Pomodoro coltivato senza suolo

Progetto di Ricerca per potenziare la competitività
di Orticole in aree Meridionali (PROM)
Delibere CIPE 17/2003 e 83/2003
D.MiPAF 208/7303/05 del 22.7.2005
Ricerca N. 2
La coltivazione senza suolo del pomodoro
Responsabile: Dr Accursio Venezia
Centro di Ricerca per l’Orticoltura
[email protected]
Pomodoro coltivato senza suolo
Sistema aperto/chiuso e subirrigazione
Questa nota è una sintesi dei risultati della ricerca sulla coltivazione senza suolo
del pomodoro del Progetto di Ricerca per potenziare la competitività di Orticole
in aree Meridionali (PROM), presentati in una giornata di studio, il 23 ottobre
2008 nell’azienda di Battipaglia del CRA-ORT. Nella prima parte vengono
riassunte le basi della coltivazione senza suolo del pomodoro, prevalentemente
in base all’esperienza olandese con substrato irrigato a goccia in sistema aperto,
con una parte della soluzione nutritiva rilasciata nell’ambiente, e chiuso, senza
alcun rilascio di soluzione. Nella seconda parte vengono presentati i risultati
della ricerca per la subirrigazione in sistema chiuso con il metodo dei vasi in
canaletta, modalità facile da gestire ed economica in confronto all’irrigazione
a goccia. Seguono i risultati del confronto della subirrigazione in canaletta in
sistema chiuso con l’irrigazione a goccia in sistema aperto e chiuso. Infine sono
riportati i risultati di saggi aziendali con irrigazione a goccia in sistema aperto,
con uso di acque saline, per vari tipi di pomodoro.
Pontecagnano, settembre 2009
Personale e collaborazioni
Alle attività oggetto di questa nota hanno partecipato: Dr Aniello Bacco
(collaboratore a contratto), D.ssa Ida Chiancone (collaboratrice a contratto),
Dr Carlo Di Cesare (CTER), Sig. Mario Farina (OTER), Sig. Andrea Landi
(OTER), D.ssa Marija Stipic (collaboratrice a contratto), Dr Filippo Piro (Dir.
di ricerca). La D.ssa Maria Luisa Palermo (Assessorato Agricoltura Regione
Siciliana, SOAT 77, Mazara del Vallo, TP) ha curato l’attività dimostrativa
realizzata presso l’azienda agricola Tommaso Pantaleo di Mazara del Vallo; il
Dr Luigi Conelli, (Assessorato Agricoltura della Regione Campania,
STAPA-CePICA Napoli, CeSA Nola) quella realizzata presso l’azienda agricola
cooperativa Le Campanelle di Mariglianella.
Documento redatto con LATEX1 e classe scrbook (Koma script)2
1
Lamport L., 1994. LaTeX – A document preparation system. 2nd Ed. Addison-Wesley.
URL http://www.latex-project.org.
2
Neukam F., Kohm M., Kielhorn A., KOMA-Script, a versatile LATEX 2 bundle. URL
http://www.komascript.de.
Sommario
1 Introduzione
1.1 Soluzione nutritiva . . . . . . .
1.2 Substrato di coltura . . . . . . .
1.3 Irrigazione a goccia . . . . . . .
1.3.1 Sistema aperto . . . . .
1.3.2 Sistema chiuso . . . . .
1.3.3 Salinità dell’acqua . . .
1.4 Subirrigazione in vaso . . . . . .
1.4.1 Condizioni per il sistema
1.4.2 Salinità dell’acqua . . .
1.5 Prospettive . . . . . . . . . . .
1.6 Obiettivi della ricerca . . . . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
chiuso
. . . .
. . . .
. . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2 Attività e risultati
2.1 Subirrigazione con acqua di buona qualità . . . . . . . . .
2.1.1 Materiali e metodi . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2 Risultati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Subirrigazione con acqua di mediocre qualità . . . . . . . .
2.2.1 Materiali e metodi . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.2 Risultati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Subirrigazione in confronto con irrigazione a goccia . . . .
2.3.1 Materiali e metodi . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.2 Risultati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3 Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 Sistema aperto presso aziende agricole . . . . . . . . . . .
2.4.1 Saggi presso l’azienda Le Campanelle . . . . . . . .
2.4.1.1 Saggio con acqua della qualità disponibile
2.4.1.2 Saggio con acqua salina . . . . . . . . . .
2.4.2 Saggi presso l’azienda Tommaso Pantaleo . . . . . .
2.4.2.1 Materiali e metodi . . . . . . . . . . . . .
2.4.2.2 Risultati . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
9
9
10
12
12
13
14
16
17
17
18
18
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
19
19
19
20
25
25
25
30
30
31
35
37
37
37
40
44
44
45
Conclusioni
49
Letteratura citata
51
3
Elenco delle tabelle
1.1
1.2
Proprietà fisiche dei substrati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Soluzioni nutritive consigliate e concentrazione di assorbimento . 13
2.1
2.2
Acqua e soluzioni nutritive utilizzate nell’azienda Le Campanelle
Produzioni ottenute nei saggi condotti presso l’azienda Le Campanelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Acqua e soluzioni nutritive utilizzate nei saggi presso l’azienda
Pantaleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Produzioni ottenute nei saggi condotti presso l’azienda Pantaleo
2.3
2.4
5
38
40
44
46
Elenco delle figure
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
EC della SN a piena e mezza forza. Esperimento con acqua di
buona qualità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
pH della SN a piena e mezza forza. Esperimento con acqua di
buona qualità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
EC e pH degli estratti acquosi del substrato. Esperimento con
acqua di buona qualità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Produzione di sostanza secca in relazione alla forza della soluzione, durata media giornaliera dell’irrigazione e frequenza di
rinnovo della soluzione. Esperimento con acqua di buona qualità
Prodotto totale, commerciabile e di scarto in relazione alla forza
della SN. Esperimento con acqua di buona qualità . . . . . . . .
Concentrazione di elementi nella biomassa epigea in relazione
alla concentrazione nella SN. Esperimento con acqua di buona
qualità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Particolari dell’esperimento di subirrigazione con acqua di buona
qualità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Effetto della concentrazione di sale aggiunto all’acqua irrigua su
EC e pH della SN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Variazioni delle concentrazioni di N-NO3 e Cl nella soluzione circolante in relazione al ciclo colturale, alla gestione della soluzione
e alla concentrazione di sale aggiunto all’acqua irrigua . . . . . .
Andamento dell’EC e del pH nel substrato in relazione al regime
di impiego e alla concentrazione di sale aggiunto all’acqua irrigua
Prodotto commerciabile, scarto e peso medio del frutto commerciabile per grappolo in relazione alla posizione del grappolo, al
regime di impiego e alla concentrazione di sale aggiunto all’acqua
irrigua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Prodotto totale e commerciabile in relazione alla concentrazione
di sale aggiunto all’acqua irrigua e alla gestione della SN . . . .
Particolari dell’esperimento di subirrigazione con acqua di mediocre qualità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Consumi giornalieri e totali di soluzione nutritiva in relazione a
tre sistemi di coltura senza suolo del pomodoro ciliegino e due
livelli di concentrazione di sale aggiunto all’acqua irrigua . . . .
Volume, EC e pH della soluzione drenata per il sistema aperto a
goccia in relazione alla concentrazione di sale aggiunto all’acqua
irrigua e al ciclo colturale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
20
21
22
22
23
23
24
26
26
27
28
28
29
31
32
2.16 EC e pH della soluzione fornita nel sistema aperto a goccia
e della soluzione ricircolata nel sistema chiuso a goccia e per
subirrigazione in relazione alla concentrazione di sale aggiunto
all’acqua irrigua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.17 EC e pH degli estratti del substrato in relazione alla posizione, al
sistema di coltura e alla concentrazione di sale aggiunto all’acqua
irrigua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.18 Produzione di biomassa in relazione al sistema di irrigazione e
alla concentrazione di sale aggiunto all’acqua irrigua . . . . . .
2.19 Produzione commerciabile, peso medio del frutto commerciabile
e percentuale di scarto per ordine di grappolo in relazione al
sistema di irrigazione e alla concentrazione di sale aggiunto
all’acqua irrigua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.20 Produzione commerciabile per area e peso medio del frutto in
relazione al sistema di irrigazione e alla concentrazione di sale
aggiunto all’acqua irrigua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.21 Particolari dell’esperimento di confronto della subirrigazione con
l’irrigazione a goccia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.22 Consumi di SN e drenato scaricato (cumulativo) nei saggi presso
l’azienda Le Campanelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.23 Andamento della EC e della frazione percentuale della soluzione
drenata nei saggi presso l’azienda Le Campanelle . . . . . . .
2.24 EC e pH dell’estratto in acqua del substrato nei saggi condotti
presso l’azienda Le Campanelle . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.25 Prodotto commerciabile e peso del frutto nel saggio con acqua
più salina presso l’azienda Le Campanelle . . . . . . . . . . . .
2.26 Relazioni del peso del frutto con residuo secco e acidità titolabile
dei prodotti ottenuti nel saggio condotto con acqua salina presso
l’azienda Le Campanelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.27 Particolari dei saggi presso l’azienda Le Campanelle . . . . . .
2.28 Consumo della SN e rilascio di drenato nei saggi condotti presso
l’azienda Pantaleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.29 EC e pH della SN e del drenato rilasciato nei saggi condotti
presso l’azienda Pantaleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.30 Flussi di produzione durante il ciclo colturale nei saggi condotti
presso l’azienda Pantaleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.31 Variazioni del peso medio del frutto commerciabile nei saggi
condotti presso l’azienda Pantaleo . . . . . . . . . . . . . . . .
2.32 Particolari dei saggi presso l’azienda Pantaleo . . . . . . . . .
. 32
. 33
. 34
. 34
. 35
. 36
. 38
. 39
. 39
. 41
. 42
. 43
. 45
. 46
. 47
. 47
. 48
1 Introduzione
Fin dalle origini come attività di importanza commerciale, circa 50 anni fa,
nella coltura protetta si sono affermate due tendenze.
Una mira a realizzare condizioni ottime per la coltura con serre in metallo e
vetro, controllo climatico guidato dal monitoraggio del microclima all’interno
e all’esterno della serra, coltura senza suolo in sistema chiuso e spinta meccanizzazione dei sistemi di trasporto interaziendali (Stanghellini et al., 2003).
Esempio tipico è l’orticoltura olandese che nonostante il clima poco adatto
riesce ad ottenere tutto l’anno prodotti di qualità che vengono esportati in
tutto il mondo.
L’altra fa leva sul clima favorevole, impiegando serre con copertura in plastica,
ridotto controllo climatico, fertirrigazione in suolo o coltura senza suolo in
sistema aperto, e tende a contenere gli investimenti in beni capitali, ritenendoli
economicamente ingiustificati (De Pascale et al., 2006), anche a costo di un
maggiore impiego di lavoro umano. Esempio tipico è l’orticoltura protetta del
meridione delle penisole europee del Mediterraneo.
La coltura senza suolo del pomodoro è condotta prevalentemente su substrato
irrigato a goccia. Nelle colture protette ad alta intensità tecnologica si tende al
sistema chiuso ed il substrato maggiormente utilizzato è la lana di roccia. Nelle
colture mediterranee a minore intensità tecnologica prevale il sistema aperto
e oltre alla lana di roccia si utilizzano vari substrati quali perlite, miscugli di
torba e perlite, torba e pomice, fibra di cocco, poseidonia, vinacce, pula di riso,
ecc.
1.1 Soluzione nutritiva
L’assorbimento di nutrienti è funzione della coltura, della composizione della
soluzione nutritiva (SN), della fase fenologica, delle condizioni climatiche e del
livello di produzione.
La quantità totale assorbita di nutrienti dipende principalmente dalla coltura
e dal livello di produzione. Ma come distribuire questa quantità durante il ciclo
colturale? La concentrazione di assorbimento, corrispondente al rapporto tra
quantità di nutrienti e di acqua assorbiti, pur non avendo alcuna base fisiologica,
perché l’assunzione di acqua è un processo indipendente dall’assunzione di
nutrienti (Sonneveld, 2000), può essere molto utile per decidere come regolare
9
10
1. Introduzione
l’erogazione di una soluzione nutritiva di opportuna concentrazione in modo da
fornire la quantità di nutrienti necessaria alla coltura.
La concentrazione di assorbimento può essere molto diversa tra le colture e
dipende molto anche dalle condizioni ambientali e dalla stagione, che influiscono
sul tasso di traspirazione. In condizioni che riducono la traspirazione vegetale,
la coltura consuma meno acqua a parità di nutrienti assorbiti e pertanto la
concentrazione di assorbimento è più alta. Il contrario si verifica quando la
traspirazione è intensa. La concentrazione della soluzione nutritiva dovrà quindi
aumentare nella stagione fredda e diminuire in quella calda.
Inoltre affinché le piante possano assumere gli elementi secondo un rapporto
ottimo bisogna tenere conto anche della facilità relativa di assorbimento: K, NO3 ,
NH4 e H2 PO4 sono assorbiti facilmente e quindi possono essere somministrati
anche a bassa concentrazione; Ca e Mg sono assorbiti con maggiore difficoltà e
quindi devono essere presenti a concentrazione più alta di quella assorbimento.
Questi concetti guidano la preparazione delle soluzioni bilanciate utilizzate
correntemente in Olanda (Sonneveld e Straver, 1994).
1.2 Substrato di coltura
I substrati utilizzati in coltura senza suolo sono tanti e possono essere classificati
in vari modi. In base all’origine si distinguono: i materiali organici (torbe,
cortecce e scarti ligno-cellulosici), i materiali minerali naturali (sabbie, ghiaie,
pozzolane e tufi vulcanici) e i materiali minerali trattati (lane di roccia, perlite,
vermiculite e argilla espansa).
La conoscenza delle proprietà fisiche del substrato è necessaria per adattare frequenza e durata dell’irrigazione alle esigenze delle piante. Dell’acqua
contenuta nel substrato è importante conoscere sia la quantità presente, in
genere espressa come percentuale in volume, sia l’energia con cui è trattenuta,
misurata come potenziale di energia libera con la scala pF (pF2 = 100 cm di
acqua = 0.097 atmosfere = 9,8 kPa). Ma le radici delle piante necessitano anche
di un substrato ben aereato.
