L’evoluzione degli impianti di micro-irrigazione ha portato ad una localizzazione dell’acqua sempre più precisa e più efficiente ed il volume di terreno bagnato, in cui si sviluppa l’apparato radicale, è diventato limitato e molto intensivo, pertanto la concimazione controllata e mirata è una necessità conseguente ed assodata. L’incorporazione dei fertilizzanti nell’acqua e la loro somministrazione con l’impianto d’irrigazione, chiamata fertirrigazione, serve proprio a realizzare questo obiettivo.
1) Con la fertirrigazione, rispetto ad altri sistemi tradizionali, si riesce a soddisfare meglio i fabbisogni nutrizionali delle piante in funzione del loro stadio fenologico?
Per rispondere occorre fare alcune considerazioni sulle caratteristiche della fertirrigazione in funzione dei seguenti aspetti:
– con un impianto di distribuzione efficiente, si assicura una migliore uniformità di distribuzione dell’acqua e di conseguenza del fertilizzante a livello radicale della pianta.
– una localizzazione precisa, permette lo sviluppo di un apparato radicale proprio dove cade l’acqua di irrigazione ed i nutrienti. In pratica, fertirrigare significa portare i nutrienti nel punto esatto in cui saranno assorbiti dalle radici.
La fertirrigazione è tra i migliori sistemi per soddisfare al meglio i fabbisogni nutritivi delle piante. Essa permette la regolazione dell’apporto nutritivo in conformità con le effettive necessità della pianta. Sia le quantità di sostanze nutritive che le esigenze del periodo fenologico possono essere soddisfatti facilmente usando i fertilizzanti giusti. Una piccola quantità di fertilizzante somministrata a brevi intervalli è più disponibile per le piante che una massiccia applicazione ripetuta poche volte all’anno
2) Quali sono le principali accortezze che occorre conoscere per una corretta preparazione delle soluzioni nutritive?
La preparazione di ogni soluzione fertilizzante dovrebbe essere effettuata seguendo delle metodologie che garantiscono la sicurezza ed usando dei contenitori adatti. La dissoluzione dei fertilizzanti nell’acqua può provocare delle reazioni chimiche. I coltivatori ed i loro tecnici dovrebbero conoscere bene queste reazioni per assicurare una completa dissoluzione dei concimi in tutta sicurezza.
Vediamo in dettaglio i seguenti due punti:
a) Tempo di sedimentazione
Alcuni fertilizzanti non sono completamente solubili o non hanno la massima purezza. Una volta disciolti nella soluzione saranno ancora presenti piccole quantità di particelle solide, che potrebbero otturare i filtri o i gocciolatori. Le soluzioni nutritive devono essere lasciate riposare per un periodo sufficientemente lungo affinché le particelle non disciolte si depositino sul fondo del serbatoio. Un tempo di sedimentazione di 15-30 minuti è di solito sufficiente affinché si completi tale processo.
b) Mutamenti della temperatura
Poiché la maggior parte dei processi di dissoluzione sono endotermici (cioè consumano energia), il raffreddamento della soluzione durante lo scioglimento del fertilizzante è un fenomeno che si nota molto bene. Quando si sciolgono dei fertilizzanti in concentrazioni relativamente elevate oppure quando si usa acqua molto fredda, questo processo di raffreddamento potrebbe provocare una precipitazione dei soluti nella soluzione. In questo il caso, gli agricoltori dovrebbero evitare le soluzioni troppo concentrate, non usare acqua fredda, se possibile, oppure diluire la soluzione madre.
3) Quali sono gli elementi che interagiscono tra loro e possono creare problemi alle soluzioni nutritive?
Quando sono presenti nella stessa soluzione madre concentrata, determinati elementi nutritivi interagiscono tra loro per formare altre sostanze. In molti casi, le sostanze che si formano possono creare problemi agli impianti causa otturazione o occlusione dei filtri e dei gocciolatori. Le interazioni più comuni sono:
– i fertilizzanti che contengono fosfati generalmente interagiscono con il calcio per formare precipitati che sono difficili da disciogliere.
