Introduzione

La fertirrigazione è l’applicazione di fertilizzante con acqua di irrigazione. Questo articolo discuterà la fertirrigazione utilizzando l’irrigazione a goccia e i fertilizzanti commerciali che possono essere utilizzati nei sistemi biologici certificati. Sono state fatte poche ricerche sulla fertirrigazione biologica, quindi rimangono molte domande sulle migliori pratiche, sui benefici e sugli svantaggi.

Irrigazione

Il fertilizzante può essere applicato utilizzando qualsiasi sistema di irrigazione. Nella produzione di ortaggi freschi, l’irrigazione a goccia è il sistema più comunemente usato per la fertirrigazione e richiede le maggiori conoscenze per un uso efficace. L’irrigazione a goccia, conosciuta anche come microirrigazione o irrigazione a goccia, applica l’acqua lentamente, direttamente al terreno intorno alla coltura. L’irrigazione a goccia generalmente usa meno della metà dell’acqua dell’irrigazione aerea e a solchi. L’efficienza dell’irrigazione a goccia supera il 90%, mentre un sistema di irrigazione a pioggia è efficiente tra il 50 e il 70%. L’alta efficienza dell’irrigazione a goccia è dovuta a (1) l’acqua che si impregna nel terreno prima che possa evaporare o defluire e (2) l’applicazione dell’acqua solo dove è necessaria (vicino alla coltura) piuttosto che su tutto il campo. Nei climi più secchi, l’applicazione dell’acqua di irrigazione alla zona della coltura piuttosto che all’intero campo aiuta a ridurre la pressione delle erbacce tra le file. Un altro vantaggio dell’irrigazione a goccia è che riduce il contatto dell’acqua con la crescita della coltura al di sopra del terreno (foglie, steli e frutti) rendendo così le condizioni meno favorevoli per molte malattie. I coltivatori con risorse idriche variabili possono anche apprezzare le pressioni più basse (8-10 psi alla linea di gocciolamento) richieste per far funzionare un sistema di irrigazione a goccia. Un sistema di irrigazione a goccia ben mantenuto ed efficace è necessario per una fertirrigazione di successo. Fare riferimento a Sistemi di irrigazione a goccia per piccole aziende orticole convenzionali e organiche e alle altre risorse elencate di seguito per informazioni sulla progettazione, il funzionamento e la gestione dei sistemi di irrigazione a goccia.

Fertigazione

La fertirrigazione permette all’agricoltore di applicare facilmente i nutrienti durante la stagione

Tutti i nutrienti in forma solubile sono disponibili per essere assorbiti dalle piante subito dopo l’applicazione, permettendo all’agricoltore un maggiore controllo sulla disponibilità dei nutrienti per il raccolto. Questi fattori possono portare a un uso più efficiente dei fertilizzanti. I nutrienti possono essere applicati su base giornaliera, settimanale o meno frequente, a seconda del piano generale di gestione dei nutrienti per la coltura. Quando i nutrienti vengono applicati poco prima che siano necessari, i coltivatori sono in grado di ridurre la perdita di nutrienti dalla zona delle radici. Questo è particolarmente importante nelle aree con precipitazioni elevate e per i nutrienti disciolti che lisciviano facilmente, come l’azoto. Rispetto ai metodi di applicazione dei nutrienti durante la stagione che richiedono trattori o traffico pedonale, la fertirrigazione riduce il potenziale di compattazione ed è meno dipendente dalle condizioni meteorologiche.

La fertirrigazione fa parte di un piano di gestione dei nutrienti

Quando si usa la fertirrigazione dovrebbe essere inclusa nel piano generale di gestione dei nutrienti per la coltura o il campo. Il totale dei nutrienti forniti attraverso la fertirrigazione più altre applicazioni di fertilizzanti non dovrebbe superare il 100% del tasso totale di applicazione dei nutrienti pianificato.

