Ce.Spe.Vi.

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Progetto IDRI
Razionalizzazione dell'impiego delle risorse idriche e dei fertilizzanti nel florovivaismo
Ente finanziatore: ARSIA - Agenzia Regionale per lo Sviluppo e l'Innovazione nel settore Agro-forestale
Ente promotore: Ce.Spe.Vi. - Centro Sperimentale per il Vivaismo di Pistoia
Coordinatore Scientifico: Prof. Alberto Pardossi (Università di Pisa)

Relazione introduttiva al progetto

Prof. Alberto Pardossi
 


L'emergenza idrica

La produzione florovivaistica, uno dei settori agricoli più importanti in Toscana (ARSIA, 2001), è il risultato di un processo basato su di un ingente impiego di energia (riscaldamento delle serre, movimento delle macchine), di prodotti chimici di sintesi (fertilizzanti, fitofarmaci, materiali plastici, ecc.) e, ultima ma non per importanza, di acqua. Le piante ornamentali coltivate in serra od in vivaio sono caratterizzate da un elevato ritmo di crescita e necessitano, pertanto, di un adeguato rifornimento di elementi nutritivi (in particolare di azoto) e di acqua, peraltro di buona qualità, dal momento che le specie coltivate sono generalmente poco resistenti alla salinità.
Per quanto attiene l'irrigazione, essa è meno importante nei vivai di pieno campo, dove talvolta assume le caratteristiche di intervento di soccorso, ed è, invece, essenziale nel caso delle colture in contenitore ed, ovviamente, in serra dove non possiamo contare sugli apporti meteorici. I volumi irrigui erogati alle colture florovivaistiche sono estremamente variabili, da meno di 1000 mc/ha/anno dei vivai di pieno campo fino ai 10-15 mila mc/ha/anno delle colture in contenitore, che sempre più si vanno diffondendo anche per la produzione in piena aria. Solo in Provincia di Pistoia, con quasi 5000 ha di vivai, 800 dei quali in contenitore, si stima un consumo annuale di oltre 12 milioni di mc di acqua, fornita per oltre il 90% da pozzi e distribuita per il 75-80% alla vasetteria (ARPAT, 2001).
Non di rado le quantità d'acqua e di fertilizzanti distribuite alle colture florovivaistiche sono superiori alle effettive necessità fisiologiche delle piante; questo surplus comporta, oltre ad un aggravio dei costi di produzione, uno spreco ed un inquinamento con nutrienti e fitofarmaci dei corpi idrici profondi e superficiali (ARPAT, 2001).
Per dare un'idea dell'impatto ambientale provocato dai reflui nutritivi di un'azienda florovivaistica, si consideri che, su base annuale, ad una coltura fuori di suolo a ciclo aperto di rosa in serra si somministra un volume di soluzione nutritiva di oltre 10.000 mc/ha contenenti intorno a 1.4-1.5 t/ha di azoto (N) e che, considerando una percentuale media di drenaggio del 25%, il deflusso incontrollato o runoff (includendo per praticità in questo termine, che letteralmente significa ruscellamento, anche la percolazione), responsabile di uno spreco d'acqua di circa 2.500 mc/ha e di una dispersione di N di 350-400 kg/ha. Peraltro, chi conosce le colture fuori suolo sa benissimo che, in molte serre commerciali, il valore della percentuale di drenaggio è solitamente assai più alto (fino al 70%).
I fattori responsabili della ridotta efficienza di uso dell'acqua e dei nutrienti nelle colture florovivaistiche sono molti; tra questi devono essere sicuramente inseriti l'impiego di impianti irrigui obsoleti e/o mal dimensionati e gestiti, ed il costo relativamente ridotto dell'acqua e dei fertilizzanti. La fertilizzazione incide sui costi di produzione per pochi punti percentuali e, per quanto riguarda l'irrigazione, spesso i costi dell'irrigazione si limitano a quelli per l'ammortamento degli impianti e dell'energia necessaria per il sollevamento e la distribuzione dell'acqua alle colture. Anche nei disciplinari di produzione integrata l'attenzione rivolta alla gestione dell'acqua è spesso (come nel caso di quelli recentemente predisposti dalla Regione Toscana) assai minore rispetto a quella dedicata ad altri aspetti della tecnica colturale.
Questo atteggiamento dei florovivaisti, non solo toscani, nei confronti dell'acqua è destinato, però, a mutare rapidamente per tre ordini di motivi:

