Ora, l’idroponica ha molte applicazioni. Viene utilizzata in tutto il mondo per coltivare piante su terra o in acqua senza terra o suolo, sia per uso commerciale che domestico. Le radici della pianta non entrano in contatto con il mezzo di coltivazione o il suolo, ma risiedono invece in una soluzione contenente tutti i nutrienti necessari per la crescita delle piante.
Le condizioni ambientali in cui vengono coltivate le piante idroponiche possono essere controllate per creare ambienti di crescita ottimali. L’idroponica viene utilizzata per coltivare colture in serra tutto l’anno e per produrre cibo sano in modo economico.
Il metodo è stato sviluppato negli Stati Uniti durante la Seconda Guerra Mondiale da W. F. Gericke, uno scienziato agricolo dell’Università della California, che progettò e costruì un sistema galleggiante per coltivare pomodori sott’acqua. Il primo modello funzionante consisteva in una struttura di legno con ganci in cui venivano posizionati vasi di argilla; Gericke chiamò la sua invenzione “coltura senza terra”.
La parola idroponica deriva dalle parole greche “hydro” che significa acqua e “ponos” che significa lavoro.
Le moderne operazioni commerciali utilizzano la tecnologia di biofarming avanzata dalla NASA nella produzione di piante che supportano la vita nello spazio. Senza suolo, gli astronauti non sarebbero in grado di coltivare verdure e frutta.
(immagine dalla divisione biofarming della NASA)
Ci sono due stili diversi di sistemi idroponici:
Sistemi Idroponici Passivi
Un sistema passivo utilizza l’ambiente come mezzo di coltivazione, impiegando solitamente qualche tipo di meccanismo di assorbimento per attirare acqua e nutrienti nella zona delle radici della pianta. I sistemi passivi sono generalmente meno costosi dei sistemi attivi, ma non possono essere regolati con la stessa precisione.
Sistemi Idroponici Attivi
Un sistema attivo viene utilizzato per controllare l’ambiente in cui vengono coltivate le piante, fornendo livelli precisi di acqua e nutrienti. I sistemi attivi costano di più da costruire, ma offrono una crescita delle piante migliorata e rese maggiori.
I sistemi idroponici attivi rientrano in due categorie:
Sistemi Ebb-and-Flow
I sistemi ebb-and-flow allagano le colture con acqua ricca di nutrienti e poi drenano la soluzione in un serbatoio. Questo consente di utilizzare grandi quantità di mezzo di coltivazione pur fornendo una buona aerazione per le radici. Circa la metà dei coltivatori idroponici commerciali utilizza sistemi ebb-and-flow, che sono spesso chiamati sistemi NFT o flood/drain.
Tecnica del Film di Nutrienti
I sistemi della tecnica del film di nutrienti utilizzano tavoli d’acqua poco profondi e mezzi di coltivazione che hanno bassa resistenza al flusso. I nutrienti vengono pompati attraverso il tavolo sotto pressione, fornendo una buona aerazione per le radici. La soluzione nutritiva viene ricircolata costantemente, garantendo una concentrazione uniforme di nutrienti nell’acqua.
Nell’idroponica, le piante necessitano di meno spazio rispetto alle piante coltivate nel suolo a causa dell’assenza di un substrato macroporoso, sostituito da materiale inerte (lana di roccia, perlite) o da una soluzione nutritiva. In questo modo, l’idroponica coltiva piante su fino al 30% in meno di terra rispetto all’agricoltura convenzionale.
I nutrienti nei sistemi idroponici sono disciolti in acqua; la maggior parte dei sistemi idroponici commerciali ricircola un costante apporto di soluzione nutritiva. I livelli di nutrienti sono mantenuti con attenzione, tipicamente entro pochi punti percentuali della quantità ottimale necessaria alle radici delle piante per una crescita sana. L’ambiente controllato nell’idroponica consente un maggiore controllo su pH e temperatura dell’acqua rispetto all’agricoltura tradizionale.
Coltivare piante idroponicamente è solitamente più costoso rispetto a coltivarle nel suolo a causa del costo dell’attrezzatura necessaria (luci, sistemi di controllo climatico, ecc.) e perché i costi di installazione sono più elevati. Tuttavia, i sistemi idroponici stanno guadagnando popolarità tra i giardinieri domestici e di mercato su piccola scala grazie alla loro capacità di essere gestiti con un budget più ridotto.
Tuttavia, una volta che i costi iniziali dell’attrezzatura sono stati ammortizzati, l’idroponica diventa più economica rispetto all’agricoltura convenzionale se si tiene conto delle spese di sostituzione del suolo, delle competenze richieste nella gestione del suolo, così come della mancanza di lavoro richiesto in un ambiente idroponico.
Una Breve Storia
Il concetto che le piante abbiano principalmente bisogno di ossigeno e acqua per sopravvivere è noto da millenni. Teofrasto (ca. 372–287 a.C.) lo menzionò nel suo libro “Indagine sulle Piante”. Edward Blyth fu il primo a menzionare il giardinaggio idroponico commerciale, con un articolo di 16 pagine intitolato “Coltura delle Acque” in un numero del 1870 del “Journal of the Indian Agricultural Society”.
