Gruda N.S.

Increasing sustainability of growing media constituents and stand-alone substrates in soilless culture systems. 

Agronomy, 9(6), 298. Doi:10.3390/agronomy9060298

 

La diminuzione dei terreni coltivabili, l’aumento dell’urbanizzazione, la scarsità d’acqua e il cambiamento climatico esercitano pressioni sui produttori agricoli. Passare dal suolo a sistemi di coltivazione senza suolo può migliorare l’efficienza dell’uso dell’acqua, specialmente nei sistemi a ciclo chiuso con il recupero e riuso di acqua e nutrienti. Tuttavia, l’individuazione di materiali alternativi alla torba e alla lana di roccia, come substrati di coltivazione, sta diventando sempre più importante, a causa dello riduzione delle torbiere, siti ecologicamente importanti e non rinnovabili.
I substrati di coltivazione forniscono un ambiente radicale inizialmente privo di agenti patogeni, sostegno meccanico, un’adeguata aerazione, acqua e apporto di sostanze nutritive.
Recenti studi hanno stimato un’area di oltre 10.000 ettari coltivati ​​con lana di roccia in tutto il mondo, inclusi 6000 ettari di serre in Europa, principalmente nel Nord Europa.
Oltre alla lana di roccia, altri substrati inorganici, come perlite, roccia vulcanica, tufo, argilla espansa, vermiculite, zeolite, pomice, sabbia e materiali sintetici sono utilizzati direttamente o in combinazione con altri materiali. Di tutti i materiali organici, la torba è il costituente del substrato più utilizzato in orticoltura. Tuttavia è una risorsa limitata, molto richiesta, la cui estrazione provoca impatti negativi sull’ambiente. Le torbiere sono un habitat con un grande valore ecologico: rappresentano una delle più importanti fonti di carbonio e forniscono diversi servizi ecosistemici: è fonte di elevata biodiversità, carbonio immobilizzato, influenza la qualità dell’acqua e il sistema idrogeologico locale, compresa la protezione dalle inondazioni.
Lo sfruttamento delle torbiere priva l’ecosistema di un’importante  riserva di carbonio. Le torbiere degradate contribuiscono in modo spropositato alle emissioni globali di gas a effetto serra, con circa il 25% di tutte le emissioni di CO2 delle attività che sfruttano il suolo terrestre.

In alternativa ai prodotti tradizionali, diversi materiali organici possono sostituire del tutto o in parte l’uso della torba, riducendo l’impronta ecologica derivante dalla sua estrazione. Compost, fibra di cocco, corteccia e le fibre di legno sono alcuni materiali organici che vengono già utilizzati in modo commerciale come alternativa alla torba. Alcuni materiali inorganici, come vermiculite, perlite, granuli di argilla e pomice sono usati al posto della lana di roccia o in miscela con torba e altre combinazioni, mentre nuovi materiali organici, come sfagno, rifiuti e digestati, biochar e hydrochar sono attualmente in fase di studio.

Lo smaltimento dei materiali di scarto delle attività umane sono già un problema ambientale e il loro riciclaggio sotto forma di terriccio fornisce una soluzione adeguata. Il compost rappresenta una risorsa per l’agricoltura e l’opportunità di un riuso sostenibile dei materiali di scarto. Diversi materiali vengono utilizzati come mezzi di crescita dopo un adeguato compostaggio.
I compost sono variabili rispetto alle proprietà fisiche, chimiche e biologiche. Il peso del volume, la capacità per aria, la ritenzione idrica, il pH e gli elementi nutritivi disponibili per le piante possono variare notevolmente da lotto a lotto, tipo di processo di degradazione subito e al materiale organico primario utilizzato. Le materie prime utilizzate, influenzano il costo di produzione del compost. Attualmente il progresso tecnologico è diretto verso un attento monitoraggio delle materie prime e il supporto di catene circolari sostenibili per la produzione di compost a livello locale. Inoltre, rigorose procedure di controllo della qualità sono essenziali nella preparazione dei compost da utilizzare nei substrati di coltivazione.

Il fattore limitante per l’uso di compost da residui vegetali è la sua elevata conducibilità elettrica nonché il potassio. In alcuni casi sono stati riscontrati anche problema di patogeni e contaminazione da erbe infestanti se il processo di compostaggio non è condotto correttamente.

Una delle materie prime attualmente in fase di studio è la posidonia. Il suo utilizzo può fornire due vantaggi: la rimozione e lo smaltimento di grandi volumi di posidonia spiaggiata, che rappresenta un costo elevato per le amministrazioni locali; il prodotto ottenuto, può avere un notevole potenziale come sostituto della torba. Un discorso analogo può essere fatto per i substrati di coltivazione dei funghi: ogni anno in Europa vengono prodotti oltre tre milioni di tonnellate di substrato di funghi esaurito come sottoprodotto della coltivazione di Agaricus bisporus. Il substrato di funghi esaurito può essere utilizzato se prima è sottoposto ad un processo di maturazione e stabilizzato attraverso un sistema di compostaggio.

Un altro substrato organico promettente è la fibra di cocco che viene utilizzata in miscela per l’invasatura, in quanto è un materiale leggero e ha buone caratteristiche di capacità per l’aria e ritenzione idrica. La fibra di cocco è il materiale che deriva dagli strati intermedi o mesocarpo dei frutti di cocco (Cocos nucifera L.) ed è resistente alla degradazione microbica.

La corteccia è una componente importante dei substrati di coltivazione, in particolare nelle aree in cui la torba è scarsa o costosa, a causa dei costi di trasporto. La corteccia viene solitamente utilizzata come compostato o materiale invecchiato, al fine di evitare potenziali problemi di fitotossicità, data la presenza di composti fenolici, terpeni e tannini.

Attualmente sono in corso diversi studi per ricercare metodi innovati per il riuso di rifiuti industriali e municipali come substrati di coltivazione. La messa a punti di nuove metodologie di riciclo è particolarmente importante per le regioni aride e semiaride del globo.

Molti altri nuovi materiali sono utilizzati su piccola scala e hanno il potenziale per essere utilizzati a livello industriale. Questi includono materiali di rifiuto non trasformati, disponibili in alcune aree; ad esempio scarti di produzione del riso, gusci di mandorle e di nocciole. Il principale svantaggio dell’utilizzo di questi materiali è la scarsa adattabilità a colture orticole fuori suolo. In quanto tali, sono quasi sempre utilizzati insieme a materiali più tradizionali. Lo sfagno da paludi coltura ad esempio è stato recentemente utilizzato come alternativa sostenibile di alta qualità alla torba bianca fossile.

Concludendo, ogni area del mondo ha richieste diverse in termini colturali così come una disponibilità differente nelle materie prime da cui ottenere substrati di coltivazione. Saranno le problematiche del cambiamento climatico e il bisogno di sostenibilità a determinare la tipologia di substrati di coltivazione da adottare nel futuro. Materiali che sono facilmente disponibili, economici, sostenibili e che possono fornire una produzione di alta qualità, saranno la scelta futura in sostituzione della lana di roccia e della torba.

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