Gestione della soluzione nutritiva nella
coltivazioni floricole fuori suolo:
aspetti agroambientali
Stefania De Pascale e Giancarlo Barbieri
Dipartimento di Ingegneria agraria e Agronomia del territorio
Università degli Studi di Napoli Federico II
“Colture Floricole fuori suolo: strategie per la riduzione dell’impatto ambientale”
25 novembre 2000 - Villa Campolieto - Ercolano (NA)
Aspetti agro-ambientali: punti critici
Possibili
fonti
di
inquinamento
o
interventi
determinanti
un
impatto
ambientale di rilievo legati ad una
moderna attività floro-vivaistica:
FGestione dell’acqua;
FGestione della nutrizione delle colture;
FGestione della difesa delle colture.
Gestione dell’irrigazione
Per poter gestire in modo tecnicamente
corretto l'irrigazione occorre
rispondere a tre domande:
Quando, Quanto e Come irrigare??
FComplesso contenitore/substrato (SI-NO)
In “mezzo” liquido o senza substrato (NFT, E&F,
Aeroponica).
In “mezzo” solido (coltivazioni su substrato).
FInterazioni pianta-ambiente (consumo idrico)
FTecnica di coltivazione (sistemi aperti/chiusi)
I Substrati
Substrati
Densità
Po r osità
apparente to tale
(g l-1)
(% vol.)
Po r osità
liber a
(% vol.)
Capa cità idric a
ritenuta
(% peso)
pH
EC
(mS c m-1)
(% vol.)
T orba bruna
150
90
7.9
504.0
75.7
4.9
0.500
T orba bi onda
90
95
17.5
845.0
76.5
3.6
0.100
Perlite (2 – 5 m m )
96
88
48.3
151.0
14.5
7.4
0.050
6
55
52.0
57.8
3.2
6.1
0.01 0
Po m i ec (2 – 10 m m)
666
74
33.3
277.8
23.9
6.8
0.120
Ar gilla espansa (5 – 8 m m )
316
85
40.2
19.8
6.9
7.2
0.020
Sco r za di pino (3 – 5 mm)
175
89
47.2
34.6
6.1
5.5
0.1 10
1614
44
2.0
20.0
35.2
6.4
0.100
Ver miculite
1 10
80.5
27.5
492.0
53.0
8.3
-
Lana di roc c ai
80
96.0
-
-
-
-
-
Polistirolo (4 –5 m m )
Sabbia fluviale (0.02 – 2 mm)
Curve di ritenzione idrica
3
-3
cm cm
Perlite
Lapillo
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
10000
1000
100
cm
0
10
1
0.1
40
Caratteristiche idrologiche di miscugli di torba e pomice in funzione
della percentuale di pomice (Bibbiani, 1996)
% in Volume
35
30
Acqua facilmente
disponibile
Capacità tampone
per l'acqua
Volume d'aria (per
t = - 10 cm)
25
20
15
10
5
0
0
25
50
Percentuale di pomice
75
100
Effetti del substrato di coltivazione sulla produzione di Rosa “Carambole”
coltivata in sacchi (da Carletti et al., 1992)
Substrato
Corteccia di pino
Perlite
Lana di roccia
Vinacce
Numero di fiori per m2
(dicembre – giugno)
44
41
42
41
Effetti del substrato di coltivazione sulla produzione di Garofano mini-mini
coltivato in sacchi (da Malorgio et al., 1992)
Substrato
Argilla espansa
Lana di roccia
Perlite
Pomice
Numero di fiori per pianta
in un anno
77
89
93
96
Effetti del substrato e del regime giornaliero di erogazione sulla
produzione di gerbera dopo 12 mesi di coltivazione (da Malorgio et al.,
1994) (Lettere diverse indicano differenze significative per p =0.05).
Substrato
Numero di fiori per m2 in un anno
Pomice
Torba e pomice
Perlite
Argilla espansa
147,2 a
129,8 b
105,8 c
102,7 c
Volume di soluzione nutritiva (l/m2 d_1)
1,0
90,3 c
1,5
115,7 b
1,7
132,3 a
1,9
139,2 a
2,4
128,9 a
Interazione substrato per volume di soluzione *
Effetto del substrato di coltivazione sulla produzione cumulata di Gerbera in funzione del volume
giornaliero di soluzione nutritiva erogata (Malorgio et al., 1994)
Numero di steli/m
2
180
160
140
120
100
80
60
40
20
Pomice
Argilla espansa
Perlite
Torba + Pomice
0
1
1,5
1,7
2
-1
Soluzione nutritiva (l/m d )
1,9
2,4
Principali criteri di gestione dell’irrigazione
Misure
Misure sulla pianta
Tipologia
Diretto
Criteri
Valutazione della coltura
Strumenti
Potenziali
idrici,
trasduttori
di
spostamento lineare, termometria ad
infrarossi, ecc.