– i fertilizzanti che contengono solfati interagiscono con il calcio per formare il gesso o solfato di calcio.
In generale, i fertilizzanti che contengono livelli elevati di calcio (Ca) non dovrebbero essere mescolati con i fertilizzanti che contengono fosforo (P) o zolfo (S). La solubilità generale della miscela è fissata solitamente dal componente che ha la solubilità più bassa fra i componenti presenti nella soluzione.
L’analisi chimica dell’acqua può contribuire ad identificare dove è probabile che ci possa essere un problema e, ove necessario, l’acqua dovere essere trattata prima dell’aggiunta del fertilizzante. Nel caso di incertezza, fare una prova di dissoluzione su un piccolo campione.
4) Ci sono delle regole alle quale attenersi per la corretta conservazione della soluzione nutritiva?
Una volta preparata, la soluzione nutritiva dovrebbe essere conservata in un serbatoio situato in una zona protetta, chiusa a chiave, ben arieggiata e ombreggiata. Le vasche dovrebbero essere posizionate all’interno di una struttura di contenimento per proteggerle dai rischi di urti o rovesciamento. Dovrebbero essere costruite in polietilene o vetroresina di colore scuro. La valvola di uscita dovrebbe essere installata a 5-10 centimetri dal fondo del serbatoio in modo che i residui o i precipitati (se ce ne sono) non vengano risucchiati nel flusso irriguo. Inoltre è consigliabile avere anche una valvola sul fondo in modo da potere vuotare completamente il serbatoio quando dovesse essere utile farlo.
Una volta disciolti, la maggior parte dei fertilizzanti manterranno le proprietà della soluzione. Tuttavia, cambiamenti significativi della temperatura (differenze notte/giorno) influenzano la solubilità e possono causare la precipitazione di alcuni, o di tutti gli elementi fertilizzanti. Diluire la soluzione fertilizzante con altra acqua supplementare e registrare il tasso dell’iniezione in conformità con la nuova diluizione è il sistema più semplice per superare tale problema.
5) Quali sono i principali metodi di iniezione delle soluzioni nutritive?
L’iniezione dei fertilizzanti nell’acqua di irrigazione può essere fatta in vari modi. La scelta del sistema e dell’apparecchiatura di iniezione giusta va fatta secondo le esigenze di precisione che
con due vasche A e B per la soluzione madre e la terza vasca
per l’acido nitrico.
necessita la coltivazione (su terreno o fuori suolo), secondo la disponibilità di una fonte di energia elettrica, il bisogno di portabilità del sistema di iniezione e secondo i requisiti ed i vincoli della portata necessaria. L’iniezione del fertilizzante dovrebbe essere fatta preferibilmente prima dei filtri. Prima dell’iniezione, assicurarsi che il vostro impianto di irrigazione sia adatto per la fertirrigazione. Inoltre viene consigliata una filtrazione di sicurezza della soluzione fertilizzante prima dell’iniezione nel sistema microirriguo.
a) Serbatoio di by-pass a pressione
Un serbatoio, contenente il fertilizzante nella forma solida o liquida, viene installato in parallelo con una valvola collocata sulla linea di irrigazione. La chiusura parziale della valvola provocherà una differenza di pressione tra la valvola ed il serbatoio. L’acqua allora attraverserà il serbatoio, dissolvendo e trasportando il fertilizzante nell’acqua di irrigazione. Il serbatoio deve essere in grado di reggere la pressione dell’impianto di irrigazione. Gli svantaggi principali di questo metodo sono che la concentrazione del fertilizzante nell’acqua di irrigazione non è uniforme (diminuendo con la durata della fertirrigazione) e che il serbatoio deve essere riempito di fertilizzante ogni volta. È un sistema adatto per piccoli impianti, senza una fonte di energia che necessiti di un apparato portatile.
