ORTOFLORICOLTURA - DOCUMENTI

L'IDROPONICA NELL'ORTOFLORICOLTURA PROTETTA

Falossi F., Pardossi A.

L'evoluzione delle tecniche colturali in serra

II mercato agricolo, come del resto gli altri settori produttivi, sta attraversando un periodo di congiuntura sfavorevole dovuta ad un incremento dei costi produttivi ed alla globalizzazione del mercato, che ha enormemente aumentato la competizione tra i paesi produttori europei ed extraeuropei. Questo quadro, già di per sé preoccupante, è stato notevolmente aggravato dalla richiesta da parte dei consumatori di prodotti di qualità, in special modo salubri (in particolare per quanto riguarda il contenuto di residui di fitofarmaci).

Negli ultimi anni, così, per soddisfare un consumatore sempre più attento alla qualità dei prodotti e dei processi agricoli, in particolare per quanto riguarda le colture ortofrutticole, molti operatori del settore orticolo si sono indirizzati verso sistemi produttivi più ecocompatibili o, per usare un termine ora assai di moda, sostenibili.

Gli approcci al contenimento degli effetti ambientali dell'ortofloricoltura intensiva sono sostanzialmente due. Da una parte c'è il ritorno ad un tipo di agricoltura preindustriale, nella quale è praticamente bandito l'impiego di qualsiasi mezzo di produzione non naturale (agricoltura biologica); dall'altra adottando sistemi produttivi ad elevato contenuto tecnologico, ma in grado di assicurare una drastica riduzione dell'impiego di risorse preziose, quali quelle irrigue, e dell'impatto ambientale provocato dall'uso di pesticidi, fertilizzanti, materiali plastici e substrati artificiali.

Per l'orticoltura di tipo biologico non sembra possibile una diffusione su un'ampia scala: i prodotti che ne derivano sono sicuramente superiori dal punto di vista delle caratteristiche igienico-sanitarie, ma rimangono prodotti di nicchia o, quantomeno, di segmento, sia per l'impossibilità di soddisfare la forte domanda del mercato sia per i prezzi (ancora) decisamente superiori rispetto a quelli non­biologici.

Maggiori possibilità di successo sembra a nostro giudizio avere l'ortofloricoltura high-tech, a patto che si riescano a ridurre i costi ed a garantire una adeguata rete di servizi ed assistenza tecnica ai coltivatori (come in Olanda, ad esempio). A questi sistemi chiediamo non solo di essere efficaci, cioè capaci di produrre, ma anche efficienti, ossia capaci di massimizzare la quantità e la qualità delle produzioni minimizzandone i costi, anche dal punto di vista ambientale.

Tra i sistemi high-tech si collocano sicuramente le colture idroponiche a ciclo chiuso, che, almeno in serricoltura, permettono di ridurre l'uso di acqua, di concimi chimici e di fitofarmaci e di migliorare le produzioni dal punto di vista della salubrità e, almeno per certe specie, delle caratteristiche organolettiche. Le tecniche idroponiche appaiono particolarmente interessanti per le colture che presentano maggiori problemi dal punto di vista del controllo delle malattie del terreno (come per il melone) o delle caratteristiche nutrizionali ed igienico-sanitarie delle produzioni (come gli ortaggi da foglia). A limitarne l'uso sono senz'altro i costi di impianto (da 15-20 fino a 80-100 mila lire per metro quadrato di serra) ed il fatto che la tecnica non è ancora del tutto perfezionata

Il comparto produttivo agricolo, sebbene meno flessibile rispetto al settore industriale, si è adattato abbastanza rapidamente al nuovo scenario rivedendo i sistemi e le tecniche di produzione con lo scopo di ottenere prodotti più sani e più competitivi.

L'ortif loricoltura è il settore che più prontamente ha cercato di reagire avendo di per sé una potenzialità ed una flessibilità indiscutibili: così forte è stato negli ultimi anni l'innovazione dei processi produttivi, che trova un elemento peculiare ed a forte contenuto tecnologico nelle colture senza suolo.

L'introduzione dei sistemi colturali senza suolo, ossia svincolati dall'impiego del terreno e dalle problematiche ad esso collegate, potrà interessare in un futuro prossimo superfici sempre più estese, anche in considerazione di quanto sta succedendo in diversi Paesi del mondo.

