Importanti aspetti tecnici per la gestione delle coltivazioni in fuori suolo da non trascurare

Le colture in fuori suolo, nate per consentire coltivazioni intensive anche in assenza di terreni idonei, rappresentano l'elemento chiave nella ricerca di una soluzione integrata ad una serie di problemi che le coltivazioni protette in Italia e nel mondo stanno cercando di risolvere.
Quali problemi?:
 1 - Difficoltà per la programmazione delle produzioni nell'arco dell'anno;
 2 - Sempre maggiore richiesta di standard qualitativi costanti ed elevati;
 3 - Riduzione dei costi di gestione, soprattutto in relazione ai fabbisogni di manodopera;
 4 - Rilevante impatto ambientale legato allo smaltimento di notevoli quantitativi di materiali reflui, sia solidi, come le plastiche per le coperture delle serre, i vasi ed i contenitori, i substrati di coltivazione, ecc., sia liquidi, come le acque di drenaggio contenenti elementi nutritivi e residui di fitofarmaci.
 5 - Risparmio idrico ed energetico.

Tali problemi sono stati fino ad oggi affrontati secondo un approccio che tende a mantenere distinti i vari aspetti, e le soluzioni individuate coinvolgono accorgimenti e tecniche differenti, scarsamente o per niente integrate tra loro.
L'adozione delle coltivazioni idroponiche o in fuori suolo, viceversa, consentirebbe strategie di intervento globali finalizzate all'individuazione di sistemi di produzione "a ciclo chiuso" in cui apporti e perdite siano regolati in modo da massimizzare l'efficienza di utilizzazione degli input minimizzando gli output.
Se si considera l'esigenza di crescente automazione e la necessità di ridurre l'inquinamento, l'adozione di queste tecniche appare quasi una naturale evoluzione delle colture protette. In particolare i provvedimenti legislativi rivolti a penalizzare le attività produttive "inquinanti" rendono impellente il passaggio a coltivazioni più rispettose dell'ambiente stesso.

Trattandosi, tuttavia, di sistemi tecnologicamente avanzati per raggiungere gli obiettivi prefigurati essi richiedono investimenti elevati e la corretta gestione di tutti i fattori coinvolti nel processo produttivo.
Il ricorso alle tecniche di coltivazione in fuori suolo deve, infatti, accompagnarsi ad uno studio di strutture e di protezioni più efficienti e durature, ad una riduzione dell'uso dei fitofarmaci, sviluppo di nuovi e più efficaci sistemi di controllo della nutrizione idrica e minerale, adozione di tecniche di climatizzazione delle serre, aumento del livello di automazione, ecc..
Si tratta dunque di realizzare un processo di "innovazione tecnologica" della serricoltura, finalizzato alla standardizzazione dei sistemi produttivi e delle produzioni, sia sotto l'aspetto qualitativo che quantitativo, ed alla riduzione dell'impatto ambientale.

Gestione dell'acqua e dell'irrigazione
Nelle colture idroponiche e fuori suolo su substrato di coltivazione, la programmazione razionale del turno e del volume irriguo è condizione necessaria ai fini del massimo rendimento produttivo e dell'ecocompatibilità del sistema.
La pratica irrigua mira a mantenere, nel contenitore e nel volume di substrato interessato dall'apparato radicale, condizioni di umidità e di concentrazione dei nutrienti favorevoli allo sviluppo delle piante.
Le tecniche irrigue adottate per le colture di pieno campo non sono immediatamente trasferibili alle colture protette e, meno che mai, alle coltivazioni in fuori suolo. Occore dunque sviluppare una specifica tecnica di gestione dell'irrigazione che consenta di ottimizzare le produzioni dal punto di vista quali-quantitativo in presenza di risorse idriche limitate e spesso di scarsa qualità (per es. cattiva qualità dell'acqua a causa di un eccessiva salinità).