b) Iniettore Venturi
Usando il principio Venturi (che limita la sezione trasversale del flusso) per generare una aspirazione, la soluzione fertilizzante viene succhiata e veicolata nel flusso dell’acqua di irrigazione. La costruzione del dispositivo è semplice ed i costi d’acquisto sono relativamente bassi. L’energia idraulica assorbita per il suo funzionamento è alta e richiede una pressione elevata. Poiché il dispositivo è molto sensibile alle variazioni di pressione, dovrebbe essere impiegato solo nelle situazioni in cui le condizioni di funzionamento dell’impianto sono conosciute e stabili.
c) Pompe di iniezione idrauliche e elettriche
Le pompe iniettano la soluzione del fertilizzante aspirando la soluzione da un serbatoio aperto (non a pressione) ed iniettandolo nell’acqua di irrigazione con un pressione più elevata rispetto alla prevalenza nel punto di innesto. L’uso delle pompe permette una gestione completa dei quantitativi e della temporizzazione del fertilizzante. Sono adatte sia per il funzionamento manuale che per l’automazione più avanzata. Le pompe sono disponibili in una vasta gamma di principi di funzionamento ed alimentazione. Le pompe elettriche possono fornire una vasta gamma di portate e capacità; sono le più adatte per l’automazione di impianti fissi (come per le serre) poiché la sua limitazione è la disponibilità di una sorgente di energia elettrica.
6) Perchè e quanto и importante la filtrazione dell’acqua in un impianto di fertirrigazione?
La filtrazione è un trattamento meccanico delle acque, realizzato per proteggere l’impianto di irrigazione da otturazioni e da usura eccessiva. Viene progettato per separare le particelle solide più grandi di una dimensione stabilita. Il meccanismo di filtrazione deve essere selezionato e regolato secondo l’impianto di irrigazione, le caratteristiche dell’acqua e nel caso di fertirrigazione, alla presenza di particelle solide, dovute all’incorporazione del fertilizzante.
Vediamo i principali sistemi di filtrazione e le loro caratteristiche di funzionamento:
a) Sistema Idrociclone (separatore centrifugo)
L’acqua viene iniettata in un cono rovesciato attraverso un ingresso tangenziale. La separazione cinetica viene effettuata dalla forza centrifuga che spinge le particelle solide (con peso specifico maggiore dell’acqua) verso la parete del cono. Scorrendo dalla sommità fino alla parte inferiore del cono, lungo le pareti (per la forza di gravità), i solidi allora vengono raccolti in un serbatoio separato mentre l’acqua pulita viene espulsa attraverso una bocca nella parte superiore del cono. I filtri idrociclone sono i più adatti per la filtrazione o separazione della sabbia.
b) Filtri a rete
L’acqua di irrigazione passa attraverso una rete di metallo o di plastica creando una zona di filtrazione. La rete è sostenuta da un corpo rigido per resistere alla pressione sviluppata dall’acqua e dall’accumulo dello sporco. Questo tipo di filtro è solitamente meno costoso di altri sistemi di filtrazione. L’utilizzo di semplici filtri a rete di solito avviene per la filtrazione di bassi livelli di contaminazione da particelle solide o come controllo per i filtri idrociclone. I sistemi automatici di lavaggio incorporati dei filtri a rete aumentano la capacità di filtrazione, anche se ne innalzano il costo.
c) Filtri a graniglia o a sabbia
Il filtro a graniglia prende il nome dall’elemento filtrante, costituito da sabbia o elementi di quarzo, di dimensione variabile in base alla necessità di filtrazione. È indicato per acque a cielo aperto, come quelle prelevate da corsi d’acqua, laghetti, canali ecc..
L’acqua penetra nel serbatoio contenente la graniglia da un’apertura situata in sommità e rivolta verso l’alto. L’acqua si distribuisce, così, in maniera omogenea sulla superficie della graniglia e, attraversandone gli strati, viene pulita da alghe, terra e altre particelle organiche.
