Il ciclo da chiudere. L importanza del drenato. Ciclo chiuso vs ciclo aperto. Il ciclo da chiudere: contenuti. Gestione della soluzione nutritiva

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1 I Sistemi di Allevamento in Vaso con Subirrigazione a Ciclo Chiuso per le Produzioni di Serra Il ciclo da chiudere Pietro Santamaria Dipartimento di Scienze delle Produzioni Vegetali Università degli Studi di Bari Mola di Bari 12 maggio 2006 Il ciclo da chiudere: contenuti Incipit Impatto ambientale dei sistemi senza suolo a ciclo aperto Riferimenti legislativi Sostenibilità dei sistemi senza suolo a ciclo chiuso Bilancio annuale di N, P e K e acqua per le coltivazioni senza suolo Vantaggi e svantaggi del ciclo chiuso Disponibilità di acqua e N in diversi sistemi Gestione della soluzione nutritiva Ipotesi: asportazione massima giornaliera di acqua (8 L/m 2 ) e di N (50 mmol/m mg/m 2 ) in una coltura annuale di pomodoro (1) Caratteristica Volume del substrato (L/m 2 ) Capacità idrica del substrato (% del volume) Contenuto di acqua nella zona radicale (L/m 2 ) Contenuto di acqua collegato all asportazione giornaliera massima (d) Concentrazione di N della soluzione (mmol/l) Contenuto di N nella zona radicale (mmol/m 2 ) obiettivo Contenuto di N collegato alla asportazione giornaliera massima (d) Terreno Sacchi Lana di di torba roccia NFT ,4 (75/8) 1,5 (12/8) 1,3 (10/8) 0,5 (4/8) , ,5 (1.875/50) 5,5 (276/50) 4,6 (230/50) (1) tratto da Kläring (2001), partendo da dati di Sonneveld (1981; 2000) 1 (50/50) Soluzione fresca Ciclo chiuso Drenaggio Ambiente Ciclo aperto L importanza del drenato Ciclo chiuso vs ciclo aperto Produzione di sostanza secca, numero fiori e contenuto fogliare di N nella rosa allevata su substrato con tre livelli di N e con tre percentuali di drenaggio (N=155 mg/l) della soluzione nutritiva (1). Sostanza Fiori N fogliare secca (g/pianta) (n/pianta) (g/100 g s.s.) N (mg/l) a 41 a 3,1 a a 41 a 3,4 a a 45 a 3,3 a Drenato (%) b 34 b 3,3 a b 39 b 3,2 a a 49 a 3,2 a (1) A lettere diverse corrispondono differenze significative per P=0,05 (fonte: Cabrera et al., 1993) Confronto tra sistemi a ciclo chiuso e a ciclo aperto in una coltura di pomodoro allevata nel Sud della Francia dal 15 novembre al 20 agosto. Acqua N P K Ca Mg Ciclo m 3 /ha kg/ha Chiuso Aperto Risparmio (%) (fonte: Baille, 1998)

2 L efficienza Bilancio cetriolo Efficienza d'uso dell'acqua (WUE) e del nitrato in fagiolo e pomodoro allevati in Almeria usando sistemi senza suolo aperti o chiusi. WUE (L/kg di produzione) NO 3 UE (g NO 3 /kg di produzione) (Fonte: Garcia, 1997) Fagiolo Pomodoro Aperto Chiuso Aperto Chiuso 84,5 48,5 54,8 37,9 72,2 43,8 41,1 25,6 (da Santamaria et al., 2001). Oltre 200 kg/ha di N Bilancio idrico di una coltura di cetriolo (cv. Mezzo lungo di Polignano) gestita con ciclo aperto o chiuso da aprile a luglio Decreto legislativo 11 maggio 1999, n. 152 Definisce la disciplina generale per la tutela delle acque superficiali, marine e sotterranee perseguendo i seguenti obiettivi: a) prevenire e ridurre l inquinamento e attuare il risanamento dei corpi idrici inquinati; b) conseguire il miglioramento dello stato delle acque ed adeguate protezioni di quelle destinate a particolari usi; c) perseguire usi sostenibili e durevoli delle risorse idriche, con priorità per quelle potabili; d) mantenere la capacità naturale di autodepurazione dei corpi idrici, nonché la capacità di sostenere comunità animali e vegetali ampie e ben diversificate. Tabella 4 del decreto legge n. 152/99 Limiti emissione per acque reflue urbane ed industriali che recapitano sul suolo Unità di misura Limite massimo ph 6 8 SAR 10 Azoto totale (N) mg/l 15 Azoto ammoniacale (NH 4 ) mg/l 5 Fosforo totale (P) mg/l 2 Ferro mg/l 2 Rame mg/l 0,1 Solfati (SO 4 ) mg/l 500 Cloruri (Cl) mg/l 100 Art. 38 decreto legge n. 152/99 Utilizzazione agronomica 1. ( ) l utilizzazione agronomica degli effluenti di ( ) acque reflue provenienti dalle aziende ( ) agroalimentari ( ) è soggetta a comunicazione all autorità competente ( ). 2. Le regioni disciplinano le attività di utilizzazione agronomica ( ) garantendo nel contempo la tutela dei corpi idrici potenzialmente interessati ( ). 3. ( ) D.M. 12 giugno 2003, n. 185 Norme tecniche per il riutilizzo delle acque reflue Il riutilizzo deve avvenire in condizioni di sicurezza ambientale, evitando alterazioni agli ecosistemi, al suolo ed alle colture, nonché rischi igienicosanitari per la popolazione esposta e comunque nel rispetto delle vigenti disposizioni in materia di sanità e sicurezza e delle regole di buona prassi industriale e agricola.