Il volume occupato dal substrato in un contenitore è costituito di una parte
solida e di una parte contenente fluidi, aria e acqua in funzione dell’energia libera
con cui è trattenuta l’acqua (porosità totale). L’aria occupa la parte di porosità
totale nella quale il potenziale per l’acqua è nell’intervallo pF 0–1. Il resto
della porosità totale è occupato dall’acqua. Nell’intervallo di pF 1–2 l’acqua è
considerata disponibile per le piante. Il potere tampone idrico (intervallo di
pF 1,7–2,0) indica come si comporta il substrato durante l’essiccazione. Un
elevato potere tampone comporta un aumento regolare della forza di ritenzione
1.2 Substrato di coltura
11
dell’acqua e consente quindi un adattamento progressivo della pianta. Pertanto
è considerato un elemento di sicurezza nella coltura senza suolo.
In genere con la frequenza dell’irrigazione si cerca di mantenere il pF del
substrato tra 1 e 2. Il primo valore è comparabile con la capacità di campo
dei suoli (umidità del substrato dopo saturazione con acqua e sgocciolamento
per gravità), il secondo al limite di umidità critica, sotto il quale la crescita
della pianta risulta penalizzata. La durata dell’irrigazione deve consentire di
riportare il substrato a pF 1 e di dilavarlo.
Il substrato ideale è il tipo 1 della tabella 1.1 con elevata aereazione e
disponibilità idrica e forte potere tampone. L’irrigazione può essere molto
flessibile con interventi brevi e frequenti o lunghi e poco frequenti. Torba di
sfagno e miscele di substrati del tipo 2 con substrati del tipo 3 sono gli esempi
più diffusi.
I substrati del tipo 2 sono poco aereati, con disponibilità idrica medio-bassa e
basso potere tampone. Possono avere elevata porosità totale, come nelle torbe
nere, o bassa porosità totale, nel caso delle sabbie. Le irrigazioni devono essere
brevi e frequenti.
Nel tipo 3 i substrati sono molto aereati ma hanno bassa disponibilità idrica
e basso potere tampone. Cortecce, perlite, argilla espansa, pozzolane, ghiaie
devono essere irrigate con interventi brevi e frequenti.
I substrati del tipo 4 sono ben aereati, con elevata disponibilità idrica ma
con potere tampone molto debole. Sono materiali a struttura fibrosa come le
lane minerali (lana di roccia e lana di vetro) e le fibre di legno. L’assenza di
potere tampone implica una sorveglianza permanente dell’irrigazione.
Tabella 1.1
Substrato
torba di sfagno
torba nera
sabbia
perlite
fibre minerali
Proprietà fisiche dei substrati secondo Brun (1993).
tipo
Porosità
totale
(% v/v)
Aerazione
(pF 1,0)
(% v/v)
Acqua
disponibile
(pF 1,0–2,0)
(% v/v)
1
2a
2b
3
4
>85
80-90
40-50
>85
>85
>20
<20
<20
>40
>20
>25
<20
<20
<10
>40
Tampone
idrico
(pF 1,7–2,0)
(% v/v)
>10
<5
<5
<5
assente
La scelta del substrato di coltura è anche condizionata dal costo e dalla
disponibilità. Quelli commerciali (lana di roccia, perlite, fibra di cocco, ecc.)
sono pronti all’uso e standardizzati, ma in genere sono costosi e alcuni sono
di difficile smaltimento. I substrati organici o minerali facilmente reperibili in
loco (vinaccia, lapillo, pozzolana, pomice, poseidonia, pula di riso, ecc.) sono
12
1. Introduzione
economici e facili da smaltire, ma poco uniformi, per cui richiedono molta cura
nella preparazione aziendale. Per due substrati organici, poseidonia e lapillo
con vinacce, è necessario dilavare i sali presenti per l’impiego in sistema chiuso
(Venezia et al., 2001).
1.3 Irrigazione a goccia
Il modo più semplice e diffuso di coltivare senza suolo è la coltura su substrato
irrigato a goccia. Il volume di substrato disponibile per le radici è 10–20 volte
inferiore rispetto alla coltura su suolo. La fertirrigazione dovrebbe consentire
un controllo completo della nutrizione idrica e minerale, ma la variabilità di
erogazione tra i punti goccia e la variabilità di assorbimento da parte delle piante
rendono necessario drenare almeno un quarto della soluzione, frazione che deve
essere ordinariamente aumentata per prevenire l’accumulo di sali nel substrato,
dal momento che l’acqua irrigua spesso contiene elevate concentrazioni di alcuni
elementi minerali (Sonneveld, 2000).
1.3.1 Sistema aperto
Nel sistema aperto le piante vengono coltivate fornendo un eccesso di soluzione nutritiva, al fine di mantenere i valori guida di concentrazione degli
elementi minerali a livello radicale. In genere viene consigliato di verificare le
concentrazioni degli elementi presenti nella soluzione radicale con frequenza almeno quindicinale attraverso l’analisi presso laboratori specializzati (Sonneveld,
2000).
Punti di forza di questa tecnica sono la semplicità di gestione (mantenere dei
valori guida di frazione drenata e di concentrazione radicale degli elementi minerali), la possibilità di usare acqua irrigua di mediocre qualità (aumentando la
frazione drenata per dilavare i sali in eccesso) e la scarsa probabilità di diffusione
di malattie attraverso la soluzione drenata purché questa sia tempestivamente
allontanata dal sistema.
Il maggiore punto di debolezza è l’elevato impatto ambientale della soluzione
drenata pari alla concentrazione di elementi nutritivi presenti moltiplicata
per il volume rilasciato. Per il pomodoro a ciclo lungo si può arrivare a
2000–3000 m3 /ha e a 2–3 t/ha di elementi nutritivi.
Le soluzioni nutritive consigliate per il sistema aperto rispetto al sistema
chiuso hanno concentrazioni più elevate, per tenere conto delle quantità che
escono dal sistema con il drenaggio. Per una nutrizione ottima si cerca di avere
in genere una frazione drenata superiore a un quarto della soluzione, con una
concentrazione pari almeno alla metà della concentrazione di assorbimento. In
1.3 Irrigazione a goccia
13
tali condizioni l’efficienza di assorbimento è inferiore all’85%. La riduzione
della frazione drenata aumenterebbe l’efficienza, ma comporterebbe crescita
disomogenea delle piante per l’eterogeneità di distribuzione dell’acqua e di
assorbimento da parte delle piante.
1.3.2 Sistema chiuso
La raccolta, l’analisi ed il riutilizzo della soluzione drenata permette di chiudere
il sistema, ma ne è assolutamente raccomandata la disinfezione (Sonneveld,
2000). Una rassegna dei principali mezzi di disinfezione delle soluzioni nutritive
utilizzati commercialmente e il loro costo è riportata da Incrocci et al. (2009).
Nel sistema chiuso si raggiunge un equilibrio tra somministrazione e assorbimento (concentrazione fornita = concentrazione assorbita) purché le perdite
di acqua siano solo per traspirazione, come generalmente succede, dato che il
substrato è rivestito di film plastico. Fanno eccezione le colture in vaso nelle
quali è importante l’evaporazione dalla superficie.
Nella tabella 1.2 sono riportate le composizioni delle soluzioni nutritive
consigliate per la coltura di pomodoro su lana di roccia in sistema aperto e
chiuso, la composizione guida a cui tendere a livello radicale e le concentrazioni
di assorbimento. La soluzione consigliata per il sistema chiuso ha valori molto
vicini alla concentrazione di assorbimento.
Tabella 1.2 Composizione della soluzione nutritiva utilizzata nella coltura senza suolo
di pomodoro in sistema aperto e in sistema chiuso, valori guida dell’ambiente radicale e
concentrazione di assorbimento secondo Sonneveld e Straver (1994). *NO3 +NH4
Parametro
EC
NH4
K
Ca
Mg
NO3
SO4
H2 PO4
Unità
Sistema
aperto
Sistema
chiuso
Soluzione
radicale
Concentrazione
di assorbimento
dS/m
meq/L
”
”
”
”
”
”
2,6
1,2
9,5
10,8
4,8
16,0
8,8
1,5
1,6
1,0
6,5
5,6
2,0
10,8
3,0
1,3
3,7
< 0,5
8,0
20,0
9,0
23,0
13,6
1,0
6,1
4,4
1,8
*9,6
2,4
1,1
Con bassa radiazione solare e bassa temperatura dell’aria, condizione tipica
della serricoltura autunno invernale dell’Europa Nord-occidentale, la massima
produzione spesso non è di qualità ottima. Per avere un prodotto competitivo
sul mercato, è necessario portare la conducibilità elettrica (EC) dell’ambiente
radicale a 4 dS/m con nutrienti o con NaCl, valore maggiore di quello richiesto
per una buona nutrizione delle piante, tuttavia ancora accettabile, che deprime
14
1. Introduzione
la produzione quantitativa, ma ne migliora la qualità (maggiore sostanza secca
dei frutti, maggiore concentrazione di zuccheri e acidi, miglior colore, sapore e
conservabilità). Aumentando la salinità della soluzione nutritiva aumenta il
rischio di carenza di calcio per ridotto assorbimento e/o inadeguato trasporto
xilematico e ridistribuzione.
Le piante possono assorbire i nutrienti a concentrazione molto bassa e avere
una crescita ottima purché tale concentrazione sia mantenuta costante attraverso
un elevato tasso di flusso, cosa che richiede il continuo monitoraggio della
composizione chimica. Nella pratica si usano valori intorno a 2,0 di tasso di
flusso (frazione drenata pari 0,5) nel sistema chiuso, per non aumentare il costo
della disinfezione del drenato, e di 1,3–1,7 (frazione drenata pari a 0,25–0,40)
nel sistema aperto, per limitare l’inquinamento dell’ambiente. La composizione
chimica della soluzione viene controllata con frequenza almeno quindicinale.
La produzione massima del pomodoro può essere raggiunta con soluzione
nutritiva con 1,5 dS/m di EC come nutrienti, in concentrazioni pari alla concentrazione di assorbimento per gli ioni facilmente assorbiti, più alte per Ca e
Mg. Per questi ultimi la concentrazione usata è rispettivamente uguale o pari
alla metà della concentrazione di assorbimento del K (tabella 1.2 nella pagina
precedente).
Poiché la concentrazione di assorbimento dipende molto dal tasso di traspirazione, nella stagione estiva ed in climi caldi è preferibile usare concentrazioni
più basse rispetto a quelle raccomandabili per la coltura invernale e per il clima
dell’Europa Nord Occidentale.
1.3.3 Salinità dell’acqua
Solo quando l’assorbimento potenziale di tutti gli elementi è uguale o superiore
alla quantità presente nella SN non è necessario rilasciare drenato e il sistema
può essere tenuto chiuso. Se invece l’acqua contiene elementi in concentrazione
maggiore di quella necessaria alle piante, tali elementi si lasciano accumulare
fino ad arrivare alla concentrazione massima accettabile, così da minimizzare il
rilascio di drenato.
In pratica i consumi di soluzione nelle colture senza suolo in sistema chiuso
vengono reintegrati in due modi (Incrocci e Leonardi, 2004). Il primo si basa
sull’uso di fertirrigatori che preparano la soluzione fresca aggiungendo acqua
e concimi alla soluzione ricircolata fino a portarla ad un valore impostato
di EC. Questa modalità di gestione chiamata “a conducibilità costante” o
“all’olandese” consente di mantenere costante l’EC della soluzione ma non
controlla la concentrazione dei nutrienti che potrebbe nel tempo ridursi nel caso
si usino acque ricche di sali. Il reintegro dei consumi “a concentrazione costante
1.3 Irrigazione a goccia
15
dei nutrienti” o “alla mediterranea” consiste nell’aggiunta di soluzione fresca
con concentrazione il più possibile simile alla concentrazione di assorbimento
della coltura in esame. Questa modalità è più adatta alla gestione con acque
saline perché il progressivo accumulo di ioni residui comporta un progressivo
innalzamento dell’EC della soluzione ricircolata facile da monitorare. Per
entrambi i metodi sono consigliate periodiche analisi della composizione della
SN ricircolata.
Con una EC accettabile, più alta di quella necessaria per la massima produzione, è possibile permettere un maggiore accumulo di ioni residui in soluzione,
riducendo il drenato rilasciato e l’inquinamento conseguente. Le concentrazioni
di assorbimento di Na e Cl sono rispettivamente di 0,4 e 0,6 mmol/L se presenti
a concentrazione inferiore a 5 mmol/L e di 0,8 e 1,0 mmol/L se presenti a
concentrazione di 10 mmol/L.
Per esempio, se per la nutrizione è sufficiente un valore di EC di 1,5 dS/m,
mentre per avere una produzione di qualità è necessario che la SN abbia un
valore di EC di 2,6 dS/m, sarà possibile accumulare 1,1 dS/m di NaCl, pari a
circa 9,5 mmol/L. Con la gestione del sistema chiuso “all’olandese” si inizia
con una SN con EC di 2,6 dS/m fornita solo da nutrienti e man mano che
si accumulano ioni residui si riduce l’apporto di nutrienti fino a 1,5 dS/m
lasciando costante l’EC della SN a 2,6 dS/m. Quando lo spazio disponibile
è stato riempito allora si procederà al rilascio del drenato. Con l’utilizzo di
acqua piovana come acqua irrigua (0,3 mmol/L di NaCl) si ottiene una chiusura
completa del sistema e l’efficienza d’uso degli elementi nutritivi è pari ad 1.
Man mano che il NaCl presente nell’acqua irrigua aumenta di concentrazione si
è costretti ad aprire il sistema e rilasciare la soluzione drenata con conseguente
riduzione dell’efficienza d’uso dei nutrienti che con 6 mmol/L di NaCl scende a
0.86 per l’azoto e a 0,9 per il potassio (Sonneveld, 2000).
La sensibilità delle piante alla salinità è fortemente influenzata dalle condizioni
di coltura. Elevata radiazione solare, temperatura e deficit di umidità dell’aria
associate a bassa concentrazione di CO2 sono condizioni che accentuano la
sensibilità alla salinità. L’irrigazione comporta la formazione di gradienti di
concentrazione con ottime possibilità di fuga osmotica per la pianta, dato
che l’assorbimento idrico e nutritivo hanno basi fisiologiche diverse: la pianta
assorbe acqua dove la soluzione è meno concentrata, presso il punto goccia,
e i nutrienti dove è più concentrata, presso il punto di drenaggio (Sonneveld
e Voogt, 1990). Con l’irrigazione a goccia il gradiente è verso il basso e si
possono usare soluzioni più concentrate, perché il substrato viene attraversato
velocemente dalla soluzione per gravità, mentre con la subirrigazione il gradiente
è verso l’alto e si devono usare soluzioni meno concentrate, perché la soluzione
si muove nel substrato per la risalita capillare e contro la gravità.