Le impurità trattenute si accumulano nello strato di graniglia, limitandone l’azione filtrante. Per pulire il filtro è necessario invertire il flusso dell’acqua (controlavaggio), usando come bocca d’entrata quella da cui l’acqua esce, mentre l’acqua sporca esce all’esterno da un apposito passaggio. Questa operazione viene effettuata manualmente, ogni 2-3 irrigazioni, oppure può essere automatizzata collegando le saracinesche che regolano il flusso dell’acqua con dei manometri e con delle elettrovalvole.
Il filtro ha forma cilindrica. Lo strato filtrante non deve essere particolarmente alto, ma bensì largo, perché l’azione filtrante è più efficace quando l’acqua si distribuisce su di una superficie ampia. Il materiale filtrante deve avere la superficie ruvida per trattenere meglio le impurità. L’acqua compie un lavoro per attraversare lo strato filtrante, per cui il manometro posto in entrata indica una pressione sempre maggiore di quello posto all’uscita del filtro. Quando la differenza di pressione raggiunge valori ben definiti, vuol dire che il filtro si è intasato ed è quindi necessario effettuare un controlavaggio. Le dimensioni del filtro sono determinate dalla portata dell’acqua da trattare e dalla quantità di solidi in sospensione da eliminare.
- d) Filtri a dischi lamellari
Questo tipo di filtro ha l’elemento filtrante costituito da lamelle circolari di materiale plastico ruvido, per meglio trattenere le impurità dell’acqua che le attraversa. Il livello d’intasamento è misurabile dalla differenza di pressione tra il manometro posto in entrata del filtro e quello in uscita.
Tale differenza normalmente è di circa 1-3 atmosfere. Il lavaggio del filtro è molto semplice, basta svitare il coperchio, rimuovere il bullone o la molla che comprime i dischi e sciacquarli (attualmente sono commercializzati anche modelli che effettuano tale operazione automaticamente).
Il filtro a dischi lamellari è costituito da un corpo in plastica molto resistente contenente un elevato numero di lamelle rugose, che compresse una sull’altra per mezzo di una molla o di un bullone formano un’efficace superficie filtrante. Le lamelle sono di diversi colori, e ad un colore corrisponde un grado di filtrazione diverso, variabile da 40 a 200 mesh.
7) Quali sono i principali strumenti di sicurezza e di automazione in un impianto di fertirrigazione?
a) Sensori e sistemi di automazione e centraline di fertirrigazione
Il funzionamento programmato dell’impianto di irrigazione e del processo di fertirrigazione può essere attuato dall’utente con un sistema centralizzato facile e pratico. È importante che sia dotato
di un allarme che avvisa il personale in caso di malfunzionamento. L’installazione di dispositivi di telecomando permette il controllo esterno dei vari sistemi. Possono essere installati dispositivi di controllo e di misura dei volumi, dei tempi o delle pressioni (come nel caso di lavaggio automatico dei filtri), con differenti livelli di indipendenza e di complessità secondo il bisogno.
b) Fertirrigatori computerizzati
Esistono anche dei fertirrigatori computerizzati che permettono di erogare soluzioni nutritive diverse in ciascun settore. La loro diffusione è limitata a causa dell’elevato costo, ma la loro utilità nelle coltivazioni su grandi superfici o in grandi vivai con numerose specie diverse è enorme. Questi sistemi hanno un dispositivo di dosaggio (generalmente un tubo venturi o delle pompe dosatrici) e due sensori di controllo (uno per il pH ed uno per l’Ec) per ciascun settore e sono controllati da un software di gestione, che controlla le caratteristiche chimiche della soluzione nutritiva di ogni settore e il corretto funzionamento dell’intero sistema e fornisce ausilio agli operatori.
