Nutrizione

PROGETTO AGRIPONIC: Promozione e
diffusione della tecnologia aeroponica in
agricoltura
LA NUTRIZIONE NEL SISTEMA
AEROPONICO
Manouba - Tunis, 22 – 27 Agosto 2016
SOLUZIONE NUTRITIVA
La Soluzione Nutritiva costituisce il mezzo liquido da cui le radici delle
piante prelevano il loro fabbisogno idrico e minerale.
La nutrizione delle piante può definirsi come l’insieme dei rapporti tra la
pianta, gli elementi chimici che costituiscono il suo alimento e l’ambiente che
funge da interfaccia.
Tra gli elementi che si considerano indispensabili per le piante troviamo:
MACRO ELEMENTI:
Carbonio (C)
Idrogeno (H)
Ossigeno (O)
Azoto (N)
Potassio (K)
Fosforo (P)
Calcio (Ca)
Zolfo (S)
Magnesio (Mg)
MICRO ELEMENTI:
Ferro (Fe)
Manganese (Mn)
Zinco (Zn)
Rame (Cu)
Boro (B)
Molibdeno (Mo)
Cloro (Cl)
AZOTO (N)
Tra gli elementi minerali è senza dubbio il più importante.
Può essere presente in soluzione con due forme di ioni, nitrico (NO₃̄) ed
ammoniacale (NH₄⁺).
La prima forma è quella comunemente utilizzata dalla pianta,
mentre la seconda, quando è presente, viene assorbita in
maniera più rapida soprattutto nei periodi estivi e può
diventare tossica per la pianta quando supera il 20% - 25%
dell’azoto totale in Soluzione.
L’Azoto, nella soluzione nutritiva viene somministrato
mediante l’utilizzo dei seguenti fertilizzanti: nitrato potassio,
nitrato magnesio, nitrato d’ammonio, acido nitrico,
fosfato monoammonico, nitrato di calcio
Le carenze e gli eccessi azotati mostrano i medesimi
sintomi: eccessivo lussureggiamento, ingiallimenti, scarsa
consistenza dei frutti, scarsa serbevolezza dei frutti e delle
foglie, scarsa colorazione, riduzione della fioritura, ecc..
FOSFORO (P)
Risulta presente nella Soluzione, come ione PO₄⁻
₄⁻.
₄⁻ Viene apportato attraverso
i seguenti fertilizzanti: acido ortofosforico, fosfato monoammonico e
fosfato monopotassico.
Il problema di dosaggio eccessivo non si pongono per le
coltivazioni su suolo, dove il suolo funge da volano.
Viceversa nelle colture senza suolo, tale effetto non è
presente e quindi è fondamentale attenzionare gli eccessi.
Il Fosforo gioca un ruolo fondamentale nello sviluppo dei
palchi fiorali e del fiore in maniera particolare.
La carenza di “P” porta a foglie piccole e rigide, il
portamento della pianta è molto eretto. La crescita è scarsa,
anche se la pianta si mostra affusolata.
Nella soluzione nutritiva va bilanciato con gli ioni SO4 e
NO3.
POTASSIO (K)
Tra i cationi è certamente quello più importante, sia per le quantità assorbite
che si avvicinano a quelle dello N dall’1% al 5% della sostanza secca, che per
le innumerevoli funzioni metaboliche, alle quali partecipa attivamente.
In quantità sufficienti è indispensabile per consentire il
regolare svolgersi del processo fotosintetico.
È un potente attivatore enzimatico. Agisce infatti come
catalizzatore o coenzima, su un elevato numero di enzimi,
basilari per la vita delle piante.
L’apporto di Potassio va opportunamente bilanciato con
quello di Calcio e Magnesio e il suo dosaggio è molto legato
alla quantità di Sodio e Boro presenti nell’acqua di
irrigazione.
A causa della carenza di K, le foglie più vecchie divengono
clorotiche, poi necrotiche, a partire dai margini fogliari. Se la
carenza è grave, anche le aree intercostali possono diventare
clorotiche. All'interno delle aree clorotiche si sviluppano
macchioline necrotiche di color marroncino e biancastro.
In caso di eccesso i sintomi sono riduzione pezzatura frutti.
CALCIO (Ca)
È un macroelemento imprescindibile nella formulazione della soluzione
nutritiva.
La quantità di Ca presente nei tessuti vegetali è
importante, pari, infatti, dallo 0,5% al 2% della
soluzione secca.
Svolge una serie di funzioni definite “anti tossiche” ma
il suo eccesso può portare ad eccessimo
lussureggiamento e perdita di colore dei frutti.
Si può somministrare nella Soluzione Nutritiva
sottoforma di Nitrato di Calcio e va dosato rispettando
l’equilibrio imprescindibile tra K e Mg e la quantità di
Sodio presente nell’acqua di irrigazione.
