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La coltivazione fuori suolo: aspetti impiantistici e gestionali
F. Giuffrida, C. Leonardi
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 Volume Acqua Acqua rizosfera della
rizosfera(L/pianta)
qdisponibile
(%)
qdisponibile
(L/pianta)
Suolo (sabbioso) 150 8 12
Perlite 6 10 0.6
Perlite/torba 6 28 1 7Perlite/torba 6 28 1.7
Nutrient film technique (NFT)
1q ( )
La coltivazione fuori suolo: perché?
Altri fumiganti (D-D soil)
Bromuro di metile Colture fuori metile suolo
bInnesto erbaceoSolarizzazione
La coltivazione fuori suolo: perché?La coltivazione fuori suolo: perché?
Vantaggi• Maggiore efficienza d’uso di
Svantaggi• Maggiore efficienza d uso di
acqua e nutrienti• Miglior controllo delle condizioni
fit it i
• Costi di impianto elevati• Elevata specializzazione del
personalefitosanitarie
• Standardizzazione delle produzioni
• Strutture di protezione non adeguate
• Smaltimento di materiali • Automazione (substrati, contenitori, ecc.)
Superficie delle aziende interessate alla
l ti t tt i l i d
Superficie delle aziende interessate alla coltivazione fuori suolo (ha).
relativa a tutte per singola aziendasuperficie le aziende Minima Media Massima
Totale 189.3 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 coperta p pdel 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 Superficie (%)
coltivazione fuori suolo in rapporto alla natura del substrato
Lapillo vulcanico 22.9 Pietra lavica frantumata 17.3 Argilla espansa 12.8 Argilla espansa + fibra di cocco 11 6 Argilla espansa + fibra di cocco 11.6 Torba + perlite + lapillo vulcanico 6.5 Fibra di cocco + perlite 6.2 Lana di roccia 5.2 Sabbia 5.0 Argilla espansa + torba 4.7 Fibra di cocco 3.5 Torba 3 1 Torba 3.1 Perlite 0.46 Fibra di cocco + lapillo vulcanico 0.43 Vinacce + pietra lavica frantumata 0.31 p
Incidenza percentuale della superficie occupata dai sistemi di coltivazione fuori suolo in rapporto alla natura del contenitore
Contenitori Superficie(%) Vaso in plastica 42.7 pCanalina in polipropilene 30.2 Canalina in polistirolo 12.2 C n lin in p li til n 7 6 Canalina in polietilene 7.6 Sacchi orizzontali 5.4 Canalina in cemento 1.9
Elevata variabilità dei contenitori e dei substrati adottati
Maggiori difficoltà nella messa a punto di
e dei substrati adottati
Maggiori difficoltà nella messa a punto dicriteri per la gestione della soluzione nutritiva
39.5 %60 5 %60.5 %
Numero degli interventi irrigui e volume di soluzione t iti t t i i t t
i t ti i i i l / i t
nutritiva apportata per ciascun intervento
n. interventi irrigui volume/pianta
Autunno-inverno
Primavera-estate
ml inverno -estate
minimo 1 3 50
Medio 5 11 254 Medio 5 11 254
massimo 12 25 2000
L’estrema variabilità sia del volume che della frequenzadella fertirrigazione non sempre è apparsa correlata condella fertirrigazione non sempre è apparsa correlata conle diverse caratteristiche dei substrati o con le esigenzedelle differenti colturedelle differenti colture
Concentrazione dei Concentrazione dei macroelementi (mg/l)
nelle soluzioni nutritive
Azoto Fosforo Potassio Calcio Magnesio N P K C M
impiegate per il pomodoro
pH 5.5 ÷ 6.5 N P K Ca Mg 270 47.5 359 235 63.4 200 30.8 232 190 53 210 28 6 277 210 42
pCE 2.5 ÷ 4.1 dS/m
210 28.6 277 210 42 200 26.4 224 225 49 298 93.7 458 78 80 189 46 2 294 273 50 189 46.2 294 273 50
media 227.8 45.5 307.3 201.8 56.2
carenza di informazioni circa la composizione della soluzionecarenza di informazioni circa la composizione della soluzionenutritiva più idonea per il pomodoro nell’area oggetto diindagineg
apporto di nutrienti calibrato anche alla tipologia varietale
Principali caratteristiche per la scelta e la gestione di un substrato di coltivazionegestione di un substrato di coltivazione
Caratteristiche fisiche:‐ Densità apparente‐ Porosità
Caratteristiche fisiche:‐ Densità apparente‐ Porosità‐ Porosità‐ Capacità per l’aria‐ Capacità per l’acqua o di ritenzione idricaC l ifi t
‐ Porosità‐ Capacità per l’aria‐ Capacità per l’acqua o di ritenzione idricaC l ifi t‐ Calore specifico apparente‐ Calore specifico apparente
Caratteristiche chimiche:‐ Capacità di scambio cationico (CSC)pH
Caratteristiche chimiche:‐ Capacità di scambio cationico (CSC)pH‐ pH
‐ Salinità‐ Contenuto in nutrienti
‐ pH‐ Salinità‐ Contenuto in nutrienti
Substrato Densità Porosità Capacità Capacità AcquaSubstrato Densitàapparente (kg/m3)
Porosità totale (% vol.)