La distribuzione degli ioni nel substrato, oltre che dal metodo irriguo è influenzata anche dalla frazione di drenato, dalle caratteristiche fisiche e chimiche
16
1. Introduzione
del substrato, dall’assorbimento di acqua e nutrienti da parte della pianta, dalla
composizione della soluzione nutritiva e dall’evaporazione, se il substrato non è
interamente coperto di film plastico. Pertanto la soglia di salinità oltre la quale
inizia il calo produttivo e l’entità di questo calo con l’incremento della salinità
vanno determinate per ogni situazione pratica.
Per una specie vegetale in un determinato sistema colturale i fattori importanti possono essere controllati e variati durante la coltura in diversa misura:
poco o nulla (substrato, sistema irriguo, volume e forma dell’ambiente radicale),
moderatamente (microclima e qualità dell’acqua irrigua), molto (volume e
composizione della soluzione nutritiva fornita).
1.4 Subirrigazione in vaso
In funzione del metodo di irrigazione e quindi dei movimenti dell’acqua nel
substrato, gli ioni in eccesso si accumulano in maggiore proporzione nella
soluzione ricircolata, nel caso dell’irrigazione a goccia, o nello strato superiore
del substrato, nel caso della subirrigazione con ricircolo della soluzione nutritiva,
attuata con vasi posti su bancale o pavimento periodicamente allagati (ebband-flow) o in una canaletta in pendenza (trough bench) (Incrocci et al., 2006).
La subirrigazione consente quindi di separare spazialmente la zona di substrato con accumulo di ioni residui (strato superiore), in cui le radici sono
scarse o assenti, dalla zona radicata in cui la pianta assorbe acqua ed elementi
nutritivi (strato mediano ed inferiore). Nello strato superiore non ci sono limiti
per l’accumulo, purché non venga invertita la direzione dell’irrigazione e, nel
caso di riutilizzo del substrato, il trapianto sia effettuato ponendo la zolla al di
sotto dello strato salato. Su piante ornamentali in vaso subirrigate si usano
soluzioni poco concentrate e generalmente un’irrigazione consuma circa il 20%
del volume di SN in circolo, mentre SN fresca viene aggiunta dopo alcune irrigazioni, applicando il metodo del mantenimento della concentrazione costante
dei nutrienti (Reed, 1996). I vantaggi del sistema possono essere sintetizzati
come: 1) stabilità della soluzione ricircolata; 2) uniformità di distribuzione di
acqua e nutrienti; 3) minore incidenza di malattie; 4) minore compattazione del
substrato; 5) riduzione dei costi di lavoro per migliore utilizzo della superficie
della serra, per la possibilità di meccanizzare molte operazioni e perché non
serve più il controllo e la pulizia periodica dei gocciolatori otturati. Dettagli
sulla subirrigazione in canaletta sono forniti da Parente (2009).
Pochi studi sono stati condotti su ortaggi da frutto (Serio et al., 2004 su
patata; Incrocci et al., 2006, Santamaria et al., 2003 e Venezia et al., 2003
e 2006 su pomodoro; Venezia et al., 1999 e 2001 su peperone e melanzana;
Rouphael et al., 2006 su zucchino) e in questi studi la subirrigazione è stata
condotta mutuando i livelli di concentrazione della soluzione nutritiva e le
modalità di gestione dell’irrigazione dalla pratica dell’irrigazione a goccia,
1.4 Subirrigazione in vaso
17
tecnica più diffusa e collaudata, concentrando l’attenzione sulla semplicità di
gestione, sulla capacità di annullare il rilascio di nutrienti nell’ambiente grazie
all’elevata stabilità della soluzione nutritiva (zero-runoff system, sistema chiuso
continuo) e di ridurre il rischio di diffusione di malattie attraverso la soluzione
ricircolata, ma rilevando un certo accumulo di sali, costituiti anche di elementi
nutritivi, nella soluzione ricircolata e nella zona radicale, con cali di produzione
e moderato miglioramento della qualità dei frutti.
1.4.1 Condizioni per il sistema chiuso
Per evitare alterazioni di composizione della soluzione, la subirrigazione del
substrato in vaso deve assicurare un movimento unidirezionale di ioni dalla
soluzione ricircolata verso le radici delle piante e la superficie del substrato,
limitando gli interventi al reintegro delle quote consumate (Molitor, 1990).
Il flusso unidirezionale è determinato da un gradiente generato dall’assorbimento delle piante e dalla risalita capillare attivata dall’evaporazione. Per
assicurare apporti di elementi nutritivi adeguati alle esigenze delle piante in
tale regime di flusso unidirezionale, si possono regolare frequenza e durata
dell’irrigazione in modo che il flusso bilanci la quantità di acqua consumata per
evapotraspirazione e abbia una concentrazione pari a quella di assorbimento
della coltura.
Con un flusso di soluzione pari all’evapotraspirato (flusso di massa) si riduce
sia il rischio di diffusione di patogeni, sia la possibilità che gli elementi si muovano per diffusione secondo il gradiente di concentrazione e possano ritornare
nella soluzione ricircolata, alterandola. Con una concentrazione pari a quella
assorbita dalle piante si assicura una nutrizione adeguata, evitando alterazioni
della soluzione in circolo (diffusione) e della soluzione radicale. Ciò è stato
verificato su specie ornamentali coltivate in vaso (James e van Jersel, 2001),
indipendentemente dalle modalità di reintegro della soluzione ad EC costante
o variabile, caso nel quale era tenuta costante l’EC del percolato, misurata col
metodo pour thru (van Iersel e Kang, 2002).
1.4.2 Salinità dell’acqua
Con acque saline è risultato difficile impedire accumuli di ioni nella zona
radicale e nella soluzione ricircolata e per mitigare il problema è stato suggerito
di limitare la durata dell’irrigazione a non più di 10 minuti (Montesano et al.,
2007). Per ottenere un movimento di elementi per solo flusso di massa è stato
saggiato l’impiego di tensiometri, che consentono di commisurare l’irrigazione
all’esigenza evapotraspirativa della pianta, ma quando la concentrazione della
soluzione in circolo era maggiore di quella di assorbimento si generavano
comunque accumuli di ioni nella soluzione ricircolata e nella zona radicale
(Santamaria et al., 2005; Parente et al., 2006).
18
1. Introduzione
Un miglior controllo della salinità della soluzione ricircolata nella coltura del
pomodoro, limitando l’incremento al 9% del valore iniziale, è stato ottenuto
usando una soluzione a piena forza fino a 21 giorni dal trapianto, e successivamente soluzioni diluite a 3/4 e 1/3 di forza, con acqua irrigua poco salina
(NaCl 0,3 mmol/L), un substrato a buona risalita capillare (torba/perlite), una
frequenza di irrigazione ridotta e un reintegro della soluzione dopo un’alta
frazione di consumo (75%) (Venezia et al., 2006). La bassa salinità dell’acqua
e la diluizione delle soluzioni non impedivano un accumulo di ioni, prima nel
substrato e quindi nella soluzione ricircolata.
1.5 Prospettive
Secondo Sonneveld (2000) la ricerca sulla coltivazione senza suolo dovrebbe
considerare la possibilità di separare fisicamente l’assorbimento di acqua da
quello dei nutrienti attraverso l’utilizzo di due sistemi radicali separati fisicamente, con l’acqua irrigua fornita senza aggiunta di nutrienti e la nutrizione
alimentata da soluzioni concentrate. In questo modo gli ioni residui potrebbero
accumularsi nell’acqua circolante ed essere scaricati quando necessario, senza
rischi di inquinamento dell’ambiente. In attesa della messa a punto di una tecnica di coltivazione capace di utilizzare questo doppio sistema radicale, l’autore
propone di migliorare il sistema radicale singolo cercando di compartimentare
in diverse parti dell’ambiente radicale gli elementi nutritivi e quelli residui, ma
non fornisce dettagli operativi.
1.6 Obiettivi della ricerca
La subirrigazione in canaletta di piante in vaso semplifica notevolmente la
gestione del sistema chiuso rispetto all’irrigazione a goccia e ne riduce quindi
anche il costo d’impianto perché non è necessaria la disinfezione della soluzione
nutritiva ricircolata. La ricerca condotta nell’ambito del PROM ha mirato
a verificare la possibilità di ottenere il desiderato flusso unidirezionale della
soluzione variando la concentrazione della soluzione nutritiva, per approssimare
meglio quella di assorbimento, la durata e la frequenza dell’irrigazione, per
massimizzare il movimento degli ioni per flusso di massa, e la frequenza di
reintegro della soluzione, per ridurne l’alterazione.
2 Attività e risultati
In due esperimenti sono stati studiati i fattori della subirrigazione in canaletta
del pomodoro, che in un terzo esperimento è stata confrontata con l’irrigazione
a goccia, in sistema aperto e in sistema chiuso, utilizzando acqua salina.
Presso due aziende agricole sono stati condotti quattro esperimenti per
dimostrare la possibilità di utilizzo di acqua salina aumentando la percentuale
di soluzione drenata e per verificare l’adattabilità di ibridi commerciali e
sperimentali con vari tipi di frutto.
2.1 Subirrigazione con acqua di buona qualità
2.1.1 Materiali e metodi
In una serra fredda a ventilazione forzata del CRA-ORT a Pontecagnano è
stato saggiato un sistema chiuso continuo (figura 2.7 a pagina 24), variando a
due livelli quattro fattori in una replica di un disegno 24 completo: 1) soluzione
nutritiva (a piena e mezza forza); 2) durata dell’irrigazione (10 e 30 min); 3)
frequenza dell’irrigazione (alta, soglia a 1,7 MJ/m2 di radiazione; bassa, soglia
a 3,4 MJ/m2 ); 4) frequenza di reintegro, determinata dal volume residuo della
soluzione (alto, 68%; basso, 18%).
I sedici trattamenti sono stati allocati ad altrettante canalette idraulicamente
indipendenti disposte a bine su otto bancali. L’unità sperimentale era una fila
di 20 vasi, con i primi due a ciascun estremo considerati bordo ed esclusi dai
rilievi di resa. Piante singole della cultivar Shiren sono state trapiantate il 22
marzo 2006 su torba/perlite 1/1 v/v in vasi di 10 L e allevate monostelo fino al
quinto palco, con una densità pari a 2,6 piante /m2 .
Gli interventi irrigui sono stati eseguiti con portata di 8 L/min su canalette
con pendenza dell’1%. La combinazione dei livelli di frequenza e durata irrigua
hanno dato origine a quattro valori di irrigazione giornaliera come media del
ciclo di coltura: 35, 70, 104 e 208 min/d. Il volume del serbatoio era di 270 L
e la composizione della soluzione nutritiva piena (in meq /L) era: Ca 14,2 ;
K 8,0 ; Mg 3,6 ; NH4 0,8 ; Na 0,3 ; NO3 16,0 ; SO4 6,7; H2 PO4 3,5 ; Cl 0,6;
microelementi di Hoagland, EC 2,5 dS/m, pH 5,5. Il reintegro dei consumi di
SN è stato a concentrazione costante dei nutrienti. L’impollinazione dei fiori è
stata facilitata con l’impiego di un’arnia di bombi e la difesa antiparassitaria è
stata condotta con metodi di agricoltura organica.
Le osservazioni hanno riguardato: 1) quantità e composizione elementare
della biomassa e del prodotto; 2) componenti qualitativi del prodotto (EC,
19
20
2. Attività e risultati
pH, residuo secco, ceneri, acidità totale, °Brix, glucosio, fruttosio, zuccheri
totali, vitamina C, sali minerali e colore); 3) monitoraggio delle proprietà
fisiche e chimiche della soluzione ricircolata e degli estratti acquosi 1:1,5 v/v
del substrato (EC, pH, N, P, K, Ca, Mg, S, Na, Cl).
2.1.2 Risultati
Stabilità della soluzione ricircolata
La stabilità della SN è stata condizionata in modo prevalente dalla sua concentrazione: la composizione della soluzione a mezza forza ricircolata ininterrottamente per 107 giorni è rimasta stabile, mentre nella soluzione a piena
forza la salinità è aumentata marcatamente, in particolar modo con interventi
irrigui più frequenti e di maggior durata (figura 2.1). L’alterazione è stata
causata dalla mancata formazione del flusso unidirezionale di acqua ed elementi
minerali tra soluzione in canaletta e superficie del substrato.
EC (dS/m)
1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
Irrig.(min/g) : 35' (rari.brevi)
Irrig.(min/g) : 70' (freq.brevi)
reint.freq
reint.raro
Irrig.(min/g) : 104' (rari.lunghi) Irrig.(min/g) : 208' (freq.lunghi)
reint.raro
reint.freq
reint.freqreint.raro
reint.freq
reint.raro
0
20 40 60 80 100 0
EC (dS/m)
4
5
6
Irrig.(min/g) : 35' (rari.brevi)
20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 0
Giorni dal trapianto
Irrig.(min/g) : 70' (freq.brevi)
Irrig.(min/g) : 104' (rari.lunghi) Irrig.(min/g) : 208' (freq.lunghi)
reint.raro
reint.freq
reint.raro
reint.freq
reint.raro
reint.freq
3
reint.raro
reint.freq
20 40 60 80 100
0
20 40 60 80 100 0
20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 0
Giorni dal trapianto
20 40 60 80 100
Figura 2.1 Variazione della EC della SN ricircolata in relazione alla concentrazione (a
piena forza: pannello inferiore; a mezza forza: pannello superiore), al giorno del ciclo e alla
durata media giornaliera dell’irrigazione. Esperimento con acqua di buona qualità.
Il dimezzamento della concentrazione ha annullato l’aumento di concentrazione degli ioni nella soluzione nutritiva. La EC della soluzione a mezza forza è
diminuita leggermente per i primi due mesi di coltura, fino a metà circa del ciclo
colturale, risalendo verso i valori iniziali nella fase finale, ma senza raggiungerli.
La riduzione della EC è stata accentuata dall’aumento dell’intensità irrigua.
L’EC della soluzione a piena forza ha iniziato ad aumentare dopo i primi 20
giorni di coltura, a un tasso crescente con l’intensità irrigua, raddoppiando
il valore iniziale con il regime di maggior durata e frequenza dell’irrigazione,
2.1 Subirrigazione con acqua di buona qualità
21
mentre l’aumento è stato abbastanza contenuto (intorno al 18%) con il regime
minimo.
