Per substrato di coltivazione s’intende un mezzo solido più o meno inerte che ha una doppia funzione: la prima, dare ancoraggio e supporto per le radici, proteggendole dalla luce e permettendo loro la respirazione e, la seconda, trattenere e contenere l’acqua ed i nutrienti di cui le piante hanno bisogno. L’impiego di substrati solidi, nei quali circola la soluzione nutritiva, è la base per la coltivazione in contenitore o con sistemi in fuori suolo.
I materiali di cui si dispone al momento e che si possono impiegare come substrati sono numerosi e con caratteristiche e costi assai diversi.
Di fatto non esiste un materiale o un mix di materiali che si possano considerare universali per le diverse specie coltivate e le diverse tecniche di coltivazione. Sarà necessario prendere in esame i singoli materiali, in modo da avere una sufficiente conoscenza che ci porrà in condizione di fare la scelta più corretta a secondo delle condizioni in cui si opera, come la coltura e la fase di coltivazione, l’ambiente, il sistema di coltivazione (in contenitore o in fuori suolo), ecc..
Un buon substrato deve riunire un insieme di requisiti che lo rendano adatto per la coltivazione. Non sempre in un substrato coesistono tutte le caratteristiche desiderabili, perciò a volte si mescolano diversi materiali per far in modo che alcuni apportino quello che manca ad altri. Quando si programma una coltivazione in contenitore o in fuori suolo per la scelta del substrato dobbiamo tenere conto di una serie di aspetti importanti.
Requisiti generali
Per realizzare un substrato di coltura si possono impiegare una vasta gamma di materiali con loro caratteristiche spesso molto diverse. In questo articolo potete trovare una serie di informazioni sui diversi materiali, secondo la classificazione di seguito elencata:
1. Capacità di ritenzione idrica, capillarità e drenaggio
2. Struttura e buona aerazione
3. Costituzione e stabilità fisica
4. Potere assorbente o CSC
5. Proprietà chimiche e pH
6. Contenuto in elementi nutritivi ed EC
7. Potere isolante
8. Biologicamente inerte e sanità
9. Densità e peso
10.Basso costo e facilità di reperimento
1. Capacità di ritenzione idrica, capillarità e drenaggio
La capacità di ritenzione idrica di un substrato deve essere tale da assicurare livelli di umidità costanti e ottimali per le colture, senza dover ricorrere a irrigazioni troppo frequenti. Essa non deve essere comunque eccessiva per non determinare problemi di asfissia radicale e di raffreddamento del mezzo di coltura.
La capacità di ritenzione idrica in contenitore, corrisponde alla quantità d’acqua che, in un substrato in precedenza saturato, permane dopo lo sgocciolamento e che è trattenuta ad un pF (potenziale matriciale) uguale al log10 della metà dell’altezza in mm della colonna del substrato. Per una altezza, ad esempio di 10, 20, 30 cm è data dalla quantità di acqua trattenuta a pF 0.70 (-0.5 kPa), 1.00 (-1.0 kPa) e 1.18 (-1.5 kPa) nell’ordine.
Per le colture in vaso, è pertanto necessario tenere presente che questo parametro 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.
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 (-10 kPa). 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 pari a 1.7 di pF o di -5 kPa) e dal restante 5-10% da acqua di riserva (cioè trattenuta a valori compresi tra -5 e -10 kPa).
Infine, bisogna ricordare che, con il procedere dell’accrescimento dell’apparato radicale, viene via via ridotta la porosità libera, con conseguenti variazioni delle caratteristiche idrologiche del substrato.
2. Struttura e buona aerazione
La struttura è caratterizzata dalla porosità e da una buona capacità di ritenzione idrica. Il substrato ideale dovrebbe avere una porosità totale di almeno il 75% con percentuali variabili di macro e micropori, (in relazione alla specie coltivata e alle condizioni ambientali e colturali), del 40-60% per la fase liquida e il restante 15-35% per quella gassosa (porosità libera o macroporosità).
È molto importante che la struttura del substrato si mantenga stabile nel tempo e che resista, al compattamento e alla riduzione di volume in fase di disidratazione (restringimento); un eccessivo restringimento del substrato, può essere la causa di rottura delle radici. Alcuni substrati di natura organica, inoltre, una volta essiccati, possono manifestare anche caratteristiche di “idrofobicità” con conseguente aumento del tempo necessario per la reidratazione. Un buon materiale dovrebbe presentare un grado di restringimento non superiore al 30% del volume.
3. Costituzione e stabilità fisica
Questa caratteristica garantisce l’ancoraggio dell’apparato radicale e sostiene la pianta. Alcuni substrati, a causa della loro incoerenza e del loro basso peso volumico apparente (PVA), come è il caso del polistirolo in granuli (circa 35 kg/m3) e della stessa torba di sfagno non compressa (circa 60 kg m/3), non si prestano ad essere impiegati da soli nelle colture in vaso. Il PVA ottimale per le colture in contenitore oscilla fra 100 e 500 kg/m3. Questo è un aspetto di secondaria importanza soltanto con sistemi di fuori suolo che prevedono l’utilizzo di sacchi.