Capacità aria (% vol.)
Capacità acqua (% vol.)
Acqua facilmente disponibile (% vol.)( )
Lana di roccia 80‐90 94‐97 10‐15 80‐85 75‐80Lana di roccia 80 90 94 97 10 15 80 85 75 80
Argilla espansa (4 10 mm)
500‐600 85‐90 60‐70 35‐40 10‐15(4‐10 mm)
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
Fibra di cocco 90 90 95 25 30 65 70 35 40Fibra di cocco 90 90‐95 25‐30 65‐70 35‐40
Substrato Capacità di pHSubstrato Capacità di scambio cationica
(meq/100g)
pH
Lana di roccia 0 2 7 7 5Lana di roccia 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
Torba bionda 100‐200 2.5‐4
Fibra di cocco 60‐130 5‐6.8
Scelta del substrato
- Costo e reperibilità- Caratteristiche standardizzate
Gestione alimentazione idrica e minerale- Gestione alimentazione idrica e minerale- Riutilizzo- SmaltimentoSmaltimento
La gestione dell’irrigazione
È importantissima e da essa dipendono i risultati produttivi della coltura
Carenza idrica determina stress alla coltura i ifi ti id i i d i li lli d tti icon significative riduzioni dei livelli produttivi
òEccesso idrico può determinare: /asfissia radicale (ridotto accrescimento della pianta) nei substrati con bassa capacità per l’aria e p p/spreco di acqua e nutrienti nei sistemi di coltivazione a ciclo aperto
EnnaEnna
CataniaCatania
TrapaniTrapani
PalermoPalermo
MessinaMessina
CaltanissettaCaltanissetta
RagusaRagusa
SiracusaSiracusa
AgrigentoAgrigento
Carta regionale delle zone vulnerabili
da nitrati di origine agricola
Regione Siciliana
Assessorato Agricoltura e ForesteDipartimento Regionale Interventi Strutturali
Assessorato Territorio ed AmbienteDipartimento Regionale Territorio ed Ambiente
Febbraio 2005
1:250.000Scala
Realizzazione cartografica a cura di:
0 10 20 30 40 505
Km
Legenda
Zone non vulnerabili
Zone vulnerabili
Province
Bacini Idrografici
Specchi d'acqua
Idrografia
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
Dipende dal consumo idrico della coltura
e dalla percentuale di dilavamento necessaria per contenere l’accumulo di sali nel
(evapotraspirazione)
substrato
Dose
Di norma si fa riferimento all’acqua facilmente disponibile considerando diverse soglie per l’intervento (% AFD)
Substrato Acqua facilmenteSubstrato Acqua facilmente disponibile (%
vol.)
L di i 75 80Lana di roccia 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
Volumeirrig. 14 %
tota
leos
ità
tPo
ro
Frequenza dell’irrigazione )
E’ legata al consumo di acqua dellacoltura la cui misurazione fa
a) criteri empirici(frequenze e volumi diirrigazione controllati da
ti l ti llcoltura la cui misurazione fariferimento a:
a) criteri empirici
un timer, regolati sullabase dell’esperienzaacquisita dall’operatore)) p
a) alla stima dell’evapotraspirazione
a) al contenuto in acqua del substrato
b) Stima dell’evapotraspirazione (ETE)
‐ETE (mm) Equazione di Penman‐Monteith
‐ETE (mm)= ETE/ETP x 0 4 x RG (MJ/m2)L t i i è i fl t d ETE (mm) ETE/ETP x 0.4 x RG (MJ/m )ETE/ETP = 0.7‐0.8
‐ETE (mm)= a LAI x RG x 0.4 + b x LAI x VPD
La traspirazione è influenzata da:‐Radiazione‐Deficit di vapore (VPD)Area fogliare (LAI) ( )
a=0.2‐0.4; b=0.01‐0.2
mm= litri/m2
‐Area fogliare (LAI)‐Resistenza stomatica (stato idrico e specie)
c) Contenuto volumetrico di acqua nel substratosubstrato
- Direttamente: s s i TDR FDRsensori TDR, FDR
- Indirettamente (curva di ritenzione): tensiometri
Non molto attendibili per substrati grossolanig
Nutrienti trattenuti dal substratoAltri aspetti da considerare
nella scelta/gestione del Nutrienti trattenuti dal substrato
Nutrienti nella soluzione circolante
nella scelta/gestione del substrato:
La capacità di Nutrienti nella soluzione circolanteLa capacità di scambio ionico
