Programma del corso: CORSO DI FERTIRRIGAZIONE & FERTILIZZANTI IDROSOLUBILI. Bergamo - 14 novembre Principi di fertirrigazione. P.

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1 CORSO DI FERTIRRIGAZIONE & FERTILIZZANTI IDROSOLUBILI Programma del corso: Bergamo - 14 novembre 2012 Principi di fertirrigazione Fertilizzanti & Acidi Calcolo delle soluzioni nutritive Preparazione della soluzione nutritiva 1

2 Principi di Fertirrigazione: Definizione Irrigazione fertilizzante o fertirrigazione, è una tecnica che si basa sulla miscelazione e distribuzione di fertilizzanti con l acqua di irrigazione. Si apportano i nutrienti in base alle effettive necessità della pianta nelle varie fasi fenologiche, e quindi si ottimizza la distribuzione e l assimilazione dei nutrienti. L efficienza dell apporto dei nutrienti è determinata da: corretto equilibrio quanti-qualitativo di macro e micro-elementi l influenza degli stessi sulla EC (conducibilità elettrica), reazione ph delle soluzioni nutritive, modalità ed epoche di distribuzione. 2

3 Principi di Fertirrigazione: Fattori Una corretta ed efficiente gestione della fertirrigazione richiede la conoscenza di: principi nutritivi e loro assorbimento da parte delle piante, fattori climatici che influiscono nell assorbimento di acqua e nutrienti, analisi chimico-fisiche e biologiche dell acqua di irrigazione (EC, reazione ph, ecc), analisi chimico-fisiche dei terreni e/o substrati di coltivazione (EC, reazione ph, ecc), fabbisogni nutritivi delle colture nelle varie fasi fenologiche, rapporti con i quali devono essere apportati i nutrienti, impianti di irrigazione, di miscelazione e distribuzione delle soluzioni nutritive. 3

4 Principi di Fertirrigazione: Fattori Serre e gestione del clima Ambiente e sostenibilità Acqua Irrigazione & Gestione COLTURE FERTIRRIGAZIONE TECNICA Analisi Chimiche e Strumenti Substrati e terricci Fertilizzanti 4

5 Principi di Fertirrigazione: Vantaggi Vantaggi di ordine tecnico-agronomico: migliore efficienza dei fertilizzanti, dovuta alla costante disponibilità degli elementi nutritivi nel tempo e nello spazio un miglior frazionamento della concimazione azotata riduzione delle perdite per dilavamento ed insolubilizzazione = minori quantità impiegate minor accumulo di sali o residui salini nel terreno e/o substrato crescita e sviluppo più equilibrati della pianta che risulta più resistente nei confronti di fitopatie e fisiopatie, con ovvio miglioramento della produzione mantenimento delle colture in condizioni ottimali per un periodo più lungo Vantaggi operativi: gestione più razionale dell intervento irriguo e risparmio di manodopera; in uno stesso momento, si praticano due operazioni colturali possibilità di automazione della gestione dell irrigazione e della fertilizzazione un minor calpestio del terreno per le operazioni colturali con le macchine operatrici la possibilità d intervento anche in quei momenti in cui la coltura non è accessibile ai mezzi meccanici per la distribuzione del fertilizzante. 5

6 Principi di Fertirrigazione: Avvertenze Avvertenze di ordine tecnico-agronomico: utilizzare concimi ad elevata purezza e solubilità; ph ottimale delle soluzioni da distribuire:5,5-6,5; ph elevati possono provocare la precipitazione di sali di Ca e Mg; utilizzare gli acidi per acidificare l acqua e neutralizzare i bicarbonati; è sconsigliato l uso di solfati, perché reagiscono con il calcio formando del gesso che precipita; non utilizzare acque molto ricche di microelementi (Fe e Mn), perché possono creare problemi di occlusioni e precipitazioni; 6

7 Principi di Fertirrigazione: Svantaggi Principali svantaggi la fertirrigazione necessità di un impianto d irrigazione tecnologicamente più evoluto e a volte più costoso; con la fertirrigazione a volte si deve irrigare anche quando non è sempre strettamente necessario, perché la si deve comunque effettuare al solo scopo di distribuire il fertilizzante; la fertirrigazione si può applicare solo alle colture irrigue. necessita di maggiori conoscenze e competenze tecniche. 7

8 Principi di Fertirrigazione Materia, elementi, composti e molecole Tab: 1.1 Simboli chimici e peso atomico degli elementi chimici di interesse agrario Elementi Simboli Forma Assimilabile Peso atomico Concentrazione (% sul secco) Idrogeno H H 2 O 1 5-6% Ossigeno O O 2 ; H 2 O % Carbonio C CO % Azoto N NO ; NH % Fosforo P H 2 PO - 4 ; HPO 2-4 ;PO ,4 0,5% Potassio K K % Zolfo S 2- SO ,3 0,5% Sodio Na Na ,01 0,35% Calcio Ca Ca 2 + Magnesio Mg Mg ,5 2,0% 24 0,4 0,5% 8

9 Principi di Fertirrigazione Materia, elementi, composti e molecole Tab: 1.2 Simboli chimici e peso atomico dei micro-elementi di interesse agrario Elementi Simboli Forma Assimilabile Peso atomico Concentrazione (% sul secco) Cloro Cl Cl ,01% Boro B 2- BO 3 10,8 0,004 0,006% Ferro Fe Fe +++ ; Fe ++ 55,8 0,008 0,012% Manganese Mn Mn ,008 0,012% Zinco Zn Zn ,002 0,004% Rame Cu Cu ++ 63,5 0,0007 0,0015% Molibdeno Mo 2- MoO ,0001% 9