La maggior frequenza di reintegro è risultata associata a un modesto aumento
della EC (3%) e a una riduzione della frequenza e dell’intensità delle oscillazioni
di breve durata. Con l’aumento della durata giornaliera dell’irrigazione la
soluzione a mezza forza si è ulteriormente diluita, mentre quella a piena forza
si è ulteriormente concentrata, per effetto dello sbilancio ionico nello scambio
con il substrato.
La riduzione più spinta del volume totale della soluzione ricircolata causata
dalla minore frequenza di reintegro (13,5–9,0 vs 13,5–2,5 L/pianta) ha fatto
aumentare la frequenza e l’ampiezza delle alterazioni.
Nella soluzione a piena forza il pH è progressivamente diminuito nel corso
della coltura, in modo più accentuato con l’aumento della distanza temporale
dal momento del reintegro, raggiungendo un valore tra 4 e 5 (figura 2.2). Con
la soluzione diluita il pH si è mantenuto più stabile, tra 5 e 6 nella soluzione
fresca (prelevata al momento del reintegro dei volumi) e tra 6 e 7 nella soluzione
vecchia (prelevata negli altri giorni), diminuendo solo al livello più basso di
intensità irrigua. I maggiori valori del pH nella soluzione diluita sono risultati
associati essenzialmente alla maggiore concentrazione di bicarbonato, alla
minore presenza di ammonio e alla minor frequenza di reintegro.
Irrig.(min/g) : 70' (freq.brevi)
Irrig.(min/g) : 104' (rari.lunghi) Irrig.(min/g) : 208' (freq.lunghi)
6
7
Irrig.(min/g) : 35' (rari.brevi)
pH
reint.freq
reint.freq
5
reint.freq
reint.freq
reint.raro
reint.raro
reint.raro
4
reint.raro
0
20 40 60 80 100 0
pH
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
Irrig.(min/g) : 35' (rari.brevi)
reint.raro
20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 0
Giorni dal trapianto
Irrig.(min/g) : 70' (freq.brevi)
Irrig.(min/g) : 104' (rari.lunghi) Irrig.(min/g) : 208' (freq.lunghi)
reint.freq
reint.freq
reint.raro
reint.raro
reint.freq
reint.raro
0
20 40 60 80 100
20 40 60 80 100 0
20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 0
Giorni dal trapianto
reint.freq
20 40 60 80 100
Figura 2.2 Variazione del pH della SN in relazione alla concentrazione (a piena forza:
pannello inferiore; a mezza forza: pannello superiore), al giorno del ciclo e alla durata media
giornaliera dell’irrigazione. Esperimento con acqua di buona qualità.
22
2. Attività e risultati
Stabilità del substrato e produzione
La maggiore concentrazione ionica ha fornito un eccesso di elementi minerali
che, non potendo essere assorbiti dalle piante, si sono in parte accumulati nella
porzione mediana e superiore del substrato (figura 2.3) e in parte sono ritornati
in soluzione, generando un aumento della salinità dell’ambiente radicale che ha
ridotto la produzione di biomassa e di frutti (figura 2.4 e figura 2.5 a fronte).
Altezza substrato (cm)
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
●
●●
●
●
●
●●
15
15
10
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
mezza
piena
●
5
●
●
●
●
●
●●●
●
●●
2
●
4
6
●● ●
●
●●
●
10
Forza
soluzione
●● ●
●
●●
●
5
●
●
●●
●●
●
8
● ● ●●●●
●●
4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
EC (dS/m)
pH
Biomassa secca (g/pianta)
Figura 2.3 EC e pH degli estratti acquosi del substrato in relazione alla posizione. Valori
osservati e interpolazione con intervallo di confidenza puntuale al 95%. Esperimento con
acqua di buona qualità.
SN mezza−rinnovo raro
SN mezza−rinnovo frequente
SN piena−rinnovo raro
SN piena−rinnovo frequente
450
●
400
●
●
350
●
●
●
●
●
300
●
●
●
250
●
●
●
●
●
200
50
100
150
200
50
100
150
200
50
100
150
200
50
100
150
200
Durata media irrigazione giornaliera (min)
Figura 2.4 Produzione di sostanza secca in relazione alla forza della soluzione, durata
media giornaliera dell’irrigazione e frequenza di rinnovo della soluzione. Valori osservati e
interpolazione con intervallo di confidenza puntuale al 95%. Esperimento con acqua di buona
qualità.
L’aumento di EC nella soluzione a piena forza è dovuto principalmente alle
elevate concentrazioni di elementi nutritivi (potassio, ammonio, nitrato, solfato,
fosfato, calcio e magnesio) che superavano la concentrazione di assorbimento.
Le concentrazioni usate nella soluzione a mezza forza sono rimaste relativamente stabili per nitrato, solfato, fosfato, calcio e magnesio o sono leggermente
diminuite per potassio e ammonio, perché gli elementi erano forniti ad una
concentrazione uguale o appena inferiore a quella di assorbimento.
La figura 2.6 a pagina seguente riassume la differenza di alterazione della SN e
la prossimità della SN diluita alla concentrazione di assorbimento (allineamento
lungo la linea di uguaglianza). La concentrazione di assorbimento è stata
calcolata dividendo la quantità assorbita dalla pianta per il volume d’acqua
2.1 Subirrigazione con acqua di buona qualità
6.0
●
●
5.5
●
5.0
●
●
4.5
●
●
●
●
●
4.0
28
●
●
●
●
●
●
●
26
●
24
●
22
●
20
●
●●
●
18
0.45
Prodotto di scarto (kg/mq)
●
●
●
●
Peso mediodel frutto comm. (g)
Prodotto commerciabile (kg/mq)
●
6.5
23
●
●
●
0.35
●
●
0.30
●
0.25
●
●
●
●
0.20
●
●
0.15
●
●
●
SN intera SN mezza
●
0.40
●
●
SN intera SN mezza
SN intera SN mezza
Figura 2.5 Prodotto totale, commerciabile e di scarto in relazione alla forza della SN.
Valori osservati e stima media con intervallo di confidenza puntuale al 95%. Esperimento
con acqua di buona qualità.
Biomassa epigea (meq/L)
8
N
K
K Ca
4
Y=X
mezza
S
Mg
P
1
0.25
Ca
intera
S
2
0.5
N
P
Mg
Na
Na
Cl
Cl
0.5
1
2
4
8
Soluzione nutritiva (meq/L)
16
Differenza[soluzione − biomassa] (meq/L)
consumato, quindi è leggermente sottostimata, perché il consumo di acqua
attribuito alla pianta include anche il consumo per evaporazione dal vaso.
Ca
10
N
8
intera
6
S
4
Mg
P
2
0
Ca
S
Cl Mg
Cl P
Na
K
0
4
2
K
mezza
6
N
8
10
12
Media[biomassa, soluzione] (meq/L)
Figura 2.6 Concentrazione di elementi nella biomassa epigea in relazione alla concentrazione nella SN. La relazione per i due livelli di SN (mezza e piena forza) è riassunta
dall’interpolazione (secondo asse principale) rappresentata dalle linee tratteggiate (pannello a
sinistra). Le differenze sono evidenziate dal diagramma differenza-media (pannello a destra).
Esperimento con acqua di buona qualità.
Con la soluzione diluita le concentrazioni fornite durante il ciclo colturale
corrispondevano abbastanza bene alle concentrazioni assorbite, dato confermato
dal mancato accumulo nello strato mediano e dal ridotto accumulo nello strato
superiore (figura 2.3 a fronte).
24
2. Attività e risultati
Dispositivo impiegato
Piante con fiori e frutti in crescita
Piante con frutti prossimi alla raccolta
Substrato con radici a fine coltura
Figura 2.7
Particolari dell’esperimento di subirrigazione con acqua di buona qualità.
2.2 Subirrigazione con acqua di mediocre qualità
25
2.2 Subirrigazione con acqua di mediocre qualità
La concentrazione di sale (NaCl) nell’acqua di irrigazione è stato il fattore
principale di un esperimento condotto presso il CRA-ORT a Pontecagnano per
verificare l’impatto della salinità dell’acqua (aspetto rilevante della qualità)
sulla produzione del pomodoro ciliegino coltivato per subirrigazione in canaletta
(figura 2.13 a pagina 29).
2.2.1 Materiali e metodi
Il livello di NaCl (0 - 2,5 - 5 - 7,5 - 10 mmol/L) aggiunto all’acqua irrigua è stato
studiato in combinazione con la composizione della SN (fissa, variabile) in un
disegno fattoriale completo. Concentrazione base della SN, frequenza e durata
dell’irrigazione e frequenza del reintegro sono stati fissati ai valori risultati
più convenienti nell’esperimento precedente: SN a mezza forza, irrigazioni di
30 min, con soglia a 1,7 MJ/m2 di radiazione, reintegro frequente (ad alto volume
residuo). La composizione variabile consisteva nell’utilizzo della soluzione base
aumentata del 25% per il primo mese , tal quale nel secondo mese e ridotta del
25% nel resto del ciclo colturale. Le unità sperimentali consistevano di una fila
di 20 vasi, con i due agli estremi considerati di bordo, disposti su canalette con
pendenza dell’1%.
Piante singole della cultivar Shiren sono state trapiantate il 28 marzo 2007
in vasi di 10 L contenenti il substrato torba/perlite 1/1 v/v e allevate monostelo
fino al quinto palco con una densità pari a 2,6 piante/m2 . Gli interventi irrigui
sono stati eseguiti con portata di 8 L/min. L’impollinazione dei fiori è stata
facilitata con l’impiego di un’arnia di bombi e la difesa antiparassitaria è stata
condotta con metodi di agricoltura organica.
Le osservazioni hanno riguardato: quantità e composizione elementare della
biomassa e del prodotto; componenti qualitativi del prodotto (conducibilità
elettrica, pH, residuo secco, ceneri, acidità totale, °Brix, glucosio, fruttosio,
zuccheri totali, vitamina C, sali minerali e colore); monitoraggio delle proprietà
fisiche e chimiche della soluzione ricircolata e degli estratti acquosi 1:1,5 v/v
del substrato (conducibilità elettrica, pH, N, P, K, Ca, Mg, S, Na, Cl).
2.2.2 Risultati
Stabilità della soluzione ricircolata
La conducibilità elettrica della soluzione ricircolata è aumentata con l’aumento
del sale nell’acqua irrigua per l’accumulo di ioni Na e Cl (figura 2.8 e figura 2.9
alla pagina seguente). Con la soluzione variabile tale tendenza è stata ridotta.
26
2. Attività e risultati
sale (mM) : 0
Cond. elettrica (dS/m)
6
5
4
sale (mM) : 2.5
sale (mM) : 5
sale (mM) : 7.5
sale (mM) : 10
SN variabile
SN+25%: giorni 0−33
SN+0%: giorni 34−62
SN−25%: giorni 63−111
fissa
variabile
fissa
3
fissa
variabile
2
variabile
fissa
variabile
variabile
fissa
1
sale (mM) : 0
sale (mM) : 2.5
sale (mM) : 5
sale (mM) : 7.5
sale (mM) : 10
variabile
variabile
7
fissa
pH
fissa
6
5
fissa
fissa
fissa
variabile
variabile
variabile
4
0 20 40 60 80100
0 20 40 60 80100
0 20 40 60 80100 0 20 40 60 80100
Giorno dal trapianto
0 20 40 60 80100
Figura 2.8 Variazione della EC e del pH della SN in relazione al ciclo colturale, al regime
di impiego e alla concentrazione di sale (NaCl) aggiunto all’acqua irrigua. Valori osservati e
interpolazione.
N−NO3 (mmol/L)
sale: 0
sale: 5
Soluzione
●
12
10
●
●
●
●
●
●
8
●
●
6
0
20
40
●
●
●
●
60
●
●
80
●
●
●
●
●
●
●
●
●
100
●
●
0
20
40
sale: 0
Cl (mmol/L)
sale: 10
30
25
20
15
10
5
0
●
●
●
●
60
●
●
80
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
100
0
fissa
variabile
20
40
sale: 5
●
●
●
●
●
60
●
●
80
●
●
fissa
variabile
●
●
0
●
●
20
●
●
40
●
●
●
●
●
●
●
100
sale: 10
Soluzione
●
●
●
●
60
●
●
80
●
100
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
0
20
40
60
80
100
0
20
40
60
80
100
Giorni dal trapianto
Figura 2.9 Variazioni delle concentrazioni di N-NO3 e Cl (come esempi di elementi ben
assorbiti e poco assorbiti dalle piante) nella soluzione circolante in relazione al ciclo colturale,
alla gestione della soluzione e alla concentrazione di sale (NaCl) aggiunto all’acqua irrigua
fino a 10 mmol/L. Valori osservati e interpolazione con intervallo di confidenza al 95%.
Il pH ha mostrato un calo generale nei primi 30–35 giorni di coltura, corrispondenti alla crescita esponenziale delle piante, risalendo poi ai valori iniziali
e anche superandoli nella fase finale, ma è stato poco influenzato dalla salinità
della SN, anche se i valori sono risaliti in misura minore con la SN variabile a
bassi livelli di salinità.
2.2 Subirrigazione con acqua di mediocre qualità
27
La concentrazione degli ioni nutritivi K, Mg, Ca e NO3 nei primi due mesi di
coltivazione è diminuita per entrambe le soluzioni, successivamente è aumentata
per la soluzione fissa, ma solo per Ca e Mg è arrivata a valori simili a quelli
iniziali. Per H2 PO4 e SO4 l’andamento è stato abbastanza stabile mentre per
Na e Cl, elementi poco assorbiti dalle piante, l’accumulo nel tempo è cresciuto
con l’aggiunta di sale nell’acqua irrigua (figura 2.9 nella pagina precedente).
Il calo evidente del pH e il più contenuto abbassamento della EC nel secondo
mese del ciclo con SN meno salina indicano che l’impiego della soluzione a
concentrazione maggiorata del 25% poteva essere esteso anche al secondo mese,
a coprire meglio la fase di crescita vegetativa e riproduttiva.
