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Piante in acquaponica

1. Biologia vegetale di base

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   

   Questa sezione commenta brevemente le parti principali della pianta e poi discute la nutrizione vegetale (Figura 6.3). Ulteriori discussioni non rientrano nell'ambito di questa pubblicazione, ma ulteriori informazioni sono reperibili nella sezione «Ulteriori letture».

   Anatomia e funzione delle piante di base

   Radici

   Le radici assorbono acqua e minerali dal terreno. Piccoli peli di radice sporgono dalla radice, aiutando il processo di assorbimento. Le radici aiutano ad ancorare la pianta nel terreno, impedendo che cada. Le radici conservano anche cibo extra per un uso futuro. Le radici nella cultura senza terreno mostrano differenze interessanti rispetto alle piante standard in terra. Nella cultura senza suolo, acqua e sostanze nutritive vengono costantemente forniti alle piante, che sono facilitati nella loro ricerca di nutrienti e possono crescere più velocemente. La crescita delle radici nell'idroponica può essere significativa per l'assorbimento intenso e l'apporto ottimale di fosforo che stimola la loro crescita. Vale la pena notare che le radici mantengono quasi il 90% dei metalli assorbiti dalle piante, che includono ferro, zinco e altri micronutrienti utili.

   Gambi

   Gli steli sono la principale struttura di supporto della pianta. Agiscono anche come sistema idraulico della pianta, conducendo acqua e sostanze nutritive dalle radici ad altre parti della pianta, trasportando anche il cibo dalle foglie ad altre aree. Gli steli possono essere erbacei, come il gambo pieghevole di una margherita, o legnosi, come il tronco di una quercia.

   Foglie

   La maggior parte del cibo in una pianta è prodotta nelle foglie. Le foglie sono progettate per catturare la luce solare, che la pianta utilizza per produrre cibo attraverso un processo chiamato fotosintesi. Le foglie sono anche importanti per la traspirazione dell'acqua.

   Fiori

   I fiori sono la parte riproduttiva della maggior parte delle piante. I fiori contengono polline e piccole uova chiamate ovuli. Dopo l'impollinazione del fiore e la fecondazione dell'ovulo, l'ovulo si sviluppa in un frutto. Nelle tecniche senza terreno, la pronta consegna del potassio prima della fioritura può aiutare le piante ad avere migliori impostazioni di frutta.

   frutta/semi

   I frutti sono parti sviluppate di ovaie di fiori che contengono semi. I frutti includono mele, limoni e melograni, ma includono anche pomodori, melanzane, chicchi di mais e cetrioli. Questi ultimi sono considerati frutti in senso botanico perché contengono semi, anche se in una definizione culinaria sono spesso indicati come verdure. I semi sono le strutture riproduttive delle piante e i frutti servono per aiutare a diffondere questi semi. Le piante da frutto hanno un fabbisogno di nutrienti diverso rispetto alle verdure a foglia verde, in particolare richiedono più potassio e fosforo.

   Fotosintesi

   

   Tutte le piante verdi sono progettate per generare il proprio cibo utilizzando il processo di fotosintesi (Figura 6.4). La fotosintesi richiede ossigeno, anidride carbonica, acqua e luce. All'interno della pianta ci sono piccoli organelli chiamati cloroplasti che contengono clorofilla, un enzima che utilizza l'energia della luce solare per rompere l'anidride carbonica atmosferica (CO2) e creare molecole di zucchero ad alta energia come il glucosio. Essenziale per questo processo è l'acqua (H2O). Questo processo rilascia ossigeno (O2) ed è storicamente responsabile di tutto l'ossigeno presente nell'atmosfera. Una volta create, le molecole di zucchero vengono trasportate in tutta la pianta e utilizzate successivamente per tutti i processi fisiologici come la crescita, la riproduzione e il metabolismo. Di notte, le piante usano questi stessi zuccheri, così come ossigeno, per generare l'energia necessaria per la crescita. Questo processo è chiamato respirazione.

   È fondamentale localizzare un'unità acquaponica in un luogo in cui ogni pianta avrà accesso alla luce solare. Ciò garantisce un'energia adeguata per la fotosintesi. L'acqua dovrebbe essere sempre disponibile per le radici attraverso il sistema. L'anidride carbonica è liberamente disponibile dall'atmosfera, anche se in una coltura indoor molto intensa è possibile che le piante utilizzino tutta l'anidride carbonica nell'area chiusa e necessitino di ventilazione.

   Requisiti di nutrienti

   Oltre a questi requisiti di base per la fotosintesi, le piante hanno bisogno di una serie di sostanze nutritive, denominate anche sali inorganici. Questi nutrienti sono necessari per gli enzimi che facilitano la fotosintesi, per la crescita e la riproduzione. Questi nutrienti possono essere protratti dal terreno. Tuttavia, in assenza di terreno, questi nutrienti devono essere forniti in un altro modo. Nell'acquaponica, tutti questi nutrienti essenziali provengono dai rifiuti di pesce.

   Esistono due categorie principali di nutrienti: macronutrienti e micronutrienti. Entrambi i tipi di nutrienti sono essenziali per le piante, ma in quantità diverse. Sono necessarie quantità molto maggiori dei sei macronutrienti rispetto ai micronutrienti, che sono necessari solo in tracce. Sebbene tutti questi nutrienti esistano nei rifiuti solidi di pesce, alcuni nutrienti possono essere limitati in quantità in acquaponica e causare carenze, ad esempio potassio, calcio e ferro. Una comprensione di base della funzione di ciascun nutriente è importante per apprezzare come influenzano la crescita delle piante. Se si verificano carenze di nutrienti, è importante identificare quale elemento è assente o mancante nel sistema e regolare il sistema di conseguenza aggiungendo fertilizzante supplementare o aumentando la mineralizzazione.

   Macronutrienti

   Ci sono sei sostanze nutritive di cui le piante hanno bisogno in quantità relativamente grandi. Questi nutrienti sono azoto, fosforo, potassio, calcio, magnesio e zolfo. La seguente discussione illustra la funzione di questi macronutrienti all'interno della pianta. I sintomi delle carenze sono anche elencati al fine di aiutare a identificare i problemi.

   **L'azoto (N) ** è la base di tutte le proteine. È essenziale per la costruzione di strutture, la fotosintesi, la crescita cellulare, i processi metabolici e la produzione di clorofilla. Come tale, l'azoto è l'elemento più comune in una pianta dopo il carbonio e l'ossigeno, entrambi ottenuti dall'aria. L'azoto è quindi l'elemento chiave della soluzione nutritiva acquaponica e funge da indicatore proxy facile da misurare per altri nutrienti. Di solito, l'azoto disciolto è sotto forma di nitrato, ma le piante possono utilizzare quantità moderate di ammoniaca e persino amminoacidi liberi per consentirne la crescita. Le carenze di azoto sono evidenti e includono ingiallimento delle foglie più vecchie, steli sottili e scarso vigore (Figura 6.5a). L'azoto può essere riallocato all'interno dei tessuti vegetali e quindi viene mobilitato da foglie più vecchie e consegnato a una nuova crescita, motivo per cui si riscontrano carenze nella crescita più vecchia. Una sovrabbondanza di azoto può causare una crescita vegetativa in eccesso, con conseguente rigogliosa, piante morbide suscettibili a malattie e danni agli insetti, oltre a causare difficoltà nel set di fiori e frutta.

   **Fosforo (P) ** è utilizzato dalle piante come spina dorsale del DNA (acido desossiribonucleico), come componente strutturale delle membrane fosfolipidi e come adenosina trifosfato (il componente per immagazzinare energia nelle cellule). È essenziale per la fotosintesi, così come per la formazione di oli e zuccheri. Incoraggia la germinazione e lo sviluppo delle radici nelle piantine. Le carenze di fosforo causano generalmente uno scarso sviluppo delle radici perché l'energia non può essere trasportata correttamente attraverso la pianta; le foglie più vecchie appaiono di colore verde opaco o addirittura marrone violaceo, e le punte delle foglie appaiono bruciate.

   **Potassio (K) ** viene utilizzato per la segnalazione cellulare tramite flusso ionico controllato attraverso le membrane. Il potassio controlla anche l'apertura stomatica ed è coinvolto nel set di fiori e frutta. Si occupa della produzione e del trasporto di zuccheri, assorbimento di acqua, resistenza alle malattie e maturazione dei frutti. La carenza di potassio si manifesta come macchie bruciate sulle foglie più vecchie e scarso vigore delle piante e turgore (Figura 6.5b). Senza potassio, fiori e frutti non si svilupperanno correttamente. La clorosi interveinale, o ingiallimento tra le vene delle foglie, può essere visto ai margini.

