Diapositiva 1 - Informatore Agrario

MACFRUIT 2015
25 SETTEMBRE 2015
Sala Workshop Padiglione D5
FERTIRRIGAZIONE:
TECNICHE E
PRODOTTI INNOVATIVI
Luca Incrocci
Dip. Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-Ambientali,
Università di Pisa
Sommario degli argomenti
1. Parte introduttiva: principi di fertilizzazione
• Elementi nutritivi e loro funzione nella pianta
• Quantità e meccanismi di assorbimento dei nutrienti da parte della
pianta
• Disponibilità di nutrienti nel terreno: influenza del pH e fenomeni di
antagonismo
• Concetto del livello di nutriente ottimale…..
2. La tecnica della fertirrigazione
• Breve descrizione di come impostare un piano di concimazione
• Descrizione del diagramma di flusso del software, degli INPUT
richiesti e degli OUTPUT forniti
3. Novità tecniche
• Filtrazione;
Uso di sensori dielettrici per pilotare l’irrigazione;
Fertirrigatori SMART
Prodotti per la fertirrigazione (escluso biostimolanti): concimi acidi,
concimi completi con calcio;
Per approfondimenti…..
Materiale divulgativo presente nel WEB
www.cespevi.it
Materiale divulgativo presente nel WEB
http://www.cespevi.it/AZORT/azort.html
http://www.cespevi.it/softunipi/softunipi.htm
Meccanismi di assorbimento dei
nutrienti da parte della pianta
Assorbimento a livello radicale di acqua e nutrienti
Cellula radice
Acquaporine
Acqua
Acqua
Vacuolo
CO2
OHAnH+
Cat+
OHAnH+
Cat+
Trasportatori
di membrana
Cat+= CATIONE (POTASSIO, CALCIO, MAGNESIO, AMMONIO,SODIO....)
An-= ANIONE (NITRATO, FOSFATO, SOLFATO, CLORURO,....)
Meccanismo assorbimento nutrienti
Esterno cellula radice
Interno cellula radice
Assorbimento nutrienti:
-richiede energia;
-efficiente basta concentrazione bassa;
-il trasportatore specifico può fare errori…
-competitori: ioni simili con stessa carica
RELAZIONI MINERALI DELLE PIANTE:
movimento dei nutrienti nel mezzo di crescita.
Diffusione
I nutrienti raggiungono la radice della
pianta in tre modi:
a) diffusione; è molto lenta e si ha
quando si spostano da una zona
più concentrata ad una meno.
Flusso di massa
K+
b) Spostamento per flusso di massa
(es con l’acqua di irrigazione);
Intercettamento
c) Per intercettamento (elementi
absorbiti sui colloidi del substrato
o del terreno)
RELAZIONI MINERALI DELLE PIANTE:
movimento dei nutrienti nella pianta.
foglie
giovani
fiori
foglie
mature
frutti
radici
FLUSSO XILEMATICO
(acqua, nutrienti, ormoni)
FLUSSO FLOEMATICO
(CORG, acqua, nutrienti, ormoni)
Sistemi di trasporto linfatico
all’interno della pianta
Risultati: relazione tra produzione e N
apportato
30
y = 10.43 + 0.04 x
R2 = 0.23
n =20
25
PPF (t ha-1)
PPF (t ha-1)
30
20
10
20
15
10
y = -26.54+47.08(1-e-0.109 x )
5
0
P<0.05; R2=0.79
n=20
0
0
50
100
150
200
N apportato (kg ha-1)
Scarsa correlazione tra livello di
produzione di biomassa fresca e
dose di N somministrata
0
10
20
30
40
50
Nmin (mg kg-1PS)
Buona correlazione tra livello
produttivo della coltura e dose di
N minerale medio presente nel
terreno
12
IMPORTANZA DEGLI ELEMENTI NUTRITIVI
LISCIVIAZIONE
CRESCITA-PRODUZIONE
OBIETTIVO: STARE IL PIU’ POSSIBILE ALLA CONCENTRAZIONE OTTIMALE
carente
carente
adeguata
adeguata
eccessiva
eccessiva
QUANTITA’ DI NUTRIENTI NEL SUOLO
Relazione tra disponibilità dei nutrienti e crescita
(e produzione) delle piante coltivate
contenuto di nutrienti
nel terreno
CONCIMAZIONE DI FONDO + CONCIMAZIONI FRAZIONATE
Intervallo
ottimale
contenuto di nutrienti
nel terreno
periodo di coltura
FERTIRRIGAZIONE
Intervallo
ottimale
periodo di coltura
A) Terreno organico
B) Terreno minerale
DISPONIBILITA’ DEGLI ELEMENTI
NUTRITIVI
TOSSICITÀ
TOSSICITÀ
Mn
Ca
Fe
N-ammonio
B
pH bassi favoriscono la
mobilità dei ioni metallici
(Fe, Cu, Mn, Zn) e del boro
CU
Zn
N-ammonio
Na
DEFICIENZA
ELEMENTI
DISPONIBILI
DEFICIENZA
Ca
Fe
Mg
Mn
P
B
K
Cu
S
Zn
Mo
P
Mg
5.5
pH range
6.5
pH alti favoriscono la
mobilità di Ca e NH4, ma
possono provocare clorosi
(da Fe, Mn) e altre carenze
Equilibrio acido carbonico, bicarbonati e
carbonati nell’acqua
pH 3.8
H2CO3
pH 8.3
HCO3-
CO32-
NEUTRALIZZAZIONE BICARBONATI ACQUE
IRRIGUE
Il pH ottimale si aggira intorno a 5.5-6.0: è massima la
solubilità degli elementi e l’assorbimento.