10 Principi di Fertirrigazione Moli, e peso molecolare La mole M è un unità di misura molto utile per i calcoli nelle reazioni chimiche. E la quantità di un composto (in grammi) che corrisponde al N espresso dal peso molecolare Il peso molecolare è la somma dei pesi atomici (in grammi) di tutti gli atomi che costituiscono la molecola di una sostanza. Una mole contiene un numero ben definito di atomi o molecole, conosciuto come numero di Avogadro: 6.023x10 23 Sottomultipli della mole sono la: millimole mm = un millesimo di mole micromole um un milionesimo di mole 10

11 Principi di Fertirrigazione Moli, e peso molecolare Una Mole è un unità di parte = + 1 mol = 1 mol + 1 mol = + 1 mol = 1 mol + 1 mol 11

12 Per esempio: Principi di Fertirrigazione Moli, e peso molecolare 1 mole di Nitrato potassico (KNO 3 ) = 1 mole di K mole di NO 3-1 mole di Nitrato di Calcio: 5(Ca(NO 3 ) 2 2H 2 O) + NH 4 NO 3 = 5 moli Ca moli NO mole NH moli H 2 O 1 mole di H (idrogeno) pesa 1 gr, ha la stessa quantità di atomi di una mole di N (azoto) che pesa 14 gr 1 mole di HNO 3 pesa 63 gr, (Acido Nitrico) 1 mole di HCO 3 - pesa 61 gr (ione Bicarbonato) HNO 3 + HCO 3 - = NO CO 2 + H 2 O Ciò significa utilizzare 63 gr di acido nitrico e 61 gr di ione bicarbonato 12

13 Principi di Fertirrigazione Soluzioni e loro proprietà Le soluzioni nutritive di solito contengono 16 elementi nutritivi, 10 macroelementi, e 6 microelementi: 10 macroelementi 5 Cationi: NH 4+, K +, Ca 2+, Mg 2+, Na +. 5 Anioni: NO - 3, H 2 PO - 4, SO -- 4, HCO - 3, Cl -. 6 microelementi 4 Cationi: Fe 2+, Mn 2+, Cu +, Zn +. 2 Anioni: BO 3-3, MoO

14 Principi di Fertirrigazione Meccanismo di assorbimento, sinergie e antagonismi Tab.: 1.3 L assorbimento dei nutrienti avviene in forma ionica, in seguito alla idrolisi dei sali minerali presenti nella soluzione circolante. Cationi Peso molecolare Simboli Anioni Peso molecolare Simboli Ammonio 18 NH 4 + Nitrato 62 NO 3 - Potassio 39 K + Ione fosfato 95 PO 4 3- Magnesio 24 Mg 2+ Ione fosfato monoacido Calcio 40 Ca 2+ Ione fosfato biacido 96 HPO H 2 PO 4 - Sodio 23 Na + Solfato 96 SO 4 2- Rame 63 Cu 2+ Cloruro 35 Cl - Zinco 65 Zn 2+ Carbonato 60 CO 3 2- Manganese 55 Mn 2+ Bicarbonato 61 HCO 3 - Ferro 55 Fe 3+ Borato 58 BO 3 3- Molibdato 159 MoO

15 Principi di Fertirrigazione Influenza del ph della soluzione nutritiva sulla disponibilità di elementi nutritivi A) Terreno organico B) Terreno minerale C) Soluzione nutritiva Fig.6 (a, b c) Influenza del ph sulla disponibilità dei nutrienti. 15

16 Principi di Fertirrigazione Meccanismo di assorbimento, sinergie e antagonismi La gestione del ph tramite la scelta del fertilizzante viene attuata variando la forma impiegabile. Es.: nel caso dell azoto (N), la forma normalmente più impiegata è la nitrica (NO 3 - ). Per abbassare il ph, e aumentare la disponibilità di alcuni elementi (es. Mn, Fe, B, Cu, Zn), è necessario fare ricorso alla forma ammoniacale (NH 4+ ). Tale forma, quando viene assorbita, induce il rilascio di H + e conseguentemente si abbassa il ph. Temperature sub-ottimali, determinano per l azoto, una riduzione del suo assorbimento e, per la forma NH 4+, si possono evidenziare i seguenti fenomeni: Tossicità e apparato radicale soffrente Carenze di Ca e Mg 16

17 Principi di Fertirrigazione Effetto delle temperature (10, 17, 25, 32 C) e N-forma, e fenomeni di tossicità NH 4 + NO 3-17

18 Fertilizzanti & Acidi 2.1) Gli Acidi per le soluzioni nutritive 2.2) I Fertilizzanti idrosolubili semplici Sali puri 3.2) I Fertilizzanti idrosolubili complessi NPK 18

19 Fertilizzanti & Acidi 2.1) Gli Acidi per le soluzioni nutritive Caratteristiche dei principali acidi utilizzati: Acido Nitrico HNO 3 HNO 3 +H 2 O => NO H + +H 2 O Una millimole di HNO 3 fornisce una millimole di NO 3 - e di H + Ci sono diversi tipi di Acido Nitrico, in commercio normalmente si trova a densità come gradi Baumè pari a 42 Tab Caratteristiche commerciali e fattori di calcolo dell Acido Nitrico HNO 3 3 *Gradi Baumè Densità kg/lt HNO 3 % *Vol. 1 mole ml 2 *Peso 1 mole gr 4 *N gr/kg 5 * HNO 3 gr/lt 41,5 1,

