Coltivazione e fertirrigazione in fuori suolo in serra

Con il termine "Fuori Suolo" generalmente si intende descrivere tutti quei sistemi di coltivazione condotti al di fuori del terreno e "Fertirrigazione" quella tecnica che utilizza l'acqua irrigua come veicolo di sostanze nutritive per le piante.
L'interesse che queste tecniche di coltivazione stanno riscuotendo risulta legato alla possibilità di ottenere buone produzioni sia dal punto di vista quantitativo e qualitativo e di contenere in modo significativo l'impatto sull'ambiente. 

L'attività di ricerca nell'ambito delle colture senza suolo ha portato alla realizzazione di diversi sistemi colturali, che si distinguono per i volumi e le modalità degli apporti idrici, la gestione della nutrizione, la forma e la dimensione dei moduli di coltivazione e la presenza o meno di un substrato di diversa natura. 
La coltivazione e la fertirrigazione in fuori suolo ed in serra, richiede una maggiore professionalità dei tecnici e degli operatori, in figura 1 sono riportati i principali parametri da misurare in serra, che è necessario conoscere e gestire.

Tab. 1 – Riepilogo dei principali parametri da misurare in serra.

I numerosi impianti, attualmente in uso, sono riconducibili ai seguenti grandi gruppi:

- Sistemi di coltivazione senza substrato, che non prevedono l'impiego di supporti organici o minerali per l'ancoraggio delle radici delle piante. A tale gruppo appartengono l'NFT (Nutrient Film Tecnique), l'aeroponia adatta per colture di limitato sviluppo vegetativo (lattughe), dove la funzione di supporto delle piante viene svolta da pannelli in materiale plastico, e la coltivazione "galleggiante" su vasche di soluzione nutritiva (Floating System). 
- Sistemi di coltivazione su substrato, che prevedono l'impiego di un determinato volume di substrato per garantire oltre all'ancoraggio delle radici anche un volano idrico-nutrizionale. Questi ultimi si distinguono ulteriormente nei seguenti modi di coltivazione:
  - su substrati naturali organici (torba, cocco, vinacce, ecc.);
  - su substrati naturali minerali (pomice, lapillo, ecc.);
  - su substrati derivanti da processi industriali di espansione o fusione di rocce naturali (perlite, vermiculite, lana di roccia, argilla espansa, ecc.).

Un altro raggruppamento delle tecniche di coltivazione fuori suolo può essere fatto in base alla gestione della soluzione nutritiva distinguendo due categorie: 
- sistemi a ciclo aperto che prevedono, ad ogni irrigazione, l'alimentazione delle piante con soluzione fresca, senza recuperare la quota della stessa drenata dai moduli di coltivazione; 
- sistemi a ciclo chiuso che invece prevedono il riciclo della soluzione di drenaggio, previa reintegrazione dei valori di conducibilità elettrica e pH e disinfezione. 

La tecnica basata su film nutritivo (NFT) rappresenta il sistema classico di coltivazione idroponica.
Il principio della coltivazione NFT consiste nel far circolare all'interno di moduli di coltivazione (canalette) una soluzione nutritiva, in modo da creare un sottile film di 1 -2 cm in cui risulta parzialmente immerso l'apparato radicale della coltura. Il sistema prevede il recupero della soluzione che dopo aver apportato nutrimento a tutte le piante viene convogliata in un serbatoio, per poi essere reimmessa in circolo, previa reintegrazione, nei moduli di coltivazione. 
Il limite applicativo più grave è rappresentato dalla difficoltà di realizzare coltivazioni a ciclo lungo (4-5 mesi) a causa dell'elevato sviluppo dell'apparato radicale, che risulta esposto a precoce invecchiamento e alla perdita di funzionalità.
Il ricircolo della soluzione nutritiva e l'assenza del substrato rappresentano i principali pregi del sistema NFT, in quanto consente risparmio di acqua ed elementi nutritivi, riduzione di impatto ambientale ed elimina i costi del substrato. 

