Department of Horticultural Sciences
Texas A&M University, Dallas Research & Extension Center
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Traduzione della relazione presentata al Convegno "La Gestione delle Risorse Idriche nel Florovivaismo" - Pescia (PT) - 3/09/2004

Occorre però dire che per queste colture non ci sono praticamente dati né sulla produttività intesa come quantità di sostanza fresca o secca prodotta per unità di superficie nell'unità di tempo, né sulle effettive esigenze d'acqua e nutrienti. Inoltre, molte pratiche sembrano basate su di una cattiva conoscenza della fisiologia vegetale. Ad esempio, la convinzione che le colture rispondano sempre e comunque alla concimazione azotata non tiene conto del fatto che la relazione tra la crescita e la disponibilità di N nel mezzo di crescita è solitamente di tipo asintotico (Hannan, 1998; Henry et al., 1992; Marschner, 1995; Nelson, 1991), cioè la crescita aumenta fino ad un certo livello per poi stabilizzarsi e addirittura diminuire a livelli più alti (Cabrera, 2000a, 2003b; Cabrera e Devereaux, 1998) (Figura 1).
Inoltre spesso si ignora o si dimentica che l'assorbimento nutritivo è un processo attivo che richiede energia ed è regolato metabolicamente, e che pertanto non necessariamente un aumento della disponibilità di un nutriente nella zona radicale si traduce in un aumento dell'assorbimento radicale (Cabrera, 2000a; Marschner, 1995), mentre aumenta la lisciviazione ed il rischio della tossicità minerale o dello stress salino o di (Cabrera and Devereaux, 1998; Cabrera and Evans, 2001; Maas, 1990).

        
Figure 1. Crescita di piante di Ilex opaca, Lagerstroemia X 'Tonto' e rosa (di serra) coltivate in vaso con diverse concentrazioni di azoto nell'acqua di fertirrigazione. Dati riportati da Cabrera (2000a, 2003a) e da Cabrera e Devereaux (1998).

Il mantenimento di valori ottimali di umidità e di concentrazione di nutrienti nella zona radicale di colture allevate in contenitore, in suolo poco profondi o in banquette, cioè in sistemi caratterizzati da un ridotto volume di substrato/terreno, richiede irrigazioni e fertilizzazioni frequenti e ciò spesso porta ad una sorta di circolo vizioso (Bunt, 1998; Wright and Niemiera, 1987): le abbondanti e frequenti irrigazioni aumentano le perdite per lisciviazione dei nutrienti, che così devono essere forniti in continuazione e così via.
Infine, altri due fattori contribuiscono all'uso eccessivo di acqua e di fertilizzanti nelle colture florovivaistiche: i) per ragioni commerciali facilmente comprensibili non si ammettono sintomi, neppure lievi, di disordini nutrizionali ; ii) i costi per l'acqua e per i fertilizzanti incidono molto poco sui costi totali di produzione rispetto ad altri fattori produttivi come la manodopera e l'energia (Hanan, 1998).
Tutto ciò è all'origine della scarsa efficienza d'uso dell'acqua e dei fertilizzanti e delle notevoli perdite di nutrienti, fino al 50-60% di quelli distribuiti con le concimazioni e le fertirrigazioni (Ristvey et al., 2004; (Cabrera et al., 1993). Ad esempio, in una coltura tipica di serra si può avere una lisciviazione annua fino a 3.000 kg ha-1 (Cabrera et al., 1993, 1995), con evidenti ricadute sull'ambiente cirostante. Dreesen and Walker (1991) e McAvoy et al. (1992) hanno riportato che in dieci anni l'azoto nitrico può accumularsi fino a concentrazioni di 2.000 kg/ha nel terreno di serre commerciali o sperimentali. Da una serie di studi condotti in Francia (Morisot, 1978) e in California (Cabrera and Evans, 2001) è emerso che il contenuto di azoto nitrico nel terreno di serre coltivate a garofano o a rosa oscilla tra 500 to 1.700 kg/ha. Oltre all'effetto specifico dell'N, l'eccessiva fertilizzazione azotata può aumentare la salinità del terreno e ridurre così la crescita e lo sviluppo delle piante. Infatti, una concentrazione di N nitrico nel terreno di 700 mg/L, come quella trovata in alcune serre da Cabrera e Evans (2001) in alcune colture di serra di rosa, corrisponde ad un valore di conducibilità elettrica (EC) di circa 5 mS/cm, un valore bene al di sopra di quello massimo per questa specie floricola (3 mS/cm; Cabrera and Perdomo, 2003). Per evitare la salinizzazione del terreno occorre irrigare abbondantemente e frequentemente, ma questo aumenta la lisciviazione dei nutrienti.