20 Fertilizzanti & Acidi 2.1) Gli Acidi per le soluzioni nutritive Caratteristiche dei principali acidi utilizzati: Acido Fosforico H 3 PO 4 L acido fosforico è un ac. poliprotico, forte in prima dissociazione, debole in seconda. Il ph delle soluzioni nutritive è tra 5,6-6,5 per cui l acido si trova dissociato secondo le seguenti reazioni: 1) H 3 PO 4 +H 2 O => H 2 PO H + +H 2 O 2) H 2 PO 4 - +H 2 O HPO H + +H 2 O Tab:2.1.2 Solo nella 1 a dissociazione si comporta da acido forte, e solo una piccola parte di H 2 PO 4 - si dissocia ulteriormente; in 2 a dissociazione si comporta come un acido debole. Caratteristiche commerciali e fattori di calcolo dell ac. fosforico H 3 PO 4. 3 *Gradi Baumè Densità kg/lt H 3 PO 4 % *Vol. 1 mole ml 2 *Peso 1 mole gr 4 * P gr/kg 5 * H 3 PO 4 gr/lt 55 1, ,

21 Fertilizzanti & Acidi 2.1) Gli Acidi per le soluzioni nutritive Caratteristiche dei principali acidi utilizzati * Volume 1 mole: volume di acido al 67% in ml che corrisponde ad 1 mole al 100% 2 * Peso 1 mole: peso di acido al 67% in gr che corrisponde ad 1 mole al 100% 3 *La scala delle densità può essere espressa in kg / lt oppure in altre unità come, ad esempio, i gradi Baumè ( Bè ). La scala Baumè parte dal valore = 0 corrispondente alla densità dell'acqua distillata 4 *Rapporto fra i gr di N o P ed il peso commerciale. (Ogni Kg apporta in soluzione 150 gr di N, il titolo sarebbe Il titolo dell ac. nitrico puro è 22,2-0-0). Nel caso dell acido fosforico all 85%, ogni kg di prodotto apporta in soluzione 270 gr/kg di P, il titolo sarebbe o in P 2 O 5 sarebbe il titolo dell acido puro sarebbe 0-72,7-0 come P 2 O 5. 5 * Rapporto fra la massa dell acido in gr ed il volume % commerciale ( peso effettivo di acido presente in un litro di prodotto commerciale) Fu inventato dal chimico francese Antoine Baumé ( ) che diede il nome ai gradi di salinità: GRADI BAUME, appunto. I gradi Baumé si riferiscono alla percentuale volumetrica del sale nell acqua ed equivalgono, con una certa approssimazione, a circa un decimo del valore in grammi per litro (g/l). Per es.: l acqua del Mediterraneo, ad esempio, misura circa 3,5 /3,6 Bé pari a valori tra 34 e 36 g/l. 21

22 Fertilizzanti & Acidi 2.2) I Fertilizzanti idrosolubili semplici Sali puri Fertilizzanti a base di macroelementi I macroelementi da apportare con i fertilizzanti sono: NO 3 -, H 2 PO 4 -, SO 4 2-, NH 4+, K +, Ca 2+, Mg 2+ ; Si tratta in genere di Sali derivati da un acido e da una base forte e pertanto risultano totalmente dissociati; la loro natura forte/forte fa si che le loro soluzioni non presentino idrolisi acida o alcalina e pertanto non modificano la reazione ph della soluzione, ad eccezione del fosfato biammonico. (vedi tab. fertilizzanti 3.2.1) In soluzione essi sono totalmente dissociati e ciò significa che non esiste, per es. la molecola di KNO 3 ma solo gli ioni che lo compongono: K +, NO 3-22

23 Fertilizzanti & Acidi 2.2) I Fertilizzanti idrosolubili semplici Sali puri Fertilizzanti a base di macroelementi Le reazioni di dissociazione dei principali Sali sono: Nitrato ammonico: - NH 4 NO 3 => NO 3 + NH + 4 Nitrato di calcio: Ca (NO 3 ) 2 => Ca 2+ 2 NO - 3 Nitrato di potassio: KNO 3 => K + NO - 3 Nitrato di magnesio: Mg (NO 3 ) 2 => Mg 2+ 2 NO - 3 Solfato ammonico: (NH 4 ) 2 SO 4 => 2 NH + 4 SO 2-4 Solfato di potassio: K 2 SO 4 => 2 K + SO 2-4 Solfato di magnesio: MgSO 4 => Mg 2+ SO

24 Fertilizzanti & Acidi 2.2) I Fertilizzanti idrosolubili semplici Sali puri Fertilizzanti a base di macroelementi Solubilità di differenti composti contenenti Calcio Composto a base di Calcio % Ca Lt di H 2 O per sciogliere 1 kg Nitrato di Calcio 19 1 Cloruro di Calcio 36 1,3 Fosfato Monocalcico Solfato di Calcio Ossido di Calcio Fosfato Bicalcico Carbonato di Calcio

25 Fertilizzanti & Acidi 2.2) I Fertilizzanti idrosolubili semplici Sali puri Fertilizzanti a base di macroelementi I sali a base di fosfato, (come per l acido fosforico), contengono lo ione H 2 PO 4 -, e al valore ph delle soluzioni nutritive di 5,6-6,5 si comportano come i Sali di cui prima: (vedi Tampone fosfato ) Fosfato monopotassico: KH 2 PO 4 => K + H 2 PO 4 - Diverso è il comportamento del fosfato biammonico che deriva da un acido fosforico in 2 a dissociazione debole HPO 4 2- e da una base forte NH 4+. Esso quando si dissocia da origine a reazioni di idrolisi alcalina, ed aumenta la reazione ph, secondo la reazione: Fosfato biammonico: (NH 4 ) 2 HPO 4 => 2NH 4 + HPO 4 2- HPO H 2 O =>H 2 PO OH - 25

