materia si indica tutto ciò che occupa spazio e possiede

massa. La materia che ai nostri sensi si può presentare sotto forma solida, liquida o

gassosa, è costituita da 103 elementi diversi variamente combinati tra loro. Un

elemento è una sostanza che non può essere decomposta in sostanze più semplici per

mezzo di processi chimici. Ciascuno degli elementi possiede un nome ed un simbolo

(Tab. 19).

Tutti gli elementi sono costituiti da piccole particelle indivisibili dette atomi. Un

atomo è la più piccola porzione di materia in cui può essere suddiviso un elemento

chimico conservando ancora le proprie caratteristiche. L’atomo è quindi la più piccola

parte di un elemento che può prendere parte ad una reazione chimica. E’ composto da

un nucleo e da elettroni. Il nucleo che contiene neutroni (particelle prive di carica

elettrica) e protoni (particelle cariche positivamente) si trova al centro dell’atomo e ne

determina la massa (peso). Gli elettroni sono particelle cariche negativamente che

71

pesano pochissimo e ruotano attorno al nucleo su orbite caratterizzate da diversi livelli

di energia (a orbite più esterne corrispondono livelli energetici superiori). Non è

possibile assegnare orbite precise agli elettroni, tuttavia il loro movimento non è

completamente arbitrario ed essi occupano certe zone di spazio preferenziali attorno

ai nuclei, dette orbitali. Le proprietà chimiche di un atomo dipendono essenzialmente

dal numero e dalla disposizione dei suoi elettroni più esterni, in quanto sono questi a

interagire durante le reazioni chimiche.

Ogni elemento ha caratteristiche proprie che lo distinguono dagli altri e tra queste il

peso dei suoi atomi è una delle più importanti. Poiché gli atomi sono entità di materia

molto piccole, il loro peso non si esprime in grammi ma è rappresentato da un numero

puro dato dal rapporto tra il peso dell’atomo in esame e il peso di un atomo di

riferimento. L’atomo preso come riferimento fu dapprima l’idrogeno, poi l’ossigeno,

attualmente è un isotopo(1) del carbonio al quale è stato assegnato il peso atomico

(p.a.) 12. La scala dei pesi atomici (Tab. 19) è quindi relativa al valore assegnato

all’atomo di riferimento.

Tab. 19 - Simbolo chimico e peso atomico dei principali elementi chimici di interesse agrario.

Elementi Simboli Pesi Elementi Simboli Pesi

atomici atomici

Carbonio C 12.01 Magnesio Mg 24.30

Idrogeno H 1.008 Calcio Ca 40.08

Ossigeno O 16.00 Ferro Fe 55.84

Azoto N 14.01 Manganese Mn 54.94

Fosforo P 30.97 Rame Cu 63.55

Potassio K 39.10 Zinco Zn 65.39

Zolfo S 32.07 Boro B 10.81

Cloro Cl 35.45 Molibdeno Mo 95.94

Sodio Na 22.99 Alluminio Al 26.98

Silicio Si 28.09 Selenio Se 78.96

72

(1) Alcuni elementi contengono atomi chimicamente identici ma di peso diverso, in quanto possiedono unnumero differente di neutroni. Questi atomi vengono chiamati isotopi. Il peso dell’elemento è quindi datodalla media ponderata dei pesi atomici degli isotopi che costituiscono l’elemento. Ad es. il cloro ècostituito da due isotopi che hanno peso atomico di 34.97 (circa il 76% degli atomi) e 36.97 (circa il 24%degli atomi), per cui il peso atomico medio diventa pari a 35.45.

I composti sono dei sistemi omogenei costituiti da due o più elementi legati in

combinazione chimica secondo proporzioni definite e costanti. In seguito alla

combinazione chimica, i singoli elementi perdono le loro caratteristiche e proprietà

chimiche, mentre il composto ne acquisisce di proprie. Ad esempio, H2 e O2 sono

gassosi a temperatura ambiente, mentre H2O, che è un composto di questi due

elementi, è liquido e le altre sue proprietà fisiche e chimiche sono completamente

diverse dagli elementi originari.

Le molecole sono le parti più piccole di una sostanza che possono esistere da sole

mantenendo le caratteristiche chimiche di quella sostanza. Sono costituite da uno o più

atomi che possono essere dello stesso tipo oppure differenti. La composizione

molecolare di una sostanza può essere descritta con delle formule, utilizzando i

simboli degli elementi che costituiscono così una specie di alfabeto chimico. Nelle

formule chimiche compaiono spesso dei piccoli numeri al piede di alcuni simboli ad

indicare quanti atomi di quell’elemento sono presenti nella molecola di una

determinata sostanza. La formula dà allora due tipi di informazione: una qualitativa

che dice quali elementi sono presenti in una certa sostanza, l’altra quantitativa che dice

in quali rapporti si trovano gli atomi di questi elementi. Ad es., H2O significa che una

molecola di acqua è costituita da due atomi di idrogeno combinati con un atomo di

ossigeno.

Il peso molecolare (p.m.) di una sostanza è uguale alla somma dei pesi degli atomi che

costituiscono la molecola (Tab. 20).

Tab. 20 – Calcolo del peso molecolare di alcune sostanze.

Sostanze Somma dei pesi atomici Pesi molecolari

HCl 1.008 + 35.45 36.458

H2O (1.008 × 2) + 16.00 18.016

NaCl 22.99 + 35.45 58.44

H2SO4 (1.008 × 2) + 32.07 + (16.00 × 4) 98.086

K2SO4 (39.10 × 2) + 32.07 + (16.00 × 4) 174.27

HNO3 1.008 +14.01 + (16.00 × 3) 63.018

Ca(NO3)2 40.08 + [14.01 + (16.00 × 3)] × 2 164.1

73

Nella tabella 21 sono riportati i pesi molecolari (arrotondati al primo decimale) dei

più comuni composti utilizzati per la preparazione delle soluzioni nutritive. A questo

proposito è da rilevare che talvolta alcune sostanze contengono nei loro cristalli delle

molecole di acqua che devono essere tenute in considerazione nel calcolo del peso

molecolare.

Tab. 21 - Peso molecolare di alcuni dei più comuni acidi e sali utilizzati nelle soluzioni nutritive.

Composti Formule Chimiche Pesi

Molecolari

Acido nitrico 100% HNO3 63

Acido fosforico 100% H3PO4 98

Nitrato di calcio (sale puro) Ca(NO3)2 • H2O 182.1

Nitrato di calcio (commerciale) 5[Ca(NO3)2 • 2H2O] • NH4NO3 1080.5

Nitrato di potassio KNO3 101.1

Nitrato di ammonio NH4NO3 80.0

Nitrato di magnesio (esaidrato) Mg(NO3)2 • 6H2O 256.3

Fosfato monopotassico KH2PO4 136.1

Fosfato monoammonico NH4H2PO4 115.0

Solfato di potassio K2SO4 174.3

Solfato di magnesio (eptaidrato) MgSO4 • 7H2O 246.3

Solfato di manganese (monoidrato) MnSO4 • H2O 169.0

Solfato di zinco (eptaidrato) ZnSO4 • 7H2O 287.5

Borax (tetraborato di sodio decaidrato) Na2B4O7 • 10H2O 381.2

Solfato di rame (pentaidrato) CuSO4 • 5H2O 249.7

Molibdato di sodio (biidrato) Na2MoO4 • 2H2O 241.9

Moli e peso molareTutte le reazioni chimiche coinvolgono atomi o molecole in rapporti numerici ben

definiti, ma poiché atomi e molecole sono quantità di materia estremamente più

piccole di quelle che si possono manipolare in un laboratorio, è stata introdotta una

unità di misura che appare molto utile per i calcoli. Tale unità di misura è la mole (M)

che rappresenta la quantità di materia il cui peso espresso in grammi (peso molare) è

numericamente uguale al peso atomico o molecolare dell’elemento o composto

considerato. Ad una mole corrisponde un numero ben definito di atomi o molecole.

74

Tale numero è pari a 6.023 × 1023 ed è conosciuto come numero di Avogadro.

Sottomultipli della mole sono la millimole (mM) che è un millesimo di M e la

micromole (µµM) che è un millesimo di mM o un milionesimo di M.

Da quanto esposto si evince quindi che in una mole di idrogeno (1.008 g di H) c’è lo

stesso numero di atomi presenti in una mole di azoto (14.01 g di N), zolfo (32.07 g di

S), calcio (40.08 g di Ca) e così via. Lo stesso vale per le molecole, per cui una mole

di solfato di zinco (287.5 g di ZnSO4) contiene lo stesso numero di molecole di una

mole di solfato di rame (249.7 g di CuSO4), acido nitrico (63.0 g di HNO3),

bicarbonato di sodio (84.0 g di NaHCO3), ecc.

L’utilità di questa unità di misura appare evidente quando si voglia far avvenire una

reazione. Ad esempio:

HNO3 + NaHCO3 <=> CO2+ H2O + NaNO3

coinvolge una molecola di acido nitrico (HNO3, peso molecolare pari a 63) e una

molecola di bicarbonato di sodio (NaHCO3, peso molecolare pari a 84). Affinché

questa reazione avvenga è necessario rispettare il rapporto di 1:1 tra le molecole delle

due sostanze. Ciò significa utilizzare 63 g di acido nitrico (1 mole di HNO3) e 84 g di

bicarbonato di sodio (1 mole di NaHCO3) o, comunque, quantità tali da mantenere il

rapporto in peso HNO3:NaHCO3 pari a 63:84.

Elettroliti, ioni e dissociazione ionicaAlcuni composti, i cosiddetti elettroliti (composti che allo stato fuso o in soluzione

conducono elettricità), quando vengono sciolti in acqua si dissociano, cioè si

disperdono allo stato di ioni. Gli ioni sono atomi o raggruppamenti atomici aventi

cariche elettriche positive o negative, come ad esempio Na+, Cl-, SO42-. Gli ioni hanno

proprietà diverse da quelle degli atomi o gruppi atomici da cui derivano. Gli elettroliti

si distinguono in forti e deboli in relazione al loro grado di dissociazione, cioè alla

frazione o percentuale di sostanza che può dissociarsi. Gli elettroliti forti sono

essenzialmente sotto forma ionica anche in soluzioni concentrate e la dissociazione

diventa pressoché totale in soluzione diluita.

75

Esempi tipici di elettroliti forti sono:

Cloruro di sodio NaCl <=> Na+ + Cl-

Solfato di zinco ZnSO4 <=> Zn2+ + SO42-

Acido nitrico HNO3 <=> H+ + NO3-

Idrossido di sodio NaOH <=> Na+ + OH-

Gli elettroliti deboli sono debolmente dissociati quando si trovano a concentrazioni

normali. La loro dissociazione aumenta con la diluizione ma diventa, in teoria, totale

solo a diluizione infinita. Esempi tipici di elettroliti deboli sono:

Acido acetico CH3COOH <=> H+ + CH3COO-

Idrossido di ammonio NH4OH <=> NH4+ + OH-

Legami chimici, valenza e numero di ossidazioneOgni elemento ha, per sue caratteristiche intrinseche, una determinata propensione a

cedere, acquistare o condividere i suoi elettroni più esterni dando origine a legami

chimici e quindi a dei composti. I legami chimici, cioè le forze che tengono uniti gli

atomi gli uni agli altri, sono fondamentalmente di due tipi:

- Legami covalenti, o omopolari, ottenuti per la condivisione di una o più coppie di

elettroni fra atomi diversi. La formazione del legame avviene per sovrapposizione

degli orbitali atomici che ospitano gli elettroni partecipanti al legame. Questo risulterà

tanto più forte quanto maggiore è il grado di sovrapposizione tra gli orbitali.

Per esempio, l’ossigeno è in grado di mettere in comune due elettroni con l’idrogeno

per formare l’acqua.

76

- Legami ionici, o eteropolari, ottenuti per trasferimento di elettroni da una sostanza

ad un’altra con formazione di composti costituiti da ioni di carica opposta. La stabilità

del legame è dovuta per la massima parte all’energia degli ioni di segno opposto.

Per esempio, il sodio cede al cloro un elettrone per formare il cloruro di sodio.

Sulla base di quanto esposto si può dare la definizione di valenza di un elemento che

rappresenta “il numero di elettroni che un atomo può acquistare, cedere o condividere

quando si lega ad uno o più atomi di altri elementi”, oppure “il numero di legami ionici

o covalenti mediante i quali un atomo si può legare con atomi di altri elementi”.

Tuttavia bisogna tenere presente che molti elementi possono presentare una valenza

variabile: ad esempio, in HCl il cloro “vale” 1, mentre in Cl2O7 “vale” 7; lo zolfo

presenta valenza diversa non solo quando forma composti con idrogeno e ossigeno

(H2S o SO2), ma essa è variabile anche nei confronti dello stesso ossigeno (SO2 e

SO3). Lo schema seguente mette in evidenza questo fenomeno nel caso dello zolfo (S).

Questo modo di considerare la valenza degli elementi appare in molti casi inadeguato.

Infatti, un atomo nel momento in cui cede o acquista o condivide degli elettroni per

legarsi con un altro, modifica le sue caratteristiche elettroniche. Per indicare lo stato

in cui si trova un atomo nelle diverse molecole in cui compare, è stato perciò introdotto

il concetto di numero di ossidazione. I numeri di ossidazione sono numeri positivi o

negativi e rappresentano le cariche che possono venire attribuite agli elementi, in

77

Legame con HS bivalente

Legame con OS tetravalente

Legame con OS esavalente

modo tale che in una molecola neutra la loro somma sia zero. Si deve tuttavia

sottolineare che nella maggior parte dei casi le cariche attribuite agli elementi con i

numeri di ossidazione non sono “reali” ma “formali”. Si tratta di cariche reali solo nel

caso di composti ionici. Questo concetto, rispetto a quello della valenza, permette

quindi di attribuire un segno + o – al numero di elettroni che un atomo può utilizzare

per formare i legami e di identificare anche quali possono essere le diverse

combinazioni di atomi che si legano tra di loro.

Mentre nei composti ionici il numero di ossidazione (n.o.) è molto facilmente

individuabile in quanto coincide con le cariche elettriche effettivamente presenti, per

gli altri composti è necessario fare riferimento ad alcune regole:

1) La somma dei n.o. degli atomi presenti in un composto è sempre 0;

2) Gli elementi allo stato atomico o molecolare hanno n.o. pari a 0 (es. H2, O2, Cl2);

3) Gli elementi sottoelencati presentano invariabilmente in tutti i loro composti il

numero di ossidazione a fianco indicato:

Na, K = +1

Mg, Ca, Zn = +2

B, Al = +3

F = –1

4) H = +1, a eccezione dei composti con gli elementi che presentano invariabilmente

n.o. positivo nei quali l’idrogeno ha valore –1;

5) O = –2, salvo nei perossidi (H2O2 e derivati) nei quali l’ossigeno ha n.o. = –1.

6) Tutti gli altri elementi hanno n.o. variabili (Tab. 22).

Tab. 22 – Principali elementi chimici di interesse agrario e loro “numero di ossidazione”.

Elementi n.o. Elementi n.o.

N –3 +3 +5 Mn +2 +4 +6 +7

B +3 Mo +2 +3 +4 +5 +6

Ca +2 O –2 (–1)

C –4 +4 K +1

Cl –1 +1 +3 +4 +5 +7 Cu +1 +2

Fe +2 +3 Si +4 (–4)

P +1 +3 +5 –3 Zn +2

H +1 (–1) S –2 +4 +6

Mg +2 Se –2 +4 +6

Na +1 Al +3

78

Sulla base di queste regole risulta relativamente facile determinare il numero di

ossidazione anche di composti non citati nelle regole sopra esposte come riportato

nell’esempio che segue.

H2SO4

n.o. di H = +1 n.o. di O = –2

2H = +2

4O = –8

S = x

Risolvendo l’equazione: +2 –8 +x = 0

Si ottiene x = +6 che è il n.o. dello S nel H2SO4

Si definisce peso equivalente di un elemento il rapporto tra il suo peso atomico e la

valenza. Il peso equivalente di una sostanza (es.acido o base), invece, è dato dal suo

peso molecolare diviso per il numero di elettroni che può accettare o cedere (n.o.). Il

grammo-equivalente o equivalente è il peso equivalente espresso in grammi, per cui il

milliequivalente (meq) è pari a un millesimo di grammo-equivalente. Ad esempio: il

peso equivalente di NO3– è uguale al suo peso molecolare, mentre quello di SO4

2– è

pari alla metà del suo peso molecolare, poiché nel primo caso il numero di ossidazione

è –1, nel secondo è –2. Di conseguenza il numero di equivalenti di una sostanza, che

interviene in una reazione, è pari al numero di moli moltiplicato per la valenza.

Soluzioni e loro proprietàL’unione di due o più sostanze costituisce un miscuglio che può essere:

1) eterogeneo, quando è costituito da più fasi, ovvero le sue componenti sono sempre

distinguibili. In particolare si parla di emulsione quando una componente liquida è

dispersa in un’altra componente liquida (es. acqua e olio) e di sospensione quando una

componente solida è dispersa in una componente liquida o gassosa;

2) omogeneo, quando è costituito da un’unica fase, ovvero le sue componenti non sono

distinguibili. Questo è il caso delle soluzioni, in cui i composti originari perdono

alcune delle loro caratteristiche iniziali conferendone di nuove al miscuglio. Le

soluzioni possono essere gassose, solide o liquide ma queste ultime sono le più

importanti dal punto di vista pratico. Possono essere costituite da due o più composti:

il più abbondante è detto solvente, mentre l’altro/i è indicato come soluto. Nelle

soluzioni non è possibile distinguere il solvente dal soluto poiché le particelle di

quest’ultimo sono rappresentate da molecole o ioni.

79

Solubilità e precipitazione

La quantità massima di soluto che si può sciogliere in un dato volume di solvente è

definita solubilità (Tab. 23). Se si supera tale quantità la soluzione si definisce satura

e l’eccesso di soluto precipita. Come si può osservare dalla stessa tabella la solubilità

varia con la temperatura aumentando più o meno intensamente con essa. Quando una

soluzione è molto al di sotto del limite di saturazione è detta diluita, quando vi si

avvicina è detta concentrata.

Tab. 23 – Solubilità in acqua dei principali composti.

Composti Solubilità

(g per 100g)

Nomi Formule 0°C 20°C

Nitrato di calcio Ca(NO3)2 102 122

Nitrato d’ammonio NH4NO3 120 192

Nitrato di potassio KNO3 14 32

Nitrato di magnesio Mg(NO3)2 26 (*) 58.6 (**)

Urea CO(NH2)2 66 103

Solfato di potassio K2SO4 7 11

Solfato di magnesio MgSO4 • 7H2O 26 (*) 72 (**)

Solfato di ferro FeSO4 • 7H2O 15.6 (*) 52.8 (**)

Fosfato monopotassico KH2PO4 14 23

Fosfato monoammonico NH4H2PO4 23 37

Fosfato biammonico (NH4)2HPO4 43 66

Cloruro di sodio NaCl 31.7 (**)

Cloruro di calcio CaCl2 67.8 (**)

Cloruro di potassio KCl 86.8 (**)

Da Rampini e Saibene, 1997.(*) da Bunt, 1988.(**) da Merck Index, 1996.

Con il termine concentrazione di una soluzione si indica il rapporto tra la quantità di

soluto e la quantità di solvente che comunemente si può esprimere:

- in percento in peso (grammi di soluto in 100 g di soluzione);

- in percento di volume (grammi di soluto in 100 cc o ml di soluzione);

- grammi litro (grammi di soluto in un litro di soluzione);

- molarità (numero di moli presenti in un litro di soluzione).

80

Per spiegare perché solo alcune sostanze entrano in soluzione, cioè si sciolgono in un

solvente, è necessario considerare la natura dei composti miscelati. Esistono infatti

molecole completamente neutre dal punto di vista elettrico (apolari), altre invece che

pur essendo neutre nel loro complesso, hanno una polarità (formazione di carica

elettrica) più o meno accentuata; esistono poi sostanze ioniche che presentano

componenti con cariche elettriche libere. Tali caratteristiche si manifestano sia nel

solvente che nel soluto. La solubilità di una sostanza è tanto maggiore quanto più le

sue caratteristiche elettriche sono simili a quelle del solvente. L’acqua, composto

polare, riuscirà quindi a sciogliere molto bene composti polari (es. zuccheri) o ionici

(es. sali). Nel caso di una soluzione di cloruro di sodio (NaCl), ad esempio, ogni ione

Na+ sarà circondato dalla parte polarizzata negativamente delle molecole d’acqua,

mentre il Cl– verrà circondato dalla parte polarizzata positivamente. Questo favorisce

la solubilizzazione del sale come indicato nello schema seguente.

pH e potere tampone

Il pH è per definizione il logaritmo negativo della concentrazione di ioni (H+) presenti

in una soluzione:

pH = – log10 [H+]

Quindi, se in un litro di soluzione ci sono 0.000001 moli (10–6 moli) di H+, il pH sarà

uguale a 6.

In termini pratici il fatto che il pH indichi la concentrazione di H+ di una soluzione

(nutritiva, circolante ecc.) è importante perché permette di valutarne l’acidità.

Per convenzione i valori del pH variano da 0 a 14, dove 0 indica il massimo valore di acidità

e 14 il valore massimo di alcalinità. La neutralità viene indicata da pH 7 che è il valore

dell’acqua pura,dove sono presenti 10–7 moli L–1 di H+ bilanciate da 10–7 moli L–1 di OH–.

81

Se all’acqua però viene aggiunto un acido, HNO3 per esempio, questo tenderà a

dissociarsi aumentando la quantità di H+ liberi (non bilanciati) nella soluzione,

facendo abbassare (acidificando) il pH come appare dalla reazione:

HNO3 + H2O <=> NO3– + 2H+ + OH–

La caratteristica polarità dell’acqua permette ad alcuni composti in essa disciolti (sali,

acidi, basi) di dissociarsi in ioni, che rappresentano la forma chimica assorbibile dalle

piante. In Tab. 24 si riportano le forme neutre e dissociate di alcuni composti utilizzati

in agricoltura.

Tab. 24 - Dissociazione dei principali composti.

Composti Dissociazione

Acido nitrico HNO3=>H++NO3-

Nitrato d’ammonio NH4NO3=>NH4++NO3

-

Nitrato di calcio (*) Ca(NO3)2=>Ca2++2NO3-

Nitrato di potassio KNO3=>K++NO3-

Acido solforico H2S04=>2H++S042-

Solfato di potassio K2SO4=>2K++SO42-

Solfato di magnesio MgS04=> Mg2++SO42-

Solfato ferroso FeS04=>Fe2++SO42-

Acido fosforico (**) H3PO4=>H++H2PO4-

Fosfato monopotassico KH2PO4=>K++ H2PO4-

Cloruro di sodio NaCl=>Na++Cl-

Anidride carbonica CO2+H2O=>2H++CO32-

(*) Il nitrato di calcio commerciale contiene anche azoto ammoniacale, derivato da nitrato ammonico, oltrea molecole d’acqua derivate dal processo di cristallizzazione. La formula del sale pertanto risulta essere:5[Ca(NO3)2 • 2H2O] • NH4NO3. Nei successivi capitoli relativi al calcolo delle soluzioni nutritive si faràriferimento al prodotto commerciale e non al sale puro.

(**) Viene riportata soltanto la prima dissociazione in quanto l’unica possibile in considerazione dei livellidi pH normalmente adottati nella preparazione delle soluzioni nutritive.

Alcune delle reazioni di dissociazione riportate nella tabella liberano ioni idrogeno

(H+) e quindi l’utilizzo di tali sostanze comporta un aumento dell’acidità. Nella

gestione delle soluzioni nutritive quindi, particolare attenzione deve essere posta non

solo all’uso degli acidi, ma anche all’impiego di altri composti quali, ad esempio, il

fosfato monopotassico e l’anidride carbonica che a loro volta agiscono in maniera

abbastanza incisiva nell’abbassare il pH.

82

Si dice che una soluzione o sospensione ha potere tampone quando il suo pH non

viene facilmente modificato in seguito all’aggiunta di acidi o basi: la variazione di pH

richiede cioé una quantità di base o di acido superiore a quella deducibile dal pH

stesso. Manifestano proprietà tampone le soluzioni di acidi o di basi deboli i cui

idrogenioni (H+) o ossidrilioni (OH–) sono soltanto parzialmente dissociati. In queste

soluzioni, infatti, affinché vi sia una sensibile variazione di pH devono essere sostituiti

anche quegli H+ o OH– che non sono inizialmente dissociati ma che si dissociano

gradualmente per effetto della variazione di pH conseguente all’aggiunta di una base

o di un acido alla soluzione. Normalmente, nelle soluzioni nutritive il potere tampone

viene assicurato dalla presenza dell’acido carbonico e dei suoi sali la cui azione verrà

successivamente illustrata.

Osmosi, pressione osmotica ed elettroconducibilità

Quando si aggiungono delle sostanze a una soluzione nutritiva, queste, oltre a

modificare il pH, influenzano anche alcune caratteristiche fisiche del miscuglio. Tra

queste, la pressione osmotica assume particolare importanza poiché interferisce

sensibilmente con la capacità delle piante di assorbire acqua e nutrienti.

Per definizione l’osmosi è un principio naturale secondo cui, se due soluzioni di

differente concentrazione salina sono separate da una membrana semipermeabile –

cioè permeabile solo alle molecole del solvente (acqua) – l'acqua passa

spontaneamente dalla soluzione meno concentrata a quella più concentrata,

esercitando sulla membrana una forza chiamata pressione osmotica. Se sulla

superficie libera della soluzione più concentrata viene però esercitata una pressione

molto elevata (15 – 20 atm) è possibile invertire il processo e indurre un passaggio di

solvente (acqua) verso la soluzione più diluita. Ripetendo più volte il passaggio è

possibile quindi desalinizzare una soluzione o, meglio, ottenere acqua caratterizzata da

un basso contenuto di sali (acqua osmotizzata).

La pressione osmotica è

tanto più elevata quanto

maggiore è la differenza

di concentrazione tra le

due soluzioni; dipende

dalla quantità di ioni

presenti nel miscuglio,

ma non dal tipo di ione.

83

Di conseguenza, sali diversi causano un aumento più o meno accentuato della

pressione osmotica di una soluzione, in relazione al numero di ioni che liberano per

dissociazione.

Ad esempio:

K2SO4 <=> 2K+ + SO4–2 (3 ioni)

CaSO4 <=> Ca2+ + SO4–2 (2 ioni)

Poiché la misurazione della pressione osmotica è piuttosto difficoltosa, nella pratica si

ricorre alla determinazione della concentrazione salina per mezzo della misura della

conducibilità elettrica o elettroconducibilità (EC) della soluzione. Essa misura la

capacità delle soluzioni di condurre la corrente elettrica e aumenta con la

concentrazione di soluti. L’EC viene espressa comunemente in milliSiemens/cm (mS

cm-1), o microSiemens/cm (µS cm-1); talvolta viene usato anche il mmhos cm-1 che

corrisponde al mS cm-1. Bisogna ricordare, tuttavia, che l’EC aumenta con la

temperatura della soluzione che deve essere quindi tenuta in considerazione durante la

misura, a meno che non si utilizzino strumenti (conduttivimetri) in grado di correggere

automaticamente i valori di EC rilevati.

