LE COLTURE FUORI SUOLO

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1 LE COLTURE FUORI SUOLO

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3 STORIA DELL IDROPONICA Età antica: giardini pensili di Babilonia; giardini galleggianti del Mexico 1699: J. Woodward, coltura liquida della menta 1860: esperimenti di Sachs e Knopp : prime applicazioni commerciali in California (Gericke system) : diffusione della plastica in agricoltura Diffusione dell idroponica nell Europa Settentrionale : Diffusione nel Mediterraneo Oggi: circa ha su 1 milione di ha di serre!!!!

4 Vantaggi e svantaggi delle colture senza suolo. Vantaggi Standardizzazione della produzione Migliore controllo delle condizioni fitosanitarie Miglior controllo dell'ambiente radicale Riduzione del consumo idrico Uso efficiente dei concimi e migliore gestione della nutrizione della pianta Maggiore precocità Razionalizzazione del lavoro e possibilità di meccanizzazione Svantaggi Costi d'impianto elevati Necessità di personale tecnico specializzato Smaltimento dei substrati utilizzati od "esausti" Smaltimento delle soluzioni drenate non completamente esaurite Maggior uso di materiali difficili da riciclare (plastica) Necessità di disporre di acqua di buona qualità Rischi di asfissia radicale

5 Tecnologia dell idroponica Criteri per la classificazione dei sistemi idroponici Substrato (si/no; organico od artificiale) Metodo di erogazione della soluzione nutritiva Ciclo aperto o ciclo chiuso

6 COLTIVAZIONE SENZA SUOLO (Soilless culture) COLTIVAZIONE IN MEZZO LIQUIDO (Water culture o Hydroponic) Mezzo liquido statico (Deep Water Culture) Mezzo liquido recircolante (Deep recirculating water culture) Idroponica galleggiante (Floating system) Aeroponica (Aeroponics) Film di soluzione nutritiva (Nutrient Film Technique) COLTIVAZIONE SU SUBSTRATO (Substrate culture) In bancali con sabbia o ghiaia (gravel culture) In canaletta In vaso o cassetta con: Irrigazione a goccia Subirrigazione (flusso e riflusso) tappetino capillare In sacco (bag culture)

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8 Sistema che consente di alimentare le piante (con radice nuda) ponendole a diretto contatto con la soluzione nutritiva.

9 Parte iniziale (dx) e finale (sx) di una canaletta di un impianto di NFT. La soluzione nutritiva, spinta da una pompa sommersa nel tank di raccolta, è immessa nella parte alta della canaletta da dove ritorna nel deposito; la circolazione e la caduta nel deposito di raccolta ne permette l ossigenazione.

10 COLTIVAZIONE SU SUBSTRATO ARTIFICIALE

11 Le piante vengono preparate in cubetti di lana di roccia, che vengono poi appoggiate sulle lastre in cui le radici si infiltrano e si sviluppano Vassoi alveolati di lana di roccia Lastre di lana di roccia cubetti di lana di roccia lana di roccia

12 LANA DI ROCCIA Prima fase : preparazione delle piantine Seconda fase: coltivazione

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16 Pomodoro a ciclo lungo in NL

17 Pomodoro su lana di roccia Recupero del drenato

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19 SISTEMA FLUSSO E RIFLUSSO Esempio di bancale per flusso e riflusso

20 SISTEMA FLUSSO E RIFLUSSO adduttori Le piante sono alimentate tramite un impianto di fertirrigazione che distribuisce la soluzione nutritiva direttamente nei bancali che vengono allagati per un certo periodo e successivamente svuotati. Le piante assorbono la soluzione attraverso i fori di drenaggio dei contenitori. La soluzione può essere fatta circolare da un bancale all altro, in successione.

21 SISTEMI FLUSSO E RIFLUSSO su pavimento della serra che ha una pendenza verso il centro, dove si trova una griglia al di sotto della quale ci sono le vasche per la raccolta della soluzione. Le piante sono alimentate tramite un impianto di fertirrigazione che distribuisce, ad intervalli di tempo, la soluzione direttamente sul pavimento, e possono assorbire la soluzione attraverso i fori di drenaggio dei contenitori.

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23 Sistema noto come coltura su pannelli galleggianti. Viene usato soprattutto per ortaggi da foglia a ciclo molto breve (rucola, lattughino); Intressante per specie floricole Consiste nell allevare le piante in vassoi alveolati di polistirolo o in vasetti alloggiati in pannelli del medesimo materiale. Le radici delle piante si sviluppano direttamente nella soluzione nutritiva. Se il volume delle vasche è sufficiente, non è necessario ricorrere all arieggiamento della soluzione, altrimenti viene insufflata aria nelle vasche tramite un compressore. È una coltivazione a ciclo chiuso.

