La conoscenza del microclima in serra è di fondamentale importanza per gestire al meglio le nostre colture. I principali fattori che possiamo controllare sono la concentrazione della CO2, l’umidità dell’aria, la temperatura e l’intensità luminosa.
I livelli di anidride carbonica in combinazione con temperatura, umidità e intensità luminosa sono i fattori più importanti per la qualità e la crescita delle piante in serra. Il costante monitoraggio di questi parametri ambientali fornisce dati al coltivatore per comprendere meglio come questi fattori influenzino la crescita e la produttività delle colture.
La CO2 può scarseggiare
L’anidride carbonica è un gas necessario alla fotosintesi, quel processo di sintesi degli zuccheri attuato dalle piante e che sfrutta la luce del sole per trasformare elementi nutritivi assorbiti dalle radici e dalle foglie in carboidrati. Tra questi elementi nutritivi c’è anche l’anidride carbonica, che viene consumata in grande quantità dalle piante.
In pieno campo le foglie hanno libero accesso alla CO2 di cui l’atmosfera terrestre, anche a causa delle attività antropiche, è sempre più ricca. In serra, però, può scarseggiare.
Le piante durante la crescita assorbono CO2 e in un ambiente chiuso come la serra la concentrazione può arrivare a livelli critici. In pieno campo i valori si aggirano intorno alle 350-400 parti per milione (ppm). Mentre in serra, dopo appena poche ore di luce, i livelli possono crollare a 120-180 ppm. Il suo monitoraggio in una serra consente l’ottimizzazione delle condizioni ambientali, con conseguente crescita più efficiente delle piante e maggiore resa delle colture.
Microclima, un equilibrio delicato
La complessità del sistema serra richiede la conoscenza e la messa a punto di un sistema di controllo delle condizioni climatiche, per le diverse specie vegetali, che possa mettere le colture nelle condizioni più ottimali. La radiazione solare, la temperatura e la concentrazione di CO2, sono correlati tra loro per la determinazione della produzione finale. Se uno di questi fattori è limitante, diventa inutile aumentare gli altri.
Infatti, la traspirazione della pianta varia in funzione della ventilazione della serra e in funzione della radiazione solare, ed entrambi influenzano la temperatura interna della serra.
Un altro fattore da monitorare è l’umidità, ovvero la quantità di vapore acqueo che si accumula nell’aria per effetto dell’evaporazione e della traspirazione delle piante.
I livelli di umidità sono espressi come percentuale dell’umidità relativa, per la quale si intende la quantità massima di vapore acqueo che l’aria può contenere a una determinata temperatura.
Quando l’aria raggiunge il 100%, il vapore acqueo condensa e si trasforma in gocce. L’aria umida può anche condensarsi a livelli di umidità inferiori al 100%, ad esempio quando lambisce una superficie avente temperatura più bassa del punto di rugiada. Quest’ultimo infatti indica il valore della temperatura in corrispondenza della quale, a pressione costante, l’aria umida condensa. L’umidità eccessiva, poi, rende difficile anche l’evaporazione: la troppa acqua può accumularsi sulle foglie e ridurre sensibilmente la fotosintesi.
Mediante il processo di traspirazione, infatti, le piante eliminano attraverso gli stomi, assieme al vapore acqueo, anche i rifiuti del loro metabolismo, un po’ come gli esseri umani fanno con la sudorazione.
La rapidità di traspirazione dipende dalla umidità relativa della serra. Infatti, quando l’umidità è bassa, significa che l’aria può assorbire molto vapore e quindi il processo di traspirazione sarà molto veloce; viceversa, sarà più lento quando l’umidità è molto alta. Con una traspirazione molto rapida, le foglie appassiranno e poi diventeranno rapidamente secche, come succede nel deserto, dove l’umidità è molto bassa. Per evitare questo non è sufficiente solo aumentare l’irrigazione, ma è necessario anche controllare l’umidità in modo da regolare opportunamente il processo di traspirazione. Ecco perché uno dei rischi maggiori per le coltivazioni in serra si verifica quando si raggiungono temperature attorno ai 45 °C e conseguenti livelli di umidità relativa inferiori al 35%, valori potenzialmente rischiosi per le colture.