   **Il calcio (Ca) ** viene utilizzato come componente strutturale sia delle pareti cellulari che delle membrane cellulari. È coinvolto nel rafforzamento degli steli e contribuisce allo sviluppo delle radici. Le carenze sono comuni nell'idroponica e sono sempre evidenti nella nuova crescita perché il calcio è immobile all'interno della pianta. Brucia punta di lattuga e marciume fine fiore di pomodori e zucchinis sono esempi di carenza. Spesso, nuove foglie sono distorte con punte agganciate e forme irregolari. Il calcio può essere trasportato solo attraverso la traspirazione attiva dello xilem, quindi quando le condizioni sono troppo umide, il calcio può essere disponibile ma bloccato perché le piante non sono traspiranti. Aumentare il flusso d'aria con prese d'aria o ventole può prevenire questo problema. L'aggiunta di sabbia corallina o carbonato di calcio può essere utilizzata per integrare il calcio in acquaponica con l'ulteriore vantaggio di tamponare il pH.

   **Magnesio (Mg) ** è l'accettore centrale di elettroni nelle molecole di clorofilla ed è un elemento chiave della fotosintesi. Le carenze possono essere viste come ingiallimento delle foglie tra le vene specialmente nelle parti più vecchie della pianta. Sebbene la concentrazione di magnesio sia talvolta bassa in acquaponica, non sembra essere un nutriente limitante e l'aggiunta di magnesio al sistema è generalmente inutile.

   **Lo zolfo (S) ** è essenziale per la produzione di alcune proteine, tra cui la clorofilla e altri enzimi fotosintetici. Gli amminoacidi metionina e cisteina contengono entrambi zolfo, che contribuisce alla struttura terziaria di alcune proteine. Le carenze sono rare, ma includono l'ingiallimento generale dell'intero fogliame in una nuova crescita (Figura 6.5c). Le foglie possono diventare gialle, rigide e fragili e cadere.

   Micronutrienti

   Di seguito è riportato un elenco di sostanze nutritive che sono necessarie solo in tracce. La maggior parte delle carenze di micronutrienti comporta l'ingiallimento delle foglie (come ferro, manganese, molibdeno e zinco). Tuttavia, le carenze di rame causano alle foglie di scurire il loro colore verde.

   **Il ferro (Fe) ** viene utilizzato nei cloroplasti e nella catena di trasporto degli elettroni ed è fondamentale per una corretta fotosintesi. Le carenze sono viste come ingiallimento intervenoso, seguito dall'intero fogliame che diventa giallo pallido (clorotico) e infine bianco con macchie necrotiche e margini fogliari distorti. Poiché il ferro è un elemento non mobile, le carenze di ferro (Figura 6.5d) sono facilmente identificabili se nuove foglie appaiono clorotiche. Il ferro deve essere aggiunto come ferro chelato, altrimenti noto come ferro sequestrato o feiEDTA, poiché il ferro è idoneo a precipitare a pH superiore a 7. L'aggiunta consigliata è di 5 millilitri per 1 m2 di letto coltivato ogni volta che si sospettano carenze; una quantità maggiore non danneggia il sistema, ma può causare scolorimento di serbatoi e tubi. È stato suggerito che le pompe ad azionamento magnetico sommerse possano sequestrare il ferro ed essere oggetto di ricerche in corso.

   **Manganese (Mg) ** viene utilizzato per catalizzare la scissione dell'acqua durante la fotosintesi e, come tale, il manganese è importante per l'intero sistema di fotosintesi. Le carenze si manifestano come tassi di crescita ridotti, un aspetto grigio opaco e ingiallimento intervenoso tra le vene che rimangono verdi, seguito da necrosi. I sintomi sono simili alle carenze di ferro e includono la clorosi. L'assorbimento del manganese è molto basso a pH superiore a 8.

   **Boro (B) ** è usato come una sorta di catalizzatore molecolare, particolarmente coinvolto nei polisaccaridi strutturali e glicoproteine, nel trasporto di carboidrati e nella regolazione di alcune vie metaboliche nelle piante. È anche coinvolto nella riproduzione e nell'assorbimento di acqua da parte delle cellule. Le carenze possono essere viste come sviluppo di gemme incompleto e set di fiori, interruzione della crescita e necrosi della punta e necrosi del fusto e della radice.

   **Lo zinco (Zn) ** viene utilizzato dagli enzimi e anche nella clorofilla, influenzando le dimensioni complessive delle piante, la crescita e la maturazione. Le carenze possono essere notate come scarso vigore, crescita stentata con ridotta lunghezza internodale e dimensione delle foglie, e clorosi endovenosa che può essere confusa con altre carenze.

   **Rame (Cu) ** è usato da alcuni enzimi, specialmente nella riproduzione. Aiuta anche a rafforzare gli steli. Le carenze possono includere clorosi e punte di foglie marroni o arancioni, ridotta crescita dei frutti e necrosi. A volte, la carenza di rame mostra come una crescita anormalmente verde scuro.

   **Molibdeno (Mo) ** è utilizzato dalle piante per catalizzare reazioni redox con diverse forme di azoto. Senza molibdeno sufficiente, le piante possono mostrare sintomi di carenza di azoto anche se l'azoto è presente. Il molibdeno non è biologicamente disponibile a pH inferiore a 5.

   Il diagramma non è disponibile in questa copia migrata; consulta l’edizione originale.

   La disponibilità di molti di questi nutrienti dipende dal pH (vedere paragrafo 6.4 per la disponibilità dipendente dal pH) e, sebbene i nutrienti possano essere presenti, possono essere inutilizzabili a causa della qualità dell'acqua. Per ulteriori dettagli sulle carenze di nutrienti al di fuori dell'ambito di questa pubblicazione, si rimanda alla sezione «Ulteriori letture» per le guide illustrate all'identificazione.

   Fonti acquaponiche di nutrienti

   L'azoto viene fornito alle piante acquaponiche principalmente sotto forma di nitrato, convertito dall'ammoniaca dei rifiuti di pesce attraverso la nitrificazione batterica. Alcuni degli altri nutrienti sono disciolti nell'acqua dai rifiuti di pesce, ma la maggior parte rimane allo stato solido che non è disponibile per le piante. I rifiuti solidi di pesce sono scomposti da batteri eterotrofici; questa azione rilascia i nutrienti essenziali nell'acqua. Il modo migliore per garantire che le piante non soffrano di carenze è mantenere il pH ottimale dell'acqua (6-7) e alimentare i pesci con una dieta equilibrata e completa, e utilizzare il rapporto di velocità di alimentazione per bilanciare la quantità di mangime per pesci alle piante. Tuttavia, nel tempo, anche un sistema aquaponico perfettamente bilanciato può diventare carente di alcuni nutrienti, il più delle volte ferro potassio o calcio.

   Le carenze di questi nutrienti sono il risultato della composizione del mangime per pesci. I pellet di mangime per pesci (discussi nel capitolo 7) sono un alimento completo per il pesce, il che significa che forniscono tutto ciò di cui un pesce ha bisogno per crescere, ma non necessariamente tutto il necessario per la crescita delle piante. I pesci semplicemente non hanno bisogno delle stesse quantità di ferro, potassio e calcio richieste dalle piante. Come tale, possono verificarsi carenze in questi nutrienti. Questo può essere problematico per la produzione di impianti, ma ci sono soluzioni disponibili per garantire quantità adeguate di questi tre elementi.

   In generale, il ferro viene regolarmente aggiunto come ferro chelato nel sistema aquaponico per raggiungere concentrazioni di circa 2 mg/l. Calcio e potassio vengono aggiunti quando si tampona l'acqua per correggere il pH, poiché la nitrificazione è un processo acidificante. Questi sono aggiunti come idrossido di calcio o idrossido di potassio, o come carbonato di calcio e carbonato di potassio (cfr. capitolo 3 per maggiori dettagli). La scelta del tampone può essere scelta in base al tipo di pianta coltivata, poiché le verdure a foglia verde possono aver bisogno di più calcio, e le piante da frutto più potassio. Inoltre, il capitolo 9 illustra come produrre semplici fertilizzanti organici da compost da utilizzare come integratori per i rifiuti di pesce, assicurando che le piante ricevano sempre la giusta quantità di nutrienti.