La tecnica irrigua impiegata condiziona moltissimo l'efficienza d'uso dell'acqua e dei fertilizzanti. La maggioranza dei vivai impiega l'irrigazione a pioggia (sprinkler) che è assai poco efficiente (Beeson et al., 2004; Lea-Cox and Ross, 2001; Ristvey et al., 2004). L'efficienza (cioè, il rapporto tra l'acqua somministrata e quella resa effettivametne disponibile per l'assorbimento) di questo sistema irriguo è infatti abbastanza bassa, tra il 72 e l'87% (Beeson and Knox, 1991; Weatherspoon and Harrel, 1980), per ragioni legate alle perdite di carico lungo la linea, la scarsa qualità degli erogatori, la ridotta manutenzione degli impianti, l'inadeguatezza del sesto di impianto (con le sue ripercussioni sull'efficienza di intercettamento dell'acqua) (Beeson and Knox, 1991; Fare et al., 1992; Yeager et al., 1997). Considerando per un vivaio nelle condizioni tipiche del sud degli USA un volume irriguo giornaliero durante la stagione di coltivazione (120 giorni) di 25 mm ( (250 m3/ha) (Fare et al., 1992), le perdite d'acqua assommano a 20-26 mila m3/ha, la concentrazione di N nell'acqua di drenaggio è di 50-150 mg/L (Hanan, 1998; Nelson, 1991; Wright and Niemiera, 1987; Yeager et al., 1997; Cabrera et al., 1993; Skimina, 1986; 1992). Quindi, per una concentrazione media di 100 mg/L le perdite di N per lisciviazione oscillano tra 2,1 e 2,6 t/ha, valori questi vicini a quelli determinati sperimentalmente su varie colture (Cabrera et al., 1993; Cabrera and Evans, 2001; Dreesen and Walker, 1991; McAvoy et al., 1992; Morisot, 1978).
Tornando alla fertilizzazione, in serra è assai diffusa la pratica della fertirrigazione che prevede la somministrazione di soluzioni nutritive con 100-250 mg/L di N (Joiner et al., 1981, 1983; Hanan, 1998; Nelson, 1991) e una concentrazione di P e K in proporzione fissa con l'N, in genere 2 N : 1 P2O5: 2 K2O (Nelson, 1991). Questa pratica, benché efficace per la coltivazione della maggior parte delle piante da fiore (Nelson, 1991), non tiene conto della variazione del ritmo di assorbimento minerale con lo stadio fenologico o di sviluppo della coltura (Cabrera et al., 1995; Marschner, 1995) né delle richieste fisiologiche dei vari organi e tessuti (foglie, rami, radici, fiori, frutti) (Cabrera, 2000a; Marschner, 1995) né del possibile accumulo di alcuni nutrienti rispetto agli altri (Hanan, 1998; Marschner, 1995), e contribuisce non poco alla riduzione dell'efficienza d'uso dei fertilizzanti e al runoff nutritivo (Cabrera et al., 1993; Cabrera, 2003a; Ristvey et al., 2004).
