APPROCCI METODOLOGICI, FORMULE E TECNOLOGIE DISPONIBILI Fertirrigazione delle orticole: cosa sapere per farla al meglio La fertirrigazione permette di ottenere produzioni abbondanti e di elevata qualità, grazie alla possibilità di soddisfare in maniera più precisa le esigenze nutrizionali della coltura. Per ottenere i migliori risultati dalle colture, però, ph, conducibilità elettrica della soluzione e rapporto ionico devono avere i giusti valori di Marco Valerio Del Grosso, Luca Incrocci, Alberto Pardossi La fertirrigazione è una tecnica che sfrutta l irrigazione localizzata per distribuire oltre all acqua anche gli elementi nutritivi (soluzione nutritiva), in modo da ottimizzare la gestione di entrambi i fattori, permettendo di soddisfare in maniera più precisa le richieste nutritive della coltura, con incrementi quali-quantitativi della produzione. Fino a pochi anni fa la fertirrigazione era diffusa solo fra le colture ortoflorofrutticole, ma negli ultimi anni, grazie all introduzione dell irrigazione localizzata a bassa pressione, si sta diffondendo anche su altre colture come i vigneti e le colture industriali (tabacco e mais). Il maggior costo per l impianto di miscelazione e la possibilità che la distribuzione di nutrienti sia ostacolata da una stagione troppo piovosa (solo per le colture di pieno campo) sono i principali due inconvenienti di questa tecnica. Sebbene la fertirrigazione sembri una pratica abbastanza semplice, ci sono dei semplici parametri che devono essere ottimizzati in funzione della coltura fertirrigata: formula nutritiva e rapporti ionici fra i nutrienti [ad esempio: N-NH 4 /N totale, K/(Ca+Mg)]; ph della soluzione nutritiva; conducibilità elettrica (EC) della soluzione nutritiva. Quale formula nutritiva? La formula nutritiva identifica la concentrazione dei vari ioni nella soluzione nutritiva che si fornisce alla pianta. La pianta assorbe in maniera selettiva i nutrienti (quindi in parte indipendentemente dalla loro concentrazione esterna) ma è dimostrato che certi rapporti ionici nella soluzione circolante possono influenzare il tasso di assorbimento dei nutrienti. Ad esempio, sono noti gli effetti antagonisti del potassio verso l assorbimento di calcio e magnesio. Uno degli scopi della fertirrigazione è quindi quello di mantenere un giusto rapporto fra le concentrazioni a livello radicale degli ioni nutrienti e di quelli non essenziali (ad esempio il sodio), in modo da favorire un assorbimento dei nutrienti da parte della pianta che massimizzi quali-quantitativamente la produzione. È importante in fase di pre-trapianto controllare (e semmai correggere) queste concentrazioni e successivamente, in fase di crescita della coltura, mantenerle utilizzando una ricetta nutritiva con concentrazioni simili a quelle di assorbimento della pianta in quella fase. In pratica esistono due approcci per stabilire la giusta ricetta nutritiva (figura 1): predittivo e correttivo. Approccio predittivo o feed forward. Con questo approccio si stima la quantità di nutrienti da apportare al terreno, eseguendo un bilancio di massa in cui si calcolano tutti gli apporti (decomposizione residui coltura precedente, concimazioni organiche, mineralizzazione della sostanza organica) e le perdite (lisciviazione, asportazioni della coltura, ecc.), in funzione della probabile produzione raccolta e delle medie climatiche provinciali. 34 L Informatore Agrario 20/2015
Il Dipartimento di scienze agrarie, alimentari e agroambientali dell Università di Pisa (Disaaa) ha messo a punto il software Cal-Fert per il calcolo del piano di concimazione, dettagliatamente descritto sul Supplemento a L Informatore Agrario n. 19/2015 «Agricoltura e fertilizzanti» a pag. 23. Successivamente, calcolata la dose totale di N, P 2O 5 e K 2O, si effettua un piano di distribuzione del nutriente (di solito settimanale), sulla base delle curve di assorbimento dei nutrienti tipiche per la coltura; dividendo queste quantità per il consumo idrico stimato della coltura si ottiene una ricetta nutritiva, tipica per ogni fase della coltura. Nel caso di colture di pieno campo, dove la lisciviazione dei nutrienti (soprattutto dell azoto nitrico) può rappresentare una perdita importante in periodi con elevata piovosità, il piano può anche essere ricalcolato durante la coltivazione, utilizzando dati climatici reali, ottenendo così aggiustamenti della dose complessiva in funzione della piovosità registrata