Fertilizzanti idrosolubili per la fertirrigazione

Per fertirrigazione s’intende la distribuzione di fertilizzanti disciolti nell’acqua irrigua.
Per effettuarla è necessario disporre di un impianto di micro-irrigazione, e di un'attrezzatura che immetta il fertilizzante nell’acqua irrigua, nelle dosi volute.
Il concime può essere in forma solida o in forma liquida e va preventivamente sciolto in un contenitore detto Soluzione Madre Concentrata.

A) Fertilizzanti idrosolubili per Fertirrigazione

La fertirrigazione ha numerosi vantaggi e, in particolare:
1) Permette di distribuire gradualmente i fertilizzanti, in particolare gli azotati, man mano che le piante ne hanno bisogno;
2) Richiede poco impegno come manodopera per la distribuzione;
3) Non richiede ai mezzi meccanici di entrare nel campo e permette quindi sia di evitare eccessivi calpestamenti del suolo che di intervenire quando il terreno non è accessibile, ad esempio per l’eccessiva altezza delle piante;
4) Migliora l’efficienza del fertilizzante (nutriente), che ha sempre bisogno dell’acqua per essere assorbito dalle piante.

Tabella 1 - Elenco dei principali fertilizzanti solubili e loro solubilità in acqua in gr/litro a 0°C e a 20°C

Vi sono però anche alcuni limiti, perché la fertirrigazione:
1) Richiede un impianto irriguo che garantisca una uniforme distribuzione dell’acqua (ad esempio un impianto a goccia, ma non a scorrimento).
2) A causa di impianti irrigui o loro gestione poco precisa ed efficiente, e/o particolari condizioni limite del terreno, si possono avere perdite per dilavamento.
3) Non permette l’approfondimento nel terreno del potassio e, soprattutto, del fosforo, che in parte devono essere distribuiti in pre-trapianto con i sistemi tradizionali.
4) Può essere adottata solo sulle colture irrigue e talora richiede l’effettuazione di irrigazioni solo allo scopo di distribuire il fertilizzante.
Di conseguenza prima di scegliere la fertirrigazione si devono attentamente valutare tutti i vantaggi e gli svantaggi nella specifica situazione in cui s’intende operare.
   In generale la fertirrigazione è più facilmente adottabile in tutte le situazioni in cui è indispensabile una regolare e precisa irrigazione, come ad esempio nelle colture protette, nelle colture fuori suolo, in quelle pacciamate e in generale nelle regioni più aride. Va inoltre ricordato che, nel caso in cui l’acqua d’irrigazione bagni le piante, si deve fare attenzione ad evitare i danni da salinità, o da macchie, analogamente a quanto indicato per la concimazione fogliare.

B) Fertilizzanti: Miscibilità e compatibilità
   Durante la preparazione delle soluzioni nutritive occorre considerare la miscibilità e la compatibilità tra i diversi fertilizzanti.
Per la preparazione della soluzione nutritiva bisogna tenere in considerazione la dotazione chimica dell’acqua e le specifiche esigenze della specie coltivate in relazione alla fase fenologica, oltre ai fattori climatici e alle caratteristiche chimiche e fisiche del terreno e/o substrato di coltivazione.
Successivamente si procederà all’integrazione degli elementi nutritivi utilizzando preferibilmente fertilizzanti semplici idrosolubili, ma anche composti NPK (idrosolubili solidi e/o liquidi).

   Nella preparazione della soluzione nutritiva concentrata è importante prestare molta attenzione alla compatibilità chimica (miscibilità) dei fertilizzanti utilizzati.
Mescolando infatti alcuni fertilizzanti tra loro nella stessa vasca concentrata, avvengono delle reazioni chimiche che possono originare precipitati insolubili ed aumentare i rischi di occlusione dei gocciolatori oltre alla perdita di elementi nutritivi in una forma non assimilabile per le piante.

Come linea generale bisogna seguire le seguenti regole:
- Non mescolare mai nella stessa vasca fertilizzanti contenenti fosforo con fertilizzanti contenenti calcio;
- Non mescolare mai nella stessa vasca fertilizzanti contenenti solfato con fertilizzanti contenenti calcio;
- Non mescolare mai nella stessa vasca fertilizzanti contenenti fosforo con fertilizzanti contenenti magnesio. Il solfato di magnesio in mancanza di alternative risulta miscibile con i fertilizzanti contenenti fosforo (non si formeranno precipitati) se si lavora con concentrazioni basse e si rimane in ambiente acido/sub-acido (pH 5.5-6.2). 