Composti chimici

Ossidi e Idrossidi

Con il termine ossido si indica il composto derivante dalla reazione di un metallo con

l’ossigeno. Tali composti, quando messi in soluzione acquosa, hanno reazione basica

(alzano il pH) e formano gli idrossidi. Ad esempio:

Na2O + H2O => 2NaOH

CaO + H2O => Ca(OH)2

Gli idrossidi contengono sempre nella loro molecola un gruppo atomico OH– che

viene chiamato “ossidrile”. Ogni metallo, per formare il suo idrossido si legherà a tanti

ossidrili quante sono le sue valenze. Gli idrossidi aggiunti in soluzione ne alzano il pH;

la loro “forza” varia in relazione alla capacità di dissociarsi totalmente o parzialmente,

liberando il metallo (sotto forma ionica) e i gruppi ossidrilici ad esso legati.

84

Si possono individuare quindi:

Idrossidi fortissimi: NaOH; KOH; LiOH; Ba(OH)2

Idrossidi forti: Ca(OH)2; Sr(OH)2

Idrossidi di media forza Mg(OH)2; Ag(OH)

Idrossidi deboli: Al(OH)3

Idrossidi debolissimi: Idrossidi dei metalli pesanti (Pb, Cr, ecc.)

Anidridi e Acidi

Con il termine anidride si indica il composto derivante dalla reazione di un non

metallo con l’ossigeno. Tali composti, quando messi in soluzione acquosa, hanno

reazione acida (abbassano il pH) e formano gli acidi. Gli acidi vengono distinti in

ossiacidi e idracidi a seconda che contengano ossigeno o meno (Tab. 25).

Tab. 25 - Principali ossiacidi e idracidi.

Ossiacidi Idracidi

Nomi Formule Nomi Formule

Ac. Solforoso H2SO3 Ac. Fluoridrico HF

Ac. Solforico H2SO4 Ac. Cloridrico HCl

Ac. Nitroso HNO2 Ac. Bromidrico HBr

Ac. Nitrico HNO3 Ac. Iodidrico HI

Ac. Fosforico H3PO4 Ac. Solfidrico H2S

Tutti i tipi di acido hanno comunque in comune la presenza di idrogeno che conferisce

loro la capacità di abbassare il pH di una soluzione. Quando un acido viene messo in

soluzione si ha la sua dissociazione con liberazione di H+.

Analogamente a quanto riferito per gli idrossidi, la capacità di un acido di dissociarsi

totalmente o parzialmente indica la “forza di un acido”. Si possono individuare quindi:

Acidi fortissimi: HCl; HBr; HI; HNO3

Acidi forti: H2SO4

Acidi di media forza: HNO2; H3PO4; H2SO3

Acidi deboli: H2S; H2CO3; H3BO3

Acidi debolissimi: H2SiO3; HCN

85

Sali

Il sale è un composto in cui uno o più idrogeni di un acido sono stati sostituiti da un

metallo derivante da un idrossido, secondo lo schema seguente:

XOH + HY = XY + H2O

Idrossido Acido Sale Acqua

Normalmente quando avviene una reazione tra un idrossido (che alza il pH) ed un

acido (che abbassa il pH) il sale che si ottiene è neutro in quanto i due reagenti si

neutralizzano. Tale affermazione non sempre è vera in quanto anche il sale una volta

messo in soluzione si dissocia formando nuovamente i composti (acido ed idrossido)

di partenza. Sulla base della “forza” di tali composti la reazione (pH) della soluzione

rimarrà invariata (acido e idrossido di pari forza), si abbasserà (acido forte e idrossido

debole) o si alzerà (acido debole e idrossido forte). Sulla base di quanto affermato, i

sali possono essere classificati in sali neutri, acidi e basici.

Sale neutro

NaNO3 + H2O => Na+ OH- + H+ NO3-

Idrossido forte Acido forte

Sale acido

CuSO4 + 2H2O => Cu(OH)2 + 2H+ + SO42–

Idrossido debole Acido forte

Sale basico

Na2CO3 + 2H2O => 2Na+ + 2OH– + H2CO3

Idrossido forte Acido debole

Sostanze chelanti

Con sostanze chelanti o chelati si fa riferimento a un gruppo di composti organici che,

legandosi ad atomi metallici, ne impediscono la conversione in forme insolubili.

Questi composti risultano particolarmente utili per mantenere in soluzione il ferro

nella preparazione delle soluzioni nutritive e quindi garantirne la disponibilità per le

piante. Il ferro, infatti, se viene somministrato sotto forma di sale inorganico (es.

solfato di Fe), può andare incontro a fenomeni di immobilizzazione nel substrato o di

precipitazione nella soluzione nutritiva, con conseguenti problemi di carenza. Ciò

avviene in ambiente basico e in assenza di ossigeno. L’uso dei chelanti impedisce tali

fenomeni e rende il ferro prontamente disponibile per le piante.

86

I principali composti utilizzati per la somministrazione di ferro alle piante sono

riportati in tab. 26:

Tab. 26 – Principali tipi di sali e chelati di ferro impiegati nella fertirrigazione.

Composti Contenuti in Fe (%)

Ferro inorganico

Solfato di ferro 20.5

Solfato di ferro 10.0

Solfato di ferro 7.0

Solfato di ferro 4.5

Ferro chelato

Fe-DTPA

(Diethylene Triamine Pentaacetic Acid) 10.0

Fe-EDDHA

(Ethylene Diaminebis (2-Hydroxyphenylacetic Acid)) 6.0

Fe-EDTA

(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid) 9.0

Fe-HEDTA

(Hydroxyethyl Ethylene Diamino Triacetic Acid) 5.0

Fe-Citrato 23.0

Nella scelta del prodotto da utilizzare

risulta molto più importante, rispetto al

titolo in ferro, considerare la stabilità del

composto al variare del pH. La frazione

di elemento che viene mantenuta in

soluzione dal chelante, infatti, è

strettamente legata a questo parametro

come riportato in fig. 23.

87

Fig. 23 – Percentuale di ferro trattenuta dalchelante al variare del pH della soluzione.

Le reazioni chimicheCon il termine ”reazione chimica” si indica una trasformazione della materia che

ne modifica la costituzione molecolare. Fondamentalmente si possono individuare

quattro tipi diversi di reazioni chimiche che vengono definite: di combinazione o

sintesi, di decomposizione o analisi, di sostituzione semplice e di sostituzione

doppia.

Alcune reazioni chimiche vengono chiamate reversibili in quanto possono avvenire in

un senso o in senso inverso a seconda di determinate condizioni di pressione,

temperatura ecc.

Reazioni di combinazione o di sintesi

Sono delle reazioni attraverso le quali due o più sostanze, semplici o composte, si

uniscono per dare sostanze più complesse:

H2 + Cl2 => 2HCl

Idrogeno Cloro Ac. Cloridrico

NH3 + HCl => NH4Cl

Ammoniaca Ac. Cloridrico Cloruro di ammonio

Reazioni di decomposizione o di analisi

Sono reazioni attraverso le quali un composto complesso viene scisso nei suoi

componenti iniziali o in composti più semplici:

2H2O => 2H2 + O2

Acqua Idrogeno Ossigeno

CaCO3 => CaO + CO2

Carbonato di Ca Ossido di Ca Anidride carbonica

88

Reazioni di sostituzione semplice

Sono delle reazioni attraverso le quali un elemento sostituisce un altro all’interno di

un composto:

Fe + CuSO4 => FeSO4 + Cu

Ferro Solfato di Cu Solfato di Fe Rame

Reazioni di doppia sostituzione

Sono delle reazioni attraverso le quali due composti reagiscono tra di loro in modo da

originare nuovi composti diversi da quelli di partenza:

NaCl + AgNO3 => AgCl + NaNO3

Cloruro di Na Nitrato di Ag Cloruro di Ag Nitrato di Na

Le reazioni di ossidoriduzione

Quando un elemento reagisce con un altro può verificarsi una variazione del numero

di ossidazione attraverso acquisto o perdita di elettroni; tale fenomeno viene indicato

con il nome di ossidoriduzione. In particolare, una sostanza si ossida quando perde

elettroni, si riduce quando li acquista.

Normalmente, durante una reazione di ossidoriduzione non si ha liberazione di

elettroni, in quanto questi passano da un atomo, che si ossida, ad un altro, che si

riduce, come nell’esempio seguente:

n.o. 0 +1 –1 +2 –1 0

Zn + 2HCl => ZnCl2 + H2

Il n.o. dello zinco passa da 0 a +2 e quindi si ossida;

Il n.o. dell’idrogeno passa da –1 a 0 e quindi si riduce.

89

StechiometriaL’interpretazione in termini di peso di una reazione risulta molto importante dal punto

di vista pratico. Infatti, una volta conosciuta la reazione da far avvenire, si potranno

calcolare le quantità di reagenti necessari ad ottenere una certa quantità di prodotto.

Per semplicità verranno ora riportati due esempi.

Trattando lo zinco (Zn) con acido solforico (H2SO4) è possibile produrre idrogeno

molecolare (gassoso). I calcoli seguenti serviranno a produrre 3 kg di H2.

Inizialmente è necessario individuare la reazione:

Peso molare 65g 98g 161g 2g

Zn + H2SO4 => ZnSO4 + H2

Osservando la reazione, opportunamente bilanciata, si possono fare due

considerazioni:

- la reazione indica i rapporti esistenti tra reagenti e prodotti della reazione;

- utilizzando 65 g di zinco e 98 g di acido solforico si ottengono 2 grammi di idrogeno.

A questo punto è sufficiente risolvere la seguente proporzione:

65 g : 2 g = X g : 3000 g

Zinco Idrogeno Zinco Idrogeno

X = (65 x 3000)/2 = 97500 g di Zn

Se si ripete lo stesso ragionamento con l’acido solforico si ottiene:

98 g : 2 g = X g : 3000 g

Ac. solforico Idrogeno Ac. solforico Idrogeno

X = (98 x 3000)/2 = 147000 g di H2SO4

Quindi per ottenere 3 kg di H2 bisogna fare reagire 97.5 kg di Zn con 147 kg di H2SO4–

Il secondo esempio ha maggiore interesse pratico.

Si ipotizzi infatti di voler neutralizzare 5.7 moli di carbonato di calcio in soluzione

acquosa utilizzando acido nitrico.

90

La reazione che avviene tra acido e carbonato è la seguente:

P. molare 2 x 63g 100g 164g 44g 18g

2HNO3 + CaCO3 => Ca(NO3)2 + CO2 + H2O

Anche in questo caso si può osservare che, una volta bilanciata, la reazione indica che

per trasformare completamente 1 mole di carbonato di calcio (100 g) servono 126 g di

acido nitrico e quindi per neutralizzare 5.7 moli di CaCO3 (570 g) la proporzione da

risolvere sarà:

126 g : 100 g = X g : 570 g

Ac. nitrico Carbonato Ac. nitrico Carbonato

X = (126 x 570)/100 = 718 g di HNO3

Nella descrizione degli esempi precedenti si è fatto riferimento a “reazioni bilanciate”.

Per far avvenire una reazione, infatti, non è sufficiente conoscere quali sono i composti

che partecipano ad essa, ma è indispensabile individuare i loro corretti rapporti. In

pratica, quando si scrive una reazione è necessario apporre gli opportuni coefficienti

in modo che venga rispettata la conservazione degli atomi (gli atomi presenti nella

prima parte della reazione devono comparire anche nella seconda parte) e delle

cariche. Riprendendo il secondo esempio sopra considerato, la formula:

H+NO3– + CaCO3 => Ca2+(NO3

–)2 + CO2 + H2O

ci indica soltanto quali sono i composti che partecipano alla reazione ma non i loro

corretti rapporti. La formula seguente invece:

2 H+NO3– + CaCO3 => Ca2+(NO3

–)2 + CO2 + H2O

ci permette di eseguire i calcoli precedentemente illustrati.

Per bilanciare una reazione generalmente conviene cominciare a bilanciare gli

elementi della formula più complessa e lasciare per ultimi gli eventuali H e O.

91

Assorbimento di nutrientiSambo P., Pimpini F.

La corretta gestione della nutrizione delle piante non può escludere la conoscenza di

alcuni principi di base relativi ai processi che regolano l’assorbimento e l’utilizzazione

dei principali macro e microelementi. Sebbene per lo sviluppo equilibrato delle piante

tutti i nutrienti che verranno di seguito illustrati sono indispensabili, questi sono stati

suddivisi in macro e micro elementi sulla base del fatto che i primi vengono assorbiti

in quantitativi relativamente più elevati dei secondi. Di seguito verranno

sinteticamente considerate le caratteristiche dei più importanti macro e micronutrienti

e di alcuni meccanismi coinvolti nella nutrizione delle piante.

Macroelementi

Azoto

L’azoto (N) viene assorbito per sintetizzare amminoacidi proteine, enzimi e

clorofilla; le forme più impiegate per fertirrigazione sono: nitrica, ammoniacale e

talvolta ureica.

La forma nitrica è prontamente assorbita dalle radici, molto mobile all'interno della

pianta e può essere immagazzinata dalla stessa ad elevate concentrazioni senza indurre

tossicità. Quella ammoniacale può essere assorbita dalla pianta solo in piccole

quantità, mentre le dosi più consistenti vengono utilizzate previa ossidazione a nitrato

da parte dei batteri del suolo. Le piante, senza incorrere in problemi di tossicità,

possono accumulare solo bassi livelli di NH4+. Quantitativi superiori alle dieci parti

per milione inibiscono l'assorbimento del calcio e del rame, inducono maggiore

accrescimento del germoglio rispetto alle radici e colorazione verde scuro delle foglie.

Quantitativi più elevati provocano fenomeni di tossicità che si rivelano sulle foglie più

vecchie con clorosi lungo i margini che tendono ad incurvarsi verso l’alto.

Eccesso di azoto provoca: abbondante rigoglio vegetativo, allungamento del ciclo

colturale, colorazione verde intenso delle foglie, scarsa allegagione dei fiori, tessuti molto

ricchi di acqua, scarsa lignificazione e consistente accumulo di nitrati. Come appare dalla

figura 24, la carenza di azoto si manifesta con: colorazione verde pallido delle foglie più

vecchie (ingiallimento), stentato accrescimento e anticipo della senescenza.

92

Fig. 24 – Esempio di carenza di Azoto su sedano (A) e stella di Natale (B), (materiale fornito dalla diateca CIFOS.p.A.).

Potassio

Il potassio (K) riveste fondamentale importanza per la distensione cellulare, la sintesi

proteica, l’attivazione degli enzimi, la fotosintesi e agisce anche da trasportatore di

altri elementi e carboidrati attraverso la membrana cellulare. Assume poi un ruolo

importante nel mantenere in equilibrio il potenziale osmotico della cellula e di

regolare l’apertura stomatica. Parimenti al nitrato, è molto mobile all’interno della

pianta, infatti, i primi segni di carenza si manifestano sotto forma di macchie giallastre

che, molto rapidamente,

necrotizzano sui margini

delle foglie più vecchie.

Piante K-carenti risultano

essere maggiormente

suscettibili a repentini

abbassamenti di tempe-

ratura, stress idrici e

attacchi fungini.

93

Fig. 25 – Esempio di carenza di K su cetriolo (materiale fornitodalla diateca CIFO S.p.A.).

A B

Fosforo

La disponibilità di fosforo (P) nel mezzo di coltura favorisce lo sviluppo delle radici,

il rapido accrescimento del germoglio e la quantità dei fiori. Questo elemento, quando

disponibile, viene assorbito con molta facilità e può essere accumulato senza danni per

la pianta. Il suo ruolo fondamentale è legato alla formazione di composti ad elevata

energia (ATP) necessari per il metabolismo dei vegetali. Le quantità mediamente

richieste sono piuttosto modeste (10-15% dei fabbisogni di N e K). Da tenere, però, in

considerazione che, contrariamente a quanto si verifica in terreno, il P è facilmente

lisciviabile nelle colture fuori suolo. L’assorbimento del P, risulta essere molto

depresso dalle basse temperature del substrato (< 13 °C) o da elevati valori di pH (>

6.5) che possono portare a sintomi di carenza. In queste condizioni è più efficace

l’innalzamento del livello termico e/o la riduzione del pH che la somministrazione di

concimi fosfatici. Gli eccessi di P possono ridurre o bloccare l’assorbimento di alcuni

micronutrienti (Cu, Ca, Zn). La carenza di fosforo si manifesta con colorazione verde-

viola delle foglie più vecchie, cui può seguire clorosi e necrosi oltre a stentato

accrescimento dell’apice vegetativo. Tuttavia tali sintomi sono aspecifici e fanno sì che

le carenze da P siano difficilmente identificabili, se non in presenza di un testimone.

Calcio

Il calcio (Ca) è coinvolto nella formazione della parete cellulare, nella permeabilità

della membrana e nella divisione e distensione delle cellule. Una buona disponibilità

conferisce alla pianta maggiore resistenza agli attacchi fungini e alle infezioni

batteriche. L’assorbimento è legato molto strettamente al flusso idrico tra radici e parte

aerea. Il suo movimento avviene attraverso lo xilema e quindi risulta particolarmente

influenzato dalla bassa temperatura a livello radicale, dal ridotto rifornimento idrico

(siccità o salinità della soluzione) o all’eccessiva umidità relativa dell’aria.

L’assorbimento del Ca è molto condizionato dalla presenza di altri cationi (K, Na, Mg

ed NH4) come appare dalla tabella 27 e dal pH del substrato (Fig. 4 A, B, C).

94

Tab. 27- Influenza dell’eccesso di alcuni elementi nutritivi sull’inibizione dell’assorbimento di altri.

Elementi in eccesso Elementi inibiti

N K

NH4 Ca, Cu

K N, Ca, Mg

P Cu, Fe, B

Ca Mg, B

Mg Ca

Na Ca, K, Mg

Mn Fe, Mo

Fe Mn

Zn Mn, Fe

Cu Mn, Fe, Mo

Il Ca non è mobile all’interno della pianta e

quindi le carenze si manifestano a partire

dalle parti di più recente formazione. I

principali sintomi sono: blocco dell’ac-

crescimento della pianta, deformazione dei

margini delle foglie più giovani,

colorazione verde chiaro o talvolta

clorotica dei tessuti nuovi, apparato

radicale stentato, poco accresciuto e privo

di peli. Le carenze si manifestano con

modalità diverse, es. marciumi apicali nel

pomodoro, imbrunimento marginale delle

foglie in lattuga.

95

Fig. 26 – Marciume apicale in pomodoro.

Fig. 27 – Imbrunimento marginale su foglie di lattuga.

La carenza di Ca è spesso legata ad una indisponibilità dell’elemento, pertanto si può

provvedere con la somministrazione di composti a base di Ca o con il ripristino delle

condizioni ottimali di assorbimento (temperatura, pH, umidità relativa), o

dell’equilibrio tra i principali nutrienti (N:K:Ca:Mg = 1:1:1:1/2).

Magnesio

Il magnesio (Mg) riveste particolare importanza poiché entra nella costituzione delle

molecole di clorofilla. Viene immobilizzato a valori di pH del mezzo di coltura inferiori

a 5.5 ed entra in

competizione con l’as-

sorbimento di K, Ca,

Mn, Na ed NH4 (Tab 27

e Fig. 4 A,B,C). I

sintomi di carenza sono

evidenziati da ingial-

limento e clorosi inter-

nervale delle foglie

basali come appare

dalla figura 28.

Zolfo

Lo zolfo (S) è richiesto dalla pianta in quantitativi paragonabili a quelli del P e, al fine

di un suo ottimale assorbimento, è necessario che sia presente in rapporto 1:10 con

l’azoto. Viene assorbito sotto forma di solfato. Le carenze non sono facilmente

diagnosticabili, in quanto i sintomi possono essere confusi con quelli di N-carenza, ad

eccezione del fatto che la deficienza di azoto inizia a manifestarsi dalle foglie più

vecchie, mentre quella dello zolfo dalle più giovani.

96

Fig. 28 – Effetti di carenza di Magnesio su pomodoro(materiale fornito dalla diateca CIFO S.p.A.).

Microelementi

Ferro

Il ferro (Fe) è indubbiamente il più importante poiché entra in molti processi biologici

come ad esempio la fotosintesi. Per il suo migliore assorbimento, è necessario che il pH

del mezzo di coltura sia compreso tra 5.5-6.0 e che non si operi in presenza di eccessivi

livelli di Mn, con il quale entra in competizione. A bassa temperatura si riduce

l’efficienza di assimilazione. La carenza si manifesta con clorosi internervale che, dalle

foglie giovani, si sposta verso quelle basali più vecchie, e da un ridotto accrescimento

dell’apparato radicale. I sintomi di carenza non sono sempre dovuti alla presenza di

quantitativi ridotti nel mezzo di coltura, ma spesso a condizioni che lo rendono non

disponibile per la pianta es. pH anomalo o eccessi di Mn. L’impiego di chelanti idonei

per una data soluzione nutritiva garantisce costante disponibilità di Fe per la pianta. Il

rapporto ottimale Fe:Mn si aggira intorno a 2:1 per la maggior parte delle colture.

Cloro

Il cloro (Cl), solo di recente ha iniziato ad essere considerato un micronutriente, anche

se il suo contenuto nelle piante (0.2-2.0% s.s.) è piuttosto elevato. Viene facilmente

assorbito dalla pianta ed è molto mobile all’interno della stessa. Interviene nel

processo fotosintetico e nella regolazione dell’apertura degli stomi. Le carenze, poco

frequenti, si manifestano con tipici sintomi di appassimento delle foglie, specialmente

ai margini. Molto più diffusi i danni da eccesso che portano a vistose contrazioni

dell’accrescimento in relazione alla diversa sensibilità delle specie (orzo, spinacio,

lattuga, barbabietola poco sensibili; fagiolo, cotone e alberi da frutto molto sensibili).

Per evitare danni alle colture è opportuno controllare sempre la dotazione delle acque

irrigue e scegliere i concimi opportuni (es. K2SO4 piuttosto che KCl).

Sodio

Il sodio (Na), se in eccesso, risulta dannoso per le piante, poiché tossico, interferisce

con l’assorbimento di altri ioni e deteriora la struttura del terreno. L’antagonismo

con il K, ad esempio, non è sempre dannoso in quanto, nel pomodoro, stimola la

sapidità delle bacche, mentre nel fagiolo deprime l’accrescimento della pianta.

Come per il Cl è importante la conoscenza della dotazione delle acque irrigue.

97

Manganese

Il manganese (Mn) entra a far parte di molti coenzimi ed è coinvolto

nell’allungamento delle cellule radicali e nella loro resistenza ai patogeni. La sua

disponibilità è controllata dal pH del mezzo di coltura e dalla competizione con altri

elementi (Tab. 27). I sintomi di carenza sono assimilabili a quelli del Fe ad eccezione

della comparsa di aree leggermente incavate nelle zone internervali. La correzione

può essere praticata con l’aggiunta di MnSO4 o con l’abbassamento del pH della

soluzione nutritiva.

Boro

Il boro (B) è essenziale per la

fecondazione, l’allegagione dei frutti e

lo sviluppo dei semi. Le modalità di

assorbimento sono analoghe a quelle

già descritte per il Ca con il quale può

entrare in competizione. Il pH del

mezzo di coltura deve essere inferiore a

6.0 e il livello ottimale sembra doversi

individuare tra 4.5 e 5.5. I sintomi di

carenza iniziano ad evidenziarsi nelle

nuove strutture che appaiono di colore verde scuro, le giovani foglie accrescono molto

il loro spessore e hanno consistenza cuoiosa. Successivamente possono presentarsi

clorotiche e poi necrotiche, con colorazione rugginosa (Fig. 29).

Zinco

Lo zinco (Zn) svolge un’azione importante in certe reazioni enzimatiche. Il suo

assorbimento è fortemente influenzato dal pH del terreno e dalla dotazione di P. Nei

confronti del pH i valori che ne favoriscono l’assorbimento sono compresi tra 5.5 e

6.5; al di sotto di questi si possono verificare danni da tossicità alle piante. Bassa

temperatura, elevata umidità del terreno ed elevati livelli di P riducono la quantità di

zinco che viene assorbita dalla pianta. Raramente si manifestano carenze i cui sintomi

sono rappresentati da macchie clorotiche nelle zone internervali delle foglie, internodi

molto corti, epinastia fogliare e scarso accrescimento.

98

Fig. 29 – Grave carenza di boro su bietola(materiale fornito dalla diateca CIFO S.p.A.).

Rame

Il rame (Cu) è coinvolto nei processi respiratori e in quelli fotosintetici. Il suo

assorbimento viene ridotto a livelli di pH superiori a 6.5, mentre a valori inferiori di

5.5 si possono verificare effetti di tossicità. Elevati livelli di NH4+ e P interagiscono

con il Cu riducendone la disponibilità. L’eccessiva presenza di Cu interferisce con

l’assorbimento di Fe, Mn, Mo (Tab. 27 e Fig 4 A, B, C). Le carenze si manifestano con

clorosi internervale che portano al collasso dei tessuti della lamina fogliare che

sembrano essiccati.

Molibdeno

Il molibdeno (Mo) è essenziale nella sintesi delle proteine e nel metabolismo dell’N.

Contrariamente agli altri microelementi è più disponibile a pH intorno alla neutralità.

I sintomi di carenza iniziano a manifestarsi con clorosi e necrosi lungo la nervatura

principale delle foglie vecchie, mentre quelle giovani appaiono deformate. Tale

sintomatologia è particolarmente diffusa nelle leguminose, cavolfiore e mais, quando

coltivate in monosuccessione.

99

A B

Fig. 30 – Effetti di carenza di molibdeno su melone (A) e fagiolo (B),(materiale fornito dalla diateca CIFO S.p.A.).

Meccanismi di assorbimento,sinergie e antagonismi

Tra i principali meccanismi coinvolti nella nutrizione delle piante il più importante è

l’assorbimento che, per la gran parte dei nutrienti avviene in forma ionica in seguito alla

idrolisi dei sali minerali presenti nella soluzione circolante, come appare dalla tabella 28.

Tab. 28 – Forma ionica dei principali nutrienti.

Anioni Cationi

Nitrato NO3– Ammonio NH4

+

Ione fosfato PO43– Potassio K+

Fosfato monoacido HPO42– Magnesio Mg2+

Fosfato biacido H2PO4– Calcio Ca2+

Solfato SO42– Sodio Na2+

Cloruro Cl– Rame Cu2+

Carbonato CO32– Zinco Zn2+

Bicarbonato HCO3– Manganese Mn2+

Borato BO33– Ferro Fe3+

Molibdato MoO42–

In una soluzione acquosa il

numero delle cariche positive è

sempre uguale a quello delle

negative, mantenendo una

condizione di equilibrio.

Gli organi della pianta coinvolti

nell’assorbimento di nutrienti

sono rappresentati soprattutto

dall’apparato radicale attivo,

talvolta dalle foglie e occa-

sionalmente dai frutti e dal

fusto. Gli anioni e cationi

vengono prelevati dalla

soluzione nutritiva e, una volta

100

Fig. 31 – Esempio di assorbimento degli ioni da parte dellaradice.

H2PO4–

SO4--

OH–

(Il pH cresce)H+

(Il pH cala)

NO3–

K+

Ca++

NH4+

all’interno della pianta, provocano la fuoriuscita di protoni (H+) o ossidrili (OH–) che

mantengono l’equilibrio tra le cariche elettriche, anche se, a volte, può cambiare il

valore del pH della soluzione, come appare dallo schema della figura 31.