durante la coltura. Approccio correttivo o feed back. Questo metodo si adatta più per colture in serra o in pieno campo pacciamate, FIGURA 1 - Metodi per la gestione della fertirrigazione delle ortive coltivate in suolo, sia in serra sia in pieno campo Metodo dell approccio correttivo (Estratto acquoso1:2 V:V) Green-Fert Rifornimento idrico Ricetta nutritiva Metodo dell approccio predittivo (Bilancio di massa dei nutrienti) Cal-Fert Assorbimento minerale Con l approccio predittivo si stima la quantità di nutrienti da apportare al terreno, eseguendo un bilancio di massa in cui si calcolano tutti gli apporti e le perdite in funzione della probabile produzione raccolta e delle medie climatiche provinciali. L approccio correttivo consiste nel mantenere costante nel terreno una determinata concentrazione di elementi nutritivi, valutata attraverso l analisi chimica di estratti acquosi del terreno 1:2 in volume (1 parte di terreno alla capacità di campo e 2 parti di acqua). Per entrambi gli approcci, il Dipartimento di scienze agrarie, alimentari e agroambientali dell Università di Pisa ha sviluppato specifici software di ausilio per gli agricoltori e i tecnici del settore. dove la lisciviazione è abbastanza contenuta. L approccio consiste nel mantenere costante nel terreno una determinata concentrazione di elementi nutritivi, valutata attraverso l analisi chimica di estratti acquosi del terreno 1:2 in volume (1 parte di terreno alla capacità di campo e 2 parti di acqua). La procedura inizia con un analisi dell estratto acquoso prima della semina o del trapianto: se le concentrazioni dei vari nutrienti sono più basse di quelle ottimali, allora si procede a una concimazione di arricchimento e successivamente si somministra una soluzione nutritiva standard specie-specifica. Dopo un periodo variabile da 3 a 6 settimane si effettua un nuovo estratto acquoso e se la concentrazione di uno o più ioni si discosta di ±25% dalla concentrazione di riferimento, allora è necessario ridurre o aumentare la concentrazione dello ione nella soluzione somministrata. Anche in questo caso, il Disaaa dell Università di Pisa, ha realizzato un software gratuito per la gestione di questo approccio, detto Green- Fert, il cui uso è stato illustrato in due articoli pubblicati su L Informatore Agrario (n. 16 e 24/2012 rispettivamente a pag. 40 e 50). ph ed EC della soluzione nutritiva ph. Il ph della soluzione nutritiva dovrebbe essere sempre compreso fra 5,5 e 6,2, indipendentemente dal ph del terreno preferito dalla specie. Infatti, il controllo del ph della soluzione eroga- Foto 1 Semplice sistema di diluizione per la fertirrigazione in pieno campo: il concime è posto all interno del contenitore a sinistra ed è diluito con una parte dell acqua irrigua che passa nella conduttura: il controllo della diluizione del concime è quindi molto approssimativo e non può essere utilizzato per il dosaggio di acidi Foto 2 Sistema mobile per la fertirrigazione in pieno campo: l immissione della soluzione concentrata nella conduttura irrigua è fatta attraverso due pompe dosatrici alimentate dalla presa di forza del trattore. Anche in questo caso la diluizione è abbastanza approssimativa per cui non è consigliabile l uso di acidi 20/2015 L Informatore Agrario 35
COME FUNZIONANO I SENSORI DIELETTRICI Foto A Sensori dielettrici (a destra modello WET sensor, Delta-T Devices, Cambridge, UK; a sinistra 5TE, Decagon Devices, Pulmann, CA). Questi sensori possono misurare sia il contenuto idrico volumetrico sia la bulk EC del mezzo di coltivazione, permettendo al fertirrigatore computerizzato di regolare l irrigazione e il livello di nutrienti da aggiungere sulla base del valore letto alla fine della irrigazione precedente I sensori dielettrici si basano sulla misura dell impedenza complessiva del substrato o del suolo attraverso la misura del voltaggio e dell intensità della corrente di un campo elettromagnetico da essi stessi generato. L impedenza è strettamente correlata alla permittività e alla conducibilità elettrica di tutto il mezzo (bulk EC, ECb) e queste due grandezze possono essere convertite in contenuto idrico volumetrico (θ) e conducibilità elettrica dell acqua dei pori (ECp) attraverso calibrazioni specifiche per ogni tipo di substrato o di suolo. Tuttavia questi sensori sono in grado di monitorare solo piccole porzioni di suolo, in quanto la penetrazione del campo elettromagnetico nel terreno è