NUTRIZIONE MINERALE E QUALITA DELLE PRODUZIONI ORTO-FLORICOLE

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1 Soil Health and Crop Nutrient Management Bari, 10 ottobre 2013 NUTRIZIONE MINERALE E QUALITA DELLE PRODUZIONI ORTO-FLORICOLE Alberto Pardossi - Università di Pisa (alberto.pardossi@unipi.it)

2 Sommario Introduzione Caso-studio 1: gestione della fertirrigazione in serra. Caso-studio 2: gestione della fertirrigazione in vivaio. Caso-studio 3: spinacio. Conclusioni

3 INTRODUZIONE (colture idroponiche)

4 Le colture idroponiche (1)

5 Le colture idroponiche (2)

6 Basilico floating system (Novellara, RE) Le colture idroponiche (3)

7 Fragola, Verona Le colture idroponiche (4)

8 Le colture idroponiche (5) Floema Floema 84-96% acqua, zuccheri, aminoacidi, K + Xilema 4-16 % acqua Ioni, Ca + Xilema Flusso di acqua e C nei frutti di pomodoro

9 Le colture idroponiche (1)

10 Caso-studio 2: La fertirrigazione in serra

11 La concimazione delle colture ortive Pieno campo Autunno-inverno Pieno campo Primavera-estate Serra (fertirrigazione) CAL-FERT Piano di concimazione Grado di controllo della lisciviazione GREEN-FERT & SOL-NUTRI Fertirrigazione

12 GREEN-FERT = Metodo Sonneveld-Voogt per la gestione della fertirrigazione Estratto acquoso Estratto acquoso Valori di riferimento Conc. di fondo (lavaggio terreno?) Valori di riferimento Fertirrigazione (soluzione standard) Valori di riferimento Fertirrigazione (soluzione corretta)

13 GREEN-FERT = Metodo Sonneveld-Voogt per la gestione della fertirrigazione Concentrazione nella Soluzione nutritiva X ST = concentrazione dell elemento X nella soluzione nutritiva di riferimento X A = X OTT x 0.75 = limite inferiore sotto il quale si aumenta X ST X B = X OTT x 1.25 = limite superiore sopra il quale si abbassa X ST X D = X OTT x 2.0 = concentrazione massima. 2X ST X ADJ X ST Intervallo ottimale 0 X ES 0.75 X OTT X OTT 1.25 X OTT 2 X OTT Concentrazione dell estratto acquoso

14 Misura della concentrazione dei nutrienti nella soluzione del suolo Cardy meter (solo N-NO 3 ) (500 ; 0.65 ) Reflectoquant (800 ; ) Sistema Clean Grow (4000 )

15 Valori limite su estratto 1:2 VV per effettuare il lavaggio del suolo (Sonneveld and Voogt, 1999) Coltura EC (ds/m) Na e Cl (mmol/l) Cetriolo Pomodoro Peperone, gerbera Garofano, rosa Lattuga, indivia Spinacio Bulbi 1 2 Altre colture 1.5 3

16 Valori limite su estratto 1:2 VV per concimazione di fondo (Sonneveld and Voogt, 1999) Coltura K Ca Mg N SO 4 P Crisantemo Rosa Pomodoro Ravanello (pri.est) Ravanello (aut.inv) Lilium asiatico Garofano Cetriolo Peperone Melanzana Lattuga (aut- est.) Lattuga (inv)

17 Valori-guida della concentrazione dell estratto acquoso 1:2 VV per la fertirrigazione (Sonneveld and Voogt, 2009) Coltura K Ca Mg N SO 4 EC Crisantemo Rosa Pomodoro Ravanello (pri.est) Ravanello (aut.inv) Lilium asiatico Garofano Cetriolo Peperone Melanzana Lattuga (prim-aut) Lattuga (inv)

18 Valori della concentrazione della soluzione nutritiva standard per la fertirrigazione (Sonneveld and Voogt, 2009) Coltura NH4 K Ca Mg N SO 4 EC Crisantemo Rosa Pomodoro Ravanello (estate) Lilium asiatico Garofano Cetriolo Peperone Melanzana Lattuga (estiva)

19 Home page del software GREEN-FERT

20 GREENHOUSE FERTILIZATION MANAGER: START Concimazione di base Valori di riferimento Fertirrigazione ppm-> mm -Valori estratto suolo 1:2; -coltura; -superficie; -% scheletro. database -Valori estratto suolo 1:2; -coltura. Convertitore Convertitore ppm-> mm EC ES >EC MAX No Si Lavaggio Calcolo della concimazione di base Report (stampa) Calcolo della soluzione nutritiva da distribuire

21 SOL-NUTRI START Valutazione acqua irrigua Formula nutritiva Sali e acidi Test Dati fertirrigatore database database Test precipitazione sali Seleziona Formula nutritiva Si No Inserisci nuova formula nutritiva Si Nuova concentrazione soluzioni stocks No ph and EC Aggiustamento formula nutritiva Seleziona sali e acidi Calcolo Report (stampa)

22 Caso-studio 2: La fertirrigazione nei vivai in contenitore

23 Vivaismo ornamentale a Pistoia Vivai a terra Vivai in conteritore

24 Vivaismo ornamentale a Pistoia Alcuni dati: o Consumo idrico = 1,000 1,500 mm/anno o % drenaggio = 30-50% o Lisciviazione di N = kg/ha.anno

25 Vivaismo ornamentale a Pistoia: Ragioni della ridotta efficienza di uso dell acqua Scarsa applicazione del recupero delle acque di drenaggio Ampio uso di irrigazione a pioggia e con Spaghettii Il controllo dell irrigazione è effettuato mediante semplici timer Si usano substrati con ridotta ritenzione idrica Coltivazione di specie diverse nello stesso settore irriguo

26 SMS per il controllo dell irrigazione ECH 2 0 probe ( WET sensor (

27 SMS per l irrigazione con acqua duale (1) Photinia Forsithia Prunus Viburnum Forsythia intermedia Photinia x fraseri Prunus laurocerasus Viburnum tinus

28 SMS per l irrigazione con acqua duale (2) Acqua di falda (EC = 0.5 ds/m) Acqua reflua (salina) (EC = 1.5 ds/m) Sintomi dello stress salino in Prunus laurocerasus

29 SMS per l irrigazione con acqua duale (3) ET (mm/day) A D B C C ET % drenaggio B D A Drenaggio (%) 0 Forsythia Photinia Prunus Viburnum 0 Forsythia intermedia Photinia x fraseri Prunus laurocerasus Viburnum tinus

30 EC (ds m -1 ) SMS per l irrigazione con acqua duale (4) WET Valore limite Substrato Irrigation water Giorni dal trapianto Acqua con 1.5 ds/m Acqua con (0.5 ds/m) Mix

31 SMS per l irrigazione con acqua duale (5) 2009 Timer AF Timer AR WET AF + AR ET media giornaliera L/m LAI No. irrigazioni Consumo idrico stagionale L/m (-44%) % drenaggio % Consumo di acqua di falda % Danni da stress salino (Prunus) AF: acqua di falda(ec=0.50 ds/m) AR: acqua reflua (EC=1.50 ds/m)

32 Caso-studio 3: La nutrizione azotata dello spinacio della Val di Cornia (Livorno) 32

33 Spinacio Val di Cornia: concimazione standard. N 35% Misto-organico N 40% Nitrato di ammonio N 25% Nitrato di calcio Semina 1/3 GDD 2/3 GDD Raccolta P, K, Ca, Mg 100%

34 Spinacio Val di Cornia: breve descrizione. Densità: p/m 2. Terreno: limo-sabbioso. Crescita esponenziale, sviluppo (formazione di foglie) lineare (funzione di unità termiche o gradi-giorno, GDD) Durata del ciclo vegetativo medio pari a circa 900 GGD (Tbase = 3.0 C) Quindi, 100 giorni con Tmedia = 12 C = 9 C; 900 GDD / 9 C = 100 giorni Produzioni: t/ha a livelli ottimali di Nmin; 4-16 t/ha con livelli subottimali Harvest index > 85% Contenuto fogliare di sostanza secca alla raccolta: 9-12%. Contenuto fogliare di N: % (p.s.) Asportazioni unitarie di N: kg/t.

35 Nitrati (mg kg -1 PF) SPAD Azoto totale (g 100g -1 PS) Total nitrogen (g 100g -1 PS) Spinacio Val di Cornia: azoto. 5 Media durante il ciclo colturale 5 Valori medi alla raccolta y = (1-e x ) P<0.05; R 2 = 0.72 n = N min (mg kg -1 PS) y = (1-e x ) P<0.05; R 2 = 0.69 n = N min (mg kg -1 PS) y = (1-e x ) 300 P<0.05; R 2 = 0.79 n = N min (mg kg -1 PS) y = (1-e x ) 40 P<0.05; R 2 = 0.76 n = N min (mg kg -1 PS)

36 Asportazioni di N (kg ha -1 ) P PF (t ha -1 ) P PS (t ha -1 ) Spinacio Val di Cornia: produzione e asportazione di N y = (1-e x ) 5 P<0.05; R 2 =0.79 n= y = (1-e x ) 0.5 P<0.05; R 2 =0.78 n= N min (mg kg -1 PS) N min (mg kg -1 PS) (1-e x ) 20 P<0.05; R 2 =0.85 n= N min (mg kg -1 PS)

37 P* Spinacio Val di Cornia: N min ottimale P * 0 a b N 1 min se N 0 se N N se N min min min N N N 0 opt opt N opt = N 0 =7 N min (mg kg -1 PS) Dove: a e b sono coeff. di regressione. N 0 è il valore di N min al di sotto del quale non c è produzione. N opt è il valore ottimale di N min 37

38 Partitioning Nutrient content Spinacio Val di Cornia: modello di crescita. Radiation Net photosynthesis LAI Temperature Assimilate pool Specific leaf area (SLA) Growth N min Dry biomass Leaves Roots Nutrient uptake

39 Spinacio Val di Cornia: modello di crescita. AGR k LAI 30 RUE PAR 1 exp 1 CLR Cf Tlim Nlim 44 LAI AGR SLA N U DW N% AGR = absolute grown rate (g DW m -2 day -1 ) RUE = radiation use efficiency (g CO 2 MJ) PAR = photo. active radiation (MJ m -2 day -1 ) k = canopy extinction coefficient SLA = specific leaf area (m -2 g DW -1 ) C LR = light reflection coefficient C f = assimilate-to-dry matter conversion coeff. T lim = growth-limiting coeff. based on temperature N lim = growth-limiting coeff. based on N min NU = nitrogen uptake (g m -2 ) DW = cumulate dry weight (g m -2 ) N% = N content of dry biomass (g 100g DW -1 )

40 Modello di crescita: coefficienti correttivi T lim T T0 Topt T 0 0 T T max max T T opt T T opt Topt T0 ift b T T otherwise max T lim T ( C) N lim 0 a 1 b N min if N 0 if N N if N min min min N N N 0 opt opt N lim N min (mg kg -1 DW) 40

41 Calculated (t ha -1 ) Calculated (kg ha -1 ) Modello di crescita: validazione Crop dry weight Nitrogen uptake n=45 SE linear regr. 1: n=45 SE linear regr. 1: Measured (t ha -1 ) Measured (kg ha -1 )

42 Spinacio Val di Cornia: metodi di gestione della concimazione. Calcolo della dose di N da distribuire Metodo diretto: misura di N nel terreno Metodo indiretto: calcolo del bilancio di N nel terreno Approccio statico (previsionale): CAL-FERT Approccio dinamico: simulazione di tasso giornaliero di crescita e di assorbimento giornaliero Leafy-N

43 N min (mg kg -1 PS) N min (kg ha -1 ) Spinacio Val di Cornia: gestione statica della concimazione. Fino alla 10 foglia viene assorbito solo il 20% dell N richiesto in totale, mentre il 50% di N viene assorbito tra la 10 e la 17 foglia Giorni 4 mg/kg di N nell area radicale corrispondono a circa 25 kg/ha di azoto ovvero a circa 160 kg/ha di nitrato di calcio o 100 kg/ha di nitrato ammonico 43

44 Spinacio Val di Cornia: protocolli di concimazione. Protocolli semplificati di concimazione sviluppati sulla base delle pratiche aziendali adottate in Val di Cornia e sui risultati ottenuti con il progetto AZORT Determinazione della dose da apportare: bilancio dell azoto (e.g., effettuato con il programma CAL-FERT) Parametri pedologici e climatici Caratteristiche del sistema di coltivazione Modalità di distribuzione schematizzata secondo i seguenti criteri: ridurre il più possibile gli interventi in copertura (max. 4 interventi in colture a ciclio lungo, dotazione iniziale di N molto scarsa e produzioni elevate); dose minima di N è da distribuire di 25 kg/ha (corrispondente a circa 1 q di nitrato di ammonio e a 160 kg/ha di nitrato di calcio); non si apporta N in pre-semina se N MIN è superiore a 30 mg/kg o se la coltura precedente è una coltura apportatrice di N (leguminose da sovescio); in caso di unico intervento, questo si effettua quando la coltura ha asportato il 25% dell N tot e si trova all inizio della fase di crescita esponenziale (10-12 foglie); nel caso di dosaggi elevati (in previsione di rese elevate), si preferisce distribuire una piccola percentuale della dose anche in pre-semina. 44

45 Frazionamento (%) Spinacio Val di Cornia: protocolli di concimazione Pre-semina Standard Protocollo A Protocollo B Protocollo C Protocollo D Protocollo E 4-5 foglie foglie foglie Protocollo A B C D E Scenari Sempre con dosi di N irrisorie (Es. <40 kg/ha) Dose >40 kg/ha; ciclo breve; [N MIN ] basso che richiede concimazione in presemina Dose >40 kg/ha e [N MIN ] elevato (>30 mg/kg), oppure kg/ha, ciclo lungo e [N MIN ] basso Dose >150 kg/ha; ciclo lungo, [N MIN ] basso; coltura precedente depauperante Dose >80 kg/ha; ciclo lungo, [N MIN ] alto 45

46 Protocollo Spinacio Val di Cornia: protocolli di concimazione. No. foglie Dose (kg/ha) Scenario Ciclo (giorni) N MIN (mg/kg) Presemina [giorni dalla semina] 4-5 [20/50] [40/80] [60/100] Percentuale <40 Breve (<70) Basso (5-10) A 100 <40 Breve (<70) Alto (>30) A 100 <40 Lungo (>90) Basso (5-10) A 100 <40 Lungo (>90) Alto (>30) A Breve (<70) Basso (5-10) B Breve (<70) Alto (>30) C Lungo (>90) Basso (5-10) C Lungo (>90) Alto (>30) C >80 Breve (<70) Basso (5-10) B >80 Breve (<70) Alto (>30) C >80 Lungo (>90) Basso (5-10) D >80 Lungo (>90) Alto (>30) E

47 Mineralizzazione Lisciviazione Spinacio Val di Cornia: gestione dinamica della concimazione. Il software Leafy-N simula la crescita della pianta, le asportazioni di N e il bilancio di N min nel terreno in funzione della caratteristiche del sistema colturale, le analisi chimico-fisiche del terreno e i dati climatici su base giornaliera e suggerisce la dose di N da apportare come concime minerale Clima Crescita e sviluppo della coltura Produzione Asportazioni di N Fertilizzazioni Asportazioni Concimazione Suolo Bilancio dell azoto

48 N min (mg kg -1 DW) N min (mg kg -1 DW) N min (mg kg -1 DW) N min (mg kg -1 DW) Spinacio Val di Cornia: gestione dinamica della concimazione. Optimal DAS DAS Sub-optimal N min DAS DAS 48

49 PIU SPINACI, PIU NITRATI!!! 49

50 Dr. Luca Incrocci

51 Grazie! Dip. Scienze Agrarie. Alimentari e Agro-Ambientali, Villa Victorine, Pisa 51