La coltivazione fuori suolo: aspetti impiantistici e gestionali

La coltivazione fuori suolo: aspetti impiantistici e gestionali
F. Giuffrida, C. Leonardi
[email protected]
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA
La coltivazione fuori suolo: cosa è?
La coltivazione fuori suolo: cosa è?
Assenza del terreno agrario
Minore disponibilità idrica e minerale
Natura della
rizosfera
Volume
della rizosfera
(L/pianta)
Acqua q
disponibile
Acqua q
disponibile
(%)
(L/pianta)
150
8
12
Perlite
6
10
0.6
Perlite/torba
6
28
17
1.7
Suolo (sabbioso)
Nutrient film q ((NFT))
technique
1
La coltivazione fuori suolo: perché?
Altri fumiganti
Bromuro di
metile
Solarizzazione
(D-D soil)
Colture fuori
suolo
Innesto erbaceo
b
La coltivazione fuori suolo: perché?
Vantaggi
• Maggiore efficienza dd’uso
uso di
acqua e nutrienti
• Miglior controllo delle condizioni
fit
fitosanitarie
it i
• Standardizzazione delle
produzioni
• Automazione
Svantaggi
• Costi di impianto elevati
• Elevata specializzazione del
personale
• Strutture di protezione non
adeguate
• Smaltimento di materiali
(substrati, contenitori, ecc.)
Superficie delle aziende interessate alla
coltivazione fuori suolo (ha).
superficie
Totale
relativa
l ti a tutte
t tt
le aziende
189.3
per singola
i
l azienda
i d
Minima
Media
Massima
0.4
4.4
30.0
Coperta
131.8
0.2
3.4
25.0
Fuori suolo
25.8
0.1
0.6
2.0
< 1 % della superficie
p
coperta
p
del territorio considerato
~ 20 % della superficie coperta
aziendale
Incidenza percentuale della superficie occupata dai sistemi di
coltivazione fuori suolo in rapporto alla natura del substrato
Substrati
Lapillo vulcanico
Pietra lavica frantumata
Argilla espansa
Argilla espansa + fibra di cocco
Torba + perlite + lapillo vulcanico
Fibra di cocco + perlite
Lana di roccia
Sabbia
Argilla espansa + torba
Fibra di cocco
Torba
Perlite
Fibra di cocco + lapillo vulcanico
pietra lavica frantumata
Vinacce + p
Superficie
(%)
22.9
17.3
12.8
11 6
11.6
6.5
6.2
5.2
5.0
4.7
3.5
31
3.1
0.46
0.43
0.31
Incidenza percentuale della superficie occupata dai sistemi di
coltivazione fuori suolo in rapporto alla natura del contenitore
Contenitori
Vaso in p
plastica
Canalina in polipropilene
Canalina in polistirolo
C n lin in polietilene
Canalina
p li til n
Sacchi orizzontali
Canalina in cemento
Superficie(%)
42.7
30.2
12.2
76
7.6
5.4
1.9
Elevata variabilità dei contenitori
e dei substrati adottati
Maggiori difficoltà nella messa a punto di
criteri per la gestione della soluzione nutritiva
39.5 %
60 5 %
60.5
Numero degli interventi irrigui e volume di soluzione
nutritiva
t iti apportata
t t per ciascun
i
iintervento
t
t
n. interventi
i t
ti iirrigui
i i
volume/pianta
l
/ i t
Autunnoinverno
Primavera
-estate
ml
minimo
1
3
50
Medio
5
11
254
massimo
12
25
2000
L’estrema variabilità sia del volume che della frequenza
della fertirrigazione non sempre è apparsa correlata con
le diverse caratteristiche dei substrati o con le esigenze
delle differenti colture
Concentrazione dei
macroelementi (mg/l)
nelle soluzioni nutritive
impiegate per il pomodoro
p 5.5 ÷ 6.5
pH
CE 2.5 ÷ 4.1 dS/m
media
Azoto
N
270
200
210
200
298
189
227.8
Fosforo
P
47.5
30.8
28 6
28.6
26.4
93.7
46 2
46.2
45.5
Potassio
K
359
232
277
224
458
294
307.3
Calcio
C
Ca
235
190
210
225
78
273
201.8
Magnesio
M
Mg
63.4
53
42
49
80
50
56.2
carenza di informazioni circa la composizione della soluzione
nutritiva più idonea per il pomodoro nell’area oggetto di
indagine
g
apporto di nutrienti calibrato anche alla tipologia varietale
Principali caratteristiche per la scelta e la
gestione di un substrato di coltivazione
Caratteristiche fisiche:
‐ Densità apparente
‐ Porosità
‐ Capacità per l’aria
‐ Capacità per l’acqua o di ritenzione idrica
‐ Calore specifico apparente
C l
ifi
t
Caratteristiche chimiche:
‐ Capacità di scambio cationico (CSC)
‐ pH
‐ Salinità
‐ Contenuto in nutrienti
Substrato
Lana di roccia
Lana di
Densità
Porosità Capacità Porosità Capacità
apparente totale (% aria (% (kg/m3)
vol.)