Si osserva, infatti, che, all’entrata dei cationi, nella radice, la pianta espelle H+, mentre

quando vengono assorbiti anioni, l’equilibrio viene raggiunto estrudendo OH–. Questo

processo, pur mantenendo l’equilibrio ionico, può provocare variazioni del pH della

soluzione in relazione alla quantità e qualità dei nutrienti assorbiti. Infatti, se per

ipotesi le piante assorbissero solo cationi si avrebbe acidificazione della soluzione;

basificazione se assorbissero solo anioni. In realtà però per l’accrescimento, le piante

necessitano contemporaneamente di anioni e cationi, ma, in quantitativi diversi. Di

conseguenza gli H+ e OH– rilasciati nella soluzione saranno variabili e abbasseranno

(acidificazione) o innalzeranno (basificazione) il pH, in funzione della predominanza

dell’assorbimento di cationi e anioni rispettivamente. Le implicazioni pratico-

applicative di questo processo sono essenzialmente due: conferire un adeguato potere

tampone alla soluzione nutritiva e indurre lievi variazioni del pH con la scelta del

fertilizzante. Per evitare repentine variazioni del pH, che potrebbero modificare la

disponibilità degli elementi in modo molto negativo per la pianta, normalmente si

mantiene una certa quantità di bicarbonati nella soluzione nutritiva con la funzione di

tampone, come appare dallo schema.

Dalle reazioni appare che lo ione bicarbonato è presente nella soluzione, in equilibrio,

nelle forme: parzialmente e totalmente dissociato. Pertanto, l’aggiunta alla soluzione

di H+ o OH-, sposta l’equilibrio tra queste, senza far variare il pH.

101

Situazione dei bicarbonati nella soluzione nutritiva in equilibrio:

2HCO3- 2CO3

2- + 2H+

Se l’apparato radicale assorbe un anione viene estruso un ossidrile e la reazione sarà:

(2HCO3- 2CO3

2- + 2H+) OH- (HCO3- 3CO3

2- + 2H+ + H2O)

Se l’apparato radicale assorbe un catione viene estruso un protone e la reazione sarà:

(2HCO3- 2CO3

2- + 2H+) H+ (3HCO3- CO3

2- + 2H+)

L’effetto dei fertilizzanti sul pH è legato alle diverse forme chimiche dei composti

impiegati. Nel caso dell’N, ad esempio, la forma normalmente più impiegata è la

nitrica (NO3–), quando però è utile abbassare leggermente il pH, per aumentare la

disponibilità di alcuni elementi (es. Mn, Fe, B, Cu, Zn), è necessario fare ricorso alla

forma ammoniacale (NH4+). Tale forma, quando viene assorbita, induce rilascio di H+

e conseguente acidificazione del mezzo.

Da quanto sinteticamente esposto, appare evidente che i nutrienti a disposizione della

pianta nella soluzione circolante nel terreno o, soluzione nutritiva nel caso del fuori

suolo, presentano fenomeni più o meno consistenti di sinergia e antagonismo. Per una

conoscenza più immediata della dinamica di tali comportamenti si rimanda allo

schema riportato nella figura 32.

Fig. 32 – Antagonismi e sinergie tra nutrienti.

A conclusione di questo capitolo, sembra opportuno ricordare l’influenza che alcuni

parametri climatici esercitano sull’assorbimento dei nutrienti e la temperatura (aria e

substrato) è il fattore che maggiormente interessa, in maniera diretta, tale processo.

Infatti, le conseguenze più importanti al variare della temperatura dell’ambiente e del

substrato si riscontrano nel differente assorbimento di ioni minerali oltre che nel

diverso rapporto di crescita della parte ipogea e di quella epigea. In generale, il

102

ANTAGONISMI SINERGIE

migliore accrescimento si verifica quando non si riscontrano forti differenze tra la

temperatura del substrato e quella dell’aria. Negativa risulta, invece, la presenza di

livelli termici costantemente elevati in corrispondenza delle radici.

Per quanto riguarda, in particolare l’azoto, temperature sub-ottimali determinano

riduzione del suo assorbimento e, per la forma NH4+, si possono evidenziare

fenomeni di tossicità. Tale forma, a temperatura ottimale, viene meglio utilizzata

dalla pianta che tende ad aumentare il suo accrescimento (lunghezza internodi e

velocità emissione foglie). A bassa temperatura, invece, viene ridotta l’ossidazione da

parte dei batteri, con possibile accumulo all’interno della pianta che può manifestare

sintomi di tossicità, con danneggiamento del sistema radicale e di quello aereo. Basse

temperature a livello radicale inibiscono anche l’assimilazione di K e P, con maggiore

intensità per quest’ultimo, del quale risulta inoltre inibita la traslocazione. Meno certe

appaiono le informazioni relative all’effetto delle basse temperature

sull’assorbimento dei micronutrienti, in ogni caso, quelli più interessati sembrano

essere Mn, Zn, Cu e Mo.

Un effetto diretto sulla disponibilità di nutrienti è anche dovuto ad un incremento della

CO2 nel terreno, condizione che si può riscontare nel caso si impieghi pacciamatura

con film plastici. Infatti, in presenza dell’umidità del terreno, si ha formazione di acido

carbonico con acidificazione del mezzo di coltura. Tutti gli altri parametri climatici

(luce, UR, vento), invece, esplicano una notevole azione, ma soltanto indiretta,

sull’assorbimento di nutrienti, mentre, in modo più o meno marcato stimolano o

deprimono l’accrescimento della pianta che, a sua volta, è indotta a variare i suoi

fabbisogni nutrizionali.

103

PARTE TERZA

Caratteristiche e preparazionedella soluzione nutritiva

Soluzioni nutritiveEnzo M., Lazzarin R., Pimpini F.

La soluzione nutritiva rappresenta la componente principale nella conduzione della

irrigazione fertilizzante. Il complesso dei nutrienti da distribuire in soluzione acquosa

è costituito dai macro e micro-elementi indispensabili alla vita della pianta e i suoi

principali parametri guida sono rappresentati dalla elettroconducibilità (EC) e dalla

reazione (pH).

Considerazioni preliminari al calcolo dellacomposizione della soluzionePer il calcolo della composizione delle soluzioni nutritive dovrà essere considerata la

dotazione chimica dell’acqua e le specifiche esigenze della specie coltivata in

relazione alla fase fenologica, oltre ai fattori climatici e alle caratteristiche chimiche e

fisiche del terreno o substrato. In primo luogo si dovrà procedere alla correzione degli

elementi chimici eventualmente presenti nell’acqua irrigua e del pH, con l’ausilio dei

concimi, degli acidi o basi più adatti. Quando si impiegano acque di pozzo o altre

fonti, escluse acque piovane od osmotizzate(*), i bicarbonati destano le maggiori

preoccupazioni in quanto provocano la stabilizzazione del pH ad un livello sub-

alcalino e, nello stesso tempo, tendono a ridurre la disponibilità di elementi nutritivi

fondamentali come Ca e Mg, aumentando a volte i problemi causati dalla presenza di

107

(*) Acque desalinizzate

Na. Infatti, in giornate calde, la forte evaporazione determina il deposito di

bicarbonato di Ca e Mg sulla superficie del terreno, evidenziato da una ben visibile e

più o meno consistente crosta biancastra. Ciò provoca un aumento del Na disponibile

nella soluzione circolante che, in competizione con l’assorbimento di Ca e Mg, può

condurre a fenomeni di carenza di tali nutrienti. Altro aspetto che consiglia un attento

controllo dei bicarbonati (HCO3–) nella soluzione impiegata per fertirrigazione, è

dovuto al fatto che quando presenti in concentrazione elevata, possono portare alla

formazione di aloni biancastri più o meno estesi sulle foglie con danni diretti e indiretti

in relazione al tipo di coltura. Nelle colture orticole da foglia in stadio giovanile,

possono verificarsi casi di fitotossicità, mentre nelle specie da fiore il danno è quasi

esclusivamente estetico, poiché causato da una più o meno intensa presenza di un velo

biancastro sulla lamina fogliare. Appare pertanto indispensabile neutralizzare i

bicarbonati al fine di migliorare la disponibilità degli elementi della soluzione nutritiva

ed aggiustare la reazione del pH ad un livello sub-acido più consono a mantenere

solubili e assimilabili gli stessi nutrienti, conservando più efficienti anche gli impianti

di distribuzione.

Successione degli interventi per la formulazionedelle soluzioniLa sequenza delle diverse fasi di calcolo e la preparazione delle soluzioni concentrate

possono essere così schematizzate:

• verifica analitica dell’acqua, del terreno o del substrato impiegati per la coltura,

• neutralizzazione dei bicarbonati,

• correzione dell’acqua con concimi, acidi o basi, per la formulazione delle soluzioni

nutritive alle concentrazioni desiderate.

Verifica analitica dell’acqua, del terreno e del substrato

Nei confronti dell’acqua, in primo luogo, dovrà essere tenuta in considerazione la

provenienza, al fine di analizzare e valutare con estrema attenzione l’EC e i fattori che

la determinano oltre alla temperatura e presenza di eventuali agenti inquinanti e

fitopatogeni. Le principali caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche da analizzare

sono riassunte nella tabella 29.

108

Tab. 29 - Caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche dell’acqua di irrigazione.

FATTORI CHIMICI • pH • 0 - 14

• EC • µS cm–1

• O2 • Ossigeno disciolto

• CO2 • Anidride carbonica disciolta

NUTRIENTI

CATIONI • Ammonio • NH4+

• Potassio • K+

• Sodio • Na+

• Calcio • Ca2+

• Magnesio • Mg2+

• Silicio (*) • Si2+

• Ferro • Fe3+

• Manganese • Mn2+

• Zinco • Zn2+

• Rame • Cu2+

• Molibdeno • Mo6+

ANIONI • Nitrato • NO3–

• Fosfato • H2PO4–

• Solfato • SO42–

• Cloruro • Cl–

• Boro • B3–

• Bicarbonato, carbonato • HCO3–, CO32–

FATTORI FISICI • Temperatura

• Impurità solide

FATTORI BIOLOGICI • Alghe

• Funghi

• Batteri

(*) Nelle soluzioni nutritive di alcune specie (es. cetriolo, zucchino, rosa), il Silicio riveste particolareimportanza in considerazione della maggior tolleranza agli oidi conferita alle piante allevate in presenzadi tale catione.

Per quanto riguarda il terreno e/o substrato si dovranno valutare accuratamente le

caratteristiche chimiche e fisiche riportate nella tabella 30.

109

Tab. 30 – Caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche del terreno e/o substrato.

Parametri fisici Parametri Parametri

chimici biologici

Tessitura pH Funghi

(sabbia, limo, argilla) Calcare totale Batteri

Calcare attivo Nematodi

Sostanza organica (s.o.) Artropodi

Rapporto carbonio azoto (C/N)

Porosità libera Rapporto Mg/K

Capacità ritenzione idrica Capacità Scambio Cationico (CSC)

Peso apparente (PA) EC pasta satura

Stabilità struttura Azoto totale

Potere isolante Fosforo assimilabile

Potassio scambiabile

Magnesio scambiabile

Calcio scambiabile

Sodio scambiabile

Ferro assimilabile

Manganese assimilabile

Zinco assimilabile

Rame assimilabile

Boro solubile

Particolare attenzione dovrà essere riservata a tutti quei fattori che possono

determinare sinergie o antagonismi di carattere chimico-fisico. Come esempio si può

considerare l’influenza dell’impiego di acque ad elevato tenore di Na in terreni o

substrati caratterizzati da diversa struttura, tessitura, capacità idrica e capacità di

scambio cationico (CSC). Infatti, anche le acque con abbondante contenuto di Na (EC

elevata) possono essere impiegate per la formulazione di soluzioni nutritive purchè

distribuite su terreni o substrati permeabili e con scarsa CSC. Da queste considerazioni

emerge chiaramente che, non sempre, il valore assoluto della EC e degli elementi che

la determinano è indice di un’acqua non utilizzabile, infatti, la integrazione tra questi

aspetti e le caratteristiche chimico-fisiche del terreno o substrato possono consentirne

l’impiego.

110

Neutralizzazione dei bicarbonati

La neutralizzazione dei bicarbonati avviene con l’ausilio di acidi forti nel rispetto

dell’equilibrio riportato nella reazione seguente:

Nel calcolo della neutralizzazione bisogna considerare che una certa quantità di

bicarbonati deve essere mantenuta nella soluzione nutritiva in modo tale da tamponare

il pH intorno a valori 5.5 - 6.2. Normalmente tale quantitativo si aggira tra 0.1 e 1.0

mM L–1.

La neutralizzazione è praticata normalmente con acido nitrico o acido fosforico o

acido solforico. Questi, impiegati singolarmente o in combinazione, oltre ad esercitare

un ovvio effetto diretto sull’abbassamento del pH, che migliora la solubilità di tutti i

nutrienti, offre la possibilità di avere i cationi liberi e, nel contempo, di apportare

elementi nutritivi in relazione all’acido usato. A questo proposito, sembra opportuno

ricordare che la scelta dell’acido, trova un limite di impiego nei fabbisogni massimi

della coltura relativamente all’elemento fertilizzante apportato con lo stesso. Ad

esempio, per la fertirrigazione del pomodoro, se si dispone di acqua con 10 mM L–1

di bicarbonati, volendo neutralizzarli con acido fosforico, il limite di impiego è dato

da 2.0 mM L–1, che corrispondono al fabbisogno massimo di fosfato per la coltura.

Risulta ovvio che, al fine di completare la neutralizzazione, dovranno essere

necessariamente impiegati anche altri acidi.

Il calcolo della correzione dei bicarbonati può essere esemplificato come segue:

si ipotizza l’impiego di acqua contenente 366 mg L–1 di bicarbonati (peso molecolare

61) da neutralizzare con acido nitrico (peso molecolare 63), mantenendo 30.5 mg L–1

di bicarbonati per potere tampone. In questo caso si dovranno impiegare 346.5 mg L–1

di HNO3 come deriva dal calcolo di seguito riportato previa trasformazione dei valori

ponderali in mM:

111

HCO3- + H+ H2O+CO2

• Bicarbonati: 366 mg L–1 : 61 p.m. = 6.0 mM L–1.

• Tampone: 30.5 mg L–1 : 61 p.m. = 0.5 mM L–1 di HCO3.

• Neutralizzazione: 6.0 – 0.5 = 5.5 mM L–1 di HCO3 da neutralizzare.

• Rapporto di neutralizzazione acido:bicarbonato = 1:1.

• 5.5 HCO3– + 5.5 HNO3 <=> 5.5 H2O + 5.5 NO3

– + 5.5 CO2.

• Acido nitrico necessario = 5.5 x 63 (p.m. HNO3) = 346.5 mg L–1.

Nel caso si utilizzi una soluzione acquosa di acido nitrico, è ovvio che il valore

indicato dovrà essere opportunamente corretto, in relazione alla concentrazione della

stessa. Esempio: con acido nitrico ad una concentrazione del 50%, il quantitativo da

impiegare è pari a (346.5 x 100)/50 = 693 mg L–1.

Con tale neutralizzazione si è raggiunto un valore di pH intorno a 5.5, sono state

apportate 5.5 mM L–1 di azoto nitrico e nello stesso tempo è stata migliorata la

solubilità degli elementi fertilizzanti presenti nella soluzione nutritiva.

Dal momento che nella reazione di neutralizzazione viene prodotta CO2, al fine di

accelerare la reazione, è importante operare una miscelazione tumultuosa per

espellerla. E’ opportuno considerare il quantitativo di bicarbonato presente nell’acqua

da neutralizzare per meglio orientare la scelta del sistema di miscelazione delle

soluzioni. Infatti, sono da preferire i sistemi “a vaso aperto” quando la presenza di

bicarbonato è elevata (superiore a 300 mg L–1), mentre si possono utilizzare i sistemi

“a vaso chiuso” quando il quantitativo è inferiore e/o quando è richiesta minore

precisione nei confronti del pH della soluzione nutritiva a livello pianta (es. piante

arboree o erbacee in piena aria). La illustrazione dei due sistemi è riportata nella parte

IV.

Correzione dell’acqua con concimi, acidi e/o basi per laformulazione delle soluzioni nutritive

Per la formulazione delle soluzioni nutritive sono utilizzati, preferibilmente, concimi

semplici (granulari, polverulenti o liquidi) e sostanze che influiscono sul pH (Tab 31).

112

Tab. 31 - Elenco dei principali concimi impiegati per la formulazione delle soluzioni nutritive e loro titoli.

Concimi Formule Titoli Pesi

molecolari

Nitrato di calcio 5[Ca(NO3)2 • 2H2O] • NH4NO3 15-16 N + 26 CaO 1080.5

Cloruro di calcio CaCl2 50.5 CaO 111.1

Nitrato di potassio KNO3 13 N + 46 K2O 101.1

Nitrato di magnesio Mg(NO3)2 • 6H2O 11N + 16 MgO 256.3

Nitrato ammonico NH4NO3 34-35 N 80.0

Acido nitrico HNO3 22 N 63.0

Chelato di ferro Fe EDDHA 6 Fe 932.0

Urea CO(NH2)2 46 N 60.0

Fosfato monopotassico KH2PO4 52 P2O5 + 34 K2O 136.1

Solfato di potassio K2SO4 50-52 K2O 174.3

Solfato di magnesio MgSO4 • 7H2O 16 MgO 246.3

Acido fosforico H3PO4 72 P2O5 98.0

Solfato di manganese MnSO4 • H2O 32.5 Mn 169.0

Acido borico H3BO3 17.5 B 61.8

Solfato di zinco ZnSO4 • 7H2O 23 Zn 287.5

Solfato di rame CuSO4 • 5H2O 25 Cu 249.7

Molibdato di sodio Na2MoO4 • 2H2O 40 Mo 241.9

Molibdato di ammonio (NH4)6Mo7O24 • 4H2O 14 N + 49 Mo 1235.9

Borax Na2B4O7 • 10H2O 11 B 381.0

Per la formulazione delle soluzioni nutritive si usano preferibilmente fertilizzanti idrati in quanto piùsolubili dei rispettivi anidri.

113

Fig. 33 – Concimi solidi per la preparazione dellesoluzioni nutritive.

Fig. 34 – Concimi liquidi per la preparazionedelle soluzioni nutritive.

La integrazione degli elementi nutritivi nella soluzione, tramite l’impiego dei concimi

riportati nella tabella 31, avviene tenendo presenti i valori ottimali dei quantitativi di

ciascun elemento da apportare, in relazione ai fabbisogni della specie e, nell’ambito della

specie, della cultivar nelle sue diverse fasi fenologiche, oltre all’ambiente pedoclimatico.

Il calcolo delle integrazioni di nutrienti dovrà essere effettuato considerando,

ovviamente, le dotazioni dell’acqua impiegata, seguendo scrupolosamente le priorità

di seguito riportate:

1) Neutralizzazione dei bicarbonati

2) Calcio

3) Ammonio

4) Fosfati

5) Nitrato

6) Potassio

7) Magnesio/Solfati

8) Ferro

9) Manganese

10) Boro

11) Zinco

12) Rame

13) Molibdeno

Nella scala delle priorità, magnesio e solfati, si posizionano in basso, allo stesso livello,

poichè presentano minore importanza nutrizionale e le piante non subiscono danni

anche se presenti con una certa abbondanza nella soluzione nutritiva. Tale caratteristica

presenta vantaggiosi riscontri pratici poichè consente di sfruttare i due elementi per

poter bilanciare la composizione nutritiva nei confronti di altri macroelementi la cui

carenza o eccesso potrebbero risultare invece negativi per la produzione. A titolo di

esempio si ipotizza una soluzione nutritiva per la quale si rende necessaria una

integrazione di solo potassio o solo nitrato. I sali da usare, in questo caso, sono

rispettivamente solfato di potassio o nitrato di magnesio. Infatti, se venissero impiegati

i più comuni nitrato di potassio o nitrato di calcio verrebbero automaticamente innalzati

i livelli di nitrato, nel primo caso e di calcio, nel secondo, già equilibrati. Inoltre,

quando l’analisi dell’acqua impiegata, attesta uno squilibrio tra cationi e anioni, al fine

di poter calcolare una soluzione nutritiva in equilibrio elettrico, la correzione dei valori

dell’acqua viene effettuata riducendo i livelli di magnesio e/o solfati.

114

Una volta definite le priorità, per i fabbisogni nutrizionali delle più importanti specie

da orto, si può fare riferimento ai valori riportati nella tabella 32.

Tab. 32 – Composizione della soluzione nutritiva per l’allevamento di diverse colture orticole, piantinein vivaio e colture da taglio (A). Per le specie orticole viene riportata anche la composizione dellasoluzione circolante a livello radicale (B).

COLTURE (A)Fattori Unità di misura Pomodoro Peperone Cetriolo Melone Zucchino Melanzana Fagiolo Fragola Vivaio TaglioEC mS cm-1 2.30 2.20 2.20 2.30 2.20 2.10 1.70 1.60 2.40 3.30pH 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2NO3

- mM L-1 13.75 15.50 16.00 16.50 16.50 15.50 12.00 11.25 16.75 15.00H2PO4

- mM L-1 1.25 1.75 1.50 1.50 1.50 1.50 1.25 1.25 1.50 3.50SO4

2- mM L-1 3.75 1.75 1.50 1.50 1.75 1.50 1.15 1.50 2.50 6.00Cl- mM L-1 3-10 (*) aaaaa 4.00NH4

+ mM L-1 1.25 1.25 1.25 1.00 1.25 1.50 1.00 1.00 1.25 3.00K+ mM L-1 8.75 7.00 8.00 7.00 7.50 6.75 5.50 5.50 6.00 11.00Ca2+ mM L-1 4.25 5.00 4.00 5.00 4.00 3.50 3.25 3.50 5.00 4.50Mg2+ mM L-1 2.00 1.50 1.50 1.50 2.00 2.50 1.25 1.35 3.00 3.50Na+ mM L-1 3-10 (*) aaaaa 4.00Si4+ mM L-1 0.75 0.75Fe3+ µM L-1 15.00 15.00 15.00 15.00 10.00 15.00 10.00 20.00 25.00 40.00Mn2+ µM L-1 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 15.00 10.00B3+ µM L-1 30.00 35.00 25.00 25.00 30.00 30.00 20.00 15.00 35.00 40.00Zn2+ µM L-1 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 4.00 4.00 7.00 5.00 5.00Cu2+ µM L-1 0.75 0.75 0.75 0.50 0.85 0.75 0.50 0.75 1.00 1.00Mo6+ µM L-1 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

COLTURE (B)Fattori Unità di misura Pomodoro Peperone Cetriolo Melone Zucchino Melanzana Fagiolo FragolaEC (**) mS cm-1 3.00 3.00 3.00 3.00 2.80 3.00 3.00 1.80pH 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2 5.5-6.2NO3- mM L-1 17.00 19.00 19.00 20.00 19.00 20.00 20.00 12.00H2PO4

- mM L-1 0.70 1.20 0.90 0.75 0.90 0.90 0.90 1.10SO4

2- mM L-1 5.00 3.50 3.50 3.50 3.50 3.00 3.00 2.00NH4

+ mM L-1 0 0 0 0 0 0 0 0K+ mM L-1 7.00 7.00 8.00 7.00 8.00 6.30 6.30 4.50Ca2+ mM L-1 7.00 7.00 6.50 7.00 6.50 6.30 6.30 5.00Mg2+ mM L-1 3.50 3.25 3.00 2.50 3.00 4.30 4.30 2.30Si4+ mM L-1 0.60 0.60Fe3+ µM L-1 15.00 15.00 15.00 10.00 15.00 15.00 15.00 25.00Mn2+ µM L-1 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 4.00B3+ µM L-1 50.00 65.00 50.00 40.00 60.00 60.00 60.00 25.00Zn2+ µM L-1 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00 7.00Cu2+ µM L-1 0.70 0.75 1.50 1.00 1.00 0.70 0.70 1.00

(*) Per tipologie particolari (es. Camone, Pachino).(**) I valori della EC di riferimento possono differire da quelli calcolabili poiché nella soluzione, a livelloradicale, sono presenti anche altri ioni.

115

Per la formulazione delle soluzioni nutritive, dovranno essere seguite le indicazioni di

seguito riportate:

1) Definizione delle esigenze della specie e della cultivar, come indicativamente

riportato nella (Tab. 32). I valori esposti devono essere opportunamente interpretati,

anche in considerazione dell’ambiente di coltivazione e delle caratteristiche

dell’acqua. E’, infatti, doveroso puntualizzare che, normalmente, per meglio

soddisfare le esigenze della pianta nei periodi caldi e con intensa illuminazione, la

soluzione deve possedere EC e contenuto di K più bassi, cui si contrappone un

quantitativo più elevato di Ca. Quando, invece, la temperatura e la luminosità

raggiungono livelli sub-ottimali, è opportuno innalzare i valori di EC e di K

riducendo quelli del Ca. Nell’ambito della specie, è importante sottolineare che

esistono variazioni sostanziali, soprattutto per i valori dell’NO3-, dovute al diverso

vigore vegetativo delle cultivar. Per il pomodoro, infatti, specie per la quale

vengono mediamente impiegate 13 mM L-1 di NO3-, nel caso di cultivar

caratterizzate da basso vigore vegetativo e in determinate fasi fenologiche (es.

dell’allegagione del VI grappolo), si adottano fino a 20 mM L-1 di NO3-. Nel caso

in cui nell’acqua siano presenti alcuni elementi come il Na, al fine di ridurre il suo

effetto, particolarmente negativo per alcune colture, si dovrà prevedere l’aumento

della dotazione di NO3– e Ca ed eventualmente la diminuzione del K.

2) Calcolo dei fabbisogni dei nutrienti che si ottiene sottraendo, dai valori definiti al

punto precedente, le dotazioni di elementi chimici dell’acqua. Ad esempio, stabilito

il fabbisogno di Mg del peperone in 1.5 mM L-1, avendo a disposizione acqua a 0.5

mM L-1, si dovrà aggiungere all’acqua 1.0 mM L-1 di Mg (1.5 fabbisogno – 0.5

dotazione acqua = 1.0).

3) Scelta e calcolo dei fertilizzanti ed acidi da utilizzare, come indicato nelle

tabelle 31 e 32. Dovendo apportare, come dall’esempio del punto precedente,

il Mg, si possono impiegare MgSO4 o Mg(NO3)2. La scelta andrà effettuata

tenendo conto anche del collaterale apporto di solfato o nitrato. Di seguito

vengono riportate le modalità operative di calcolo: quando si sceglie MgSO4

eptaidrato (peso molecolare 246), dovendo apportare 1 millimole si avrà:

246 x 1 = 246 mg L-1 del prodotto. In questo caso, oltre ad 1 mM L-1 di Mg, si

apporta anche 1 mM L-1 di solfato. Quando si sceglie Mg (NO3)2 (peso

molecolare 256), dovendo apportare 1 mM L-1 si avrà: 256 x 1 = 256 mg L-1

del prodotto. In questo caso, oltre ad 1 mM L-1 di Mg, si apportano anche 2 mM

L-1 di nitrato.

116

Esempio di calcolo della soluzione nutritivaper colture in fuori suoloUn esempio di calcolo di una soluzione nutritiva per il peperone, viene di seguito

riportato e successivamente sintetizzato nella tabella 33.

Una volta determinati i fabbisogni della coltura (Tab. 32A) e quindi la composizione

della soluzione nutritiva desiderata, da questi vengono sottratti i valori della dotazione

dell’acqua. Da questa operazione scaturiscono i quantitativi espressi in mM L-1 o µM

L-1 che devono essere apportati con i fertilizzanti.

Seguendo le indicazioni precedentemente riportate la prima operazione è quella di

neutralizzare i bicarbonati che, nell’esempio specifico, è attuata con acido nitrico.

Si stabilisce che, al fine di mantenere un moderato effetto tampone nella soluzione,

non verranno neutralizzate tutte le 5.5 mM di bicarbonato, ma soltanto 5.0 mM,

lasciandone 0.5 nella soluzione. Di conseguenza si dovrà operare come segue:

5 mM di HCO3 (peso di 1 mole = 61) da neutralizzare;

5 mM di HNO3 (peso di 1 mole = 63) per la neutralizzazione.

