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Agricoltura Idroponica


1 gennaio 2017
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Le colture idroponiche. Storia, classificazioni, vantaggi

Il settore dell’orticoltura protetta è attento allo sviluppo di tecniche sostenibili attraverso una continua ricerca scientifica. Le colture idroponiche all’internodel settore dell’orticoltura protetta occupano un ruolo di primaria importanza: la ricerca nel settore procede da oltre 70 anni, ma la conoscenza delle colture fuori terra (dal greco “Idros” acqua e “Ponos” lavoro e dunque “acqua che lavora”) era consolidata già tra il popolo egizio, gli Aztechi e nei giardini dell’antica Babilonia.

“Ponos” lavoro e dunque “acqua che lavora”) era consolidata già tra il popolo egizio, gli Aztechi e nei giardini dell’antica Babilonia.

Il termine idroponica comprende tutte le tecniche di coltivazione fuori il terreno agrario che consentono di ovviare ai problemi di stanchezza del terreno ed eccessivi trattamenti fitosanitari. Sono tecniche tipiche dell’ortofloricoltura, non solo in serra ma anche in piena aria.

Idroponica

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Per coltivazione idroponica (dal greco antico ὕδωρ hýdor, acqua + πόνος pónos, lavoro) s’intende una delle tecniche di coltivazione fuori suolo: la terra è sostituita da un substrato inerte (argilla espansa, perlitevermiculite, fibra di cocco, lana di rocciazeolite, ecc.). La pianta viene irrigata con una soluzione nutritiva composta dall’acqua e dai composti (per lo più inorganici) necessari ad apportare tutti gli elementi indispensabili alla normale nutrizione minerale. La tecnica è altrimenti conosciuta con il termine di idrocoltura. La coltura idroponica consente produzioni controllate sia dal punto di vista qualitativo sia igienico-sanitario durante tutto l’anno.

  • La tecnica colturale convenzionale ha un notevole impatto sull’ecosistema tellurico trasformandolo in un agroecosistema. Il terreno naturale è riconducibile ad uno stadio di climax in cui la biodiversità è in grado di mantenere un equilibrio interno e garantire il naturale esaurimento del flusso di materia ed energia. L’agroecosistema è riconducibile ad un ecosistema in evoluzione in cui gli interventi agronomici generano un surplus di risorse in termini di energia e materia. La finalità di questo surplus è di indirizzare completamente il flusso di energia e materia nella produzione agraria, tuttavia crea le condizioni temporanee favorevoli all’ingresso di organismi che possono avvantaggiarsi. La ridotta capacità di reazione omeostatica dell’agroecosistema fa sì che gli organismi che s’insediano sono quelli a più elevato potere biologico (elevato potenziale di riproduzione, resistenza a condizioni avverse, ecc.). In questo insediamento tendono a prevalere gli organismi antagonisti della specie agraria, in quanto la dinamica evolutiva di un ecosistema porta spontaneamente ad un incremento della biodiversità. Alcune tecniche di agricoltura non convenzionale (produzione integrataagricoltura biologicasod seeding, ecc.) sfruttano la funzione ecologica del terreno, ma per le sue prerogative l’agricoltura convenzionale deve fare a meno di questa funzione in quanto si manifesta solo come antagonista.

Le coltivazioni fuori-suolo si basano in sostanza su una riduzione delle variabili in gioco e, soprattutto, delle reciproche interferenze sostituendo al terreno un ambiente fisico in cui i parametri sono di più facile controllo. Nel caso della coltivazione idroponica la soluzione di concetto si concretizza nei seguenti quattro punti:

  1. La “funzione di protezione” delle radici nei confronti degli agenti atmosferici è svolta da un substrato solido inerte e tendenzialmente asettico. Il substrato non ha alcuna funzione di ancoraggio. Il requisito di base è quello di un grado di porosità sufficiente a permettere la circolazione della soluzione nutritiva e ospitare i capillizi radicali. Il volume a disposizione per ogni pianta perde importanza in quanto la concentrazione della soluzione nutritiva crea in uno spazio ridotto le condizioni ottimali per l’assorbimento radicale. In altri termini, la pianta non ha bisogno di espandere l’apparato radicale perché viene meno la funzione di ancoraggio e trova nelle immediate vicinanze l’acqua e i sali minerali di cui ha bisogno. È importante, invece, fare in modo che il volume a disposizione di ogni singola pianta non sia eccessivo in rapporto alla superficie: dal momento che le radici sono sommerse, gli scambi gassosi con l’atmosfera avvengono per diffusione in mezzo liquido, pertanto le radici devono trovarsi quasi a contatto con l’atmosfera per evitare fenomeni di asfissia radicale. In alcune tecniche di coltivazione idroponica il substrato è dunque integralmente sostituito da un sottile film liquido nel quale si sviluppano le radici.
  2. La “funzione di ancoraggio” viene sostituita, se necessario, da un sistema di fili che tengono sospese le piante mantenendole in situ. In altri termini, l’ancoraggio della pianta è garantito fissandone l’apparato aereo ad un sistema di sospensione.
  3. La “funzione trofica” del terreno è surrogata integralmente dall’apporto di una soluzione nutritiva per mezzo di un impianto di fertirrigazione, nel quale l’acqua irrigua è utilizzata come vettore dei sali minerali. Il substrato deve essere chimicamente inerte al fine di evitare interferenze di fattori chimici (es. scambio ionico e pH) con i parametri controllati attraverso la fertirrigazione.
  4. La “funzione ecologica” del terreno è completamente annullata dall’idroponia. Dal momento che non esistono i presupposti per la creazione di una biocenosi favorevole, il substrato che surroga il terreno è del tutto inerte dal punto di vista biologico e il mezzo ospita esclusivamente le radici delle piante allevate. Rispetto alle tecniche convenzionali, l’idroponica manifesta da questo punto di vista significativi vantaggi in quanto si rimuove all’origine il contatto con gli agenti patogeni del terreno (in particolare Nematodi, agenti di marciumi basali e di tracheomicosi). Questi fattori avversi obbligano l’agricoltura convenzionale a ricorrere all’avvicendamento colturale in pieno campo e alla geodisinfestazione in coltura protetta. In ogni caso le piante allevate in coltura idroponica manifestano in genere un migliore rigoglio vegetativo e offrono produzioni più elevate non solo per il controllo dello stato nutrizionale ma anche per il migliore stato sanitario. Naturalmente queste considerazioni esulano dalle avversità che si ripercuotono sull’apparato radicale aereo.