Le tecniche di coltivazione in fuori suolo sono state messe a punto in ambienti con clima tipicamente continentale e su colture condotte sotto apprestamenti protetti dotati di sofisticati sistemi per il controllo delle condizioni ambientali, (Vedi Olanda).
Il trasferimento di queste tecniche negli ambienti mediterranei ha messo in luce alcuni problemi legati soprattutto alla particolare situazione climatica tipica di questo ambiente. Nei nostri ambienti (clima mediterraneo) il clima è molto variabile, con forti escursioni giornaliere e stagionali della temperatura e dell'umidità dell'aria e con frequenti condizioni di elevata radiazione solare, ridotta umidità relativa ed alta temperatura sia dell'aria che del substrato.
Gli elevati investimenti rendono necessaria un'utilizzazione continua degli impianti e questo può determinare la necessità di un condizionamento termico (riscaldamento e/o raffreddamento) della serra, della soluzione nutritiva e del substrato nei mesi invernali ed estivi per evitare stress termici a livello radicale.
In molte zone inoltre, si comincia a presentare il problema della disponibilità di acqua irrigua di buona qualità soprattutto a causa dell'aumento della salinità. Questo problema interessa ovviamente anche le colture in piena terra, è d'altra parte indubbio che l'uso di acque saline possa complicare moltissimo la gestione delle soluzioni nutritive nei sistemi senza suolo, ed obbliga a seguire particolari accorgimenti per evitare danni alle piante e perdite di produzione.
Problema cruciale nella gestione della fertirrigazione è la messa a punto di metodi attendibili per la determinazione del momento dell'intervento irriguo e del volume di adacquamento. Infatti, qualunque sia la tecnica irrigua utilizzata la corretta gestione dell'irrigazione può essere realizzata solo se sono disponibili sufficienti informazioni sullo stato idrico del sistema substrato/suolo-pianta-atmosfera e se queste informazioni vengono elaborate correttamente.
Le tecniche di gestione e di fertirrigazione per le colture fuori suolo si basano sulla valutazione finale dell'acqua di drenaggio percolata dal substrato e recuperata dopo la fertirrigazione.

Sistemi a "Ciclo aperto" e a "Ciclo chiuso"
Attualmente gli impianti più diffusi utilizzano sistemi di gestione della soluzione definiti aperti, caratterizzati da un continuo apporto di soluzione nutritiva alla coltura, sempre fresca ed erogata in eccesso rispetto al fabbisogno giornaliero. Di questa solo il 60-80% è assorbita dalla coltura, mentre la restante parte è lasciata percolare dal substrato di coltura in modo da ottenere un'adeguata lisciviazione; il percolato o drenato è disperso nell'ambiente o, nel migliore dei casi, utilizzato per la concimazione di altre colture in pieno campo.
Attualmente la gestione dell'irrigazione nelle colture su substrato artificiale a ciclo aperto, per limitare i rischi, si basa sull'impiego di volumi idrici superiori alle reali esigenze della coltura in modo di avere un drenaggio del 20-40%.
La frequenza giornaliera delle fertirrigazioni va da 2-3 interventi in inverno, fino a 8-12 in estate. Questo regime idrico se da una parte assicura una costante umidità del substrato di coltivazione e consente un effetto dilavante che previene eccessi di salinità, dall'altro determina uno spreco di elementi nutritivi con ripercussioni negative sia per quanto riguarda il costo di produzione sia per il notevole impatto ambientale che tale tipo di gestione comporta.

Aspetti agroambientali
In una moderna attività orto-floro-vivaistica, le possibili azioni di rilevante impatto ambientale possono essere quelle di seguito elencate:
  1 - gestione dell'acqua e dell'irrigazione;
  2 - gestione della concimazione;
  3 - gestione della difesa delle colture.
In particolare, il notevole impatto ambientale legato alla dispersione nell'ambiente di grossi quantitativi di fertilizzanti rende necessaria una più accurata gestione della soluzione nutritiva.

I sistemi di coltivazione in fuori suolo possono essere considerati come una componente di tre sotto-sistemi interconnessi tra loro:
  1 - interazione contenitore/substrato di coltivazione;
  2 - interazione pianta/ambiente;
  3 - tipologia di impianto di irrigazione.
Non è possibile esaminare tutti i fattori singolarmente, ma bisogna considerarli nella loro globalità.
Il substrato di coltivazione non può essere valutato separatamente dal contenitore, la cui forma e capacità di drenaggio, inerzia termica, ecc. interagiscono e condizionano la sua funzione.
In relazione al mezzo di coltura impiegato le tecniche di coltivazione in fuori suolo o idroponiche possono essere distinte in coltivazioni in mezzo solido o in mezzo liquido.
Quelle in mezzo solido utilizzano substrati di coltivazione naturali o artificiali con impianti di microirrigazione a goccia o subirrigazione, mentre quelle in mezzo liquido non utilizzano substrati ma solo la soluzione nutritiva acquosa (NFT, Floating system, Idroponica, aeroponica, ecc.).
Nel caso delle coltivazioni in substrato, è determinante la scelta del materiale ai fini della gestione della nutrizione idrica e nutritiva, per le implicazioni tecniche, economiche e di ecocompatibilità che essa comporta.