Nuovo approccio alla gestione strumentale della fertirrigazione in ortofloricoltura

Monitoring of soil water quality has great interest for several research such as open fields, even in greenhouses especially to monitor availability of the micro and macro nutrients for plants. Furthermore this information can also provide to a proper nutritional program for growing top quality plants and to reduce water and fertilizer loss. That being so, with this PhD thesis at the beginning, it was tried to evaluate Suction Lysimeters (SL) capacity as in situ monitoring instruments of soil solutions in horticulture crops, in order to know different nutrient leaching of agricultural soil under different fertilizer rates (mineral/organic); afterwards it was sought to use SL as a new non destructive techniques to pick up soil solutions from containerized plant to provide a simple and direct method for collecting water samples in the unsaturated zone. The methods commonly used to study water percolation and nutrient leaching through the growing media profile in greenhouses crops included non destructive techniques PourThru, destructive techniques Saturated Media Extract (SME) and 1:2 method (Adapted from Dole and Wilkins, 1998). The experiments in open field, was carried out at the experimental farm “L.Toniolo” Agricultural Faculty of the University of Padova (Veneto), it was used chard and (Beta vulgaris) spinach (Spinacela oleracea) (2008), savoy cabbage (Brassica olerace) and chard (Beta vulgaris) (2009). Treatment compared was: - witness not fertilized T0 - thesis treated with mineral fertilizer TM - thesis treated with 50% of mineral N and 50% of N from compost T50 - thesis treated with 100% of N from compost and normal rate of N T100 - thesis treated with 100% of N from compost and double rate of N T200. Suction Lysimeter was dug at 30 cm depth in into each thesis and at 60 and 90 cm into mineral thesis and double rate of N from compost thesis. About experiments with containerized plants, it was carried out in greenhouse of the Horticultural Department, University of Arkansas, Fayetteville , 2009, under supervision of dott. Michael R. Evans; while in 2010, the experiment was carried out in greenhouse of the Department of Environmental Agronomic and Crop Science, located at the experimental farm of the University of Padova (Veneto). During this trials in greenhouse plants of geranio (Pelargonium x hortorum) was fertirrigated with three different rates of N (100, 200, 300 ppm ) and soil solution samples was picked up by four different extraction methods considered and then analyzed to know pH, EC and micro and macro nutrient concentration. Results obtained from lysimeters in the open field trials, demonstrate that SLs are good and interesting instruments to monitor and pick up soil solution in the soil, especially for nitrate leaching. Furthermore if we draw the attention of vegetables yields, it can recognized utility of compost like an organic fertilizer in combination with mineral fertilizer, because only compost had not guaranteed very good harvest, but it is import to reduce rate of nitrate leaching on soil. Data obtained comparing the four techniques (SL, PT, SME and 1:2) to extract soil – water from containerized substrates shown us that there is a good correlation between samples from SL and PT, above all data concerned macronutrients (N,P and K); instead no significant effects for micronutrients, it can depends on methods adopted to extract and filter samples. In fact from comparison of SL and PT data, it can see how values obtained with lysimeter are always higher than values from PT, so with SL it can better monitoring what are happing inside the system substrate – water solution; it happens same considering values for pH and EC. Moreover now we knew that soil solution extract with lysimeter are comparable with data obtained from PourThru techniques. Results of these experiments demonstrate that SLs are able to provide growers with a convenient and reliable method to obtain a soil solution from substrate in containers. The lysimeters can well represent a ON SITE ANALYSYS to monitor nutritional status of containerized plants directly in greenhouse, and them likely a PT are a new non – destructive techniques to extract soil – water from substrates. In addition, the lysimeters may be used when small volumes of extracts are needed for simple tests such as EC and pH. Target of this research was met, Suction Lysimeter provides a simple and direct method to collect water samples in the unsaturated zone and to help monitoring the nutrient status of the crop, but now we are working to standardize this extraction method. The lack of differences between different extraction procedures indicate that PT and SL are reliable consistent methods for monitoring substrate nutrients.