La sua carenza causa il Marciume Apicale dei frutti. Si
manifesta a partire dalle foglie più giovani che durate la
crescita, assumono uno sviluppo stentato. Nei casi più
gravi si manifestano delle necrosi apicali sui fritti più
giovani in fase di intensa crescita.
MAGNESIO (Mg)
Anche questo elemento viene classificato erroneamente tra i microelemeti.
La quantità di Mg presente nella sostanza secca è compresa dallo 0,2% allo
0,5%.
Nella cellula vegetale, il Mg , essendo al centro dell’anello porfirinico,
ricopre un ruolo fondamentale nella fotosintesi clorofilliana.
Partecipa in modo attivo all’equilibrio reciproco tra K e Ca
Può essere apportato alla soluzione nutritiva mediante i due
fertilizzanti: solfato magnesio e nitrato magnesio.
I sintomi della carenza di magnesio si manifestano sulle
foglie più vecchie. Mostrano clorosi internervali sui
margini delle foglie, coperte da alcuni puntini necrotici di
colore da bianco a marroncino. Se la carenza è severa, le
clorosi internervali progrediscono dai margini al centro
delle foglie. Di conseguenza le foglie intere ingialliscono
fino a che le foglie più vecchie muoiono. Nei frutti si
manifesta con scarsa colorazione.
ZOLFO (S)
La quantità di S presente nella sostanza secca è compresa tra lo 0,15% e lo
0,5%.
Prende parte alla composizione di tre importanti amminoacidi: cisteina,
cistina e metionina.
Presenti in tutte le catene proteiche e nella composizione di diverse vitamine
tra le quali la vitamina B1.
Nella Soluzione Nutritiva lo ione SO4- viene inserito grazie all’impiego di
Solfato Magnesio, Solfato Potassio, Solfato Ammonico, Acido Solforico.
I sintomi di carenza si manifestano a partire dalle foglie più giovani e sono
molto simili a quelli dovuti a carenza di azoto.
FERRO (Fe)
È tra i microelementi quello più noto e studiato.
Le radici riescono ad assorbirlo soltanto sotto forma ferrosa (Fe⁺⁺) o sotto
forma chelata (EDTA, EDDHA, EDDHSA, DTPA).
La carenza si manifesta con clorosi internervali, abbastanza simili a quelle
determinate dalla carenza di Mg, che però si originano dal picciolo della
foglia più giovane e verso la lamina. Nei frutti si manifesta con decolorazioni.
RAME (Cu)
Il rame partecipa alla sintesi degli acidi nucleici, e interviene per via
enzimatica nel metabolismo dei glucidi e dei lipidi.
È costituente della plastocianina, proteina che partecipa
alla fotosintesi.
I sintomi di carenza si manifestano a partire dalle foglie
più anziane, sulle quali si manifestano una clorosi diffusa
che si estende anche alle nervature.
In genere i frutti rimangono piccoli e spesso assumono
forme irregolari.
A questi sintomi si aggiungono spesso necrosi apicali,
conseguenti ad un arresto nella crescita degli apici
vegetativi e alla loro morte.
L’eccesso di Cu determina danni rilevanti soprattutto
all’apparato radicale, che vengono intossicati e subiscono
necrosi e successivo disfacimento dei tessuti.
Nelle colture condotte senza l’utilizzo di substrati, si tende
ad innalzare le dosi di rame presente nella Soluzione, per
ridurre il rischio di diffusione di patogeni fungini e
batterici.
MANGANESE (Mn)
Ha una funzione abbastanza simile a quella svolta dal Fe, con il quale
interviene nei processi di ossido – riduzione.
Viene assorbita dagli apparati radicali solo sotto
forma bivalente (Mn⁺⁺)
Le carenze si manifestano con clorosi internervali
nelle foglie giovani, in caso di carenza molto forte
si ha un arresto della crescita della pianta.
I sintomi da eccesso, sono inizialmente simili a
quelli da carenza, sono spesso accompagnati
dalla comparsa di macchie brune sulle foglie più
anziane. In seguito assumono una pigmentazione
nera molto intensa.
BORO (B)
Viene assorbito sotto forma di BO₃⁻, per costituire dei complessi borati con
gli zuccheri e altri metaboliti. Entra nella sintesi degli acidi nucleici e delle
basi azotate, ed è indispensabile per la traslocazione degli zuccheri.
Nella preparazione della soluzione Nutritiva è importante fare attenzione alla
quantità di B contenuto nell’acqua utilizzata.
Le carenze si manifestano in modi diversi.