5HCO3 + 5HNO3 <=> 5CO2 + 5NO3 + 5H2O

Se si opera con HNO3 puro al 100%, sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari

nella formula, si ottiene:

5HNO3 = 5 x 63 = 315 mg L-1 di HNO3 necessari per la neutralizzazione.

Se invece si opera con HNO3 ad una concentrazione del 67.5%, per ottenere la quantità

(Q) per la neutralizzazione desiderata, si avrà:

315 x 100 = Q x 67.5 da cui:

Q = 315 x 100 / 67.5 = 466.7 mg L-1 di HNO3 al 67.5%.

Da tenere presente che con questo intervento, oltre alla neutralizzazione della quota di

bicarbonato, sono state apportate anche 5 mM L-1 di NO3 (peso di 1 mole = 62), per

cui 5 x 62 = 310 mg L-1 di NO3 che comprendono 5N (peso 14.01) per cui, nella

soluzione, saranno apportati 5 x 14.01 = 70.1 mg L-1 di N.

La seconda operazione prevede l’aggiunta del Ca che, in questo caso, dovrà essere

pari a 3.6 mM L-1. Impiegando come fonte di calcio il nitrato di calcio commerciale

(peso molecolare 1080.5), si avrà:

5[Ca(NO3)2 • 2H2O] • NH4NO3 = 5Ca + 11NO3– + 1NH4

+ + 10H2O

117

Dovendo apportare 3.6 mM L–1 di Ca, il quantitativo da calcolare sarà ottenuto da:

3.6 / 5 = 0.72 mM L-1 di nitrato di calcio e di conseguenza, sostituendo i valori dei

rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

0.72 x 1080.5 = 778 mg L-1 di nitrato di calcio, per ottenere 3.6 mM L-1 di Ca.

Con questo intervento saranno state apportate, inoltre:

0.72 x 11 = 7.92 mM L-1 di nitrato (NO3- peso di 1 mole 62) e 0.72 x 1 = 0.72 mM

L-1 di ammonio (NH4 peso di 1 mole 18.01).

Da questi valori si ricava che nella soluzione sono stati aggiunti:

7.92 x 62 = 491 mg L-1 di NO3– da cui 7.92 x 14.01 = 111 mg L-1 di N

e

0.72 x 18.01 = 13 mg L-1 di NH4+ da cui 0.72 x 14.01 = 10.1 mg L-1 di N.

Pertanto si sono apportati: 111 + 10.1 = 121.1 mg L-1 di N

La terza operazione prevede la correzione dell’ammonio. Poiché sono state già

apportate 0.72 mM L-1 di ammonio, al fine di soddisfare il deficit si dovranno

aggiungere 0.28 mM L-1 di NH4+ impiegando NH4NO3 (p.m. 80), con la procedura

seguente:

0.28 NH4NO3 = 0.28 NO3– + 0.28 NH4

+

sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

0.28 x 80 = 22.4 mg L-1 di NH4NO3;

0.28 x 62 = 17.4 mg L-1 di NO3– da cui si ricavano 0.28 x 14.01 = 3.9 mg L-1 di N;

0.28 x 18.1 = 5.07 mg L-1 di NH4+ da cui si ricavano 0.28 x 14.01 = 3.9 mg L-1 di N.

Pertanto in totale si sono apportati: 3.9 + 3.9 = 7.8 mg L-1 di N.

La quarta operazione prevede l’integrazione del fosfato. Si sceglie come fonte di

rifornimento il fosfato monopotassico (KH2PO4 p.m. = 136.1). Si devono apportare

1.75 mmol L-1 di fosfato per il cui calcolo si procede come segue:

1.75 KH2PO4 = 1.75 K + 1.75H2PO4–

118

sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

1.75 x 136.1 = 238.2 mg L-1 di KH2PO4;

1.75 x 39.10 = 68.4 mg L-1 di K;

1.75 x 30.97 = 54.2 mg L-1 di P.

Come appare dai valori riportati, con 238.2 mg L-1 di KH2PO4 viene soddisfatta la

richiesta di H2PO4- e nello stesso tempo si apportano anche 68.4 mg L-1 di K.

La quinta operazione prevede di aggiustare il fabbisogno di nitrato che, considerando

gli apporti già effettuati con le operazioni precedenti, sarà pari a 2.3 mM L-1. Dovendo

inoltre soddisfare le esigenze di K, verrà scelto il nitrato di potassio (KNO3 p.m. = 101.1)

e per il calcolo dei quantitativi da apportare si procede come segue:

2.3 KNO3 = 2.3 K+ + 2.3 NO3–

sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

2.3 x 101.1 = 232.5 mg L-1 di KNO3;

2.3 x 39.1 = 89.9 mg L-1 di K;

2.3 x 62 = 142.6 mg L-1 di NO3– da cui si ricavano 2.3 x 14.01 = 32.2 mg L-1 di N.

Con questo intervento si sono apportati 89.9 mg L-1 di K e 142.6 mg L-1 di NO3–.

La sesta operazione prevede di aggiustare, in modo definitivo, la richiesta di

potassio che, considerati i quantitativi già apportati, è pari a 2.45 mM L-1. Si impiega

il K2SO4 (p.m. =174.3) e, dal momento che la molecola contiene 2 moli di K, le mM

L-1 necessarie saranno: 2.45 / 2 = 1.225 mM L-1. Il fabbisogno di K2SO4 verrà

calcolato come segue:

1.225 K2SO4 = 2.45 K+ + 1.225 SO42–

sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

1.225 x 174.3 = 213.5 mg L-1 di K2SO4;

1.225 x 2 x 39.10 = 95.8 mg L-1 di K;

1.225 x 96.06 = 117.7 mg L-1 di SO42– da cui si hanno 1.225 x 32.06 = 39.3 mg L-1di S.

Con questo intervento si sono apportati anche 117.7 mg L-1 di SO42–.

119

La settima operazione prevede l’aggiustamento o correzione di Mg e Solfati

realizzati con solfato di magnesio eptaidrato (MgSO4 • 7 H2O p. m. = 246.36). Dai

quantitativi di SO4 già apportati e dalla dotazione di Mg dell’acqua impiegata, si

deduce che sono necessarie 0.5 mM L-1 per ciascuno dei due componenti. I fabbisogni

verranno quindi di seguito calcolati:

0.5 MgSO4 • 7 H2O = 0.5 Mg2+ + 0.5 SO42- + 3.5 H2O

sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

0.5 x 246.36 = 123.18 mg L-1 di MgSO4;

0.5 x 24.31 = 12.16 mg L-1 di Mg;

0.5 x 96.06 = 48.03 mg L-1 mg L-1 di SO42- da cui si hanno 0.5 x 32.06 = 16.03 mg

L–1 di S.

Con le operazioni successive verranno prese in considerazione le correzioni necessarie

per i microelementi:

• Ferro: viene scelto il ferro EDDHA 6%, il cui peso molecolare è 932. Dovendo

apportare 10 µM L-1, il quantitativo si ricava da:

• 10 x 932 = 9320 µµg L-1 di EDDHA.

• Manganese: si impiega MnSO4 • H2O il cui peso molecolare è 169. Dovendo

apportare 10 µM L-1, il quantitativo viene di seguito calcolato:

10 (MnSO4 • H2O) = 10 Mn2+ + 10 SO42- + 10 H2O

sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

• 10 x 169 = 1690 µµg L-1 di MnSO4;

• 10 x 54.94 = 549.4 µg L-1 di Mn;

• 10 x 96.06 = 960.6 µg L-1 di SO42-, da cui si hanno 10 x 32.06 = 320.6 µg L-1 di S.

• Boro: si impiega Borax (Na2B4O7 • 10 H2O), il cui peso molecolare è 381.

Sono richiesti 20 µM L-1 di B, poiché la molecola di Borax contiene 4 moli di

B, il quantitativo richiesto è soddisfatto da 5 µM L-1 e il calcolo avviene come

segue:

5 (Na2B4O7 • 10 H2O) = 10 Na+ + 20 B3+ + 35 O2– + 50 H2O

120

sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

• 5 x 381 = 1905 µµg L-1 di Borax;

• 5 x 10.81 = 54.05 µg L-1 di B;

• 5 x 22.99 = 115 µg L-1 di Na.

• Zinco: con solfato di zinco (ZnSO4 • 7 H2O), peso molecolare 287, per apportare 5

µM L-1 di Zn richieste per la soluzione, si dovrà operare come segue:

5 (ZnSO4 • 7 H2O) = 5 Zn2+ + 5 SO42–+ 35 H2O

sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

• 5 x 287 = 1435 µµg L-1 di ZnSO4;

• 5 x 65.37 = 326.9 µg L-1 di Zn;

• 5 x 96.06 = 480.3 µg L-1 di SO42-, da cui si hanno 5 x 32.06 = 160.3 µµg L-1 di S.

• Rame: si impiega solfato di rame (CuSO4 • 5 H2O) il cui peso molecolare è 250 e

pertanto per apportare le 0.75 µM L-1 richieste per la soluzione si dovrà operare come

segue:

0.75 (CuSO4 • 5 H2O) = 0.75 Cu2+ + 0.75 SO42– + 3.75 H2O

sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

• 0.75 x 250 = 187.5 µµg L-1 di CuSO4;

• 0.75 x 63.54 = 47.7 µg L-1 di Cu;

• 0.75 x 96.06 = 72.0 µg L-1 di SO4, da cui si hanno 0.75 x 32.06 = 24.0 µg L-1 di S.

• Molibdeno: con molibdato di sodio (Na2MoO4 • 2 H2O), il cui peso molecolare è

242, per apportare 0.5 µM L-1, si dovrà operare come segue:

0.5 (Na2MoO4 • 2 H2O) = Na+ + 0.5 Mo6+ + 2 O2- + H2O

sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

• 0.5 x 242 = 121 µµg L-1 di Na2MoO4 • 2H2O;

• 0.5 x 22.99 x 2 = 22.99 µg L-1 di Na;

• 0.5 x 95.9 = 47.95 µg L-1 di Mo.

121

Tab. 33 - Quadro riassuntivo dei quantitativi di elementi apportati all’acqua irrigua durante le fasiprogressive di formulazione di una soluzione nutritiva per il peperone.

Esempio di calcolo della soluzione nutritivaper colture su terrenoPer il calcolo di una soluzione nutritiva destinata alle coltivazioni fuori suolo, il ruolo

principale è svolto dalle esigenze della coltura e dalle dotazioni di nutrienti dell’acqua

irrigua. Quando si opera su terreno, invece, l’operazione è più difficoltosa poiché entrano

in gioco anche altre variabili che esulano da un puro calcolo matematico. Infatti, devono

essere considerate attentamente anche alcune informazioni che derivano dalla conoscenza

della diversità, anche molto drastica, dei tipi di terreno su cui si opera. In questo caso,

infatti, di fondamentale importanza risulta la valutazione della fertilità del suolo con tutte

le forze che entrano in gioco nel rendere disponibili i nutrienti (es. contenuto di s.o.,

lisciviazione, potere colloidale, CSC, pH, EC, ecc.), al fine di poter stimare i quantitativi

122

Parametri EC pH mM L–1 µM L–1

mS cm-1 HCO3 NO3 H2PO4 SO4 NH4 K Ca Mg Fe Mn B Zn Cu MoSoluzione 2.20 5.50 0.50 15.50 1.75 1.75 1.25 7.00 5.00 1.50 15.00 10.00 35.00 5.00 0.75 0.50nutritivadesiderata

Dotazione 0.55 7.80 5.50 --- --- 0.02 0.25 0.50 1.40 1.00 5.00 --- 15.00 --- --- ---acqua

Quantitativi -5.00 15.50 1.75 1.75 1.00 6.50 3.60 0.50 10.00 10.00 20.00 5.00 0.75 0.50di nutrientida aggiungere

Macroelementi da correggere

1)Neutraliz- -5.00 5.00zazionebicarbonato

2) Calcio 7.92 0.72 3.60

3) Ammonio 0.28 0.28

4) Fosfato 1.75 1.75

5) Nitrato 2.30 2.30

6) Potassio 1.23 2.45

7) Magnesio-Solfati 0.50 0.50

Microelementi da correggere

8) Ferro 10.00

9) Manganese 10.00

10) Boro 20.00

11) Zinco 5.00

12) Rame 0.75

13) Molibdeno 0.50

TOTALE 2.20 5.50 0.50 15.50 1.75 1.75 1.25 7.00 5.00 1.50 15.00 10.00 35.00 5.00 0.75 0.50

più opportuni di fertilizzanti da apportare. Per l’acqua irrigua, invece, come evidenziato in

precedenza, la determinazione della dotazione di nutrienti disponibili per le piante è molto

semplice. Dal complesso di tali osservazioni si può dedurre che la reale disponibilità di

nutrienti risulta legata a diversi fattori sia di natura pedologica (tessitura, struttura,

giacitura, ecc.) che climatici (temperatura, piovosità, ecc). Un’ulteriore diversificazione è

legata al fatto di operare, a volte in pieno campo, a volte in ambiente protetto. In tali due

situazioni è facilmente intuibile che si verificano condizioni diverse nei confronti

dell’accumulo di nutrienti. Ciò è dovuto principalmente agli avvicendamenti colturali e

alle intensità delle asportazioni da parte delle piante, sensibilizzate dalle modificate

condizioni climatiche. In generale, per gli elementi facilmente trattenuti dal potere

adsorbente (Ca, P, Mg), si possono definire strategie di riduzione o azzeramento degli

apporti, quando le dotazioni del terreno sono abbondanti in relazione alle asportazioni della

coltura. A volte però, pur avendo disponibilità nel suolo, può essere opportuno effettuare

interventi, al fine di mantenere o arricchire la dotazione naturale.

Per l’azoto, generalmente presente nel terreno in quantità inferiori alle esigenze delle

piante, la principale attenzione va rivolta al rischio di lisciviazione. Data l’elevata mobilità

di tale elemento nel suolo, saranno da preferire forme ammoniacali e/o ureiche

(maggiormente adsorbite nel suolo). La quota di tali forme, rispetto alla componente

nitrica, sarà tanto maggiore quanto più elevato è il rischio di lisciviazione.

Si dovrà, inoltre, tener presente che le quantità di tutti i nutrienti dovranno essere

aumentate di percentuali variabili dal 20 al 40% in funzione dell’efficienza del sistema

irriguo adottato. Dopo le necessarie considerazioni esposte, viene di seguito riportato, a

titolo di esempio, il calcolo di una soluzione nutritiva da impiegare per la fertirrigazione

di una coltura di peperone su suolo, avendo a disposizione la stessa acqua impiegata per

il fuori suolo e come fabbisogni di riferimento ottimali i valori della tabella 32.

L’approccio per il calcolo dei fabbisogni e di conseguenza dei quantitativi di fertilizzanti

da integrare all’acqua, segue alcune considerazioni di carattere chimico-agronomico di

seguito riportate, partendo dall’analisi del terreno (Tab. 34) oggetto dell’esempio. Trattasi

di un terreno sabbioso calcareo a reazione alcalina, il cui contenuto in calcare attivo non

desta alcun problema. La EC è molto bassa e, considerata anche la sua struttura, l’azoto

risulta essere l’elemento più scarso. Pertanto, in considerazione del rischio elevato di

dilavamento, estrema attenzione dovrà essere dedicata alla corretta gestione degli interventi

irrigui. In questo caso il valore totale di azoto da apportare con la soluzione nutritiva sarà

non molto diverso da quello calcolato per il fuori suolo (16 mM L-1) fatta eccezione per la

forma sotto cui sarà apportato (50% nitrico – 50% ureico e/o ammoniacale).

123

Tab. 34 – Caratteristiche chimico-fisiche del terreno in esame.

Caratteristiche Valori Elementi Contenuti

Sabbia 76 % N totale 0.63 ‰

Limo 13 % P2O5 assimilabile 69 mg kg-1

Argilla 11 % K2O scambiabile 186 mg kg-1

pH 8.3 MgO scambiabile 252 mg kg-1

Carbonati totali 58 % CaO scambiabile 1260 mg kg-1

Calcare attivo 3.5 Na scambiabile 13 mg kg-1

C organico 0.6 Fe scambiabile 24 mg kg-1

Sostanza Organica 1.1 % Mn scambiabile 3.4 mg kg-1

C/N 9.5 Zn 6.2 mg kg-1

CSC 6.2 meq 100 g-1 Cu 6.8 mg kg-1

ESP 0.5 B 0.4 mg kg-1

SAR 0.03

Mg/K 3.1

EC 0.17 mS cm-1

La sostanza organica è molto scarsa come pure la CSC, in questo caso le concimazioni

organiche possono avere un discreto effetto positivo per la struttura del terreno, con il

rischio, tuttavia, che la rapida mineralizzazione provochi eccessiva disponibilità di

elementi nutritivi nei momenti non ottimali per la pianta. Il rapporto Mg/K è equilibrato,

le dotazioni di entrambi gli elementi sono da considerarsi molto buone per cui con la

soluzione nutritiva sarà sufficiente apportare 1 mM L-1 di Mg e 4.5 di K. La dotazione

in fosforo è molto elevata, tuttavia nella formulazione della soluzione nutritiva si dovrà

tener conto della scarsa mobilità dell’elemento e dell’elevato pH del terreno. Tali

considerazioni portano a fissare il valore del fosfato in soluzione attorno ad 1 mM L-1.

Il calcio scambiabile è buono per cui si ritiene sufficiente il mantenimento di tale

valore attraverso l’apporto in soluzione del fabbisogno specifico della pianta che si

attesta attorno alle 3.5 mM L-1.

Il valore del sodio è molto basso tuttavia, considerata la struttura del terreno, eventuali

problematiche possono essere agevolmente risolte attraverso una oculata gestione

dell’irrigazione.

Prendendo in considerazione i microelementi, fatta eccezione per il boro, tutti gli altri

presentano una dotazione sufficiente a garantire i particolari fabbisogni della coltura.

124

Tuttavia in condizioni sub-ottimali di temperatura e in considerazione dell’elevato pH del

terreno, potrebbe rendersi utile un loro apporto durante il ciclo colturale. Per quanto

riguarda, invece, il B si dovranno apportare con la soluzione nutritiva, almeno 20 µM L-1.

Pertanto la soluzione nutritiva ottimale da impiegare nel terreno in esame sarà così

composta:

• pH 5.5

• EC 1.4-1.5 mS cm-1

• 7.5 mM L-1 di NO3–

• 7.5 mM L-1 di NH4+ e/o NH2

–

• 1.0 mM L-1 di H2PO4–

• 4.5 mM L-1 di K+

• 3.5 mM L-1 di Ca2+

• 1.0 mM L-1 di Mg2+

• 20 µM di B3+.

Per cui, considerando la dotazione di elementi presenti nell’acqua irrigua (Tab. 33), si

dovranno apportare le seguenti modifiche:

-4.5 mM L-1 di HCO3– (1 mM L-1 è lasciata come tampone)

+2.1 mM L-1 Ca2+

+7.25 mM L-1 di NH4+ e/o NH2

–

+1.0 mM L-1 H2PO4–

+7.5 mM L-1 di NO3–

+4.0 mM L-1 di K+

+5.0 µM di B3+.

La prima operazione è la neutralizzazione dei bicarbonati che, nell’esempio

considerato, è attuata sia con acido nitrico che fosforico.

Al fine di lasciarne una mM L-1 come tampone si dovrà operare come segue:

3.5 mM di HCO3 (p.m. 61) da neutralizzare con HNO3 (p.m. 63).

1.0 mM di HCO3 (p.m. 61) da neutralizzare con H3PO4 (p.m. 98).

3.5 HCO3 + 3.5 HNO3 <=> 3.5 CO2 + 3.5 NO3- + 3.5 H2O

Se si opera con HNO3 puro al 100% si ottiene:

3.5 HNO3 = 3.5 H+ + 3.5 NO3–

Sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

3.5 HNO3 = 3.5 x 63 = 220.5 mg L-1 di HNO3 necessari per la neutralizzazione.

125

Si è invece operato con HNO3 ad una concentrazione del 67.5 % e pertanto, per

ottenere la quantità (Q) desiderata si avrà:

220.5 x 100 = Q x 67.5

da cui:

Q = 220.5 x 100 / 67.5 = 326.7 mg L-1 di HNO3 al 67.5 %.

Da tener presente che con questo intervento, oltre alla neutralizzazione della quota

di bicarbonato, sono state apportate anche 3.5 mM L-1 di NO3– (p.m. 62), per cui

3.5 x 62 = 217.0 mg L–1 di NO3 che comprendono 3.5 mM N (p.a. 14.01) per cui,

nella soluzione, saranno apportati 3.5 x 14.01 = 49.0 mg L-1 di N.

Passando all’acido fosforico:

HCO3- + H3PO4 <=> CO2 + H2PO4

- + H2O

Se si opera con H3PO4 puro al 100% si ottiene:

H3PO4 = H+ + H2PO4-

Sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si avrà:

H3PO4 = 1.0 x 98 = 98.0 mg L-1 di H3PO4 necessari per la neutralizzazione.

Si è invece operato con H3PO4 ad una concentrazione del 75% e pertanto, per ottenere

la quantità (Q) desiderata si avrà:

98.0 x 100 = Q x 75

da cui:

Q = 98 x 100 / 75 = 130.7 mg L-1 di H3PO4 al 75%.

Da tener presente che con questo intervento, oltre alla neutralizzazione della quota di

bicarbonato, sono state apportate anche 1.0 mM L-1 di H2PO4 (p.m. 97), per cui 1.0

x 97 = 97.0 mg L–1 di H2PO4, che comprendono 1.0 mM L-1 di P (p.a. 31.0) per cui,

nella soluzione, saranno apportati 1.0 x 31.0 = 31.0 mg L-1 di P.

La seconda operazione prevede l’aggiunta del Ca (2.1 mM L-1) e sarà realizzata, al

fine di non eccedere con l’azoto nitrico, con cloruro di calcio e nitrato di calcio:

1 mM da Cl2Ca (p.m. 111);

1.1 mM da 5 [Ca(NO3)2 • 2H2O] • NH4NO3 (p.m. 1080).

Da cui:

1.0 x 111= 111 mg L-1 di Cl2Ca.

Con questo intervento sono state apportate anche 1.0 mM L-1 di Ca (p.a. 40.1), per

cui 1.0 x 40.1 = 40.1 mg L-1 di Ca.

Con lo stesso intervento si sono apportati anche 2 mM L-1 di Cl (p.a. 35.5), per cui

2 x 35.5 = 71 mg L-1 di Cl.

126

Passando al nitrato di calcio, poiché una mM contiene 5 mM di Ca si ha:

1.1/5 = 0.22

0.22 x 1080 = 246 mg L-1 di 5 [Ca(NO3)2 • 2H2O] • NH4NO3

Con questo quantitativo si apportano 1.1 mM L-1 di Ca (p.a. 40.1), per cui:

1.1 x 40.1 = 44.1 mg L-1 Ca.

Allo stesso tempo si sono apportate anche 0.22 x 11 = 2.4 mM L-1 di NO3 (p.m. 62) e

0.22 x 1 = 0.22 mM L-1 di NH4+ da cui:

2.4 x 62 = 150.0 mg L-1 di NO3– che comprendono 2.4 mM di N (p.a. 14), da cui

2.4 x 14 = 33.6 mg L-1 di N.

Inoltre 0.22 x 18.01 = 3.6 mg L-1 di NH4 che comprendono 0.22 mM L-1 di N (p.a. 14)

da cui 0.22 x 14 = 3.08 mg L-1 di N.

Pertanto si sono apportati 33.6 + 3.08 = 36.68 mg L-1 di N.

La terza operazione prevede di completare l’apporto di azoto impiegando nitrato di

ammonio (peso molecolare 80) e urea (peso molecolare 60).

Avendo già apportato nelle operazioni precedenti 5.9 mM L-1 di NO3- rimangono da

apportarne 1.6 mM. Si opera con NH4NO3 per cui:

1.6 x 80 = 128 mg L-1 di NH4NO3 per cui:

1.6 x 62.0 = 99.2 mg L-1 di NO3– da cui si ricavano 1.6 x 14 = 22.6 mg L-1 di N.

1.6 x 18 = 29.0 mg L-1 di NH4+ da cui si ricavano 1.6 x 14 = 22.4 mg L-1 di N.

Pertanto in totale si sono apportati 22.6 + 22.4 = 45 mg L-1 di N.

Giunti a questo punto si è completato l’apporto di NO3- (7.5 mM), mentre per le forme

ammoniacali e ureica rimangono da apportare 5.4 mM L-1 per le quali si opera con urea.

Poiché ciascuna mole di urea apporta 2 moli di NH2 (azoto ureico) si avrà:

2.77 x 60 = 166 mg L-1 di CO(NH2)2 con cui si apportano 5.54 mM di NH2- (p.m.

16.01) da cui 5.54 x 16.01 = 88.7 mg L-1 di NH2- che comprendono 5.54 mM L-1 di N

(p.a. 14) da cui 5.54 x 14 = 77.6 mg L-1 di N.

La quarta operazione prevede l’aggiunta di potassio impiegando K2SO4 (p.m. 174.3).

Poichè la molecola di solfato di potassio contiene 2 moli di K ne saranno necessarie

4.5/2 = 2.25 mM L-1 come segue:

2.25 K2SO4 = 4.5 K+ + 2.25 SO42–

Pertanto sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

2.25 x 174.3 = 392.2 mg L-1 di K2SO4.

2.25 x 2 x 39.1 = 176 mg L-1 di K;

2.25 x 96.06 = 216.1 mg L-1 di SO42– da cui si hanno 2.25 x 32.06 = 72.1 mg L-1 di S.

Con questo intervento si sono apportate anche 2.25 mM L-1 di SO42–.

127

La quinta operazione, infine, prevede di aggiustare l’apporto di B con Borax

(Na2B4O7 • 10 H2O), il cui peso molecolare è 381.

Sono richieste 5 µM L-1 di B, poichè la molecola di Borax contiene 4 moli di B, il

quantitativo richiesto è soddisfatto da 5/4 = 1,25 µM L-1 di Borax.

5 (Na2B4O7 x 10 H2O) = 10 Na+ + 20 B3+ + 35 O2– + 50 H2O

Sostituendo i valori dei rispettivi pesi molecolari nella formula si ottiene:

1.25 x 381 = 476.3 µµg L-1 di Borax;

1.25 x 10.81 = 13.5 µµg L-1 di B;

1.25 x 22.99 = 28.7 µµg L-1 di Na.

La gestione della soluzione e degli interventi irrigui fa riferimento, in linea del tutto

generale, a quanto riportato nella parte quinta del volume, tuttavia, risulta ovvio, che

la frequenza degli interventi fertirrigui si diversifica rispetto al fuori suolo.

Nel terreno, salvo casi particolari, la fertirrigazione non è attuata ad ogni intervento

irriguo dall’inizio della coltivazione bensì ad intervalli legati alla fase fenologica e

all’accrescimento della pianta e all’andamento climatico.

In generale le fertirrigazioni sono modeste dopo il trapianto e vengono intensificate

durante l’accrescimento fino ad essere attuate in corrispondenza di ogni intervento

irriguo.

128

Verifica dei parametri e calcolo delle soluzioninutritive concentrateUna volta completati i calcoli per la formulazione della soluzione nutritiva, si procede

alla verifica dei parametri guida (pH ed EC) e al loro eventuale bilanciamento.

Per quanto riguarda il pH, in una soluzione per la fertirrigazione generalmente si opera

con un quantitativo di bicarbonato, come tampone, pari a 0.5 mM L-1. Questo permette

di mantenere il valore del pH attorno a 5.5-6.0, intervallo sufficientemente preciso per

la utilizzazione in fertirrigazione. La verifica si esegue con un pHmetro.