vol.)
Capacità Capacità
acqua (% vol.)
Acqua Acqua
facilmente disponibile (
(% vol.)
)
80‐90
80
90
94‐97
94
97
10‐15
10
15
80‐85
80
85
75‐80
75
80
Argilla espansa (4 10 mm)
(4‐10 mm)
500‐600
85‐90
60‐70
35‐40
10‐15
Perlite (0.2‐1 mm)
150‐200
85‐90
25‐30
50‐60
35‐40
Perlite (1‐4 mm)
80‐120
85‐90
50‐60
30‐35
10‐15
90
90 95
90‐95
25 30
25‐30
65 70
65‐70
35 40
35‐40
Fibra di cocco
Fibra di cocco
Substrato
Capacità di Capacità
di
scambio cationica (meq/100g)
pH
02
0.2
775
7‐7.5
Argilla espansa (4‐10 mm)
10‐15
5‐7
Perlite (0.2‐1 mm)
(
)
1.5‐4
7‐7.5
Perlite (1‐4 mm)
1.5‐4
7‐7.5
Torba bionda
100‐200
2.5‐4
Fibra di cocco
60‐130
5‐6.8
Lana di roccia
Lana di
Scelta del substrato
- Costo e reperibilità
- Caratteristiche standardizzate
- Gestione alimentazione idrica e minerale
- Riutilizzo
- Smaltimento
La gestione dell’irrigazione
È importantissima e da essa dipendono i
risultati produttivi della coltura
Carenza idrica determina stress alla coltura
con significative
i ifi ti riduzioni
id i i dei
d i li
livelli
lli produttivi
d tti i
Eccesso idrico può
ò determinare: /asfissia
radicale (ridotto accrescimento della pianta)
nei substrati con bassa capacità
p
per
p l’aria e
/spreco di acqua e nutrienti nei sistemi di
coltivazione a ciclo aperto
Messina
Palermo
Trapani
Enna
Catania
Caltanissetta
Agrigento
Legenda
Regione Siciliana
Assessorato Agricoltura e Foreste
Dipartimento Regionale I nterventi Strutturali
Assessorato Territorio ed Ambiente
Dipartimento Regionale Territorio ed Ambiente
Zone non vulnerabili
Siracusa
Zone vulnerabili
Province
Ragusa
Bacini Idrografici
Carta regionale
delle zone vulnerabili
da nitrati di origine agricola
Specchi d'acqua
Idrografia
Scala 1:250.000
Realizzazione cartografica a cura di:
Febbraio 2005
0
5
10
20
30
40
50
Km
La gestione dell’irrigazione
Le due principali variabili
da considerare sono:
Dose / volume di acqua da
apportare ad ogni intervento
Frequenza / momento
dell’intervento irriguo
Dipende dalle caratteristiche
idrologiche del substrato
e dalla percentuale di
dilavamento necessaria per
contenere l’accumulo di sali nel
substrato
Dipende dal consumo
idrico della coltura
(evapotraspirazione)
Dose
Di norma si fa riferimento all’acqua facilmente disponibile
considerando diverse soglie per l’intervento (% AFD)
Substrato
Acqua facilmente Acqua
facilmente
disponibile (% vol.)