Secondo quanto riportato da M. Schwarz nell'annuncio di un Congresso Internazionale sulle Colture Idroponiche previsto per il 2000 in Israele, nel 1996 nel mondo c'erano circa 12.000 ha di colture senza suolo e si prevede che all'inizio del nuovo millennio queste raggiungeranno i 25.000 ha.

Oltre a quelli che potrebbero essere considerati i Paesi tradizionali (Olanda, Belgio, Gran Bretagna, Giappone, ed in minor misura USA e Canada), le colture idroponiche si sono diffuse, con un'espansione ancora in atto, anche nel Bacino del Mediterraneo (Francia, Spagna, Grecia, Italia, Marocco ed altre nazioni del Nord Africa) e nell'Est Asiatico (particolarmente in Cina); c'è inoltre un crescente interesse, soprattutto per il settore floricolo, anche in America Latina (Colombia, Ecuador, Argentina).

In Olanda in solo due anni le superfici destinate all'idroponica sono quasi raddoppiate, passando da circa 3100 ha del 1990 ad oltre 5000 nel 1992. Analogo andamento è stato osservato in Giappone dove le superfici destinate alla colture senza suolo sono passate da circa 370 ha del 1989 a circa 690 ha nel 1993.

.In Italia, anche se le prime esperienze di coltivazioni idroponiche risalgano agli anni '70 (Massantini, 1968), solo recentemente si è avuto un certo interesse da parte dei serricoltori italiani per questi sistemi di coltivazione. Nel nostro Paese nel 1990 la superficie destinata alle colture idroponiche era di appena 40-50 ha ed interessava prevalentemente coltivazioni su substrato artificiale di pomodoro e gerbera: in questi ultimi anni si è assistito ad un notevole aumento delle superf ici destinate alle colture senza suolo che attualmente si aggirano intorno a 600-700 ha. Ricordiamo le province di Verone e di Trento per la fregola, le province di Ragusa e Cagliari per il pomodoro ed altre in Liguria, la gerbera in Toscana, Lazio e Campania per la gerbera e la rosa.

Numerosi sono i vantaggi delle colture idroponiche, di seguito sinteticamente analizzati.

•    Superamento delle problematiche legate al terreno - Esiste la possibilità di mettere a coltura terreni marginali altrimenti non utilizzabili dal punto di vista agricolo per le sfavorevoli caratteristiche chimico-fisiche del terreno e/o dell'acqua di irrigazione. Inoltre è consentito coltivare in modo intensivo superando i fenomeni negativi legati alla stanchezza del terreno o dall'attacco di patogeni e parassiti terricoli. In merito a quest'ultimo aspetto, ricordiamo che entro pochi anni saranno messi al bando i trattamenti di sterilizzazione con bromuro di metile
•    Miglioramento quanti-qualitativo delle produzioni - Questo è conseguito attraverso il controllo diretto della nutrizione minerale.

•    Riduzione dei consumi idrici e minerali - Grazie ad un migliore controllo della fertirrigazione e dello stato sanitario delle colture è possibile contenere i consumi di acqua, concimi chimici e fitofarmaci.

•    Gestione più efficiente della serra - Gli ordinamenti colturali in idroponica risultano notevolmente semplificati rispetto alla coltura tradizionale, consentendo una rapida successione delle coltivazioni oltre che una riduzione dell'impiego di manodopera. L'idroponica consente inoltre di attuare un certo risparmio energetico attraverso l'aumento della produzione per unità di superficie, l'utilizzo del riscaldamento della zona radicale, o di strutture di coltivazione modulari e mobili in grado di sfruttare in modo ottimale lo spazio in serra.

Accanto a questi indubbi vantaggi esistono però una serie di problemi che attualmente ne potrebbero condizionare l'applicabilità su vasta scala, almeno in Italia:

•    Costi elevati - I costi di impianto sono alti ed inoltre sono assai diversificati passando da sistemi relativamente semplici come quelli basati sulla coltivazione in socchi (poche migliaio di lire al metro quadro) agli impianti NFT ed a flusso e riflusso decisamente più onerosi (alcune decine di migliaio di lire al metro quadro).

•    Necessità di una maggiore preparazione professionale degli operatori .