Nelle acque esiste un sistema tampone, principalmente
costituito dallo ione bicarbonato:
[CO2] +[H2O]
Acido
[H2CO3]
[HCO3-] + [H3O+]
(K1 = 4.45 *10-7 = pK1=6.35)
NEUTRALIZZAZIONE BICARBONATI ACQUE
IRRIGUE : esempio
Acqua con 10 mEq di bicarbonati
pH desiderato 5.8
[HA] = [HCO3-]/(1+10pH-pKa) pKa H2CO3 = 6.35
= 10/(1+105.8-6.35)
= 10/(1+ 10-0.55) = 10/(1+0.282)=7.80 mE
Gestione della concimazione
sistema predittivo (piano di
concimazione) o sistema correttivo
(mantenimento concentrazione
nutrienti nella soluzione circolante)?
Sistema predittivo e correttivo
Metodo Correttivo
(Es: estratto acquoso
1:2 V:V)
Feed-back
GREEN-FERT
Metodo Predittivo
(Piano di
concimazione)
CAL-FERT
Assorbimento
coltura e apporto
necessario
Estratto
acquoso
1: 2 V .V
Ricetta nutritiva/
dose di nutriente
Rifornimento
idrico
Crescita settimanale
della coltura
Consumo idrico
settimanale
Asportazione
settimanale di
nutrienti
Approccio Feed-Forward
Bilancio dei nutrienti
(Software CAL-FERT)
Settaggio del
fertirrigatore
(pH, EC)
Approccio Feed-back
Estratto acquoso 1.2 V:V
(Software GREEN-FERT)
Concentrazione della
soluzione nutritiva
(ricetta nutritiva)
Calcolo della soluzione
stock
(Software SOL-NUTRI)
OTTIMIZZARE LA CONCIMAZIONE (specie quella AZOTATA):
DIVERSI APPROCCI…….A VARIE SITUAZIONI
Ortiva di pieno campo
Nessun controllo
della LISCIVIAZIONE
Ortiva di pieno campo
estiva fertirrigata
Discreto controllo
della LISCIVIAZIONE
CAL-FERT
Piano di concimazione
Ortiva in serra fertirrigata
Possibile totale
controllo della
LISCIVIAZIONE
GREEN-FERT + SOL-NUTRI
Calcolo fertirrigazione
Metodo Sonneveld-Voogt per il
pilotaggio della fertirrigazione
Pagina 94
manuale
AZORT
Estratto
acquoso
Estratto
acquoso
Valori di riferimento
concimazione di fondo
Valori di riferimento
soluzione standard
Concimazione
di fondo
(lavaggio terreno?)
Fertirrigazione
(soluzione standard)
Valori di riferimento
fertirrigazione
Fertirrigazione
(soluzione corretta)
CAL-FERT
vedi pag. 56
manuale azort
 Foglio di Excel per il calcolo del piano di concimazione per le
piante ortive;
 Si basa su un bilancio dei nutrienti preventivo NPK, basato su:
 Analisi del terreno (almeno per N) di massimo 2 mesi
 Asportazioni coltura su livello produttivo ipotizzato;
 Stima la mineralizzazione della SO e residui colturali sulla
base di dati climatici decadali;
 Possibilità di inserire dati clima;
 Algoritmi per calcolo apporti da residui CP e lisciviazione
(bilancio idrico su stima sistema FAO consumo idrico
coltura);
 Calcola dose di arricchimento e produzione.