Parametri di controllo

I parametri di controllo essenziali sono quattro:

  • pH:
    è fondamentale per mantenere lo stato di solubilità degli elementi e ottimizzare i processi di scambio fra le radici e la soluzione nutritiva. Un pH che si discosta dal range ottimale peggiora lo stato nutrizionale delle piante per l’immobilizzazione chimica o fisiologica di uno o più elementi minerali.
  • Conducibilità elettrica:
    è il parametro con cui si controlla la concentrazione della soluzione nutritiva. Una conducibilità bassa è correlata ad un’eccessiva diluizione della soluzione, pertanto le piante si trovano in condizioni di nutrizione minerale carente. Fasi di fertirrigazione temporanee a conducibilità elettrica bassa sono tollerate anche per tempi relativamente lunghi ma si ripercuotono negativamente sia sulla resa quantitativa sia sulle proprietà organolettiche del prodotto. Una conducibilità eccessivamente elevata è correlata ad un’elevata concentrazione della soluzione e ad una tensione osmotica eccessivamente alta (in valore assoluto): entro le soglie critiche le piante manifestano sofferenza e consumano risorse energetiche per vincere il potenziale osmotico a scapito della resa produttiva, oltre le soglie critiche l’assorbimento radicale si arresta con conseguenti fenomeni di appassimento o avvizzimento. Fasi di fertirrigazione temporanee a conducibilità elettrica elevata sono tollerate solo per tempi brevissimi in quanto le specie più sensibili possono avvizzire in poche ore.
  • Portata, tempi e cicli di erogazione:
    sono i parametri con cui si controlla nel complesso la nutrizione minerale attraverso il ricambio della soluzione a contatto con le radici. Erogazioni troppo frequenti e volumi troppo alti (in relazione alla portata e alla durata delle erogazioni) innalzano i costi economici ed ambientali in quanto l’eccesso di soluzione si perde con il drenaggio a meno che l’impianto non sia provvisto di un sistema di riciclo della soluzione in eccesso. Erogazioni diradate e volumi troppo bassi riducono le rese produttive perché lo stato nutrizionale delle piante non è ottimale.
  • Composizione chimica della soluzione:
    è il parametro con cui si controlla il bilancio nutrizionale delle piante comparato nei vari elementi nutritivi, i rapporti di antagonismo fra potassio e metalli alcalino-terrosi, la solubilità dei vari sali. Dal momento che le piante necessitano di rapporti di concimazione differenti in relazione alla specie, al tipo di produzione e al rapporto resa quantitativa e qualitativa del prodotto, la composizione della soluzione è fondamentale per il raggiungimento degli obiettivi. Per la preparazione delle soluzioni vanno impiegati concimi ad alta solubilità in acqua. La preparazione deve rispettare una priorità nella sequenza partendo dai sali meno solubili e sono da preferire i fertirrigatori che usano due soluzioni madri, mantenendo separati i sali meno solubili da quelli più solubili. Per alcuni microelementi sono da preferire i formulati chelanti.

Vantaggi rispetto alla coltivazione tradizionale

La coltivazione fuori suolo presenta degli evidenti vantaggi in situazioni ambientali dove il substrato non è in condizione di far crescere la coltura in modo ottimale, come ad esempio roccia o terreni eccessivamente sabbiosi.

Un altro vantaggio di questo tipo di coltivazione è il minor utilizzo di acqua per ottenere il medesimo risultato, indicativamente di un decimo rispetto alla coltura in terra, rendendo questo sistema particolarmente utile in quelle situazioni ambientali dove la scarsità di acqua rende difficile o addirittura impossibile la coltivazione di ortaggi.

Da non sottovalutare l’aspetto ambientale visto che l’utilizzo dei fertilizzanti è mirato e non ci sono dispersioni nel terreno; l’utilizzo di diserbanti è assente, mentre l’utilizzo di antiparassitari è decisamente ridotto.

Attualmente sono disponibili in commercio dei fertilizzanti biologici che danno la possibilità, utilizzando un impianto idroponico, di ottenere un prodotto biologico (ma non certificato in base al Regolamento (CE) N. 834/2007).

In termini qualitativi il prodotto mostra uniformità di dimensione e caratteristiche oltre che qualità organolettiche costanti in tutta la produzione, qualità richieste dalla distribuzione organizzata ai produttori di frutta e ortaggi.