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *

2. Principali differenze tra il suolo e la produzione di colture priva di terreno

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   Esistono molte somiglianze tra l'agricoltura terrestre e la produzione del suolo meno, mentre la biologia vegetale di base è sempre la stessa (figure 6.1 e 6.2). Tuttavia, vale la pena di esaminare le principali differenze tra il suolo e la produzione senza suolo (tabella 6.1) al fine di colmare il divario tra le pratiche tradizionali nel terreno e le tecniche più recenti di assenza del suolo. In generale, le differenze sono tra l'uso di fertilizzanti e il consumo di acqua, la capacità di utilizzare terreni non arabili e la produttività complessiva. Inoltre, l'agricoltura senza suolo è in genere meno laboriosa. Infine, le tecniche senza terreno supportano le monocolture meglio dell'agricoltura in terra.

   

   Fertilizzante

   La chimica del suolo, in particolare relativa alla disponibilità di sostanze nutritive e alla dinamica dei fertilizzanti, è una disciplina completa e abbastanza complessa. L'aggiunta di fertilizzanti è necessaria per la coltivazione intensiva in terra. Tuttavia, gli agricoltori non possono controllare completamente la fornitura di questi nutrienti alle piante a causa dei processi complessi che si verificano nel suolo, comprese le interazioni biotiche e abiotiche. La somma di queste interazioni determina la disponibilità dei nutrienti alle radici delle piante. Viceversa, nella coltura senza suolo, i nutrienti vengono disciolti in una soluzione che viene consegnata direttamente alle piante e possono essere adattati specificamente alle esigenze delle piante. Le piante nella cultura senza suolo crescono in mezzi inerti contenuti. Questi mezzi non interferiscono con la consegna di sostanze nutritive, che possono verificarsi nel terreno. Inoltre, i supporti sostengono fisicamente le piante e mantengono le radici bagnate e aerate. Inoltre, con l'agricoltura nel terreno, parte del fertilizzante può essere persa a causa di erbacce e deflusso, il che può diminuire l'efficienza e causare problemi ambientali. Il fertilizzante è costoso e può costituire gran parte del budget per l'agricoltura in terra.

   La gestione su misura dei fertilizzanti nell'agricoltura senza suolo presenta due vantaggi principali. In primo luogo, il fertilizzante minimo viene perso nei processi chimici, biologici o fisici. Queste perdite riducono l'efficienza e possono aumentare il costo. In secondo luogo, le concentrazioni di nutrienti possono essere monitorate e regolate con precisione in base alle esigenze delle piante in particolari fasi di crescita. Questo maggiore controllo può migliorare la produttività e migliorare la qualità dei prodotti.

   Uso dell'acqua

   L'uso di acqua in idroponica e acquaponica è molto più basso rispetto alla produzione del suolo. L'acqua viene persa dall'agricoltura nel terreno attraverso l'evaporazione dalla superficie, la traspirazione attraverso le foglie, la percolazione nel sottosuolo, il deflusso e la crescita delle erbacce. Tuttavia, nella cultura senza suolo, l'unico uso di acqua è attraverso la crescita delle colture e la traspirazione attraverso le foglie. L'acqua utilizzata è il minimo assoluto necessario per coltivare le piante, e solo una quantità trascurabile di acqua viene persa per l'evaporazione dal terreno senza terreno. Nel complesso, l'acquaponica utilizza solo circa il 10% dell'acqua necessaria per coltivare la stessa pianta nel terreno. Pertanto, la coltivazione senza terreno ha un grande potenziale per consentire la produzione in cui l'acqua è scarsa o costosa.

   Utilizzo di terreni non seminativi

   A causa del fatto che il suolo non è necessario, i metodi di coltura senza suolo possono essere utilizzati in aree con terreni non seminativi. Un posto comune per l'acquaponica è nelle aree urbane e periurbane che non possono sostenere l'agricoltura tradizionale del suolo. L'acquaponica può essere utilizzata al piano terra, negli scantinati (utilizzando luci di coltivazione) o sui tetti. L'agricoltura urbana può anche ridurre l'impronta produttiva perché il fabbisogno di trasporto è notevolmente ridotto; l'agricoltura urbana è agricoltura locale e contribuisce all'economia locale e alla sicurezza alimentare locale. Un'altra importante applicazione per l'acquaponica è in altre aree in cui l'agricoltura tradizionale non può essere impiegata, ad esempio in aree estremamente secche (ad esempio deserti e altri climi aridi), dove il suolo presenta un'elevata salinità (ad esempio zone costiere ed estuarine o isole di sabbia corallina), dove la qualità del suolo è stata degradati a causa di un uso eccessivo di fertilizzanti o persi a causa di erosione o estrazione mineraria, o in generale quando i seminativi non sono disponibili a causa di proprietà, costi di acquisto e diritti fondiari. A livello globale, i seminativi adatti all'agricoltura stanno diminuendo, e l'acquaponica è un metodo che consente alle persone di coltivare intensamente alimenti dove l'agricoltura in terra è difficile o impossibile.

   Produttività e rendimento

   La coltura idroponica più intensiva può ottenere rendimenti superiori del 20-25% rispetto alla coltura più intensiva basata sul suolo, anche se i dati arrotondati da esperti idroponici sostengono una produttività 2-5 volte superiore. Questo è quando la coltura idroponica utilizza una gestione esaustiva delle serre, compresi i costosi input per sterilizzare e fertilizzare le piante. Anche senza i costosi input, le tecniche acquaponiche descritte in questa pubblicazione possono eguagliare rese idroponiche ed essere più produttive del suolo. Il motivo principale è il fatto che la coltura senza suolo consente all'agricoltore di monitorare, mantenere e regolare le condizioni di crescita delle piante, garantendo equilibri nutrienti in tempo reale, apporto di acqua, pH e temperatura ottimali. Inoltre, nella cultura senza suolo, non c'è concorrenza con le erbacce e le piante beneficiano di un maggiore controllo di parassiti e malattie.

   Riduzione del carico di lavoro

   La coltura senza suolo non richiede aratura, lavorazione, pacciamatura o diserbo. Nelle grandi aziende agricole, ciò equivale a una minore dipendenza dalle macchine agricole e dal consumo di combustibili fossili. Nell'agricoltura su piccola scala, ciò equivale ad un esercizio più facile e meno laborioso per l'agricoltore, soprattutto perché la maggior parte delle unità acquaponiche sono sollevate dal suolo, evitando così di chinarsi. La raccolta è anche una procedura semplice rispetto all'agricoltura basata sul suolo, e i prodotti non necessitano di un'ampia pulizia per rimuovere la contaminazione del suolo. Aquaponics è adatto a qualsiasi sesso e molte classi di età e livelli di abilità delle persone.

   Monocultura sostenibile

   Con la cultura senza suolo, è del tutto possibile coltivare le stesse colture in monocoltura, anno dopo anno. Le monocolture nel terreno sono più impegnative perché il terreno diventa «stanco», perde la fertilità e aumentano i parassiti e le malattie. Nella cultura senza suolo, semplicemente non c'è terreno per perdere fertilità o mostrare stanchezza, e tutti i fattori biotici e abiotici che impediscono la monocultura sono controllati. Tuttavia, tutte le monocolture richiedono un grado più elevato di attenzione al controllo delle epidemie rispetto alla policoltura.

   Aumento della complicazione e elevato investimento iniziale

   La manodopera necessaria per la messa a punto e l'installazione iniziale, così come i costi, possono scoraggiare gli agricoltori dall'adottare una cultura senza suolo. L'acquaponica è anche più costosa dell'idroponica perché le unità di produzione degli impianti devono essere supportate da impianti di acquacoltura. L'acquaponica è un sistema abbastanza complesso e richiede la gestione quotidiana di tre gruppi di organismi. Se una qualsiasi parte del sistema fallisce, l'intero sistema può collassare. Inoltre, l'aquaponica richiede elettricità affidabile. Nel complesso, l'acquaponica è molto più complicata del giardinaggio a base di suolo. Una volta che le persone hanno familiarità con il processo, l'acquaponica diventa molto semplice e la gestione quotidiana diventa più facile. C'è una curva di apprendimento, come per molte nuove tecnologie, e qualsiasi nuovo agricoltore aquaponico deve essere dedicato all'apprendimento. L'acquaponica non è appropriata per ogni situazione e i benefici dovrebbero essere valutati rispetto ai costi prima di intraprendere una nuova impresa.

