Selezione del substrato

2.1.5.1.2.1. Il substrato Jiffy Preforma

Il substrato inizialmente selezionato per condurre le prove di crescita nell’ambito del progetto Zephyr è risultato essere il VECO3 Preforma Plug-OB, costituito da terreno Jiffy®, torba di sfagno e fibra di cocco.

Per rispondere alle esigenze dei coltivatori moderni, la maggior parte dei prodotti Jiffy è progettata per essere utilizzata con i sistemi di automazione che sono oggi disponibili in ogni serra. In particolare, il sistema di coltivazione in zollette Preforma è divenuto parte importante dell’industria della coltivazione in serra, dell’orticoltura, della produzione di talee e della propagazione forestale in tutto il mondo.

Un agente legante aggiunto ai substrati consente alle zollette di mantenere la propria forma (stabilita sulla base del contenitore selezionato dall’acquirente) nel corso dell’utilizzo.

Si tratta di un substrato sterile con un pH bilanciato ed è raccomandabile che il valore si mantenga tra 6 e 7. Essendo dotati di una quota di nutrienti, non necessitano dell’utilizzo di soluzioni nutrienti in sostituzione dell’acqua.

Proprietà fisiche e idrauliche del substrato Jiffy Preforma (Fig. 45)

Il termine “riserva utilizzabile” (total available water) è un parametro chiave nel campo dell’irrigazione che indica la capacità del suolo di trattenere acqua disponibile per le piante. Dopo pesanti precipitazioni o intense irrigazioni, il suolo drena acqua fino al raggiungimento della capacità di campo, ovvero la quantità massima di acqua che un terreno ben drenato può trattenere contro la forza di gravità o il quantitativo di acqua residua nel momento in cui il drenaggio mostra un drastico rallentamento. In assenza di una somministrazione ulteriore di acqua, il contenuto idrico della zona radicale decresce come risultato dell’assorbimento da parte delle radici delle piante. Man mano che l’assorbimento procede, l’acqua residua viene trattenuta dalle particelle di suolo con forza intensa, il che rende progressivamente più complesso un ulteriore assorbimento da parte delle piante. Il punto in corrispondenza del quale non è possibile alcun assorbimento ulteriore è

73 detto punto di appassimento (wilting point) (FAO, 1998). La riserva utilizzabile si può dunque definire come la differenza tra la quantità di acqua presente nel suolo alla capacità di campo e al punto di appassimento. Per suoli naturali generalmente si utilizzano valori di pressione pari a -10 o -30 kPa per la capacità di campo e - 1500 kPa per il punto di appassimento (FAO, 1979). Prima del raggiungimento del wilting point è possibile identificare una soglia al di sotto della quale le forze di attrazione tra matrice solida e particelle di acqua risultano così elevate da generare delle difficoltà di estrazione da parte delle piante con rallentamento del trasporto dalle radici alle foglie e impossibilità di compensazione delle perdite per traspirazione, entrando così in uno stato di stress (FAO, 1998). La frazione di riserva utilizzabile che la pianta può estrarre prima di entrare in uno stato di stress idrico è detta “riserva facilmente utilizzabile (easy available water - EAW) ed assume valori variabili in base al tipo di suolo, alla specie, alla profondità delle radici e al sistema di irrigazione impiegato. Boodt e Verdonck (1992) la definirono come differenza tra il contenuto di acqua in corrispondenza di una aspirazione pari a 1 e 5 kPa (Raviv, 2007).

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2.1.5.1.2.2. Analisi delle proprietà idrauliche del suolo, sotto lampade LED e a fluorescenza, in assenza di piante

Si è scelto di esprimere l’umidità dei panetti di suolo come percentuale in volume di acqua totale, assumendo come volume totale occupabile il valore del volume occupato dai pori.

Percentuale in volume di acqua =

(peso totale del panetto umido – peso della materia secca)/ volume totale dei pori

 Proprietà fisiche del substrato Jiffy Preforma: Densità apparente: 0.082 g/cm3

Porosità: 95% del volume totale Materia secca: 5% del volume totale Volume del panetto: 27 cm3

Volume totale dei pori: 95% di 27 cm3 = 25.65 cm3

Volume occupato dalla materia secca: 5% di 27 cm3 = 1.35 cm3 Peso della materia secca: volume materia secca * densità apparente = 1.35 cm3 * 0.082 g/cm3= 0.11 g

In assenza di piante, la perdita giornaliera di acqua (corrispondente alla perdita in peso fresco) da parte del suolo è causata solo dall’evaporazione.