LA STORIA DELLE COLTURE IDROPONICHE

La prima applicazione commerciale risale agli anni ’20 del novecento con le ricerche del Californiano Gericke. Nel sistema di Gericke le radici delle piante traevano il nutrimento da un supporto forato contenuto in un recipiente. Tale tecnologia fu impiegata dall’esercito statunitense per rifornire di ortaggi freschi le truppe durante la seconda guerra mondiale attraverso 22 ettari di suolo dedicativi in alcune isole giapponesi del Pacifico. In seguito il sistema non ha trovato sviluppo a causa degli alti costi e del tipo di materiale impiegato per la costruzione dell’impianto.
A partire dagli anni ’80 con l’utilizzo della plastica e della torba nel substrato, la tecnologia delle colture idroponiche ha subito un nuovo impulso grazie anche alla continua ricerca scientifica di Olanda, Inghilterra e Giappone. Si comprende subito che questi paesi hanno avuto maggiore interesse nell’indirizzo della ricerca in questo settore per la disponibilità di suolo ridotta, ma negli ultimi anni anche l’Asia dell’est, la Spagna e Israele vi dedicano particolare attenzione; addirittura un programma di ricerca è stato introdotto dalla NASA per sviluppare un sistema di produzione di cibo da impiegare nelle missioni spaziali.

Nonostante la coltura idroponica sia ancora un sistema poco utilizzato rispetto al quantitativo di suolo dedicato alle colture protette, si pensa che, nel breve periodo, troverà più spazio nel panorama agricolo poiché saranno risolte alcune problematiche quali:
– la necessità di ridurre i costi di produzione;
– la necessità di migliorare la produzione;
– l’aumento dell’inquinamento ambientale legato all’agricoltura intensiva e i vincoli legislativi derivanti da esso;
– la carenza di risorse quali acqua, lavoro, energia.

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LE CLASSIFICAZIONI DEI SISTEMI DI COLTIVAZIONE IDROPONICA
I sistemi di coltivazione idroponica si classificano:
– Per la presenza e il tipo di substrato
.colture su substrato, fuori suolo o idrocoltura;
.NFT;
.Floating;
.Areoponica.
– A seconda del metodo irriguo per apportare la soluzione nutritiva alla pianta
.irrigazione a goccia;
.subirrigazione.
– Per l’uso o meno della soluzione nutritiva drenata
.ciclo aperto, in cui acqua e fertilizzanti vengono dispersi nell’ambiente;
.ciclo chiuso, nel quale acqua e fertilizzanti vengono recuperati, sterilizzati e riutilizzati.

I VANTAGGI DELLE COLTURE IDROPONICHE
La coltivazione fuori suolo è uno strumento efficace per controllare la crescita e la produzione colturale attraverso la gestione della nutrizione minerale.
I vantaggi principali da registrare sono:

1 | L’accorciarsi dei tempi di sviluppo.
Le colture idroponiche dovrebbero essere impiegate in ambienti illuminati artificialmente o comunque in serre per poter tenere sotto controllo le condizioni ambientali. Proprio il rispetto delle condizioni ambientali necessarie permette di velocizzare la crescita delle piante e di ottenere la maturazione in meno tempo. Non è comunque esclusa la possibilità di utilizzare questi sistemi in coltivazioni outdoor.
Le piante in un sistema idroponico si sviluppano più velocemente rispetto ad un sistema tradizionale in terra in quanto vi è una maggiore attenzione e un maggiore controllo delle sostanze nutritive nonché un più ricco apporto di ossigeno all’apparato radicale. Le piante respirando con più facilità accelerano il loro metabolismo ed impiegano meno tempo per crescere.
L’accorciarsi dei tempi di sviluppo porta la riduzione delle ore di luce e quindi di accensione delle lampade e del funzionamento degli aspiratori,con conseguente riduzione della spesa della corrente elettrica e l’allungamento della vita dell’impianto. Inoltre più è breve è il ciclo meno probabilità ci sono che si sviluppino malattie;
2 | Condizioni di lavoro migliori dall’impianto alla raccolta, anche con controllo delle effettive esigenze colturali;
3 | Produttività a metro più alta, grazie ad una densità di piantine più alta e all’eliminazione dell’attacco da parte dei patogeni terricoli.
4 | Aumento della qualità del prodotto in post–raccolta.
Gli ortaggi prodotti in idroponica non contengono i resti di sostanze chimiche utilizzate per le geosterilizzazioni, sono più puliti e dal punto di vista nutrizionale non presentano differenze con i prodotti coltivati a suolo.

Un sistema fuori suolo ideale dovrebbe essere economico, flessibile e sicuro dal punto di vista ambientale. Invece l’idroponica è una tecnologia che richiede ancora grossi investimenti di capitale e, nel caso del sistema aperto è richiesto un grosso quantitativo di acqua e fertilizzanti che rende il sistema poco sostenibile. Inoltre modalità e costi di gestione sono altri due aspetti di notevole portata da considerare in questa tecnologia. Infatti in Italia dove lo sviluppo della coltura idroponica è lento, numerosi impianti sono risultati fallimentari perché installati in serre inadeguate per quanto riguarda la gestione del clima e del sistema di irrigazione. In Italia le specie vegetali dedicate a questo tipo di coltivazione sono la rosa, la gerbera, il pomodoro e la fragola. Il 98% sono coltivati in substrati, tra i quali i più diffusi sono lana di roccia, torba, pomice e perlite.

L’idroponica è considerata una tecnica di coltivazione eco–compatibile in quanto non prevede geosterilizzazioni e nei cicli chiusi è ridotto l’impiego di acqua e fertilizzanti. La qualità dei prodotti agricoli e orticoli ha inoltre fatto importanti passi avanti: il mercato apprezza non solo gli aspetti tradizionali (freschezza, gusto e sapore), ma anche aspetti quali le condizioni di produzione (responsabilità ambientale e sociale) e la sicurezza del prodotto.