  1. La disponibilità dell'acqua irrigua sta diminuendo a causa della competizione esercitata da altre utenze, come quelle civili, industriali e turistiche. È noto che nelle regioni a deficienza idrica si ha la tendenza a privilegiare, nella assegnazione delle risorse, settori ad alta priorità sociale, come l'uso domestico, od economica, come il turismo, una delle principali fonti di ricchezza della Toscana (è il caso della Versilia e della Val di Cornia).
  2. L'eccessiva estrazione minaccia la gestione sostenibile di molte falde acquifere; ad esempio, in molte regioni costiere, come la Versilia, si ha un'infiltrazione d'acqua marina con conseguente salinizzazione delle acque di falda.
  3. Crescente è la pressione da parte dell'opinione pubblica e delle amministrazioni locali e centrali sul mondo agricolo, accusato - talvolta a torto, talvolta a ragione - di inquinare l'ambiente.
In materia di gestione delle risorse idriche, L'Unione Europea ha recentemente dato il via ad una nuova politica ispirata al principio del "cost recovery" (Commissione Europea, 2000a; 2000b). Secondo questo principio, ogni utilizzatore dovrà sostenere i costi legati alle risorse idriche consumate e comprensivi dei costi finanziari dei servizi idrici, dei costi ambientali (principio del "chi inquina paga") e dei costi delle risorse (ovvero i costi delle mancate opportunità imposte ad altri utenti in conseguenza dello sfruttamento intensivo delle risorse al di là del loro livello di ripristino e ricambio naturale). In pratica, l'UE vede nella tariffazione dei servizi idrici (water pricing) uno dei mezzi più efficaci per promuovere un uso sostenibile delle risorse idriche.
In estrema sintesi, le aziende florovivaistiche si troveranno presto ad operare in uno scenario contraddistinto da una diminuzione e da un peggioramento delle risorse idriche per l'irrigazione, e da un aumento del loro costo. In questo scenario è evidente che l'impiego di tecnologie in grado di razionalizzare l'irrigazione e la fertilizzazione sarà legato non tanto, o non solo, ad una crescita della sensibilità "ambientalista" degli agricoltori, quanto a considerazioni puramente economiche. Del resto, è facilmente prevedibile l'impatto economico che la "semplice" applicazione della Direttiva 91/676/CEE "Nitrati" (largamente disattesa in Italia) produrrebbe sul settore florovivaistico. Ricordiamo che tale direttiva prevede, tra l'altro, la predisposizione di aree di rispetto intorno alle zone di prelievo delle acque per uso civile e di un'apposita regolamentazione tecnica in grado di garantire il rispetto dei limiti d'inquinamento delle falde.
Le strategie per affrontare l'emergenza idrica sono diverse e consistono, sinteticamente, nello sfruttamento delle acque piovane attraverso l'uso di opportuni sistemi di captazione e stoccaggio (soprattutto nel settore serricolo), il recupero-trattamento-impiego delle acque reflue di varia origine e, ultimo ma non per importanza, l'impiego di tecnologie irrigue in grado di aumentare l'efficienza di uso dell'acqua (WUE o water use efficiency) e dei fertilizzanti (NUE o nutrient use efficiency) e ridurre i consumi idrici aziendali.

Tecnologie per una più razionale gestione dell'irrigazione e della fertilizzazione

Il potenziale deflusso di acqua, di elementi fertilizzanti ed, eventualmente, di fitofarmaci distribuiti con l'irrigazione od aggiunti al substrato (ad es. diserbanti) in una coltura florovivaistica può essere rappresentato da un semplice modello (Lea-Cox et al., 2001); il modello si applica soprattutto alle colture in contenitore, che, come detto, sono in costante espansione e sono responsabili di un notevole impatto ambientale.
Il modello è rappresentato dalla seguente equazione:

R = I [(1-EI) + (EI LF)] [Eq. 1a]

ed in termini relativi (cioè per I=1)

R = (1-EI) + (EI LF) [Eq. 1b]