Altezza substrato (cm)
Stabilità del substrato e produzione
L’aumento di EC con la posizione negli estratti del substrato è stato incrementato al crescere della salinità della SN con una modesta attenuazione imputabile
al regime di soluzione variabile (figura 2.10). Il pH degli estratti del substrato
non è stato influenzato in modo sensibile dalla salinità ed è invece diminuito
con il crescere dell’altezza della posizione.
sale: 0
sale: 2.5
●
●●
●
●
sale: 5
●
sale: 7.5
sale: 10
● ●
●●●
●
●
●●●
15
10
●
●
●
●
●
●●
●
●●
Soluzione
●
5
●
●
fissa
variabile
●●
●
●
●
2 4 6 8 10 12
2 4 6 8 10 12
sale: 0
sale: 2.5
●
●●●
●
●
2 4 6 8 10 12
●
●
●●
●
●
2 4 6 8 10 12
2 4 6 8 10 12
Altezza substrato (cm)
EC (dS/m)
●●●
●
sale: 5
sale: 7.5
sale: 10
●
●
●●
●
●
● ●
●● ●●
15
10
●●
●
●●●
●
●●
● ●●
●
●●
5
●
●
●●
5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
●
●
●
●
●
●
5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
● ●
5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
●● ●
●
5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
pH
Figura 2.10 Andamento dell’EC e del pH nel substrato in relazione al regime di impiego
e alla concentrazione di sale (NaCl) aggiunto all’acqua irrigua fino a 10 mmol/L. Valori
osservati e interpolazione.
La produzione commerciabile per grappolo è aumentata pressoché linearmente
con l’ordine del grappolo, mentre il peso medio del frutto ha raggiunto i valori
più alti con il secondo e terzo grappolo (figura 2.11 alla pagina successiva).
Il peso del frutto si è ridotto in tutti i grappoli con l’aumento della salinità,
facendo calare la produzione commerciabile, soprattutto nei primi tre grappoli.
La soluzione variabile ha fornito rese di prodotto commerciale tendenzialmente
più alte per il quinto grappolo, che non ha risentito dell’effetto negativo della
salinità sul peso del frutto perché lo scarto è risultato maggiore a bassi livelli
28
2. Attività e risultati
di salinità della SN, mentre per gli altri grappoli non è stato molto influenzato
da questa.
Prod. comm. (kg/mq)
0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
●
grappolo
grappolo: 1
grappolo
grappolo: 2
grappolo
grappolo: 5
●
●●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
● ●
fissa
●●
variabile
●
●
●
● ●●
●
variabile
●●
●●
fissa
●
●●
●●
●
●●
●●
●
●
●● ●
●●
●
●
●
●●
● ●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
● ●
●●●
●
●
● ●
●
fissa
●
●
● ●●
●
●●
●
●●●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
variabile
●
●●
fissa ● ●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●●●●●
●
●●
●●
●
●
● ●
●●
●●
variabile
●●
●
●
●
●●
●●
●●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●●
●
●
●
●
●
grappolo
grappolo: 1
Scarto (g/mq)
0 50 100 200
grappolo
grappolo: 4
●
●
fissa
●
●●●
●
●●
●
variabile
●
grappolo
grappolo: 2
grappolo
grappolo: 3
grappolo
grappolo: 4
grappolo
grappolo: 5
●
●
variabile
●
●
●
●
fissa
●
●
●●
●● ●
●
●●
●
●
●
●
●●●
●●
●●
●
●●●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●●
●
●●
●
●
●
fissa
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
●●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
●●●
●
●
●
● ●●
●
grappolo
grappolo: 2
●●
●
●
●
●
●
●
●●
●
● ●●
●
●
●
●●
●●
fissa
●
●
●
●
● ●
●● ●
●
fissa
variabile
●
●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
● ●
●
●●
●
fissa
●●
●●
●
●●
●
●
●
●●
●●
●
●●
●
●
●●
●
● ●●
●●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●●
●●
●
● ●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
grappolo
grappolo: 4
●
●
●
●
●
●
●
● ●
●
●
●●●
●
grappolo
grappolo: 5
●
●
●●
●
●
●
●
●
●●
●
●●
●
● ●
●
●
●
●
●
fissa●●
●
variabile
●●●
●
●
●
●
●●
●
grappolo
grappolo: 3
●
●
●
●
● ●
●
fissa
●●
variabile
●
●●
●
●●
●
●
fissa
variabile
●
●
●
●
●
●
● ●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
● ●
●
●
fissa
variabile
variabile
●
●
●
●
●
●
● ●
●
●●
●
●
●
●
variabile
variabile
grappolo
grappolo: 1
Peso frutto comm.(g)
18 20 22 24 26 28 30
grappolo
grappolo: 3
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
● ●
●
●
●
●
●
●
●
fissa
●
●
●●
●
●
●
●
●●
variabile
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
NaCl aggiunto (mM)
Figura 2.11 Prodotto commerciabile, scarto e peso medio del frutto commerciabile per
grappolo in relazione alla posizione del grappolo, al regime di impiego e alla concentrazione
di sale (NaCl) aggiunto all’acqua irrigua. Valori osservati e stime medie con intervallo di
confidenza puntuale rappresentato dalle barre (unilaterali per evitare confusione).
7.0
●
6.5
●
●
●
●
6.0
5.5
●
Soluzione
●
5.0
0
●
●
fissa
variabile
2
4
6
8
10
Sale aggiunto alla SN (meq/L)
Prodotto commerc. (kg/mq)
Prodotto totale (kg/mq)
Il prodotto totale e la produzione commerciabile ottenuti dalle piante allevate
con la soluzione variabile hanno risentito meno dell’aumento della salinità della
soluzione radicale conseguente all’uso di acqua più salina (figura 2.12). Fino
a 7,5 mmol/L di sale aggiunto la produzione è stata simile a quella ottenuta
con acqua irrigua senza alcuna aggiunta mentre con 10,0 mmol/L ha raggiunto
valori analoghi a quelli della soluzione fissa.
7.0
6.5
●
●
●
●
●
6.0
5.5
Soluzione
●
5.0
0
●
●
●
fissa
variabile
2
4
6
8
10
Sale aggiunto alla SN (meq/L)
Figura 2.12 Prodotto totale e commerciabile in relazione alla concentrazione di sale (NaCl)
aggiunto all’acqua irrigua e alla gestione della SN. Valori osservati e interpolazione con banda
di confidenza al 95%.
2.2 Subirrigazione con acqua di mediocre qualità
29
Dopo il trapianto
Alla fioritura
Piante in produzione
Piante in produzione
Figura 2.13
Particolari dell’esperimento di subirrigazione con acqua di mediocre qualità.
30
2. Attività e risultati
2.3 Subirrigazione in confronto con irrigazione a goccia
In un esperimento presso il CRA-ORT a Pontecagnano la risposta del pomodoro
ciliegino alla salinità dell’acqua irrigua in coltura subirrigata è stata confrontata
con quella relativa alla più diffusa irrigazione a goccia, in sistema aperto e
chiuso (figura 2.21 a pagina 36).
2.3.1 Materiali e metodi
Per il confronto con l’irrigazione a goccia, in sistema aperto e chiuso, la
subirrigazione in canaletta è stata regolata fissando concentrazione base della
SN, frequenza e durata dell’irrigazione e frequenza del reintegro ai valori
risultati più convenienti nel primo esperimento (SN a mezza forza, irrigazioni
di 30 min, con soglia a 1,7 MJ/m2 di radiazione, reintegro frequente) e gestione
della SN modificando la gestione variabile del secondo esperimento (per i
primi 67 giorni di coltivazione la SN a mezza forza aumentata del 25% e nel
periodo successivo la SN a mezza forza ridotta del 25%). I tre sistemi sono
stati confrontati a due livelli di salinità dell’acqua: quello proprio della fonte
disponibile (0,55 dS/m) e quello ottenuto aggiungendovi 5 mmol/L di NaCl
(1,1 dS/m). L’unità sperimentale era una canaletta con venti vasi, due a ciascun
estremo considerati di bordo.
Piante singole della cultivar Shiren sono state trapiantate il 6 marzo 2008 in
vasi di 10 L contenenti il substrato torba/perlite 1/1 v/v e allevate monostelo
fino al sesto palco alla densità di 2,6 piante/m2 .
Gli interventi irrigui sono stati eseguiti con portata di 8 L/min su canalette
con pendenza dell’1% per la subirrigazione e con portata di 1,5 L/h per punto
goccia. La stessa frequenza di irrigazione (soglia a 1,7 MJ/m2 di radiazione
solare) è stata usata per i tre sistemi, mentre la durata degli interventi è stata
fissa per la subirrigazione (30 min) e variabile per il sistema a goccia mirata:
in quello aperto è stata regolata per ottenere il 30% di soluzione drenata; in
quello chiuso è stata applicata una durata doppia rispetto al sistema aperto.
L’impollinazione dei fiori è stata facilitata con l’impiego di un’arnia di bombi e
la difesa antiparassitaria è stata condotta con metodi di agricoltura organica.
Le osservazioni hanno riguardato: quantità e composizione elementare della
biomassa e del prodotto; componenti qualitativi del prodotto (conducibilità
elettrica, pH, residuo secco, ceneri, acidità totale, °Brix, glucosio, fruttosio,
zuccheri totali, vitamina C, sali minerali e colore); monitoraggio delle proprietà
fisiche e chimiche della soluzione ricircolata, drenata e degli estratti acquosi
1:1,5 v/v del substrato (conducibilità elettrica, pH, N, P, K, Ca, Mg, S, Na,
Cl).
2.3 Subirrigazione in confronto con irrigazione a goccia
31
2.3.2 Risultati
Consumi e stabilità della soluzione
Durante i circa quattro mesi di coltivazione i consumi idrici delle piante sono
stati poco diversi per i tre sistemi (figura 2.14).
NaCl (mM) : 5
NaCl (mM) : 5
subirrigazione
●
8 goccia/chiuso
●
goccia/aperto
●
NaCl (mM) : 0
6 subirrigazione
goccia/chiuso
goccia/aperto
●
goccia.aperto
●
goccia.chiuso
subirrig
210 220 230 240 250 260 270
Consumo totale (L/mq)
4
Consumo giornaliero (L/mq)
●
2
0
NaCl (mM) : 0
8
goccia.chiuso
6
goccia.aperto
4
subirrig
2
0
0
20
40
60
Giorni dal trapianto
80
100
120
Figura 2.14 Consumi giornalieri e totali (diagramma piccolo) di soluzione nutritiva in relazione a tre sistemi di coltura senza suolo del pomodoro ciliegino e due livelli di concentrazione
di sale (NaCl) aggiunto all’acqua irrigua.
Con l’irrigazione a goccia in sistema aperto è stato scaricato circa il 30% di
soluzione drenata, senza differenze di sostanza per il livello di salinità dell’acqua
(figura 2.15 alla pagina successiva). Modeste differenze di pH si sono manifestate
nel secondo e terzo mese di coltura, con valori superiori per la soluzione più
salina. La differenza iniziale di EC determinata dal disegno sperimentale per i
due livelli di salinità dell’acqua non è variata nel primo mese, ma è aumentata
con l’intensificarsi dell’attività vegetativa, giungendo a quadruplicarsi per la
fine della coltura.
La conducibilità elettrica della soluzione ricircolata con aggiunta di sale,
nonostante la diluizione della SN nella seconda parte del ciclo colturale, è più
che raddoppiata con irrigazione a goccia in sistema chiuso (da 2,6 a 5,5 dS/m)
mentre è aumentata molto meno con la subirrigazione (da 2,6 a 2,8 dS/m)
(figura 2.16 alla pagina seguente). Dopo un calo comparabile nei primi 40
giorni del ciclo il pH è successivamente aumentato, in misura maggiore con la
subirrigazione, mostrando con entrambi i sistemi notevoli oscillazioni giornaliere.
Nella soluzione ricircolata senza aggiunta di sale l’EC dell’irrigazione a
goccia ha iniziato a scendere prima ancora di utilizzare la soluzione diluita,
successivamente ha continuato a farlo fino a stabilizzarsi a circa 1 dS/m e a
2. Attività e risultati
60
40
20
4
NaCl=5
NaCl=0
3
NaCl=5
2
pH
NaCl=0
NaCl=0
1
Conduttività (dS/m)
NaCl=5
5.5 6.0 6.5 7.0 7.5
0
Drenato (%)
80
32
0
20
40
60
80
100
120
Giorni dal trapianto
Figura 2.15 Volume, EC e pH della soluzione drenata per il sistema aperto a goccia in
relazione alla concentrazione di sale (NaCl) aggiunto all’acqua irrigua e al ciclo colturale.
fine ciclo è tornata al valore iniziale di 2 dS/m. Con la subirrigazione invece
l’andamento dell’EC della soluzione ricircolata è stato stabile e analogo a quello
della soluzione fornita nel sistema aperto.
La gestione della SN ricircolata in questo esperimento è risultata ben tarata
per le esigenze della subirrigazione e leggermente carente per l’irrigazione a
goccia. Le piante di quest’ultima non ne hanno risentito grazie all’elevato
volume di SN disponibile per pianta (9–13,5 L).
subirrigazione
goccia/chiuso
7.5
goccia/aperto
pH
6.5
7.0
NaCl=5
NaCl=0
6.0
NaCl=0
NaCl=5
NaCl=0
5.0
5.5
NaCl=5
subirrigazione
Conduttività elettrica (dS/m)
1
2
3
4
5
6
goccia/aperto
goccia/chiuso
NaCl=5
NaCl=5
NaCl=5
NaCl=0
0
50
100
NaCl=0
0
50
100
Giorni dal trapianto
NaCl=0
0
50
100
Figura 2.16 EC e pH della soluzione fornita nel sistema aperto a goccia e della soluzione
ricircolata nel sistema chiuso, a goccia e per subirrigazione, in relazione alla concentrazione
di sale (NaCl) aggiunto all’acqua irrigua e al ciclo colturale.
2.3 Subirrigazione in confronto con irrigazione a goccia
33
Altezza substrato (cm)
Stabilità del substrato
La subirrigazione ha un impatto sul substrato maggiore dell’irrigazione a goccia.
La salinità della soluzione presente nel substrato tende ad aumentare nello
strato superiore con tutti e tre i sistemi considerati e tanto più quanto più
l’acqua fornita è salina, e questo effetto è amplificato con la subirrigazione
(figura 2.17). Con acqua a basso livello di salinità il gradiente di salinità del
substrato determinato dalla subirrigazione è risultato molto simile a quello
determinato dall’irrigazione a goccia. Il sistema chiuso con irrigazione a goccia
ha avuto valori di EC leggermente più alti del sistema aperto con entrambe le
salinità di acqua irrigua.