Nei vivai di piante in contenitore, invece, è assai diffuso il ricorso ai concimi a lento rilascio (CLR), anche se spesso sono integrati con la fertirrigazione (Bunt, 1988; Cabrera, 1997b; Wright and Niemiera, 1987): il rapporto N:P:K considerato ottimali per la maggior parte delle colture è 5:1:3 (Wright and Niemiera, 1987). In teoria, i CLR offrono numerosi vantaggi rispetto alla fertirrigazione: evitano l'eccessiva salinizzazione del substrato nei primi stadi di crescita; forniscono un rifornimento graduale e continuo dei nutrienti aumentandone l'efficienza d'uso e riducendone le perdite per lisciviazione (Bunt, 1988; Cabrera, 1997b); consentono talvolta una maggior crescita delle piante rispetto alla fertirrigazione (Wright and Niemiera, 1987). Non mancano però gli svantaggi: le cinetiche di rilascio degli elementi nutritivi spesso non coincidono con quelle dell'assorbimento radicale e i tempi di rilascio sono quasi sempre inferiori a quelli dichiarati in etichetta. Così, i nutrienti tendono ad essere maggiormente disponibili nelle prime fasi di crescita, quando minori sono i fabbisogni delle piante; al contrario, la loro concentrazione nel substrato può essere insufficiente nelle seconda parte della stagione di coltivatione obbiligando ad intervenire con concimazioni manuali e/o con la fertirrigazione (Wright and Niemiera, 1987). I coltivatori devono prestare particolare attenzione ai tempi effettivi di cessione degli elementi nutritivi da parte dei CLR, soprattutto in relazione alla temperatura (Cabrera, 1997b) in quanto a tutt'oggi ci sono poche informazioni sui ritmi di rilascio dei CLR nelle condizioni tipiche dei vivai. L'unica cosa che i coltivatori possono fare è analizzare frequentemente (anche solo per il pH e la EC) il substrato di coltivazione e/o le acque di drenaggio (Cabrera, 2000b).
La concentrazione di P nella soluzione acquosa all'interno del substrato che si considera ottimale per la maggior parte delle specie legnose d'interesse ornamentale, è considerevolmente più bassa di quella dell'N, in genere meno di 10 mg/L; concentrazioni di 40 mg/L possono ridurre la crescita delle piante (Wright and Niemiera, 1987). Molti coltivatori, però, ancora usano aggiungere del P, come perfosfato, nel substrato in pre-trapianto secondo una pratica necessaria quando i substrati erano basati sul terreno minerale (Bunt, 1988). Invece i substrati artificiali a base di torba e corteccia di pino hanno una ridottissima capacità di fissare il P e quindi perdono rapidamente il P distribuito in eccesso rispetto alle esigenze delle colture (Bunt, 1988; Wright and Niemiera, 1987).
Generalmente le specie floricole ornamentali di serra e di vivaio sono sensibili alla salinità (Maas, 1990) non tanto in termini di produzione di biomassa, quanto per caratteristiche estetiche della pianta finita (Cabrera and Perdomo, 2003; Oki and Lieth, 2004). Ciò nonostante, la fertilizzazione eccessiva è quasi sempre la causa principale dello stress salino nelle colture florovivaistiche, anche se l'effetto non è immediato essendo diluito o meglio ritardato dalle abbondanti irrigazioni. L'impiego nel florovivivaismo, per le ragioni indicate in precedenza, dei sistemi di coltivazione a ciclo chiuso (cioè, con recupero e riutilizzo delle acque di drenaggio) rende cruciale gestire la fertilizzazione in modo da evitare la salinizzazione del mezzo di crescita.

RECENTI SVILUPPI SCIENTIFICI E TECNOLOGICI
Le sfide lanciate al florovivaismo in materia d'uso dell'acqua e dei fertilizzanti sono state fortunatamente raccolte dal mondo della ricerca, che sta appunto sviluppando nuovi metodi di gestione dell'irrigazione e della concimazione raccolti nelle Best Management Practices (BMP) recentemente pubblicate dalla Southern Nursery Association (Yeager et al., 1997) o raccolte nel manuale curato da W. Reed dal titolo “Water, Media and Nutrition for Greenhouse Crops” (1996). Val la pena sottolineare che molte delle misure riportate in questi due testi sono di natura generica, sviluppate per dare indicazioni pratiche più che per fornire informazioni dettagliate su argomenti specifici (Ristvey et al., 2004).
