COLTIVAZIONI FUORI SUOLO

Canaletta, economica e facile

Questo metodo di subirrigazione, oggetto della sperimentazione del Cra-Ort, costituisce un sistema a ciclo chiuso, che riduce al minimo il dilavamento del substrato e quindi mantiene la stabilità della soluzione più a lungo dell’irrigazione a goccia

Nell'ambito dell'orticoltura protetta, la coltura senza suolo è una tecnologia moderna che prevede l'uso di substrati di crescita per favorire la produttività delle colture evitando i problemi associati all'utilizzo del suolo, come la diffusione dei patogeni tellurici e la stanchezza del terreno. Grazie al supporto di sistemi di automazione per il controllo del clima e della fertirrigazione, l'idroponica permette di migliorare il controllo dell'intero processo produttivo e consente quindi di ridurre i consumi di acqua e concimi e di accrescere la produttività e la qualità del prodotto.

Le colture senza suolo possono differenziarsi in base alla presenza e al tipo di substrato (coltura su substrato o idrocoltura; substrati organici o inorganici; ecc.), alla modalità d'irrigazione che consente di fornire la soluzione nutritiva alla coltura (irrigazione a goccia o subirrigazione) e al recupero della soluzione drenata (sistema aperto o chiuso).

Nelle colture senza suolo ad alta intensità tecnologica, secondo il modello olandese, si tende al sistema chiuso e il substrato maggiormente utilizzato è la lana di roccia. Nelle colture mediterranee a minore intensità tecnologica prevale il sistema aperto e oltre alla lana di roccia si utilizzano vari substrati quali perlite, miscugli di torba e perlite, torba e pomice, fibra di cocco, poseidonia, vinacce, pula di riso, ecc.

Sistema chiuso

La coltivazione senza suolo in sistema chiuso permette il riutilizzo della soluzione nutritiva drenata proporzionando la quantità fornita di acqua ed elementi nutritivi a quella assorbita dalle piante. Il principale pregio di questo sistema è il ridotto impatto ambientale, in quanto la soluzione residua non viene scaricata nell'ambiente. La fornitura di acqua irrigua di buona qualità, anche mediante raccolta di acqua piovana o desalinizzazione, è essenziale per ottenere pienamente i benefici ambientali dei sistemi chiusi.

Nelle colture in contenitore maggiormente diffuse, la soluzione nutritiva viene erogata per irrigazione a goccia dalla parte alta, attraversa tutto il substrato, si arricchisce degli elementi minerali non assorbiti dalle radici delle piante e dei patogeni e parassiti eventualmente presenti e fuoriesce dalla base del vaso/sacco/lastra. La soluzione drenata prima di essere riutilizzata viene quindi analizzata e se necessario corretta nella composizione chimica e infine sottoposta a disinfezione.

Una promettente alternativa per ottenere un sistema chiuso più economico e facile da gestire è la subirrigazione con ricircolo della soluzione nutritiva. Con la subirrigazione di vasi posti su bancale o su pavimento periodicamente allagato (ebb-and-flow) o in una canaletta in pendenza (trough bench), l'eventuale eccesso di ioni non è dilavato dal substrato verso la soluzione ricircolata, come per l'irrigazione a goccia, ma si accumula nello strato superficiale del substrato, senza generare conseguenze negative per la crescita delle piante.

Ricircolo con flusso intermittente

Con la subirrigazione in canaletta, i vasi sono collocati in canalette, dove la soluzione nutritiva ricircola con un flusso intermittente e viene monitorata per conduttività elettrica e pH. La soluzione in parte è assorbita dal substrato per capillarità e diventa disponibile per le piante, in parte torna nel serbatoio di raccolta per essere nuovamente utilizzata nelle fertirrigazioni successive.

Se la fertirrigazione è ben regolata, la composizione della soluzione ricircolata si mantiene stabile nel tempo, perché è minimizzato il ritorno di soluzione dal substrato alla canaletta. Gli ioni eventualmente presenti in eccesso vengono trasportati nello strato superiore del substrato per evaporazione dell'acqua.

Principio di funzionamento

La subirrigazione consente quindi di separare spazialmente la zona di substrato con accumulo di ioni residui (strato superiore), in cui le radici sono scarse o assenti, dalla zona radicata in cui la pianta assorbe acqua ed elementi nutritivi (strato mediano e inferiore, foto 1).

Per evitare alterazioni di composizione della soluzione nutritiva, la subirrigazione del substrato in vaso deve assicurare un movimento unidirezionale di ioni dalla soluzione ricircolata verso le radici delle piante e la superficie del substrato, limitando gli interventi al reintegro delle quote consumate. Il flusso unidirezionale è determinato da un gradiente generato dall'assorbimento da parte delle piante e dalla risalita capillare attivata dall'evaporazione. Per assicurare apporti di elementi nutritivi adeguati alle esigenze delle piante in tale regime di flusso unidirezionale occorre regolare frequenza/durata dell'irrigazione e concentrazione della soluzione nutritiva in modo che il flusso bilanci la quantità di acqua consumata per evapotraspirazione e abbia una concentrazione pari a quella di assorbimento della coltura.

Con un flusso di soluzione pari all'evapotraspirato (flusso di massa) si riducono sia il rischio di diffusione di patogeni, sia la possibilità che gli elementi si muovano per diffusione, secondo il gradiente di concentrazione, dalla canaletta verso il vaso o viceversa, alterando la composizione della soluzione ricircolata (vedi figura).

Con una concentrazione pari a quella assorbita dalle piante si assicura una nutrizione adeguata, evitando alterazioni della soluzione ricircolata (diffusione) e della soluzione radicale. Pertanto la soluzione ricircolata può essere gestita in modo semplice ed economico, come con l'irrigazione a goccia in sistema aperto, con rabbocchi periodici dei volumi consumati. Con la subirrigazione si evitano inoltre costi di manutenzione come quelli per il controllo dei punti goccia otturati nell'irrigazione a goccia.

Pomodoro a ciclo breve

In Italia la subirrigazione è praticata soprattutto per la coltivazione di specie ornamentali a lenta crescita, mentre l'irrigazione a goccia e in sistema aperto prevale nella coltura senza suolo di specie vegetali a crescita veloce come il pomodoro e altri ortaggi da frutto.

L'adattabilità della subirrigazione in canaletta alla coltivazione di specie ortive da frutto, con riutilizzo del substrato colturale per più cicli, è da alcuni anni oggetto di ricerca presso il Centro di ricerca per l'orticoltura del Consiglio per la ricerca e sperimentazione in agricoltura (Cra-Ort), fino al 2004 Istituto sperimentale per l'orticoltura del ministero per le Politiche agricole.

La ricerca sul pomodoro, intrapresa dopo esperimenti condotti a fine anni '90 presso la sezione di Montanaso Lombardo dell'Istituto sperimentale per l'orticoltura, ha compreso due progetti condotti dal Accursio Venezia.

Il primo, “Riutilizzo della soluzione nutritiva drenata nella coltivazione senza suolo di pomodoro ciliegino in presenza di acqua salmastra”, finanziato dalla Regione Campania (Dgr 6484 del 30/12/2002), aveva l'obiettivo di provare due modalità di subirrigazione (in canaletta e da sottovaso) e d'individuare un sistema di gestione idoneo a minimizzare il consumo di acqua e concimi e quindi di ridurre l'impatto ambientale delle soluzioni reflue, senza pregiudizio per le rese, anche in caso di alimentazione con acqua salmastra.

Il secondo, “Coltivazione senza suolo di pomodoro, nell'ambito del Progetto per potenziare la competitività di orticole in aree meridionali” (Prom) del ministero per le Politiche agricole, ha verificato la possibilità di ottenere il desiderato flusso unidirezionale della soluzione variando la concentrazione della soluzione nutritiva per approssimare meglio quella di assorbimento, la durata e la frequenza dell'irrigazione per massimizzare il movimento degli ioni per flusso di massa, e la frequenza di reintegro della soluzione per ridurne l'alterazione.

I risultati ottenuti hanno permesso di formulare una combinazione ottimale dei livelli dei fattori importanti per la coltivazione di pomodoro ciliegino a ciclo breve da trasferire alle aziende:

    • utilizzo di acqua irrigua di ottima qualità;
    • soluzione nutritiva a mezza forza;
    • substrato fresco a base di torba in vasi 10 litri;
    • irrigazione con soglia a 100 J cm-2 e durata di 15-20 minuti;
    • reintegro frequente dei consumi in serbatoio;
    • volume di soluzione nutritiva >3 l pianta-1;
    • portata di 8 litri min-1;
    • pendenza canaletta 1%;
    • pacciamatura della canaletta e non del vaso.

Per altre orive

Una ricerca sulla subirrigazione per pomodoro a ciclo lungo e per ortive diverse dal pomodoro, sempre con riutilizzo del substrato, è in corso nell'ambito del progetto “Prodotti ortofrutticoli ad alto contenuto in servizio: tecnologie per la qualità e nuovi prodotti” (Ofralser), che ha la finalità di migliorare la qualità degli ortaggi per prodotti di IV gamma (foto 2, 3 e 4).

Per tali ortaggi sono importanti le caratteristiche che condizionano l'attitudine alla lavorazione, un alto livello di resa, buona qualità sensoriale e nutrizionale, assenza di malattie, parassiti e contaminanti biotici e abiotici. La coltura senza suolo può sicuramente consentire di raggiungere questi obiettivi attraverso un miglior controllo dei fattori produttivi.

Tra i fattori considerati è compresa anche la flora microbica della soluzione circolante e della rizosfera. Circa il 20% delle sostanze prodotte dalla pianta con la fotosintesi viene veicolato nella radice, secreto come essudato (ioni, acqua, ossigeno, enzimi, mucillagini, metaboliti primari e secondari), e utilizzato per nutrire la popolazione microbica della rizosfera (batteri, attinomiceti, funghi, microalghe, protozoi, nematodi).

Le interazioni pianta-microbi a livello della rizosfera possono influenzare positivamente la crescita delle piante e aumentare la resistenza a stress biotici e abiotici, attraverso la produzione di biofilm protettivi o di antibiotici contro potenziali patogeni da parte dei microrganismi o la degradazione di composti tossici di origine vegetale o microbica.

Trasferimento

Nell'ambito del progetto Ofralser un'impresa commerciale sarà messa in condizioni di fornire alle aziende agricole interessate un impianto di subirrigazione in canaletta chiavi in mano e saranno seguite le colture presso due aziende agricole campane per un eventuale adattamento nel passaggio dalla scala sperimentale a quella agronomica aziendale.

Con il progetto Agritrasfer sarà costituita una comunità di partecipazione agli sviluppi della sperimentazione sulla subirrigazione in canaletta.

di Manuela Capodilupo, Accursio Venezia

Le attività descritte in questo articolo sono state svolte nell'ambito del Progetto OFRALSER (PON01_01435), co-finanziato dal MIUR.

La bibliografia è presso gli autori.

Gli autori sono del Consiglio per la ricerca e la sperimentazione in agricoltura, Centro di ricerca per l'orticoltura (Cra-Ort), Pontecagnano (Sa).

Allegati

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