 

Idroponica – Storia e vantaggi

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Dal greco ύδωρ (hidro = acqua) + πόνος (ponos=lavoro), capacità di far crescere le piante nell’acqua.

Come siamo arrivati a questa tecnologia di coltivazione?

Pensando ad una soluzione alternativa più sostenibile e attenta all’ambiente. La terra è stata da sempre ed è tuttora sovrasfruttata per coltivazioni intensive, basti pensare all’esempio del disboscamento della foresta amazzonica. L’elevata quantità di pesticidi utilizzati ed il mancato controllo nel deposito di materiale tossico sono ad esempio la causa dell’aumento di intolleranze alimentari.

Noi di Wallfarm proponiamo un sistema da poter mettere nelle case di tutti, sfruttando lo spazio verticale e automatizzando l’intero sistema di coltivazione, così da non doversi più preoccupare dell’irrigazione o della cura delle piante. Proprio per chi dice di non avere il #PolliceVerde
Stiamo lavorando duramente per riuscire a proporre il nostro prodotto il prima possibile ad un prezzo sempre più competitivo e più.

Ma facciamo qualche passo indietro…

si tratta di una tecnica che prevede la crescita delle piante direttamente in acqua, quindi senza nessuna base terrosa, sostituita da un substrato come ad esempio l’argilla espansa*, la fibra di cocco*, lana di roccia* e tanti altri ancora.

Già nel 600 aC gli antichi babilonesi utilizzavano questa tecnica di coltivazione, sfruttando l’acqua del fiume Eufrate come base per far crescere le piante. Lo stesso principio viene attualmente applicato ovunque nel mondo, in situazioni super tecnologizzate come in Olanda o anche più semplici come dalla tribù Intha del Myanmar.

L’origine del nome è del Dr William F. Gericke, noto come fondatore della sua versione moderna, nel 1930, quando il docente dell’università californiana di Berkeley, decise di coniare il termine #IDROPONICA e dopo esser stata a lungo sperimentata e utilizzata dagli scienziati per diversi studi fino ad arrivare a concepire la funzione della fotosintesi clorofilliana venne utilizzata anche per la produzione per fini culinari.

I VANTAGGI DELL’IDROPONICA 

– Controllo sulla nutrizione e crescita della pianta alle radici arriverà solamente ciò che verrà inserito nel sistema idrico.

– Risparmio nel consumo di acqua

– Risparmio nelle dosi di concime: sarà solo la traspirazione della pianta a segnare il consumo dell’acqua e del concime, non ci saranno sprechi causati dall’evaporazione o dispersione nel terreno.

– Crescita più sana e veloce, riducendo necessità di pesticidi.

– Non è richiesto l’utilizzo di diserbanti poichè non c’è spazio in cui possano crescere erbacce estranee alla coltivazione.

– Maggiore qualità e quantità del raccolto, considerando lo stesso spazio si può produrre di più e il sapore sarà più forte perchè saranno ottimizzate le dosi di acqua e fertilizzante e luce per le piante.

– Radici più accessibili e quindi più facili da controllare e trapiantare.

 

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La coltura idroponica: caratteristiche e vantaggi

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La Coltura Idroponica

Avete mai sentito parlare di coltura idroponica? Con il termine idroponico – che deriva da idros e ponos, in greco acqua e lavoro – si intende una metodologia di coltivazione che prevede la crescita delle piante letteralmente fuori dal terreno. Attraverso l’utilizzo di una strumentazione dedicata e il controllo di una serie di parametri, si ottiene un prodotto di elevata qualità, arrivando a vantaggi in vari ambiti.

Ma cominciamo dall’inizio. Il principio su cui si fonda l’idroponica è molto semplice: fornendo in una soluzione acquosatutti i nutrienti necessari alla maturazione della pianta, per la pianta diventa superfluo il dispendio energetico per allungare le radici “alla ricerca” di sostanze nutritive nel terreno. In questo modo le energie della piantina vengono impiegate nell’accrescimento dell’apparato vegetativo superiore, conseguendo uno sviluppo molto più rapido della parte non radicale, quella che normalmente cresce sopra la superficie del terreno. Se il principio è semplice bisogna con onestà riconoscere che sono necessari strumenti e precisione nell’iter da seguire per ottenere dei risultati, soprattutto se la pratica viene attuata a livello casalingo.

Si comincia con la germinazione dal seme in cubi di lana di roccia inumiditi di acqua e arricchiti con un prodotto che stimoli la crescita. In pochi giorni, con un buon apporto di luce, si arriva ad ottenere una piantina che può essere trasferita nel sistema idroponico vero e proprio. Lo stesso principio si può applicare anche a una talea, ottenuta da una pianta madre.

Due tipologie di coltura idroponica

La crescita della piantina prosegue con una delle due tipologie di coltura idroponica: la prima prevede la presenza di un substrato inerte e tendenzialmente asettico costituito da lana di roccia, fibra di cocco,  argilla, vermiculite, perlite, che non serve come ancoraggio delle piante, ma come materiale poroso atto alla circolazione dei nutrienti e alla creazione di un microambiente ottimale per il loro assorbimento.

La seconda, detta Floating System, utilizza supporti in polistirolo, fessurati e riempiti con piccole quantità di substrato, che galleggiano in vasche impermeabilizzate profonde 30-40 cm contenenti la soluzione nutritiva (acqua come elemento fondamentale e prodotti che nutrano la pianta).