Subirrigazione
Sistema a goccia aperto
●
●●
●
Sistema a goccia chiuso
●●● ●
● ●●
●
15
●●
●
●●
●
●
●
●●
●
●●
●●
10
●
●●
●
NaCl=0
NaCl=5
●
5
2
4
6
8
●
●
●
2
4
6
8
2
4
6
8
Altezza substrato (cm)
EC (dS/m)
Subirrigazione
Sistema a goccia aperto
Sistema a goccia chiuso
● ●
● ●
●
●● ●
●● ●●
15
●●
●
10
5
●
5.5
NaCl=0
NaCl=5
6.0
●
6.5
7.0
●
● ●
●
●●●●
●
● ● ●
●
●● ●
7.5
5.5
6.0
6.5
7.0
●
●● ●
7.5
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
pH
Figura 2.17 EC e pH degli estratti del substrato in relazione alla posizione, al sistema
di coltura e alla concentrazione di sale (NaCl) aggiunto all’acqua irrigua fino a 5 mmol/L.
Punti osservati e interpolazione con banda di confidenza puntuale al 95%.
Il pH del substrato ha mostrato un gradiente negativo con l’altezza della
posizione, più accentuato con la subirrigazione (riduzione da 7,5 a 5,5), rispetto
all’irrigazione a goccia, per la quale è risultato relativamente più contenuto
in sistema chiuso (riduzione di un quarto di punto). La salinità dell’acqua
non ha influito, nel campo considerato, sul gradiente del pH del substrato nel
caso della subirrigazione, mentre ha fatto aumentare leggermente e in modo
uniforme i valori di pH con il sistema a goccia, specialmente se chiuso.
Biomassa
L’aumento della salinità dell’acqua, entro il campo di variazione considerato,
corrispondente ad un incremento di EC di circa 0,55 dS/m, non ha mostrato effetti negativi sullo sviluppo della vegetazione e sulla biomassa epigea (figura 2.18
alla pagina seguente).
Le sole variazioni di un certo rilievo associate all’aumento di salinità dell’acqua
hanno riguardato la biomassa vegetativa (fusti e foglie) per l’irrigazione a goccia,
con un modesto incremento per il sistema aperto e un altrettanto modesto
34
2. Attività e risultati
Biomassa (g/pianta)
Subirrigazione
●
400
350
●
●
●
●
●
●
●●
300
Sistema a goccia aperto Sistema a goccia chiuso
frutti
vegetazione
● ●
●
●●
●
●
●
●
●
250
●
●
●
●
●
●
200
150
0
5
0
5
0
5
NaCl aggiunto alla soluzione (mmol/L)
Figura 2.18 Produzione di biomassa in relazione al sistema di irrigazione e alla concentrazione di sale (NaCl) aggiunto all’acqua irrigua. Valori osservati e stime medie con intervallo
di confidenza puntuale al 95%.
calo per il sistema chiuso. La biomassa media dei frutti è risultata di entità
comparabile per le sei condizioni e circa 1,5 volte quella vegetativa.
Peso frutto comm. (g)
Prod. commerc. (kg/mq)
Prodotto commerciabile
La produzione commerciale per grappolo è stata leggermente depressa dall’incremento di salinità dell’acqua: con l’irrigazione a goccia la riduzione ha
interessato i grappoli 2–5, fino a 20% (quarto) nel sistema aperto e 17% (quinto)
in quello chiuso; con la subirrigazione sono stati interessati tutti i grappoli oltre
il primo, con riduzioni tra il 6% (quarto) e il 25% (quinto) (figura 2.19).
Subirrigazione
Sistema a goccia aperto
●
●
2.0
●
●
●
●
●
●●
1.5
1.0
Sistema a goccia chiuso
Sale (mmol/L)
●
2.5
●
●●
●
●
●
●●
●
●
1
●
●●
●
●
●
●
●
●
3
●
●●
●
●●
●●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
2
●
●
●
●
●
●
4
5
6
1
Subirrigazione
2
3
4
●
●●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●●
●
●
5
6
1
Sistema a goccia aperto
●
●●●
●●
2
●
●
●●
●
●
●
●●
●
3
4
●●●
●
●
●
5
6
Sistema a goccia chiuso
40
●
35
30
25
●
●●●●
●
●
●
●●
●●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●●●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●●
2
3
●●●
●●
●
●
●
●●
4
5
● ●
●●
●
1
2
3
4
5
6
1
Subirrigazione
6
●
40
●● ●
●●
1
2
3
●
●
●
●●
●●
●●
●
●●
●
4
5
●
●●
●
●
20
●
●●
●●
●
●
●●●
●
●
●●●
●
1
2
3
●●
●
●
●
4
●
● ●
●
●
●
5
●
●
●
6
6
Sistema a goccia chiuso
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
30
0
●
●
●
●
●
Sistema a goccia aperto
●
10
●
●
●
●
●
●
20
50
Scarto (%)
0
5
●
●●
●
●●
1
●●
●
●
●
●
●●
● ●●
2
3
4
●
●
●
●
●
5
●●
●
6
●
●
●●
●
●
●
●●●●
●●
●●
●
●
●
1
2
3
●
●
●●●
●
4
●
●●●
●
●
5
●
●
●
●
●
6
Ordine del grappolo
Figura 2.19 Produzione commerciabile, peso medio del frutto commerciabile e percentuale
di scarto per ordine di grappolo in relazione al sistema di irrigazione e alla concentrazione di
sale (NaCl) aggiunto all’acqua irrigua. Valori osservati e interpolazione media con banda di
confidenza puntuale al 95%.
La salinità dell’acqua ha depresso il peso medio del frutto in modo pressoché
uniforme per tutti i grappoli, maggiormente con l’irrigazione a goccia in sistema
chiuso (-12%) e con la subirrigazione (-10%) rispetto all’irrigazione a goccia in
sistema aperto (-4%).
2.3 Subirrigazione in confronto con irrigazione a goccia
35
L’andamento della percentuale di scarto con l’ordine del grappolo è stato simile per i tre sistemi: trascurabile per i primi tre grappoli e di entità apprezzabile
per i tre grappoli superiori (10–35%). La salinità dell’acqua ha tendenzialmente
ridotto lo scarto, di poco per i grappoli 1–5, più che dimezzandolo per il sesto.
Il prodotto commerciabile per unità di superficie e il peso medio del frutto commerciabile sono risultati abbastanza comparabili per i tre sistemi
(figura 2.20).
A goccia, aperto A goccia, chiuso
●
9.0
●●
8.5
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
8.0
7.5
●
●
7.0
●●
●
●
●
●●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●
6.5
●
●
0
5
0
5
0
NaCl aggiunto alla SN (mmol/L)
5
Subirrigazione
Peso frutto commerc. (g)
Prod. commerc. (kg/mq)
Subirrigazione
9.5
A goccia, aperto A goccia, chiuso
●
30
28
●
●●
●
●
●
●
●
●●
●
●
26
●
●
●
●
●
●
●
●
●
0
5
●
●
●●
●
●
●
●
24
●
●●
●
●
●
0
5
0
5
NaCl aggiunto alla SN (mmol/L)
Figura 2.20 Produzione commerciabile per area e peso medio del frutto in relazione al
sistema di irrigazione e alla concentrazione di sale (NaCl) aggiunto all’acqua irrigua. Valori
osservati e stime medie con intervallo di confidenza puntuale al 95%.
Con acqua meno salina le rese ottenute con sei grappoli sono state: 8,4 kg/m2
con la subirrigazione, 8,5 con il sistema aperto di irrigazione a goccia e 8,2 con
quello chiuso. Il peso medio del frutto commerciabile è risultato di 29,4 g con il
sistema chiuso a goccia e di 28 g per quello aperto e la subirrigazione.
L’incremento di salinità dell’acqua, nel campo di variazione considerato, ha
ridotto il prodotto totale con tutti e tre i sistemi, ma più marcatamente con
la subirrigazione (-13%) e con il sistema chiuso di irrigazione a goccia (-12%)
rispetto a quello aperto (-7%). Il peso medio del frutto è stato ridotto del
12% con il sistema chiuso a goccia, del 4% con quello aperto e del 10% con la
subirrigazione.
2.3.3 Conclusioni
Con rese e costi di gestione comparabili per la coltura del pomodoro a ciclo
breve, la subirrigazione in sistema chiuso ha mostrato punti di vantaggio
rispetto all’irrigazione a goccia, sia in sistema aperto, per maggiore efficienza
d’uso di acqua e concimi, annullando il rilascio di soluzione drenata, sia in
sistema chiuso, per maggiore uniformità, in assenza di punti goccia soggetti
ad otturazione, e per maggiore stabilità della soluzione ricircolata, anche in
presenza di acqua salina. Il modello di subirrigazione di vasi in canaletta per
la coltura in sistema chiuso del pomodoro perfezionato con il PROM è pratico
ed economico, facilmente trasferibile alle aziende commerciali.
36
2. Attività e risultati
Inizio fioritura
Fioritura avanzata
Piante subirrigate
Piante irrigate a goccia
Figura 2.21 Particolari dell’esperimento di confronto della subirrigazione con l’irrigazione
a goccia.
2.4 Sistema aperto presso aziende agricole
37
2.4 Sistema aperto presso aziende agricole
Per dimostrare la possibilità di impiegare acque saline nella coltura senza
suolo del pomodoro in sistema aperto, regolando la frazione di SN drenata, e
per verificare l’adattabilità a tale sistema di ibridi commerciali e sperimentali
(forniti dal dr. Acciarri del CRA-ORA) a diverso tipo di frutto, sono stati
condotti quattro esperimenti presso due aziende agricole che da anni con
successo coltivano senza suolo in sistema aperto.
I saggi condotti nell’azienda Le Campanelle di Mariglianella (NA) hanno
riguardato prevalentemente il tipo Ciliegino in ciclo primaverile-estivo su un
substrato preparato in azienda, quelli condotti nell’azienda Tommaso Pantaleo
di Mazara del Vallo (TP) il tipo Marmande in ciclo autunno-primaverile su un
substrato commerciale (lana di roccia). In entrambe le aziende è stato saggiato
anche il tipo Cuor di bue e presso Le Campanelle sono state confrontate
cultivar a vario tipo di frutto.
2.4.1 Saggi presso l’azienda Le Campanelle
Il primo saggio ha mirato a migliorare la coltivazione senza suolo del pomodoro
in sistema aperto per il tipo Ciliegino e a verificare l’adattabilità del Cuor
di bue, impiegando la risorsa idrica disponibile. Con il secondo si è verificata
la possibilità di impiegare acqua più salina aumentando la quota di drenato,
sia per il Ciliegino che per cultivar con altri tipi di frutto (figura 2.27 a
pagina 43).
2.4.1.1 Saggio con acqua della qualità disponibile
Materiali e metodi
In un tunnel serra freddo avente solo aperture laterali, il giorno 11 aprile 2006
sono state trapiantate, una per vaso, ed allevate monostelo fino all’ottavo
grappolo (sesto per i Cuor di bue) 2100 piante della cultivar Shiren di tipo
Ciliegino e 200 per ciascuno di due ibridi del tipo Cuor di bue Cuorbenga
F1 e 01-314A su pomice/torba 7/3 v/v al 15° ciclo di riutilizzo, in vasi di 10 L
disposti a file binate (2,5 piante/m2 ).
La composizione dell’acqua utilizzata e della SN è riportata nella tabella 2.1
alla pagina seguente. Gli interventi irrigui sono stati eseguiti a ore fisse in
numero e durata variabile, allo scopo di drenare il 20% circa della soluzione
reflua da vasi con piante della cultivar Shiren (un punto goccia per pianta con
portata di 2,7 L/h). L’impollinazione dei fiori è stata facilitata con l’impiego di
un’arnia di bombi ed è stata applicata la difesa integrata della coltura.
Le osservazioni sono state eseguite su aree di saggio costituite da dodici
vasi ed hanno riguardato: quantità e componenti qualitative del prodotto (EC,
38
2. Attività e risultati
Tabella 2.1 Composizione dell’acqua e delle soluzioni nutritive utilizzate nei due saggi
condotti presso l’azienda Le Campanelle.
acqua
Parametro
soluzione con acqua
irrigua
tal quale
più salina
1,0
7,3
2,9
6,0
3,7
6,0
7,7
2,3
3,8
2,6
0,0
4,1
8,1
0,4
0,0
6,2
12,4
7,9
5,4
2,6
1,4
4,3
11,7
11,8
3,5
1,0
12,4
8,7
5,4
11,2
1,4
12,8
12,2
11,8
3,7
1,0
EC (dS/m)
pH
Ioni (meq/l)
Ca
K
Mg
Na
NH4
Cl
SO4
NO3
H2 PO4
HCO3
pH, residuo secco, ceneri, acidità totale, °Brix, glucosio, fruttosio, zuccheri
totali, vitamina C, sali minerali e colore); monitoraggio delle proprietà fisiche e
chimiche della soluzione fornita, di quella drenata e degli estratti acquosi 1:1,5
v/v del substrato (EC, pH, N, P, K, Ca, Mg, S, Na, Cl).
Risultati
Per la coltivazione fino all’ottavo grappolo di Shiren con acqua della qualità
disponibile in azienda sono stati consumati 498 L/m2 di soluzione nutritiva e
rilasciati 80 L/m2 di drenato (figura 2.22).
Consumo e drenato (litri/mq)
500
400
300
D−07
200
C−06
100
C−07
D−06
0
0
20
40
60
80
100
Giorni dal 10 aprile
Figura 2.22 Consumi di SN (C) e drenato scaricato (D) nei saggi presso l’azienda Le
Campanelle. Nel 2007 l’acqua è stata salinizzata aggiungendo 10 mmol/L di NaCl.
La frequenza e la durata degli interventi irrigui non sono state regolate
2.4 Sistema aperto presso aziende agricole
39
EC drenato (dS/m)
4
6
8
in modo adeguato e pertanto non sono state evitate forti oscillazioni della
conducibilità elettrica e della frazione di soluzione drenata (figura 2.23).
07
Drenato/giorno (%)
0 10 20 30 40 50
2
06
07
06
0
20
40
60
Giorni dal 10 aprile
80
100
Figura 2.23 Andamento della EC e della frazione percentuale della soluzione drenata nel
corso del ciclo colturale nei saggi presso l’azienda Le Campanelle. Nel 2007 l’acqua è stata
salinizzata aggiungendo 10 mmol/L di NaCl.
Nell’ultimo mese la conducibilità elettrica del drenato e delle soluzioni estratte
dalle porzioni mediana e inferiore del substrato superava i valori corrispondenti
rilevati per la coltivazione successiva, nella quale si utilizzava un’acqua più
salata ( figura 2.24).