24 Floating System Floating System Tecnica di coltivazione idroponica molto semplice, che si basa sul principio di allevare piante su supporti flottanti (pannelli di polistirolo) posti a galleggiare in vasche Soluzione riempiti nutritive con acqua e soluzione nutritiva Vantaggi (mm) N 14; P 1,25; K Contenitori 10,7; Ca 5; Mg 1,6 + Perlite alveolari di micro + rispetto ai sistemi tradizionali di coltivazione, rispondepolistirolo vermiculite meglio alle esigenze ecofisiologiche degli ortaggi da foglia. rapido accrescimento delle piante (i cicli colturali durano non più di 3-4 settimane) eliminazione dei tempi morti tra una coltura e l altra (quelli necessari per preparare il terreno), estrema pulizia dei prodotti così ottenuti cm Costi d impianto: (5-10 U$/m 2 ) ph: 5,5-6,5 O mg/l CE: 1,7-2,00 ds m-1

25 Varie tipologie di pannelli utilizzati nel floating system. Vermiculite Perlite Panelli polistirolo fessurati Panelli polistirolo alveolati

26 Floating sistem su pannelli di polistirolo

27 Floatyng sistem con vasetti su pannelli forati

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29 Floating Tulipano

30 Radicazione

31 Coltivazione in serra su bancale Bancali mobili, per la programmazione della fioritura.

32 Fioritura Pesanti il 10% in più rispetto alla torba.

33 (IDROCOLTURA) Coltivazione delle piante senza terra, che utilizza come substrato granuli di argilla espansa. L acqua è sempre presente all interno del vaso, i fertilizzanti vengono apportati tramite resine a scambio ionico. È un sistema utilizzato prevalentemente per le piante da appartamento ELEMENTI FONDAMENTALI DELL IDROCOLTURA: IDROVASO PORTAVASO ARGILLA ESPANSA INDICATORE DI LIVELLO RESINE A SCAMBIO IONICO

34 COMPONENTI - PORTAVASO esterno di plastica - IDROVASO interno di plastica - Indicatore del livello dell acqua - Argilla espansa - Lewatit HD5 (concime) due volte l anno

35 Gli elementi del sistema L argilla espansa Serve come sostegno E un materiale inerte Favorisce l'aerazione degli apparati radicali Non essendo un materiale organico, impedisce il formarsi di muffe e di parassiti La cartuccia di nutrimento Assicura alla pianta un apporto di sostanze nutritive per un periodo di 4 o 6 mesi L idrometro Tappo promemoria per la concimazione successiva Galleggiante Indicazione dei livelli massimo ottimale minimo

36 Gli elementi del sistema Vasi di coltivazione Vasi esterni di varie tipologie

37 Piante in idrocoltura durante il periodo di coltivazione: l alimentazione avviene tramite un sistema di flusso e riflusso. I bancali possono essere, come in questo caso, impermeabilizzati con teli plastici.

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39 Piante in idrocoltura al termine del periodo di coltivazione

40 AREOPONICA

41 È il sistema più svincolato dal terreno: le piante crescono con la radice sospesa in aria e sono nutrite tramite un sistema di fertirrigazione che spruzza la soluzione nutritiva direttamente sulle radici, ad intervalli di tempo ravvicinati. La soluzione nutritiva in eccesso viene recuperata: è un sistema a ciclo chiuso. AREOPONICA

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43 impiego dell idroponica per la produzione di ortaggi in zone particolari come sono, ad esempio, le basi polari o saranno quelle lunari o spaziali. In Antartide, presso la base italiana Baia Terra Nova è in funzione una serra-container, frutto di una collaborazione scientifica fra l ENEA (Progetto Nazionale di Ricerche in Antartide) e il Dipartimento Biologia delle Piante Agrarie dell Università di Pisa; la serra è dotata di un sistema NFT impiegato per la produzione di ortaggi freschi da destinare al personale della base presente durante le missioni. Coltivazione di lattuga con il sistema NFT posto all interno della serra container presso la base antartica Baia Terranova.

44 Possibili sviluppi Modulo Closed Greenhouse Hydroponic System (CGHS), installato presso la base italiana Baia Terranova, in Antartide. Serra dotata di un sistema NFT

45 Possibili sviluppi Modulo per coltivazione nello spazio. Università Arizona (ca 9 min)

46 Possibili sviluppi

47 Possibili sviluppi Patata

48 La Repubblica (21/10/2013) Nasa, lattuga dopo zucchine: cresce l'orto nello Spazio

49 Ansa 17/11/2015 I primi fiori coltivati nello spazio Sbocceranno all'inizio del 2016, sulla Stazione Spaziale I primi fiori coltivati nello spazio potrebbero salutare il In una speciale serra a bordo della Stazione Spaziale sono state seminate le prime piante da fiore mai coltivate in orbita, delle zinnie. A seminare i primi fiori 'spaziali' nella serra Veggie (Vegetable Production System) è stato l'astronauta della Nasa Kjell Lindgren. L'esperimento fornirà informazioni su altre piante da fiore che potrebbero essere coltivate nello spazio, compresi ortaggi da frutto. ''Le zinnie sono un test per coltivare piante da frutto, come pomodori da mangiare nello spazio'', ha detto Trent Smith, del Kennedy Space Center della Nasa, impegnato nell'esperimento Veggie. La coltivazione dei primi pomodori sulla stazione spaziale è prevista per il 2017 Nel test sulle zinnie saranno raccolte informazioni anche sull'impatto dei fiori sul morale degli astronauti, sulla conservazione dei semi in orbita e dati utili a stabilire se il polline possa causare problemi. La serra è stata sviluppata dall'azienda americana Orbital Technologies e nell'agosto scorso ha già dato il primo raccolto di lattuga rossa romana, che è stata la prima verdura coltivata e mangiata nello spazio