•    Scarsa disponibilità di servizi di assistenza tecnica., almeno in Italia e per il momento.

Le tecniche idroponiche

II termine coltura senza suolo (soilless culture) racchiude tutti i sistemi che prevedono la coltivazione in assenza di terreno ed il rifornimento idrico e minerale della pianta mediante una soluzione nutritiva, in presenza o meno di un substrato che ha praticamente solo una funzione di supporto della pianta. Il termine idroponica (hydroponics) era applicato originariamente alle sole tecniche di coltivazione in mezzo liquido. Tale denominazione è stata poi estesa anche alla coltivazione su substrato.

Dagli anni '70 in poi sono stati sviluppati numerosi sistemi di coltivazione senza suolo. Tra questi, quelli che hanno avuto una più ampia applicazione sono: la coltivazione su substrato, la tecnica del flusso e riflusso (per la coltivazione delle piante ornamentali in vaso) ed i sistemi senza substrato con soluzione nutritiva ricircolante come la Nutrient Film Technique (NFT). Meritano, inoltre, una menzione il floating System e la aeroponica.

•    Coltura in socchi - Sono impiegati substrati artificiali (lana di roccia, perlite, pomice ecc.); o di origine naturale (torba, vinacce, fibre di cocco ecc.). Le necessità minerali ed idriche sono soddisfatte da una soluzione nutritiva, completa di macro- e micro-elementi che viene somministrata attraverso un impianto di irrigazione a goccia in grado di mantenere un livello di umidità costante. Le piante sono allevate in socchi in grado di contenere 10-30 litri di substrato a seconda della specie coltivata e della lunghezza del ciclo colturale. La somministrazione della soluzione nutritiva è in eccesso (+ 30 -5-70 %) rispetto alle reali esigenze della coltura in modo da evitare l'accumulo di sali all'interno del substrato. Questa tecnica è molto utilizzata nelle colture a ciclo lungo (pomodoro, cetriolo, peperone, fregola, gerbera e rosa).

•    Flusso - riflusso - Questa tecnica è utilizzata soprattutto per le piante ornamentali in vaso. Un certo interesse suscita la produzione di piante in vaso (generalmente in argilla espansa) commercializzate in vasi particolari come piccole idroponiche (idrocoltura); le piante trapiantate nei vasi interni vengono coltivate in bancali riempiti periadicamente (ogni 2-12 ore per 10-15 minuti) fino ad un livello di 2-3 cm di soluzione nutritiva nel bancale (è¹ possibile usare resine a scambio cationico che consentono una cessione graduale degli elementi nutritivi per 3-6 mesi).

•    NFT (Nutrient Film Technique) - Un film di soluzione nutritiva ricircolante attraverso un sistema di pompe e canalette rifornisce direttamente l'apparato radicale con i sali minerali e l'acqua: non è prevista la presenza di substrato (utilizzato in piccola quantità solo per la preparazione delle piantine). Occorre monitorare continuamente il pH e la salinità in quanto, essendo ridotto il volume della soluzione, il volano chimico-fisico risulta assai scarso. La soluzione è reintegrata ogni 1-2 settimane ed, eventualmente, rinnovata ogni

20-30 giorni in funzione dello stato fenologico di sviluppo e della specie coltivata. Con questa tecnica sono coltivate specie ortive il cui ciclo non supera 4-5 mesi (pomodoro, melone) oppure specie da foglia, come la lattuga, impiantate ad alta densità. Il particolare ambiente edafico che si viene a creare negli impianti NFT determina un eccessivo sviluppo delle radici, un loro precoce invecchiamento ed aumento del rischio di malattie radicali; tutto questo rende molto difficile una coltivazione per lunghi periodi. Esiste anche la possibilità di praticare interventi di riscaldamento della zona radicale in modo diretto attraverso il condizionamento termico della soluzione (20-25°C), II sistema è a ciclo chiuso e perciò esiste il rischio della diffusione degli agenti patogeni attraverso la soluzione circolante.