Varie unità sono usate per descrivere la quantità di nutrienti applicati o necessari per una coltura durante una stagione di crescita: lb/A, lb/piedi quadrati, lb/pianta e lb/piede lineare sono esempi. Quando le misure di area come gli acri o i piedi quadrati sono usati in questo contesto, l’area è tipicamente considerata l’intera sezione coltivata del campo, non solo l’area delle aiuole o delle file di coltura. Tuttavia, in alcune situazioni con letti permanenti o letti molto distanziati, solo l’area del letto può essere considerata quando si calcola la quantità di sostanze nutritive applicate. In ogni caso, è utile pensare ai nutrienti applicati attraverso l’irrigazione nelle stesse unità usate per altre applicazioni di nutrienti, perché questo rende facile vedere come la fertirrigazione si inserisce nel piano generale di gestione dei nutrienti. Per esempio, un produttore di pomodori può sapere che la coltura richiederà circa 100 lb/A di azoto durante la stagione di crescita, e stimare che la coltura di copertura di legumi fornirà circa 50 lb/A di azoto, e quindi pianificare di applicare 50 lb/A di azoto attraverso la fertirrigazione. Quei 50 lb/A potrebbero essere applicati per molte settimane: 10 lb/settimana per 5 settimane o 7 lb/settimana (equivalente a 1 lb/giorno) per 7 settimane, per esempio.

In alcuni sistemi di produzione, i tassi di applicazione della fertirrigazione sono descritti in base alla concentrazione dei nutrienti nella soluzione. Per esempio, le piantine di pomodoro in una serra possono essere fertigate con una soluzione contenente 75 ppm (parti per milione) di azoto, o il pac choi coltivato nel campo può essere fertigato con 150 ppm di azoto. Questa terminologia è comune nella produzione in container e quando il fertilizzante viene fornito ad ogni irrigazione o quasi. La concentrazione di nutrienti non fornisce informazioni sulla quantità applicata per acro, per piede quadrato o per pianta, a meno che non si conosca anche il volume totale di acqua applicata.

Schedulazione dell’applicazione del fertilizzante

Non è stata fatta molta ricerca nei sistemi organici per determinare il miglior programma di applicazione del fertilizzante attraverso un sistema di irrigazione. Sappiamo che è importante avere le sostanze nutritive disponibili nel terreno quando la coltura ne ha bisogno, quindi di solito vengono applicate prima che siano necessarie. Sappiamo che l’assorbimento dei nutrienti è generalmente parallelo alla crescita delle colture. Con questo in mente, ha senso avere la maggior parte dei nutrienti che saranno necessari alla coltura nel terreno quando la coltura comincia la crescita rapida, e applicare il resto durante il periodo di crescita rapida. Quando la coltura si avvicina al raccolto finale e/o la crescita rallenta, l’applicazione dei nutrienti può essere diminuita e persino interrotta. Per pianificare l’applicazione dei fertilizzanti, può essere utile fare un grafico che mostra ogni settimana di produzione della coltura dalla semina al raccolto, indicare la dimensione approssimativa della coltura all’inizio di ogni settimana, e poi programmare le applicazioni di fertilizzanti tenendo conto dei tempi di crescita della coltura. L’obiettivo di mettere a punto i programmi di fertirrigazione per la produzione biologica fornisce un’opportunità per la ricerca in azienda e all’università.

Quando iniettare il fertilizzante attraverso l’irrigazione

Applicare il fertilizzante durante le fasi finali dell’irrigazione; questo tratterrà la maggior parte del fertilizzante nella zona di radicazione della coltura. Lasciare il tempo, dopo la fine dell’irrigazione, di far scorrere l’acqua attraverso il sistema e di eliminare le particelle rimanenti che potrebbero intasare gli emettitori. Per determinare quando iniziare a iniettare il fertilizzante, sono necessarie diverse informazioni. In primo luogo, determinare quanto tempo impiega l’acqua a raggiungere l’erogatore più lontano dal punto di iniezione. Osservare questo durante le prime applicazioni di irrigazione e prendere nota. Poi, determinare quanto tempo ci vuole per iniettare la quantità di fertilizzante desiderata. Questo può essere fatto cronometrando un’iniezione effettiva, o con calcoli basati sul volume di soluzione da iniettare e sulle portate del sistema di irrigazione e della pompa. Può essere utile monitorare il flusso dei nutrienti iniettando del colorante alimentare naturale come marcatore. Un misuratore di conducibilità elettrica (EC) può anche essere usato per monitorare la soluzione agli emettitori. Infine, calcolare quanto tempo prima della fine dell’irrigazione per iniziare a iniettare il fertilizzante aggiungendo:

1. tempo per il viaggio dell’acqua dal punto di iniezione all’erogatore più lontano;
2. tempo per iniettare la soluzione fertilizzante;
3. tempo per l’ultimo pezzo di soluzione fertilizzante per raggiungere l’erogatore più lontano; e
4. tempo aggiuntivo per lavare il sistema.