L
Lana di
di roccia
i
75 80
75‐80
Argilla espansa (4‐10 mm)
10‐15
Perlite (0.2‐1 mm)
35‐40
Perlite (1‐4 mm)
6‐12
Fibra di cocco
35‐40
Poro
osità ttotale
Volume
irrig.
14 %
Frequenza dell’irrigazione
E’ legata al consumo di acqua della
coltura la cui misurazione fa
riferimento a:
a)) criteri empirici
p
a) alla stima dell’evapotraspirazione
a) al contenuto in acqua del substrato
a)) criteri empirici
(frequenze e volumi di
irrigazione controllati da
ti
regolati
l ti sulla
ll
un timer,
base
dell’esperienza
acquisita dall’operatore)
b) Stima dell’evapotraspirazione (ETE)
‐ETE (mm) Equazione di Penman‐Monteith
LLa traspirazione è influenzata da:
t
i i
è i fl
t d
‐Radiazione
‐Deficit di vapore (VPD)
‐Area fogliare (LAI)
Area fogliare (LAI)
‐Resistenza stomatica (stato idrico e specie)
‐ETE
ETE (mm)
(mm)= ETE/ETP x 0.4 x RG (MJ/m
ETE/ETP x 0 4 x RG (MJ/m2)
ETE/ETP = 0.7‐0.8
‐ETE (mm)= a LAI x RG x 0.4 + b x LAI x VPD
(
)
a=0.2‐0.4; b=0.01‐0.2
mm= litri/m2
c) Contenuto volumetrico di acqua nel
substrato
- Direttamente:
s s i TDR,
sensori
TDR FDR
- Indirettamente (curva di ritenzione):
tensiometri
Non molto attendibili per substrati
g
grossolani
Altri aspetti da considerare
nella scelta/gestione del
substrato:
Nutrienti trattenuti dal substrato
La capacità di
scambio ionico
Substrato
Nutrienti nella soluzione circolante
Capacità di scambio cationica (meq/100g)
pH
0.2
7‐7.5
Argilla espansa (4‐10 mm)
10‐15
5‐7
Perlite (0.2‐1 mm)
1.5‐4
7‐7.5
Perlite (1‐4 mm)
1.5‐4
7‐7.5
T b bi d
Torba bionda
100 200
100‐200
254
2.5‐4
Fibra di cocco
60‐130
5‐6.8
Lana di roccia
Altri aspetti
p
da considerare
nella scelta/gestione del
substrato:
Inerzia chimica del
substrato
Equilibrio
q
rapido
p
nei substrati a
bassa CSC
Equilibrio lento (anche settimane)
nei substrati ad elevata CSC
Substrato inorganico: es. perlite
Substrato organico:
g
es. fibra di cocco
Altr aspetti
Altri
aspett da considerare
cons derare
nella scelta/gestione del
substrato:
Il reimpiego
- Modifiche nella granulometria
e nella composizione
Fibra di cocco
- Variazione rapporti aria-acqua
Sabbia
- Problemi fitosanitari
Reimpiego
Aria
(%)
AFD
(%)
No
35.0
27.4
Si
24.4
30.3
No
30.7
19.2
Si
13 4
13.4
34 4
34.4
Altri aspetti da considerare
nella scelta/gestione del
substrato
substrato:
Lo smaltimento
Sottoprodotto (reimpiego in altra
attività)
à)
Rifiuto (obbligo di smaltimento,
codici CER)
Substrati naturali
Substrati artificiali
SUBSTRATI ORGANICI
‐Elevata capacità di ritenzione idrica e di scambio ionico ‐Maggiore inerzia termica
M i
i
i
i
‐Smaltimento più agevole (sottoprodotto)
‐Variabilità delle caratteristiche e rapida modificazione
‐Reimpiego del substrato limitato (in generale non superiore a tre anni)
Reimpiego del substrato limitato (in generale non superiore a tre anni)
SUBSTRATI INORGANICI
‐Contenuta capacità di ritenzione idrica e di scambio ionico
‐Smaltimento (sottoprodotto/rifiuto)
‐Caratteristiche standard e costanti per un tempo più lungo