Per la EC, espressa in mS cm-1, viene impiegata con buona approssimazione la

seguente formula:

EC = (n° milliequivalenti* positivi + n° milliequivalenti negativi)/2 x 0.1

La verifica viene effettuata con elettroconduttivimetro.

129

Fig. 35 – pHmetro Fig. 36 – Elettroconduttivimetro

* Numero di milliequivalenti dato dal numero di millimoli moltiplicato per la valenza.

A questo proposito risulta di fondamentale importanza la taratura dello strumento che

deve essere effettuata con una soluzione standard con una EC il più possibile vicino ai

valori riscontrabili nelle soluzioni nutritive normalmente impiegate per gli interventi

di fertirrigazione (1-4 mS cm-1).

Calcolati i quantitativi di fertilizzanti per litro, per esigenze operative è opportuna una

loro trasformazione, in kg per 100 litri di soluzione concentrata (soluzione madre)

1:100, 1:200, o 1:500. La concentrazione massima dipende dalla solubilità dei

fertilizzanti (Tab. 23) ed eventualmente dai limiti imposti dal sistema di miscelazione

delle soluzioni concentrate.

Come regola generale devono essere elaborate almeno due soluzioni nutritive

concentrate, per mantenere separati alcuni sali che potrebbero precipitare o

insolubilizzare: calcio (Ca+) e solfati (SO42–) o fosfati (H2PO4

–), come appare dalla

tabella 35.

Tab. 35 – Suddivisione dei fertilizzanti e acidi in due contenitori di soluzione concentrata.

Soluzione A Souzione B

Nitrato di calcio Acido nitrico (*)

Cloruro di calcio Acido fosforico

Nitrato di potassio (**) Acido solforico

Nitrato di magnesio (**) Nitrato di potassio (**)

Nitrato ammonico (**) Nitrato di magnesio (**)

Chelato di ferro Nitrato ammonico (**)

Urea Fosfato monopotassico

Cloruro di potassio Solfato potassico

Cloruro di sodio Solfato di magnesio

Silicato di potassio (***) Solfato di manganese

Solfato di zinco

Solfato di rame

Acido borico

Molibdato di sodio

Molibdato di ammonio

Eventuali fitofarmaci vanno inseriti nella soluzione A.(*) Puo essere introdotto anche nella soluzione A tenendo presente di non raggiungere valori di pHinferiori a 3.0 che possono compromettere la struttura di alcuni chelati.(**) Sostanze impiegabili indifferentemente nella soluzione A o B.(***) Sostanza a reazione fortemente alcalina da solubilizzare in contenitore separato.

130

Molto più di frequente, esiste una terza soluzione concentrata necessaria per correggere

prevalentemente il pH (“soluzione pH”), che nel contempo apporta anche elementi

nutritivi presenti nell’acido o base impiegati (es. HNO3, KOH). Una ulteriore modalità,

caratteristica dei sistemi più recenti, prevede una soluzione concentrata per ogni

elemento (es. NO3–, H2PO4

–, K+) o piccoli gruppi (Nitrato di calcio, Nitrato di potassio,

Nitrato di magnesio). Le tre modalità di preparazione delle soluzioni concentrate, che

prevedono ovviamente contenitori separati, presentano gradi di flessibilità diversi nella

gestione dei parametri guida della soluzione nutritiva finale (EC, pH, rapporti tra

elementi nutritivi). Quando si impiegano soltanto due soluzioni concentrate, non

possono essere variati i rapporti tra gli elementi nutritivi nella soluzione da distribuire

alla coltura ed esistono scarse possibilità di variare in modo indipendente l’EC ed il pH,

specialmente quando l’acqua di partenza contiene quantità consistenti di carbonati. Nel

caso invece della aggiunta della “soluzione pH”, pur mantenendo un rapporto tra

elementi nutritivi non drasticamente variabile, possono essere modificati in maniera

indipendente l’EC e il pH. Nel terzo caso, infine, esiste la massima flessibilità di gestione

dei rapporti tra gli elementi nutritivi, l’EC e il pH.

131

Fig. 37 – Impianto di fertirrigazione con dueserbatoi per le soluzioni A e B.

Fig. 39 – Punti di carico per singoli fertilizzanti liquidi (A) e serbatoi di contenimento (B).

Fig. 38 – Batteria di impianti di fertirrigazionecon tre serbatoi A, B e pH.

A B

Noti i valori di concentrazione di una soluzione nutritiva come quella riportata negli

“esempi di calcolo”, si vuole calcolare il quantitativo di soluto (concime o acido) per

realizzare 100 litri di soluzione madre a concentrazione di: 1:100, 1:200, 1:500.

La operazione viene condotta secondo la formula di seguito indicata:

Q = C • (A • V)/106

dove:

Q = quantità totale (kg) di ogni singolo concime o acido da aggiungere per ottenere

100 litri di soluzione madre concentrata;

C = concentrazione di ogni singolo concime o acido, espressa in mg L–1, della

soluzione nutritiva calcolata;

A = fattore di concentrazione 100, 200, 500;

V = volume in litri della soluzione madre che, nel caso in esame, è pari a 100.

Con riferimento al nitrato di calcio, calcolato nell’esempio della coltura fuori suolo,

C = 778 mg L–1. Volendo una soluzione concentrata di 1:100, dalla formula si ottiene:

Q = 778 x (100 x 100)/106 = 778 x 1/100 = 7.78 kg.

Si vuole ora concentrare la soluzione con rapporto 1:200 e di conseguenza sostituendo

i valori nella formula si ottiene:

Q = 778 x (200 x 100)/106 = 778 x 2/100 = 15.6 kg.

Si vuole ora concentrare la soluzione con rapporto 1:500 e di conseguenza, sostituendo

i valori nella formula si ottiene:

Q = 778 x (500 x 100)/106 = 778 x 5/100 = 38.9 kg.

Nella tabella 36 vengono riportati i quantitativi dei vari concimi suddivisi in 2 (A+B)

o 3 soluzioni (A+B+pH). In entrambi i casi è importante osservare che le soluzioni A

e B hanno concentrazioni totali di soluti molto simili.

132

Tab. 36 – Ripartizione dei concimi e acidi in diverse soluzioni concentrate 1:100 nel caso si operi con 2o 3 soluzioni.

Sembra ovvio ricordare che, quando dalle soluzioni concentrate (A+B+pH) si

vogliono prelevare i quantitativi necessari alla preparazione della soluzione nutritiva

da distribuire alle piante, nel caso delle concentrazioni 1:100 devono essere prelevati

volumi pari a 1 litro di ogni soluzione concentrata per realizzare 100 litri di soluzione

nutritiva. Seguendo lo stesso principio, nel caso delle concentrazioni 1:200 e 1:500, ne

saranno sufficienti 0.5 e 0.25 litri rispettivamente.

133

Concimi e Conc.

Acidi soluzione

nutritiva Totale Caso 2 soluzioni Caso 3 soluzioni

(mg/L-1) (A+B) (A+B+pH)

Sol. A Sol. B Sol. A Sol. B Sol. pH

Acido nitrico 466 4.66 4.66 4.6667,5%

Nitrato di 778 7.78 7.78 7.78calcio

Nitrato 22 0.22 0.22 0.22ammonico

Fosfato 238 2.38 2.38 2.38monopotassico

Nitrato di 232 2.32 2.32 2.32potassio

Solfato di 213 2.13 2.13 2.13potassio

Solfato di 123 1.23 1.23 1.23magnesio eptaidrato

Ferro EDDHA 9.320 0.0932 0.0932 0.09326%

Solfato di 1.690 0.0169 0.0169 0.0169manganese

Borax 1.905 0.01905 0.01905 0.01905

Solfato di zinco 1.435 0.01435 0.01435 0.01435

Solfato di rame 0.187 0.00187 0.00187 0.00187

Molibdato di 0.121 0.00121 0.00121 0.00121sodio

Totali 2086.7 20.9 10.4 10.5 8.1 8.1 4.7

Quantità di concimi e acidi (kg) da aggiungere all’acqua per ottenere100 L di soluzione concentrata 1:100

Correzioni della soluzione nutritivaNel caso in cui si operi con sistemi fuori suolo si rendono necessarie correzioni della

soluzione quando l’analisi della soluzione circolante fornisce valori diversi da quanto

ritenuto ottimale per la specie coltivata (Tab. 32). Solitamente la soluzione nutritiva

corretta viene impiegata per 2-3 settimane, passato tale periodo si rende necessaria una

ulteriore verifica, al fine di valutarne lo stato dopo la correzione e si interviene

seguendo le modalità di seguito riportate.

In primo luogo, al fine di rendere comparabili i valori ricavati dall’analisi della soluzione

circolante con i valori guida ottimali per le diverse specie (Tab. 32), deve essere

ricalcolato il valore della EC senza considerare il Na, ritenuto da diversi ricercatori,

elemento nutritivo particolare che influisce principalmente sulla pressione osmotica e

non sulla nutrizione. Ad esempio, in una ipotetica soluzione circolante che contiene 3

mM L-1 di Na e presenta una EC pari a 3.5 mS cm-1, il valore della EC da considerare,

sottratta l’incidenza del sodio, sarà 3.2 secondo il calcolo di seguito riportato:

EC soluzione – coefficiente salinità (*) Na • n° mM Na = EC corretta.

Con riferimento all’esempio riportato, sostituendo i valori si ottiene:

3.5 – 0.1 x 3 = 3.2 mS cm-1

Tab. 37 – Indicazioni di carattere generale per la correzione dei principali macroelementi nellasoluzione nutritiva.

INTERVALLI DI CORREZIONE (mM L-1)

Elementi

Carenza-Eccesso K Ca Mg NO3 SO4 P

C. grave < 4.5 < 3.5 < 11.5 < 0.30

C. moderata 4.5 – 5.9 3.5 – 4.9 < 1.5 11.6 – 14.9 < 2.2 0.31 – 0.59

Valori ottimali 6.0 – 10.0 5.0 – 8.0 1.6 – 4.5 15.0 – 24.0 2.2 – 4.5 0.60 – 1.20

E. moderato 10.1 – 13.0 8.1 – 11.0 > 4.5 24.1 – 27.0 > 4.6 1.21 – 1.75

E. grave > 13.0 > 11.0 > 27.0 > 1.75

QUANTITATIVI PER GLI AGGIUSTAMENTI (mM L-1)

C. grave 2.0 1.50 3.0 0.50

C. moderata 1.0 0.75 0.25 1.5 0.25 0.25

Valori ottimali 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

E. moderato -1.0 -0.75 -0.25 -1.5 -0.25 -0.25

E. grave -2.0 -1.50 -3.0 -0.50

134

(*) Il coefficiente di salinità esprime l’aumento di EC determinato da un equivalente di sostanza. 1 mM omeq di Na determinano un aumento di EC pari a 0.1 mS cm–1, come si deduce dalla formula di pag. 127.

Tab. 38 – Indicazioni di carattere generale per la correzione dei principali microelementi nellasoluzione nutritiva.

INTERVALLI DI CORREZIONE (µµM L-1)

Elementi

Carenza-Eccesso Fe Mn Zn B Cu

C. grave < 6.0 – < 3.0 < 25.0 < 0.30

C. moderata 6.1 – 8.9 < 3.0 3.1 – 4.9 25.0 – 39.0 0.31 – 0.49

Valori ottimali 9.0 – 25.0 3.1 – 10.0 5.0 – 10.0 39.1 – 70.0 0.50 – 1.50

E. moderato 25.1 – 40.0 10.1 – 15.0 10.1 – 15.0 70.1 – 100.0 1.51 – 2.50

E. grave > 40.0 > 15.0 > 15.0 > 100.0 > 2.50

QUANTITATIVI PER GLI AGGIUSTAMENTI (%)

C. grave 50 – 50 50 50

C. moderata 25 25 25 25 25

Valori ottimali 0 0 0 0 0

E. moderato -25 -25 -25 -25 -25

E. grave -50 -50 -50 -50 -50

Supposta una EC ottimale pari a 2.7 mS cm-1, al fine di rendere comparabili i valori

delle analisi con quelli ottimali (Tabb. 37 e 38), si utilizza il coefficiente di correzione

(CdC) ricavato da: CdC = EC corretta / EC ottimale. Sostituendo i valori sopra ricavati

si ottiene:

2.7 / 3.2 = 0.84

Tale coefficiente permette di rendere comparabili i valori degli elementi nutritivi

presenti nella soluzione circolante. A titolo esemplificativo si riporta quanto segue:

supposto che nelle soluzioni con EC corretta di 3.2 siano presenti 1.7 mM L-1 di Mg,

al fine di rendere il valore del Mg comparabile con quello ottimale (Tab. 37) si dovrà

moltiplicare tale valore con il CdC e pertanto 1.7 x 0.84 = 1.4. Ovviamente tale

procedimento dovrà essere seguito per tutti gli altri micro e macroelementi. Nel caso

specifico del Mg, il valore ricavato si colloca nell’intervallo indicato come “carenza

moderata” (Tab. 37). Per questo motivo è necessaria una correzione con il valore,

riportato sempre nella stessa tabella, pari a 0.25 mM L-1. Volendo impiegare per tale

correzione MgSO4 (p.m. 246) se ne dovranno aggiungere nella soluzione 0.25 x 246

= 61.5 mg L-1.

135

Si passa ora ad un esempio che contempla la necessità di ridurre il contenuto di un

microelemento (es. Mn). Dall’analisi della ipotetica soluzione circolante si suppone di

rilevare un valore di Mn pari a 14.0 µM L-1. Al fine di rendere comparabile tale valore

con quelli ottimali riportati nella tabella 38 si dovrà moltiplicarlo per il CdC e pertanto

14.0 x 0.84 = 11.8. Il dato ricavato indica un “eccesso moderato” rispetto all’intervallo

ottimale (3.1-10.0 µM L-1) indicato in tabella 38. Al fine di correggere questo valore,

si dovrà provvedere a diminuire del 25 % il quantitativo di Mn in una nuova soluzione

nutritiva da apportare alla coltura. Se nella soluzione nutritiva utilizzata si sono

considerate 10 µM L-1 MnSO4 (p.m. 169) pari a 1690 mg L-1 (10 x 169), nella nuova

soluzione se ne dovranno impiegare (25%) in meno: 1690 – 422 = 1268 mg L-1.

In tutte le variazioni e correzioni della soluzione nutritiva, quando sono interessati i

macroelementi, la EC deve essere opportunamente ricalcolata alla luce dei nuovi

equilibri ionici, mentre nei confronti dei microelementi, visto il loro irrilevante effetto

sulla EC, non è necessario praticare alcuna ulteriore verifica.

Trattamenti disinfettanti alla soluzione nutritivaSembra ora opportuno ricordare che, per ovvi motivi, legati alla riduzione dei costi di

fertilizzazione e al contenimento dell’impatto ambientale, la coltivazione fuori suolo

si sta orientando, in modo sempre più deciso, verso sistemi a ciclo chiuso. Nello

stesso tempo non si deve però dimenticare che il recupero di una soluzione che è

venuta a contatto con gli apparati radicali delle piante, oltre ai problemi legati al

controllo del livello di nutrienti già ricordato, rappresenta un potenziale veicolo di

infezione qualora una qualsiasi patologia entri nel sistema di coltivazione. In tempi

estremamente rapidi, infatti, si potrebbe avere la diffusione del patogeno all’intero

impianto. In linea generale si può affermare che il rischio di diffusione di patologie

cresce all’aumentare della dimensione dell’unità colturale e risulta più elevato in

sistemi senza substrato, in cui vi è un maggior contatto fra gli apparati radicali

rispetto a coltivazioni su substrato, nelle quali il mezzo di coltura è separato da

contenitori di varia natura.

La maggior parte dei patogeni che destano preoccupazione nei sistemi di coltivazione

fuori suolo, non differiscono da quelli riscontrati nelle colture praticate su terreno.

Frequentemente acquistano maggiore virulenza gli agenti di marciumi, principalmente

136

quelli più adattati alle condizioni di vita in mezzo liquido, spesso caratterizzato da

ridotta ossigenazione. I danni più rilevanti vengono provocati da Fusarium oxysporum

f.sp. radicis-lycopersici che colpisce soprattutto il pomodoro, oltre a Pythium spp. e

Phytophtora spp. che arrecano danni anche ad altre specie ortive solanacee e

cucurbitacee (es. peperone, melanzana, cetriolo) e da fiore (es. gerbera).

Per quanto sopra detto appare ovvio che la gestione a ciclo chiuso non può prescindere

da adeguati interventi di disinfezione che devono essere praticati alla soluzione

percolata dai moduli di coltivazione prima della successiva immissione in circolo.

I vari sistemi preventivi di difesa contro le fitopatie finora sperimentati prevedono il

trattamento della soluzione con metodi diversi:

trattamento termico: considera l’impiego di scambiatori di calore a piastre con le

quali si pratica la pastorizzazione della soluzione nutritiva. L’applicazione di tale

tecnica risulta comunque limitata principalmente per il suo elevato costo;

ultrafiltrazione, trova ridotta applicazione a causa della necessità di una continua

pulizia dei filtri. Solo prevedendo batterie filtranti di diversa potenza, disposte a

cascata, è possibile ottenere risultati soddisfacenti che però innalzano i costi del

sistema;

trattamento con UV: prevede il passaggio della soluzione, spesso in precedenza filtrata,

seppur grossolanamente, attraverso un reattore con lampade ad emissione di lunghezza

d’onda di 254 nm. Risulta il sistema maggiormente impiegato, efficace sia nei confronti

di funghi che di batteri e virus, anche se il dosaggio di radiazione per i diversi patogeni

risulta differente (Fig 40). Da ricordare che la esposizione della soluzione alla radiazione

luminosa provoca la precipitazione del ferro poiché vengono alterati i composti organici

normalmente impiegati come chelanti. Ciò comporta la necessità di prevedere la

reintroduzione dello stesso

nella soluzione a valle del

dispositivo di trattamento e

prima del reimpiego dello

stesso.

Altri sistemi, infine, sono

quelli che prevedono il

trattamento della soluzione

nutritiva con ozono o acqua

ossigenata.

137

Fig. 40 – Impianto UV per la disinfezione della soluzionericircolante.

L’impiego di disinfettanti generici, invece, non trova applicazioni, se non per la pulizia

degli impianti alla fine del ciclo colturale, per l’impossibilità di definire dosaggi che

siano al tempo stesso efficaci nei confronti dei patogeni ed innocui per le piante coltivate.

Anche l’impiego di fungicidi, da addizionare alla soluzione, trova ridotta applicazione,

oltre che per la limitata registrazione di principi attivi, anche per la scarsità di

informazioni relativamente alle definizioni dei dosaggi, efficaci e non fitotossici, e per

la possibilità di accumulo nelle parti eduli della pianta.

Molti dei sistemi di trattamento della soluzione, fra quelli citati, tuttavia, oltre all’elevato

costo presentano il rischio di creare il “vuoto biologico” che potrebbe favorire, anziché

ostacolare, la proliferazione di patogeni nella soluzione nutritiva. Per tale motivo stanno

assumendo un sempre maggiore interesse i sistemi di filtrazione lenta, a sabbia (Fig. 74),

che presentano un costo contenuto ed evitano il vuoto biologico, poiché basano il proprio

funzionamento sull’instaurarsi di un equilibrio micro-biologico nel sistema di filtraggio.

Consistono in una colonna in materiale plastico dell’altezza di 2.5 - 3.0 metri riempita

per almeno 1 metro di materiale filtrante rappresentato da sabbia silicea con

granulometria variabile dai 0.2 ai 2.0 mm. La capacità filtrante varia da 100 a 200 litri

per m2 e per ora di funzionamento (un filtro della superficie di 1 m2 riesce a trattare

circa 5 m3 di soluzione al giorno).

Una variante al sistema descritto è rappresentata dalla possibilità di impiegare, quale

materiale filtrante, lana di roccia che permette di realizzare dispositivi caratterizzati da

minor peso e con maggiore capacità di filtrazione

che consente di elevare fino a 300 litri per m2 e per

ora la quantità di soluzione trattata.

138

Fig. 41 – Filtri a sabbia (A) e schema (B).

SOLUZIONEDAFILTRARE

SABBIA

SOLUZIONE DI DRENAGGIO

SOLUZIONE FILTRATA

ACQUA

A

B

PARTE QUARTA

Descrizione dell’impiantisticae dei principali sistemi

di coltivazione fuori suolo

Componenti principali di unimpianto di fertirrigazione

Lazzarin R., Enzo M., Pimpini F.

Molto sinteticamente i componenti principali di un impianto di fertirrigazione, sia esso

destinato ad una coltivazione senza suolo o su suolo sono rappresentati da:

• dispositivi di pompaggio,

• condotte principali di adduzione,

• dispositivi di filtraggio,

• dispositivi di dosaggio del fertilizzante,

• dispositivi di erogazione della soluzione nutritiva,

• dispositivi di controllo dei turni irrigui.

143

Fig. 42 – Rappresentazione schematica di un impianto fertirriguo (foto IMAGO).

pH A BSOLUZIONINUTRITIVE

SISTEMA DICONTROLLODEL CLIMAE DEI TURNIFERTIRRIGUI

CONDOTTE DI ADDUZIONE

COLTIVAZIONE

SISTEMADI DOSAGGIODELFERTILIZZANTE

DISPOSITIVO DIPOMPAGGIO E FILTRAGGIO

DISPOSITIVO DI EROGAZIONE

P

pH P EC EC

Dispositivi di pompaggioIn relazione all’approvvigionamento idrico che può provenire da pozzi scavati nel

sottosuolo o da invasi superficiali naturali o artificiali, vengono impiegate,

rispettivamente elettropompe sommerse ad asse verticale o elettropompe centrifughe

ad asse orizzontale o verticale (Figg. 43 e 44).

144

Fig. 43 – Schema di installazione di elettropompasommersa (da Rovatti Pompe).Legenda: 1) Elettropompa sommersa; 2) Quadroelettrico di comando; 3) Saracinesca diregolazione portata; 4) Manometro; 5) Valvola dinon ritorno; 6) Sonde di livello contro la marcia asecco; 7) Filtro del pozzo; 8) Fondo del pozzo;9) Cavo di alimentazione; 10) Fascette difissaggio cavo; 11) Coperchio del pozzo.

Fig. 44 – Elettropompa centrifuga.

livellodinamico

livellostatico

Gli elementi tecnici da considerare nella

scelta di una pompa sono:

• la portata (L-1 min-1 o m3 h-1),

• la prevalenza (dislivello fra punto di

presa e punto di erogazione dell’acqua),

• la potenza assorbita.

L’impianto di fertirrigazione può essere

suddiviso in settori indipendenti, controllati

da elettrovalvole. Ciò consente di limitare

le dimensioni dei dispositivi di pompaggio

e delle condotte principali di adduzione.

Condotte principali di adduzioneSono rappresentate prevalentemente da tubazioni in materiale plastico (PVC o

polietilene) che, oltre ad una totale resistenza alla corrosione derivata dai fertilizzanti

addizionati all’acqua irrigua, presentano una elevata semplicità di installazione ed un

costo contenuto. Ovviamente, il dimensionamento delle condotte andrà effettuato

tenendo conto di alcuni fattori quali la portata, la lunghezza e la conformazione delle

tubazioni e conseguenti perdite di carico.

A tal riguardo non va dimenticato che la progettazione delle diverse componenti

rappresenta la fase fondamentale per la costruzione anche dell’impianto più semplice.

Ciò al fine di non incorrere in inutili e costosi sovradimensionamenti o ancor peggio

sottodimensionamenti che compromettono un adeguato approvvigionamento idrico e

nutrizionale delle piante.

Dispositivi di filtraggioPosizionati subito dopo il sistema di pompaggio, garantiscono la eliminazione delle

impurità presenti nell’acqua che possono compromettere la funzionalità degli erogatori.

Risulta infatti fondamentale un corretto trattamento dell’acqua impiegata per la

preparazione della soluzione nutritiva che può essere attuato con metodi fisici o chimici.

I primi sono generalmente impiegati per l’eliminazione delle sostanze sospese, i secondi

per l’eliminazione delle sostanze disciolte.

145

Fig. 45 – Elettrovalvole di controllo deidiversi settori.

In questa sede vanno presi in considerazione solo i metodi fisici (filtrazione), mentre per

i trattamenti chimici si rimanda ai capitoli relativi alla “Neutralizzazione dei bicarbonati”

e “Manutenzione degli impianti di fertirrigazione”.

In merito alla filtrazione risulta, inoltre, necessario distinguere fra acque profonde,

spesso contenenti sabbia o particelle terrose in sospensione, e acque superficiali,

caratterizzate principalmente da contenuti di materiali organici (alghe e microalghe).

Nel caso delle acque profonde, vengono impiegati filtri separatori (idrociclone, fig. 46) in

grado di rimuovere le particelle in sospensione, per quelle superficiali, invece, sono da

preferire filtri a graniglia

in cui viene utilizzata la

scabrosità di minerali

quarziferi per trattenere

le impurità presenti

(Fig. 47).

146

IDROCICLONEIN PLASTICA

IDROCICLONESTANDARD

USCITA ACQUAPULITA

CAMERA DIACCUMULO

VALVOLA DISCARICO

ING

RE

SSO

INGRESSO

SCARICO

SABBIA

USCITA

Fig. 46 – Batteria di filtri separatori in plastica (A), schema di funzionamento (B), (foto IMAGO).

A

B

Fig. 47 – Filtro a graniglia (A), schema di funzionamento(B), (foto IMAGO).

Al fine di ottimizzare i risultati di

filtraggio, al dispositivo principale

descritto, si consiglia di abbinare

un filtro secondario a schermo (rete

o dischi lamellari) in modo da

garantire il trattenimento di

particelle fino a 130 micron (Figg.

48 e 49).

147

A

B

CARTUCCIA FILTRANTE ESTERNA

CARTUCCIA FILTRANTE INTERNA

ENTRATA ACQUA

COLLETTORE DI USCITA

VALVOLA DI SPURGO

Fig. 48 – Filtro a rete (A), schema di funzionamento (B).

A

B

Al fine di garantire la corretta

efficienza dei dispositivi di

filtraggio, è indispensabile

provvedere alla manutenzione

e alla loro periodica pulizia.

Quest’ultima deve essere

effettuata quando si riscon-

trano differenze di pressione

superiori a 0.5 atmosfere tra

entrata e uscita dell’acqua.

Per i filtri a schermo può

essere praticata manualmente,

smontando i diversi compo-

nenti filtranti. Nei sistemi di

maggiori dimensioni e per i

filtri a graniglia normalmente

viene automatizzata attraverso

meccanismi di lavaggio in

controcorrente (Fig. 50).

148

ENTRATA ACQUA ANELLI DI FILTRAZIONE

USCITAACQUA

CORPO DEL FILTRO CON FORI PER IL PASSAGGIO DELL’ACQUA FILTRATA

Fig. 49 – Filtro a dischi lamellari (A), schema di funzionamento (B), (foto IMAGO).

A

B

Il corretto dimensionamento del sistema di filtraggio deve essere basato sulla portata

dell’intero impianto oppure, se suddiviso a settori, di quello più ampio. Il livello di

filtrazione che si intende raggiungere dovrà essere definito in relazione al tipo di

erogatore impiegato. Da tener presente che il diametro minimo di passaggio dell’acqua

non corrisponde al foro di uscita del gocciolatore, ma al suo labirinto interno che varia

mediamente da 0.7- 0.8 mm per gli erogatori da 2 L h-1 fino a 1.5-1.7 mm per quelli

da 8 L h-1.

Tecnicamente la capacità filtrante viene espressa in mesh che indica il numero di fili

per pollice (25.4 mm) come riportato nella tabella 39.