   TABELLA 6.1

   Tabella riassuntiva che confronta la produzione di impianti a base di suolo e senza suolo

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *

3. Sanità delle piante, lotta contro i parassiti e le malattie

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   

   La salute delle piante ha un significato ampio che va ben oltre la semplice assenza di malattie; è lo stato generale di benessere che consente a una pianta di raggiungere il suo pieno potenziale produttivo. La salute delle piante, compresa la prevenzione delle malattie e la deterrenza e la rimozione dei parassiti, è un aspetto estremamente importante della produzione alimentare acquaponica (Figura 6.8). Sebbene i progressi più importanti nella salute delle piante siano stati raggiunti attraverso la gestione di agenti patogeni e parassiti, anche un'alimentazione ottimale, tecniche intelligenti di piantagione e una corretta gestione ambientale sono fondamentali per garantire piante sane. Inoltre, la conoscenza delle piante specifiche coltivate è fondamentale per affrontare diverse problematiche produttive. Sebbene siano già stati descritti alcuni concetti di base sulla nutrizione delle piante, questa sezione mira a fornire una comprensione molto più approfondita su come ridurre al minimo i rischi e affrontare le malattie delle piante e i parassiti nell'acquaponica su piccola scala.

   Per ulteriori informazioni sugli insetti benefici, comprese le caratteristiche degli insetti e le esigenze climatiche, oltre a informazioni generali sull'identificazione dei parassiti, nonché sulla gestione integrata degli organismi nocivi e delle malattie (compresi i diversi prodotti disponibili per il trattamento), vedere l'appendice 2 e le risorse elencate nella sezione su Ulteriori letture.

   parassiti delle piante, produzione integrata e gestione dei parassiti

   I parassiti degli insetti sono problematici per la produzione vegetale perché portano malattie che le piante possono contrarre. I parassiti estraggono anche liquidi mentre si depositano nei tessuti vegetali, portando a una crescita stentata. Gli ambienti controllati, come le serre, possono essere particolarmente problematici per i parassiti perché lo spazio chiuso offre condizioni favorevoli agli insetti senza pioggia o vento. La disinfestazione per le condizioni esterne differisce anche da quella delle coltivazioni protette (case a rete, serre), a causa della separazione fisica delle piante dall'area circostante, che consente l'utilizzo di insetti benefici al chiuso per uccidere/controllare gli insetti nocivi. Anche la prevalenza dei parassiti degli insetti dipende fortemente dal clima e dall'ambiente. La gestione dei parassiti nelle zone temperate o aride è più facile che nelle regioni tropicali, dove una maggiore incidenza e concorrenza tra gli insetti rendono il controllo dei parassiti un compito molto più difficile.

   Poiché le unità acquaponiche mantengono un ecosistema indipendente, è normale che una serie di microrganismi e piccoli insetti e ragni esistano all'interno dei letti mediatici. Tuttavia, altri insetti nocivi, come i pesci bianchi, tripidi, afidi, minatori di foglie, falene di cavolo e acari si nutrono e danneggiano le piante. Una pratica comune per trattare gli insetti nocivi problematici nella produzione vegetale del suolo è l'uso di pesticidi chimici o insetticidi, ma questo è 'impossibile** in acquaponica. Qualsiasi pesticida chimico forte potrebbe essere fatale per i pesci così come per i batteri benefici che vivono nel sistema. Pertanto, i pesticidi chimici commerciali non devono mai essere utilizzati. Tuttavia, esistono altri efficaci controlli fisici, ambientali e culturali per ridurre la minaccia di parassiti derivanti dall'acquaponica. Gli insetticidi e i deterrenti dovrebbero essere considerati un'ultima risorsa. Tuttavia, una gestione efficace integra la gestione delle colture e dell'ambiente con l'uso di deterrenti biologici e biologici.

   IPPM (Integrated Production and Pest Management) è un approccio ecosistemico alla produzione e alla protezione delle piante basate sul suolo e senza suolo che combina diverse strategie e pratiche di gestione per coltivare piante sane e ridurre al minimo l'uso di pesticidi. Si tratta di una combinazione di controlli meccanici, fisici, chimici, biologici e microbici insieme alla resistenza delle piante ospitanti e alle pratiche culturali. Non tutti questi controlli sono applicabili per l'acquaponica in quanto alcuni possono essere fatali per pesci e batteri (cioè chimici e alcuni pesticidi organici), mentre altri potrebbero non essere economicamente giustificati per l'acquaponica su piccola scala (cioè agenti di controllo microbico). Pertanto, questa sezione si concentra sulle strategie più applicabili per l'acquaponica su piccola scala, tra cui il controllo meccanico e fisico, la resistenza alle piante ospiti e le tecniche culturali per prevenire la minaccia di parassiti e malattie. Alcune brevi osservazioni sono formulate su alcuni controlli biologici sicuri per l'acquaponia (cioè insetti e microrganismi benefici) e ulteriori dettagli sono inclusi nell'appendice 2. Per ulteriori informazioni su questi metodi, vedere la sezione «Ulteriori letture».

   Controlli fisici, meccanici e culturali

   Per la gestione dei parassiti in acquaponica, la prevenzione è fondamentale. Un monitoraggio regolare e approfondito dei parassiti è fondamentale e, idealmente, le infestazioni minori possono essere identificate e gestite prima che gli insetti danneggino l'intero raccolto. Di seguito è riportato un elenco di semplici controlli economici utilizzati nell'agricoltura biologica/convenzionale, che sono adatti anche per l'acquaponica su piccola scala, per evitare infestazioni da parassiti. L'esclusione fisica si riferisce a tenere lontani i parassiti. La rimozione meccanica avviene quando l'agricoltore allontana attivamente i parassiti dalle piante. I controlli culturali sono le scelte e le attività di gestione che l'agricoltore può intraprendere per prevenire i parassiti. Questi controlli dovrebbero essere utilizzati come prima linea di difesa contro gli insetti nocivi prima di prendere in considerazione altri metodi.

   Reteting/Schermi

   Questo metodo è comune per prevenire danni da parassiti nelle regioni tropicali o laddove si pratica l'orticoltura biologica o i pesticidi non siano efficaci. La dimensione della rete varia a seconda del parassita bersaglio; utilizzare reti con maglie di 0,15 mm per escludere tripidi, 0,35 mm per escludere mosche bianche e afidi e 0,8 mm per tenere fuori i minatori di foglie. La rete è particolarmente efficace mentre le piantine sono molto giovani e teneri. Gli schermi non sopprimono o eliminano i parassiti, ne escludono solo la maggior parte; pertanto, devono essere installati prima della comparsa dei parassiti e bisogna fare attenzione a non lasciare che i parassiti entrino nell'ambiente protetto.

   Barriere fisiche

   

   Date le distanze limitate che gli insetti possono percorrere, è possibile ridurre la prevalenza dei parassiti aggiungendo barriere fisiche tra le verdure e la vegetazione circostante come superfici pavimentate o piani di costruzione. La produzione acquaponica sul tetto beneficia della ventilazione naturale, data la maggiore altitudine, e la grande barriera fisica (distanza dal suolo) creando le condizioni ideali per la produzione all'aperto relativamente priva di parassiti e malattie (Figura 6.9). Le serre hanno spesso un forte ventilatore che esplode attraverso il modo di ingresso che può aiutare a impedire agli insetti di entrare con il contadino.

   Un'altra tecnica utile è creare una barriera sulle gambe dei contenitori idroponici. Un anello

   di rame lampeggiante può impedire lumache e lumache di arrampicarsi sulle gambe, e un rivestimento di vaselina può prevenire formiche. Posizionare il fondo delle gambe in un contenitore d'acqua può anche prevenire le formiche.

   Ispezione manuale e rimozione

   

   La rimozione, a mano o con un flusso d'acqua ad alta pressione, di foglie o piante fortemente infestate aiuta ad evitare e/o ritardare la diffusione degli insetti alle piante circostanti (Figura 6.10). I parassiti e le larve più grandi possono essere utilizzati anche come alimento supplementare per i pesci. L'acqua spruzzata da un tubo diretto alla parte inferiore delle foglie è una tecnica di gestione estremamente efficace su molti tipi di insetti succhiatori. Il ruscello può effettivamente uccidere alcuni insetti, e gli altri vengono lavati via. Questo è efficace per succhiare insetti come afidi e pesci bianchi. Questo è uno dei metodi più efficaci sui sistemi su piccola scala, ma può essere solo un rimedio temporaneo poiché i parassiti sfollati possono tornare alle piante. Può utilizzare volumi significativi di acqua e diventare troppo laboriosa con sistemi più grandi.