CALCOLATORE FERTILIZZAZIONE: CAL-FERT
Start
1 Dati aziendali
e selezione
dati clima
Database
dati clima
Database
dati coltura
3 Dati coltura:
-inizio-fine ciclo
-produzione
-irrigua o no
2 Dati terreno:
-tessitura
-analisi chimica
Report
(stampa)
4 Precessioni
colturali:
-inizio-fine ciclo
-produzione
-interro residui
Database
concimi organici
5 Concimazioni
organiche:
-Tipo e quantità
-Data interro
Calcolo bilancio nutritivo N, P2O5, K2O
Apporti:
Perdite:
-Mineralizzazione SO
-Asportazioni coltura
-Mineralizzazione residui -Lisciviazione
-Concimazioni organiche -Denitrificazione,
-Pioggia o irrigazione
volatilizzazione
-Fissazione, insolubilizzazione
Home page CAL-FERT
Esempio: spinacio; CP pomodoro industria
 Altri input:
 Terreno con NMIN= 26.5 ppm; ben dotato P e K
 Coltura spinacio: semina 10/09-raccolta 20/10; 120 qli
 CP: pomodoro industria 40 qli; paglia interrata
 No concimazioni organiche
Esempio: spinacio; CP pomodoro industria
Esempio: spinacio; CP pomodoro industria:
OUT-PUT grafici
Esempio: spinacio; CP pomodoro industria:
OUT-PUT grafici
Impiantistica: principali novità
•Filtrazione: filtri a rete autopulenti;
•Utilizzo di sensori dielettrici per pilotaggio
irrigazione e fertirrigazione
•Fertirrigatori computerizzati SMART,
portatili
Impiantistica: filtro autopulente
Sensori dielettrici
TDR
(Time Domain
Reflectometry)
Misurano il tempo con cui l’onda viene riflessa
FDR
(Frequency Domain
Reflectometry)
Misurano la frequenza dell’onda riflessa. Range lavoro: da 10 a 300 MHz
Sotto 50 MHz forte influenza della salinità





Sensori dielettrici (volumetrici
Accuratezza
Costo basso (100-350 € per solo VWC; 350-900 € VWC+EC)
Facile uso
Non necessitano di particolare manutenzione
Misura di più variabili (es. temperatura e salinità, WET)
 Necessitano di una calibrazione substrato-specifica
WET sensor con lettore portatile
HH2
Sonda GS3 (Decagon Device)
Sensori dielettrici:
cosa misura ad esempio il sensore WET®?

Permittività (e)

Temperatura (T)
•
Bulk EC (s)
(q) Contenuto idrico
volumetrico
(sP) EC della soluzione
circolante
La sP è il parametro
chiave nella gestione
dello stress salino
radicale.
Sensori dielettrici:
cosa misura ad esempio il sensore WET®?
Prototipo di fertirrigatore installato a
Pistoia
-
Acqua di
pozzo
(GW)
EC
Acqua
reflua
(RW)
pH
Fertirrigatore
(Spagnol MCi 300)
Fertirrigatore
computerizzato portatile
. Permette di ammortizzare il
costo della macchina
Ottima precisione
Possibilità di variare
facilmente ricette e controllo
varie colture
Possibilità di acidificare
senza problemi nel cambio
della sorgente irrigua
Conclusioni
 Ottimizzare la fertirrigazione:
 Ridurre il minimo possibile la lisciviazione;
 Occorre mantenere adeguato rapporto ionico nel terreno
 Importante fare acidificazione dell’acqua irrigua.
 Nel futuro la fertirrigazione sarà sempre più importante e
avrà ruolo fondamentale nella agricoltura di precisione
Non giocare a mosca
cieca con il concime:
spendi di più e inquini
l’ambiente!!!
“Marciume apicale” dei frutti di pomodoro:
influenza dei fattori ambientali e nutrizionali
Temp.
UR
Luce
peso
Flusso idrico
acqua floematica 85-95%
acqua xilematica 5-15%
Umidità
EC
K/Ca
NH4+
temp.
10
20
30
40
50
60
giorni
Esempio: spinacio precoce; CP grano duro
 Altri input:
 Terreno con NMIN= 10 ppm; ben dotato P e K
 Coltura spinacio: semina 10/09-raccolta 20/10; 120 qli
 CP: grano duro 40 qli; paglia interrata
 No concimazioni organiche
Output: Esempio: spinacio precoce –grano duro
Output grafici N (solo indicativi)
Output grafici N (solo indicativi)
Output grafici P2O5 (solo indicativi)
Output grafici P2O5 (solo indicativi)
Output grafici K2O (solo indicativi)
Output grafici K2O (solo indicativi)