Substrato Capacità di scambio cationica
(meq/100g)
pH
(meq/100g)
Lana di roccia 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 100 200 2 5 4Torba bionda 100‐200 2.5‐4
Fibra di cocco 60‐130 5‐6.8
Altri aspetti da considerare pnella scelta/gestione del
substrato:
Inerzia chimica del substrato
Equilibrio rapido nei substrati a q pbassa CSCEquilibrio lento (anche settimane) nei substrati ad elevata CSC
Substrato inorganico: es. perliteSubstrato organico: es. fibra di coccog
Altri aspetti da considerare Altr aspett da cons derare nella scelta/gestione del
substrato:
Il reimpiego
Reimpiego Aria(%)
AFD(%)
Fibra di cocco No 35.0 27.4- Modifiche nella granulometria e nella composizione
Si 24.4 30.3Sabbia No 30.7 19.2
Si 13 4 34 4
e nella composizione
- Variazione rapporti aria-acquaSi 13.4 34.4
- Problemi fitosanitari
Altri aspetti da considerare nella scelta/gestione del
substrato: substrato
Lo smaltimento
Sottoprodotto (reimpiego in altra à)attività)
Rifiuto (obbligo di smaltimento, codici CER)
Substrati naturaliSubstrati artificiali
SUBSTRATI ORGANICI‐Elevata capacità di ritenzione idrica e di scambio ionico M i i i i‐Maggiore inerzia termica‐Smaltimento più agevole (sottoprodotto)‐Variabilità delle caratteristiche e rapida modificazioneReimpiego 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 ll f d l t it
Acqua facilmente disponibile + acqua di riserva (AFD + AR)
alla forma del contenitore
AriaAcqua facilmente disponibile + acqua di riserva (AFD + AR)Acqua difficilmente disponibile (ADD)Materiale solido (MS)
33.3 %37.0 %
ARIAAFD+AR
22.7 %41.7 %
24.5 %4.2 %
ADDMS
31.4 %4.2 %
-Preparazione della soluzione nutritiva
Impianti di f soluzione nutritiva
-Gestione della soluzione nutritiva
fertirrigazione
soluzione nutritiva
Integrati in una sola macchina o separati
Acqua
macchina o separati
IniettoriIniettori
A B
Iniettore
Acido
Le diverse configurazioni
La soluzione nutritiva nelle coltivazioni fuori suolo
- Composizione: rapporti ionici e concentrazione- Conducibilità elettrica- Conducibilità elettrica- pH
Steiner, 1984
C si i d ll s l i t iti i i t ll Composizione della soluzione nutritiva impiegata nella 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 0.0M di 12 9 1 2 6 6 3 7 1 1 1 1 0 4Media 12.9 1.2 6.6 3.7 1.1 1.1 0.4Max 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.-est.) ∆ 1 4.5 1.8 11.7Ciclo chiuso (prim. est.) ∆ 1 4.5 1.8 11.7
Ciclo aperto (prim.-est.) 30% 2.3 2.0 10.7
Su suolo (cicli diversi) 2.6 0.7 3.4
Nutrienti rilasciati nell'ambiente riferitialla produzione commerciale
20m
M /
L)15
, NO
3-(m
5
10
CA
0
5
Traspirazione (L/h)
0 0.1 0.2 0.3Traspirazione (L/h)
Concentrazione di assorbimento (CA) di nitrato in rapporto al
consumo di acqua
100 % 60 %
NO3- 12.0 7.20
NH4+ 0.25 0.15
H2PO4- 1.25 0.65
K+ 6 25 3 75K , 6.25 3.75Ca++ 3.25 1.95Mg++ 1.13 0.68
Produzione per pianta
Soluzione C mm ci l Non commerciale T t l
SO4-- 1.0 0.60
nutritiva Commerciale (BER) Totale
Numero Peso (g)
Numero Peso(g)
Numero Peso(g)(g) (g) (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 Maggio 20130 agg o 0 3c/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 connessione fra le figure coinvolte per aspetti relativi agliMaggiore connessione fra le figure coinvolte per aspetti relativi agli adeguamenti impiantisti e gestionali
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA
Progetto co-finanziato dall'Unione Europea - Fondo ENPI
URAP ManoubaUnion Régionale de l’Agriculture
et de la Pêche de ManoubaUnione Provinciale Agricoltori
Ragusa Svi.Med. onlus
CRDA ManoubaCommissariat Régional au Développement Agricole de
ManoubaComune di Ragusa