La relazione tra temperatura dell’aria, umidità relativa e punto di rugiada è fondamentale perché consente il processo di fotosintesi e va regolato in base alla produzione all’interno della serra stessa in un delicato equilibrio microclimatico. Ogni produttore dovrà prestare molta attenzione per cercare di riprodurre le condizioni degli habitat naturali dove le colture normalmente si sviluppano per ottenere da esse il massimo della produttività.
La temperatura ideale
Il livello termico in serra si riflette su alcuni importanti fenomeni biologici che interessano la vita delle piante (accrescimento, respirazione, traspirazione) con effetti molteplici e fra loro interferenti. Gli effetti sull’accrescimento sono più vari e significativi: con l’aumento della temperatura, in generale, si ha un’accentuazione dell’attività respiratoria che si traduce in un maggior consumo delle riserve organiche. In generale, processi come la respirazione si accrescono fino a livelli termici in cui la fotosintesi è invece inibita (es. 40 °C).
Ecco perché le temperature elevate possono deprimere l’accrescimento e di conseguenza l’accumulo di sostanza secca. In pratica, per ogni specie vegetale, esiste un limite termico minimo, massimo e ottimale. Il limite ottimo è ovviamente quello che ci interessa, che permette l’espletamento delle funzioni vitali nel miglior modo possibile. Detto ciò, in serra è fondamentale modulare la temperatura a seconda del periodo e delle esigenze termiche di ogni coltura, al fine di creare le condizioni ideali per le nostre piante, attraverso la scelta dei materiali di copertura, ombreggiatura, riscaldamento, aperture mobili o fisse, e così via.
Modulare la radiazione luminosa
La principale componente naturale che influenza i meccanismi del sistema serra è la radiazione solare. Una serra ha l’obiettivo di immagazzinare il calore del sole. Oltre che la funzione di protezione delle piante in essa coltivate da fenomeni come le avversità atmosferiche, la struttura contribuisce a ottimizzare gli apporti di luce e di calore.
Esistono due componenti fondamentali per le attività svolte nella serra: le lunghezze d’onda che rendono possibile la fotosintesi (denominata Par, Photosynthetically active radiation), sono una misura dell’energia della radiazione solare intercettata dalla clorofilla A e B nelle piante, a differenza dell’infrarosso che è alla base sia del cosiddetto “effetto serra”, sia dell’infrarosso corto associato alla Par. La Par è causa di particolari effetti sulla coltura quali germinazione dei semi, l’allungamento dello stelo e l’espansione delle foglie. La radiazione luminosa utilizzata per la fotosintesi è compresa tra le lunghezze d’onda di 380 nm e di 710 nm; si tratta di radiazioni che ricadono nel campo del visibile. L’intensità della radiazione solare è invece dipendente da diversi fattori quali esposizione, latitudine e condizioni meteorologiche. Per ciascuna area potrà pertanto essere stimato l’apporto di energia solare.
L’intensità luminosa è un aspetto da considerare qualora si desideri migliorare l’efficienza della serra; come già anticipato precedentemente, il riscaldamento ad opera della radiazione solare è infatti limitato dalle dispersioni di energia legate a fattori ambientali quali la velocità e direzione del vento e le temperature minime dell’aria all’esterno della serra.
Inoltre, la necessità di mantenere condizioni ambientali ottimali per la coltura presente all’interno della serra, come ad esempio temperatura e umidità relativa, obbliga a periodiche operazioni di ventilazione anche durante il periodo invernale. Problematiche assolutamente diverse si manifestano invece durante i mesi più caldi, quando l’effetto serra, che risultava fondamentale sotto il profilo energetico durante il periodo invernale, dev’essere in qualche modo ostacolato e limitato allo scopo di evitare il raggiungimento di condizioni termiche estreme, e in questo caso si agisce su aspetti come l’ombreggiamento della serra, al fine di ridurre la possibilità che possano instaurarsi livelli microclimatici proibitivi nel nostro microambiente.
L'autore è tecnico agronomo