La prima tecnica ha permesso di conseguire elevati livelli produttivi nella coltivazione di pomodoricetrioli peperoni; la seconda si è dimostrata particolarmente adatta alla produzione di ortaggi di IV gamma, quindi soprattutto specie ortive da taglio (lattughino, valerianella), aromatiche (basilico, rucola, salvia, menta, prezzemolo) e da cespo (scarola, lattughe).

Fondamentali in entrambi i casi un costante controllo di parametri come PH, luce, conducibilità elettrica e composizione chimica della soluzione. Sebbene in maniera molto ridotta rispetto alle colture tradizionali, anche le colture fuori suolo si servono degli agrofarmaci per la difesa delle piante.

I vantaggi

L’idroponica ha innanzitutto consentito di attenuare lo sfruttamento dei terreni e il loro impoverimento dovuto a colture successive in cicli brevi, che non prevedono un adeguato riposo del suolo: ciò ha avuto come risultato un miglioramento della qualità dei prodotti e un ampliamento dei calendari di raccolta che risponde più adeguatamente alla crescente domanda dei mercati.

Inoltre, venendo meno la necessità del terreno, questo tipo di coltivazione può essere attuato anche in serra in zoneche non sono favorevoli dal punto di vista geografico o climatico, o in cui è difficile garantire un’adeguata irrigazione: l’acqua, infatti, viene riutilizzata all’interno del sistema, generando, per di più, un risparmio idrico del 70-80% . L’Alaska, ambiente di solito inospitale per l’agricoltura, ha recentemente abbracciato alcune forme di coltura idroponica. Da notare che la resa di questo tipo di coltivazione è stabile ed elevata, superiore dalle 2 alle 8 volte rispetto a quella in terra.

Per quanto riguarda poi le applicazioni di questi sistemi nell’ambito domestico, essi si dimostrano adatti alla coltivazione di piante ornamentali da interni a foglia verde e piante con radici robuste e rapido sviluppo, ma anche per realizzare un piccolo orto, in casa o sul nostro terrazzo: basterà seguire attentamente le indicazioni raccomandate dagli esperti e controllare con costanza i parametri.

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COLTURE IDROPONICHE PER PRODUZIONI AGRICOLE SPECIALIZZATE

 

Il termine Idroponica è stato re-inventato a metà del ventesimo secolo, ma il concetto di piante che crescono senza terra risale al tempo preistorico: i mitici giardini pensili di Babilonia, le inondazioni del Nilo e dei giardini galleggianti di Città del Messico sono tutti esempi di sistemi idroponici. La storia, come sempre, ha trasformato il cerchio e l’età della coltura idroponica è tornata in vigore nei nostri tempi.

Per coltivazione idroponica (dal greco ύδωρ, acqua, + πόνος, lavoro) s’intende una delle tecniche di coltivazione fuori suolo: nate per studi di fisiologia vegetale, sono oggi usate per produrre pomodori, cetrioli, meloni, peperoni, melanzane, lattuga e fragole. La tecnica colturale è semplice ma comporta alcune difficoltà sia economiche che tecniche poiché richiede una maggiore competenza dell’agricoltore.

Le coltivazioni idroponiche, cosidette fuori suolo, pur essendo molto studiate negli istituti di ricerca, sono attualmente limitate ad alcune esperienze aziendali, a motivo soprattutto degli elevati costi impiantistici che comportano e della specializzazione del personale richiesta. In Olanda il 90% delle colture orticole sotto serra vengono gestite con sistemi “senza suolo”, mentre tale superficie in Italia è molto ridotta. Nel nord Italia si riscontrano pochi impianti notevolmente specializzati, mentre la gran parte della coltivazione di prodotti orticoli, anche destinati alla cosiddetta “quarta gamma“, viene condotta direttamente su terreno.  Tuttavia negli ultimi anni sono nate esperienze aziendali innovative che hanno adattato i sistemi idroponici riducendone i costi d’impianto, ad esempio attraverso la coltivazione con il cosiddetto “floating system”.

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COLTURE IDROPONICHE PER PRODUZIONI AGRICOLE SPECIALIZZATE

Il termine Idroponica è stato re-inventato a metà del ventesimo secolo, ma il concetto di piante che crescono senza terra risale al tempo preistorico: i mitici giardini pensili di Babilonia, le inondazioni del Nilo e dei giardini galleggianti di Città del Messico sono tutti esempi di sistemi idroponici. La storia, come sempre, ha trasformato il cerchio e l’età della coltura idroponica è tornata in vigore nei nostri tempi.

Per coltivazione idroponica (dal greco ύδωρ, acqua, + πόνος, lavoro) s’intende una delle tecniche di coltivazione fuori suolo: nate per studi di fisiologia vegetale, sono oggi usate per produrre pomodori, cetrioli, meloni, peperoni, melanzane, lattuga e fragole. La tecnica colturale è semplice ma comporta alcune difficoltà sia economiche che tecniche poiché richiede una maggiore competenza dell’agricoltore.

Le coltivazioni idroponiche, cosidette fuori suolo, pur essendo molto studiate negli istituti di ricerca, sono attualmente limitate ad alcune esperienze aziendali, a motivo soprattutto degli elevati costi impiantistici che comportano e della specializzazione del personale richiesta. In Olanda il 90% delle colture orticole sotto serra vengono gestite con sistemi “senza suolo”, mentre tale superficie in Italia è molto ridotta. Nel nord Italia si riscontrano pochi impianti notevolmente specializzati, mentre la gran parte della coltivazione di prodotti orticoli, anche destinati alla cosiddetta “quarta gamma“, viene condotta direttamente su terreno.  Tuttavia negli ultimi anni sono nate esperienze aziendali innovative che hanno adattato i sistemi idroponici riducendone i costi d’impianto, ad esempio attraverso la coltivazione con il cosiddetto “floating system”.