Come prima conseguenza si ha la comparsa di
deformazioni sugli organo più giovani seguita
da scarsa allegagione dei frutti. I frutti hanno
una crescita molto stentata o subiscono un
totale arresto di sviluppo. In condizioni di forte
carenza si evidenziano danni gravi anche sugli
apparti radicali.
I danni da eccesso, sono frequenti soltanto
quando le acque utilizzate per le irrigazioni ne
contengono in quantità eccessiva. Le aree
marginali delle foglie diventano cloritiche e
necrotizzano come intossicazione da Sodio.
ZINCO (Zn)
Agisce su diversi enzimi allo stesso modo del Mg e del Mn, quindi in molti
processi risultano intercambiabili.
È importante il suo ruolo nella sintesi dell’RNA.
I sintomi di carenza compaiono con clorosi sulle
foglie giovani, che possono essere facilmente
confuse con quelli manifestati da altri
microelementi. In questo caso, poiché lo Zn è
indispensabile alla sintesi di uno degli ormoni di
crescita, è associato ad un arresto dello sviluppo
della pianta e all’accorciamento degli internodi. Un
ulteriore sintomo tipico è la comparsa di foglie
piccole appuntite.
L’eccesso di Zn può provocare ferro deficienza.
MOLIBDENO (Mo)
Viene assorbito esclusivamente sotto forma di molibdato (MoO₄⁻⁻). È un
componente essenziale degli enzimi responsabili del metabolismo dello N.
I sintomi di carenza appaiono simili a quelli manifestati a quelli da carenza
di N, quindi è indispensabile procedere all’analisi dei tessuti fogliari. Si
manifestano con clorosi diffusa a partire dalle foglie basali accompagnata dal
resto della crescita e da una notevole riduzione nel numero di fiori
differenziati.
LOTTA BIOLOGICA
Nei SISTEMI FUORISUOLO in generale, non possono essere
applicati disciplinari di «agricoltura biologica»:
•
Le piante vanno alimentate con tutti i nutrienti dall’ Azoto al
Molibdeno;
•
Non esiste alcun nutrimento dal terreno agrario;
•
Gli impianti non supportano flocculazioni da parte dei concimi
organici;
•
L’interazione dei concimi organici decomposti provocherebbe
la formazione di Azoto Ammoniacale NH4, quindi alterazioni
nell’acidificazione della soluzione nutritiva.
LOTTA INTEGRATA
In tutti i SISTEMI FUORISUOLO possono essere
applicate tecniche di lotta integrata:
•
Utilizzo di insetti pronubi per l’impollinazione;
•
Diminuzione drastica dei trattamenti insetticidi e
fungicidi grazie alla corretta nutrizione;
•
Utilizzo dei fungicidi naturali e induttori di
resistenza;
•
Abolizione dei geodisinfettanti.
Sistemi fuori suolo : Soluzione Nutritiva
1)
2)
•
•
•
•
importante valutazione della qualità delle acque destinate
all’irrigazione;
Corretta formulazione della soluzione in funzione di:
qualità dell’acqua
tipo di coltura
fase fenologica
tipo di ciclo colturale
COMPOSIZIONE DELLA “SOLUZIONE
NUTRITIVA”
PREPARAZIONE DELLA “SOLUZIONE
NUTRITIVA”
Un metodo razionale di preparazione della soluzione è quello che prevede
l’impiego di tre soluzioni madri ad alta concentrazione, poste in vasche
separate.
La divisione degli acidi, dei sali nelle tre vasche può essere effettuata come
nell’immagine
PREPARAZIONE DELLA
“SOLUZIONE NUTRITIVA”
Per la Soluzione Nutritiva si possono utilizzare soluzioni già diluite, pronte per essere
utilizzate tal quali (soluzione figlia) o da preparare diluendole al momento del loro
impiego (soluzione madre).
In quest’ultimo bisogna seguire una tecnica ben precisa, volta ad evitare che prodotti
non miscibili vadano a finire nello stesso contenitore e che si realizzino le
concentrazioni volute.
Si dovrà disporre di 2 o 3 diversi contenitori di adeguata capienza , indicati con le lettere
A, B e C dove verranno preparate 3 soluzioni madre concentrate , ciascuna contenete solo
prodotti miscibili.
PREPARAZIONE DELLA “SOLUZIONE
NUTRITIVA”
Negli impianti a ciclo chiuso, ogni 1 – 2 mesi, la Soluzione Nutritiva è completamente sostituita,
sia per la difficoltà a mantenere i previsti rapporti tra gli elementi nutritivi, sia per possibili
problemi di ordine sanitario.
In questi impianti, normalmente si prevede un deposito di accumulo della soluzione drenata che
può essere gestita in vario modo (FILTRAZIONE, STERILIZZAZIONE, INTEGRAZIONE).