Nell'Eq.1 I è il volume irriguo, stabilito in base alla stima, più o meno accurata, delle esigenze evapotraspiratorie della coltura (E), ed EI è l'efficienza (complessiva) dell'irrigazione, cioè il rapporto tra l'acqua effettivamente disponibile per l'assorbimento radicale e quella distribuita con l'impianto d'irrigazione. EI dipende dal sistema irriguo impiegato (è superiore a 0.9 nel caso dell'irrigazione a goccia); ad esempio, nel caso di una coltura in vaso, il termine (1-EI) comprende sia la quantità di acqua dispersa lungo la linea di distribuzione sia quella erogata ma non intercettata dai vasi. LF, definito in precedenza, rappresenta la quantità d'acqua fornita in eccesso rispetto alla capacità di ritenzione idrica del substrato per consentire un'umidificazione uniforme della zona radicale e, principalmente, per evitare l'accumulo di sali, presenti nell'acqua irrigua e/o aggiunti con i concimi minerali, nel substrato; come già detto, nelle colture in vaso, i valori di LF oscillano tra il 0.2 e 0.7 (20-70%).
Il runoff nutritivo (RNt) dipende da R e dalla concentrazione nutritiva delle acque di deflusso (CR), secondo l'equazione seguente:

RNt = R I CR [Eq. 2],

con CR uguale alla media ponderata della concentrazione di nutrienti nell'acqua somministrata alla coltura (CI) e in quella di drenaggio (CD), cioè:

CR = [CI(1 - EI)/R] + [CD (EI LF)/R] [Eq. 3],

Le relazioni tra le diverse variabili sopra indicate sono assai complesse, dipendendo da fattori fisiologici (attività d'assorbimento radicale) e tecnologici (tipo di concimazione, ad esempio fertirrigazione o impiego di concimi a lento effetto; temperatura del substrato, che favorisce il rilascio dei nutrienti dai concimi a lento effetto).
Ad esempio, la relazione tra CD, LF e CI è descritta dalla Eq. 4 (Sonneveld, 2000), nella quale si prende anche in considerazione la concentrazione di assorbimento CA (il rapporto tra l'assorbimento nutritivo e la traspirazione), che evidentemente dipende dalle caratteristiche fisiologiche della coltura.

CD = [CI - (1-LF) CA] / LF [Eq. 4]

Nel caso in cui la fertirrigazione sia sostituita od integrata con una concimazione di fondo del substrato (con concimi a pronto e/o a lento effetto), il sistema si complica; in tal caso occorre tener conto del tasso di rilascio dei nutrienti da parte del fertilizzante, che a sua volta è determinato dall'umidità e dalla temperatura del substrato.
Dai modelli rappresentati dalle equazioni 1 e 2 risulta evidente che l'impatto ambientale provocato dai reflui nutritivi dipende in modo stretto dall'irrigazione; del resto, le sostanze inquinanti sono veicolate proprio attraverso l'acqua. Ne consegue che la riduzione dell'inquinamento delle falde acquifere si realizza soprattutto attraverso un più attento pilotaggio dell'irrigazione.
Lea-Cox et al. (2001) hanno recentemente proposto un indice di rischio ambientale delle colture vivaistiche in contenitore legato al potenziale runof (R ) dipendente, come visto (Eq. 2), da EI e LF (TABELLA 1).

Tabella 1. Effetto della tecnologia irrigua sul runoff potenziale di colture florovivaistiche in contenitore (da Lea-Cox et al., rielaborato).

Fattore di rischio Runoff potenziale (R) Efficienza dell'irrigazione (EI)  Frazione di lisciviazione (LF) 
Basso <0.20 >0.90 <0.12
Medio <0.40 >0.85 <0.40
Alto >0.60 <0.80 >0.50

La razionalizzazione dell'irrigazione e della fertilizzazione si consegue attraverso l'adozione di tecnologie in grado di limitare i volumi irrigui (riduzione di I) e/o ridurre al minimo od addirittura annullare il runoff (riduzione/annullamento di R e RNt):
  1. Riduzione di E attraverso opportuni interventi di controllo climatico, come l'ombreggiamento o l'uso di frangivento;

  2. Stima più accurata di E (Guerin et al., 1995), attraverso l'impiego di modelli micrometeorologici (Baille, 2001) o di particolari dispositivi, come i microlisimetri gravimetrici, in grado di monitorare l'effettivo consumo delle colture in atto (Baille, 2001, Oki et al., 1996).