 

Come funziona la coltivazione idroponica

Le piante sono coltivate in un substrato inerte sterile di crescita, come la lana di roccia, argilla, perlite, vermiculite e alimentate con una miscela di acqua e nutrienti. Il principio è fondamentalmente questo: le piante coltivate in terreno devono sviluppare continuamente il loro apparato radicale in cerca di acqua e sostanze nutritive, ed impiegano così la maggior parte di energia per lo sviluppo radicale, limitando per contro la crescita superiore. Nella coltura idroponica, invece,  acqua, nutrienti ed aria sono somministrata direttamente alla pianta, liberandola da spese energetiche superflue e dandole così un miglior equilibrio tra radici e busto, con un risultato più veloce in termini di crescita ed una resa ottimale.

Altrimenti conosciuta con il termine di idrocoltura,questo tipo di coltura consente produzioni controllate sia dal punto di vista qualitativo che igienico-sanitario durante tutto l’anno.

Le componenti di questa tecnica sono tre: il substrato, la soluzione nutritiva e l’impianto di distribuzione. Il substrato di solito è formato da sabbia, ghiaia, scorze di pino, argilla e lana di roccia e può essere artificiale o naturale. La soluzione nutritiva è molto importante per questa tecnica poiché richiede la ricerca accurata degli elementi nutritivi da somministrare alle culture. L’impianto di distribuzione è composto da vasche impermeabilizzate piene di substrato e attraverso delle tubazioni collegate a una pompa viene somministrata la soluzione nutritiva necessaria ad apportare tutti gli elementi indispensabili alla normale nutrizione minerale.

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Vantaggi rispetto alla coltivazione tradizionale

La coltivazione fuori suolo presenta degli evidenti vantaggi in situazioni ambientali dove il substrato non è in condizione di far crescere la coltura in modo ottimale, come ad esempio roccia o terreni eccessivamente sabbiosi.

Un altro vantaggio di questo tipo di coltivazione è il minor utilizzo di acqua per ottenere il medesimo risultato, indicativamente di un decimo rispetto alla coltura in terra, rendendo questo sistema particolarmente utile in quelle situazioni ambientali dove la scarsità di acqua rende difficile o addirittura impossibile la coltivazione di ortaggi.

Da non sottovalutare l’aspetto ambientale visto che l’utilizzo dei fertilizzanti è mirato e non ci sono dispersioni nel terreno; l’utilizzo di diserbanti è assente, mentre l’utilizzo di antiparassitari è decisamente ridotto.

Attualmente sono disponibili in commercio dei fertilizzanti biologici che danno la possibilità, utilizzando un impianto idroponico, di ottenere un prodotto biologico (ma non certificato in base al Regolamento (CE) N. 834/2007).

In termini qualitativi il prodotto mostra uniformità di dimensione e caratteristiche oltre che qualità organolettiche costanti in tutta la produzione, qualità richieste dalla distribuzione organizzata ai produttori di frutta e ortaggi.

Presupposti della tecnica

Il ruolo del terreno nei confronti delle piante si può ricondurre fondamentalmente a tre funzioni:

  • Fisico-meccanica: il terreno permette l’ancoraggio delle piante proteggendo l’apparato radicale dagli agenti atmosferici che possono interferire con la sua vitalità (umidità atmosferica, illuminazione, insolazione).
  • Trofica: il terreno è l’ambiente fisico che in condizioni naturali fornisce alla pianta quasi tutti gli elementi minerali di cui ha bisogno attraverso l’assorbimento radicale.
  • Ecologica: la porzione disuolo che circonda le radici delle piante è la parte del terreno che ha rapporti più o meno diretti con l’apparato radicale della pianta. Tali rapporti sono la risultante di un sistema complesso di antagonismi (tra cui le interazioni con fitofagi, parassiti, fitopatogeni, o, più semplicemente, la competizione con altri vegetali che occupano la stessa nicchia ecologica) e sinergismi (ad es. le interazioni con simbionti mutualistici e con gli agenti di stimolazioni).

La tecnica colturale convenzionale può ottimizzare solo in parte le funzioni del terreno:

  • Le lavorazioni e l’apporto di ammendanti possono migliorare lo stato di sofficità del terreno favorendo l’approfondimento delle radici. L’impiego di tutori, pali e fili di sostegno migliora l’ancoraggio delle piante.
  • L’apporto di fertilizzanti (concimi, ammendanti, correttivi) e l’irrigazione sono operazioni che, adeguatamente integrate in una tecnica che ne sfrutti le sinergie, migliorano le condizioni trofiche del terreno. Tali interventi possono però essere in parte vanificati dalla complessità del sistema-terreno, che manifesta sempre una reazione omeostatica attiva o passiva a questi interventi: le perdite temporanee o definitive di acqua ed elementi minerali causate da fattori atmosferici (evaporazione), meccanici (permeabilità, porosità) e fisico-chimici. Tali fattori sono di difficile controllo e la difficoltà di ottimizzazione è aggravata dal fatto che concimazione e irrigazione sono interventi discontinui e che non si adattano con la dinamica dei fabbisogni delle piante nelle diverse fasi del ciclo vitale della pianta.
  • La tecnica coltura convenzionale ha un notevole impatto sull’ecosistema