limitata e si riduce rapidamente allontanandosi dagli elettrodi che lo hanno generato. La misura delle costanti dielettriche può essere effettuata in diversi modi, tra cui i più diffusi sono il TDR (Time Domain Reflectometry) e l F- DR (Frequency Domain Reflectometry). La loro differenza consiste nel fatto che nel metodo TDR si misura il tempo di transito di un impulso, mentre nel FDR si utilizza una lunghezza d onda fissa misurandone l impedenza nel terreno. Per diversi anni la stima del contenuto volumetrico si è basata sul metodo TDR: i sensori in commercio sono assai costosi e quindi questo sistema sembra poco utilizzabile per il pilotaggio dell irrigazione. Recentemente la comparsa di nuovi sensori FDR a costo relativamente contenuto, in grado di fornire letture immediate e accurate, facili da installare e con ridotta manutenzione, ha dato nuovo impulso allo sviluppo del pilotaggio dell irrigazione sulla base della misura diretta del contenuto idrico del suolo. Il loro principale difetto è che la loro misura è in parte influenzata sia dalla salinità e temperatura del mezzo, sia dal corretto posizionamento della sonda nel mezzo da misurare (ad esempio una scarsa adesione degli elettrodi al suolo), specie se si utilizzano frequenze < 20 MHz. La scelta del posizionamento è molto importante, il sensore dovrebbe essere posto nella zona radicale delle piante aventi evapotraspirazione medio-alta rispetto alla media di quelle presenti nel settore irriguo e non troppo lontano, né troppo vicino al gocciolatore. Ad esempio, nel caso di un vaso con due gocciolatori, si consiglia di inserirlo in posizione equidistante da questi, in posizione verticale a una profondità tale che la misura dell umidità interessi la parte centrale-superiore. Nel caso di colture in terreno si possono utilizzare due sensori: uno posto nella zona radicale, il quale effettuerà il controllo della partenza dell irrigazione, e un secondo nella zona sottostante, che servirà all interruzione di questa. ta permette di avere la massima disponibilità di elementi nutritivi: è sconsigliabile avere ph maggiori di 6.2-6.5 per eventuali precipitazioni del fosfato, del solfato o dei bicarbonati presenti nell acqua con il calcio, con effetti disastrosi sull uniformità di erogazione dell impianto irriguo (intasamento degli ugelli). Per ottenere un determinato ph della soluzione nutritiva è necessario neutralizzare i carbonati e bicarbonati presenti nell acqua irrigua: ad esempio, per ottenere un ph di di 5.8 è necessario neutralizzare lo 85% dell alcalinità dell acqua. È comunque buona norma assicurare la presenza residua di 0,5-1 mm di bicarbonato, per mantenere un minimo effetto tampone della soluzione nutritiva. Per la neutralizzazione dei bicarbonati si utilizzano acidi che apportano comunque elementi nutritivi utili alla pianta (i più utilizzati sono il nitrico, solforico e fosforico, ma con la limitazione di non superare la dose di 1,5 mm di fosforo) oppure si possono utilizzare concimi complessi contenenti correttori di acidità (in genere l azione acida è data dalla presenza di urea fosfato). In questo ultimo caso l acidificazione è chiaramente abbinata alla dose di idrosolubile che si sta usando e soprattutto non è possibile modificare la quantità di elementi rispetto alla quantità di acido aggiunta. L acidificazione è importantissima, ma è pericolosa farla con sistemi di diluizione poco precisi come ad esempio il tubo di Venturi: la pianta può anche tollerare una momentanea somministrazione di una soluzione nutritiva con un alta EC, mentre somministrazioni con soluzioni con ph inferiore a 4,5 possono provocare eventuali danni alle radici delle specie più delicate. Nel caso di utilizzo di acque di superficie, dove il contenuto di bicarbonati è variabile con l andamento delle piogge è indispensabile utilizzare un sistema di dosaggio dell acido proporzionale al ph della soluzione che si sta erogando. Conducibilità elettrica. La conducibilità elettrica (EC) di una soluzione nutritiva indica la quantità totale di sali in essa disciolti: infatti, se nei fertilizzanti utilizzati non vi è urea (molecola organica non ionica che in soluzione dà conducibilità elettrica bassa o nulla), l EC è abbastanza ben correlata con la somma dei cationi o degli anioni presenti nella soluzione nutritiva (1 milliequivalente/l di cationi o 36 L Informatore Agrario 20/2015
