ANALISI DELL ESTRATTO ACQUOSO PER CALIBRARE LA FERTIRRIGAZIONE Luca Incrocci

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1 MACFRUIT SETTEMBRE 2015 Sala Workshop Padiglione D5 ANALISI DELL ESTRATTO ACQUOSO PER CALIBRARE LA FERTIRRIGAZIONE Luca Incrocci Dip. Scienze Agrarie, Alimentari e Agro-Ambientali, Università di Pisa

2 Sommario degli argomenti 1. Parte introduttiva: principi di fertilizzazione Meccanismi di assorbimento dei nutrienti da parte della pianta Concetto del livello di nutriente ottimale.. Concetto di capacità e intensità della disponibilità di un elemento per la pianta 2. Gestione della concimazione con il metodo degli estratti acquosi Descrizione del metodo; Estratto acquoso 1:2 e determinazione elementi nutritivi; Descrizione del diagramma di flusso del software, degli INPUT richiesti e degli OUTPUT richiesti 3. Un esempio di calcolo per la lattuga con l uso di GREEN-FERT Descrizione del diagramma di flusso del software, degli INPUT richiesti e degli OUTPUT richiesti

3 Per approfondimenti..

4 Materiale divulgativo presente nel WEB

5 Meccanismi di assorbimento dei nutrienti da parte della pianta

6 Assorbimento a livello radicale di acqua e nutrienti Cellula radice Acquaporine Acqua Acqua Vacuolo CO 2 OH - An - OH - An - H + Cat + H + Cat + Trasportatori di membrana Cat+= CATIONE (POTASSIO, CALCIO, MAGNESIO, AMMONIO,SODIO...) An-= ANIONE (NITRATO, FOSFATO, SOLFATO, CLORURO,...)

7 Meccanismo assorbimento nutrienti Esterno cellula radice Interno cellula radice Assorbimento nutrienti: -richiede energia; -efficiente basta concentrazione bassa; -il trasportatore specifico può fare errori -competitori: ioni simili con stessa carica

8 Risultati progetto AZORT: relazione tra produzione e N apportato 30 y = x 30 P PF (t ha -1 ) R 2 = 0.23 n = P PF (t ha -1 ) y = (1-e x ) 5 P<0.05; R 2 =0.79 n= N apportato (kg ha -1 ) N min (mg kg -1 PS) Scarsa correlazione tra livello di produzione di biomassa fresca e dose di N somministrata Buona correlazione tra livello produttivo della coltura e dose di N minerale medio presente nel terreno 8

9 Disponibilità di un elemento: capacità e intensità Frazione solubile in acqua, prontamente disponibile, INTENSITA Frazione adsorbita dalla capacità di scambio C A P A C I T A Na + K + K + K + K + NH 4 + NH 4 + Mg+ NH 4 + K + NH 4 + Na + Na + K + NH 4 + NH 4 + NH 4 + Mg + NH 4 + Mg+ K+ NH 4 + Ca+

10 Gestione della concimazione metodo predittivo (piano di concimazione) o metodo correttivo (mantenimento concentrazione nutrienti nella soluzione circolante)?

11 Metodo predittivo e correttivo Metodo Correttivo (Es: estratto acquoso 1:2 V:V) GREEN-FERT Metodo Predittivo (Piano di concimazione) CAL-FERT Feed-back Estratto acquoso 1: 2 V.V Assorbimento coltura e apporto necessario Ricetta nutritiva/ dose di nutriente Rifornimento idrico

12 OTTIMIZZARE LA CONCIMAZIONE (specie quella AZOTATA): DIVERSI APPROCCI.A VARIE SITUAZIONI Ortiva di pieno campo Ortiva di pieno campo estiva fertirrigata Ortiva in serra fertirrigata Nessun controllo della LISCIVIAZIONE CAL-FERT Piano di concimazione Discreto controllo della LISCIVIAZIONE Possibile totale controllo della LISCIVIAZIONE GREEN-FERT + SOL-NUTRI Calcolo fertirrigazione

13 vedi pag. 56 CAL-FERT manuale azort q Foglio di Excel per il calcolo del piano di concimazione per le piante ortive; q Si basa su un bilancio dei nutrienti preventivo NPK, basato su: q Analisi del terreno (almeno per N) di massimo 2 mesi q Asportazioni coltura su livello produttivo ipotizzato; q Stima la mineralizzazione della SO e residui colturali sulla base di dati climatici decadali; q Possibilità di inserire dati clima; q Algoritmi per calcolo apporti da residui CP e lisciviazione (bilancio idrico su stima sistema FAO consumo idrico coltura); q Calcola dose di arricchimento e produzione.

14 Valutazione della fertilità tramite l estratto acquoso 1:2 V.V del terreno

15 Pagina 94 manuale AZORT Metodo Sonneveld-Voogt per il pilotaggio della fertirrigazione Estratto acquoso Estratto acquoso Valori di riferimento concimazione di fondo Concimazione di fondo (lavaggio terreno?) Valori di riferimento soluzione standard Fertirrigazione (soluzione standard) Valori di riferimento fertirrigazione Fertirrigazione (soluzione corretta)

16 Estrazione 1:2 V:V (Sonneveld, 1990) Validità del metodo in diversi tipi di terreno contenente vari livelli di sostanza organica: se rapportato a 100 m 2 per 25 cm il valore di acqua contenuta nel suolo è, in tutti i casi, vicino a 40 m 3 di acqua, indipendente-mente dal tipo di terreno % sostanza organica Peso secco per volume (kg/l) Contenuto acqua nell estratto 1:2 (p/p) Volume d acqua nella sospensione 1:2 v/v (m 3 per 100m 2 )