Tab 39 – Grado di filtrazione.

mesh µµm mm

18 800 0.80

40 400 0.40

80 200 0.20

120 130 0.13

140 115 0.12

200 75 0.08

600 25 0.02

149

Fig. 50 – Schema del processo di controlavaggio (foto IMAGO).

Dispositivi di dosaggio del fertilizzantePossono essere suddivisi in “dispositivi a funzionamento idraulico” e “dispositivi a

funzionamento elettrico o elettronico”.

Al primo gruppo appartengono sistemi relativamente semplici e di costo contenuto che

non necessitano di fonti di alimentazione, in quanto basano il dosaggio del

fertilizzante sui differenziali di pressione o sui volumi di acqua che li attraversano. Tra

i principali si ricordano: miscelatore ad iniezione e dosatore proporzionale.

Il miscelatore ad iniezione (tubo Venturi) è considerato il più semplice e consiste in

un tubo con una strozzatura centrale a forma di clessidra orizzontale in grado di

provocare una depressione in linea tra il tratto precedente e quello successivo al punto

di installazione del dispositivo.

Ciò consente di aspirare la soluzione concentrata da un recipiente aperto

realizzandone la diluizione in relazione al differenziale di pressione. La

concentrazione della soluzione che si andrà a realizzare sarà pertanto soggetta ad

oscillazioni che saranno tanto più elevate quanto maggiore sarà la variabilità di

pressione dell’impianto (Fig. 51).

150

INIETTOREVENTURI

VALVOLARAPIDA

SERBATOIOCON

SOLUZIONEFERTILIZZANTE

Fig. 51 – Tubo Venturi: installazione (A), schema di funzionamento (B), (foto IMAGO).

A B

Il dosatore proporzionale è una pompa idraulica a stantuffo che viene azionata

dall’acqua che lo attraversa, realizzando pertanto un dosaggio del fertilizzante

proporzionale sia al flusso di acqua che alla pressione di esercizio (Fig. 52).

151

Fig. 52 – Dosatore proporzionale: particolare (A), esempi di installazione (B-C).

A B

C

Al secondo gruppo appartengono dispositivi di costo più elevato, ma in grado di

garantire un migliore controllo dei parametri EC e pH della soluzione nutritiva. Questi

possono essere suddivisi in sistemi a “Vaso chiuso” e “Vaso aperto” a seconda che la

soluzione concentrata venga diluita nell’acqua di irrigazione in linea o in apposito

serbatoio. La scelta tra i due sistemi è legata non solo a motivi di ordine economico,

ma anche tecnico, come riportato a proposito della neutralizzazione dei bicarbonati.

Per migliore interpretazione del funzionamento del sistema si rimanda alle figure 53 e 54.

152

CONTROLLO PROPORZIONALE VOLUMETRICOCon iniezione diretta in linea

FILTRO

A B pH

VALVOLEA

SOLENOIDICONTA LITRI

POMPADI

RILANCIO

POMPEVENTURI

CONTA LITRIPRINCIPALE

SISTEMA DI INIEZIONE A PREMISCELAZIONE IN VASCA

VALVOLE DICHIUSURA

RAPIDE

INIETTORIVENTURI

VASO DIPREMISCELAZIONE

pH pH

Fig. 54 – Schema di funzionamento a “Vaso aperto” (foto IMAGO).

Fig. 53 – Schema di funzionamento a “Vaso chiuso” (foto IMAGO).

A B pH

I sistemi a “Vaso chiuso” prevedono

l’impiego di pompe dosatrici in grado di

effettuare la diluizione del fertilizzante

direttamente in linea. Il controllo del

dosaggio può essere comandato o dal

flusso di acqua, misurato da un contalitri

inserito sulla condotta principale (sistema

a controllo volumetrico, fig. 55) o dai

valori di EC e pH rilevati a mezzo di sonde

inserite sulla condotta a valle del punto di

iniezione del fertilizzante (sistema a

controllo conduttimetrico, fig. 56). In

entrambi i casi, l’iniezione in linea,

comporta un andamento non costante dei

valori di pH ed EC della soluzione

nutritiva che presentano differenze spesso

consistenti fra il punto di verifica e quello

di erogazione a livello pianta.

I sistemi a “Vaso aperto” prevedono,

invece, la premiscelazione dei com-

ponenti fertilizzanti in un apposito

serbatoio aperto per cui si ottiene una

maggiore uniformità della soluzione

erogata che non presenta scostamenti di

pH ed EC tra il punto di rilevamento e

l’erogazione a livello pianta. Sono

rappresentati prevalentemente da sistemi

computerizzati, in grado di gestire diverse

soluzioni concentrate e un numero più o

meno elevato di settori (Fig. 57).

Per tutti i sistemi di dosaggio citati, a

valle degli stessi, è opportuno prevedere

l’installazione di un filtro a schermo, allo

scopo di trattenere eventuali precipitati

che si possono formare in fase di

diluizione del fertilizzante.

153

Fig. 55 – Schema di funzionamento di undispositivo a controllo volumetrico(foto A.T.A. s.r.l.).

Fig. 57 – Computer di fertirrigazione(foto Spagnol Automazioni).

POMPADOSATRICE

ENTRATAACQUA

USCITAACQUA

ADDIZIONATAPROPORZIONALMENTE

CONTATORE

Fig. 56 – Dispositivo di dosaggio costituito da 3pompe (A + B + pH) azionate in funzione deivalori di EC e pH.

Dispositivi di erogazione della soluzione nutritivaPer la distribuzione di soluzioni fertilizzanti in colture su terreno, sono generalmente

impiegate manichette forate, tubi essudanti e ali gocciolanti.

Le prime hanno il vantaggio di essere poco costose, ma presentano inconvenienti

dovuti soprattutto alla scarsa uniformità di distribuzione, sempre più accentuata con

l’aumentare della loro lunghezza che si consiglia non essere superiore a 150-200 m, in

relazione alla spaziatura dei fori (Fig. 58).

Tale inconveniente è maggior-

mente accentuato nel caso dei

tubi essudanti, in quanto

presentano una maggior perdita

di carico che ne rende l’impiego

razionale per tratti non superiori

ai 90 m. Presentano però

vantaggi dovuti a minori pro-

blemi di intasamento e maggiore

continuità di bagnatura, visto che

l’erogazione coinvolge la quasi

totalità della loro superficie.

Le ali gocciolanti (Fig. 59),

costituite da tubazioni semi-

rigide in PE, di diametro variabile

da 16 a 20 mm, possono

presentare erogatori non auto-

compensanti o autocompensanti.

Nel primo caso si riscontrano gli

stessi inconvenienti già ricordati

a proposito degli altri due

sistemi, nel secondo, invece, è

possibile garantire per oltre 300

m di lunghezza, una elevata

uniformità di distribuzione anche

in terreni non perfettamente

livellati.

154

Fig. 58 – Impiego di manichette forateper la fertirrigazione di pomodoro (A) emelone (B).

A

B

Gli erogatori, attualmente, sono in prevalenza

coestrusi all’interno della sezione a distanze

variabili dai 20 cm a oltre 1 m. La scelta della

spaziatura dovrà essere mirata a mantenere

uniformemente bagnata la striscia di terreno

lungo la fila e a tale proposito vengono

consigliate spaziature da 1.00 a 1.25 m nei

terreni pesanti, 0.60-1.00 m in quelli franchi e

0.30-0.60 m nei sabbiosi. Le portate dei singoli

distributori possono variare da 2 a 8 litri per ora.

In particolare con specie allevate ad alta

densità, come quelle a foglia (es. lattughe,

radicchi, ecc.) si impiegano sistemi micro-

irrigui per aspersione autocompensanti e non.

Questi presentano portate variabili dai 120 ai

155

Fig. 59 – Ala gocciolante autocompensante: gocciolatore (A), schema di funzionamento (B),applicazione (C), (foto IMAGO).

A

C B

Fig. 60 – Microirrigatore autocompensante.

4-600 L h-1 e sono caratterizzati da buona uniformità di distribuzioni idrica che

consente di effettuare efficacemente apporti di fertilizzanti. Particolare attenzione va

posta al dimensionamento dell’impianto (spaziatura e portata) specialmente in zone

ventose (Fig. 60). In coltivazioni di ortaggi da taglio, in serra e in vivaio trovano,

infine, applicazione sistemi di erogazione a barra nebulizzatrice. Si tratta di sistemi a

funzionamento automatizzato che utilizzano binari appesi o a pavimento e consentono

elevata uniformità di distribuzione. Le portate degli ugelli erogatori sono generalmente

modeste (3 L h-1), il che consente di utilizzare efficacemente tali dispositivo, oltre che

per interventi fertirrigui, anche per trattamenti antiparassitari (Fig. 61).

Nei sistemi di coltivazione fuori suolo, l’erogazione della soluzione nutritiva, avviene

con modalità differenti come verrà descritto in dettaglio a proposito dei sistemi di

coltivazione. Normalmente nelle coltivazioni su substrato o per le coltivazioni di

156

Fig. 62 – Gocciolatore autocompensante (CNL): schema di installazione (A), applicazione su coltura infuori suolo (B), (foto IMAGO).

A B

Fig. 61 – Barre nebulizzatrici (A) in funzione dopo la semina (B).

PUNTO GOCCIA

GOCCIOLATORE

TUBO DIADDUZIONE

TUBICINO 5/3

RACCORDO 4 USCITEA B

piantine in contenitore l’erogazione della soluzione nutritiva alle piante avviene per

mezzo di gocciolatori la cui portata oscilla da 1.5 a 4.0 L h-1.

Portate minori risultano sconsigliate per il maggior rischio di occlusione, mentre

portate superiori a 4.0 L h-1 non consentono un regolare rinnovo della soluzione

nutritiva nella totalità del volume di substrato.

Se le linee di erogazione presentano lunghezze superiori ai 30-40 m o pendenze

superiori all’1% è inoltre consigliabile ricorrere a erogatori autocompensanti (Fig. 62).

Dispositivi di controllo dei turni irriguiI turni di erogazione possono essere controllati da semplici temporizzatori o, nei

sistemi più attuali, da programmatori in grado di gestire l’irrigazione in funzione

di parametri ambientali quali la

luminosità, o colturali quali il

livello di umidità del substrato e

la percentuale di drenaggio.

In linea del tutto generale, per le

coltivazioni fuori suolo attuate con

sistemi senza substrato quali l’NFT

e l’aeroponia sono sufficienti

semplici programmatori a tempo

(timer, fig 63), in grado di garantire

alternanza fra periodi di erogazione

della soluzione e periodi di

asciutta. La durata e frequenza

degli interventi fertirrigui viene definita sulla base delle condizioni climatiche e della

fase fenologica delle piante.

Operando in coltivazioni su substrato o su suolo, invece, la gestione degli interventi

fertirrigui, data la loro minor durata, richiede maggior attenzione al fine di garantire

alle piante i giusti approvvigionamenti idrici e nutrizionali evitando sia fenomeni di

lisciviazione che di concentrazione di elementi nutritivi nel substrato e/o terreno.

Come sarà successivamente descritto a proposito dei differenti sistemi di coltivazione

e della gestione della nutrizione, la frequenza e durata dei turni irrigui deve tener conto

non solo delle esigenze specifiche della pianta, ma anche delle caratteristiche del

substrato o terreno in cui si opera e della qualità dell’acqua di irrigazione.

157

Fig. 63 – Programmatore a tempo.

Spesso, infatti, per opera dell’assimilizazione delle piante, delle caratteristiche del

substrato (granulometria, CSC, ecc.) e della qualità delle acque (EC, contenuto di Na,

ecc.) si vengono a creare, a livello radicale, valori di EC e pH sensibilmente diversi

dalla soluzione erogata (ad esempio in una coltivazione di pomodoro su lana di roccia

la soluzione in ingresso presenta EC di 2200-2400 µS cm-1 mentre nel substrato si

registrano valori di 3300-4000 µS cm-1). Brusche variazioni dei valori di EC, pH e

umidità a livello radicale potrebbero tradursi in danno anche grave per la coltura. Gli

interventi fertirrigui dovranno avere durata e frequenza tali da consentire un corretto

approvvigionamento idrico e nutrizionale alle piante attraverso un adeguato rinnovo

della soluzione nutritiva nel substrato. Andranno evitati pertanto sia carenze che si

tradurrebbero in accumulo di sali a livello radicale (aumento della EC) e riduzione dei

valori di umidità del substrato, sia eccessi che porterebbero, oltre che a perdita di

elementi nutritivi per lisciviazione, anche ad una brusca riduzione dei valori di EC nel

mezzo e ad eccessi di umidità a livello radicale.

Una corretta programmazione degli interventi fertirrigui può essere ottenuta anche con

semplici timer, tuttavia il continuo variare delle esigenze idriche delle piante e delle

condizioni climatiche impone un costante aggiornamento della programmazione dei

turni irrigui per non incorrere nelle problematiche sopra descritte. Per tale ragione si

tende sempre più a far ricorso a sistemi di controllo dell’irrigazione in grado di variare

durata e frequenza degli interventi fertirrigui in funzione di diversi parametri sia

climatici che colturali.

Fra questi si ricordano:

programmatori a somma di luce in grado di variare il numero degli interventi irrigui

in funzione dell’intensità della radiazione rilevata a mezzo di apposite sonde (Fig. 64);

misuratori di drenaggio (Fig. 65) in grado di rilevare la quota di soluzione che

fuoriesce dai moduli di coltivazione ad ogni intervento di fertirrigazione provvedendo

158

Fig. 64 – Programmatore a somma di luce (A), sonda di rilevazione (B).

A B

a correggere durata e frequenza dei successivi a seconda del valore rilevato;

peso del modulo di coltivazione può essere impiegato per valutare il grado di umidità

del substrato (Fig. 66) e agire sui turni irrigui al fine di mantenere tale valore entro

livelli ottimali.

Normalmente parte o tutti i sensori descritti sono applicati a sistemi computerizzati

che consentono una gestione completa della fertirrigazione (Fig. 67).

Operando su suolo, infine, possono essere convenientemente impiegati sensori in

grado di rilevare il livello di umidità del terreno per i quali si rimanda a quanto già

riferito nella parte prima.

159

Fig. 65 – Sonda di drenaggio (fotoSpagnol Automazione).

Fig. 66 – Sonda di umidità (foto SpagnolAutomazione).

Fig. 67 – Sistema computerizzato integrato di gestionedella fertirrigazione (foto Spagnol Automazione).

Principali sistemidi coltivazione fuori suolo

Lazzarin R., Enzo M., Pimpini F.

L’intensa attività di ricerca e sperimentazione condotte nel campo delle coltivazioni

idroponiche ha portato alla realizzazione di svariati sistemi colturali che si distinguono per:

• volumi e modalità degli apporti idrici,• gestione della nutrizione,• forma e dimensione dei moduli di coltivazione,• presenza o meno di un substrato di diversa natura,• costi o investimenti.

Appare pertanto necessario, anche ai fini di una più semplice descrizione delle

differenti soluzioni impiantistiche ricondurre la trattazione alle tipologie fondamentali

che contraddistinguono la tecnica del fuori suolo.

I numerosi impianti attualmente adottati sono, infatti, riconducibili a due grandi gruppi:

1) sistemi di coltivazione senza substrato, che non prevedono l’impiego di supporti

organici o minerali per l’ancoraggio delle radici delle piante;

2) sistemi di coltivazione su substrato, che invece prevedono l’impiego di un

determinato volume di substrato per garantire, oltre all’ancoraggio delle radici,

anche un volano idrico-nutrizionale.

Al primo gruppo appartengono l’NFT (Nutrient Film Tecnique), l’Aeroponia e il

Floating system (coltivazione “galleggiante” su vasche di soluzione nutritiva).

I secondi si distinguono ulteriormente in :

• sistemi di coltivazione su substrati naturali organici (torba, cocco, vinacce, alghe, ecc.);

• sistemi di coltivazione su substrati inorganici (lapillo, pomice, sabbia, perlite,

vermiculite, lana di roccia, argilla espansa);

• sistemi di coltivazione su substrati sintetici (poliuretano, polistirolo).

Una seconda classificazione delle tecniche fuori suolo può essere, inoltre, basata sulla

gestione della soluzione nutritiva distinguendo:

1) sistemi a ciclo aperto, che prevedono, ad ogni fertirrigazione, l’alimentazione delle

piante con soluzione “fresca” senza recuperare la quota della stessa drenata dai

moduli di coltivazione;

160

2) sistemi a ciclo chiuso che, al contrario, prevedono il riciclo della soluzione di

drenaggio previa reintegrazione dei valori di EC e pH (Fig. 68).

Sistemi di coltivazione senza substrato

NFT (Nutrient Film Technique)

La tecnica NFT, rappresenta il sistema classico di coltivazione idroponica, messo a

punto da Cooper in Inghilterra intorno agli anni ’70. Ha trovato iniziale sviluppo nei

Paesi del centro-nord Europa quali Belgio, Danimarca e Germania per poi

evidenziare una contrazione di interesse in seguito alla diffusione dei metodi di

coltivazione su substrato a ciclo aperto, che presentano minori difficoltà di gestione.

Il principio di questo sistema consiste nel far circolare, all’interno di moduli di

coltivazione (canalette), una soluzione nutritiva in modo da creare un sottile film di

1-2 mm in cui risulta parzialmente immerso l’apparato radicale. La tecnica prevede

il recupero della soluzione che, dopo aver apportato nutrimento a tutte le piante, viene

convogliata in un serbatoio per poi essere reimmessa, previa reintegra, nei moduli di

coltivazione (Fig. 69).

La ricircolazione della soluzione nutritiva e l’assenza di substrato rappresentano i

principali pregi del sistema NFT poiché consentono un significativo risparmio di

acqua ed elementi nutritivi, una riduzione dell’impatto ambientale e l’eliminazione del

costo del substrato. Per contro, proprio la mancanza di substrato rende la tecnica del

161

Fig. 68 – Schema di un sistema di coltivazione a ciclo aperto (A) e ciclo chiuso (B).

A B

film nutritivo priva di volano chimico -

fisico e quindi maggiormente esposta a

qualsiasi inconveniente che possa

determinare un blocco o un’alterazione al

flusso della soluzione. Infine, l’elevato

sviluppo dell’apparato radicale, che risulta

esposto ad un precoce invecchiamento e

perdita di funzionalità, rappresenta il

maggior limite applicativo poiché

impedisce di realizzare coltivazioni a ciclo

lungo (oltre 4-5 mesi). Quest’ultimo

inconveniente, tuttavia, trova una possibile,

ma non sempre semplice soluzione

nell’esecuzione di più cicli colturali

nell’anno (interplanting).

162

Fig. 69 – Rappresentazione schematica di un impianto NFT.

Fig. 70 – Abbondante accrescimentodell’apparato radicale in piante di pomodoroallevate in NFT.

Da quanto sopra esposto si può affermare che questo sistema non risulta essere idoneo

per coltivazioni da effettuarsi in ambienti caratterizzati da elevati livelli di

irraggiamento e temperatura (es. aree meridionali del bacino mediterraneo).

Le fasi principali per la realizzazione di un impianto NFT si possono riassumere nella:

• sistemazione del terreno all’interno dell’apprestamento protettivo;

• disposizione dei moduli di coltivazione;

• realizzazione dell’impianto di irrigazione;

• erogazione e gestione della soluzione nutritiva.

Sistemazione del terreno: rappresenta la fase più delicata di realizzazione

dell’impianto, si deve prevedere una pendenza omogenea di circa il 2% al fine di

garantire un corretto scorrimento della soluzione nutritiva nei moduli di coltivazione,

senza il rischio di ristagni.

La pendenza si può ottenere con:

1) il modellamento del suolo;

2) la pavimentazione della superficie del terreno, che senz’altro costosa, garantisce,

oltre ad una inclinazione regolare, anche la possibilità di formazione delle canalette

di coltivazione e una più facile meccanizzazione degli interventi colturali;

3) l’impiego di supporti metallici regolabili che, indipendentemente dalle condizioni

del suolo, consentono di realizzare la pendenza desiderata e di eliminare eventuali

imperfezioni dovute ad assestamenti (Fig. 71).

163

Fig. 71 – Coltivazione di lattuga in canalette disposte su supporti regolabili.

Fatto salvo il caso della pavimentazione, il fondo della serra viene successivamente

pacciamato disponendo sul terreno un film in polietilene bicolore 0.20 mm. Questo

viene posto con la superficie bianca rivolta verso l’alto per favorire la massima

riflessione della luce allo scopo di contenere gli eccessi termici e migliorare la

luminosità dell’ambiente, soprattutto nelle prime fasi della coltivazione. La parte nera,

invece, viene messa a contatto con il terreno per un efficace controllo della

vegetazione infestante. La pacciamatura ha, inoltre, la funzione di migliorare il

controllo dell’UR della serra, eliminando l’evaporazione del suolo e di impedire il

contatto delle piante con il terreno che può essere fonte di parassiti e patogeni.

Disposizione dei moduli di coltivazione: sul terreno opportunamente predisposto,

vengono collocati gli elementi di coltivazione, rappresentati generalmente da canalette

in materiale plastico (polietilene, PVC, ecc.) larghe 15-25 cm, profonde 5-10 cm la cui

lunghezza non dovrebbe superare i 20-30 m. La lunghezza e l’inclinazione dei moduli

di coltivazione sono infatti responsabili di possibili gradienti nutrizionali ed ambientali

che possono influenzare il regolare sviluppo delle piante. Il contenuto di nutrienti e di

ossigeno della soluzione variano, infatti, lungo le canalette, principalmente per effetto

dell’assimilazione delle piante. Anche la temperatura della soluzione subisce

variazioni tra il punto di erogazione e il punto di recupero; queste sono tanto maggiori

quanto maggiore è la lunghezza del modulo e quindi il tempo impiegato dalla

soluzione nutritiva per percorrerlo.

Prima di effettuare le operazioni di trapianto, i moduli di coltivazione vengono

ricoperti completamente con un film di polietilene bicolore, sistemando la superficie

bianca verso l’esterno, per evitare un eccessivo riscaldamento dell’apparato radicale e

della soluzione nutritiva e, la parte nera, rivolta internamente, per evitare il passaggio

della luce e, di conseguenza, la formazione di alghe.

164

Fig. 72 – Coltivazione di lattuga con sistema NFT: panoramica (A), particolare (B).

BA

Impianto di irrigazione: è costituito dai serbatoi di contenimento della soluzione

ricircolante, dai dispositivi di pompaggio ed erogazione della soluzione, dai sistemi di

controllo della soluzione e dei turni irrigui. Per la circolazione della soluzione nei

moduli di coltivazione, vengono normalmente impiegate elettropompe centrifughe ad

asse orizzontale, ovviamente posizionate all’esterno del serbatoio. Soltanto in impianti

di modeste dimensioni sono consigliabili, per il loro costo contenuto, elettropompe

“sommerse” da inserirsi direttamente nei serbatoi contenenti la soluzione ricircolante.

Considerata l’azione corrosiva dei fertilizzanti, sono infatti da preferire pompe esterne ai

serbatoi assicurandosi, in ogni caso, che tutte le parti che vengono direttamente a contatto

con la soluzione nutritiva risultino costituite da materiali resistenti alla corrosione (teflon

o acciaio inox) anche per evitare il rilascio di metalli nella soluzione stessa.

La portata della pompa va calcolata in funzione del numero di moduli di coltivazione

che essa deve alimentare, dovendo garantire a ciascuno un flusso di 1-3 litri al minuto

in uscita. Va inoltre considerato che una quota della soluzione aspirata dalla pompa

deve ritornare, a mezzo di un by-pass, nel serbatoio di ricircolazione per assicurare un

corretto rimescolamento degli elementi nutritivi e una adeguata ossigenazione.

L’erogazione della soluzione avviene, a mezzo di tubazioni in polietilene o PVC, nella

parte alta dei moduli di coltivazione, mentre a valle, una canaletta disposta

trasversalmente ai moduli stessi, provvede al recupero della soluzione non utilizzata dalle

piante che ritorna nel serbatoio di stoccaggio. E’opportuno che i serbatoi di contenimento

della soluzione fertilizzante siano realizzati in materiale plastico, per le problematiche di

corrosione già citate; il loro volume dovrà essere dimensionato in funzione del numero e

del tipo di piante coltivate. A puro titolo indicativo si possono considerare volumi di

soluzione pari a 0.5-3.0 litri per pianta, in relazione alla specie e fase fenologica.

In impianti di modeste dimensioni il serbatoio di stoccaggio della soluzione può essere

interrato consentendo, in tal modo, di recuperare per gravità la soluzione che defluisce

dai moduli di coltivazione. In impianti di grosse dimensioni, risulta più conveniente

disporre il serbatoio fuori terra prevedendo l’installazione di una pompa che provveda

al sollevamento della soluzione di deflusso dalle canalette.

Gestione del sistema: il volume di soluzione contenuta nel serbatoio viene mantenuto

costante a mezzo di un galleggiante che comanda l’introduzione di nuova acqua,

mentre il mantenimento dei valori ottimali di EC e pH si realizza con l’impiego di

pompe dosatrici che immettono nel serbatoio di ricircolazione quote di soluzioni

madri ed acido nitrico. Il solo controllo della EC non risulta, tuttavia, sufficiente a

garantire un livello costante di tutti gli elementi nutritivi. Uno dei principali problemi

165

di tutti i sistemi a ciclo chiuso è rappresentato, infatti, dalla variazione della

composizione della soluzione nutritiva nel tempo.

In pratica, le possibilità per superare tale problema sono:

1) effettuazione di analisi chimiche complete o limitate agli ioni guida (es. N, K), da

eseguirsi periodicamente, con lo scopo di conoscere le asportazioni e

conseguentemente reintegrare la soluzione con gli elementi necessari;

2) eliminazione periodica di una quota di soluzione ricircolante da sostituire con

un’altra di nuova preparazione.

166

Fig. 73 – Modalità di trapianto di pomodoro in NFT: taglio del film plastico (A), pianta posta a dimora(B-C), coltura in atto (D-E).

D

B

CA

E

L’erogazione della soluzione avviene durante le ore di luce (alba - tramonto) secondo

turni che prevedono alternanza di flusso e asciutta per assicurare alle piante sia

l’apporto di acqua ed elementi nutritivi che di ossigeno.

Per il controllo dei turni di irrigazione vengono normalmente impiegati programmatori

elettronici che agiscono sulle elettrovalvole di zona determinando l’avvio e l’arresto

dei dispositivi di pompaggio.

Il ciclo colturale ha inizio con il trapianto di piantine allevate in vivaio ed è una

operazione molto rapida in quanto consiste nel posizionare le stesse nei punti in cui il

film plastico che avvolge i moduli di coltivazione viene tagliato a croce come appare

dalla figura 73.

Una variante al sistema sopra illustrato è

rappresentato dal “Super NFT” che si

differenzia soltanto per la modalità di

distribuzione della soluzione nutritiva.

Questa, infatti viene erogata in

prossimità di ogni pianta a mezzo di un

gocciolatore inserito su di un tubo in

polietilene semirigido collocato sul

fondo della canaletta di coltivazione e il

deflusso della soluzione eccedente

avviene, invece, ai lati dello stesso

modulo (Fig. 74). Ciò consente

maggiore omogeneità di rifornimento

idrico e nutrizionale, minore pendenza

del modulo di coltivazione e maggiore

lunghezza delle canalette nei confronti

del sistema tradizionale.

Aeroponia

La tecnica aeroponica trova ridotta applicazione a livello produttivo ed è rivolta

prevalentemente a specie orticole di limitato accrescimento quali: lattughe, fragola ed

alcune specie da fiore.