50 Da Freshplaza.it (20/03/2014) Nel 2015 peperoni e pomodori coltivati nella Stazione Spaziale Internazionale Sulla Stazione Spaziale Internazionale nel 2015 i cosmonauti russi, per la prima volta, proveranno coltivare riso, peperoni e pomodori durante il volo spaziale, lo ha dichiarato la ricercatrice dell'istituto per i problemi biomedici, Margarita Levinskih. "Nel 2015 abbiamo intenzione di modernizzare la serra 'Lada' che in questo momento non funziona, installando una lampada e altri componenti. Nella serra modernizzata i cosmonauti proveranno a coltivare riso, pomodori e peperoni: queste colture non sono mai state coltivate in condizioni spaziali. I risultati ottenuti serviranno per fornire colture organiche agli equipaggi durante le lunghe spedizioni, anche per il volo su Marte", ha dichiarato Levinskih. L'orto sulla nave spaziale non è solo una fonte di verdure fresche, di cui hanno bisogno gli astronauti durante i lunghi voli, ma anche un sollievo psicologico. Secondo molti astronauti, infatti, durante i lunghi voli loro erano ben felici di passare ore intere ad ammirare la crescita di germogli freschi e fiori della serra.

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52 USA: BrightFarms promuove le serre idroponiche sui tetti dei supermercati Paul Lightfoot, amministratore delegato di BrightFarms, una startup di New York, ha proposto una soluzione divertente e interessante: coltivare gli ortaggi direttamente sul tetto dei supermercati. L'innovazione permette in questo modo di abbattere buona parte dei costi dovuti al trasporto, di risparmiare tempo e persino di diminuire i rifiuti.

53 Plant Factory (PF) per la produzione commerciale di ortaggi Coltivazione idroponica in ambiente completamente controllato Può essere realizzato in qualsiasi luogo e costruzione perché indipendente dalle condizioni climatiche esterne e dalla fertilità del suolo

54 La più grande PF in Giappone produce: cespi di lattuga al giorno (9 milioni/anno). Costo totale di produzione= 0.60 Euro/cespo Prezzo di vendita: Euro/cespo Costo d impianto: 4000 Euro/m2; 5-7 anni per recupero investimento Vantaggi del PF: No fitofarmaci Produzione continua all-year-round Aumento della densità d impianto Aumento della produzione (fino a 10 volte se si usano 10 piani di coltivazione) Raddoppio dei cicli colturali (no tempi morti tra raccolta e trapianti successivi) Maggiore pulizia: no necessità di lavaggio prima dell uso Shelf life doppia rispetto a quella ottenuta in serra Miglior prezzo di mercato Piante coltivate: altezza < 30 cm (altezza dei piani= 40 cm) Ortaggi da foglia, piante aromatiche, medicinali, ecc. Piantine di pomodoro, melone, cetriolo, melanzana, ecc. destinate alla coltivazione idroponica

55 Firenze, 16 maggio "Jellyfish Barge", una serra galleggiante adibita alla coltivazione di ortaggi e fiori, completamente autonoma dal punto energetico, che non prevede consumo di suolo, acqua dolce o energia chimica. Il gruppo di studiosi e ricercatori del LINV (Laboratorio Internazionale di Neurobiologia Vegetale) dell Università di Firenze, diretto dal professor Stefano Mancuso, georgofilo, sono stati gli ideatori di questo progetto innovativo a bassissimo impatto ambientale.

56 Jellyfish Barge è un modulo galleggiante completamente autonomo per le coltivazioni fuori suolo, in grado di dissalare l'acqua di mare o di purificare l'acqua inquinata attraverso un processo di evaporazione/condensazione interamente alimentato dall'energia solare. L'acqua necessaria viene fornita da dissalatori solari disposti lungo il perimetro, in grado di produrre fino a 150 litri al giorno di acqua dolce e pulita da acqua salata, salmastra o inquinata. In Jellyfish Barge il sistema di dissalazione solare replica il fenomeno naturale dell evaporazione dell acqua marina, in piccola scala, risucchiando l'aria umida e facendola condensare in fusti a contatto con la superficie fredda del mare. La poca energia necessaria a far funzionare le ventole e le pompe è fornita da pannelli fotovoltaici, da mini turbine eoliche e da un innovativo sistema che sfrutta il moto ondoso per produrre elettricità.

57 LE COLTURE FUORI SUOLO PRO Legislazione ambientalista Proibizione del bromuro di metile Attenzione crescente del mercato alla qualità delle produzioni Salinizzazione di terreni ed acque Minore disponibilità di manodopera CONTRO Costi elevati (investimento) Know-how insufficiente Carenza di infrastrutture Salinizzazione delle acqua (sist.chiusi)