Vediamo alcune di queste reazioni come possono avvenire:
 - Mescolando Nitrato di Calcio con Acido fosforico si forma fosfato dicalcico che precipita e ione nitrato che rimane in soluzione.
Ca(NO3)2 + H3PO4 = CaHPO4 ↓ + 2H+ + 2NO3-
 - Mescolando Nitrato di Calcio con Fosfato Monoammonico (MAP) si forma Fosfato dicalcico che precipita, ione ammonio e e ione nitrato che rimangono in soluzione. Ca(NO3)2 + NH4H2PO4 = CaHPO4↓+ NH4+ + H+ + NO3-
 - Mescolando Solfato di Potassio e Nitrato di Calcio si forma gesso che precipita e N di potassio che rimane in soluzione dissociato in ione Potassio e Nitrato - K2SO4 + Ca(NO3)2 = CaSO4↓ + 2KNO3

   La miscibilità e la compatibilità dei differenti concimi idrosolubili è un’informazione importante per l’operatore. Essa è di facile reperimento in bibliografia. Le società produttrici spesso riportano questo dato in catalogo prodotti o nelle schede tecniche degli stessi.

   Utilizzare i concimi semplici idrosolubili (sali puri) per preparare una soluzione nutritiva madre ed applicarla in fertirrigazione è considerata, da tecnici ed agricoltori, l’approccio migliore per una maggiore facilità di lavoro e per un contenimento delle spese, grazie al minore costo/unità fertilizzante del sale semplice rispetto al concime NPK idrosolubile.
Occorre però fare alcune considerazioni pratiche nei riguardi dell’utilizzo di un concime NPK idrosolubile; esso infatti, è come se fosse una soluzione nutritiva madre gia pre-miscelata a secco o in forma liquida, con indubbi vantaggi di praticità e facilità d’uso.
Nella realtà della pratica quotidiana spesso si devono affrontare situazioni legate ad una manodopera scarsamente specializzata o al tempo limitato a disposizione dell’agricoltore per la preparazione delle miscele, che possono essere causa di errori nella preparazione della soluzione nutritiva.

C) Fertilizzanti e Conducibilità elettrica "EC" in fertirrigazione
1^a parte: Il problema della salinità
2^a parte: Fertilizzanti: caratteristiche e modalità d’impiego

   In fertirrigazione è bene avere chiaro il concetto della salinità e della conducibilità elettrica "EC" dei principali fertilizzanti più comunemente utilizzati.
I fertilizzanti usati in fertirrigazione sono solidi o liquidi ad elevata solubilità, (in Spagna si definisce solubile un fertilizzante con un residuo insolubile in acqua a 15ºC, alla maggiore dose di impiego raccomandata, inferiore al 0,5%).

1^a) Il problema della salinità 
  Nelle zone siccitose, come quella del Sud Italia e del Sud della Spagna, la salinità costituisce spesso il principale fattore limitante della fertilità dei suoli. In queste zone, l’irrigazione è una pratica indispensabile e le piogge sono troppo scarse perché possano eliminare o lisciviare i sali del terreno, la stessa cosa succede nelle coltivazioni protette in serra. In condizioni di elevata umidità, i sali solubili originariamente presenti nel terreno sono trasportati a livelli inferiori, verso le falde acquifere sotterranee.
La salinità di un terreno può avere tre differenti origini:
1) Da un insediamento salino, vale a dire suoli formati su giacimenti salini, antichi bacini marini, rocce che liberino gran quantità di sali solubili, etc.
2) Dalle falde freatiche con elevato contenuto in sali che si accumulano nel terreno ogni volta che aumenta il loro livello.
3) Dal contenuto salino dell’acqua utilizzata per l’irrigazione, o a causa di un eccessivo ed incontrollato utilizzo di fertilizzanti; questa ultima causa è la più grave e su di essa possiamo esercitare azioni di controllo.
In generale, i fertilizzanti utilizzati in fertirrigazione, sono dei sali altamente solubili e dissociabili, cioè in soluzione si separano nei corrispondenti cationi ed anioni, generando un incremento specifico della EC.
   Questo implica un aumento della pressione osmotica della soluzione nutritiva assimilabile all’ambiente radicale, che è quello che ostacola l’assorbimento idrico dà parte della pianta. In bibliografia si possono trovare delle tavole di sensibilità, tolleranze e resistenze di diverse coltivazioni alla salinità in funzione della EC. Ricordiamo che non bisogna considerare solo la EC dell’acqua di irrigazione, ma bisogna considerare anche l’incremento di EC dovuto dall’aggiunta dei fertilizzanti.
   In sintesi, la sensibilità alla salinità di una coltura, dipende da numerosi fattori, quali la specie e lo stadio fenologico, la tecnica d’irrigazione, il sistema di coltivazione, la qualità dell’acqua d’irrigazione, il tipo di terreno/substrato, le condizioni climatiche, etc.. Si può considerare come idonea una EC totale di 2.000-3.000 µS/cm, con un massimo di incremento di EC dovuto al fertilizzante di circa 1.000 µS/cm.