Le coltivazioni fuori-suolo si basano in sostanza su una riduzione delle variabili in gioco e, soprattutto, delle reciproche interferenze sostituendo al terreno un ambiente fisico in cui i parametri sono di più facile controllo. Nel caso della coltivazione idroponica la soluzione di concetto si concretizza nei seguenti quattro punti:

  1. La funzione di protezionedelle radici nei confronti degli agenti atmosferici è svolta da un substrato solido inerte e tendenzialmente asettico. Il substrato non ha alcuna funzione di ancoraggio. Il requisito di base è quello di un grado di porosità sufficiente a permettere la circolazione della soluzione nutritiva e ospitare i capillizi radicali. Il volume a disposizione per ogni pianta perde importanza in quanto la concentrazione della soluzione nutritiva crea in uno spazio ridotto le condizioni ottimali per l’assorbimento radicale. In altri termini, la pianta non ha bisogno di espandere l’apparato radicale perché viene meno la funzione di ancoraggio e trova nelle immediate vicinanze l’acqua e i sali minerali di cui ha bisogno.
  2. La funzione di ancoraggioviene sostituita, se necessario, da un sistema di fili che tengono sospese le piante mantenendole in situ. In altri termini, l’ancoraggio della pianta è garantito fissandone l’apparato aereo ad un sistema di sospensione.
  3. La funzione troficadel terreno è surrogata integralmente dall’apporto di una soluzione nutritiva per mezzo di un impianto di fertirrigazione, nel quale l’acqua irrigua è utilizzata come vettore dei sali minerali. Il substrato deve essere chimicamente inerte al fine di evitare interferenze di fattori chimici (es. scambio ionico e pH) con i parametri controllati attraverso la fertirrigazione.
  4. La funzione ecologicadel terreno è completamente annullata dall’idroponia: il substrato che surroga il terreno è del tutto inerte dal punto di vista biologico e il mezzo ospita esclusivamente le radici delle piante allevate. Rispetto alle tecniche convenzionali, l’idroponica manifesta da questo punto di vista significativi vantaggi in quanto si rimuove all’origine il contatto con gli agenti patogeni del terreno, motivo per cui le piante allevate in coltura idroponica manifestano in genere un migliore rigoglio vegetativo e offrono produzioni più elevate non solo per il controllo dello stato nutrizionale ma anche per il migliore stato sanitario.

 

Parametri di controllo

I parametri di controllo essenziali sono quattro:

  • pH: è fondamentale per mantenere lo stato di solubilità degli elementi e ottimizzare i processi di scambio fra le radici e la soluzione nutritiva.
  • Conducibilità elettrica: è il parametro con cui si controlla la concentrazione della soluzione nutritiva.
  • Portata, tempi e cicli di erogazione: sono i parametri con cui si controlla nel complesso la nutrizione minerale attraverso il ricambio della soluzione a contatto con le radici. Erogazioni troppo frequenti e volumi troppo alti (in relazione alla portata e alla durata delle erogazioni) innalzano i costi economici ed ambientali in quanto l’eccesso di soluzione si perde con il drenaggio a meno che l’impianto non sia provvisto di un sistema di riciclo della soluzione in eccesso. Erogazioni diradate e volumi troppo bassi riducono le rese produttive perché lo stato nutrizionale delle piante non è ottimale.
  • Composizione chimica della soluzione: è il parametro con cui si controlla il bilancio nutrizionale delle piante comparato nei vari elementi nutritivi. Dal momento che le piante necessitano di rapporti di concimazione differenti in relazione alla specie, al tipo di produzione e al rapporto resa quantitativa e qualitativa del prodotto, la composizione della soluzione è fondamentale per il raggiungimento degli obiettivi.

 

Il floating system (dal termine inglese to float, galleggiare) è una tecnica di coltivazione idroponica innovativa per ortaggi ‘arricchiti’.

Si tratta di un innovativo metodo di coltivazione che permette di migliorare il valore nutrizionale del prodotto, un sistema di produzione in mezzo liquido statico in cui le piante sono allevate in pannelli di polistirolo provvisti di fessure che vengono riempiti con modesti quantitativi di substrato inerte(vermiculite, perlite etc.) o in contenitori alveolati (numero e dimensione degli alveoli variano a seconda della specie coltivata), galleggianti in vasche impermeabilizzate di 30-40 cm di profondità, riempite con soluzione nutritiva.

L’impiego del floating system, inizialmente messo a punto per la produzione del tabacco, si è sviluppato rapidamente al livello mondiale su altre specie ortive da taglio (lattughino, spinacio, cicoria, valerianella), da cespo (lattughe, scarola, radicchio), da radice(ravanello) ed aromatiche (basilico, rucola, erba cipollina, prezzemolo, menta, salvia, aneto, borragine).

Questo sistema di coltivazione senza suolo si è dimostrato particolarmente indicato per la coltivazione di ortaggi per la IV gamma, perché é economico (per costi di realizzazione e di gestione assai contenuti), è capace di assicurare livelli produttivi elevati e consente di ottenere un prodotto caratterizzato da buone caratteristiche qualitative, pulito e privo di residui di terreno.

Questa tecnica è stata valorizzata anche dalla Fao (Organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura), che l’ha portata all’attenzione internazionale mediante l’esposizione di piccole unità di coltivazione, di livello domestico, al World Food Summit del 2002 a Roma. L’idea consiste nella promozione, nell’ambito del progetto Food for the Cities, della coltivazione di ortaggi in piccole unità sufficienti a conseguire l’obiettivo di garantire la disponibilità quotidiana di ortaggi freschi, sani e ad alto valore nutrizionale per il consumo familiare e per offrire una minima fonte di reddito proveniente dalla vendita nel vicinato (www. fao. org/fcit/upa_en. asp).