Per esempio, supponiamo che ci voglia ½ ora perché l’acqua viaggi dal punto di iniezione all’erogatore più lontano, e 1 ora per iniettare la soluzione, e ½ ora per lavare il sistema. Quindi, la fertirrigazione dovrebbe iniziare 2,5 ore prima della fine dell’evento irriguo: ½ ora per far viaggiare l’acqua dal punto di iniezione all’erogatore più lontano + 1 ora per iniettare la soluzione + ½ ora perché l’ultimo pezzo di soluzione di fertilizzante raggiunga l’erogatore più lontano + ½ ora per lavare il sistema. Se ci vogliono 7 ore per applicare la quantità di acqua desiderata ad un campo, allora in questo esempio, la fertirrigazione inizierebbe 4,5 ore ( 7 – 2,5) dopo l’inizio dell’irrigazione. Fare riferimento alle risorse sull’irrigazione a goccia elencate di seguito per ulteriori informazioni sulla programmazione dell’irrigazione a goccia.

I nutrienti devono essere completamente lavati fuori dal sistema di irrigazione dopo l’iniezione per mantenere le linee di gocciolamento pulite e per prevenire l’intasamento. Se l’intasamento diventa un problema, può essere utile aprire le estremità dei condotti e sciacquare l’acqua attraverso il nastro gocciolante e le estremità dei condotti periodicamente durante la stagione.

Distribuzione dei nutrienti nel terreno

I nutrienti forniti attraverso l’irrigazione a goccia saranno distribuiti seguendo il modello di bagnatura del terreno. I modelli di bagnatura del terreno tendono ad essere emisferici o ovali con la parte più larga alla profondità del gocciolatore (o alla superficie del terreno se il nastro gocciolante non è interrato) e il punto più profondo direttamente sotto il gocciolatore. La distanza che l’acqua percorre orizzontalmente nel terreno e la profondità di bagnatura dipendono dalla struttura del terreno, dal tasso di irrigazione e dalla durata dell’irrigazione. Il tasso e la durata dell’irrigazione dovrebbero essere regolati in base alle esigenze idriche delle colture.

Fertirrigazione di successo

Queste sono alcune linee guida generali riguardanti i prodotti di fertirrigazione e i sistemi di irrigazione per l’iniezione di fertilizzanti, adattate da “Commercial vegetable production, fertigation of vegetable crops” (Marr, 1993).

• Utilizzare un fertilizzante che si mescoli facilmente con l’acqua; se il prodotto non si dissolve completamente, dovrebbe avere particelle di piccole dimensioni che rimangano in sospensione e passino attraverso gli erogatori senza intasarsi.
• Completamente pressurizzare il sistema di irrigazione a goccia prima di iniziare l’iniezione; il gocciolatore più lontano dalla pompa deve essere a piena pressione quando l’iniezione è iniziata.
• Installare un dispositivo di prevenzione del riflusso tra la fonte d’acqua e l’iniettore di fertilizzante per proteggere la fonte d’acqua. In alcuni stati questo è richiesto dalla legge e le caratteristiche del dispositivo possono essere specificate. Controllate con le vostre autorità statali o locali.
• Installare un filtro tra l’iniettore e le tubazioni per assicurare che le particelle non disciolte siano filtrate in modo da non tappare gli emettitori. A seconda della fonte d’acqua e del tipo di iniettore, può anche essere necessario un filtro tra la fonte d’acqua e l’iniettore.
• Iniettare il fertilizzante per almeno il tempo necessario al sistema per raggiungere la piena pressione. Questo permette ad ogni gocciolatore nella linea di gocciolamento di avere lo stesso tempo di contatto con la soluzione nutritiva mentre viaggia attraverso il sistema di irrigazione e riduce la variabilità nella distribuzione del fertilizzante.
• Completamente lavare i nutrienti fuori dal sistema di irrigazione dopo l’iniezione per mantenere le linee di gocciolamento pulite e per prevenire l’intasamento.