   Trapping

   

   Le trappole appiccicose posizionate leggermente sopra la tettoia delle piante sono efficaci in ambienti protetti (ad esempio case, serre). Le carte appiccicose blu intrappolano fasi adulte di tripidi mentre le carte appiccicose gialle intrappolano i bianchi e i microlepidotteri (Figura 6.11). Le trappole appiccicose sono meno efficaci in condizioni esterne, poiché i nuovi insetti possono facilmente provenire dalle aree circostanti. Il monitoraggio continuo degli insetti catturati dalle trappole può aiutare un agricoltore ad adottare misure specifiche per ridurre l'insorgenza di determinati parassiti. Un altro modo efficace di trattare con i parassiti è usare trappole con feromoni. Questi attirano maschi di parassiti specifici, riducendo così la popolazione di accoppiamento nella zona.

   Gestione ambientale

   Mantenere condizioni ottimali di luce, temperatura e umidità, che possono essere facilmente modificate in colture protette, per favorire una crescita più sana delle piante e creare condizioni sfavorevoli per i parassiti. Ad esempio, gli acari non tollerano condizioni umide e umide, quindi i nebulizzatori temporizzati diretti sulle foglie delle piante possono scoraggiare le infestazioni.

   Scelta delle piante

   Alcuni parassiti sono più attratti da specifiche specie vegetali rispetto ad altri. Allo stesso modo, diverse varietà vegetali della stessa specie hanno resistenza/tolleranza diversa ai parassiti. Questo è uno dei motivi per cui la policoltura può spesso prevenire grandi infestazioni perché alcune piante rimangono inalterate. Inoltre, alcune piante attraggono e mantengono insetti più benefici per aiutare a gestire le popolazioni di parassiti (discussi più dettagliatamente di seguito). Scegli varietà resistenti dai fornitori locali e dagli agenti di estensione dell'agricoltura per contribuire a ridurre malattie e infestazioni.

   Piante indicative e colture sacrificali/cattura/trappola

   Alcune piante, come cetrioli e legumi, sono più inclini agli afidi o alle infestazioni di acari rossi e quindi possono essere utilizzate per rilevare precocemente la prevalenza dei parassiti. Spesso, le piante indicatrici sono piantate lungo il bordo esterno di giardini più grandi. Un'altra strategia che può essere adottata in acquaponica è l'uso di insetticidi biologici su piante sacrificali o «catture» piantate vicino, ma non all'interno, al sistema acquaponico. Le piante di cattura (cioè le fave) attirano i parassiti. Queste piante possono essere coltivate in vasi accanto all'unità acquaponica, attirando i parassiti lontano dall'unità, che vengono poi trattati con insetticidi (vedi sotto). Questa strategia non inciderebbe sull'ecosistema aquaponico o sugli insetti benefici presenti intorno all'unità. Anche se non puramente organiche, le piante da cattura possono anche essere trattate con insetticidi sintetici commerciali se sono presenti grandi infestazioni. Fave e petunie (fiori) possono essere utilizzati per catturare tripidi, afidi e acari. I cetrioli sono utilizzati anche per catturare afidi e tramogge, mentre le piantine di lattuga succulente vengono utilizzate per catturare altri insetti mangia-foglie.

   Piantare compagno

   La piantagione complementare è l'uso costruttivo delle relazioni vegetali da parte dei coltivatori. Ad esempio, tutte le piante producono sostanze chimiche naturali che rilasciano dalle loro foglie, fiori e radici. Queste sostanze chimiche possono attrarre o respingere alcuni insetti e possono aumentare o limitare il tasso di crescita e la resa delle piante vicine. È quindi importante essere consapevoli di quali piante beneficiano l'una dall'altra quando piantate insieme e quali combinazioni di piante sono meglio evitate. L'appendice 2 fornisce un tavolo da piantare complementare da utilizzare nella scelta delle colture. Quando si utilizza il tavolo compagno, concentrarsi sull'evitare i cattivi compagni piuttosto che sulla pianificazione di quelli buoni. Alcune piante rilasciano sostanze chimiche dalle radici o dalle foglie che sopprimono o respingono i parassiti, che possono servire a proteggere altre piante vicine.

   Fecondazione

   Come accennato in precedenza, l'eccesso di azoto rende le piante più inclini all'attacco dei parassiti perché hanno più tessuti succulenti. Un corretto equilibrio delle sostanze nutritive utilizzando il rapporto velocità di alimentazione (vedere capitoli 2 e 8) aiuta le piante a crescere più forte per resistere agli attacchi di parassiti. Per questo motivo occorre scambiare acqua quando i livelli di nitrati sono superiori a 120 mg/l.

   Spaziatura

   L'alta densità di impianto e/o la potatura inadeguata aumenta la concorrenza per la luce, incoraggiando gli insetti nocivi. Questa competizione alla fine rende il tessuto vegetale più succulento per i parassiti di passare attraverso o per i patogeni di penetrare, e le condizioni strette offrono riparo ai parassiti. Assicurarsi che ci sia un'adeguata ventilazione e penetrazione della luce solare attraverso la tettoia. Come discusso in precedenza, molte piante hanno esigenze speciali per la luce solare o la mancanza di esso. Combinando il pieno sole con piante tolleranti all'ombra, è possibile intensificare la produzione senza il rischio di aumentare la concorrenza e indebolire le piante. In questo caso le piante tolleranti all'ombra possono crescere sotto la tettoia di quelle amanti del sole. In questo modo, le piante sono più sane e più resistenti ai parassiti e alle malattie.

   Rotazione ritaglio

   Sebbene le unità acquaponiche possano essere gestite come monocoltura senza dover affrontare problemi di stanchezza del suolo (esaurimento delle sostanze nutritive naturalmente presenti nel suolo), la coltivazione continua della stessa specie in più stagioni può avere un effetto selettivo sui parassiti circostanti. Pertanto, un cambiamento nel raccolto, anche per un breve periodo, può causare una drastica riduzione dei parassiti che mirano specificamente alla coltura monoculturale.

   Igiene

   La rimozione di tutti i detriti vegetali, comprese tutte le radici, alla fine di ogni raccolto aiuta a ridurre l'incidenza di parassiti e malattie. Le foglie morte e i rami malati dovrebbero essere rimossi in modo coerente. In condizioni esterne senza reti, è consigliabile ridurre al minimo la vegetazione circostante per evitare che i parassiti si diffondano all'unità acquaponica. Le piante malate e le pile di compost devono essere tenute lontane dal sistema per prevenire la contaminazione.

   Controlli chimici

   Se i parassiti rimangono un problema dopo aver utilizzato i suddetti controlli fisici, meccanici e culturali, potrebbe essere necessario utilizzare il controllo chimico. I pesticidi e gli insetticidi sintetici non devono mai essere usati in acquaponica perché uccideranno i pesci. Molti controlli biologici sono anche mortali per la pesca. Tutti i controlli sulle sostanze chimiche devono essere considerati un'ultima risorsa nei sistemi acquaponici e utilizzati solo con parsimonia. Se possibile, come per i sistemi DWC, è meglio rimuovere e trattare le piante lontano dal sistema e lasciare asciugare completamente le sostanze chimiche. L'appendice 2 contiene un elenco di insetticidi e repellenti comuni, le loro indicazioni e la loro tossicità relativa per i pesci.

   Controlli biologici

   Per quanto riguarda i pesticidi botanici, alcuni estratti ottenuti da microrganismi sono sicuri per gli animali acquatici perché agiscono specificamente sulle strutture degli insetti e non danneggiano i mammiferi o i pesci. Due organismi ampiamente utilizzati in acquaponica e agricoltura biologica sono Bacillus thuringiensis e Beauveria bassiana. Il primo è un estratto di tossina da un batterio che danneggia il tratto digestivo dell'insetto e lo uccide. Può essere spruzzato sulle foglie e mirare specificamente a bruchi, rulli di foglie, falene o larve di farfalla senza danneggiare altri insetti benefici. B. bassiana è un fungo che germina e penetra nella pelle dell'insetto (chitina), uccidendo il parassita attraverso la disidratazione. L'efficacia del fungo dipende dal numero di spore spruzzate e dalle condizioni ottimali di umidità e temperatura, idealmente un buon agente per i tropici umidi.

