4.3 Tipi di sistemi idroponici secondo la distribuzione acqua/nutriente
4.3.1 Tecnica a flusso profondo (DFT)
La tecnica del flusso profondo (DFT), nota anche come tecnica dell’acqua profonda, è la coltivazione di piante su supporti galleggianti o sospesi (zattere, pannelli, tavole) in contenitori riempiti con soluzione nutritiva di 10-20 cm (Van Os et al. 2008) (Fig. 4.3). In AP questo può essere fino a 30 cm. Esistono diverse forme di applicazione che possono essere distinte principalmente dalla profondità e dal volume della soluzione e dai metodi di ricircolo e ossigenazione.
Fig. 4.3 Illustrazione di un sistema DFT con pannelli flottanti
Uno dei sistemi più semplici è costituito da vasche profonde 20-30 cm, che possono essere costruite con materiali diversi e impermeabilizzate con film di polietilene. Le vasche sono dotate di zattere galleggianti (diverse tipologie sono disponibili presso i fornitori) che servono a sostenere le piante sopra l’acqua mentre le radici delle piante penetrano nell’acqua. Il sistema è particolarmente interessante in quanto riduce al minimo i costi e la gestione. Ad esempio, vi è una necessità limitata di automatizzare il controllo e la correzione della soluzione nutritiva, in particolare nelle colture di breve durata come la lattuga, dove il volume relativamente elevato di soluzione facilita il rifornimento della soluzione nutritiva solo alla fine di ogni ciclo, e solo il il contenuto di ossigeno deve essere monitorato periodicamente. I livelli di ossigeno devono essere superiori a 4—5 mg di LSUP-1/SUP; in caso contrario, potrebbero comparire carenze nutritive dovute all’assorbimento dei sistemi radicali a basso rendimento. Normalmente la circolazione della soluzione aggiungerà ossigeno, oppure si possono aggiungere sistemi Venturi che aumentano notevolmente l’aria nel sistema. Ciò è particolarmente importante quando le temperature dell’acqua sono superiori a 23 ˚C, in quanto tali temperature elevate possono stimolare la bullonatura della lattuga.
4.3.2 Tecnica del film nutriente (NFT)
La tecnica NFT viene utilizzata in modo onnipresente e può essere considerata il classico sistema di coltivazione idroponica, dove una soluzione nutritiva scorre lungo e circola in vasche con uno strato d’acqua di 1-2 cm (Cooper 1979; Jensen e Collins 1985; Van Os et al. 2008) (Fig. 4.4). Il ricircolo della soluzione nutritiva e l’assenza di substrato rappresentano uno dei principali vantaggi del sistema NFT. Un ulteriore vantaggio è rappresentato dal grande potenziale di automazione per risparmiare sui costi di manodopera (piantagione e raccolta) e dalla possibilità di gestire la densità ottimale delle piante durante il ciclo delle colture. D’altra parte, la mancanza di substrato e bassi livelli d’acqua rende l’NFT vulnerabile al guasto delle pompe, a causa ad esempio di intasamento o guasto all’alimentazione elettrica. Le fluttuazioni di temperatura nella soluzione nutritiva possono causare stress vegetale seguito da malattie.
Fig. 4.4 Illustrazione del sistema NFT (a sinistra) e di un canale multistrato NFT, sviluppato e commercializzato da New Growing Systems (NGS), Spagna (a destra)
Lo sviluppo dell’apparato radicale, parte del quale rimane sospeso nell’aria al di sopra del flusso di nutrienti ed esposto a un precoce invecchiamento e perdita di funzionalità, rappresenta un ostacolo importante in quanto impedisce la produzione di colture a ciclo lungo (oltre 4-5 mesi). A causa della sua elevata suscettibilità alle variazioni di temperatura, questo sistema non è adatto per ambienti di coltivazione caratterizzati da elevati livelli di irradiazione e temperatura (ad esempio aree meridionali del bacino mediterraneo). Tuttavia, in risposta a queste sfide, è stato progettato un trogolo multistrato NFT che consente cicli di produzione più lunghi senza problemi di intasamento (NGS). È costituito da una serie di strati interconnessi posti in una cascata, in modo che anche in specie di piante radicali forti, come i pomodori, la soluzione nutritiva possa ancora trovare la strada verso le radici bypassando lo strato intasato dalla radice attraverso uno strato posizionato più in basso.
4.3.3 Sistemi Aeroponici
La tecnica aeroponica si rivolge principalmente alle specie orticole più piccole e non è ancora stata ampiamente utilizzata a causa degli elevati costi di investimento e di gestione. Le piante sono supportate da pannelli di plastica o da polistirolo, disposti orizzontalmente o su piani inclinati delle scatole di coltivazione. Questi pannelli sono sostenuti da una struttura realizzata con materiali inerti (plastica, acciaio rivestito con film plastico, pannelli di polistirolo), in modo da formare scatole chiuse dove si può sviluppare l’apparato radicale sospeso (Fig. 4.5).
Fig. 4.5 Illustrazione della tecnica aeroponica
La soluzione nutritiva viene spruzzata direttamente sulle radici, che vengono sospese nella scatola in aria, con irrigatori statici (spruzzatori), inseriti su tubi alloggiati all’interno del modulo box. La durata dello spruzzo va dai 30 ai 60 secondi, mentre la frequenza varia a seconda del periodo di coltivazione, dello stadio di crescita delle piante, della specie e dell’ora del giorno. Alcuni sistemi utilizzano piastre vibranti per creare micro gocce d’acqua che formano un vapore che si condensa sulle radici. Il percolato viene raccolto sul fondo dei moduli box e convogliato al serbatoio di stoccaggio, per il riutilizzo.