La tecnica aeroponica trova ridotta applicazione a livello produttivo ed è rivolta soprattutto a specie orticole di limitato sviluppo vegetativo (lattughe) oppure per altre coltivazioni come la fragola e il crisantemo.
Le colture si sviluppano al di fuori di un substrato solido e la funzione di supporto delle piante viene svolta da pannelli di plastica o di polistirolo, disposti orizzontalmente o su piani inclinati, sostenuti da un'intelaiatura in tondino di ferro, in modo da creare dei cassoni chiusi di sezione quadrata o triangolare, all'interno dei quali si sviluppano le radici. 
L'apporto di acqua e nutrienti avviene per mezzo di una soluzione nutritiva, erogata direttamente sulle radici per mezzo di spruzzatori, inseriti opportunamente su di una tubatura in polietilene o polivinilcloruro (PVC), alloggiata all'interno dello stesso modulo di coltivazione.
Rispetto alla coltivazione NFT, la areoponica consente una maggiore economia di acqua e di fertilizzanti, per i minori volumi impiegati; inoltre risulta migliore l'aerazione degli apparati radicali, che sono pero maggiormente esposti a stress termici, soprattutto nel periodo estivo.

La coltivazione su supporti galleggianti in vasche riempite di soluzione nutritiva ha trovato diverse forme d'applicazione che si distinguono essenzialmente per il volume della soluzione e per le modalità di ricircolo e ossigenazione della stessa. 
Il Floating system, in particolare, prevede la costruzione di vasche profonde 20-30 cm realizzate con l'impiego di materiali di basso costo, se non scavate direttamente nell'interno della serra.
Dopo l'impermeabilizzazione con film di polietilene, le vasche vengono riempite di soluzione nutritiva completa di micro e macroelementi. Tale tecnica viene principalmente utilizzata per la produzione di specie da taglio e aromatiche, si presta bene anche per la coltivazione del basilico. 
Il supporto delle piante è rappresentato da pannelli di polistirolo nei quali vengono ricavate delle fessure coniche che contengono modeste quantità di substrato (perlite o vermiculite) su cui viene disposto il seme. Per la produzione di specie da cespo (lattughe) anziché fessurazioni lineari, i pannelli presentano degli alloggiamenti per il cubetto di semina. 
Il sistema risulta particolarmente interessante per i costi contenuti di realizzo e gestione, legati alla limitata presenza di dispositivi automatici di controllo e correzione della soluzione nutritiva. In pratica si bada a ripristinare il volume della vasca con acqua, quindi a riportare la conducibilità elettrica EC e il pH ai valori di riferimento con l'aggiunta di soluzioni madri concentrate. L'unico controllo necessario durante la coltivazione riguarda il contenuto in ossigeno, importante per lo sviluppo e la corretta funzionalità delle radici (5-6 mg/litro di Ossigeno).

Le coltivazioni su substrato rappresentano le tecniche di coltivazione fuori suolo che negli anni hanno trovato una maggiore applicazione poiché richiedono una gestione più semplice rispetto ai sistemi senza substrato. Infatti, la possibilità di garantire un ancoraggio solido alle radici riduce sensibilmente le varie cause di problemi in fase di produzione.

Un impianto di coltivazione su substrato si realizza attraverso le seguenti fasi: 
- preparazione della serra; 
- scelta del substrato; 
- realizzazione dell'impianto di irrigazione; 
- gestione della nutrizione. 
La zona d'appoggio del substrato (lastre o sacchi) deve essere sistemata in piano per evitare gradienti nel contenuto d'acqua all'interno del modulo.
In generale si può affermare che coltivare fuori suolo non è cosa impossibile ma deve essere realizzata da operatori con un buon livello di preparazione. 
 L'aspetto negativo è rappresentato dalle temperature estive che risultano in genere tanto elevate da limitare lo sviluppo della pianta anche a causa dell'eccessivo riscaldamento della soluzione nutritiva.
E' indispensabile quindi scegliere strutture di protezione costruite in modo tale da limitare il problema, cioè facilmente ombreggiabili e arieggiabili, sia dal colmo che lateralmente e di dimensioni tali da creare un volano termico capace di mitigare i rapidi abbassamenti della temperatura nei periodi invernali o le massime termiche nei mesi estivi.
In pratica il rapporto tra l'unita di superficie protetta e il volume della serra deve essere di almeno 1 a 4. La copertura può essere di film plastico o di altro materiale come lastre rigide di plastica o di vetro.