3 Allegato D.M. 12 giugno 2003, n. 185 Valori limite delle acque reflue all uscita dell impianto di recupero per il riutilizzo Unità di misura Valore limite * ph 6 9,5 SAR 10 CE µs/cm (4.000) Azoto totale (N) mg/l 15 (35) Azoto ammoniacale (NH 4 ) mg/l 2 Fosforo totale (P) mg/l 2 (10) Ferro mg/l 2 Rame mg/l 1 Solfati (SO 4 ) mg/l 500 Cloruri (Cl) mg/l 250 * Tra parentesi i limiti in caso di riutilizzo irriguo. La condizionalità La riforma della PAC (2003): Criteri di Gestione Obbligatori Buone Condizioni Agronomiche ed Ambientali Criteri di Gestione Obbligatori Ambiente Conservazione degli uccelli selvatici; Protezione delle acque sotterranee; Protezione dell Ambiente; Protezione delle acque dai nitrati; Conservazione habitat naturali, flora e fauna selvatiche. Buone Condizioni Agronomiche ed Ambientali Norme per il mantenimento dei terreni in buone condizioni agronomiche e ambientali Regimazione acque superficiali Gestione residui colturali Efficienza rete di sgrondo. Mantenimento degli elementi caratteristici del paesaggio Le zone vulnerabili in Puglia Concentrazione minima di sodio per scaricare la soluzione nutritiva di un ciclo chiuso e volume irriguo ammessi in Olanda (da Stanghellini et al., 2004) 1. Lesina 2. Carpino 3. San Severo 4. Foggia 5. Cerignola 6. Trinitapoli 7. Andria 8. Terlizzi Perimetrazione e designazione delle Zone Vulnerabili da nitrati di origine agricola BURP ha Coltura Pomodoro Peperone, cetriolo, melanzana, melone, zucchino e fagiolino Lattuga Rosa, gerbera, garofano, amaryllis Fragola Anthurium, lilium, bouvardia, iris Na (mmol/l) Volume irriguo (mm/anno) Arco Ionico Orchidea 0 altre

4 Gestione del ciclo chiuso (3/3) Colture senza suolo Acqua Ciclo aperto Ciclo chiuso Soluzione fresca Soglia CE Gestione più semplice Costi minori Spreco di risorse Impatto ambientale Risparmio di risorse Salvaguardia ambiente Gestione più difficile Costi Stock Drenaggio Coltura più resistente Affidabilità maggiore Rischi fitopatologici minori Vincoli legislativi Apporti idrici Caratteristiche delle aziende Affidabilità minore Rischi fitopatologici Fitofarmaci nell ambiente Sistemi a ciclo chiuso Attenti alla dispersione dei fitofarmaci nell ambiente..e ai loro residui nei prodotti Sistemi di coltivazione chiusi: riuso della soluzione di drenaggio (A), subirrigazione (B), aeroponica ed NFT (C). Principali svantaggi del ciclo chiuso 1) complessità della gestione della soluzione nutritiva; 2) rischio di diffusione di patogeni e di accumulo di sostanze organiche e metaboliti fitotossici nella soluzione nutritiva. Asportazione dei nutrienti NO 3 K + Ca 2+ K + Na + NO 3 Mg 2+ SO 4 2 SO 4 2 H 2 PO 4 Ca 2+ Na + Cl

5 Relazione tra conducibilità elettrica e concentrazione di azoto nitrico della soluzione nutritiva Azione dei composti fenolici Origine dei composti organici nei sistemi idroponici: acqua, radici delle piante, microrganismi e substrato organico. Alterazione dell asportazione dei nutrienti, del contenuto di clorofilla, dell attività dei fitormoni e delle relazioni piantaacqua. Inibizione dell asportazione di K + (acido ferulico vs lattuga) Interazioni tra piante, tra microrganismi, tra piante e microrganismi (effetto della dose). (Fonte: Pardossi et al., 1994) Effetto dei fenoli Il cerchio da chiudere Effetto dell esposizione per 14 giorni a sostanze fenoliche (400 µm) sulla crescita di piantine di pomodoro (ChA = Acido clorogenico, FA = Acido ferulico, SA = Acido salicilico, Control = Testimone) Jung et al., 2004 L intensità degli effetti negativi sull ambiente è proporzionale al numero di individui e alla quantità e qualità di merci e servizi prodotti: I = P x A x T Dove I è la quantità di inquinamento (es. kg/anno di sostanza); P è il numero di individui (aziende); A è la quantità annua di merci e servizi per persona/azienda (misura del grado di ricchezza); T è la quantità di inquinamento per unità di merce o di servizi prodotti e consumati ( fattore tecnologico ). Il significato economico dell ecologia Compatibilità fra sistemi economici e sociali esistenti e la conservazione degli equilibri dei sistemi naturali, cioè la possibilità di chiudere il cerchio della natura. Per chiudere, o per chiudere meglio di quanto accada oggi, il cerchio della natura, bisogna procedere in due direzioni: la ricerca di nuovi indicatori delle sviluppo e la ricerca di nuove linee di produzione e di uso delle merci. PIL e BNL Il ciclo da chiudere fine Grazie per l attenzione