   Insetti benefici - predatori di parassiti

   Infine, gli insetti benefici sono un altro metodo efficace per controllare i parassiti, in particolare in ambienti controllati come serre o locali. Insetti benefici o predatori come lacewings vengono introdotti nello spazio di coltivazione delle piante al fine di controllare ogni ulteriore infestazione. Alcuni dei vantaggi dell'uso di insetti benefici includono: l'assenza di residui di pesticidi o resistenza indotta dai pesticidi nei parassiti, economicamente fattibile (a lungo termine solo per operazioni su larga scala), ed ecologicamente sana. Tuttavia, il controllo dei parassiti di successo utilizzando questo metodo dipende dalla conoscenza dettagliata di ogni insetto benefico insieme con il monitoraggio costante dei parassiti per tempo correttamente l'introduzione di insetti benefici. Inoltre, gli insetti benefici possono essere attratti naturalmente dai sistemi esterni. Molti di questi insetti benefici si nutrono di nettare nei loro stadi adulti, quindi una selezione di fiori vicino all'unità acquaponica può mantenere una popolazione in grado di mantenere in equilibrio i parassiti.

   È importante sottolineare che questo metodo di controllo non sradica mai completamente gli organismi nocivi. Invece, i parassiti sono soppressi sotto una stretta relazione prey-predatore. Questo metodo è già stato utilizzato con risultati positivi per l'acquaponica su larga scala, ma per l'acquaponica su piccola scala potrebbero non esserci abbastanza parassiti perché gli insetti benefici siano predati, il che può portarli a volare via. La scelta degli insetti benefici da utilizzare (cfr. appendice 2) dovrebbe tener conto delle condizioni ambientali in cui essi intendono operare.

   Malattie vegetali e gestione integrata delle malattie

   A differenza dell'idroponica, gestita principalmente in condizioni sterili, l'acquaponica si avvale di un complesso ecosistema microscopico che comprende batteri, funghi e altri microrganismi. La presenza di questi microrganismi ben adattati rende ogni sistema più resistente in caso di attacchi da parte di parassiti o malattie. Tuttavia, il successo della produzione vegetale è il risultato di strategie di gestione volte a evitare focolai di malattie che si concentrano principalmente sulle condizioni ambientali, sulla deterrenza dei parassiti (parassiti come la mosca bianca possono portare virus letali) sulla gestione delle piante, nonché sull'uso di rimedi organici che aiutano a prevenire o a curare le piante. Analogamente all'IPPM, la gestione integrata delle malattie si basa sulla prevenzione, sulla scelta delle piante e sul monitoraggio come prima linea di difesa contro le malattie e utilizza un trattamento mirato solo quando necessario.

   Controlli ambientali

   La temperatura e l'umidità svolgono un ruolo importante nella gestione sanitaria delle piante. Ogni agente patogeno vegetale (cioè batteri, funghi o parassiti; Figura 6.8) ha temperature di crescita ottimali che possono essere diverse da quelle delle piante. Pertanto, le malattie si verificano in determinate aree e periodi durante l'anno in cui le condizioni sono più favorevoli all'agente patogeno che al suo ospite. Inoltre, l'umidità svolge un ruolo chiave per la germinazione delle spore fungine, che richiedono un sottile film d'acqua che copre i tessuti vegetali. Allo stesso modo, l'attivazione di alcune malattie batteriche e fungine è strettamente correlata alla presenza di acqua superficiale. Pertanto, il controllo dell'umidità relativa e dell'umidità sono essenziali per ridurre i rischi di insorgenza di focolai. L'appendice 2 contiene condizioni ambientali dettagliate che incoraggiano diverse malattie fungine comuni.

   Il controllo dell'umidità relativa, specialmente nell'acquaponica in serra, è particolarmente importante. Ciò può essere ottenuto attraverso la ventilazione dinamica o forzata mediante finestre e ventilatori che creano un flusso d'aria orizzontale, contribuendo a ridurre al minimo i differenziali di temperatura e i punti freddi in cui si verifica la condensa. L'aria in movimento viene continuamente miscelata, il che impedisce la caduta della temperatura al di sotto del punto di rugiada; pertanto, l'acqua non si condensa sulle verdure.

   Anche l'evaporazione da acquari e/o canali aerati DWC ospitati nelle serre dovrebbe essere evitata coprendo fisicamente le superfici dell'acqua, poiché l'acqua evaporata può aumentare notevolmente l'umidità interna. I tubi nelle unità NFT sono soggetti ad alte temperature dell'acqua nelle stagioni calde a causa della continua esposizione al sole sui tubi. I sistemi di letti Media sono un compromesso ottimale, data la giusta scelta del mezzo, in quanto le superfici superiori dei letti sono sempre mantenute asciutte (vedi capitolo 4). Infine, i sistemi costruiti su tetti hanno il vantaggio di un microclima più secco e di una buona ventilazione rispetto al livello del suolo, che facilita la gestione ambientale degli impianti.

   Il controllo della temperatura dell'acqua svolge un ruolo chiave nell'evitare focolai di funghi. Una malattia molto comune in acquaponica è la marciume radicale causata da Pythium spp., un agente patogeno del suolo che può essere accidentalmente introdotto nel sistema da materiali contaminati (suolo, torba, piantine di vivai). A differenza dell'idroponica, in acquaponica questo fungo non causa danni al di sotto di determinate temperature a causa della presenza competitiva di altri microrganismi. Il mantenimento di temperature inferiori ai 28-30 °C è quindi essenziale per evitare la germinazione esponenziale delle spore che causerebbero un focolaio.

   Si dovrebbe anche prestare attenzione alle densità di impianto. Le densità molto elevate riducono la ventilazione interna e aumentano l'umidità tra le piante. Il rischio di malattie per le colture densamente piantate è anche aumentato in quanto, in un'intensa competizione leggera, le piante crescono senza consolidare le loro cellule, portando a pareti più morbide e succulente dei tessuti. I tessuti teneri sono più inclini alle malattie a causa della loro limitata resistenza alla penetrazione di parassiti e/o agenti patogeni.

   Scelta delle piante

   Le varietà vegetali hanno diversi livelli di resistenza agli agenti patogeni. In alcuni casi, l'uso di cultivar resistenti noti è il metodo di maggior successo per evitare la malattia. Pertanto, è fondamentale selezionare varietà vegetali che sono più adatte a crescere in determinati ambienti o hanno un grado più elevato di resistenza contro un particolare agente patogeno. Inoltre, molte aziende di sementi offrono un'ampia selezione di piante che hanno risposte diverse contro gli agenti patogeni. L'uso di varietà locali selezionate naturalmente per un ambiente specifico può garantire una crescita sana delle piante.

   Se non è possibile controllare alcune malattie con varietà resistenti, è consigliabile passare ad altre colture durante la stagione critica. Nel caso di Pythium spp. se le varietà resistenti di lattuga e microrganismi benefici non sono in grado di controllare l'infestazione, è opportuno spostarsi verso altre specie, come il basilico, più tolleranti all'agente patogeno e alle alte temperature dell'acqua.

   I semi e/o le piantine devono essere acquistati presso un vivaio rispettabile che utilizzi efficaci strategie di prevenzione delle malattie e possa garantire prodotti privi di malattie. Inoltre, evitare lesioni alle piante, poiché rami rotti, crepe, tagli e danni ai parassiti spesso portano a malattie scoppiate nella stessa area.

   Nutrizione vegetale

   La nutrizione influisce notevolmente sulla suscettibilità di una pianta alle malattie. Influisce anche sulla capacità di una pianta di rispondere contro le malattie utilizzando diversi meccanismi, tra cui l'antixenosi (processi per scoraggiare la colonizzazione da parte di erbivori) o l'antibiotico (processi per uccidere o ridurre gli erbivori dopo l'atterraggio o durante il pasto). Un corretto equilibrio di nutrienti non solo fornisce una crescita ottimale, ma rende anche le piante meno suscettibili alle malattie. Sebbene la descrizione dei disturbi nutrizionali sia stata discussa sopra, la Tabella 6.2 illustra come alcuni nutrienti possano svolgere un ruolo importante nell'insorgenza della malattia.