‐Il reimpiego può essere protratto per molti anni (di norma superiore ai tre anni)
Rapporti aria acqua in perlite in rapporto
alla
ll forma
f
del
d l contenitore
t it
Aria
Acqua facilmente disponibile + acqua di riserva (AFD + AR)
Acqua difficilmente disponibile (ADD)
Materiale solido (MS)
33.3 %
ARIA
22.7 %
37.0 %
AFD+AR
41.7 %
24.5 %
ADD
31.4 %
4.2 %
MS
4.2 %
Impianti di
f
fertirrigazione
-Preparazione della
soluzione nutritiva
-Gestione della
soluzione nutritiva
Acqua
Integrati in una sola
macchina o separati
Iniettori
A
B
Iniettore
Acido
Le diverse
configurazioni
La soluzione nutritiva nelle coltivazioni fuori suolo
- Composizione: rapporti ionici e concentrazione
- Conducibilità elettrica
- pH
Steiner, 1984
Composizione
C
si i
d
della
ll ssoluzione
l i
nutritiva
t iti iimpiegata
i
t nella
ll
coltivazione fuori suolo del peperone (mM/L)*
NO3-
H2PO4-
K+
Ca++
Mg++
SO4--
NH4+
Min
12.0
1.0
5.8
3.3
1.0
1.0
0.0
M di
Media
12 9
12.9
1 2
1.2
6 6
6.6
3 7
3.7
1 1
1.1
1 1
1.1
0 4
0.4
Max
14.0
1.5
7.5
4.0
1.3
1.3
1.0
* da Hoagland 1950; Sonneveld 1996; Lycoskoufis 2005; Navarro 2006; Savvas 2007
N
P
K
(kg/t)
(kg/t)
(kg/t)
Ciclo chiuso (prim.
(prim.-est.)
est.)
∆1
4.5
1.8
11.7
Ciclo aperto (prim.-est.)
30%
2.3
2.0
10.7
2.6
0.7
3.4
Su suolo (cicli diversi)
Nutrienti rilasciati nell'ambiente riferiti
alla produzione commerciale
CA, NO3- (m
mM /L)
20
15
10
5
0
0
0.1
0.2
Traspirazione (L/h)
Concentrazione di assorbimento
(CA) di nitrato in rapporto al
consumo di acqua
0.3
100 % 60 %
-
12.0
7.20
+
0.25
0.15
1.25
0.65
6 25
6.25
3 75
3.75
3.25
1.95
1.13
0.68
1.0
0.60
NO3
NH4
H2PO4
+
K,
Ca
++
Mg
++
SO4
--
-
Soluzione
nutritiva
Produzione per pianta
C mm ci l
Commerciale
Non commerciale
(BER)
T t l
Totale
Numero
Peso
(g)
Numero
Peso
(g)
Numero
Peso
(g)
100%
8.3
1469
4.7
573
12.9
2043
60%
9.5
1755
2.4
253
11.9
2008
Significatività
n.s.
*
*
*
n.s.
n.s.
“INNOVAZIONE IN AGRICOLTURA:
TECNICHE DI COLTIVAZIONE FUORI SUOLO”
20
0 Maggio
agg o 2013
0 3
c/o Ispettorato Agrario - Via Ugo La Malfa – Ragusa
Gli aspetti impiantistici e gestionali nelle coltivazioni fuori suolo ….. Alcune considerazioni …..
• Sono disponibili le conoscenze e la tecnologia per una corretta gestione di tali sistemi
• Le varianti possono essere molteplici e le scelte sotto il profilo gestionale ed impiantistico devono essere ben ponderate
• Necessità di una idonea formazione dell’operatore (agricoltore/tecnico)
• Maggiore
Maggiore connessione fra le figure coinvolte per aspetti relativi agli connessione fra le figure coinvolte per aspetti relativi agli
adeguamenti impiantisti e gestionali
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA
Comune di Ragusa
URAP Manouba
Union Régionale de l’Agriculture
et de la Pêche de Manouba
Unione Provinciale Agricoltori
Ragusa
Progetto co-finanziato dall'Unione Europea - Fondo ENPI
Svi.Med.
onlus
CRDA Manouba
Commissariat Régional au
Développement Agricole de
Manouba