  3. Controllo dell'irrigazione sulla base dell'umidità del substrato di coltivazione rilevato, possibilmente in modo automatico, per mezzo di tensiometri o di sensori TDR (Lieth, 1997; Norrie et al., 1994; Zipoli et al., 2000).

  4. Aumento dell'efficienza irrigua attraverso l'impiego di sistemi d'irrigazione per aspersione a bassa pressione od a goccia, di erogatori contraddistinti da una maggiore uniformità di distribuzione, ed anche di una più razionale disposizione dei vasi nelle aree di coltivazione per aumentare l'intercettazione dell'acqua da parte delle piante irrigate soprachioma (Bertolacci, 1997; Ferrini et al., 2001).

  5. Riduzione di LF attraverso:

Gran parte delle misure sopra elencate hanno già superato la fase "pre-competitiva"; le attrezzature ed i dispositivi necessari, cioè, sono già disponibili sul mercato. In Italia, negli ultimi anni molte società hanno iniziato a produrre attrezzature "made in Italy" che nulla hanno da invidiare a quelle prodotte oltre confine. Altre tecnologie sono, invece, ancora in fase di sviluppo ma, ragionevolmente, entro pochi anni potrebbero essere disponibili su scala commerciale. Ci riferiamo, soprattutto, all'impiego dei tensiometri (Lieth, 1997; Zipoli et al., 2000) o dei sensori TDR (Ruiz et al., 2000; Pettinelli et al., 1998) per il controllo dell'irrigazione, o dei chemo-sensori in grado di monitorare le variazioni della composizione chimica delle soluzioni ricircolante nei sistemi di coltivazione a ciclo chiuso e di suggerire, così, i necessari interventi di correzione e reintegrazione per prolungare il più possibile l'uso della stessa soluzione nutritiva (Pardossi, 2001).
Le tecniche e le tecnologie sopra illustrate hanno, evidentemente, ricadute assai diverse sulle aziende florovivaistiche, sia dal punto di vista finanziario che da dal punto di vista organizzativo e gestionale.
Le tecnologie più innovative, soprattutto quando si considera il vivaismo ornamentale in piena aria, sono quelle che fanno riferimento ai sistemi a ciclo chiuso; questi sistemi rendono possibile un risparmio idrico fino al 50-60% (Ferrini, 2001). La loro diffusione su scala aziendale, però, non è facile né dal punto di vista economico né da quello agronomico, implicando un notevole impegno finanziario (in serra, si parla anche di costi d'impianto fino a 50 €/mq e più) ed una maggiore preparazione professionale dei coltivatori (o, in alternativa, una maggiore presenza in azienda di consulenti esterni). La gestione, inoltre, è particolarmente difficile nel caso di acque irrigue di scarsa qualità (soprattutto per l'elevato contenuto salino).
Diversamente, l'introduzione di altre tecniche, come il pilotaggio computerizzato dell'irrigazione o, ancor più semplicemente, l'impiego dell'irrigazione ciclica, è in grado di ridurre sensibilmente i fabbisogni idrici (fino al 30%) ed il runoff senza far lievitare i costi di produzione e senza richiedere agli operatori un particolare know-how. In un articolo apparso a suo tempo su Grower Talks (Whiteside, 1989) si riporta il caso di un vivaio (40 ha) di piante ornamentali californiamo (El Modeno) che, messo sotto accusa dalle autorità locali per gli effetti inquinanti sulle acque della Baia di Newport, era riuscito a ridurre nel giro di soli tre anni l'impiego dei fertilizzanti e dell'acqua, rispettivamente, del 49 e del 30%, e ad abbattere il deflusso dell'azoto del 91%, senza ricorrere all'impiego di sistemi a ricircolo, come suggerito dalle “best management practices” elaborate dalle autorità, ma “semplicemente” introducendo l'irrigazione ciclica sotto controllo computerizzato. L'esempio di El Modeno rende bene l'idea dei risultati “ambientali” conseguibili attraverso l'impiego di tecnologie relativamente poco sofisticate.
Del resto, mettere a disposizione dei coltivatori le informazioni fondamentali sulle esigenze idriche e minerali delle varie specie ornamentali (almeno suddivise per gruppi affini) in un format di facile e rapida consultazione rappresenta già un'azione importante ai fini di una maggior razionalizzazione dell'irrigazione e della fertilizzazione.
Concludiamo il paragrafo con alcune considerazioni sull'impiego delle acque reflue.
In letteratura sono presenti molti riferimenti sull'uso di acque reflue in agricoltura, soprattutto su piante ortive e su piante da frutto; i risultati raggiunti sono stati, in linea generale, positivi. Meno abbondante è, invece, la letteratura riguardante l'uso di questo tipo di acque nel settore vivaistico-ornamentale e le ricerche effettuate hanno evidenziato risultati variabili soprattutto in relazione alle specie utilizzate (Fitzpatrick et al., 1986; Wu et al., 1995). Pur essendo l'applicazione di acque reflue trattate, in questo settore, meno problematica in termini di compatibilità ambientale e di eventuali residui nelle piante rispetto all'uso su colture alimentari, il ricorso a tale pratica non è sempre possibile e deve comunque essere oggetto di attente valutazioni legate, di volta in volta, al caso in esame (Ferrini, 2001). Le prospettive emerse dagli studi condotti in questo settore appaiono comunque incoraggianti. Ricerche recenti condotte presso alcuni vivai di Pistoia hanno evidenziato la possibilità di utilizzare l'effluente dell'impianto di depurazione della città per l'irrigazione a pioggia di alcune specie arbustive allevate in contenitore (Gori et al., 2000, Lubello et al., 2001).