Altezza substrato (cm)
2006
2007
2006
● ●
●●
15
●
2007
●
●●
15
●●
10
● ●
●
5
● ●
0
2
●●
10
fase
finale
iniziale
5
●●
4
6
8
0
EC (dS/m)
●
2
4
6
8
● ●
7.0
7.5
8.0
●
8.5
● ●
7.0
7.5
8.0
8.5
pH
Figura 2.24 EC e pH dell’estratto in acqua del substrato in relazione all’altezza del
substrato, alla fase del ciclo colturale e al saggio presso l’azienda Le Campanelle.
In conseguenza il livello di produzione è risultato piuttosto modesto, con
3,7 kg/m2 di frutti commerciabili, ottenuti dai primi cinque grappoli, mentre
tutta la produzione dei tre grappoli superiori è risultata di scarto per spacco
(tabella 2.2 alla pagina seguente).
40
2. Attività e risultati
Tabella 2.2 Dettagli delle colture e produzioni ottenute nei saggi condotti presso l’azienda
Le Campanelle. Nel saggio 2007 è stata utilizzata acqua salinizzata con l’aggiunta di
10 mmol/L di NaCl.
Tipo e cultivar
anno
Piante
N
Grappoli
N
Prod. comm.
kg/mq
Peso frutto
g
Scarto
%
Cuor di bue
01-314A F1
01-314A F1
Cuorbenga F1
Cuorbenga F1
2006
2007
2006
2007
183
57
183
87
6
6
6
6
20,9
19,3
19,6
19,5
351
377
326
320
0
0
0
0
Ciliegino
Shiren F1
Shiren F1
Cherry black
Golden cherry F1
Sungold F1
2006
2007
2007
2007
2007
2100
2070
100
100
100
5
6
6
6
6
3,7
6,8
5,1
2,3
1,6
20
25
17
14
11
14
5
0
27
43
Rosa di Sorrento
485 F1
412 F1
407 F1
409 F1
2007
2007
2007
2007
102
36
21
36
6
6
6
6
21,7
15,9
13,8
7,2
358
414
359
271
0
23
22
55
San Marzano
493 F1
489 F1
2007
2007
48
67
4
4
5,9
4,7
74
62
0
0
Marmande
Tomato black
2007
100
6
5,2
181
40
2.4.1.2 Saggio con acqua salina
Materiali e metodi
La salinità dell’acqua è stata aumentata aggiungendo 10 mmol/L di NaCl alla
soluzione nutritiva (tabella 2.1 a pagina 38).
In tutto sono state allevate, una per vaso fino al sesto grappolo, 2070 piante di Ciliegino Shiren e 1185 piante di 13 cultivar a diverso tipo di frutto
(Ciliegino, San Marzano, Rosa di Sorrento, Cuor di bue, Marmande) (tabella 2.2), trapiantate il 10 aprile 2007 in vasi di 10 L disposti a file binate
(2,5 piante/m2 ) e contenenti il substrato pomice/torba 7/3 v/v al 16° ciclo di
riutilizzo.
La regolazione del numero e della durata degli interventi irrigui, eseguiti a
ore fisse, doveva assicurare una quota di drenato del 30% da vasi contenenti
piante della cultivar Shiren. L’impollinazione dei fiori, la difesa integrata della
coltivazione e le osservazioni su parcelle di 12 piante sono state eseguite come
nel primo saggio.
2.4 Sistema aperto presso aziende agricole
41
Prodotto commerciale (kg/mq)
Risultati
Il consumo di soluzione è stato comparabile a quello del saggio con acqua non
salinizzata (485 L/m2 ), mentre la quota di drenato, intorno al 40% della SN
consumata, quindi maggiore del valore programmato, è stata 2,6 volte più alta
(210 L/m2 ).
Nonostante l’acqua più salata, una condotta più accorta dell’irrigazione e
l’aumento della quota drenata hanno consentito di ottenere una produzione
commerciabile di 6,8 kg/m2 dai primi sei grappoli, con uno scarto limitato al
5% (tabella 2.2 nella pagina precedente e figura 2.25).
485.rs
01A.cb
CF1.cb01A.cb
CF1.cb
20
412.rs
15
10
5
Shr.c
493.sm
Chb.c489.sm
Shr.c
Glc.c
Sng.c
0
100
409.rs
Tmb.m
200
300
400
Peso del frutto (g)
Figura 2.25 Prodotto commerciabile e peso del frutto nel saggio con acqua più salina
presso l’azienda Le Campanelle. Le prime tre lettere delle etichette sono abbreviazioni delle
varietà: Chb = Cherry black; Glc = Golden cherry; Shr = Shiren; Sng = Sungold; Crb =
Cuorbenga; Tmb = Tomato black. Il tipo è indicato dal colore e dal suffisso: c = Ciliegino;
cb = Cuor di bue; sm = San Marzano; rs = Rosa di Sorrento; m = Marmande.
Rispetto al tipo Sorrento, al quale sono riconducibili, i due ibridi Cuor
di bue saggiati per due anni hanno dato frutti più conservabili e mostrato di
poter fruttificare senza ormonatura, perché impollinati agevolmente dal Bombus
terrestris. Le produzioni commerciabili hanno raggiunto i 20 kg/m2 , contribuite
per il 60% dal primo grappolo, senza alcuno scarto, con inizio della raccolta 65
giorni dopo il trapianto, suscitando molto interesse da parte dei visitatori.
L’ibrido 485 di Rosa di Sorrento è risultato facile da impollinare e molto
produttivo (22 kg/m2 in 106 giorni, senza scarti), con frutti resistenti alle
manipolazioni e al trasporto. Questo ibrido potrebbe essere interessante anche
per la coltura protetta su suolo, perché resistente a Verticillium e Fusarium, e
in tali condizioni è attualmente saggiato da alcuni produttori campani.
L’ibrido 493 del tipo S. Marzano ha fornito una produzione di 5,9 kg/m2 ,
con frutti di buona dimensione e senza marciume apicale, nonostante la salinità
della soluzione nutritiva.
42
2. Attività e risultati
Il tipo Ciliegino ha distanziato nettamente per sapidità i tipi tradizionali,
come mostrato dai valori decrescenti con le dimensioni del frutto dell’acidità
titolabile e del residuo secco, misurati per i frutti commerciabili del secondo o
terzo grappolo ( figura 2.26). Gli ibridi di San Marzano hanno mostrato valori
di acidità e residuo vicini a quelli del tipo Ciliegino e generalmente superiori
a quelli dei Cuor di bue e Rosa di Sorrento. La cultivar del tipo Marmande
ha presentato valori intermedi.
Residuo secco (%)
9
Chb.c
Glc.c
Chb.c
Shr.c
Shr.c
8
493.sm
489.sm
7
CF1.cb01A.cb
Tmb.m
6
409.rsCF1.cb
01A.cb 412.rs
485.rs
0
100
200
300
Peso del frutto (g)
400
Acidità titolabile (% ac. citrico)
Sng.c
10
0,7
Sng.c
0,6
Glc.c
Shr.c
Shr.c
0,5
Tmb.m
489.sm
01A.cb
409.rs
0,4
493.sm
01A.cb
412.rs
CF1.cb
CF1.cb
485.rs
0,3
0
100
200
300
400
Peso del frutto (g)
Figura 2.26 Relazioni del peso del frutto con residuo secco e acidità titolabile dei prodotti
ottenuti nel saggio condotto con acqua salina presso l’azienda Le Campanelle.
I vantaggi di una gestione più attenta dell’irrigazione e del drenaggio mostrati
da questa prova si possono realizzare agevolmente impiegando dispositivi di
regolazione disponibili in commercio, che consentono di governare l’irrigazione
in base alla radiazione solare, di misurare in continuo la quota di drenato, il
volume o la tensione della soluzione presente nel substrato.
Miglioramenti delle prestazioni di questi tipi in coltura senza suolo potrebbero
derivare da una specifica taratura della tecnica colturale, dal momento che
quella utilizzata in questo saggio era adattata al Ciliegino.
Coltivare senza suolo in sistema aperto con il metodo descritto il pomodoro
per il mercato del fresco è facile e relativamente economico, non richiedendo
grandi investimenti e tollerando anche l’impiego di acque irrigue di mediocre
qualità. La tecnica colturale è duttile perché permette al conduttore di scegliere
contenitori e substrati convenienti in quanto reperiti in loco e di usare se
necessario la stessa soluzione nutritiva per tipologie di frutto e anche specie
orticole diverse.
La coltura senza suolo in ambiente protetto consente di minimizzare l’impiego di mezzi di sintesi per la difesa da malattie e parassiti e fornisce rese
elevate di frutti rispondenti ai più stretti criteri di qualità e salubrità. Ciò
è particolarmente interessante per le varietà tradizionali sensibili ai patogeni
terricoli (Venezia et al., 2008).
2.4 Sistema aperto presso aziende agricole
43
Fertirrigatore
Frutti di Cuor di bue
Postazione di raccolta del drenato
Piante di Ciliegino
Piante di S. Marzano
Piante di Rosa di Sorrento
Figura 2.27
Particolari dei saggi presso l’azienda Le Campanelle.
44
2. Attività e risultati
2.4.2 Saggi presso l’azienda Tommaso Pantaleo
La coltivazione in sistema aperto di pomodoro Marmande (cultivar Marmara)
e l’adattabilità di due ibridi di Cuor di bue, Cuorbenga F1 e 01-314A, sono
state studiate in ciclo invernale, con osservazioni su soluzione nutritiva fornita
e drenata, estratti del substrato e produzione di frutti. In un secondo saggio,
sempre in ciclo invernale, è stata verificata la possibilità di impiegare acqua
più salina aumentando la quota di drenato (figura 2.32 a pagina 48).
2.4.2.1 Materiali e metodi
Per entrambi gli esperimenti in un tunnel serra freddo con aperture laterali
e al colmo, 2120 piante della Marmande Marmara, 100 piante di Cuor di bue
Cuorbenga F1 e 100 piante di 01-314 A sono state trapiantate ai primi di
novembre su lastre di lana di roccia di 10,5 L disposte a file singole (cinque
piante per lastra, pari a 2,5 piante/m2 ) ed allevate monostelo fino al sesto (Cuor
di bue) e ottavo grappolo (Marmande).
Gli interventi irrigui, eseguiti a ore fisse, sono variati in numero e durata
allo scopo di ottenere circa il 20% di rilascio di soluzione drenata nel primo
saggio e il 30% nel secondo, misurato su vasi con piante della cultivar Marmara
(tabella 2.3). L’incremento di salinità dell’acqua è stato ottenuto aggiungendo
10 mmol/L alla SN.
Tabella 2.3 Composizione dell’acqua e delle soluzioni nutritive utilizzate nei saggi condotti
presso l’azienda Pantaleo.
Acqua
Parametro
EC (dS/m)
pH
Ioni (meq/L)
Ca
K
Mg
Na
NH4
Cl
SO4
NO3
H2 PO4
HCO3
Soluzione
irrigua
2006
2007
1,0
7,3
2,9
6,0
3,7
6,0
7,7
2,3
3,8
2,6
0,0
4,1
8,1
0,4
0,0
6,2
12,4
7,9
5,4
2,6
1,4
4,3
11,7
11,8
3,5
1,0
12,4
8,7
5,4
11,2
1,4
12,8
12,2
11,8
3,7
1,0
L’impollinazione dei fiori è stata facilitata con l’impiego di un’arnia di bombi
ed è stata seguita la difesa integrata della coltivazione.
2.4 Sistema aperto presso aziende agricole
45
Su parcelle di 10 piante sono state eseguite osservazioni per quantità e
componenti qualitative del prodotto, proprietà fisiche e chimiche della soluzione
fornita, drenata e presente nel substrato.
2.4.2.2 Risultati
Soluzione drenata (%)
Consumo della SN e rilascio di drenato
Il consumo medio giornaliero di SN è stato simile nei due saggi con valori
leggermente maggiori nel secondo (2,0 L/m2 /d in 195 giorni di coltura vs
2,3 L/m2 /d in 201 giorni) nel secondo (figura 2.28). La frazione di soluzione
drenata nel primo saggio è oscillata tra il 5% e il 40%, con una media del 20%,
mentre nel secondo saggio il campo di variazione è stato più stretto (14%–35%),
con una media del 28%, prossima a quella programmata (30%).
40
30
esp2
esp1
20
10
0
50
100
150
200
Consumo (L/mq/giorno)
Giorno dal trapianto
4
esp2
3
2
1
0
esp1
50
100
150
200
Giorno dal trapianto
Figura 2.28 Andamento del consumo di SN e del rilascio di drenato nei saggi condotti
presso l’azienda Pantaleo. Valori osservati e sintesi della tendenza mediante smussamento.
Nel primo saggio, secondo la prassi seguita in azienda, l’EC della SN è stata
regolata a 2,5 dS/m circa nella prima parte della coltura e successivamente
ha lentamente raggiunto 3 dS/m per migliorare la qualità della produzione
(figura 2.29 alla pagina successiva). Nel secondo saggio l’EC della SN era fin
dall’inizio della coltura di circa 3 dS/m, per saggiare l’impiego di acqua più
salina. Il pH della SN è stato abbastanza simile nei due saggi.
L’utilizzo di acqua più salina nel secondo saggio ha aumentato la distanza
tra l’EC della SN e del drenato pur raggiundendo valori analoghi a fine ciclo.
Il pH della soluzione drenata è stato simile nei due saggi o un poco più alto
con l’utilizzo di acqua salina.
46
2. Attività e risultati
7.0
dre2
6.5
6.0
dre1
sn
3
dre2
sn
5.0
7.5
7.0
6.5
dre2
sn
dre1
6.0
esperimento1
pH
5
4
dre1
5.5
esperimento1
EC (dS/m)
3
esperimento2
4
esperimento2
7.5
5
dre1
dre2
sn
5.5
5.0
0
50
100
150
200
0
Giorno dal trapianto
50
100
150
200
Giorno dal trapianto
Figura 2.29 Andamento di EC e pH della SN e del drenato dalle due postazioni di raccolta
nei saggi condotti presso l’azienda Pantaleo. Valori osservati e sintesi della tendenza mediante
smussamento.