La definizione precisa delle esigenze idriche e minerali delle numerose specie d'interesse florovivaistico è essenziale per aumentare l'efficienza dell'irrigazione e della concimazione e ridurne gli effetti sull'ambiente. Le esigenze dipendono dal ritmo di crescita delle piante la cui conoscenza potrebbe consentire di raggruppare le colture nelle serre e nei vivai in funzione degli effettivi fabbisogni fisiologici (Yeager et al., 1997). Molto spesso questo viene fatto dai coltivatori sulla base di semplici osservazioni e valutazioni empiriche. Fortunatamente stanno aumentando i lavori sull'andamento stagionale dell'assorbimento d'acqua e di elementi nutritivi delle specie ornamentali sia in serra che in vivaio (Ristvey et al., 2004; Rose Biernacka, 1999; Cabrera et al., 1995a, 1995b). Ad esempio, si è visto che i tassi d'assorbimento idrico e minerale sono di natura ciclica e intimamente legati all'accrescimento della choma e delle radici delle piante (Cabrera et al., 1995a; Hershey and Paul, 1983), ma non necessariamente sincronizzati tra di loro (Cabrera et al., 1995a, 1995b); si è anche osservato che l'andamento ciclico si esprime a livello stagionale (mensile), settimanale, giornaliera e perfino orario (Cabrera et al., 1995a, 1996). Queste osservazioni suggeriscono la possibilità di modulare la distribuzione dell'acqua e dei fertilizzanti su scale temporali diverse.
La microrrigazione e l'irrigazione ciclica sono le innovazioni più importanti dal punto di vista dell'efficienza d'uso dell'acqua nei vivai (Beeson et al., 2004; Weatherspoon and Harrel, 1980; Yeager et al., 1997). Queste due tecniche sono sicuramente economicamente convenienti nel caso di piante allevate in contenitori di grosse dimensionei (volume superiore a 20 L) (Beeson and Haydu. 1995). Sul mercato, grazie alla tecnologia dell'autocompensazione della portata, si trovano oggigiorno una miriade di erogatori di vario tipo capaci di distribuire in modo localizzato, preciso e uniforme l'acqua con pressioni di esercizio molto basse (Yeager et al., 1997). L'irrigazione a goccia può consentire risparmi di acqua fino all'80% rispetto all'irrigazione a pioggia. Per quanto riguarda l'irrigazione ciclica (più interventi nell'arco della giornata), questa tecnica può ridurre sensibilmente il runoff idrico-minerale, soprattutto se accoppiata alla microirrigazione (Fain et al., 1998; Fare et al., 1994).
La produzione vivaistica di contenitori relativamente piccoli (meno di 20 litri) dipende, invece, ancora dall'irrigazione a pioccia e non sembrano esserci tecnologice alternative che siano convenienti dal punto di vista economico (Beeson et al., 2004). La subirrigazione (irrigazione a flusso su pavimento o su bancale, irrigazione a scorrimento in canaletta, irrigazione capillare) è usata perlopiù in serra e richiede notevoli investimenti, oltre ad una manodopera più preparata essendo più difficile la gestione della soluzione nutritiva ricircolante (Reed, 1996; Yeager et al., 1997). L'unica possibilità di ridurre i consumi di acqua e di fertilizzanti nei vivai specializzati nella produzione di piccoli vasi è, quindi, la raccolta e il riutilizzo delle acque di drenaggio (Beeson et al., 2004; Skimina, 1992, 1996). Gli impianti di questo tipo sono assai diversi per tecnologia impiegata e costi di investimento. In ogni caso, i problemi più grossi da risolvere riguardano le malattie dell'apparato radicale e l'accumulo di nutrienti, sali di varia natura (utili o indesirabili come il cloruro di sodio) e fitofarmaci (soprattutto erbicidi) nelle acque di ricircolazione. Un vivaio a ciclo chiuso richiede un bacino di raccolta delle acque adeguatamente dimensionato, dei canali aperti o interrati di recupero del runoff, degli invasi di sedimentazione e degli impianti di filtrazione e disinfezione dell'acqua immediamente a monte degli impianti di irrigazione/fertirrigazione (Skimina, 1996). Oltre agli ingenti costi iniziali per la realizzazione degli impianti, notevoli sono i fabbisogni di energia, di prodotti chimici e di manodopera per la gestione (inclusa la manutenzione); il costo dell'acqua, però, rimane inferiore a quello dell'acqua municipale (Skimina, 1986) e infine si ha un notevole risparmio sull'acquisto dei fertilizzanti (Skimina, 1996), oltre evidentemente ad una sostanziale riduzione dell'inquinamento.