c) Sensori per Il controllo della reazione pH e della conducibilità elettrica Ec
I sensori per il rilevamento del pH e della salinità, tramite la conducibilità elettrica (Ec), sono importanti in qualsiasi impianto di fertirrigazione, dove la soluzione nutritiva, perdendo i nutrienti assorbiti dalle piante ad ogni somministrazione, deve essere opportunamente reintegrata al termine di ogni ciclo. Lo strumento adibito alla misurazione del pH si chiama pHmetro, mentre quello per il rilevamento dell’Ec è il conduttivimetro. Entrambi i sensori devono essere collocati in linea abbastanza lontani dal punto di iniezione, cioè dove è ormai avvenuta completamente la miscelazione tra le soluzioni stock e l’acqua. Per facilitare tale miscelazione di solito si mette tra il punto di iniezione e le sonde anche un filtro a dischi con la funzione di diffusore. Inoltre, siccome le sonde operano con più precisione in condizioni di bassa pressione idrica, sarebbe opportuno che queste fossero poste su un by-pass (una deviazione) collegato alla linea principale.
8) Quali sono i principali interventi di manutenzione per un impianto di fertirrigazione?
a) Le vasche
La manutenzione delle vasche, prevede un controllo dei residui depositati che dovrebbero essere sciacquati via alla fine di ogni ciclo di fertirrigazione. Risciacquare e pulire sempre completamente i le vasche quando si cambia tipo di fertilizzante.
Quando non vengono usate, le vasche in plastica o in vetroresina dovrebbero essere mantenute pulite ed asciutte. Le vasche in metallo dovrebbero essere lasciate piene di acqua pulita, per evitare l’ossidazione ed impedire la corrosione. Le valvole delle vasche dovrebbero essere controllate per vedere se ci sono perdite e mantenute pulite. Nel caso di perdite o di corrosione, bisogna intervenire tempestivamente per evitare il versamento del fertilizzante.
b) I dispositivi di iniezione
La manutenzione di questi dispositivi dovrebbe prevedere un controllo periodico per vedere se funzionano bene. Di solito è sufficiente attuare il programma di manutenzione raccomandato del fornitore stesso. L’esattezza dei quantitativi iniettati può essere controllata facilmente confrontando la quantità di fertilizzante aspirata dal serbatoio con la dose programmata. I tubi ed i flessibili dell’iniezione dovrebbero essere controllati spesso per vedere se ci sono perdite ed essere riparati immediatamente. La valvola di non di ritorno dovrebbe essere testata in condizioni operative per verificare il corretto funzionamento.
c) Dispositivi di filtraggio
L’accumulo di sporco sui mezzi di filtrazione (a rete, a graniglia e per i filtri a disco) causa una notevole perdita di pressione fra l’ingresso e l’uscita del filtro. La perdita di carico è una caratteristica standard dei filtri. La differenza di pressione dovrebbe essere controllata periodicamente per verificare che rientri nei limiti specificati del fornitore. L’eccessivo accumulo di sporco può provocare il deterioramento della capacità di filtrazione e nel caso dei filtri a schermo, delle fratture e dei danneggiamenti al filtro.
Il processo può portare al bloccaggio dell’impianto di irrigazione o influenzare negativamente l’uniformità di distribuzione dell’acqua. I filtri dovrebbero essere puliti periodicamente, solitamente lavandoli con un flusso inverso di acqua pulita. Dove esiste la valvola di deflusso manuale, questa dovrebbe essere aperta periodicamente per vuotare lo sporco. Nel caso di lavaggio automatico, la pulizia del filtro dovrebbe essere controllata manualmente di tanto in tanto. I serbatoi di accumulo dello sporco dei filtri idrociclone dovrebbero essere svuotati e puliti periodicamente.
Per funzionare al meglio, gli impianti di irrigazione necessitano di alcuni requisiti minimi. Una buona progettazione dell’impianto, seguita da un’adeguata qualità dell’acqua (nel caso della fertirrigazione - una soluzione fertilizzante pulita).
d) Trattamento con acido
Per eliminare le incrostazioni saline al livello degli ugelli, può essere iniettato dell’acido ad una concentrazione specifica e per un periodo di tempo specifico del vostro impianto.