Apparecchiatura per la fertilizzazione

Gli iniettori distribuiscono una soluzione nutritiva concentrata nella linea principale del sistema di irrigazione. Ci sono due modi fondamentali di azione per gli iniettori di fertilizzante: venturi e spostamento positivo.

Venturi Bypass: Un iniettore Venturi funziona secondo il principio che l’aspirazione (pressione negativa) si crea quando l’acqua passa attraverso una zona di costrizione. Questa aspirazione è usata per attirare la soluzione di fertilizzante nella linea di irrigazione. La pressione dell’acqua e le portate sono in qualche modo variabili con gli iniettori Venturi, con il risultato di una concentrazione di fertilizzante per l’irrigazione che segue un modello a impulsi durante il tempo di iniezione. Tuttavia, in molte operazioni una concentrazione costante nella soluzione finale non è necessaria, e i venturi sono usati con successo in molte aziende agricole. L’Hozon è l’esempio più comune di un iniettore venturi semplice, economico e di facile manutenzione. Questi piccoli iniettori hanno un basso rapporto di iniezione e quindi richiedono un grande serbatoio di riserva di fertilizzante, limitando così il loro uso a piccole aree (tipicamente ½ acro o meno). Iniettori Venturi più grandi, come il Mazzei (Fig. 1), sono disponibili per superfici maggiori.

Figura 1. Un iniettore Mazzei, pronto per essere inserito nella linea di irrigazione, è un iniettore di bypass venturi comunemente usato ed è adatto a fertirrigare aree più grandi di ½ acro. Credito fotografico: Tim Coolong, Università del Kentucky.

Spostamento positivo: Gli iniettori a spostamento positivo utilizzano l’azione alternata di un pistone o di un diaframma per iniettare il fertilizzante nella linea di irrigazione. Queste pompe sono installate in linea e non richiedono un bypass (Fig. 2). La pressione dell’acqua, mentre scorre attraverso l’iniettore nella linea di irrigazione, fornisce l’energia necessaria per attivare il processo di iniezione. La soluzione di fertilizzante viene tirata nella linea di irrigazione in volumi precisi ad una concentrazione e portata costante. In una pompa a diaframma, la soluzione di fertilizzante non entra in contatto con il meccanismo della pompa, a differenza della pompa a pistone. Per questo motivo, la pompa a diaframma ha meno problemi di funzionamento, manutenzione e sostituzione delle parti. Gli iniettori volumetrici forniscono rapporti di iniezione maggiori e richiedono un serbatoio di fertilizzante più piccolo. Questi attributi rendono questi iniettori adatti a grandi superfici. Alcune marche comunemente usate di iniettori a spostamento positivo sono gli iniettori Dosatron, DosMatic e Chemilizer.

Figura 2. Un iniettore Chemilizer è un esempio di iniettore a diaframma a spostamento positivo. Credito fotografico: Tim Coolong, Università del Kentucky.

Prodotti per fertilizzanti organici

Perché il fertilizzante sia efficacemente distribuito tramite irrigazione, il fertilizzante deve essere solubile, e/o qualsiasi particella non disciolta deve poter attraversare il sistema di irrigazione senza causare blocchi. Ci sono molti fertilizzanti liquidi approvati dal punto di vista biologico e fertilizzanti in polvere che sono completamente solubili e possono essere usati per la fertirrigazione. Fare riferimento al USDA National Organic Program Handbook (2010) per nuove informazioni sui fertilizzanti organici liquidi. La tabella 1 elenca i prodotti del Washington State Department of Agriculture (WSDA) Organic Food Program Brand Name Material List e l’Organic Materials Review Institute (OMRI) Product List (a marzo 2010) che sono stati identificati dalla loro etichetta come adatti alla fertirrigazione. Per ulteriori informazioni sugli input, leggete l’articolo correlato di eOrganic Posso usare questo input nella mia azienda agricola biologica. Controllate sempre con il vostro certificatore prima di usare qualsiasi nuovo prodotto.