Nell’ottica di valutare l’evaporazione giornaliera dei panetti di suolo esposti a luci LED e a fluorescenza all’interno di una camera di crescita, è stato monitorato il peso fresco di 12 panetti Jiffy da 27 cm3 di volume, inizialmente saturati (~80% di umidità), al tempo 0 e dopo 3-5-6-7-10 giorni. Le condizioni in cui sono stati incubati sono state le seguenti (Tab. 2):

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Tipologia di illuminazione

Luci LED Lampade a fluorescenza

Umidità relativa dell’aria

~ 70% ~ 70%

Temperatura 22°C 22°C

Aerazione Sistema di aerazione indipendente (basato su ventole) per ogni ripiano

Sistema di aerazione generale (basato su ventole) per tutti I ripiani

Tab. 2. Condizioni di incubazione dei panetti di suolo 2.1.5.1.2.3. Selezione del sistema di irrigazione

Sulla base delle proprietà fisiche ed idrauliche del substrato Preforma, nell’ambito del progetto Zephyr si è stabilito di selezionare un metodo di irrigazione comunemente utilizzato per le coltivazioni idroponiche, scegliendo tra un sistema a goccia ed uno a subirrigazione. Nel caso di specie latifoglie, il sistema a goccia può presentare seri limiti, soprattutto considerando dei vassoi ad alta densità di semenzali come i multiplugs. L’acqua tende difatti a fermarsi sulle foglie superiori laddove è possibile che si formino dei depositi calcarei, causando così una limitazione della traspirazione. Un sistema a subirrigazione risulta dunque essere più vantaggioso.

Fin quando i semenzali siano dimensioni limitate, l’acqua viene persa essenzialmente per evaporazione dagli strati superficiali del panetto di terra ma una volta che le foglie si siano espanse al punto da coprire totalmente il suolo, la traspirazione diventa il processo primario nella regolazione dell’equilibrio idrico del sistema. Nelle prime fasi di sviluppo è dunque necessario mantenere gli strati superficiali del suolo ben inumiditi e tale scopo può essere raggiunto associando un sistema a subirrigazione con dei nebulizzatori dall’alto.

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2.1.5.1.2.4. Definizione del tempo minimo di immersione dei vassoi in acqua

Partendo da un vassoio da 104 alloggiamenti (Herkuplast® QPD104VW), ognuno contenente un panetto di Jiffy Preforma da 27 cm3, conservato a 4°C per alcune settimane e caratterizzato da un contenuto in volume di acqua pari al 44.4%, è stato misurato il tempo minimo di immersione necessaria affinchè il terreno raggiunga nuovamente il 52% in volume di acqua (limite superiore del range EAW), a temperatura ambiente e senza sistemi di aerazione a ventole attivi. Il panetto inumidito è stato dunque posizionato sotto lampade LED Valoya® per calcolare il tempo necessario al raggiungimento del limite inferiore del range EAW pari al 42% di acqua (v/v), in presenza e assenza di ventole attivate.

2.1.5.1.2.5. Valutazione di substrati alternativi

Il limite maggiore del substrato Jiffy Preforma è risultato essere il difficile controllo del processo di disidratazione rapida, che può causare problemi gestionali in assenza di un sistema di irrigazione automatizzato e dotato di temporizzatore. Come precedentemente descritto, infatti, il terreno Jiffy necessiterebbe di molteplici cicli di irrigazione giornalieri per mantenere il substrato entro il range dell’EAW.

Si è dunque stabilito di valutare substrati alternativi, utilizzati comunemente nei vivai italiani, al fine di studiarne il comportamento idraulico (Fig. 46):

 Jiffy Preforma

 Substrato misto 1 (20:10:1; Substrato a base di torba scura Brill Type 3 Special : perlite: sabbia di fiume)

 100% perlite

 100% pozzolana

 Substrato misto 2: ½ Substrato a base di torba scura Brill Type 3 Special, ½ pozzolana

 100% sabbia di fiume

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Figura 46. Analisi delle proprietà idrauliche di differenti substrati