Misure sul substrato Indiretto Curve di ritenzione idrica
Metodo gravimetrico, Sonda a neutroni,
Attenuazione con raggi γ, Metodo a
microonde, Time Domain Reflectometry
(TDR),
Tensiometri,
Dissipazione
termica,
Apparecchio di Bouyoucos,
Psicrometri a termocoppia, ecc.
Bilancio idrologico
Indiretto Analisi del bilancio idrico del sistema P + I + F = E + T + R + D ± ²V
terreno-pianta
Determinazione della Indiretto Criterio scientifico-sperimentale
Resa = f [Volume stagionale]
curva di
risposta
produttiva a volumi
stagionali crescenti
Misure
parametri Indiretto Criteri
basati
su
correlazioni Metodi
micrometeorologici,
metodi
ambientali
empiriche tra evapotraspirazione e empirici di stima dell' evapotraspirazione
uno o più fattori climatici
Metodo di pilotaggio dell’irrigazione
SUBSTRATO
- analisi fisico-chimiche
- volume
Disponibilità
Acqua
Volume Irriguo
CLIMA
PIANTA
Sensori
Meteorologici
Parametri biometrici
ETP
Coefficiente
colturale specifico (Kc)
ETR = Kc ETP
Intervento
Irriguo
Metodo della radiazione solare con Kc
Si basa sulla evapotraspirazione
riferimento per la serra, ET0:
ET0 = A [τ Gest]
FL’evapotraspirazione
stimata come:
attuale
ETM = Kc ET0 = Kc [A τ Gest]
FIn serra: ETM = Kc ET0serra
= Kc [0.67 Gserra - 0.2]
ETM
di
è
Andamento orario della radiazione globale e della
traspirazione in Gerbera coltivata su pomice
(Malorgio et al., 1995)
-1
30
2
g/pianta h
-1
Cal/cm h
RG
-1
30 30
2
-1
Cal/cm h
g/pianta h
RG
ETE
ETE
30
25
25 25
25
20
20 20
20
15
15 15
15
10
10 10
10
5
5
5
0
0
5
0
1
3
5
7
9
11
13
Ore
15
17
19
21
23
0
1
3
5
7
9
11
Ore
13
15
17
19
21
23
Consumo idrico cumulato e radiazione globale cumulata in Gerbera coltivata su
pomice (Malorgio et al. , 1995)
250
RG
ETE
RG
ETE
Giornata limpida
200
150
100
Giornata nuvolosa
50
0
1
4
7
10
Ore
13
16
19
22
ET0 = f (RG)
Modelli di previsione
FI coefficienti nella formula per le serre sono
dipendenti da:
tipo di serra;
sistema di climatizzazione (CO2, fog-system,
riscaldamento.....);
clima esterno prevalente….
FFormula radiativa includente l’umidità
Modello empirico della formula:
TR = a (RG) + b (VPD)
Oppure: TR = a f1 (LAI) RG + b f2 VPD
Effetto del substrato sul coefficiente colturale di
rosa coltivata fuori suolo
1.4
Lapillo
1.2
Perlite
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
1-4
1-5
31-5
30-6
30-7
29-8
28-9
28-10
Data
27-11
27-12
26-1
25-2
27-3
26-4
Strategie di irrigazione per le
colture fuori suolo
In base alla destinazione finale dell’acqua
percolata dal substrato e recuperata dopo la
fertirrigazione possono essere classificate in:
FCiclo aperto
FCiclo chiuso
Come irrigare?