Nel 1886, Bodington e Phillips brevettarono “la coltura artificiale delle piante senza suolo”, che collegava un sistema di tubi a alberi da frutto coltivati idroponicamente. La prima implementazione commerciale fu di Julius Hensel in Germania, che iniziò a vendere sistemi per uso in serra negli anni ‘20. Nel 1930, Liberty Hyde Bailey ed Emerson pubblicarono “L’effetto dei letti caldi, delle serre e dei ripari sulla crescita delle piante di pomodoro”.
Nel 1937, il Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti rilasciò due circolari: Circolare 318 – Date per la Semina dei Pomodori in Florida, e Circolare 404 – Suggerimenti per Aumentare le Rese Commercializzabili di Pomodori. Queste pubblicazioni descrivono tecniche idroponiche che sono ancora in uso oggi, ma utilizzavano vasi più grandi e fertilizzanti commerciali.
Negli anni ‘40, il Dr. William F. Tracy estese la sua ricerca sulla nutrizione delle piante, originariamente confinata alla crescita delle piante in suolo sabbioso, per includere soluzioni nutritive in un documento intitolato “La coltura dei crisantemi in mezzi sintetici”.
Negli anni ‘50 e ‘60, la ricerca sull’idroponica subì un rallentamento. La corsa allo spazio e la spinta per portare gli uomini sulla luna portarono il governo degli Stati Uniti a finanziare ricerche su altre cose, come i semiconduttori, invece dei sistemi di produzione alimentare idroponici.
L’idroponica fu riscoperta dal cineasta e inventore Flux Davenport. Fu anche il fondatore della “International Society of Organic Agriculture Movements” (ISOM) nel 1991, e organizzò la prima conferenza sull’agricoltura urbana biologica a casa sua a Oakland, California.
Nel 1977, si verificò una svolta quando B.C. (“Bud”) Wolfe pubblicò il libro “Il Mix di Terriccio”.
Arrivò in un momento in cui l’interesse per l’idroponica si riaccese, e conteneva tutte le informazioni necessarie per ricreare un semplice sistema di tecnica del film di nutrienti (NFT). Tuttavia, non ebbe molto impatto fino al 1986 quando l’articolo di Wolfe su “Come Nutro le Mie Piante: Una Guida per Profani all’NFT” fu pubblicato in Alternative Agriculture, una rivista di settore.
Il primo sistema commerciale di acquacoltura fu sviluppato da Dennis Hoagland mentre lavorava al Dipartimento di Pesca e Fauna Selvatica dell’Università del Wisconsin-Madison, ed è conosciuto come idroponica Hoagland o il Sistema Wisconsin. Il “Sistema Wisconsin” consiste in un sistema ricircolante e re-ossigenante che nutre simultaneamente piante e alghe. È stato progettato per essere a basso costo, autonomo con recupero di nutrienti in loco e modulare. Il design è stato ampiamente verificato in laboratorio dal Dr. Robert A. Berglund presso il Dipartimento di Gestione dei Biosistemi dell’Università del Wisconsin–Madison. Questa è la stessa tecnologia utilizzata per un progetto finanziato dalla NASA progettato dal Dr. Berglund per coltivare verdure nello spazio sia sulla Terra che in un ambiente di microgravità (utilizzando gli aerei a gravità ridotta della NASA). Il sistema dell’Università del Wisconsin è stato concesso in licenza a oltre 50 aziende in tutto il mondo ed è stato commercializzato come i sistemi di coltivazione idroponica Rapid Rooter e Rapid Beds.
L’attuale interesse per l’idroponica è stato stimolato dallo sviluppo dei primi prototipi per sistemi di sub-irrigazione passiva (PSI), sviluppati a seguito di ricerche sulla nutrizione delle piante presso l’Università della California, Davis. Successivamente, un numero significativo di persone ha sperimentato con diversi mezzi, nutrienti e configurazioni di coltivazione. Una rivista di settore, Hydro Culture, è stata avviata nel 1983, ma ha cessato le pubblicazioni cinque anni dopo.
Un altro progresso si è verificato all’inizio degli anni ‘90 con lo sviluppo di un sistema idroponico basato su PSI chiamato coltura a zattera o letti galleggianti dal scienziato olandese Jeroen van den Bosch dell’Università di Wageningen. Il letto è composto da zattere di plastica o bambù posizionate sulla superficie di un corpo d’acqua. Le piante vengono coltivate in un mezzo di coltivazione sospeso tra le zattere, e le radici si estendono nell’acqua sottostante, dove l’ossigeno è disciolto. Questo sistema idroponico passivo è diventato molto popolare tra gli hobbisti perché può essere costruito utilizzando materiali economici reperibili presso i negozi di forniture edili locali.
La produzione idroponica è stata successivamente adottata da alcuni, ma non da tutti i coltivatori professionisti. È una delle diverse nuove tecniche utilizzate dagli agricoltori idroponici in ambienti controllati come serre e tunnel alti. L’idroponica è un sistema efficiente per coltivare colture perché consente al coltivatore di controllare quali nutrienti vengono forniti alla pianta e quanta luce e acqua riceve. La soluzione nutritiva può essere riutilizzata per un periodo di tempo (tipicamente settimane), il che riduce l’impatto ambientale rispetto all’agricoltura tradizionale.
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