   TABELLA 6.2

   Effetto delle sostanze nutritive sulla prevenzione delle malattie fungine

   | Nutriente | Effetto | | — | — | | **Azoto | La sovratemperatura rende i tessuti più succulenti che sono più inclini agli attacchi fungini. La fame di azoto rende le piante stentate più inclini ad attacchi da microrganismi opportunistici. | | potassio | Accelera la guarigione delle ferite e riduce l'effetto dei danni da gelo. Ritarda la maturità e la senescenza delle piante. | | Fosforo | Migliora gli equilibri nutritivi e accelera la maturità delle piante. | | Calcio | Riduce la gravità di alcune malattie fungine della radice e del gambo. Colpisce la composizione della parete cellulare nelle piante che resiste alla penetrazione dei funghi. | | Silicon | Aiuta le piante a produrre reazioni di difesa specifiche, incluso il rilascio di composti fenolici contro gli agenti patogeni. |

   *Fonte: Agrios (2004) . *

   Monitoraggio - ispezione ed esclusione

   La diagnosi precoce e l'intervento sono alla base della gestione delle malattie e dei parassiti. Pertanto, le piante devono essere ispezionate regolarmente per individuare i primi segni di infezione o presenza di parassiti che possono causare infezioni. Ogni volta che le piante mostrano segni di danno o fasi iniziali della malattia (avvizzimento, degrado o marciume radicale), è fondamentale rimuovere i rami infetti, le foglie o l'intera pianta per evitare che la malattia si diffonda in tutto il raccolto. Inoltre, per quanto riguarda l'esclusione, è importante far rispettare il controllo dei potenziali vettori (fonti) di virus, come i volatili bianchi, coltivando piante in strutture a prova di insetto (cfr. sezione 6.5.1). Inoltre, l'evitare la contaminazione del suolo e l'uso di strumenti disinfettati (ad esempio le cesoie utilizzate per la potatura/raccolta) contribuirebbero ad evitare la trasmissione di potenziali agenti patogeni nel sistema. Infine, è buona prassi monitorare e registrare tutti i sintomi e la progressione di ciascuna malattia al fine di determinare i migliori metodi di prevenzione e trattamento in futuro.

   Trattamento - inorganico o chimico

   Come accennato in precedenza, l'acquaponica è un ecosistema complesso che è più resistente dell'idroponica alle malattie trasmesse dal suolo. Tuttavia, alcuni focolai di malattia possono ancora verificarsi in caso di condizioni ambientali sfavorevoli, come una maggiore umidità relativa nelle serre o nei climi tropicali, e devono essere controllati. Poiché l'acquaponica è un sistema integrato contenente pesci, piante e microrganismi benefici, non è possibile utilizzare i trattamenti patologici standard dell'agricoltura convenzionale (cioè fungicidi chimici) in quanto sono tossici per i pesci. Tuttavia, sono possibili pratiche comuni utilizzate per l'agricoltura biologica, a condizione che non danneggino i pesci e/o i batteri o non si accumulino nel sistema portando a soglie superiori a quelle accettate. L'appendice 2 indica gli elementi e i metodi di applicazione utilizzati nell'agricoltura biologica che possono essere utilizzati anche per l'acquaponica per combattere e prevenire diverse malattie. In generale, il successo del trattamento utilizzando i metodi si basa sulla combinazione di alcune strategie che possono avere un effetto sinergico contro specifici agenti patogeni.

   Trattamento - biologico

   Alcuni agenti biologici di controllo possono essere utilizzati per acquaponica come Thricoderma spp., Ampelomices spp. e Bacillus subtilis, che sono microrganismi coltivati utilizzati per combattere malattie specifiche. Questi agenti biologici possono essere applicati sia sulle foglie che sulla zona della radice. Essi forniscono protezione contro le più comuni malattie trasmesse dal suolo, tra cui peronospora, oidio e alcuni batteri. In particolare, Thricoderma spp. si sono dimostrati efficaci nel controllare Pythium spp. e la maggior parte degli agenti patogeni presenti sul suolo, mentre Ampelomices spp. potrebbe compensare qualsiasi necessità di trattamenti inorganici o chimici contro l'oidio. Nel caso di Thricoderma spp., le spore possono essere distribuite sul substrato durante la semina, per lasciare che il fungo benefico protegga le piante a partire dalla loro fase di piantina. Le informazioni sui prodotti, i produttori e i distributori devono essere consultati prima dell'uso al fine di individuare i migliori metodi di trattamento per malattie specifiche.

   Per informazioni più dettagliate su specifiche malattie vegetali, compresa l'identificazione, la suscettibilità e la prevalenza, vedere i testi consigliati nella sezione «Ulteriori letture».

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *

4. Selezione delle piante

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   Ad oggi, più di 150 diversi ortaggi, erbe, fiori e piccoli alberi sono stati coltivati con successo nei sistemi acquaponici, tra cui unità di ricerca, domestiche e commerciali. L'appendice 1 fornisce una sintesi tecnica e istruzioni dettagliate per la coltivazione delle 12 erbe e ortaggi più popolari. In generale, le piante verdi a foglia fanno molto bene in acquaponica insieme ad alcune delle verdure da frutto più popolari, tra cui pomodori, cetrioli e peperoni. Gli ortaggi da frutto hanno un fabbisogno di nutrienti più elevato e sono più appropriati per sistemi consolidati con adeguati stock ittici. Tuttavia, alcune radici e alcune piante sensibili non crescono bene in acquaponica. Le radici richiedono un'attenzione particolare e possono essere coltivate con successo solo in letti mediatici profondi, o in una versione di letti traspiranti discussa più dettagliatamente nella sezione 9.3.

   Le verdure variano per quanto riguarda la loro domanda complessiva di nutrienti. Ci sono due categorie generali di piante acquaponiche basate su questa domanda. Le piante a basso consumo di sostanze nutritive includono i verdi e le erbe a foglia verde, come lattuga, bietola, rucola da insalata, basilico, menta, prezzemolo, coriandolo, erba cipollina, pak choi e crescione. Molti dei legumi come piselli e fagioli hanno anche un basso fabbisogno di nutrienti. All'altra estremità dello spettro ci sono piante con alto fabbisogno di nutrienti, a volte indicate come fame di nutrienti. Questi includono i frutti botanici, come pomodori, melanzane, cetrioli, zucchine, fragole e peperoni. Altre piante con una media richiesta di nutrienti sono: cavoli, come cavoli, cavolfiori, broccoli e cavolo rapa. Le piante bulbing come barbabietole, taro, cipolle e carote hanno requisiti medio-alti, mentre il ravanello richiede meno sostanze nutritive.

   

   Lo stile del letto coltiva influenza la scelta delle piante. Nelle unità letto media, è pratica comune coltivare contemporaneamente una policcoltura di verdure a foglia verde, erbe e verdure a frutto (Figura 6.7). A condizione che le unità media abbiano la giusta profondità (almeno 30 cm), è possibile coltivare tutte le verdure menzionate nelle categorie sopra indicate. La policcoltura su piccole superfici può anche trarre vantaggio dalla piantagione complementare (cfr. appendice 2) e da una migliore gestione dello spazio, poiché le specie tolleranti all'ombra possono crescere sotto le piante più alte. Le pratiche di monocultura sono più diffuse nelle unità commerciali NFT e DWC perché il coltivatore è limitato dal numero di fori nei tubi e nelle zattere in cui piantare ortaggi. Utilizzando le unità NFT, potrebbe essere possibile coltivare le verdure fruttificate più grandi, come i pomodori, ma queste piante devono avere accesso a abbondanti quantità di acqua per garantire un apporto sufficiente di nutrienti ed evitare lo stress idrico. L'appassimento nelle piante da frutto può infatti avvenire quasi immediatamente se il flusso viene interrotto, con effetti devastanti sull'intero raccolto. Le piante da frutto devono anche essere piantate in tubi di coltivazione più grandi, idealmente con fondi piatti, ed essere posizionate su una distanza maggiore rispetto alle verdure a foglia. Questo perché le piante da frutto crescono più grandi e hanno bisogno di più luce per maturare i loro frutti e anche perché c'è spazio limitato nelle radici nei tubi. D'altra parte, le colture di bulbi e/o radici di grandi dimensioni, come cavoli rapa, carote e rape, hanno maggiori probabilità di essere coltivate in aiuole mediatiche perché le unità NFT e DWC non forniscono un buon ambiente di crescita e un adeguato sostegno alle piante

   È importante considerare l'effetto della raccolta delle piante sull'intero ecosistema. Se tutte le piante venissero raccolte in una sola volta, il risultato sarebbe un sistema squilibrato senza abbastanza piante per pulire l'acqua, con conseguente picco di nutrienti. Alcuni agricoltori usano questa tecnica, ma deve corrispondere a un grande raccolto di pesce o a una riduzione della razione di mangime. Tuttavia, la raccomandazione qui è di utilizzare un ciclo di raccolta e reimpianto sfalsato. La presenza di troppe piante che crescono in modo sincrono comporterebbe una carenza di alcuni nutrienti nei sistemi verso il periodo di raccolta, quando l'assorbimento è al massimo. Avendo piante in diversi stadi di vita, cioè alcune piantine e alcune mature, la domanda globale di nutrienti è sempre la stessa. Ciò garantisce una chimica dell'acqua più stabile e fornisce anche una produzione più regolare sia per la tavola di casa che per il mercato. Gli schemi di impianto sfalsati sono discussi più dettagliatamente nel capitolo 8.