Valori di EC dei principali fertilizzanti per fertirrigazione
   Di seguito (nella seconda parte) si riportano i valori di EC corrispondenti ai principali fertilizzanti maggiormente impiegati in fertirrigazione.
Questi valori sono stati determinati in laboratorio utilizzando acqua pura deionizzata e concentrazioni di fertilizzanti che rispecchiano i reali utilizzi in fertirrigazione. 
   I valori di EC riportati non possono essere direttamente considerati come aumenti di EC previsti in un determinato intervento irriguo, poiché questi dipendono direttamente da fattori intrinseci legati all’acqua d’irrigazione, dovuto principalmente al tipo di ioni presenti. In ogni caso, questi valori si possono utilizzare in modo orientativo o approssimato utile per paragonare i livelli di salinità indotti per ogni fertilizzante utilizzato.
Per poter utilizzare questo tipo di confronti, è interessante considerare l’equivalenza del contenuto dei nutrienti per ogni fertilizzante, come indicato in tabella 2-3-4. Per esempio, una stessa quantità di nitrato ammonico apporta più del doppio d’azoto che con il nitrato di calcio.

Quando si eseguono i calcoli degli apporti nutritivi necessari per una coltura è necessario considerare i conseguenti incrementi di EC che possono essere limitanti per la coltivazione, per cui è necessario avere chiaro le quantità relative di ogni fertilizzante necessario per coprire le esigenze nutritive della coltura.

2^a) Fertilizzanti: caratteristiche e modalità d’impiego
Nitrato ammonico 34,5%N
   Il contenuto d’azoto è per metà in forma nitrica e per metà in forma ammoniacale.
E’ molto utilizzato in fertirrigazione, tuttavia in idroponica e fuori suolo il suo utilizzo si riduce a dosaggi bassi, questo è dovuto alla fitotossicità dello ione ammonio (NH4+). Questa forma azotata è direttamente assimilabile per la pianta e, al di sopra di 1,0 mM/lt nella soluzione nutritiva, esso può presentare dei problemi di tossicità, per cui in coltivazione idroponica si usa nitrato ammonico solo in particolari situazioni di elevata domanda di azoto. Tuttavia, per la coltivazione in suolo esso è un fertilizzante il cui impiego offre molti vantaggi, ha potere acidificante, la forma ammoniacale è trattenuta dai colloidi del terreno (minimizzando le perdite per lisciviazione) ed è assorbita dalla pianta man mano che lo ione ammonio (NH4+) si trasforma in ione nitrico (NO3-) mediante il processo di nitrificazione realizzato dai batteri nitrificanti. L’EC di una soluzione di nitrato ammonico di 1 g/l in acqua pura è di 1,71 mS/cm, cioè, provoca aumenti di EC elevati.

Nitrato di calcio 15,5%N-NO3 e 26,5%CaO
   E' un fertilizzante molto impiegato in fertirrigazione. La somministrazione di quantità di calcio addizionali a quelli presenti nell’acqua di irrigazione risulta a volte vantaggioso rispetto a contenuti eccessivi di sodio, per prevenire la degradazione della struttura del terreno, e di magnesio o per prevenire fisiopatie causate da carenze calciche come il blossom-end-rot o marciume apicale, nei pomodori, peperoni e meloni, il tip-burn di lattughe o il bitter-pit di mele. Una piccola parte del contenuto azotato attorno all’1% è in forma ammoniacale, e può essere sufficiente per coprire le esigenze in azoto ammoniacale in coltivazioni idroponiche. Una soluzione di 1 g/l presenta una EC di 1,20 mS/cm, mostra livelli medio/alti di incremento di EC.

Nitrato di potassio 13%N-NO3 e 46%K2O
   Costituisce la fonte potassica più utilizzata in fertirrigazione. Una soluzione di 1 g/l in acqua pura presenta una EC 1,30 mS/cm, cioè, mostra incrementi di EC relativamente elevati.