anioni produce un aumento medio di EC pari a 0,1 ds/m). L EC della soluzione nutritiva somministrata, assieme alla frazione di lisciviazione del terreno, influenzano l EC della soluzione circolante del terreno, parametro importante per controllare sia la crescita sia la qualità della produzione della coltura. Infatti, un EC della soluzione circolante del suolo più alta indica una maggiore concentrazione di sali e, di conseguenza, un aumento del potenziale osmotico nell ambiente radicale, che riduce l assorbimento di acqua da parte della pianta, migliorando la qualità del frutto. Tuttavia, quanto l EC della soluzione circolante del terreno è più alta dell EC massima tollerata dalla coltura, si ha una riduzione della produzione. Normalmente si tende ad aumentare l EC della soluzione nutritiva erogata nella fase di fruttificazione (negli ortaggi da frutto per aumentare il grado Brix) o per contrastare il fenomeno della filatura, e viene realizzato aumentando o riducendo la concentrazione dei macronutrienti (K, Ca, Mg, N-NO 3 ; P-PO 4 ; S-SO 4 ), rispettando le medesime proporzione fra i vari ioni. Particolare attenzione deve essere posta al fosforo che non deve mai superare 1,5 mm, pena pericoli di precipitazione all interno dell impianto irriguo. L importanza del rapporto ionico Oltre alla concentrazione totale è importante, come detto nel paragrafo precedente, anche il rapporto ionico fra i vari elementi nutritivi. CONOSCERE LA FERTIRRIGAZIONE Alla prossima edizione di Macfrut 2015, in programma dal 23 al 25 settembre presso la Fiera di Rimini, L Informatore Agrario organizzerà, in collaborazione con i principali esperti del settore, una serie di workshop dedicati all analisi dell estratto acquoso e alle nuove tecnologie per la fertirrigazione delle colture orticole in pieno campo e coltura protetta. Qui discuteremo l effetto di tre differenti rapporti ionici: il rapporto fra N:P 2 O 5 :K 2 O, il rapporto N-NH 4 /N totale e il rapporto il K/(Ca+Mg). Il rapporto N:P 2 O 5 :K 2 O è spesso utilizzato per poter correttamente scegliere il tipo di idrosolubile complesso più adeguato a soddisfare le esigenze nutrizionali della coltura in una data fase di crescita. In bibliografia si ritrovano molti dati su questi rapporti, determinati in genere in tre o quattro fasi differenti del ciclo colturale. In generale si può affermare che all inizio del ciclo colturale si utilizzano rapporti di 1:1:1 (anche per favorire lo sviluppo dell apparato radicale), rapporti di 1:0.5:1.5 nella fase di allegazione e rapporti 1:0.5:2 nella fase finale del ciclo. Il rapporto N-NH 4 /N totale indica la percentuale di azoto totale fornita come azoto ammoniacale. L azoto ammoniacale ha l effetto di aumentare la fase vegetativa della pianta e di abbassare il ph del terreno, grazie all azione di acidificazione fisiologica svolta dalla pianta durante l assorbimento dell ammonio: ha invece poca influenza nel modificare il ph della soluzione nutritiva e quindi non può sostituire l uso dell acido. L ammonio nel terreno è velocemente trasformato in nitrito e poi in nitrato dai batteri nitrosanti e nitrificanti: tuttavia, in particolari condizioni (bassa attività microbica nel terreno o presenza di inibitori) può accumularsi nella soluzione circolante risultando fitotossico (> 5 mmol/l), soprattutto in TABELLA 1 - Rapporti ionici ( 1 ) consigliati per la fertirrigazione in funzione della fase colturale e della stagione Fase colturale-stagione NH 4 /N totale (%) K/(Ca+Mg) Pianta dopo il trapiantoperiodo autunnale 20-25 0,4-0,5 Pianta dopo il trapiantoperiodo primaverile 10-15 0,3-0,4 Pianta in fruttificazioneperiodo invernale 10-15 0,8-0,9 Pianta in fruttificazioneperiodo primaverile-estivo 5-10 0,6-0,7 ( 1 ) Potassio/somma di calcio e di magnesio (in mequivalenti) e percentuale di azoto ammoniacale rispetto a quello totale, espresso in peso. Il rapporto K/(Ca + Mg) è importante per evitare disordini minerali, causa, ad esempio, del marciume apicale su pomodoro 20/2015 L Informatore Agrario 37