Il monitoraggio della soluzione circolante presente nel suolo, come la quantità di nutrienti che percolano in profondità, sono un aspetto molto interessante della ricerca scientifica effettuata in pieno campo; la stessa considerazione può essere fatta per le colture in serra, dove risulta fondamentale il monitoraggio della quantità di micro e macro elementi disponibili nel substrato per la pianta. Conoscere queste informazioni permette di seguire un adeguato programma nutrizionale al fine di ottimizzare le rese e ridurre gli sprechi di acqua e fertilizzanti. Alla luce di tutto ciò, con questa tesi di dottorato, nella prima parte, si è cercato di valutare la capacità dei lisimetri a suzione, come strumenti per il monitoraggio in situ della soluzione circolante di colture orticole di pieno campo al fine di conoscere i differenti rilasci di nutrienti di un suolo agrario sottoposto a dosi differenti e tipi (minerale/organico) di fertilizzazioni; successivamente si è cercato di utilizzare questi strumenti come nuova tecnica non distruttiva per raccogliere la soluzione circolante delle colture in vaso, al fine di ottenere un metodo semplice e diretto per il campionamento nella zona interessata dall’apparato radicale. Le tecniche più conosciute di estrazione della soluzione circolante, utilizzate negli studi sulla percolazione dell’acqua e la lisciviazione dei nutrienti attraverso i substrati di coltivazione, nelle colture in serra, sono il PourThru, metodo non distruttivo, il metodo SME e il metodo 1:2, entrambi distruttivi. Le prove in campo sono state condotte nell'azienda agraria Sperimentale “L. Toniolo” presso la facoltà di Agraria dell'Università di Padova a Legnaro, utilizzando bietola da costa (Beta vulgaris) e spinacio (Spinacela oleracea) (2008), cavolo verza (Brassica oleacea) e bietola da costa (2009). I trattamenti confrontati sono stati: - testimone non concimato T0 - trattamento TM: concimato con fertilizzanti minerali - trattamento T50: il 50% dell'azoto viene apportato con fertilizzanti minerali ed il 50% con compost. P e K sono integrati con fertilizzanti minerali trattamento - T100: il 100% dell'azoto viene apportato con compost. P e K sono integrati con fertilizzanti minerali - trattamento T200: il doppio dell'azoto distribuito nel testimone concimato viene apportato con compost. P e K sono eventualmente integrati con fertilizzanti minerali. Si è proceduto ad installare i lisimetri alla profondità di 30 cm in ogni tesi, alla profondità di 60 e 90 cm nelle tesi concimate con fertilizzanti minerali e nelle tesi che hanno ricevuto il doppio della dose di azoto con il compost. Per quanto riguarda le prove con colture in vaso, sono state svolte nelle serre dell’Horticultural Department, University of Arkansas, nel 2009, con la collaborazione del dott. Michael R. Evans; mentre nel 2010, si è cercato di ripeterle, nelle serre del Dipartimento di Agronomia Ambientale e Produzioni Vegetali, presso l’azienda sperimentale “L. Toniolo” della Facoltà di Agraria, Università di Padova, a Legnaro (PD). Durante le prove in serra si sono utilizzate piante di geranio (Pelargonium x hortorum) fertirrigate con tre dosi diverse di azoto (100, 200 e 300 ppm), la soluzione circolante raccolta è stata estratta utilizzando tutte e quattro le tecniche prese in considerazione e i campioni analizzati per conoscere il pH, la conducibilità elettrica e le concentrazioni di alcuni micro e macro nutrienti. I risultati ottenuti con i lisimetri nelle prove effettuate in pieno campo, in termini generali, ci permettono di affermare che possono rappresentare dei buoni strumenti per la raccolta e il monitoraggio della soluzione circolante in pieno campo, soprattutto per quanto riguarda la lisciviazione dei nitrati. Inoltre i dati relativi alle rese ci permettono di riconoscere l’utilità del compost come ammendante organico affiancato alla normale concimazione minerale, in quanto se la quantità di azoto distribuita normalmente in colture orticole di pieno campo viene fornita solo mediante compost, non permette di raggiungere migliori risultati produttivi, ma contribuisce a ridurre la perdita di nutrienti nei profili di suolo per lisciviazione e percolazione. Dall’analisi dei dati ottenuti confrontando le quattro diverse tecniche di estrazione della soluzione circolante (Lisimetri a suzione, metodo PourThru, metodo SME e metodo 1:2) da substrati in contenitore si sono trovate delle buone relazioni tra i valori ottenuti con i lisimetri e quelli ricavati con la tecnica PourThru, soprattutto per quanto riguarda i dati relativi ai macronutrienti (N, P e K); invece non si sono raggiunti risultati soddisfacenti con i micronutrienti, questo può essere dovuto ai metodi utilizzati per estrarre e filtrare successivamente i campioni di soluzione circolante. Confrontando i dati dei lisimetri con quelli del PourThru si è notato come i valori ottenuti con i lisimetri a suzione siano mediamente superiori di quelli ottenuti con il PT, quindi con i lisimetri si riesce a monitorare in maniera migliore ciò che avviene all’interno del sistema substrato – soluzione circolante; questo succede anche se l’attenzione si sposta sui valori relativi al pH e alla conducibilità elettrica. Le conoscenze acquisite con queste prove permettono di affermare che la soluzione estratta con i lisimetri è confrontabile con quella estratta mediante la tecnica più comunemente utilizzata per il monitoraggio dei substrati di coltivazione in colture in contenitore, ovvero il PourThru. Le sperimentazioni fatte in serra dimostrano come i lisimetri a suzione rappresentino per i coltivatori una conveniente e affidabile tecnica per estrarre la soluzione circolante da substrati in contenitore. I lisimetri a suzione possono essere degli strumenti per avere a disposizione un ONE-SITE ANALYSIS alternativo, consentendo di agire tempestivamente nel correggere un’eventuale carenza o eccesso di micro e macro, e rappresentare come la tecnica del PourThru, un nuovo metodo non distruttivo per estrarre la soluzione circolante da substrati. Concludendo si può affermare che l’obbiettivo di questa tesi di dottorato sembra raggiunto in buona parte, ovvero i lisimetri a suzione costituiscono un semplice e diretto metodo per raccogliere ed estrarre la soluzione circolante dalla zona interessata dall’apparato radicale e per monitorare lo stato nutrizionale delle colture; non resta che cercare di standardizzare questo nuova tecnica di estrazione.