26 Fertilizzanti & Acidi 2.2) I Fertilizzanti idrosolubili semplici Sali puri Tab.:2.2.1 Fertilizzanti a base di macroelementi Nome chimico Titolo % Formula chimica Peso molecolare Composizione molare Solubilità NO 3 - HPO 4 2- H 2 PO 4 - SO 4 - NH 4 + K + Ca ++ Mg ++ g/l a 20C Fosfato monoammonico (NH 4 )H 2 PO Fosfato biammonico (NH 4 ) 2 HPO Fosfato monopotassico KH 2 PO Solfato di potassio K 2 SO Solfato di magnesio eptaidrato MgSO 4 7H 2 O Nitrato ammonico 34,5 NH 4 NO Nitrato di potassio KNO Nitrato di calcio* 15,5 Ca (NO 3 ) 2 2H 2 O 216 2,2 0, Nitrato di magnesio esaidrato ,5 Mg (NO 3 ) 2 6H 2 O Acido Nitrico 67% 15 HNO Acido fosforico 85% 61,5 H 3 PO *Il Nitrato di Calcio contiene 1,1% di azoto ammoniacale in quanto è presente una piccola quantità di nitrato ammonico. Il peso molecolare è mg 1.079,67/mmole. La formula corretta è la seguente: 5(Ca(NO3) 2 2H 2 O)NH 4 -NO 3. La formula Corso ed di il fertirrigazione peso molecolare & fertilizzanti riportato idrosolubili in tabella sono - Dr Agr corrispondenti Silvio Fritegotto alla quinta parte. 26

27 Fertilizzanti & Acidi 2.2) I Fertilizzanti idrosolubili semplici Sali puri Tab.:2.2.2 Fertilizzanti a base di microelementi Nome chimico * Peso Peso Titolo % Formula chimica corrispondente molecolare Solubilità g/l a 20C Tetraborato di sodio (borace) 11 B Na 2 B 4 O 7 10H 2 O Molibdato di sodio 39 Mo Na 2 MoO 4 2H 2 O Solfato di manganese 32 Mn MnSO 4 H 2 O Solfato di rame cristallino 25 Cu CuSO 4 5H 2 O Solfato di zinco 22 Zn ZnSO 4 7H 2 O Ferro Chelato 6 Fe 930 Solfato di ferro 20 Fe FeSO 4 7H 2 O * Il peso corrispondente è un termine di comodo che definisce la quantità di prodotto contenuto in una mole di elemento. Esso corrisponde al peso molecolare quando la molecola contiene un solo atomo di elemento. Il valore è pari al p. m. diviso il numero di atomi dell elemento contenuti nella molecola, Per es.: tetraborato di sodio (Na 2 B 4 O 7 10H 2 O): p.m.= 381 (380/4B) = p.c.b = 95 27

28 Fertilizzanti & Acidi 2.3) I Fertilizzanti idrosolubili complessi NPK Spesso si usano fertilizzanti idrosolubili complessi NPK (contenenti i principali macro e micro-elementi) che vengono aggiunti all acqua in opportune concentrazioni 1-2 o / oo. Questa tecnica, se da un lato semplifica il lavoro di calcolo e di pesate per l agricoltore, presenta però alcune regole: Non viene considerata la composizione millimolare della soluzione e quindi non è possibile verificare la correttezza dei calcoli in riferimento a valori standard di riferimento; Essa, non è adeguata per ottimizzare la reazione ph della soluzione applicata. Il metodo per il calcolo della composizione millimolare di una soluzione nutritiva, partendo da fertilizzanti complessi NPK, è simile alla precedente, ma occorrono dei coefficienti per effettuare i necessari aggiustamenti nei calcoli. ma vediamo in modo schematico i vantaggi nell impiego dei fertilizzanti NPK 28

29 Fertilizzanti & Acidi p p m N P2O5 K2O CaO MgO S Solfato Mg Nitrato Ca Nitrato K MKP 29

30 Fertilizzanti & Acidi Fertirrigazione con fertilizzanti NPK complessi p p m Nitrato Ca NPK ws N P2O5 K2O CaO MgO S 30

31 Senza correzione del Calcio contenuto nell acqua N P K S Ca Mg ME NPK ws Nitrato Ca 31

32 NPK idrosolubili: somministrazione di tutti gli elementi nutritivi, (anche micro) e il calcio?? Valutare il calcio nell acqua e nel terreno N P K S Ca Mg ME Acqua Terreno NPK ws Nitrato Ca 32

33 Fertilizzanti & Acidi 2.3) I Fertilizzanti idrosolubili complessi NPK Ca(HCO 3 ) 2 Ca ++ 2HCO 3 - (mmol/l) (Ca ++ +2HCO 3 - )+2HNO 3 = Ca(NO 3 ) 2 +2CO 2 +2H 2 0 Acqua + Acido Nitrico = Nitrato di Calcio 33

34 Con correzione del Calcio contenuto nell acqua N P K S Ca Mg H + ME Acqua Acido Nitrico NPK ws Nitrato Ca 34

35 Fertilizzanti & Acidi 3.2) Speciale Fertirrigazione di Colture protette n 4/2012 pag:

36 Calcolo delle soluzioni nutritive 3.1) Acidificazione delle soluzioni nutritive 3.2) Calcolo della composizione di una soluzione nutritiva 36

37 Calcolo delle soluzioni nutritive 3.1) Acidificazione delle soluzioni nutritive L azione degli acidi Il ph dell acqua di solito è più elevato rispetto al valore richiesto per la soluzione nutritiva, a causa della presenza di ioni bicarbonato e raramente di carbonato. Per cui è necessaria la neutralizzazione di questi ioni mediante l aggiunta di un acido. I bicarbonati e carbonati neutralizzati dall acido sono trasformati in acqua e anidride carbonica: HCO H + CO 2 + H 2 O CO 2 si libera nell aria. Agitare le soluzioni per espellere la CO 2 e far lavorare bene le sonde di misurazione del ph ed EC 37

38 Calcolo delle soluzioni nutritive 3.1) Acidificazione delle soluzioni nutritive Correzione della reazione ph dell acqua Quanto acido aggiungere ad una soluzione acquosa per portarla ad un valore di ph compreso tra 5,6-6,5? La quantità di acido varia secondo la presenza dello ione bicarbonato. Maggiore è la quantità di ione bicarbonato da neutralizzare maggiore sarà la quantità di acido da aggiungere. Per avere la reazione ph della soluzione tra 5,6-6,5 ed un certo effetto tampone, è bene lasciare nell acqua un residuo di bicarbonato compreso tra 0,5-1 millimoli/litro. In altre parole siano n il numero di millimoli di bicarbonato presenti nell acqua di partenza, le millimoli di acido da aggiungere si possono calcolare così: H + millimoli/l = (n-1) 38

39 Calcolo delle soluzioni nutritive 3.2) Calcolo della composizione di una soluzione nutritiva Tab: 3.1 Es. di soluzione nutritiva standard da apportare Reazione ph 5,5-6,5 CE ms/cm 1,80/2,00 Macroelementi mmoli/l Microelementi micromoli/l Calcio Ca ++ 3,00 Ferro Fe 25,00 Magnesio Mg ++ 1,5 Manganese Mn 10,00 Potassio K + 5,00 Rame Cu 1,00 N Ammoniacale NH + 4 2,00 Zinco Zn 5,00 N Nitrico NO ,50 Boro B 20,00 Fosforo H 2 PO - 4 1,10 Molibdeno Mo 0,50 Solfati SO ,50 39

40 Calcolo delle soluzioni nutritive 3.2) Calcolo della composizione di una soluzione nutritiva Tab: Schema calcolo di soluzioni nutritive in macroelementi: fattore di dil.ne 1:100 Formula chimica Concimi e acidi Q.ta mmoli p.m Q.ta kg/ 1000 lt Millimoli di elemento nutritivo Ca ++ Mg ++ Na + K + NH 4 + HCO 3 - H 2 PO 4 - HPO 4 -- NO 3 - SO 4 -- Cl - Analisi chimica dell acqua (NH 4 )H 2 PO 4 KH 2 PO 4 KNO 3 K 2 SO 4 MgSO 4 NH 4 NO 3 Ca(NO 3 ) 2 Mg(NO 3 ) 2 HNO 3 67% H 3 PO 4 85% MAP MKP Nitrato K Solfato K Solfato Mg Nitrato Am Nitrato Ca Nitrato Mg Ac. Nitrico Ac. Fosforico Sol. nutritiva Somma ioni Differenza da apportare 40

41 Calcolo delle soluzioni nutritive 3.2) Calcolo della composizione di una soluzione nutritiva Utilizzare la tabella 3.1 e procedere nel modo seguente 1)Inserire l analisi dell acqua. 2)Inserire la composizione della soluzione nutritiva 3)Calcolare la differenza da apportare 4)Aggiungere il fosforo con l ac. Fosforico o con MKP o con MAP, e tamponare il bicarbonato a 1mmole/litro 5)Si aggiusta il Ca e una parte di NO 3 con Nitrato di Calcio 6)Si aggiusta il K e una parte di NO 3 con Nitrato di Potassio 7) Si aggiusta Mg con Nitrato o Solfato di Magnesio 8) Si aggiusta SO 4 con Solfato di Potassio o di Magnesio 9) Si porta al valore finale l NH 4 e NO 3 con Nitrato Amm.co La composizione finale deve essere vicina a quella richiesta; calcio, magnesio e potassio possono essere leggermente superiori per meglio bilanciare il nitrato. 41

42 Calcolo delle soluzioni nutritive 3.2) Calcolo della composizione di una soluzione nutritiva Utilizzare la tabella 3.1 e procedere nel modo seguente Si preparano soluzioni madri più concentrate, si utilizza un fattore di diluizione 1:100. In pratica si preleva 1 litro dai serbatoi A e B e si diluisce a 100. Come calcolare la quantità di fertilizzanti da aggiungere? Una volta definite le millimoli da apportare alla soluzione, (colonna 3, q.ta in millimoli), nella colonna 4 si mette il peso molecolare dei sali fertilizzanti in tab Per gli acidi, se si vuole esprimere l acido in litri si prende il valore di 1 mole in ml, oppure se lo si esprime in peso, si prende il valore di 1 mole in gr. (tab.: 2.1.1; 2.1.2;) Nella colonna 5 va messa la q.tà di fertilizzante corrispondente a 1m 3 (1.000 lt) di soluzione madre. Fertilizzanti Kg/1000 lt = mmoli/l x p.m. x fattore diluizione x lt Fattore diluizione = 100; il denominatore è il fattore di conversione da mg a Kg (1 kg = mg) Se vogliamo esprimere gli acidi in litri e non in Kg, basta dividere la q.tà in kg per la densità 42

43 Calcolo delle soluzioni nutritive 3.2) Calcolo della composizione di una soluzione nutritiva Tab: Es. di calcolo di soluzioni nutritive in macroelementi: fattore di dil.ne 1:100 Formula chimica Concimi e acidi Q.ta mmoli p.m Q.ta kg/ 1000 lt Millimoli di elemento Ca ++ Mg ++ Na + K + NH + HCO H 2 PO 4 - HPO 4 -- NO 3 - SO 4 -- Cl - Analisi chimica dell acqua 1,15 0,41 1,1 0,1 0,01 2,9 0,01 0,04 0,31 0,5 (NH 4 )H 2 PO 4 MAP 115 KH 2 PO 4 MKP 136 KNO 3 Nitrato K 4, ,49 4,9 4,9 K 2 SO 4 Solfato K 174 MgSO 4 Solfato Mg 1, ,06 1,1 1,1 NH 4 NO 3 Nitrato Am Ca(NO 3 ) 2 Nitrato Ca 2, ,78 5,56 Mg(NO 3 ) 2 Nitrato Mg 256 HNO 3 67% Ac. Nitrico 0, , H 3 PO 4 85% Ac. Fosforico 1, ,64-1,09 1,09 Somma ioni 3,93 1,51 1,1 5 2,01 1 1,1 12,5 1,41 0,5 Sol. nutritiva 3 1,5 / ,1 12,5 1,5 / Differenza +0,93 +0,01 / 0 0, ,09 / Differenza +/- 10% max Corso di fertirrigazione & fertilizzanti +31% idrosolubili +0,6% /- Dr Agr 0 Silvio +0,5% Fritegotto % / 43

44 Calcolo delle soluzioni nutritive 3.2) Calcolo della composizione di una soluzione nutritiva Il loro calcolo per una soluzione nutritiva è in genere più semplice di quello per i macroelementi. Si ritiene infatti che le quantità aggiunte a livello di micromoli abbiano influenze trascurabili sugli equilibri chimici. Il ferro si apporta sottoforma di chelato, per evitare reazioni di precipitazioni: Fe-EDDHA o Fe-DTPA Per gli altri microelementi, si possono usare dei semplici Sali. Nel calcolo tenere conto della loro concentrazione nell acqua. Alcune acque contengono elevate concentrazioni di ferro, e possono essere causa di fenomeni di ossidazione e precipitazione. Fe ++ ferroso (solubile) viene ossidato a Fe +++ ferrico. (precipitato) Si possono formare dei depositi bruni nei gocciolatori ed ostruirli, inoltre del gel nei filtri. Ciò a partire da concentrazioni di 1ppm. Per eliminare questi problemi bisogna ossidare il ferro ferroso a ferro ferrico, con agenti ossidanti, in modo che precipiti e poi trattenerlo con i filtri, di preferenza a sabbia. 44

45 Preparazione della soluzione nutritiva 4.1) Solubilità e Miscibilità dei Fertilizzanti 4.2) Ripartizione dei fertilizzanti nelle vasche delle soluzioni madre 4.3) Preparazione delle soluzioni nutritive con fertilizzanti NPK 4.4) Preparazione delle soluzioni nutritive per colture su terreno 45

46 Preparazione della soluzione nutritiva 4.1) Solubilità e Miscibilità dei Fertilizzanti I sistemi che gestiscono le soluzioni nutritive prevedono l utilizzo di due serbatoi di soluzioni madri detti Vasca A e B, e di solito un terzo C per l acido. Di seguito si forniscono le regole basilari per ripartire i vari fertilizzanti nelle vasche A, B e C Solubilità dei principali fertilizzanti Si definisce solubilità di una specie chimica in un dato solvente ed alla temperatura t, la quantità di quella specie disciolta in condizioni di saturazione: La solubilità di una specie chimica è costante a temperatura costante. Nelle tabelle e sono riportate le solubilità in acqua dei principali fertilizzanti. La conoscenza della solubilità è utile per evitare che si preparino soluzioni troppo concentrate, con conseguente formazione di precipitato. 46

47 Preparazione della soluzione nutritiva 4.1) Solubilità e Miscibilità dei Fertilizzanti Fattori che influenzano la solubilità: la temperatura 5 C 30 C 5 O C Temperatura dell acqua 47

48 Preparazione della soluzione nutritiva 4.1) Solubilità e Miscibilità dei Fertilizzanti Fattori che influenzano la solubilità: prodotto di solubilità Una soluzione satura in presenza di un corpo di fondo, stabilisce un equilibrio chimico: AB (solido) <=> A + soluzione+ B - soluzione Questo equilibrio è sempre costante a T costante e viene chiamato Ks=Costante di solubilità Significa che si può spostare l equilibrio a destra o a sinistra modificando le concentrazioni di A o B. Alcuni esempi possono chiarire meglio il problema, per es. Solfato di calcio CaSO 4 <=> Ca 2+ + SO 4 2- Se viene aggiunto del Nitrato di calcio Ca(NO 3 ) 2 <=> Ca 2+ + (NO 3- ) 2 Tutte le volte che si aggiunge uno ione a comune, il Ca 2+, la solubilità diminuisce, precipita il sale che ha la Ks più bassa 48

49 Preparazione della soluzione nutritiva 4.1) Solubilità e Miscibilità dei Fertilizzanti Fattori che influenzano la solubilità: prodotto di solubilità Se si diminuisce la concentrazione di uno ione in soluzione, il sale si scioglie meglio. CaHPO 4 <=> Ca 2+ + HPO HNO 3 <=>NO H + H 2 PO 4 - se si acidifica con HNO 3 il Fosfato di Calcio si scioglie di più. Tutte le volte che si aggiunge o si toglie uno ione a comune, in questo caso lo ione HPO 4 2-, la solubilità diminuisce o aumenta. L esempio cui sopra, l equilibrio si è spostato verso destra, in questo caso l acidificazione ha favorito la solubilizzazione del fosfato di calcio. 49

50 Preparazione della soluzione nutritiva 4.1) Solubilità e Miscibilità dei Fertilizzanti Stabilità e solubilità dei chelati Il ferro non viene aggiunto sotto forma di sale, ma come chelato. Infatti il ferro libero viene ossidato dalla forma Fe++(ferrosa)>Fe+++ (ferrica) con diminuzione della solubilità e precipitazione per reazioni ph superiori a 5,5-6,0. Inoltre da origine a sali poco solubili quali fosfati, bicarbonati, etc. Pertanto viene utilizzata la forma chelata, cioè protetta da molecole organiche che lo preservano da reazioni di insolubilizzazione: Esse sono: EDTA, DTPA, EDDHA Fotolabilità dei chelati L EDDHA è più sensibile Mentre l EDTA ed il DTPA sono più resistenti all azione della luce 50

51 Fe chelato (%) % di Fe trattenuta dal chelante al variare del ph della soluzione EDTA EDDHA DTPA HEDTA Citrato 10 Fonte: P. Sambo ph 51

52 Preparazione della soluzione nutritiva 4.1) Solubilità e Miscibilità dei Fertilizzanti Stabilità dei chelati e ph della soluzione Tutti i chelati di ferro hanno nei confronti del ph una stabilità variabile; pertanto è necessario definire degli intervalli di ph entro cui la loro efficacia è assicurata. Fe-EDTA (Acido-Etilene-Diammine-Acetico) intervallo ph tra 3,5-6,5 Fe-DTPA (Acido-Dietilene-Triammine-Pentacetico) intervallo ph tra 3,0-7,2 Fe-EDDHA (Acido-Etilene-Diammine-O-Idrossifenilacetico) intervallo ph tra 3-9,0 Per cui attenzione ad aggiungere acido nella vasca del chelato 52

53 Preparazione della soluzione nutritiva 4.2) Ripartizione dei fertilizzanti nelle vasche delle soluzioni madre Principi generali per la preparazione delle soluzioni madri Nel ripartire i fertilizzanti nelle due vasche A e B va evitato che l aggiunta di ioni a comune o altri fattori, possano ridurre la solubilità dei Sali e quindi avere delle reazioni di precipitazione. Evitare di mescolare Calcio con fertilizzanti contenenti ione Solfato e Fosfato, in quanto si andrebbe incontro a precipitazioni di Solfato di Calcio (gesso) e Fosfato di Calcio (poco solubile). Nitrato ammonico e nitrato potassico possono essere ripartiti nei due serbatoi A e B. Fertilizzanti con Calcio e Magnesio Chelati di ferro NO solfati e fosfati Mantenere la soluzione nell intervallo di stabilità dei chelati Vasca A Fertilizzanti contenenti solfati e fosfati Microelementi sotto forma di sali NO Ca e Mg Mettere gli acidi Vasca B Mettere un acido (in genere nitrico) Vasca C 53

54 Preparazione della soluzione nutritiva 4.2) Ripartizione dei fertilizzanti nelle vasche delle soluzioni madre Ripartizione dei concimi semplici e acido nelle vasche A, B e C Nitrato Ca 26kg Solfato K 20 kg Nitr Am 9 Kg Nitrato K 19 Kg MKP 16 Kg Nitrato K 19Kg Acido Nitrico Fe-chelato Vasca A Microelementi Vasca B Vasca C Acqua irrigua Soluzione nutritiva madre Soluzione nutritiva figlia finale 54

55 Preparazione della soluzione nutritiva 4.2) Ripartizione dei fertilizzanti nelle vasche delle soluzioni madre Ripartizione dei concimi NPK e acido nelle vasche A, B e C Nitrato di calcio NPK + Micro Acido nitrico Vasca A Vasca B Vasca C Acqua irrigua Soluzione nutritiva madre Soluzione nutritiva figlia finale 55

56 Preparazione della soluzione nutritiva 4.2) Ripartizione dei fertilizzanti nelle vasche delle soluzioni madre Compatibilità e Miscibilità tra i fertilizzanti COMPATIBILITA & MISCIBILITA Alcuni fertilizzanti NON SI DEVONO MISCELARE nella stessa vasca per la preparazione delle soluzioni madre + PROBLEMI PRECIPITATO INSOLUBILE Come regola generale non mescolare nella stessa vasca fertilizzanti contenenti calcio e magnesio 56 Corso di fertirrigazione & fertilizzanti idrosolubili con fosfato - Dr Agr o solfato Silvio Fritegotto

57 N Ca N Mg S Am N Am Ac N DAP MAP Ac. P Solf K N K MKP S Mg Preparazione della soluzione nutritiva 4.2) Ripartizione dei fertilizzanti nelle vasche delle soluzioni madre Compatibilità e Miscibilità tra i fertilizzanti Nitrato di Calcio SI NO SI SI NO NO NO NO SI NO NO Nitrato di Magnesio SI L SI SI NO NO NO L SI NO SI Solfato Ammonico NO L SI SI SI SI SI SI SI SI SI Nitrato Ammonico SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI Acido Nitrico SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI Fosfato Biammonico DAP NO NO SI SI SI SI SI SI SI SI L Fosfato Monommonico MAP NO NO SI SI SI SI SI SI SI SI L Acido Fosforico NO NO SI SI SI SI SI L Solfato di Potassio NO L SI SI SI SI SI SI SI SI SI Nitrato di Potassio SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI SI Fosfato Monopotassico MKP NO NO SI SI SI SI SI SI SI SI L Solfato di Magnesio NO SI SI SI SI L L L SI SI L L= Limitata; per es. Il Solfato di Mg risulta miscibile con i fosfati se si lavora a concentrazioni basse e si rimane in ambiente acido (ph 5,5-6,0) 57

58 Preparazione della soluzione nutritiva 4.2) Ripartizione dei fertilizzanti nelle vasche delle soluzioni madre I titoli dei fertilizzanti NPK complessi non sono espressi come elementi semplici, ma in genere ci si riferisce all ossido (Potassio K 2 O), pertanto occorre convertire la composizione in elemento semplice: vedi tab.: Tab.: Fattori di conversione NO 3 x 0,226 = N N x 4,426 = NO 3 NH 4 x 0,776 = N N x 1,288 = NH 4 P 2 O 5 x 0,436 = P P x 2,292 = P 2 O 5 K 2 O x 0,830 = K K x 1,205 = K 2 O CaO x 0,715 = Ca Ca x 1,399 = CaO MgO x 0,603 = Mg Mg x 1,658 = MgO SO 4 x 0,334 = S S x 2,996 = SO 4 SO 3 x 0,400 = S S x 2,497 = SO 3 58

59 Preparazione della soluzione nutritiva 4.3) Preparazione delle soluzioni nutritive con fertilizzanti NPK Tab.:4.3.1 Schema per il calcolo delle soluzioni nutritive con un NPK : fattore di diluizione 1: Elemento fertilizzante N-NO 3 Azoto nitrico 4,5 4,5 3,21 0,0 3,21 9,3 12,55 N-NH 4 Azoto amm.le 1,5 1,5 1,07 0,0 1,07 0,1 1,20 P 2 O 5 Fosforo 12,0 5,2 1,69 0,0 1,69 0,0 1,70 K 2 O Potassio 36,0 29,9 7,64 0,0 7,64 1,1 8,75 CaO Calcio 0,0 0,0 0,00 2,5 2,50 1,8 4,25 MgO Magnesio 2,0 1,2 0,50 1,0 1,50 0,0 1,50 SO 3 Zolfo 20,0 8,0 2,50 1,5 4,00-0,2 3,75 Na Sodio 0,0 0,0 0,00 2,5 2,50 2,5 Cl Cloro 0,0 0,0 0,00 1,0 1,00 0 HCO 3 - CO 3 -- Macroelementi Titolo commerciale (%) Titolo effettivo (%) Composizione mmolare (1g/l) Analisi acqua mmoli Bicarbonati 0,0 0,0 0,00 5,5 5,50-4,5 1 Carbonati 0,0 0,0 0,00 0,0 0,00 0 Microelementi mcrmoli/l mcrmoli/l mcrmoli/l mcrmoli/l mcrmoli/l Fe Ferro 0,700 0,100 17, ,91 2,09 20 Mn Manganese 0,400 0,050 9,27 0 9,27 0,73 10 Zn Zinco 0,250 0,050 7,87 0 7,87 0,13 8 Cu Rame 0,100 0,020 3,15 0 3,15-2,15 1 B Boro 0,250 0,050 46, ,25-16,25 30 Mo Molibdeno 0,040 0,005 0,51 0 0,51-0,01 1 Composizione mmolare totale Correzione molare Soluzione nutritiva finale 59

60 Preparazione della soluzione nutritiva 4.4) Preparazione delle soluzioni nutritive per colture su terreno Quando si opera su terreno, l operazione di calcolo è più difficoltosa. Entrano in gioco altre variabili che escono da un puro calcolo matematico, come per es. i vari tipi di terreno in cui si opera: 1) Analisi della fertilità del terreno (tessitura, ecc.) 2) Disponibilità di questa fertilità (S.O., lisciviazione, potere colloidale, CSC, ph, EC, ecc.) e sua stima; 3) Stimate tutte queste variabili, solo allora si può decidere quanti fertilizzanti apportare; 4) Si opera in Pieno campo o in Coltura protetta. 60

61 Preparazione della soluzione nutritiva 4.4) Preparazione delle soluzioni nutritive per colture su terreno Elementi trattenuti dalla CSC: strategie di arricchimento o di riduzione del contenuto. Azoto, di solito presente nel terreno in quantità insufficienti, bisogna apportarlo facendo attenzione alla S.O. e alla sua mineralizzazione, alla lisciviazione e alla forma azotata: NO 3 ; NH 4 ; CO(NH 2 ) 2. Fosforo, anche se spesso la dotazione nei terreni è elevata, si deve tener conto della scarsa mobilità. Aumentare o diminuire la quantità dei nutrienti in funzione dell efficienza del sistema irriguo. Il calcolo per la preparazione della soluzione nutritiva, segue le considerazioni chimico-agronomiche, gia indicate, partendo dall analisi del terreno. Stimata la composizione della soluzione nutritiva, per il terreno in esame, si prende in considerazione l analisi dell acqua, e si procede come in precedenza. 61

62 Preparazione della soluzione nutritiva 4.4) Preparazione delle soluzioni nutritive per colture su terreno La frequenza degli interventi fertirrigui, è diversa rispetto al fuori suolo. Nel terreno (a parte i casi di terreni molto sabbiosi e in serra) la fertirrigazione non sempre è attuata ad ogni irrigazione. Gli intervalli sono legati alle fasi fenologiche e alle condizioni climatiche. g/lt kg/ha 62

63 Preparazione della soluzione nutritiva

64 Preparazione della soluzione nutritiva 4.4) Preparazione delle soluzioni nutritive per colture su terreno P N P P K K N P P K K P N N K K N K N N N 64

65 Preparazione della soluzione nutritiva 4.4) Preparazione delle soluzioni nutritive per colture su terreno Suolo come il fuori suolo! Goccia Limite della salinità Zona umida 65

66 Preparazione della soluzione nutritiva Conducibilità elettrica EC e Unità di misura La conducibilità elettrica di una soluzione nutritiva viene in genere espressa in ms/cm a 25 C. (2% di differenza di valore in più o in meno per ogni grado di temperatura) In elenco le altre unità di misura in cui viene espressa la EC. ds/m = decisiemens/m ms/cm = millisiemens/cm us/cm = microsiemens/cm Tra le differenti unità di misura esistono le seguenti correlazioni: ds/m = ms/cm ms/cm = us/cm Le analisi chimiche delle acque o delle soluzioni nutritive riportano gli elementi espressi in mg/l; diventa necessario convertirli in mmoli/l o meq/l. 66

67 Grazie per l attenzione & Buon lavoro 67