Miller A., Adhikari R., Nemali K.

Recycling nutrient solution can reduce growth due to nutrient deficiencies in hydroponic production

Frontier in Plant Sciencie, 11:607643; doi: 10.3389/fpls.2020.607643

Nelle coltivazioni senza suolo la gestione della soluzione nutritiva si basa sul controllo della conducibilità elettrica (EC) presente nella soluzione circolante a livello radicale. Misurando l’EC si ha una misura della concentrazione di elementi minerali nella soluzione circolante ma non si riesce a sapere quali elementi sono presenti a concentrazioni più o meno alte. Per questa ragione, pur rispettando i valori target di EC, la composizione della soluzione circolante a livello radicale potrebbe essere non ottimale, in quanto potrebbero esserci carenze di alcuni elementi ed eccessi di altri. Per questa ragione, l’obiettivo di questo studio è stato quello di valutare gli effetti di un riciclo continuo della soluzione nutritiva (SN) sull’EC della soluzione ricircolante, sulla concentrazione degli elementi nei tessuti e sulla produzione di lattuga. Tutto questo al fine di proporre una strategia di controllo della SN basata sul riciclo continuo. Durante la ricerca sono stati valutati: 1) gli effetti del riciclo della SN sulla crescita delle piante; 2) gli aspetti fisiologici; 3) ricircolo della SN con rinnovo effettuato ogni due settimane e sulla base dei risultati conseguiti con le prime due attività. In ogni caso, la lattuga è stata coltivata in serra, su cubetti di lana di roccia con la tecnica del nutrient film technique (NFT). I trattamenti a confronto hanno riguardato la gestione della SN: controllo vs ricircolo. Nel controllo la SN rimanente è stata continuamente scaricata prima del rabbocco, mentre nel ricircolo la SN rimanente è stata integrata con la SN di rabbocco. Per entrambi i trattamenti il valore target di EC è stato impostato a 1,8 dS m-1. Inoltre, nella terza attività è stato proposto un ricircolo della SN con rinnovo effettuato ogni due settimane in modo da avere una situazione intermedia tra il controllo e il ricircolo effettuato utilizzando acqua di partenza desalinizzata con la tecnica dell’osmosi inversa.

Nel trattamento con ricircolo della SN è stata riscontrata una riduzione del peso fresco (prima attività) e del peso secco (seconda attività) della lattuga rispetto al controllo. Questo significa che con il ricircolo della SN, pur mantenendo un valore ottimale di EC, non si riesce a garantire una crescita ottimale della lattuga. Questo conferma ancora una volta che l’incremento di EC nel ricircolo è dovuto all’accumulo di elementi minerali “non graditi” dalla pianta. Infatti, la concentrazione degli elementi minerali nei tessuti della lattuga (N, P, K e Fe) è stata più bassa nel trattamento con riciclo della SN, mentre per Cu e Na è stato osservato l’opposto. Quindi nel riciclo si sono verificate condizioni di carenza di alcuni elementi (N, P, K) ed eccesso di altri (Cu, Na). Nessuna differenza nella concentrazione dello ione Ca nei tessuti vegetali è stata individuata, in quanto l’attività di traspirazione è stata simile nei due trattamenti. Ed ancora, il maggior contenuto di acqua dei germogli di lattuga coltivati nel controllo è stato dovuto ad un maggiore stress idrico del riciclo, dovuto all’accumulo di NaCl nella SN. Inoltre, l’area fogliare è risultata essere maggiore nel controllo e questa differenza è aumentata fino alla fine della coltivazione. Nella terza attività, il peso secco delle radici di lattuga è risultato essere inferiore con il trattamento sperimentale (come anche l’EC della SN prima del rabbocco). Questo suggerisce che il ricircolo della SN con la tecnica della desalinizzazione dell’acqua di partenza ottenuta applicando l’osmosi inversa ridimensiona alcuni aspetti negativi del ricircolo della soluzione nutritiva come l’accumulo di elementi indesiderati alla pianta (Na, HCO3). Infine, nel terzo esperimento sono stati anche confrontate la tecnica di somministrazione della SN con NFT e con flusso costante della SN (CFT). Le piante fertirrigate con NFT hanno mostrato un peso fresco e secco dei germogli ed un peso secco delle radici più alto rispetto al trattamento CFT, questo può essersi verificato in quanto la temperatura della SN fornita con la tecnica del CFT è stata più alta rispetto all’NFT.

Dai risultati ottenuti in questo studio è emerso che il ricircolo della SN con acqua desalinizzata o il rinnovo della SN effettuato ogni due settimane possono ridurre gli effetti negativi del ricircolo della SN permettendo contemporaneamente di ridurre i costi e l’impatto ambientale della produzione. Inoltre, se l’osmosi inversa può richiedere un impiego economico e di risorsa idrica importante, è consigliato agli agricoltori di valutare quotidianamente quando effettuare il rinnovo della SN. Infatti, oggi è possibile fare delle analisi di area fogliare (e quindi calcolare il tasso di crescita della coltura) attraverso tecniche non invasive che permettono di individuare eventuali stress nutrizionali della coltura. Ad esempio, individuando un tasso di crescita relativo della canopy inferiore al 19 -21% per due giorni consecutivi, questo segnale può essere interpretato come una necessità di rinnovo della SN.

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