4. Potere assorbente o CSC
Il potere adsorbente deve essere basso, evidenziato da scarsa CSC. I materiali di origine organica, al contrario di quelli minerali, in generale presentano una elevata CSC e un alto potere tampone. Questa caratteristica può essere importante quando i substrati vengono interessati da aggiunte di concimi solidi prima dell’impianto di una coltura che rimarrà in vaso per lungo tempo.
5. Proprietà chimiche e pH
I substrati con reazione tendenzialmente acida (pH basso) risultano più adatti, in quanto più facilmente modificabili verso i livelli desiderati, e anche perché rispondono alle esigenze di un più largo numero di specie.
Durante la coltivazione, il pH può innalzarsi a causa delle irrigazioni con acque dure e variare anche in relazione al pH della soluzione nutritiva.
6. Contenuto in elementi nutritivi ed EC
Il contenuto di elementi nutritivi deve essere relativamente basso (povero e 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 coltura. Un substrato con EC relativamente bassa sta ad indicare un modesto contenuto di sali solubili. Tale misura è indice non solo del contenuto di nutrienti, ma anche della presenza di ioni che, pur non importanti sotto il profilo nutrizionale (ad esempio sodio), possono rivestire un ruolo importante nel valutare la qualità del substrato.
Per la determinazione della reazione pH, della conducibilità elettrica (EC) e degli elementi nutritivi estraibili in acqua, i metodi UNI EN sono certamente da preferire agli altri metodi disponibili in quanto, tenendo conto della densità, effettuano misure di substrato in peso corrispondente a volumi noti e hanno un più idoneo rapporto campione/ acqua espresso in volume (1:5 v/v). Rispetto ai metodi UNI EN, altri metodi infatti utilizzano rapporti più bassi (1:1.5 v/v per il metodo Sonneveld) e talvolta altri ancora misurano in peso il campione di substrato (1:5 p/v), fornendo in tal modo un volume d’acqua insufficiente per estrarre quantitativamente tutti gli elementi presenti, tenuto conto che parte dell’acqua viene assorbita dal campione.
Inoltre, il metodo UNI EN risulta vantaggioso poiché, dallo stesso estratto, è possibile determinare oltre al pH e alla EC, anche il contenuto di elementi nutritivi solubili in acqua, utile per la quantificazione degli elementi nutritivi realmente disponibili per la pianta. In Tabella 4 sono riportati i dati di pH e CE ottenuti con il metodo UNI EN (1:5 v/v).
7. Potere isolante
Questa proprietà è correlata con la capacità di ritenzione idrica, ma può essere influenzata anche dal colore e dalla conducibilità termica del materiale. È 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 riscaldano meno di quelli sabbiosi, poiché possiedono un più elevato calore specifico; altri prodotti di origine industriale (ad esempio perlite, polistirolo, vermiculite) presentano una modesta dispersione termica per la loro bassa conducibilità. Un elevato potere isolante, significa un elevata possibilità di ridurre le escursioni termiche.
8. Biologicamente inerte e sanità
Un elevato valore di sanità è assicurazione di assenza di agenti patogeni (funghi, batteri, insetti, ecc.), sostanze di origine naturale o residui dell’attività agricola (pesticidi) potenzialmente fitotossici, e semi di erbe infestanti.
Alcuni materiali derivati da lavorazioni industriali (argilla espansa, perlite, lana di roccia, vermiculite, polistirolo, altre), presentano garanzie di sanità in virtù dei trattamenti subiti durante il ciclo di preparazione.
Per molti substrati di origine organica (ad esempio torbe, fibra di cocco, ecc) o inorganica (ad esempio lana di roccia, perlite, pomice, ecc) che vengono riutilizzati, la possibile presenza di patogeni e/o sostanze fitotossiche rappresenta un problema reale. A questo proposito gli interventi più opportuni sono rappresentati dalla sterilizzazione
9. Densità e peso
Il peso del substrato determina, ovviamente, la resistenza alla risalita dell’acqua, i tipi di contenitori, i supporti per sostenere i bancali di coltivazione ed in generale il progetto ed il valore globale dell’infrastruttura, in accordo col tipo di costruzione.
10. Basso costo e facilità di reperimento
Non ultimo come ordine di importanza, un substrato, deve essere di costo contenuto, di facile reperibilità e standardizzabile dal punto di vista chimico-fisico, nel tempo e nello spazio. 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 e tecniche colturali). I criteri tecnici che si adottano per una corretta scelta di un substrato, richiederebbero una loro notevole diversificazione, al fine di ottimizzare le condizioni colturali (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.