Biologia
Habitus Vegetativo
&
Produttivo
Destinazione
del
prodotto
Clima
&
Substrato
Fabbisogno Irriguo Criteri Irrigui
Scelta
Scelta del
del Sistema
Metodo
Volumi
Volumi
didiAdacquamento
Erogazione
Frequenza
Turno
giornaliera
Conservazione delle Risorse
Impatto Ambientale
Qualità dell'acqua
Costi
Efficienza
Rosa fuori suolo - Sud della Francia (Nizza)
1 ha di serra riscaldata
Volume irriguo = 10200 m3 anno–1
–1
Nu tritivi = 17 tan n o (1.4 t N)
TR = 7800 m3 anno–1= 780 mm a nno–1
Aspor t zioni
a
= 1 1 t.8 ( tN)
0
Produzione = 120 steli m2 anno-1
T = 6.5 l di acqua /stelo
Consumi = 8 l di acqua/stelo
Perdite di drenaggio
Ac qua = 2400 m3 anno–1
Nu tritivi = 6 tanno–1 (0.6 tN)
Consumo di acqua e di nutrienti in sistemi floricoli
fuori suolo in diversi ambienti
Apporti acqua Consumi acqua Perdite acqua Perdite
[mm anno-1]
[mm anno-1]
[mm anno-1] [kg N ha -1]
Rosa Italia (ciclo aperto)
1950
1085
850
1950
Rosa Francia (ciclo aperto)
1020
780
240
600
Rosa Italia (ricircolo)
1079
1016
73
105
Rosa Italia (ciclo chiuso)
1052
1040
12
34
Cymbidium (ciclo aperto)
3444
2120
1324
250
Crisantemo (ciclo aperto)
915
700
215
350
Crisantemo (ciclo chiuso)
775
700
75
125
Controllo della percolazione
Bilancio idrico per una coltura di garofano mediterraneo standard coltivato
su torba e sabbia in funzione di differenti percentuali di drenaggio imposte
(da Farina et al., 1996).
Percolazione
imposta
%
10%
10%
3%
Apporti
(l/m2)
Soluzione
nutritiva
1300
1094
984
Acqua di
lavaggio
131
39
33
Percolato
(l/m2)
Totale
1431
1131
1017
251
221
170
Percolazione
reale
%
17,5
19,5
16,7
SALINITA'DELL'ACQUA
DI IRRIGAZIONE
Qualità dell’acqua
SUBSTRATO
- Accumulo
di sale
- Aumento
diECeΨ
- Variazioni
dipH
PI ANTE
- Effetto osmotico
- Effetti iono-specifici
F Per Rosa Farina et al. (1998) indicano limiti di 4 dS/m.
F Brun e Settembrino (1994) hanno trovato una migliore risposta produttiva
di Rosa per salinità basse della soluzione nutritiva (1.2-1.5 dS/m) e del
drenato (1.5-2 dS/m).
F In Francia la EC consigliata nella soluzione in entrata varia da 1,8 a 2,5
dS/m mentre quella del percolato non deve superare i 3 dS/m (Brun, 1995).
F In Olanda si suggerisce di usare una EC nella soluzione nutritiva di partenza
pari a 1,5 dS/m (Kreij, 1989).
F Necessario monitorare almeno l'andamento degli ioni N03- (Bailey et al.,
1988).
70% acqua fresca
+ concime
700 litri di acqua fresca
Concime
30% acqua di drenaggio
Serbatoio di miscelazione
300 litri di acqua di drenaggio
Ricircolo
Serbatoio di miscelazione
Bilancio dei nutritivi per una coltura di Rosa in coltivazione fuori suolo a ricircolo
(da Farina et al., 1998).
g m-2 in un anno
Apportato
Rimasto nel sistema
Consumato
% utilizzazione
N
P
K
156.0 29.2 183.1
3.4 0.2
3.6
152.0 29.0 179.9
97.8 99.0 98.0
Relazione tra pH e concentrazione di Zinco nella soluzione nutritiva ricircolante
nell'arco di 3 giorni (Gislerod, 1978)
9
ppm
pH
Concentrazione di Zn
8
7
pH
6,5
7
6
6
5
4
5,5
3
2
5
1
0
4,5
8
24
40
Ore dall'inizio del ricircolo
56
72
MICROCLIMA
SUBSTRATO
Misure: Radiazione, T °C, Misure: Potenziali , contenuto
Umidità, CO2
idrico, T °C, % drenaggio
Approccio
integrato per la
programmazione
dell’irrigazione
Domanda Climatica
Feedback
Assorbimento acqua
Stato Idrico della Pianta
(modello consumi idrici pianta)
Programmazione
Interventi irrigui
INPUTS MiNIMI
>
Acqua
Concimi
Fitofarmaci
Energia
Substrati solidi
Plastica
OUTPUTS MiNIMI
>
Acqua e nutrienti
Fitofarmaci persistenti
Luce, calore
CO2, NO x, SO 2, ...
Substrati usati
Plastica usata
SISTEMA INTEGRATO
DI PRODUZIONE
PRODOTTI DI QUALITA'
ELEVATA
Fine
della
PRESENTAZION
E
Grazie !