La funzione di supporto delle piante viene svolta da pannelli in materiale plastico o,

più semplicemente, in polistirolo, disposti orizzontalmente o su piani inclinati,

167

Fig. 74 – Modulo di coltivazione “Super NFT”.

sostenuti da una struttura portante, comunque inerte nei confronti della soluzione

nutritiva (acciaio inox, plastica, ferro ricoperto con film plastico), in modo da

realizzare dei cassoni chiusi di sezione squadrata o triangolare all’interno dei quali si

sviluppano, sospesi, gli apparati radicali come appare dalle figure 75 e 76.

L’apporto di acqua e nutrienti avviene per mezzo di una soluzione nutritiva nebulizzata

direttamente sulle radici per mezzo di spruzzatori statici (sprayer), opportunamente

inseriti su di una tubazione in polietilene o PVC alloggiata all’interno dello stesso

modulo di coltivazione (Fig. 77).

168

Fig. 75 – Coltura di crisantemo in impianto aeroponico a sezione rettangolare: schema (A), panoramica(B), particolare (C).

B

A

C

La portata degli sprayer oscilla dai 35 ai 70 L h-1 con una portata di esercizio di 3-4

bar mentre la loro spaziatura sulle linee di distribuzione varia in funzione della

conformazione e dimensione dei moduli di coltivazione. A livello indicativo si

possono considerare distanze di 50 cm tra loro, avendo cura di verificare che la

erogazione della soluzione risulti omogenea in tutti i punti del modulo di coltivazione.

La durata degli interventi nebulizzanti oscilla dai 30 ai 60 secondi mentre la loro

frequenza varia in funzione delle epoche di coltivazione, dello stadio di crescita delle

piante, della specie e del momento della giornata (per una coltivazione estiva in piena

vegetazione si possono superare gli 80 interventi al giorno dall’alba al tramonto).

Ad ogni nebulizzazione il percolato si raccoglie sul fondo dei moduli e, data la

pendenza degli stessi, viene convogliato al serbatoio di stoccaggio.

169

A

Fig. 76 – Coltivazione di lattuga in impianto aeroponico a sezione triangolare (A) e schema (B).

B

Rispetto all’NFT la coltivazione aeroponica consente una maggiore economia di acqua

e di concimi per i minori volumi di soluzione impiegati. Migliore appare inoltre

l’ossigenazione degli apparati radicali che, tuttavia, risultano maggiormente esposti a

stress termici, soprattutto nel periodo estivo.

In merito alle problematiche di controllo e gestione della soluzione valgono le regole

generali dei sistemi a ciclo chiuso già descritte per l’NFT.

Floating system

La coltivazione di piante su supporti galleggianti in vasche riempite di soluzione

nutritiva ha trovato nel tempo diverse forme di applicazione che si distinguono

principalmente per il volume della soluzione e per le modalità di ricircolazione ed

ossigenazione della stessa. Tra le varie tecniche, quella che oggi trova crescente

interesse nel nostro Paese, definita floating system, prevede la costruzione, con

materiali di basso costo, di vasche, fisse o smontabili, profonde 20-30 cm e posizionate

sul terreno oppure direttamente scavate nell’interno della serra. Tali vasche, dopo

accurata impermeabilizzazione, con film di polietilene, vengono riempite di soluzione

nutritiva completa di macro e microelementi.

Nelle vasche si collocano poi i pannelli di polistirolo ad alta densità che galleggiano

sulla soluzione nutritiva e fungono da supporto per le piante in coltura. In questi

pannelli si provvede a realizzare quanto necessario per poter praticare la semina o il

170

A B C

Fig. 77 – Microirrigatore statico da 70 L h–1: particolare (A), installazione (B), funzionamento (C).

trapianto delle specie che andranno ad ospitare. Nel primo caso si ricavano

fessurazioni a sezione tronco-conica che vengono riempite del substrato (perlite o

vermiculite) che ospiterà il seme (Fig. 78).

Nel secondo, invece, adeguatamente spaziati, si praticano gli alloggiamenti, di forma

e dimensioni diverse, nei quali andranno posizionati: cubetti di semina, bulbi di piante

da fiore, vasetti contenenti un numero diverso di piantine (5-15) in fase di poco

successiva all’emergenza avvenuta in vivaio (Fig. 79). La semina diretta nelle fessure

o in contenitori alveolari di polistirolo è una tecnica che prevede rispettivamente la

produzione di colture da taglio (insalate o aromatiche) o vivaismo (soprattutto

tabacco). Nel secondo caso si fa riferimento, rispettivamente, a specie da grumolo (es.

lattughe), da fiore reciso e alle piante aromatiche o condimentarie commercializzate

generalmente in vaso.

171

A

A B

BFig. 78 – Coltivazione di lattughino con sistema FloatingSystem (A); particolare della radicazione su valeriana (B).

Fig. 79 – Coltivazione di lattuga da cespo (A) e basilico in vaso (B) con sistema Floating System.

Il sistema risulta particolarmente interessante per i costi contenuti di realizzo e

gestione legati alla limitata presenza di dispositivi automatici di controllo e correzione

della soluzione. La brevità dei cicli produttivi e il volume elevato di soluzione

consentono, infatti, di rimandare alla fine di ciascun ciclo le operazioni di reintegra

della soluzione nutritiva.

In pratica si provvede a ripristinare il volume della vasca con acqua, quindi a riportare

l’EC ed il pH ai valori di riferimento con aggiunta di soluzioni madri ed acido nitrico.

L’unico controllo necessario durante la coltivazione riguarda il contenuto di ossigeno

che deve essere mantenuto su valori prossimi a 5-6 mg L-1.

Il sistema più semplice di ossigenazione consiste nel far ricircolare, a mezzo di una

pompa, parte della soluzione attraverso una tubazione in cui viene installato un tubo

di Venturi in grado di aspirare aria dall’esterno. Bisogna comunque evitare che la

pompa crei un’eccessiva movimentazione della soluzione che può danneggiare gli

apparati radicali, oltre a rimettere in soluzione eventuali essudati radicali normalmente

depositati sul fondo delle vasche. Altri sistemi di ossigenazione sono rappresentati da

insufflazione di aria a mezzo di compressori o immissione di ossigeno da bombola. La

quantità di ossigeno disciolto nella soluzione è legata strettamente al livello termico

della stessa per cui dovranno essere attuati tutti i sistemi atti a contenere gli eccessi

termici (Tab. 40).

172

Fig. 80 – Schema di un impianto floating system.

Tab. 40 – Quantità di ossigeno disciolto in acqua per le varie temperature (valori a saturazione).

°C mg O2 L–1 °C mg O2 L–1 °C mg O2 L–1

10 10,93 19 9,18 28 7,7511 10,67 20 8,84 29 7,6412 10,43 21 8,68 30 7,5313 10,20 22 8,53 31 7,4214 9,98 23 8,38 32 7,3215 9,76 24 8,25 33 7,2216 9,56 25 8,11 34 7,1317 9,37 26 7,99 35 7,0418 9,18 27 7,89

Sistemi di coltivazione su substratoRappresentano le tecniche di coltivazione fuori suolo che, negli anni, hanno trovato

una maggior applicazione in quanto di più semplice gestione rispetto ai sistemi senza

substrato. La possibilità di garantire un ancoraggio solido alle radici, attraverso un

mezzo di diversa natura che costituisca anche una scorta idrica e nutrizionale, riduce

sensibilmente le cause di rischio in fase di produzione.

Un impianto di coltivazione su substrato si realizza attraverso le seguenti fasi:

• sistemazione del terreno all’interno dell’apprestamento protettivo;

• scelta del substrato;

• realizzazione dell’impianto di irrigazione e gestione della nutrizione.

173

Fig. 81 – Schema di sistemi di coltivazione su substrati diversi.

Sistemazione del terreno: per la preparazione del terreno della serra destinata ad

ospitare un impianto su substrato, vale quanto già riportato nei riguardi dell’NFT, con

la sola differenza che, per le coltivazioni su substrato, le pendenze vanno limitate al

solo spazio tra le file, che rappresenta il percorso realizzato per il deflusso della

soluzione di drenaggio. La zona di appoggio del substrato (lastre o sacchi) dovrebbe

infatti rimanere il più possibile in piano per evitare gradienti nel contenuto d’acqua

all’interno del modulo. Qualora, per semplificare le operazioni di sistemazione del

terreno, si decida di disporre in pendenza tutta la superficie della serra, sarà necessario

prestare attenzione a non superare pendenze del 2-3 ‰, sempre al fine di evitare

gradienti nelle condizioni idriche del substrato.

Scelta del substrato: per la descrizione dei diversi substrati che possono trovare

impiego nella coltivazione fuori suolo si rimanda allo specifico capitolo. Ciò che

comunque preme sottolineare, a livello di progettazione dell’impianto, è che ciascun

substrato si caratterizzi in funzione delle sue proprietà fisiche per una diversa

ritenzione idrica e dinamica della soluzione lungo il proprio profilo. Pertanto, solo

l’adeguata conoscenza del mezzo di coltivazione può consentire il corretto

dimensionamento dell’irrigazione (portata e turni irrigui), garantendo livelli di umidità

e nutrizionali ottimali per le piante.

Per tale scopo vengono di seguito riportate alcune delle principali caratteristiche dei

substrati che consentono, in primo luogo, una suddivisione in: fibrosi e granulari.

Substrati fibrosi: possono essere di natura organica (es. torba, paglia, fibra di cocco)

oppure inorganica (es. lana di roccia). Sono caratterizzati dalla presenza di fibre di

diverse dimensioni che, comunque, conferiscono al substrato un’alta capacità di

ritenzione idrica (60-80%) e modesta capacità per l’aria (porosità libera). Inoltre una

elevata percentuale dell’acqua trattenuta è facilmente disponibile per la pianta. Questo

aspetto risulta molto importante sotto il profilo operativo poichè si riflette direttamente

sulla determinazione del volume minimo di substrato per pianta in grado di garantire

una sufficiente riserva idrica. Infatti con i substrati fibrosi i quantitativi sono

generalmente ridotti e variano da 2 a 7 litri per pianta (circa la metà per la fragola).

Generalmente, in questi substrati, caratterizzati da elevata capacità per l’acqua, non

esistono evidenti gradienti idrici e di salinità lungo il profilo e, di conseguenza,

l’apparato radicale tende ad accrescersi in modo più veloce e abbondante,

interessando, uniformemente, l’intero volume del mezzo di coltura.

Substrati granulari: generalmente rappresentati da sostanze inorganiche (es. sabbia,

174

lapilli, perlite, argilla espansa), sono caratterizzati da tessiture diverse ed elevata

porosità libera. La ritenzione idrica è piuttosto scarsa (10-40%) e buona parte

dell’acqua trattenuta non è facilmente disponibile per la pianta. Dall’esame di questi

aspetti risulta ovvio che il volume di substrato per pianta dovrà essere molto più

elevato nei confronti di quelli fibrosi e, infatti, normalmente varia da 10 a 40 litri.

Questo ampio intervallo dipende dalla diversa granulometria che conferisce ai vari

tipi di substrato differente capacità di ritenzione idrica. Deve, comunque, essere

sottolineato che, nei substrati granulari, si osserva un accentuato gradiente di umidità

e salinità lungo il profilo e ciò porta le radici a svilupparsi principalmente sul fondo

di contenitori. Si passa infatti da un materiale asciutto ad elevata salinità in superficie,

a saturo, con bassa conducibilità sul fondo del contenitore. Si può, inoltre, affermare

che tanto minore è la granulometria, tanto maggiore risulta la capacità di ritenzione

idrica, l’omogeneità di umidità e conducibilità elettrica e più modesto il volume di

substrato richiesto per pianta.

I substrati possono essere già confezionati in sacchi di plastica (film di polietilene) o

venire inseriti in altri tipi di contenitore quali vasi, canalette, vaschette, realizzati

preferibilmente in materiale plastico e dotati di inerzia chimica, di buona consistenza

e durata.

175

SATURAZIONE DEI CUBI SEMINA

SATURAZIONEDELLE LASTRE

TAGLIO DI DRENAGGIOTRAPIANTO

VIVAIO

Fig. 82 – Il sistema di coltivazione su lana di roccia (foto Grodan).

176

A

C

E

B

D

F

Fig. 83 – Impianto di pomodoro su lana di roccia: saturazione del substrato di coltura primadell’impianto (A e B), taglio dell’involucro plastico per consentire il drenaggio (C), impianto (D),posizionamento del gocciolatore (E), impianto completato (F).

Operazione fondamentale per il buon esito della coltura è rappresentata dalla

saturazione del substrato in pre-impianto con soluzione nutritiva (Figg. 82 e 83) allo

scopo di:

1) costituire una adeguata scorta idrica e nutrizionale,

2) realizzare condizioni ottimali di EC e pH nel mezzo di coltura,

3) espellere l’aria presente e realizzare una omogenea bagnatura del materiale,

4) eliminare accumuli di sali (nel caso si tratti di reimpiego).

Altrettanto importante è la fase di asciutta post-impianto che stimola la pianta ad utilizzareal massimo la scorta idrica del substrato esplorandolo in modo totale ed omogeneo perconsentire di ottenere una radicazione abbondante e ben distribuita nei vari livelli.

Realizzazione dell’impianto di irrigazione: i componenti principali dell’impianto sonorappresentati da:• dispositivi di pompaggio,• dispositivi di filtraggio,• dispositivi di dosaggio del fertilizzante,• dispositivi di erogazione della soluzione nutritiva,• dispositivi di recupero e controllo della soluzione e dei turni irrigui.

Mentre per il pompaggio e filtrazione valgono i principi generali in precedenza trattati,di seguito vengono brevemente illustrati i sistemi di preparazione, erogazione econtrollo della soluzione secondo le particolari esigenze della coltivazione su substrato.

Questo tipo di coltivazione trova principale applicazione come sistema a ciclo apertocon indubbi vantaggi economici nella realizzazione degli impianti. Ad ogni interventodi irrigazione viene somministrata alle piante soluzione di nuova preparazione,rendendo di fatto sufficiente la presenza di dispositivi in grado di diluire in modoproporzionale le soluzioni madri (concentrate di 100 o 200 volte) nell’acqua. A talescopo risultano adatti molti dei sistemi di dosaggio già illustrati nell’impiantistica. Aseconda dei casi, infatti, vengono impiegati iniettori tipo Venturi, dosatoriproporzionali, pompe dosatrici a controllo volumetrico o conduttimetrico fino ai piùcomplessi computer di fertirrigazione con premiscelazione della soluzione. Sullascelta del sistema di dosaggio intervengono diversi fattori fra cui la disponibilità dienergia, la portata e l’uniformità dell’impianto irriguo, la precisione che si vuoleottenere nel dosaggio dei fertilizzanti, il costo.

L’erogazione della soluzione nutritiva alle piante avviene normalmente a mezzo digocciolatori la cui portata oscilla da 1.5 a 4.0 L h-1. La percentuale del drenaggio vienemantenuta su valori prossimi allo 0-5% in fase di radicazione, 15-20% in fase divegetazione e 25-35% in fase di produzione.

La soluzione di drenaggio viene eliminata attraverso canalette realizzate al momentodella sistemazione del terreno e può essere impiegata per alimentare altri settori dellaserra (irrigazione a cascata) o più convenientemente per interventi di fertirrigazione dicolture in terreno.

La crescente sensibilità per l’ambiente, tuttavia, sta orientando la scelta, anche per lacoltivazione su substrato, verso sistemi a ciclo chiuso in cui la soluzione di drenaggio siasempre recuperata durante l’intero ciclo di coltivazione. Ciò riporta alle problematichedi controllo e reintegrazione in precedenza descritte per i sistemi senza substrato.

177

Altri sistemiVengono di seguito trattati, sinteticamente, alcuni sistemi di coltivazione che

presentano caratteristiche strutturali e funzionali che associano aspetti già riferiti per

le coltivazioni con e senza substrato.

GFT (Gravel Film Technique)

Tale sistema (Fig. 84) è sostanzialmente assimilabile alla tecnica di NFT alla quale viene

però aggiunto anche un substrato inerte granulare (diametro 5-10 mm) ad elevato peso

volumico. Sono da preferire materiali di struttura compatta o comunque privi di calcare (es.

porfido). La presenza di calcare potrebbe, infatti, ostacolare il controllo del pH della

soluzione nutritiva. I moduli di coltivazione, alternati a vialetti per il passaggio, sono

rappresentati da prose di

larghezza variabile (0.50-1.50

m) e lunghezza che può

raggiungere 30-40 m. Queste,

sono realizzate con film di

polietilene di elevato spessore

(0.5 mm), appoggiato sul

terreno, i cui lati vengono

mantenuti sollevati da fili di

acciaio tesi ad una altezza di

10-15 cm, in modo da formare

una canaletta. In questa si pone

il substrato per uno spessore di

3-5 cm. L’erogazione della

soluzione avviene nella testata

del modulo di coltivazione e lo

scorrimento è garantito dalla

pendenza del lato più lungo

dello stesso (2‰) ottenuta con

la sistemazione del terreno. La

soluzione nutritiva, dopo aver

percorso il modulo viene

recuperata nella testata op-

178

Fig. 84 – Coltivazione di crisantemo con sistema GFT: modulo dicoltivazione (A), erogazione della soluzione (B), testate in cuiavviene il recupero (C).

A

B C

posta a quella di erogazione per essere reimmessa in circolo. Per quanto riguarda la gestione

della soluzione nutritiva vale quanto già riferito a proposito dell’NFT.

Flusso e riflusso

Tecnica attualmente largamente diffusa per la coltivazione delle piante ornamentali e

da fiore in vaso. L’impianto si realizza a mezzo di bancali dotati di fondo e pareti

impermeabili, in modo da realizzare una vasca di coltivazione nella quale vengono

posizionate le piante in vaso. Gli interventi fertirrigui vengono effettuati con il

riempimento automatizzato delle vasche fino ad una altezza tale da interessare la parte

basale del vaso per un altezza di 2-4 cm. Quest’ultimo deve essere ovviamente di tipo

idoneo al sistema di irrigazione adottata, al fine di facilitare la risalita capillare della

soluzione nutritiva nel substrato. La durata dell’intervento irriguo varia da 10-15 fino

ai 25-30 minuti, in relazione alle condizioni climatiche, tipo di substrato e alle

esigenze della specie interessata. Al termine del periodo stabilito la soluzione viene

fatta defluire e conservata in apposite vasche per il reimpiego. Per quanto riguarda i

substrati, sono potenzialmente impiegabili tutti quelli caratterizzati da capillarità

sufficiente a consentire bagnatura rapida e omogenea in tutto il profilo del vaso, senza

tuttavia raggiungere condizioni di asfissia per la pianta. Una applicazione particolare

del sistema descritto è rappresentata dalla subirrigazione a pavimento che trova

applicazione, oltre che per la coltivazione di piante in vaso, anche nella produzione

vivaistica. In pratica al posto dei bancali vengono realizzate delle vasche in cemento

che interessano l’intera superficie della serra (Fig. 85).

179

Fig. 85 – Flusso e riflusso su bancale (A) e pavimento (B).

A B

Altri sistemi di coltivazione che, pur non presentando ampia diffusione, si ritiene

opportuno citare per completezza di informazione, sono rappresentati dalle

coltivazioni in vaso con la tecnica dell’NFT (Fig. 86) e da coltivazioni a colonna

che hanno trovato, nel tempo, diversificate realizzazioni impiantistiche e per le quali,

a titolo di esempio, si riporta la figura 87.

180

Fig. 87 – Schema di coltivazione a colonna in sacchi di plastica con substrato.

Fig. 86 – Coltivazione di basilico con sistema NFT: panoramica (A), particolare (B).

A B

Manutenzione degli impianti di fertirrigazioneSembra, infine, opportuno ricordare che la buona funzionalità dell’impianto di

fertirrigazione, dipende oltre che da una corretta progettazione anche da un’adeguata

manutenzione. Infatti, per mantenere l’impianto di distribuzione perfettamente

efficiente e prevenire, nello stesso tempo, la comparsa di patogeni risulta

indispensabile una regolare pulizia di tutti i componenti al termine di ciascun ciclo

produttivo. Pertanto è raccomandabile un intervento con ipoclorito di sodio alle

concentrazioni indicate nella tabella 41.

Tab. 41 – Dosaggi di ipoclorito di sodio consigliati per la disinfezione degli impianti di fertirrigazione.

Obiettivi Modalità operative Concentrazione di Cl nella soluzionedisinfettante (mg L–1)

Prevenzione attacchi In continuo durante 1 – 5microorganismi il ciclo colturale

Prevenzione attacchi Ad intermittenza anche 10 – 20microorganismi e parziale durante il ciclo colturalepulizia (intervalli di 1 ora)

Superclorazione in presenza Ad intermittenza 400 – 500di gravi occlusioni di alghe senza colture in atto

L’immissione della soluzione clorata nell’acqua di lavaggio degli impianti di

fertirrigazione deve essere effettuata sempre a monte del sistema di filtrazione, al fine

di prevenire eventuali incubazioni di microrganismi all’interno dei filtri.

Il calcolo dei quantitativi da immettere in circolo deve considerare la concentrazione

di Cl del prodotto commerciale impiegato e la portata dell’impianto fertirriguo e si

esegue come di seguito riportato:

dove:

Q = quantità di ipoclorito da iniettare nella soluzione fertirrigante,

Cl = concentrazione di cloro desiderata;

P = Portata dell’impianto di fertirrigazione;

Clc = Concentrazione di cloro nel prodotto commerciale impiegato.

181

Q =Cl • P

Clc • 10

PARTE QUINTA

Modalità e interventi per lagestione della soluzione nutritiva

Modalità e interventi per lagestione della soluzione nutritiva

Enzo M., Lazzarin R. Pimpini F.

Aspetti generali

La gestione della soluzione nutritiva comprende un complesso di interventi

strettamente legati al controllo delle variabili qualitative e quantitative che influiscono

direttamente o indirettamente su una o più caratteristiche chimico-fisiche del substrato

o terreno. Il tutto è finalizzato a garantire le condizioni ottimali alla specie coltivata,

in base allo stadio fenologico e al tipo di prodotto che si desidera ottenere, nel contesto

microclimatico in cui si pratica l’allevamento. Esistono, infatti, sostanziali

diversificazioni operative, legate ai diversi tipi di terreno o substrato, che si rendono

necessarie soprattutto per le loro caratteristiche fisico-chimiche (es. capacità di

ritenzione idrica, acqua facilmente disponibile, EC iniziale, porosità).

Nei confronti della gestione colturale, il ruolo principale è ovviamente svolto dalla

irrigazione fertilizzante. In generale, ritornando a quanto già riferito a proposito degli

“aspetti chimici e fisiologici della nutrizione”, appare evidente la necessità di una

continua e attenta valutazione degli elementi nutritivi distribuiti con l’acqua irrigua al

fine di praticare le dovute correzioni basate sui parametri guida di riferimento,

rappresentati da EC e pH della soluzione circolante e/o di quella di drenaggio. In

pratica, durante la coltivazione, i rapporti tra gli elementi nella soluzione nutritiva

distribuita alla coltura, non vengono, generalmente, modificati in modo sostanziale, e

185

pertanto tali aggiustamenti possono ritenersi secondari, ed applicabili solamente in

situazioni particolari (es. modifica del rapporto ammonio/nitrato nel controllo del

pH). Molto più efficaci appaiono, invece, le variazioni di EC, pH e umidità del

substrato o terreno, correggibili con una buona gestione dell’intervento irriguo, i cui

effetti si manifestano rapidamente ed in maniera evidente sulle risposte della pianta

agli interventi praticati. Tali variazioni, causate dalle interazioni tra volumi e turni di

distribuzione della soluzione nutritiva, prendono in considerazione i seguenti aspetti:

• Giornata irrigua (intervallo, in ore, tra primo ed ultimo intervento fertirriguo).

• Volume per intervento (volume di soluzione nutritiva per unità di superficie o per

pianta).

• Numero di interventi (numero di interventi per giornata irrigua).

Infine sembra opportuno ricordare che, nell’ambito dei vari sistemi di fuori suolo, ne

esistono alcuni per i quali la trattazione di seguito riferita, poiché contempla la

coltivazione su substrato e/o terreno, non si adatta nella sua totalità quando si opera in

assenza di substrato (es. N.F.T., super N.F.T., vasi in flusso e riflusso, floating system)

poiché diversi risultano i principi e le basi di funzionamento degli stessi. Per

informazioni particolareggiate relative a questi casi si rimanda a quanto riferito nel

capitolo relativo ai sistemi di coltivazione.

Determinazione della giornata irrigua

La giornata irrigua può avere una durata molto variabile; è caratterizzata da un numero

minimo di due interventi fertirrigui ed è strettamente condizionata dalla fase

fenologica della coltura e dalle condizioni pedoclimatiche. Chiaramente, subito dopo

il trapianto, la pianta ha scarse esigenze idrico-nutrizionali e, in questa fase, la

strategia irrigua, deve stimolare i processi di radicazione attraverso un numero limitato

di interventi irrigui nell’ambito della giornata. Questa sarà diversificata in funzione

della stagione in cui si opera, infatti, dal momento che gli interventi di irrigazione

fertilizzante hanno la massima efficienza quando effettuati durante le ore di elevata

attività fotosintetica delle piante, appare ovvio considerare pratica razionale l’inizio

degli stessi a partire da 1-3 ore dopo l’alba e, la fine, al massimo, 2-3 ore prima del

tramonto. Tali variazioni tra momenti di inizio e di fine degli interventi, si rendono

inoltre necessarie anche in relazione alle modalità di coltivazione (fuori suolo o in

suolo) oltre che al regime termico dell’ambiente di coltura, considerando sia il

186

substrato o terreno che l’aria e i rapporti tra i loro valori. Quanto riferito può trovare

alcune valide eccezioni (es. interventi notturni) che si devono necessariamente

accettare al fine di correggere situazioni particolarmente gravi come ad esempio la

concomitanza di elevata EC della soluzione circolante e umidità molto bassa del

substrato o in casi molto specifici (es. limitare problemi di marciume apicale su

pomodoro e peperone, migliorare l’assorbimento di calcio nel cetriolo).

Negli ambienti mediterranei, in coltura fuori suolo, la giornata irrigua può prevedere

durate variabili da 2-3 fino a 10-12 ore durante le quali possono essere effettuati da due

a trenta interventi fertirrigui. La giornata è limitata a poche ore quando la piantina è

appena trapiantata oppure nel caso di coltivazioni attuate in condizioni di alta

temperatura o di bassa efficienza fotosintetica. Tali condizioni si verificano soprattutto

quando la coltura inizia con il trapianto durante la stagione estiva. Infatti, in questo

caso, la soluzione contenuta nell’impianto di distribuzione e nel substrato di coltura,

raggiunge livelli termici molto elevati che si riducono soltanto quando la pianta è in

grado di ombreggiare il substrato con il suo apparato epigeo, riducendo tale

inconveniente. Ovvio che la temperatura può essere ridotta anche con

l’ombreggiamento della coltura, ma in questo caso la riduzione della luminosità

potrebbe compromettere l’efficienza fotosintetica. In queste condizioni gli interventi

dovranno essere eseguiti durante le prime ore del mattino, quando la temperatura è più

bassa, rispettando i tempi indicativamente sopra riportati per l’inizio della giornata

irrigua (dalle 7 alle 9-10). Al fine di limitare i problemi dovuti alle alte temperature, di

frequente, agli interventi di fertirrigazione vengono associate irrigazioni per aspersione

con sola acqua ad effetto climatizzante, eseguite durante le ore più calde della giornata

ovviamente, ponendo attenzione a non creare condizioni predisponenti l’insorgenza di

fitopatie. Oltre a quanto riportato, l’efficienza fotosintetica può essere limitata anche da

altri fattori tra i quali i più frequenti sono rappresentati da:

• scarsa intensità luminosa,

• bassa temperatura,

• elevata umidità relativa,

• scarsa evapotraspirazione,

• eccesso idrico in terreno e/o substrato.

