Ropokis A., Ntatsi G., Rouphael Y., Kotsiras A., Kittas C., Katsoulasd N., Savvas D.
Responses of sweet pepper (Capsicum annum L.) cultivated in a closed hydroponic system to variable calcium concentrations in the nutrient solution
Journal of the Science of Food and Agriculture, 2021; doi: 10.1002/jsfa.11074
Nelle coltivazioni senza suolo è necessario fornire un quantitativo di soluzione nutritiva (SN) maggiore rispetto alle esigenze della pianta, al fine di drenare i sali in eccesso presenti nel substrato ed assicurarsi di fornire il giusto quantitativo di acqua. Nei sistemi di coltivazione senza suolo a ciclo aperto la SN di drenaggio viene dispersa nell’ambiente, incrementando l’impatto ambientale di questa tecnica di coltivazione. Per ridurre lo spreco d’acqua e l’inquinamento derivante dall’attività agricola, i governi nazionali (Paesi Bassi tra tutti) stanno emanando norme sempre più stringenti in materia di inquinamento ambientale, costringendo di fatto gli agricoltori ad adottare la tecnica del ciclo chiuso, che prevede il ricircolo della SN. Con la tecnica del ciclo chiuso è di fondamentale importanza utilizzare un’acqua di partenza di buona qualità e povera di sali quali quelli che contengono sodio, bicarbonati e fosfati. Infatti, il rischio legato all’utilizzo di un’acqua di partenza ricca di questi sali potrebbe essere l’accumulo degli stessi a livello radicale, con conseguenti problematiche di fitotossicità diretta o causata dall’inibizione dell’assorbimento di altri ioni. A tal proposito viene introdotto il rapporto di assorbimento ioni/acqua, che prende il termine di “concentrazione di assorbimento” (CA). Per una specifica pianta, in una determinata fase fenologica, in determinate condizioni climatiche e con una stabile concentrazione salina a livello radicale, la CA è stabile. Qualora, invece, si verifichi un accumulo di nutrienti a livello radicale la CA viene alterata, danneggiando la nutrizione della pianta.
Per verificare come la nutrizione della pianta viene compromessa dall’accumulo di elementi minerali nell’ambiente radicale, durante questo studio è stata determinata la CA di Ca2+, Mg2+, K+, NO3– e NH4+ all’aumentare della concentrazione dello ione Ca2+ nella soluzione nutritiva circolante (SNC), determinato da una maggiore concentrazione di questo elemento nell’acqua di partenza.
L’attività è stata condotta in una serra riscaldata dell’Università di Atene, utilizzando come specie modello il peperone. I trattamenti sperimentali sono stati crescenti quattro concentrazioni dello ione Ca2+ nella SN fornita alle piante: 1,5 – 3,0 – 4,5 – 6,0 mmol∙L-1. La tecnica di coltivazione senza suolo utilizzata è stata l’NFT a ciclo chiuso; durante il ciclo colturale, ad ogni pianta è stato fornita una quantità di 3 L di SN. La composizione della SN relativamente agli altri elementi è stata: 5,5 mmol∙L-1 K+, 6,5 mmol∙L-1 Ca2+, 2,0 mmol∙L-1 Mg2+, 1,1 mmol∙L-1 NH4+, 16,4 mmol∙L-1 NO3−, 1,2 mmol∙L-1 H2PO4 ,5,8 mmol∙L-1 SO42−, 20,0 μmol∙L-1 Fe2+, 10,0 μmol∙L-1 Mn2+, 6,0 μmol∙L-1 Zn2+, 0,8 μmol∙L-1 Cu+2, 50,0 μmol∙L-1 B+ e 0,5 μmol∙L-1 Mo+. Infine, nei diversi trattamenti, per bilanciare il contenuto tra anioni e cationi è stato modificato il contenuto di NO3− e SO42−. Dal giorno del trapianto, ogni 20 giorni è stata determinata la concentrazione di Ca2+, Mg2+, K+, NO3– e NH4+ nell’estratto acquoso delle piante e nella SNC, per il calcolo della CA.
Dai risultati ottenuti è emerso che incrementando la concentrazione di Ca2+ nella SN la produzione di peperoni si riduce in quanto la pianta differenzia un minor numero di frutti, mentre il peso medio degli stessi non risulta essere influenzato dai trattamenti sperimentali. Questo è dovuto al fatto che il peperone è una specie sensibile alla salinità e la riduzione della produzione è stata determinata dall’ aumento dell’EC della SNC per i trattamenti a più alta concentrazione di Ca2+. Tuttavia, la riduzione della produzione non è stata proporzionale all’aumento di Ca2+ nella SN. L’ipotesi formulata dagli autori è che l’aumento di concentrazione di Ca2+ ha causato fenomeni di competizione, relativamente all’assorbimento di altri cationi come il Mg2+e K+, e quindi le perdite di produzione che si sono verificate nel trattamento con somministrazione di SN a più alta EC sono comparabili alle perdite di produzione avute nei trattamenti intermedi, dovute a fenomeni di competizione di assorbimento dei cationi. Quindi, i danni di salinità dovuti dall’alta concentrazione dello ione Ca2+ nella SN non sono solo dovuti all’aumento della EC, ma anche dall’inibizione dell’assorbimento di altri ioni.
Nelle coltivazioni a ciclo chiuso, utilizzare acqua con contenuto di calcio superiore a 3,0 mmol ∙L-1 può essere dannoso per la coltivazione del peperone, in quanto si andrebbe incontro ad una riduzione delle produzioni. Inoltre, in questo studio è emerso che i valori ottimali di NO3− e SO42− nella SNC per la coltivazione del peperone devono essere rispettivamente di 11,5–13,5 e 0,7-1,2 mmol∙L-1 per evitare l’accumulo di questi ioni a livello radicale.