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *

5. Progettazione della piantagione

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   La disposizione delle aiuole aiuta a massimizzare la produzione vegetale nello spazio disponibile. Prima di piantare, scegliere con saggezza quali piante verranno coltivate, tenendo presente lo spazio necessario per ogni pianta e quale sia la stagione di crescita appropriata. Una buona pratica per tutta la progettazione del giardino è quella di pianificare il layout dei letti di coltivazione su carta per avere una migliore comprensione di come apparirà tutto. Considerazioni importanti sono: la diversità delle piante, le piante accompagnate e la compatibilità fisica, la domanda di nutrienti, la domanda del mercato e la facilità di accesso. Ad esempio, le colture più alte (cioè i pomodori) dovrebbero essere collocate nel punto più accessibile all'interno del letto materico per facilitare la raccolta.

   Incoraggiare la diversità delle piante

   In generale, piantare varie colture e varietà fornisce un grado di sicurezza al coltivatore. Tutte le piante sono suscettibili ad alcuni tipi di malattie o parassiti. Se viene coltivata una sola coltura, la possibilità di una grave infestazione o epidemia è più alta. Questo può sbilanciare il sistema nel suo complesso. Pertanto, i coltivatori sono incoraggiati a piantare una vasta gamma di ortaggi in piccole unità (Figura 6.12).

   

   Piantare sfalsata

   Come accennato in precedenza, è importante scaglionare la semina. In questo modo ci può essere un raccolto costante e reimpianto, che aiuta a mantenere un livello equilibrato di nutrienti nell'unità. Allo stesso tempo, fornisce una fornitura costante di piante al tavolo o al mercato. Tenete presente che alcune piante producono frutta o foglie che possono essere raccolte continuamente per tutta la stagione, come varietà di foglie di insalata, basilico, coriandolo e pomodori, mentre altre colture vengono raccolte intere, come cavolo rapa, lattuga, carote. Per ottenere la semina sfalsata ci dovrebbe sempre essere una fornitura pronta di piantine (lo sviluppo di un vivaio vegetale è discusso nel capitolo 8).

   Massimizzare lo spazio nei letti multimediali

   Non solo la superficie dovrebbe essere pianificata per massimizzare lo spazio, ma anche lo spazio verticale e il tempo dovrebbero essere considerati. Ad esempio, per quanto riguarda il tempo, vegetali con brevi periodi di crescita (insalate) tra piante con colture a più lungo termine (melanzane). Il vantaggio di questa pratica è che le insalate possono essere raccolte prima e fornire più spazio quando le melanzane maturano. Il continuo reimpianto di ortaggi teneri come la lattuga tra grandi piante da frutto fornisce condizioni naturalmente ombreggiate. Assicurarsi che le colture ombreggiate non siano completamente dominate man mano che le colture grandi maturano. Le verdure come i cetrioli sono scalatori naturali che possono essere addestrati a crescere su o giù e lontano dai letti. Utilizzare pali di legno e/o corda per aiutare a sostenere le verdure rampicanti. Ciò crea più spazio nel letto multimediale (Figura 6.13). Uno dei vantaggi dell'acquaponica è che le piante possono essere facilmente spostate liberando delicatamente le radici dal terreno di coltivazione e posizionando la pianta in un punto diverso.

   

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *

6. Qualità dell'acqua per le piante

   Original publication 2014 · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

   La sezione 3.3 ha discusso i parametri di qualità dell'acqua per il sistema acquaponico nel suo complesso. Qui vengono considerate considerazioni specifiche per le piante e ulteriormente ampliate.

   pH

   Il pH è il parametro più importante per le piante in un sistema acquaponico perché influenza l'accesso di una pianta ai nutrienti. In generale, l'intervallo di tolleranza per la maggior parte delle piante è 5,5-7,5. La gamma inferiore è inferiore alla tolleranza per pesci e batteri, e la maggior parte delle piante preferisce condizioni leggermente acide. Se il pH va al di fuori di questo intervallo, le piante sperimentano il blocco dei nutrienti, il che significa che sebbene i nutrienti siano presenti nell'acqua, le piante non sono in grado di utilizzarli. Questo è particolarmente vero per ferro, calcio e magnesio. A volte, apparenti carenze di nutrienti nelle piante indicano effettivamente che il pH del sistema è al di fuori dell'intervallo ottimale. La figura 6.6 descrive la relazione tra il livello di pH e la capacità delle piante di assorbire determinati nutrienti.

   

   Tuttavia, vi è evidenza che il blocco dei nutrienti è meno comune nei sistemi acquaponici maturi rispetto all'idroponica. Mentre l'idroponica è un'impresa semi-sterile, l'acquaponica è un intero ecosistema. Pertanto, esistono interazioni biologiche tra le radici delle piante, i batteri e i funghi che possono consentire l'assorbimento dei nutrienti anche a livelli di pH più elevati rispetto a quelli mostrati nella Figura 6.6. Tuttavia, la migliore linea di azione è cercare di mantenere il pH leggermente acido (6-7), ma capire che il pH più alto (7-8) può funzionare. Questo aspetto è oggetto di ricerche in corso.

   Ossigeno disciolto

   La maggior parte delle piante necessita di alti livelli di DO (\ > 3 mg/l) all'interno dell'acqua. Le piante usano i loro steli e foglie per assorbire l'ossigeno durante la respirazione, ma le radici devono anche avere ossigeno. Senza ossigeno, le piante possono sperimentare il marciume radicale, una situazione in cui le radici muoiono e il fungo cresce. Alcune piante acquatiche, come la castagna d'acqua, il loto o il taro, non necessitano di alti livelli di DO e possono sopportare acque a bassa ossigeno, come quelle in stagni stagnanti.

   Temperatura e stagione

   L'intervallo di temperatura adatto per la maggior parte degli ortaggi è 18-30 °C. Tuttavia, alcuni ortaggi sono molto più adatti alla coltivazione in condizioni particolari. Ai fini della presente pubblicazione, le verdure invernali richiedono temperature di 8-20 °C, mentre le verdure estive richiedono temperature di 17-30 °C. Ad esempio, molte verdure a foglia verde crescono meglio in condizioni più fredde (14-20 °C), soprattutto di notte. A temperature più elevate di 26 °C e superiori, i verdi fogliosi si lanciano e iniziano a fiorire e a seme, il che li rende amari e incommerciabili. Generalmente, è la temperatura dell'acqua che ha il maggior effetto sulle piante piuttosto che sulla temperatura dell'aria. Tuttavia, occorre prestare attenzione nella scelta corretta delle piante e dei pesci per soddisfare i loro intervalli ottimali di temperatura dell'acqua. Un altro aspetto della semina stagionale è che alcune piante richiedono una certa quantità di luce diurna per produrre fiori e frutti, che è chiamato fotoperiodismo. Alcuni, indicati come piante di breve giorno, richiedono una certa quantità di oscurità prima della fioritura. Questo segnale alla pianta indica che l'inverno si sta avvicinando e la pianta mette la sua energia in riproduzione invece che in crescita. Alcune piante comunemente coltivate, di breve giorno includono varietà di peperoni e alcuni fiori medicinali. D'altra parte, le piante da giorno lunghe richiedono una certa lunghezza di giorno prima di produrre fiori, anche se questo è raramente una considerazione nelle verdure, ma può essere così per alcuni ornamentali. Pertanto, è importante seguire le pratiche locali di semina stagionali per ogni ortaggio coltivato o scegliere varietà neutre al fotoperiodismo. L'appendice 1 contiene ulteriori dettagli sui singoli ortaggi.

   Ammoniaca, nitrito e nitrato

   Come spiegato nel capitolo 2, le piante sono in grado di assumere tutte e tre le forme di azoto, ma il nitrato è il più accessibile. L'ammoniaca e i nitriti sono molto tossici per i pesci e devono sempre essere mantenuti al di sotto di 1 mg/l. In un'unità acquaponica funzionante, ammoniaca e nitrito sono sempre 0-1 mg/l e non dovrebbero essere un problema per le piante.

   *Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *