Acidificazione dell'acqua e della soluzione nutritiva in fertirrigazione

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1 Acidificazione dell'acqua e della soluzione nutritiva in fertirrigazione di Silvio Fritegotto L acidificazione delle soluzioni nutritive in fertirrigazione è una pratica comune e vantaggiosa sotto numerosi punti di vista. Benché esista la possibilità di utilizzare diversi tipi di sostanze, in generale, l acidificazione delle soluzioni, fino a raggiungere il ph desiderato, si effettua mediante l applicazione di acidi minerali. Secondo la composizione chimica dell acqua d irrigazione normalmente impiegata, bisogna considerare il potere tampone di questa prima dell addizione di un acido, e questo dipende esclusivamente dalla presenza dello ione bicarbonato HCO3-. Questo anione è la specie chimica predominante che determina l equilibrio dell acido carbonico H2CO3 disciolto tra i valori di ph 4 e ph 8,2. Aggiungendo un acido, (vale a dire, qualunque sostanza capace di apportare ioni idrogeno H+), si produce la seguente reazione di neutralizzazione. HCO3- + H+ --> H2O + CO2 In questa reazione vengono eliminati gli ioni bicarbonato ottenendo acqua ed anidride carbonica; quest ultima, essendo un gas, si disperde nell aria e la reazione si sposta a destra fin quando ci sono gli ioni reagenti. Questa è la principale reazione che ci consente di gestire e controllare il ph in una soluzione nutritiva. Vantaggi dell acidificazione della soluzione nutritiva. La correzione del ph della soluzione nutritiva in fertirrigazione ci permette di gestire molteplici parametri, tra cui i due principali sono: 1) Ottimizzazione del ph per una migliore disponibilità degli elementi nutritivi. Ognuno degli elementi nutritivi essenziali per le piante presenta un range di ph all interno del quale si ha la maggiore disponibilità delle loro forme assimilabili. Esso è variabile per ognuno di loro, anche se nell intervallo di ph 6,2-6.5 vi è la migliore disponibilità per la maggior parte degli elementi nutritivi. Per questa ragione, il ph delle soluzioni nutritive madri di partenza, in particolare per l idroponica ed il fuori suolo, si imposta attorno al valore di 5,5-6,0 che generalmente con i successivi riequilibri con la CO2 si stabilizza tra ph 6,0 e ph 6,5 al punto di uscita della soluzione nutritiva figlia. Esistono, inoltre, alcuni valori di ph ottimali per l assorbimento e il funzionamento radicale di ogni specie. Ci sono piante che si adattano meglio a livelli bassi di ph, (specie acidofile) ed altre che, al contrario, si sviluppano più adeguatamente in condizioni di ph superiori (specie basofile).

2 2) Prevenzione e/o eliminazione di occlusioni e depositi nell impianto d irrigazione e nei gocciolatoi. Le occlusioni dei gocciolatoi e dell impianto d irrigazione avvengono fondamentalmente per tre cause differenti: Vedi tabella n 1) Utile per individuare il rischio di occlusione dei gocciolatori in base all analisi dell acqua di irrigazione. RISCHIO DI OCCLUSIONE a) fisiche (solidi in sospensione); b) biologiche (batteri ed alghe); c) chimiche (formazione di precipitati). Le acque di provenienza superficiale generalmente presentano problemi associati ad ostruzioni di origine biologica, (alghe e batteri) che formano degli aggregati che ostruiscono i gocciolatoi. I residui di decomposizione delle alghe possono accumularsi nelle tubature e nei gocciolatoi e servire poi da substrato per la crescita di una massa viscosa di batteri. Al contrario, spesso le acque di provenienza sotterranea contengono elevati livelli di sali in soluzione che possono precipitare formando delle incrostazioni. Nelle condizioni agro-climatiche del centro-sud Italia, molte delle acque utilizzate per l irrigazione provengono da falde sotterranee e la maggior parte possiedono un elevato contenuto di sali solubili. L acqua è conosciuta come il solvente universale, poiché quasi tutte le sostanze sono in essa solubili. La solubilità di una determinata sostanza in acqua dipende dalla temperatura, dalla pressione, dal ph, dal potenziale redox e dalle concentrazioni relative di altre sostanze in soluzione. La CO2 è molto reattiva in acqua e svolge un ruolo importante nella dissoluzione e nella precipitazione dei sali. L acqua assorbe una certa quantità di CO2 dall aria, ma quantità a volte anche elevate provengono dalla decomposizione della materia organica che l acqua trascina passando attraverso il profilo del suolo. Sotto pressione, come succede in acque sotterranee, la concentrazione di CO2 aumenta fino a formare acido carbonico (H2CO3). Questo acido debole può sciogliere facilmente dei composti minerali, come il carbonato di calcio (CaCO3), molto abbondante nelle falde acquifere sotterranee che riforniscono molte delle nostre zone di coltivazione, per formare bicarbonato di calcio [Ca2(HCO3)] solubile in acqua. Questo processo permette al carbonato di calcio di essere sciolto, trasportato e, sotto certe condizioni, essere depositato di nuovo come carbonato di calcio. Il carbonato di calcio è il costituente più comune delle incrostazioni, generalmente nella forma minerale di Calcite che si forma alle normali temperature esistenti dentro i sistemi di fertirrigazione.

3 L occlusione chimica di solito è causata dalla precipitazione di uno o più dei seguenti elementi: calcio, magnesio, ferro e manganese. Frequentemente le acque che vengono utilizzate trattengono quantità significative di questi elementi ed avendo un ph superiore a 7, possiedono un potenziale rischio di causare occlusioni nei sistemi di irrigazione. Quando un acqua di pozzo viene pompata in superficie e distribuita attraverso il sistema di irrigazione, spesso la temperatura, la pressione ed il ph della stessa cambiano. Questo può causare la precipitazione di carbonato di calcio o altri minerali che formano incrostazioni nelle superfici interne dei componenti del sistema di irrigazione. Inoltre, l evaporazione prodotta all uscita dell acqua dai gocciolatoi concentra i sali in soluzione favorendo ancor più la precipitazione e di conseguenza l occlusione degli stessi. L iniezione di acidi può evitare o dissolvere le incrostazioni, ridurre o eliminare la precipitazione minerale e creare un ambiente indesiderabile per la crescita microbica. La fertirrigazione può contribuire anche ai problemi di sporcizia ed occlusioni della rete irrigua e dei gocciolatoi, poiché stiamo apportando fertilizzanti minerali che non sono altro che sali solubili che contengono elementi nutritivi necessari per la crescita delle coltivazioni. Generalmente, l elemento fertilizzante aggiunto che può causare ulteriori problemi di precipitazioni è il fosforo, che in presenza di calcio, è causa di possibile formazione di fosfati di calcio. A valori di ph superiori a 7.0, la maggior parte del fosforo in soluzione si trova come ione monoidrogeno fosfato (HPO4-2), questo ione si unisce al calcio formando Fosfato bicalcico (CaHPO4) che è poco solubile in acqua. Al contrario, a ph inferiore a 6, la maggior parte del fosforo in soluzione si trova come ione diidrogeno fosfato, (H2PO4-) che con il calcio forma Fosfato monocalcico [Ca(H2PO4)2], composto di maggiore solubilità. Principali acidi minerali utilizzati in fertirrigazione. Gli acidi impiegati in fertirrigazione per l acidificazione delle soluzioni nutritive sono fondamentalmente i seguenti: - Acido fosforico (H3PO4): i prodotti utilizzati hanno diverse percentuali di concentrazione, generalmente s impiega quello di maggiore concentrazione, pari all 85% con una densità di 1.58 Kg/lt. Viene spesso utilizzato come fertilizzante fosfatico in fertirrigazione, e frequentemente si coprono con esso la totalità delle necessità di fosforo per la coltivazione.. - Acido nitrico (HNO3): anche in questo caso esistono formulazioni con diverse percentuali di concentrazione, generalmente s impiegano quelli a concentrazione pari al 65-67% e densità di 1,39-1,40 Kg/lt. Apporta una considerevole quantità di nitrati che a volte possono essere sufficienti a coprire le necessità azotate delle coltivazioni. Dato il suo potere corrosivo ed ossidante, viene anche utilizzato per la pulizia degli impianti d irrigazione.

4 - Acido solforico (H2SO4): i prodotti in uso sono concentrati al 95%, la loro densità è approssimativamente di 1.83 Kg/lt. Non è molto esteso il suo impiego in Italia, benché lo sia a livello mondiale. Oltre all aggiustamento o correzione del ph della soluzione nutritiva, esso apporta una considerabile quantità di zolfo. Conducibilità elettrica (EC) degli acidi disciolti in acqua pura. Gli acidi sono dei composti che apportano o liberano protoni (H+); questo ione è quello che possiede una maggiore conduttanza equivalente ionica a diluizione infinita. Lo ione idrogeno è colui che contribuisce maggiormente ad elevare i valori di conducibilità elettrica (EC) di una data soluzione. Effettivamente, addizionando i diversi acidi all acqua pura deionizzata, possiamo avere dei grandi incrementi di EC. Con solo 1 ml/l di acido, il fosforico incrementa la EC di circa 2.5 ms/cm, il nitrico lo fa attorno a 4.6 ms/cm ed il solforico porta la EC fino ad un valore di 10.1 ms/cm. Come si può vedere l incremento di EC non è esattamente proporzionale all aumento della concentrazione dell acido in questione. A volte uno dei principali problemi, per non dire il maggiore, nelle nostre acque d irrigazione, è il suo alto valore di EC dovuto all elevato contenuto in sali. Pertanto, sarebbe controproducente l acidificazione delle soluzioni nutritive, nonostante i numerosi vantaggi visti, se questo suppone un sensibile incremento di EC. Ma, al contrario di quello che è stato supposto, non è cosi: dietro la correzione del ph della soluzione nutritiva mediante l addizione di acidi, la EC non incrementa o lo fa molto debolmente, ed in alcuni casi arriva anche a scendere rispetto alla soluzione iniziale.

5 Tabella n 1: Parametri per individuare il rischio di occlusione dei gocciolatori in base all analisi dell acqua di irrigazione PARAMETRO Basso Medio Alto Fisico: Solidi Sospesi (mg/l) < > 100 Chimico: ph Soliti Disciolti (mg/l) < 7.0 < 500 < 0.1 < 0.2 < > 8.0 > > 1.5 > 1.5 > 2.0 > 300 Manganese (mg/l) Ferro (mg/l) Anidride 0.2 < Solforica (mg/l) Bicarbonati (mg/l) Biologico: Batteri (n /ml) < > Nakayama and Bucks (1991)

6 Figura 1 Le classiche due vasche per la preparazione separata della soluzione madre

7 Figura 2 Acido Nitrico al 64,5% utilizzato per l acidificazione delle soluzioni nutritive

8 Figura 3 Particolare di un moderno impianto di fertirrigazione con in evidenza le due pompe per il dosaggio dell acido e della soluzione madre

9 Figura 4 Problemi di occlusione in un gocciolatore

10 Figura 5 Coltivazione di fragola in fuori suolo