Nella coltivazione in floating system, oltre ai parametri di produzione, accrescimento e qualità, è stata valutata anche la possibilità di migliorare il valore nutrizionale mediante tecniche di arricchimento del prodotto con sostanze nutritive “amiche della salute” (ferro, selenio, acidi grassi w–3). Questo rappresenta un aspetto di qualità degli ortaggi da foglia destinati alla IV gamma ancora poco esplorato.

La capacità di accumulo di microelementi negli ortaggi è senza dubbio minore che in altri alimenti (patata, cereali), ma ottenere un incremento consistente del contenuto di alcuni minerali è comunque vantaggioso, soprattutto se si confronta la biodisponibilità degli elementi apportati dai vegetali rispetto agli integratori minerali.

Una serie di prove sperimentali condotte in serra presso l’Azienda sperimentale “La Noria” dell’Istituto di Scienze delle Produzioni Alimentari (ISPA) del CNR di Bari, ha riguardato 4 specie: spinacio, lattuga mini-romana, valerianella e portulaca, allevate in floating system, applicando trattamenti finalizzati all’arricchimento del prodotto edule alla raccolta.

Nell’ambito di un programma di incentivazione dei consumi di ortaggi, considerati come alimenti ricchi di microelementi e sostanze protettive della salute umana, l’offerta di un prodotto arricchitorappresenterebbe un ulteriore incentivo al consumo. Tanto più se si considera la maggiore biodisponibilità di tali elementi quando provengono da fonti vegetali e la minore densità energetica degli ortaggi.

L’incentivo al consumo di ortaggi arricchiti sarebbe ancora più elevato se le loro proprietà fossero evidenziate da un’etichetta nutrizionale. La possibilità di presentare sul mercato un ortaggio con etichetta nutrizionale è legata al suo confezionamento, analogamente a patate e cipolle o ad ortaggi di IV gamma.

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In Olanda il 90% delle colture orticole sotto serra vengono gestite con sistemi “senza suolo“, mentre tale superficie in Italia è molto ridotta.
Nel nord Italia si riscontrano pochi impianti notevolmente specializzati, mentre la gran parte della coltivazione di prodotti orticoli, anche destinati alla cosiddetta “quarta gamma“, viene condotta direttamente su terreno.

Tuttavia negli ultimi anni sono nate esperienze aziendali innovative che hanno adattato i sistemi idroponici riducendone i costi d’impianto, ad esempio attraverso la coltivazione con il cosiddetto “floating system“.
In Lombardia, pur essendoci interesse da parte di alcune aziende e cooperative orticole, tali sistemi non si sono ancora sviluppati.

 

La fabbrica di lattuga: agricoltura hi-tech in Giappone

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LED al posto del Sole, robot, tute anticontaminazione: è questa l’agricoltura del futuro? A giudicare dalla resa, sì. Ma i tradizionalisti potrebbero storcere il naso.

Una coltivazione indoor ricavata in un ex stabilimento industriale, capace di produrre 100 volte la quantità di raccolto di un campo tradizionale, senza sprechi di acqua o di cibo: il sogno di molti agricoltori pare sia una realtà in Giappone

Qui la compagnia Mirai Group, specializzata in produzione agricola industriale, ha allestito una gigantesca coltura di insalata, capace di produrre 10 mila cespi di lattuga al giorno con il 99% di acqua in meno di quella richiesta da un campo tradizionale, e una riduzione dell’80% del cibo sprecato.

RECUPERO EDILIZIO. Nella serra – che in molti considerano un modello per i futuro – tutto è “ecosostenibile”, a partire dall’edificio che ospita la coltivazione: una vecchia fabbrica della Sony, abbandonata, di 2500 metri quadri di superficie, scelta come sede per il progetto all’indomani dell’incidente di Fukushima, che ha diffuso nel paese il timore di una contaminazione nucleare del suolo (la prefettura di Miyagi e quella di Fukushima sono confinanti).

 

ACQUA E LUCI. Al suo interno, sistemate su 18 griglie alte fino a 15 livelli, le piante crescono in coltivazioni idroponiche, dove le sostanze nutrienti non sono sparse nel suolo, ma disciolte in acqua e distribuite e assorbite in maniera misurata e controllata.

 

“SOLI” ARTIFICIALI. 17.500 luci LED, progettate dalla GE Japan, illuminano le colture con una lunghezza d’onda che favorisce la fotosintesi e la divisione cellulare, e simulano un ciclo giorno-notte accelerato per incrementare la resa del raccolto, che cresce a 2 volte e mezzo la velocità normale. I LED, lo ricordiamo, durano più a lungo e consumano il 40% in meno rispetto alle lampadine a fluorescenza (ai loro ideatori è andato il Nobel per la Fisica 2014).

 

NIENTE SPRECHI. A differenza di quanto avviene in un normale campo agricolo, l’acqua non filtra nel suolo, disperdendosi, ma viene continuamente riciclata e riutilizzata per nutrire le piante; anche l’acqua che evapora dalle colture è recuperata e convogliata sulle piante, con un sistema che mima – senza sprechi – il ciclo dell’acqua e della pioggia dell’atmosfera terrestre. Il genere di pianta coltivata è la lattuga a foglie, non quella incappucciata: senza la presenza di un cuore duro all’interno, il 95% della pianta è edibile e risultano perciò estremamente ridotti gli sprechi.