Foto 3 Fertirrigatore computerizzato, montato su un carrello mobile, alimentato tramite generatore di elettricità (sulla sinistra). In questo caso il controllo della diluizione è preciso e si può quindi effettuare anche il controllo del ph con il dosaggio di acidi concomitanza di alte temperature. È bene quindi aumentare il rapporto (fino a 20-25%) durante l inverno, anche per stimolare la fase vegetativa, mentre va ridotto (5-10%) nel periodo primaverile-estivo per indurre il passaggio da fase vegetativa alla fase di fruttificazione (generativa). Il rapporto K/(Ca+Mg) è importante per evitare l insorgere di disordini minerali (ad esempio marciume apicale su pomodoro) e per ottenere una pianta più equilibrata fin dall inizio. Il potassio è assorbito più facilmente rispetto a calcio e magnesio e il loro trasporto nella pianta è prevalentemente legato al flusso xilematico. Quindi nella fase iniziale di radicazione e di allegazione il rapporto K/(Ca+Mg) è mantenuto fra 0,3 e 0,5, mentre nella fase finale della fruttificazione o quando l assorbimento di calcio è facilitato da buone condizioni climatiche, si mantiene un rapporto intorno a 0,7-0,8 (tabella 1). Tecnologia per la fertirrigazione La tecnica della fertirrigazione richiede sicuramente costi maggiori per necessità dell impianto di diluizione: il suo costo è proporzionale alla precisione di dosaggio richiesta. Infatti, in colture di pieno campo, dove spesso la fertirrigazione ha la funzione solo di aiutare a frazionare la dose di azoto, si ritrovano sistemi di diluizione molto semplici come ad esempio il tubo di Venturi, semplici contenitori del concime che possono collegati in parallelo alla linea irrigua ( foto 1 e 2). Nel caso dell acidificazione è fondamentale utilizzare sistemi di dosaggio più precisi, sia a controllo volumetrico (iniezione della soluzione madre in funzione del volume d acqua passato nella conduttura) sia proporzionale (iniezione in base al valore delle sonde di EC e ph), anche se spesso la mancanza di energia elettrica negli appezzamenti di terreno costringe a scegliere dosatori meccanici, i quali possono essere solo di tipo volumetrico. Molto interessanti, anche per la possibilità di modificare facilmente il tipo di ricetta nutritiva secondo il settore irriguo, sono i fertirrigatori computerizzati, il cui uso però, a causa del loro alto costo (superiore a 5.000-7.000 euro), non può essere conveniente su superfici inferiori a 1 ha. Tuttavia, negli ultimi anni si stanno affermando sul mercato dei fertirrigatori computerizzati portatili ( foto 3) che vengono posti su piccoli carrelli dove, oltre ai contenitori delle soluzioni madri, trova posto anche un piccolo generatore di elettricità, in grado di produrre una potenza sufficiente ad azionare il fertirrigatore. L impianto di fertirrigazione portatile può essere spostato da una stazione di pompaggio all altra, distanti anche diversi chilometri, in modo da abbattere i costi unitari. Un altra interessante novità è rappresentata dalla possibilità, per colture in serra, di poter gestire la fertirrigazione sulla base della misura dell EC della soluzione drenata (ad esempio nel caso di bancali) o della conducibilità elettrica del mezzo di coltivazione (bulk EC) misurata attraverso sonde dielettriche capaci di misurare anche il suo contenuto idrico volumetrico (vedi riquadro a pag. 36). In questo caso l aggiunta dei nutrienti nella fertirrigazione può essere fatto in funzione dell EC misurata alla fine della fertirrigazione precedente: se l EC è eccessivamente alta il computer potrà automaticamente ridurre la quantità di fertilizzante da aggiungere, in modo da evitare eccessi di nutrienti nel terreno che potrebbero ridurre la produzione. Fertirrigazione: meno concime, più qualità L uso della fertirrigazione permette di ottimizzare la somministrazione degli elementi nutritivi ottenendo sensibili risparmi nella dose di concime necessario e una migliore qualità della produzione. In presenza di acque ricche di bicarbonati, l acidificazione della soluzione nutritiva erogata è una caratteristica irrinunciabile, ma richiede un preciso controllo della diluizione delle soluzioni stock, con costi non sempre compatibili con i redditi forniti da alcune colture coltivate in pieno campo. Negli ultimi anni l affermarsi di fertirrigatori computerizzati portatili per l utilizzo in pieno campo o interfacciati a sensori per la stima dell EC della zona radicale (nel caso di colture protette) ha permesso un ulteriore incremento nell efficienza dell uso dei nutrienti. Marco Valerio Del Grosso Agronomo www.sintoniastp.it Luca Incrocci, Alberto Pardossi Disaaa - Dipartimento di scienze agrarie, alimentari e agroambientali Università di Pisa Per commenti all articolo, chiarimenti o suggerimenti scrivi a: redazione@informatoreagrario.it 38 L Informatore Agrario 20/2015
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