Queste condizioni si riscontrano principalmente durante il periodo invernale, tuttavia,

una o più di esse, (es. giornate con nebbia, nuvolose, piovose) si possono verificare,

indipendentemente dalla stagione, in qualsiasi momento del ciclo colturale, con

conseguente necessità di provvedere alla modificazione della giornata irrigua. La

187

scarsa luminosità e la bassa temperatura rappresentano le cause maggiormente

limitanti delle attività fisiologiche della pianta che si riflettono direttamente nel ridurre

i consumi di acqua e di elementi nutritivi. In questi casi, qualora non si provveda a

variare la giornata irrigua e il numero di interventi, possono insorgere alcuni

inconvenienti tra i quali, in primo luogo, una rapida e consistente diminuzione della

EC nella soluzione circolante nel terreno e/o substrato, dovuta all’aumento del

drenaggio (dilavamento). Tali inconvenienti possono essere causati, sebbene con

minore frequenza, anche dagli altri fattori sopra riportati, i quali tuttavia, sembrano

influenzare, con maggiore intensità, l’attività radicale e la diminuzione dei valori di

pH della soluzione circolante.

In conseguenza di quanto poco sopra riferito, è da segnalare che il controllo della

giornata irrigua trova un valido complemento nella ventilazione dell’ambiente.

Pertanto, in coltura protetta, l’arieggiamento risulta determinante per stimolare

l’attività della pianta e, allo stesso, tempo riduce i problemi legati ad un eventuale

inefficiente controllo della giornata irrigua.

Le indicazioni fino ad ora riportate vanno riferite principalmente alle condizioni di

coltivazione senza suolo su substrato e ai terreni sciolti. Quando si opera in terreni

pesanti, i principi di base non cambiano, anche se dovranno essere ovviamente apportate

alcune correzioni, sia sulla durata della giornata irrigua che sul volume per intervento.

Determinazione del numero degliinterventi fertirrigui

Il numero degli interventi fertirrigui dipende principalmente dal consumo idrico della

coltura e interferisce sostanzialmente sulla EC, sul pH della soluzione circolante e/o

di drenaggio e in particolare sul contenuto idrico del substrato o terreno. Per i primi 2-3

giorni dopo l’impianto si effettuano 1-2 interventi fertirrigui con 150-300 millilitri per

pianta nell’arco della giornata. Questi hanno lo scopo di favorire il passaggio delle

radici nel substrato di coltura (radicazione verticale). Segue una fase più o meno

prolungata (5-10 giorni) in cui il numero e la durata degli interventi irrigui vengono

ridotti al minimo, tenendo in considerazione delle caratteristiche fisiche del substrato

impiegato. Ciò ha lo scopo di favorire la massima diffusione delle radici nel substrato

di coltura fino ad interessarne l’intero volume (radicazione orizzontale). Superata

188

questa prima fase la determinazione del numero di interventi ed eventualmente

dell’estensione o contrazione della giornata irrigua che ad essi generalmente si

accompagna, si attua attraverso l’osservazione della quantità di drenaggio rilevata

dopo le prime distribuzioni praticate nel mattino.

A titolo di esempio si suppone di avere già determinato una giornata irrigua della

durata di sei ore, nell’ambito della quale vengono eseguiti 4 interventi fertirrigui dello

stesso volume e con turni di due ore, con inizio alle 8.00 e fine alle 14.00. In questo

caso si possono verificare le condizioni di seguito riportate:

1) dopo ogni intervento si rileva la presenza di un volume più o meno variabile di

drenaggio,

2) dopo ogni intervento non si rileva mai alcun volume di drenaggio,

3) una quota di drenaggio è presente solamente dal secondo intervento e nei

successivi,

4) una quota di drenaggio è presente solamente dal terzo intervento e nei successivi,

5) una quota di drenaggio è presente solamente dopo l’ultimo intervento.

Nel primo caso si può affermare che si sta distribuendo un volume eccessivamente

elevato di soluzione nutritiva in relazione ai fabbisogni delle piante e alle

caratteristiche fisiche del substrato e/o terreno di coltura e di conseguenza si dovrà

provvedere alla diminuzione del numero di interventi con riduzione delle durata della

giornata (si elimina l’ultimo intervento). Questa condizione di eccesso idrico provoca

rapidamente un abbassamento della EC e un innalzamento del contenuto d’acqua nel

substrato e/o terreno che stimolano la pianta alla fase vegetativa.

Nel secondo caso, al contrario, si verifica una chiara condizione di carenza idrica che

determina innalzamento della EC e diminuzione del contenuto d’acqua del substrato e/o

terreno, con successiva stimolazione della fase riproduttiva della pianta. In tale

condizione sarà ovvio intervenire con l’aumento del numero degli interventi, che

possono o meno prevedere l’allungamento della giornata. La scelta dell’uno o dell’altro

caso dipende evidentemente dalle condizioni climatiche, dalla fase fenologica della

coltura e dalle condizioni di EC e pH. Ad esempio, nelle condizioni del Nord Italia, per

una coltura di fragola praticata in fuori suolo e in fase di raccolta nel periodo autunnale

(ottobre), sembra preferibile la seconda opzione, poiché il fotoperiodo è sempre più

breve, mentre, per una coltura di pomodoro nella fase di allegagione del secondo palco

fiorale ad inizio aprile, sarà opportuno scegliere la prima per valorizzare l’inversa

tendenza del fotoperiodo. Quando una quota di drenaggio è presente già dal secondo

intervento, si può avere la certezza di operare in condizioni ottimali, soprattutto se la

189

percentuale dello stesso, nei confronti del totale del volume di soluzione distribuito, è

abbastanza costante (10-20%). In queste condizioni non deve essere attuata alcuna

correzione. Negli ultimi due casi, quando il drenaggio appare soltanto dopo il terzo o

dopo l’ultimo intervento, risulta evidente che si opera in condizioni di carenza idrica e

il perdurare di questa situazione interferisce in modo consistente sulla riserva idrica del

substrato e/o terreno con conseguente innalzamento della EC e difficoltà di ripristino

dell’equilibrio chimico-fisico dell’ambiente pedologico. Anche in questi casi, come già

riferito poco sopra per il punto 2, si dovrà aumentare la numerosità degli interventi

fertirrigui, dilatando o meno la giornata in modo tale da portare la coltura nelle stesse

condizioni di cui al punto 3.

Riassumendo quanto sopra si può affermare che la garanzia di una corretta conduzione

degli interventi fertirrigui si ha quando:

• non si osserva drenaggio dopo il primo intervento al mattino,

• si osserva drenaggio dopo il secondo intervento e successivi,

• si evidenzia drenaggio nelle ore centrali della giornata

(massima traspirazione),

• la quota di drenaggio giornaliera oscilla tra il 10 e 25%

del totale distribuito alla coltura.

Tali controlli possono essere effettuati con semplici

sistemi di verifica manuale (contenitori graduati, fig. 88)

o automatizzati (sonda di drenaggio, fig. 89).

190

Fig. 89 – Dispositivo per la verificaautomatica del drenaggio (foto SpagnolAutomazione).

Fig. 88 – Dispositivo per la verifica manualedella quantità di soluzione erogata (A) e deldrenaggio (B).

A

B

Determinazione del volume per intervento fertirriguo

Il volume di soluzione nutritiva apportato con un intervento deve essere sufficiente

per compensare le perdite per evaporazione dal substrato e/o terreno, per

traspirazione della coltura e, nello stesso tempo, per reintegrare la riserva idrico-

nutrizionale del terreno e/o substrato.

Il volume da distribuire per ogni intervento di fertirrigazione varia da pochi

millilitri a mezzo litro per pianta. Tale consistente variabilità è dovuta a molteplici

fattori tra i quali si possono considerare il tipo di impianto, il sistema di

distribuzione, le caratteristiche fisiche del substrato e le esigenze specifiche della

pianta. Il diverso volume distribuito per intervento interferisce poi ovviamente sul

contenuto idrico e sulla EC del terreno e/o substrato.

L’impianto di irrigazione e il sistema di distribuzione, alcune volte, possono essere

determinanti per la definizione del volume minimo e/o massimo (vedi: impianti,

pompa, gocciolatori, numero di settori); per questo motivo, durante la

progettazione degli impianti devono essere tenuti presenti alcuni elementi tecnico-

agronomici (es. consumo idrico max orario per pianta, terreno o substrato

impiegato) al fine di evitare che gli stessi possano rivelarsi limitanti nella gestione

del volume e numero degli interventi. Le caratteristiche fisiche dei terreni e dei

substrati sono anch’esse fondamentali per tarare il volume per intervento irriguo. In

linea del tutto generale in terreni molto sciolti (sabbiosi) e substrati granulari

incongruenti (es. perlite, pozzolana, ghiaia), che sono condizionati da capacità

idrica piuttosto limitata e da porosità totale elevata, l’intervento irriguo deve essere

contenuto (inferiore a 150-200 ml per pianta) altrimenti si instaurano rapidamente

processi di dilavamento che compromettono l’equilibrio chimico dell’ambiente

pedologico. Nel caso invece di terreni più pesanti e di substrati fibrosi (es. argillosi,

lana di roccia, torbe, ecc.), dove esiste una buona capacità di ritenzione idrica e

nello stesso tempo una limitata porosità totale, il volume dell’intervento irriguo può

essere soggetto a variazioni più consistenti (da 80 a 300 ml per pianta) ma,

tendenzialmente, questo è più elevato rispetto ai substrati sciolti, in quanto minori

sono i rischi di dilavamento.

E’ infine importante sottolineare altri vantaggi derivanti dall’utilizzazione di

volumi di fertirrigazione diversificati. A questo proposito, sembra opportuno

segnalare l’efficace effetto nel contenere l’innalzamento termico realizzato con

interventi ad alto volume, in periodi caratterizzati da temperature molto elevate e

191

dannose per la pianta, cui si accompagna, nello stesso tempo, un utile ricambio

della fase gassosa del terreno e/o substrato determinato dall’instaurarsi di

consistenti processi di percolazione e drenaggio. Non è poi da sottovalutare che, un

intervento ad alto volume, in ogni caso, instaura e aumenta il dilavamento che, oltre

agli aspetti negativi, può presentarne anche di più o meno utili a seconda delle

situazioni in cui si trovano i valori di EC nel terreno e/o substrato.

Quando si opera su suolo, tenuto conto delle considerazioni fin qui esposte per la

determinazione del numero e durata degli interventi irrigui, si opera valutando i

consumi idrici della coltura derivati esclusivamente dalla evapotraspirazione (ET) che

rappresenta la somma delle perdite di acqua di una coltivazione per effetto della

traspirazione delle piante e della evaporazione del terreno e/o substrato. Il valore di ET

risulta influenzato da diversi fattori fra cui: radiazione, temperatura, ventosità, UR,

stadio fenologico della coltura, livello di copertura del suolo, ecc. Per determinare la

ET si fa ricorso a evaporimetri di classe A che consentono di pervenire alla

determinazione della evapotraspirazione potenziale (ETP).

Moltiplicando il valore di ETP per il coefficiente colturale (Kc) si perviene al dato di

evapotraspirazione effettiva secondo la formula:

ETE = ETP • Kc

I coefficienti colturali che possono essere reperiti in bibliografia vanno comunque

adattati alle esigenze specifiche dell’area.

Il valore di ETE espresso in millimetri rappresenta la quantità di acqua da apportare

giornalmente alla coltura per il ripristino dei consumi.

La durata del periodo complessivo di irrigazione (D) sarà calcolato dividendo la ETE

per la portata (P) dell’impianto irriguo secondo la seguente formula:

ETE (mm giorno -1)

P (mm h-1)

Qualora la portata dell’impianto non sia nota potrà essere facilmente calcolata,

conosciuti la distanza fra le linee irrigue (d1), la distanza fra gli erogatori sulla linea

192

D =

(d2) e la portata degli stessi (Pe, L h-1), applicando la seguente formula:

Pe

d1 • d2

Il valore ricavato esprime la portata in litri per ora e per m2 dell’impianto che

corrispondono ai mm di acqua per ora. Definito il volume complessivo del periodo

di irrigazione, il numero e la durata degli interventi irrigui saranno determinati

tenendo conto dei fattori in precedenza ricordati (caratteristiche fisiche del terreno,

esigenze specifiche della pianta, ecc.) e della profondità di bagnatura che si vuole

raggiungere.

Influenza del volume, numero di interventi irriguie giornata irrigua sui parametri base della soluzionenutritiva e gestione della coltura

Nella pratica fertirrigua la durata del periodo di irrigazione giornaliero (giornata

irrigua), il volume degli interventi e la loro numerosità, influiscono, a volte in maniera

determinante sui seguenti parametri:

• EC e pH delle soluzioni circolanti o di drenaggio,

• contenuto di acqua nel terreno e/o nel substrato,

• sviluppo dell’apparato radicale,

• altro (temperatura, O2, CO2, ecc.).

Di seguito vengono analizzate le cause e i possibili interventi correttivi relativamente

a situazioni anomale di EC e pH.

193

P =

EC elevata

Quando il valore di EC rilevato nella soluzione di drenaggio e/o circolante è troppo

elevato rispetto alle esigenze specifiche ed alla fase fenologica della coltura, la

gestione dell’irrigazione fertilizzante deve essere corretta attraverso l’applicazione di

uno o più degli interventi sinteticamente riportati nei riquadri seguenti:

194

POSSIBILI CAUSE

• valore EC dellasoluzione fornitatroppo alto rispettoad ambiente-consumipianta;

• insufficiente apportoidrico in relazioneall’evapo-traspirazione;

• scarsa umidità delsubstrato;

• giornata irrigua nonadeguata.

INTERVENTI CORRETTIVI ATTUABILI

• Fornire una soluzione nutritiva con un valore di EC più basso: questoaccorgimento deve essere usato tenendo sempre conto delle caratteristichechimiche dell’acqua di partenza, in quanto l’effetto negativo di alcunielementi (sodio, cloro), se presenti in quantità elevata, si manifesta piùmarcatamente. Nel caso in cui si abbia un elevato contenuto di bicarbonatie l’abbassamento della EC è stato praticato mantenendo costante il valoredel pH (neutralizzazione con acidi), vengono modificati in manierasostanziale i rapporti degli elementi apportati con l’acido. Molto efficacerisulta la riduzione della EC della soluzione fornita durante le ore piùcalde, quando il sistema terreno-pianta consuma, proporzionalmente, piùacqua che elementi nutritivi (elevata evapotraspirazione). A questoproposito si ricorda che alcuni sistemi automatici di miscelazione edistribuzione della soluzione nutritiva sono in grado di modulare la ECdella soluzione in base ai principali parametri climatici che influisconosulla evapo-traspirazione.

• Interventi irrigui con elevati volumi di soluzione: questa praticainstaura processi di dilavamento per cui la EC tende più o menorapidamente, in relazione alle caratteristiche chimico-fisiche del terrenoe/o substrato, a diminuire.

• Aumentare la percentuale di drenaggio: questa strategia legata, in parte,al punto precedente, consiste nell’aumentare la quota parte di soluzione didrenaggio al fine di stimolare i processi di dilavamento. Si può attuareattraverso interventi a più alto volume oppure operando quando la piantasi trova in una fase di scarsa efficienza di assorbimento.

• Modificazione della giornata irrigua: iniziando prima al mattino oppureconcludendo più tardivamente la giornata irrigua, aumentando o meno ilnumero degli interventi fertirrigui, si interferisce sulla riserva idrica delsubstrato e/o terreno, con una diminuzione della EC, dovuta all’aumento delgrado di diluizione dei sali presenti e, una indiretta, dovuta al più rapidoinstaurarsi di processi di dilavamento.

• Aumentare l’assorbimento di elementi nutritivi da parte della piantaattraverso la stimolazione della sua attività fisiologica: in linea generalela stimolazione viene attuata attraverso una corretta gestione dei parametriclimatici che maggiormente influiscono sull’attività fisiologica della pianta(temperatura del substrato e/o ambiente, differenza termica giorno-notte,controllo umidità relativa). Da ricordare a questo proposito che la scarsaossigenazione, dovuta all’eccesso di umidità nel substrato, è spesso causadi bassa efficienza di assorbimento.

EC bassaQuando il valore di EC rilevato nella soluzione circolante e/o di drenaggio è troppobasso rispetto alle esigenze specifiche ed allo stadio fenologico della coltura, lagestione dell’irrigazione fertilizzante deve essere corretta attraverso l’attuazione diuno o più dei seguenti fattori:

pH elevatoQuando il valore di pH rilevato nella soluzione circolante e/o di drenaggio è troppoelevato rispetto alle esigenze specifiche e alla fase fenologica della coltura, al fine digarantire un ambiente ottimale per la solubilità degli elementi e nel contempol’assorbimento degli stessi da parte della pianta, la gestione dell’irrigazione fertilizzantedeve essere corretta attraverso l’attuazione di uno o più dei seguenti fattori:

195

POSSIBILI CAUSE

• valore EC dellasoluzione fornitatroppo basso;

• eccesso di drenaggionel sistema;

• interventi troppolunghi;

• giornata irrigua nonadeguata;

• umidità troppo elevatanel substrato.

INTERVENTI CORRETTIVI ATTUABILI• Fornire soluzione nutritiva con un valore di EC più elevato: in questo

caso valgono le stesse regole viste per il caso di EC elevata. Le variazionidella EC della soluzione fornita non devono essere troppo repentine, maproporzionali alla gravità del problema tenendo sempre in considerazionele esigenze ottimali della coltura. Di norma sono attuate variazionigiornaliere comprese tra 100 e 300 µS cm-1.

• Riduzione della percentuale di drenaggio: viene ridotto il dilavamentoe indirettamente si ottiene una concentrazione dei sali nella soluzionecircolante.

• Fertirrigazioni frequenti con ridotti volumi: associata ad un limitatodrenaggio origina un aumento della EC limitando al minimo ildilavamento con proporzionale aumento della quantità di sali accumulati.

• Modificazione della giornata irrigua: posticipando gli interventi almattino, oppure concludendo anticipatamente la giornata irrigua, siinterferisce direttamente sulla riserva idrica del substrato e/o terreno, cheovviamente tende a diminuire facendo aumentare la EC.

POSSIBILI CAUSE

• la pianta si trova nella fasevegetativa (assorbimentoprevalente di anioni rispettoai cationi);

• substrato eccessivamenteasciutto;

• soluzione nutritiva fornitacon pH troppo elevato;

• eccessiva presenza ditampone nella soluzionenutritiva (es. bicarbonati ecarbonati).

INTERVENTI CORRETTIVI ATTUABILI• Fornire soluzione nutritiva con un valore di pH più basso:

tenere presente che specialmente quando si opera con lana diroccia il limite minimo è 5.2 (al di sotto di tale valore, infatti, lefibre possono essere daneggiate). Modificazioni sensibili nellequantità di acidi apportate provocano anche variazioni dei livellidi nutrienti ad essi associati.

• Modificare il rapporto, nella soluzione nutritiva, tra ammonioe nitrato: aumento di N-NH4 fino al 20% del totale apporto di N.

• Aumentare la quantità di Manganese e Fosforo: considerandola loro bassa solubilità a pH elevati è opportuno aumentare del20% il loro contenuto nella soluzione. Allo stesso tempo èconsigliato l’impiego di Ferro sotto forma chelata (forma piùsolubile e stabile a pH elevati).

• Aumento dell’umidità del substrato: modificando la giornatairrigua e la strategia degli interventi irrigui (numero e durata).

pH bassoQuando il valore di pH rilevato nella soluzione circolante e/o di drenaggio è troppo

basso rispetto alle esigenze specifiche e la fase fenologica della coltura, al fine di

garantire un ambiente ottimale per la solubilità degli elementi e nel contempo

l’assorbimento degli stessi da parte della pianta, la gestione dell’irrigazione fertilizzante

deve essere corretta attraverso l’attuazione di uno o più dei seguenti fattori:

Gestione idrico-nutrizionale di una coltura

Nei riguardi della gestione idrico-nutrizionale di una coltura fertirrigata le pratiche adottate

sono riconducibili a due modalità principali di seguito riportate con i relativi effetti.

Modalità A

• Elevati volumi per intervento e numero limitato di interventi: consente di

ottenere un abbassamento della EC, un probabile innalzamento del pH e, nello stesso

tempo, una diminuzione del contenuto di acqua nel substrato e/o terreno. Questa

situazione è particolarmente favorevole nello stimolare l’accrescimento radicale.

Modalità B

• Bassi volumi per intervento e numero elevato di interventi: l’influenza esercitata

sulla EC è piuttosto limitata; tuttavia, se non viene favorito il dilavamento, tale

gestione irrigua può risultare efficace per innalzare la EC e, nello stesso tempo,

incrementare il contenuto di acqua nel terreno e/o substrato. In questa situazione il pH

tende a diminuire e viene depresso lo stimolo all’accrescimento dell’apparato ipogeo.

196

POSSIBILI CAUSE

• la pianta si trova nellafase riproduttiva(assorbimentoprevalente di cationirispetto agli anioni);

• substrato troppoumido (scarsa attivitàdella pianta);

• il valore di pH dellasoluzione fornita ètroppo basso;

• scarsa presenza ditampone (es.bicarbonati ecarbonati).

INTERVENTI CORRETTIVI ATTUABILI

• Aumentare il valore di pH della soluzione nutritiva: tenere presenteche il valore massimo si attesta attorno a 6.2. Modificazioni sensibili nellequantità di acidi apportate provocano anche variazioni dei livelli dinutrienti ad essi associati.

• Modificare il rapporto, nella soluzione nutritiva, tra ammonio enitrato (N-NH4 < 10% dell’apporto totale di N).

• Solo nei casi estremi: intervenire a fine giornata con una soluzionecontenente 2 mM L-1 di bicarbonato di potassio al fine di ricostituire iltampone.

• Ridurre i micro elementi: intervento da effettuare per quelliparticolarmente solubili in ambiente acido. Per il manganese potrebberoinfatti verificarsi fenomeni fitotossici.

• Ridurre l’umidità del substrato: attraverso la riduzione della giornatairrigua e la gestione del volume e numero degli interventi.

A completamento di quanto sopra esposto si riporta nella tabella 42, la sintesi degli

interventi possibili per la variazione dei livelli di EC, umidità del substrato e/o terreno

di drenaggio in un sistema di coltivazione fuori suolo.

Tab. 42 – Interventi praticati per la gestione della giornata irrigua e variazioni dell’umidità del substratoe/o terreno, EC e drenaggio.

Con i simboli •, ••, •••, viene indicata la crescente efficacia degli interventi.

* La frequenza degli interventi irrigui influenza la EC in funzione del volume adottato.

Osservazione e valutazione delle rispostedella piantaUn ulteriore strumento a disposizione per valutare il corretto andamento di una

coltivazione e decidere, di conseguenza, di apportare modifiche a turni e volumi

fertirrigui, è rappresentato dalla osservazione delle sintomatologie espresse dalle piante.

Ogni scostamento dai livelli ottimali di EC, pH, contenuto d’acqua del sustarato e/o

terreno e tra i rapporti fra gli elementi nutritivi, porta infatti a manifestazioni spesso

evidenti, a volte meno appariscenti, di alterazioni o modificazioni su parti diverse

della pianta. La diagnosi di tali fenomeni, se correttamente praticata, offre la

possibilità di intervenire con opportune correzioni nella gestione della fertirrigazione,

prevenendo contrazioni delle rese o deprezzamenti qualitativi del prodotto.

Nella tabella 43 sono elencati per le diverse parti della pianta, e le diverse fasi fenologiche

alcune sintomatologie derivate da una non corretta gestione fertirrigua evidenziando i

relativi interventi da praticare per ripristinare le condizioni ottimali di coltura.

197

Variazioni

Umidità EC Drenaggio (%)

Interventi aumentare ridurre aumentare ridurre aumentare ridurre

inizio irrigazioneanticipare • • •posticipare • • • •

fine irrigazioneanticipare • • • • posticipare • • • •

volume di irrigazioneaumentare • • • • • • ridurre • • • •

frequenzaaumentare • * * • • ridurre • * * • •

drenaggioaumentare • • • ridurre • • •

EC della soluzioneaumentare • • ridurre • •

Tab. 43 – Sintomi di una non corretta gestione idrica e nutrizionale ed interventi correttivi da attuare.

198

Parte della pianta-stadio fenologico

Sintomi Interventi correttivi da attuare

Apice Diffusi ingiallimentiinternervali dellefoglie.

Stimolare la fase riproduttiva:• aumentare l’EC della soluzione nutritiva,• diminuire l’umidità del substrato,• ridurre la giornata irrigua.

Apice(peperone-cetriolo)

Fiori compatti eravvicinati sulla partealta della pianta, coloreverde scuro delle foglie.

Stimolare la fase vegetativa:• ridurre l’EC della soluzione nutritiva,• aumentare l’umidità del substrato,• ampliare la giornata irrigua.

Frutto(pomodoro-peperone)

Ripristinare le condizioni climatico-nutrizionaliottimali:• ridurre la temperatura,• aumentare la disponibilità di Ca2+,• ridurre l’EC,• aumentare la % di umidità del substrato,• ridurre l’apporto di K+, NH4

+,• effettuare interventi fertirrigui notturni.

Frutto(pomodoro)

Modificare gli equilibri nutrizionali in relazione allaluminosità:• aumentare l’EC attraverso l’aumento dell’apporto di K+,• ridurre l’apporto di NO3

–.

Frutto(pomodoro-peperone)

Ridurre l’umidità del substrato:• ridurre la giornata irrigua,• modificare la strategia irrigua.

Frutto(peperone)

Ridurre la pressione radicale:• mantenere costante l’umidità del substrato,• evitare irrigazioni troppo tardive.

Maturazione a chiazze

Marciume apicale

Spaccatura

Argentatura

199

Parte della pianta-stadio fenologico

Sintomi Interventi correttivi da attuare

Grumolo(lattuga e colturea foglia)

Ripristinare le condizioni climatico-nutrizionaliottimali:• ridurre la temperatura,• aumentare la disponibilità di Ca2+,• ridurre l’EC,• aumentare la % di umidità del substrato,• ridurre l’apporto di K+, NH4

+.

Apparato radicale

Poco sviluppato,tendenzialmenteconcentrato sul fondodel substrato, conradici lisce provviste dipochi peli assorbenti.

Ridurre gli apporti idrici:• riduzione del n° di interventi,• strategie atte alla riduzione dell’umidità del substrato.

Poco sviluppato conradici corteparzialmentelignificate edimbrunite.

Aumentare l’umidità del substrato:• ampliare la giornata irrigua,• aumentare il n°degli interventi con ridotti volumi,• ridurre l’EC.

Piantina

Compatta dicolorazione verdeintenso con tessutilignificati e pocoelastici.

Diminuire l’EC nel substrato:• aumentare il volume per intervento,• ridurre l’EC della soluzione nutritiva,• aumentare l’umidità del substrato e/o ambiente.

Filata di colorazioneverde chiaro contessuti acquosi.

Aumentare l’EC nel substrato:• aumentare l’umidità del substrato e/o ambiente,• aumentare la luce,• aumentare l’EC della soluzione nutritiva,• aumentare l’apporto di K+, SO4

2- e Mg2+

• ridurre l’apporto di NO3- e NH4

+.

Fioritura-allegagione Ritardo di fioritura concolatura dei fiori escarsa allegagione.

Ripristinare le condizioni riproduttive:• modificare la giornata irrigua,• aumentare l’EC della soluzione nutritiva,• ridurre l’apporto di azoto,• ridurre l’umidità del substrato,• ridurre il n° delle irrigazioni.

Necrosi marginale

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nel mese di Ottobre 2001

dalla Tipografia Garbin - Padova