Inoltre il trattamento con acido è utile nell’inizio del processo di incrostazione, quando gli ugelli sono soltanto parzialmente bloccati. Se viene effettuato in ritardo, quando gli emettitori sono completamente o quasi completamente bloccati, è inutile e può causare un bloccaggio completo e irreversibile. Consultate sempre il fornitore del vostro impianto di irrigazione per la procedura giusta per il vostro sistema.
e) Agenti ossidanti
Gli ioni di ferro nella loro forma ridotta accelerano lo sviluppo di determinati tipi di batteri con conseguente formazione di mucillagini batteriche che sono una grossa minaccia per gli impianti di irrigazione a basso volume in generale e per i sistemi a goccia in particolare.
L’uso di agenti ossidanti può risolvere questi problemi.
Prima dell’esecuzione di qualsiasi trattamento bisogna valutare la sensibilità delle colture a tali trattamenti.
9) Quali sono i principali aspetti inerenti la sicurezza e l’ambiente?
Se vediamo l’aspetto legato al lavoro, con la fertirrigazione in effetti si ha un risparmio di lavoro manuale, proprio a causa della possibilità di poter distribuire i fertilizzanti in modo automatico con l’acqua irrigua, incorporando il fertilizzante nell’acqua, tutto quello che occorre fare è irrigare correttamente.
Dal punto di vista della sicurezza, nell’uso dei fertilizzanti, devono essere prese delle precauzioni per evitare possibili lesioni. Quando si maneggia e si mescolano i fertilizzanti dovrebbero essere indossati vestiti adeguati, occhiali protettivi e guanti. In generale, nel caso di contatto del fertilizzante con la pelle o gli occhi, risciacquare in acqua corrente e cercare l’aiuto di un medico, se necessario. Queste raccomandazioni non sono, in alcun caso, alternative alle indicazioni fornite con ciascun fertilizzante, alle quali si deve sempre fare riferimento.
Per quanto riguarda la riduzione dell’impatto ambientale, una maggiore efficienza nella distribuzione dell’acqua e dei fertilizzanti, significa anche utilizzare meno fertilizzanti e limitare le perdite per percolazione e lisciviazione, con meno contaminazioni ambientali delle falde, e/o contaminazioni delle acque superficiali. Non dimenticarsi mai che anche la fertirrigazione deve essere fatta in conformità con le normative ambientali, come per es. la direttiva nitrati.
10) Quali potrebbero essere i principali problemi di malfunzionamento e di conseguenza le possibili soluzioni?
In questa ultima parte dell’articolo, cerchiamo di sintetizzare i principali casi di malfunzionamento di un impianto di irrigazione e fertirrigazione e proporre eventuali soluzioni.
a) La portata del sistema è troppo basso
– misuratore difettoso
– presenza di aria nel sistema
– filtri bloccati
– pressione bassa di alimentazione
– valvola principale parzialmente chiusa
b) La pressione del sistema è troppo bassa
– problema di alimentazione
– perdita sulla linea principale
– misuratore difettoso
– valvola principale parzialmente chiusa
– regolatore di pressione difettoso
c) Eccessivo intasamento dei filtri di sicurezza
– problema della sorgente d’acqua
– interazioni del fertilizzante con l’acqua
– tempo di sedimentazione insufficiente
– procedura di scioglimento fertilizzante inadeguata
– miscelazione errata di diversi fertilizzanti
d) Iniettori - quantità di fertilizzante aspirata non corrispondente alla dose programmata
– pressione errata che causa un tasso errato di iniezione
– registrazione errata del tasso di iniezione
– filtro dell’iniettore bloccato
– iniettore difettoso
e) Intasamento dell’impianto di irrigazione
– tipo inadeguato di filtro
– filtri difettosi
– filtri intasati
– contro-lavaggio insufficiente
*Agronomo – www.fritegotto.it