Analisi dei costi dei prodotti per la fertirrigazione

La tabella 1 include un’analisi dei costi dei prodotti per la fertirrigazione basata sul costo per unità di azoto. L’analisi ha coinvolto tre fasi. In primo luogo, è stato determinato il prezzo del prodotto dai fornitori commerciali (i prodotti sono stati prezzati nel novembre 2009). In secondo luogo, per i prodotti venduti su una base di volume, i produttori sono stati contattati per informazioni sul peso del volume. Per esempio, se un prodotto era venduto al gallone, è stato chiesto al produttore quanto pesa un gallone del prodotto. E terzo, il valore del contenuto di azoto sull’etichetta del prodotto è stato usato per calcolare il costo di una libbra di azoto di quel prodotto. Per calcolare il costo di ogni prodotto fertilizzante, è stato utilizzato il calcolatore di fertilizzante organico sviluppato dalla Oregon State University. Sulla base di questa analisi, i costi per libbra di azoto per i prodotti fertilizzanti organici liquidi e solubili variavano da $4,60 a $136,50 per libbra e la quantità di azoto nei prodotti fertilizzanti variava da 0,4 a 5%.

Considerazioni sui fertilizzanti organici liquidi

Quando si sceglie un prodotto fertilizzante per la fertirrigazione, ci sono considerazioni oltre al prezzo per unità di azoto, come

• presenza di nutrienti diversi dall’azoto
• equilibrio dei nutrienti
• facilità di applicazione

Inoltre, alcuni prodotti si dissolvono facilmente nell’acqua e vengono iniettati rapidamente nel sistema di irrigazione senza causare problemi come filtri ed emettitori intasati, mentre altri prodotti non si dissolvono facilmente o hanno maggiori probabilità di intasare gli emettitori. Un’altra questione importante è la presenza di sali solubili nel fertilizzante. Diversi fertilizzanti organici liquidi e solubili, specialmente quelli a più alto contenuto di azoto, tendono a essere fatti con nitrato di sodio (NaNO3), comunemente chiamato nitrato cileno o salnitro del Cile. Il nitrato di sodio è un composto naturale di azoto che ha il 16% di azoto (N), è usato ampiamente per i fertilizzanti organici ed è altamente solubile in acqua. Quando il nitrato di sodio si dissolve, lo ione sodio è disponibile per l’assorbimento da parte delle piante nella soluzione del suolo e può essere problematico per alcune colture quando è presente a tassi relativamente alti. Si consiglia ai coltivatori di testare i prodotti su piccola scala per assicurarsi che il prodotto sia adatto al particolare sistema di irrigazione e alle colture in cui verrà utilizzato. Anche se il nitrato di sodio è consentito, il regolamento NOP afferma che l’uso del nitrato di sodio è limitato a non più del 20% del fabbisogno totale di azoto della coltura.

I coltivatori dovrebbero anche essere consapevoli che nell’ottobre 2009 il National Organic Program (NOP) dell’USDA ha richiesto una revisione completa di tutti i fertilizzanti organici liquidi con livelli di azoto superiori al 3%. Questa revisione era dovuta alla scoperta del NOP all’inizio del 2009 che due prodotti fertilizzanti liquidi organici sul mercato negli Stati Uniti non erano conformi ai regolamenti NOP. I due prodotti erano Marizyme e Agrolizer, entrambi prodotti da Port Organic, Ltd. I fertilizzanti con percentuali di azoto più alte (>3%) devono ora avere una documentazione fornita da una terza parte di ispezione, che provi che tutto l’azoto proviene da fonti approvate. Come condizione per essere riconosciuti dal NOP, i revisori terzi dei prodotti devono controllare i produttori di fertilizzanti in base ai regolamenti NOP, oltre a sottoporsi essi stessi a un controllo. Queste misure più rigorose hanno lo scopo di aiutare i certificatori a fare il miglior giudizio possibile quando approvano fertilizzanti organici e altri input.

Riferimenti e citazioni