17 Estrazione 1:2 V:V (Sonneveld, 1990) - Prelevare un campione di substrato o terreno Mettere circa 300 ml di terreno o substrato in una vaschetta Umidificare il substrato aggiungendo lentamente acqua agitando con un cucchiaio fino al raggiungimento della capacità idrica massima del substrato, cioè fino a quando non appare un sottilissimo velo d'acqua sul fondo della vaschetta

18 Estrazione 1:2 V:V (Sonneveld, 1990) Aggiungere 400 ml d'acqua deionizzata ad un barattolo graduato insieme al substrato umidificato in modo da portare il livello della sospensione fino a 600 ml (estratto con rapporto substrato:acqua di 1:2)

19 Estrazione 1:2 V:V (Sonneveld, 1990) Agitare per circa 2 minuti e lasciare riposare per 15 minuti Filtrare Effettuare l analisi sull estratto acquoso (CE, nitrati, etc.)

20 Misura della concentrazione dei nutrienti nell estratto acquoso del suolo Cardy meter (solo N-NO 3 ) (500 ; 0.65 x campione) Reflectoquant (900 ; x campione) Sistema Clean Grow (4000 )

21 Descrizione del metodo di Sonneveld-Voogt per la fertilizzazione e fertirrigazione

22 Metodo Sonneveld-Voogt per il pilotaggio della fertirrigazione Estratto acquoso Estratto acquoso Valori di riferimento concimazione di fondo Concimazione di fondo (lavaggio terreno?) Valori di riferimento soluzione standard Fertirrigazione (soluzione standard) Valori di riferimento fertirrigazione Fertirrigazione (soluzione corretta)

23 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

24 Valori guida (X ot ) su estratto 1:2 VV per effettuare la concimazione di fondo (Sonneveld and Voogt 2009) 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)

25 Metodo olandese per il pilotaggio della fertilizzazione di base: fosforo Quantità di fosforo consigliata come concimazione di base (in kg/ha) per una profondità di 25 cm, in funzione del valore di fosforo misurato sull estratto acquoso 1:2 (v:v) e del contenuto di fosforo totale presente nel terreno, determinato con il metodo dell ammonio lattato tamponato a ph Per le combinazioni non riportate in tabella non si consiglia di effettuare la concimazione fosfatica di base. Si può usare il metodo Olsen:P-al= P-Olsen R 2 = 0.58 Fosfati nell estratto acquoso 1:2 V:V (mmoli/l) Fosfati (mmoli kg -1 terreno secco) < Non pos Non pos

26 Metodo olandese per il pilotaggio della fertirrigazione Si utilizza la soluzione nutritiva guida (vedi tabella); Ogni 3-4 settimane si fa estratto acquoso 1:2 V:V e si controlla se il valore rientra nell intervallo del valore guida ± 25%; Ci si calcola: X A = X OT *0.75 =limite inferiore sotto il quale si deve aumentare la concentrazione nella soluzione nutritiva X B = X OT *1.25 =limite superiore sopra il quale si deve abbassare la soluzione nutriva X D = X OT *2.0 =limite superiore max dell elemento nella soluzione nutritiva; X ST = concentrazione dell elemento nella soluzione nutritiva di riferimento

27 Metodo olandese per il pilotaggio della fertirrigazione Concentrazione nella soluzione di fertirrigazione 2X ST X ADJ X ST 0 Range ottimale X ES 0.75 X OT X OT 1.25 X OT 2 X OT X A X B X D Valutazione estratto acquoso 1:2 (v:v)

28 Valori guida soluzione nutritiva per effettuare la fertirrigazione (X ST ) (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)

29 Valori guida (X OT ) su estratto 1:2 VV per effettuare 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)

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

31 Home page del software GREEN-FERT

32 SOL-NUTRI: calcolatore soluzioni nutritive Una volta che GREEN-FERT ha fornito la soluzione aggiustata, occorre ricalcolare la soluzione da somministrare, in base all acqua irrigua Si può calcolare utilizzando SOL-NUTRI per calcolare la nuova soluzione nutritiva e la composizione dei contenitori stock

33 SOL-NUTRI: calcolatore soluzioni nutritive 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)

34 Home page SOL-NUTRI

35 Esempio di fertilizzazione secondo il metodo degli estratti acquosi: lattuga primaverile

36 Esempio di calcolo su estratto 1:2 VV per effettuare la fertilizzazione di fondo (Lattuga primaverile) Valori estratto acquoso 3.50 Valori riferimento

37 ESEMPIO FOGLIO GREEN_FERT: concimazione di fondo per lattuga

38 Esempio di calcolo su estratto 1:2 VV per effettuare la fertirrigazione (Lattuga primaverile) Concentrazioni ottimali nell'estratto 1:2 v:v per la fertirrigazione (mmoli/l) EC (ms/c m) K Ca Mg N- NO 3 S-SO 4 P- PO 4 Cl Concentrazioni minime range ottimale (0.75*X OT ) Concentrazioni nell'estratto acquoso (X ES ) Concentrazioni massime range ottimale (1.25*X OT ) Concentrazioni massime (2*X OT )

39 ESEMPIO FOGLIO GREEN_FERT: Fertirrigazione per lattuga

40 Esempio di calcolo su estratto 1:2 VV per effettuare la fertirrigazione (Lattuga primaverile)

41 Conclusioni q Green-FERT: q Gestione della concimazione con metodo feed-back; q Pratico, si sta diffondendo l uso in Italia: utilizzato in Lazio, Toscana e Piemonte; q I valori di riferimento sono tipici dell Olanda, ma il sistema si autocalibra; q SOL-NUTRI e GREEN-FERT sono gratuiti e scaricabili dal sito q Progetto interregionale AZORT: La concimazione azotata degli ortaggi