Produzione
Marmara ha mostrato livelli di resa in linea con quelli di precedenti coltivazioni
(tabella 2.4). Nel secondo saggio la produzione non ha risentito della maggiore
salinità della soluzione nutritiva per la maggiore regolarità dell’irrigazione,
conseguente all’aumento della frazione drenata, che ha ridotto notevolmente
l’incidenza della produzione di scarto (figura 2.30 a pagina seguente). Le piante
delle due postazioni di raccolta della soluzione drenata hanno prodotto in modo
molto simile. La maggiore salinità della SN del secondo saggio ha ridotto la
dimensione dei frutti commerciali solo nella prima fase di raccolta (figura 2.31
a fronte).
Tabella 2.4 Produzioni ottenute nei saggi condotti presso l’azienda Pantaleo. Nel 2007 è
stata usata un’acqua resa artificialmente più salina con l’aggiunta di 10 mmol/L di NaCl.
Saggio
2006
2007
2006
2007
2006
2007
Cultivar
01-314 A
01-314 A
Cuorbenga
Cuorbenga
Marmara
Marmara
N. piante
Prod. commerc.
(kg/mq)
Peso del frutto
g
Scarto
(kg/mq)
100
100
100
100
2120
2120
19,9
18,1
18,3
17,6
15,9
17,0
349
292
340
266
260
260
1,1
0,6
I due ibridi di Cuor di bue hanno fornito produzioni molto interessanti per
quantità, qualità e precocità. La resa è stata un pò più bassa rispetto a quella
ottenuta dall’azienda Le Campanelle con un ciclo più breve ed in una stagione
più favorevole (tabella 2.4 e figura 2.30 a fronte). L’utilizzo di acqua salina ha
ridotto le dimensioni delle bacche commerciali (figura 2.31 a pagina seguente).
01−314A − parc1
47
Produzione di scarto (g/mq)
2.4 Sistema aperto presso aziende agricole
Cuorbenga − parc1
800
Produzione commerciale (g/mq)
600
400
esp2
esp1
esp2
esp1
200
Marmara − dre1
Marmara − serra
60
40
20
Marmara − dre2
esp2
0 esp1
120 140 160 180 200
Marmara − serra
800
600
esp1
esp1
400
esp2
esp1
esp2
200
120 140 160 180 200
120 140 160 180 200
esp2
120 140 160 180 200
Giorno dal trapianto
Figura 2.30 Flussi di produzione durante il ciclo colturale nei saggi condotti presso
l’azienda Pantaleo. Valori osservati e sintesi della tendenza mediante smussamento.
01−314A − parc1
Cuorbenga − parc1
Peso frutto commerciale (g)
500
400
esp1
300
esp2
esp1
esp2
200
Marmara − dre1
Marmara − dre2
500
400
300
esp2
esp2
200 esp1
120
140
160
180
200
esp1
120
140
160
180
200
Giorno dal trapianto
Figura 2.31 Variazioni del peso medio del frutto commerciabile durante il ciclo colturale
nei saggi condotti presso l’azienda Pantaleo. Valori osservati e sintesi della tendenza mediante
smussamento.
Come per l’azienda Le Campanelle, la coltivazione senza suolo in sistema
aperto è risultata facile da gestire anche con acqua moderatamente salina e
abbastanza robusta rispetto a variazioni accidentali di gestione, con quota di
drenato molto variabile e inferiore a quella programmata e interventi irrigui a
ore fisse variati manualmente e non sempre tempestivamente. Ha permesso di
ridurre al minimo gli interventi con fitofarmaci e di eliminare i geodinfestanti,
pur coltivando genotipi locali sensibili ai patogeni terricoli.
48
2. Attività e risultati
Serra impiegata
Particolare dell’apertura della serra
Postazione di raccolta del drenato
Particolare della postazione
Piante di Cuor di bue
Piante di Marmande
Figura 2.32
Particolari dei saggi presso l’azienda Pantaleo.
Conclusioni
Le preferenze dei consumatori per processi produttivi non inquinanti, tradotte
in leggi e regolamenti dai governi, spingono verso una gestione delle colture
protette mediterranee fertirrigate (in suolo e fuori suolo) suscettibile di ridurre
l’impatto ambientale delle soluzioni nutrive reflue rilasciate, come già avvenuto
per le colture protette olandesi e di altri paesi del Nord Europa.
Un processo di ammodernamento è già in atto e le colture senza suolo in
sistema chiuso rappresentano una valida soluzione. Ma quale sistema chiuso
utilizzare?
L’irrigazione a goccia comporta la necessità di disinfettare la soluzione
nutritiva e una gestione più complicata del rifornimento minerale rispetto
alla subirrigazione in canaletta, ma in presenza di acque saline quest’ultima
potrebbe risentire maggiormente dell’accumulo di ioni residui nel substrato.
Sistema semi-chiuso con acqua salina
Con acqua irrigua salina e alti costi di bonifica, per riduzione della salinità
mediante osmosi inversa o diluizione con acqua piovana raccolta durante i
pochi mesi di pioggia del clima mediterraneo, l’irrigazione a goccia in sistema
semi-chiuso, con economica disinfezione della soluzione nutritiva per filtrazione
lenta su sabbia e reintegro dei consumi con concentrazione costante dei nutrienti è sicuramente la tecnica più adatta (Incrocci et al., 2009). Con acqua
eccessivamente salina solo il sistema aperto è praticabile.
La bonifica dell’acqua irrigua per osmosi inversa e la raccolta dell’acqua
piovana potrebbero essere considerate se la coltivazione in sistema aperto dovesse
essere vietata come in Olanda. Con una piovosità di 600 mm una superficie di
5000 m2 di serre raccoglie in un anno 3000 m3 di acqua, sufficienti a coltivare in
sistema chiuso per una stagione 12.500 m2 di serre di pomodoro, considerando
un consumo medio di 240 L/m2 e una perdita di superficie coltivabile di 1000 m2
per realizzare un invaso artificiale profondo 3 m.
Sistema chiuso con acqua poco salina
Con acqua irrigua di buona qualità la subirrigazione in canaletta può risolvere in
modo semplice i principali problemi dell’irrigazione a goccia in sistema chiuso.
L’impiego a concentrazione variabile della soluzione nutritiva con sale aggiunto fino a 7,5 mmol/L non ha ridotto la produzione totale e commerciale
della coltura subirrigata in sistema chiuso rispetto all’impiego di acqua senza
49
50
2. Attività e risultati
sale aggiunto e con 5 mmol/L di NaCl aggiunto il livello di produzione è stato
comparabile a quello dell’irrigazione a goccia in sistema aperto.
La subirrigazione consente di separare spazialmente la zona di substrato
con accumulo di ioni residui (strato superiore), in cui non sono presenti radici,
dalla zona in cui la pianta assorbe acqua ed elementi nutritivi (strato mediano
ed inferiore). Nello strato superiore non ci sono limiti per l’accumulo perché
superando il prodotto di solubilità un sale esce dalla fase liquida e si deposita
allo stato solido sulla superficie del substrato. Ovviamente è importante che
non venga invertita la direzione dell’irrigazione pena la risolubilizzazione dei
sali depositati.
Aggiungendo più di 7,5 mmol/L di NaCl all’acqua irrigua, nonostante l’impiego di soluzione nutritiva a concentrazione variabile, un accumulo di sali è
stato rilevato anche nello strato mediano, con effetto negativo sulla crescita e
sulla produzione delle piante.
Impiegando una concentrazione della soluzione nutritiva variabile in funzione
della fase del ciclo è aumentata la capacità della soluzione radicale di accumulare
ioni residui in eccesso rispetto all’assorbimento da parte delle piante e rispetto
alla migrazione nello strato superiore per risalita capillare.
Con la subirrigazione è quindi particolarmente importante che durante il
ciclo colturale la soluzione nutritiva ricircolata abbia concentrazioni degli ioni
pari alla concentrazione assorbita. Un indice critico è una EC dello strato
mediano maggiore dell’EC dello strato inferiore, soprattutto in cicli colturali
più lunghi di quelli osservati in questa ricerca. Substrati con maggiore risalita
capillare potrebbero consentire più agevolmente lo spostamento lontano dalle
radici di ioni in eccesso.
Con acqua irrigua di buona qualità e substrato fresco la subirrigazione in
canaletta consente meglio dell’irrigazione a goccia una coltivazione senza suolo
in sistema chiuso di pomodoro a ciclo breve. Le possibilità del sistema per
coltivazioni a ciclo lungo e per il riutilizzo del substrato dipendono criticamente
dalla qualità dell’acqua e vanno ulteriormente studiate.
Bibliografia
[1] Brun, R., 1993 Pour choisir un substrat de culture hors-sol: connaitre ses
caractéristiques. PHM-Revue Horticole 334, 25-35.
[2] De Pascale, S., Maggio, A., Barbieri, G., 2006 Sustainable protected cultivation in a
Mediterranean climate. Perspectives and challenges. / La sostenibilità delle colture
protette in ambiente mediterraneo: limiti e prospettive. Italus Hortus 13, 33 - 48.
[3] van Iersel, M. V., Kang, J. C., 2002 Fertilization of bedding plants: constant fertilizer
concentrations versus constant growing medium EC. Proceedings of the SNA research
conference. Fourty-seventh annual report.
[4] Incrocci, L., Leonardi, C., 2004 I sistemi di coltivazione fuori suolo a ciclo chiuso. Atti
workshop internazionale ’La produzione in serra dopo l’era del bromuro di metile’,
Comiso (RG), 1-3 aprile, 83-92.
[5] Incrocci, L., Malorgio, F., Della Bartola, A., Pardossi, A., 2006 The influence of drip
irrigation or subirrigation on tomato grown in closed-loop substrate culture with saline
water. Scientia Horticulturae 107, 365 - 372.
[6] Incrocci, L., Pulizzi, R., Pardossi, A., 2009 Problematiche inerenti l’uso di acque saline
nella subirrigazione e irrigazione a goccia di specie ortofloricole. Giornata di studio
’Coltivare senza suolo a ciclo chiuso: subirrigazione e irrigazione a goccia’, Battipaglia
(SA), 23 ottobre.
[7] James, E. C., van Iersel, M. W., 2001 Fertilizer concentration affects growth and
flowering of subirrigated Petunias and Begonias. HortScience 36, 40-44.
[8] Molitor, H. D., 1990 The european perspective with emphasis on subirrigation and
recirculation of water and nutrients. Acta Horticulturae 272, 165-173.
[9] Montesano, F., Santamaria, P., Serio, F., Signore, A., 2006 La subirrigazione delle
colture in contenitore. In Santamaria, P. (Ed.), I sistemi di allevamento in vaso con
subirrigazione a ciclo chiuso. Aracne, Roma, Italy, pp 17-29.
[10] Parente, A., Santamaria, P., Serio, F., 2006 La subirrigazione in canaletta. In
Santamaria, P. (Ed.), I sistemi di allevamento in vaso con subirrigazione a ciclo chiuso.
Aracne, Roma, Italy, pp 31-51.
[11] Parente, A., 2009 La coltivazione senza suolo con la subirrigazione in canaletta.
Giornata di studio ’Coltivare senza suolo a ciclo chiuso: subirrigazione e irrigazione a
goccia’, Battipaglia (SA), 23 ottobre.
[12] Reed, D. W., 1996 A grower‘s guide to water, media and nutrition for greenhouse crop.
Baal publishing, pp 314.
51
[13] Rouphael, Y., Cardarelli, M., Rea, E., Battistelli, A., Colla, G., 2006 Comparison of
the subirrigation and drip-irrigation systems for greenhouse zucchini squash
production using saline and non-saline nutrient solutions. Agricultural Water
Management 82, 99 - 117.
[14] Santamaria, P., Campanile, G., Parente, A., Elia, A. 2003 Subirrigation vs
drip-irrigation: effects on yield and quality of soilless grown cherry tomato. Journal of
Horticultural Science and Biotechnology 78, 290 - 296.
[15] Santamaria, P., Parente, A., Serio, F., Buttaro, D., Montesano, F., Ferulli, C., 2005
Effetti della tensione dell’acqua su produzione e qualità del pomodoro allevato a ciclo
chiuso. Informatore Fitopalogico 12, 19-22.
[16] Serio, F., Elia, A., Signore, A., Santamaria, P., 2004 Influence of nitrogen form on
yield and nitrate content of subirrigated early potato. Journal of the Science of Food
and Agriculture 84, 1428 - 1432.
[17] Sonneveld, C., Voogt, W., 1990 Response of tomatoes (Lycopersicon esculentum) to an
unequal distribution of nutrients in the root environment. Plant and Soil 124, 251 256.
[18] Sonneveld, C., Straver, N., 1994 Nutrient solutions for vegetables and flowers grown in
water or substrates. Proefstation voor tuinbouw onder glas te Naaldwijk. Proefstation
voor de bloemisterij in Nederland te Aalsmeer, pp 45.
[19] Sonneveld, C., 2000 Effect of salinity on substrate grown vegetables and ornamentals
in greenhouse horticulture. University of Wageningen, PHD thesis, pp 150.
[20] Stanghellini, C., Kempkes, F. L. K., Knies, P., Pardossi, A., Serra, G., Tognoni, F.,
2003 Enhancing environmental quality in agricultural systems. Acta Horticulturae 609,
277 - 283.
[21] Venezia, A., Quattrini, E., Martignon, G., Casarotti, D., Rotino, G.L., Falavigna, A.,
1999 Melanzana in vaso con subirrigazione. Colture Protette 5, 79-84.
[22] Venezia, A., Tonini, A., Schiavi, M., 2001. Subirrigazione in vaso a confronto con NFT
per peperone e melanzana. Italus Hortus 6, 39-43.
[23] Venezia, A., Tonini, A., Desiderio, A., Bacco, A., Schiavi, M., Miccolis, V., 2001
Coltivazione di pomodoro ’ciliegino’ in ciclo aperto: confronto tra substrati organici e
minerali. Italus Hortus 6, 137-141.
[24] Venezia, A., Tonini, A., Piro, F., Di Cesare, C., Schiavi, M., 2003 Water and Nutrient
Use Efficiency of Tomato Soilless Culture as Affected by Irrigation Method and Water
Quality. Acta Horticulturae 609, 417-421.
[25] Venezia, A., Piro, F., Tonini, A., Di Cesare, C., 2006 Pomodoro senza suolo con
subirrigazione in canaletta. Colture Protette 8, 70-74.
[26] Venezia A., Piro F., Apicella A., Di Cesare C., Stipic M., Chiancone I., Bacco A.,
Conelli, L., 2008 Coltivare pomodoro fuori suolo con bassi costi e buone rese.
L’Informatore Agrario 6, 57-60.
52