I progressi nella gestione delle colture in condizioni di salinità, recentemente illustrati e discussi al recente Simposio Internazionale organizzato a Pisa dal Dipartimento di Biologia delle Piante Agraria (v. Acta Horticulturae 2003, Volume 609) suggeriscono la possibilità di sviluppare dei sistemi di coltivazione in grado di sfruttare le acque di scarsa qualità (saline) o di recupero. Infine, alcune ricerche hanno messo in evidenza anche la possibilità di migliorare la produttività e la qualità di alcune specie ornamentali attraverso uno stress salino leggero o moderato (Cabrera, 2003c, 2003d; Cabrera and Perdomo, 2003; Grattan and Grieve, 1999).

PROSPETTIVE FUTURE
Il settore florovivaistico è profondamente influenzato dalla crescita della popolazione, dalla sempre più severa legislazione ambientale e dalla siccità; il suo futuro dipende, pertanto, dal modo in cui sono e saranno affrontati i problemi relativi alla quantità e alla qualità dell'acqua irrigua ed all'inquinamento. Tutti sembrano d'accordo che nel prossimo futuro le serre ed i vivai avranno meno acqua a disposizione (Beeson et al., 2004; Yeager, 1992) e che quindi si renderà necessario un aumento consistente dell'efficienza d'uso sia dell'acqua sia dei fertilizzanti. L'adozione delle BMP riguardanti l'irrigazione e la fertilizzazione è il primo passo in quella direzione (Reed, 1996; Yeager et al., 1997).
Il mondo della ricerca sta studiando il modo di integrare l'irrigazione e la fertilizzazione sulla base dell'effettiva esigenza della coltura, in modo da somministrare l'acqua ed i concimi nella giusta quantità e nel giusto momento (Beeson et al., 2004; Cabrera et al., 1995, 1996; Silberbush and Lieth, 2004; Whitesides, 1989).
Un'altra strategia è quella di identificare, selezionare e coltivare le piante più efficienti dal punto di vista idrico e minerale e più resistenti agli stress, sia abiotici sia biotici. Sembra necessario quindi allargare i criteri con cui gli ibridatori e gli stessi agricoltori scelgono le specie da coltivare; alle caratteristiche estetiche, al rapido tasso di crescita e alla facilità di propagazione occorre aggiungere anche la resistenza a stress come la mancanza d'acqua e/o l'eccessiva salinità. Ciò non significa necessariamente l'esclusion dalla coltivazione su scala commerciale delle piante più popolari e vendute, poiché alcuni progetti hanno mostrato il contrario. Per esempio, da uno studio su 120 diverse cultivar di rose da giardino è emerso che almeno 10 di queste posso essere coltivate in terreni alcalini, tollerano la siccità e l'alta temperatura, e mostrano anche una notevole resistenza alla ticchiolatura (black spot, provocata dal fungo Diplocarpon rosae) (George et al., 2002). Sono in corso anche altri programmi nazionali o regionali per identificare le specie ornamentali più efficienti nell'uso delle risorse e maggiormente resistenti agli stress.
Secondo alcuni tra ricercatori, coltivatori e dirigenti di organizzazioni professionali, fino a quanto non ci sarà una reale riduzione della disponibilità di acqua e le normative ambientali non saranno così rigide da avere un impatto diretto sull'economia delle aziende, non ci sarà un grande interesse per le ricerche e le tecnologie finalizzate all'aumento dell'efficienza dell'irrigazione e della fertilizzazione nelle colture florovivaistiche (Beeson et al., 2004). Ci auguriamo che quest'idea e questa previsione siano sbagliate.

RINGRAZIAMENTI
Le ricerche condotte dal Prof. R.I. Cabrera negli ultimi 15 anni sono state finanziate da: Joseph H. Hill Foundation, International Cut Flower Grower's Association, Asocolflores (Colombia), Agricultural Experiment Stations of Texas, California and New Jersey, Horticultural Research Institute (ANLA), Texas Department of agricolture (Speciali Crops Program), the Texas Nursery & Landscape Association e Rio Grande Basin Initiative Program (USDA-CSREES).

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