•    Floating System - Si utilizzano vasche di coltivazione riempite con soluzione nutritiva stagnante, eventualmente arieggiata con un compressore. Sulla superficie della soluzione nutritiva galleggiano pannelli di polistirolo perforato come supporto per le piantine (ortive da foglia, fregole).
•    Aeroponica - Le piante sono sostenute da tubi in plastica o più frequentemente da pannelli in polistirolo espanso a disposizione verticale, orizzontale o inclinata. Un apposito sistema di nebulizzazione spruzza ad intermittenza la soluzione nutritiva sulle radici; la soluzione eccedente ricade alla base ed è riutilizzata. I volumi della soluzione nutritiva sono notevolmente inferiori rispetto a quelli utilizzati nel NFT, per cui è più semplice sterilizzare la soluzione.

Nella tabella 1 sono sinteticamente riportate le principali caratteristiche dei sistemi idroponici utilizzati nelle colture commerciali.

Tabella 1. Caratteristiche dei principali sistemi idroponici impiegati in serra.

Un altro possibile criterio di classificazione delle tecniche idroponiche consiste nel modo di gestire la soluzione nutritiva: si distinguono così i sistemi a ciclo aperto da quelli a ciclo chiuso.

Nel primo caso l'alimentazione delle colture viene effettuata sempre con soluzione fresca, cioè appena preparata, erogata in quantità eccedente al fabbisogno effettivo delle piante. L'eccesso di soluzione viene rilasciato dai substrati di coltura ed è scaricato nell'ambiente. Un esempio tipico è la coltivazione in substrato in contenitore con irrigazione a goccia. La gestione nutrizionale è sicuramente più semplice, ma l'efficacia del sistema non si associa ad una buona efficienza, si fa un grande uso di fertilizzanti e di acqua e si determina, proprio per questo ed in considerazione dei notevoli volumi di soluzione di drenaggio, un rilevante inquinamento dei corpi idrici.
Nei sistemi chiusi, invece, la soluzione nutritiva viene utilizzata in modo continuo, prevedendo periodici controlli e reintegrazioni per ripristinare i consumi idrici e le concentrazioni dei nutrienti. Lo scarico di reflui nutritivi nell'ambiente circostante e l'impiego di concimi e di acqua sono sicuramente contenuti. D'altra parte, la ricircolazione della soluzione comporta un notevole rischio di trasmissione di patogeni radicali, mentre l'impiego continuato provoca un più o meno rapido invecchiamento della soluzione nutritiva, che così non presenta più, con il tempo, le caratteristiche chimico-fisiche ritenute ottimali e costringe a frequenti controlli e reintegrazioni.

I problemi di impatto ambientale derivanti dalle colture fuori suolo sono legati alla qualità dell'acqua impiegata, alla composizione delle soluzioni nutritive (soluzioni ricche e povere), al regime idrico (modalità di erogazione), al tipo di ciclo (aperto o chiuso), ai materiali usati (substrati, canalette e film plastici) ed ai fitofarmaci utilizzati.

Le difficoltà maggiori che si incontrano nella gestione di una coltura senza suolo sono riconducibili essenzialmente alla perdita per drenaggio delle soluzioni nutritive (perdite di acqua e di elementi minerali anche eutrofizzanti) ed allo smaltimento dei substrati. Un lavoro svolto presso il Dipartimento di Biologia delle Piante Agrarie di Pisa sulla gerbera coltivata su pomice in un sistema a ciclo aperto ha evidenziato che in un anno sono stati scaricati, per ha, circa 80 kg di N, 6 kg di P, 150 kg di K, 100 kg di Ca e 40 kg di Mg (Ferrante, 1997). Nel pomodoro in sacco, sempre a ciclo aperto con una percentuale di drenaggio del 20% circa è stata calcolata una perdita intorno a 2000 m ha"¹ all'anno di soluzione nutritiva contenenti quasi 5 t di fertilizzanti (Malorgio et al., 1991).

In Olanda, dove la coltivazione fuori suolo è di oltre 5000 ha e rappresenta il 33% della superficie complessiva investita a serre, il problema è certamente molto più grave che in Italia, dove ancora l'idroponica è poco diffusa.

Gli stessi substrati, oltre al problema dell'approvvigionamento, pongono anche quello dello smaltimento. Le due strade percorribili sono il riutilizzo per più cicli e la ricerca di materiali alternativi di facile degradazione (materiali organici, come compost, vinacce, ecc.).

"Autorizzazione alla divulgazione del presente lavoro, cortesemente concessa dal Prof. Alberto Pardossi"