Nitrato di magnesio 11%N-NO3 e 15,5%MgO
   E' impiegato solo in casi di potenziale carenza di magnesio. Una soluzione di 1 g/l presenta una EC di 0,88 mS/cm.

Urea 46%N-NH2
   E' il fertilizzante azotato con il maggior titolo, con il 46% di azoto in forma ureica che deve trasformarsi ad ione nitrico per essere assorbito dalle piante. L’urea non si impiega in coltivazione idroponica o fuori suolo, ma è utilizzata in fertirrigazione di coltivazioni su suolo, dove si trasforma nella forma nitrica dopo un passo intermedio nella forma ammoniacale. Queste trasformazioni dipendono da molti fattori quali umidità, temperatura, tipo di terreno, contenuto in sostanza organica, ecc..
Durante il suo processo di produzione industriale può restare nel prodotto finale un composto fitotossico denominato biureto. Come norma generale, il biureto deve essere inferiore al 0.3% per il suo impiego in fertirrigazione. Dal punto di vista della EC, essendo una forma organica non dissociata in soluzione, non provoca alcun aumento della EC addizionandola all’acqua di irrigazione, ma comunque aumenta la pressione osmotica.

Solfato ammonico 21%N-NH4 e 60%SO3
   E' impiegato in situazioni di potenziale carenza di zolfo, ha potere acidificante ed il suo uso in idroponica o in fuori suolo è molto limitato a causa del problema gia esposte relativo allo ione ammonio. Una soluzione di 1g/l presenta una EC di 2,00 mS/cm, cioè, provoca aumenti di EC  elevati, oltre ad avere un titolo azotato non elevato il suo impiego con acque di irrigazione saline è poco consigliabile, soprattutto se sono ricche in solfati.

Solfato potassico 50-52% K2O e 46.5-47.5 %SO3
   E' il secondo fertilizzante potassico più utilizzato. Il suo impiego viene indicato principalmente per situazioni di carenza potenziale di zolfo o per necessità di apportare potassio senza incrementi nel contenuto in azoto. Una soluzione di 1g/l mostra una EC di 1,54 mS/cm, per cui provoca aumenti di EC elevati, si consiglia di limitare il suo impiego in caso di acque ad elevata salinità, soprattutto se in esse predomina lo ione solfato.

Solfato di magnesio 16%MgO e 32%SO3
   E' generalmente la fonte di magnesio usata in fertirrigazione quando ci si trova di fronte a situazioni di potenziali carenze magnesiache, poiché si apporta il magnesio necessario senza modificare l’equilibrio NPK. Una soluzione di 1 g/l ha una EC di 0,71 mS/cm; è un fertilizzante che provoca incrementi bassi di EC.

Fosfato monoammonico 12%N-NH4 e 61%P2O5
   E' il fertilizzante fosfatico solido più utilizzato in fertirrigazione. In coltivazione idroponica e fuori suolo il suo utilizzo è limitato poiché la totalità del contenuto azotato è in forma ammoniacale. Una soluzione di 1g/l ha una EC di 0,80 mS/cm, cioè, provoca incrementi bassi di EC.

Fosfato monopotassico 52%P2O5 e 34%K2O
   Si tratta di un fertilizzante di eccellenti qualità fisico-chimiche e nutrizionali, ma con un prezzo molto elevato. In idroponica e in fuori suolo può essere utilizzato con acque molto buone, con scarsa presenza di bicarbonati, dove l’impiego di acido fosforico fa scendere il pH fino a valori eccessivamente bassi. Una soluzione di 1g/l presenta una EC di solo 0,70 mS/cm. È un fertilizzante che provoca aumenti di EC molto bassi.

Cloruro di potassio 60%K2O
   E' un fertilizzante con un elevato titolo in potassio, ma con l’inconveniente di apportare un elevata quantità di cloruro, è per questo motivo che il suo uso rimane relegato ad acque di buona qualità, con livelli di cloruri nulli o molto bassi. Una soluzione di 1 g/l ha una EC di 1,90 mS/cm., provoca incrementi di EC molto alti.

Cloruro di sodio (NaCl)
   E' conosciuto come sale da tavola. Si usa in situazioni di acqua di bassa EC in coltivazioni come il pomodoro che richiedono valori di EC relativamente alti per favorire processi di maturazione, fermezza del frutto e, soprattutto per aumentare il contenuto in zuccheri. La EC di una soluzione di 1 g/l di cloruro di sodio in acqua pura è di 2,00 mS/cm, si tratta di un prodotto economico che genera incrementi di EC molto elevati