LA QUALITÁ DELL’ACQUA
Bassa Salinità
VANTAGGI:
•
Possibilità di coltivare
specie orticole e floricole;
•
Minore consumo acqua.
SVANTAGGI:
•
Maggiore consumo di
concimi minerali;
LA QUALITÁ DELL’ACQUA
Media Salinità
VANTAGGI:
•
Possibilità di coltivare
specie orticole;
•
Maggiore qualità;
SVANTAGGI:
•
Difficile coltivare
floricole.
•
Alti bicarbonati (HCO3)
LA QUALITÁ DELL’ACQUA
Acqua Gessosa
VANTAGGI:
•
Risparmio di concimi;
•
Più qualità produzioni
orticole.
SVANTAGGI:
•
Pericolo di precipitazioni
nella soluzione nutritiva;
•
Basse rese;
•
Varietà tolleranti.
LA QUALITÁ DELL’ACQUA
Alta Salinità
VANTAGGI:
•
Più qualità produzioni
orticole.
SVANTAGGI:
•
Consumi alti di Calcio
(Ca);
•
Alti bicarbonati;
•
Tossicità da Boro (B);
•
Basse rese;
•
Varietà di nicchia.
Fertilizzanti usati per la soluzione nutritiva
Per la Soluzione Nutritiva è importante l’utilizzo di fertilizzanti idrosolubili
sufficientemente puri. Si usano quasi esclusivamente sali tecnici di cui si
conosce l’esatta composizione chimica, il titolo ed il peso molecolare.
Tra gli acidi quello nitrico è il più impiegato perché corregge il pH e fornisce
parte del fabbisogno di N (NO3). In alcune colture è molto utilizzato l’acido
fosforico poiché è la fonte più economica di fosforo ed ha un potere acidificante
maggiore rispetto a quello dell’acido nitrico.
I fosfati ed i solfati non possono essere disciolti insieme al nitrato di calcio, in
acque ricche di calcio e magnesio possono essere aggiunti dopo aver acidificato
l’acqua. Il nitrato di calcio è molto utilizzato nelle soluzioni non nel caso in cui la
quantità di calcio presente nell’acqua utilizzata raggiunge già i limiti richiesti.
Il Nitrato di Potassio può essere miscelato con tutti i fertilizzanti ma si deve
tenere conto della solubilità massima di 1kg/10 litri.
Il Solfato Potassio e il Fosfato Monopotassico sono fertilizzanti usati per
apportare K2O e non possono essere miscelati col Nitrato di Calcio
Fertilizzanti usati per la soluzione nutritiva
Il nitrato di ammonio deve essere usato con molta attenzione perché può
risultare fitotossico quando fornisce N ammoniacale in dose superiore al 2025% dell’N totale.
Il fosfato monopotassico è molto utilizzato per soddisfare gli apporti di
H₂PO₄ ̄; nitrato e solfato di potassio sono impiegati per raggiungere i livelli
di K⁺ prefissati.
Il solfato di magnesio ed il nitrato di magnesio sono utilizzati per fornire Mg.
Per i microelementi sono impiegati Sali contenenti B (acido borico, borace),
Mn, Zn, Mo come ad esempio: il solfato di manganese, il solfato di zinco,
molibdato di sodio. Per il ferro si usano i chelati ferrici (edta, eddha, eddhsa,
dtpa) che evitano la reazione del ferro con altri ioni e quindi la sua
precipitazione ed insolubilizzazione.
Distribuzione della Soluzione Nutritiva
Gli impianti di distribuzione variano in base al tipo di fuori suolo:
scorrimento di un velo continuo di soluzione in strato sottile (2-3mm) in NFT
distribuzione per nebulizzazione sulle radici in aeroponica
distribuzione con impianti a goccia , nelle colture in sacchi o vasi
distribuzione per subirrigazione, da canalette o da vasche per vasi ed
idrocolturad’irrigazione deve essere munito di appositi filtri a sabbia o a rete ,
L’impianto
per evitare il passaggio di impurità con conseguenti ostruzioni. Tutte le parti
devono essere di PE o acciaio inox in modo da resistere agli acidi.
Controllo della Soluzione Nutritiva
Il controllo della soluzione e la frequenza della distribuzione possono essere
automatizzate con centraline che evidenziano situazioni anomale mediante
sistemi di allarme.
Il monitoraggio del PH e della conducibilità viene effettuato in uscita mediante
apposite sonde che semplificano il controllo e la gestioni degli impianti.
Nel caso di impianti a ciclo chiuso si ha il rischio della diffusione di malattie
attraverso la soluzione riciclata, la quale dovrà essere opportunamente
disinfettata attraverso trattamenti termici, filtrazione, ozono, raggi
ultravioletti, clorazione.
Dott. Walter Fidone
[email protected]
Mob.: +393662676146