Strategie per la diffusione delle nuove tecnologie per l'irrigazione e la fertilizzazione

Una razionalizzazione dell'irrigazione e della fertilizzazione delle colture florovivaistiche non può prescindere da una profonda evoluzione tecnologica delle aziende. È anche evidente che l'introduzione in aziende di nuovi dispositivi e criteri di gestione per l'irrigazione e la fertilizzazione deve essere accompagnata da un'adeguata preparazione professionale degli agricoltori. Assumono, così, un ruolo fondamentale le attività di dimostrazione e divulgazione che, in tempi rapidi ed a costi contenuti, devono consentire una significativa diffusione delle innovazioni su scala aziendale.
Gli strumenti finanziari-legislativi già elaborati ed in via di ulteriore sviluppo da parte della UE giocheranno un ruolo determinante nella riduzione dei consumi di acqua e concimi nelle aziende florovivaistiche. L'azione legislativa (punitiva, per certi versi) dovrà, però, essere accompagnata da altre iniziative tese ad aumentare la sensibilità gli agricoltori sui problemi relativi alle risorse idriche. In questo senso, diventa importante la conoscenza dei fattori che in qualche modo costituiscono un ostacolo alla diffusione delle pratiche ecocompatibili. Al di là dell'effettiva disponibilità delle tecnologie, che in gran parte esiste (come visto), ed anche al di là di considerazioni puramente economiche (costi di investimento e di gestione) esistono altri ostacoli riconducibili a due serie di fattori: 1) esterni, quali una politica delle tariffe incapace di scoraggiare economicamente gli sprechi, carenze legislative, mancanza di controlli relativi alla pur esistente normativa vigente, insufficiente assistenza tecnica; 2) interni, rappresentati da vincoli tecnici (attrezzature obsolete ed inefficienti), organizzativi (manodopera, relazioni familiari) e cognitivi (mancanza di validi indicatori in grado di favorire il monitoraggio).
Fondamentale è anche la valutazione del rapporto costo/benefici delle diverse tecniche e delle possibili implicazioni socio-economiche dell'evoluzione tecnologica del settore. L'esperienza olandese relativa alla riduzione dell'impatto ambientale della serricoltura insegna, infatti, che spingere le aziende verso il ciclo chiuso potrebbe avere conseguenze rilevanti sul tessuto produttivo; si prevede, infatti, che in Olanda nei prossimi anni si verificherà un sensibile calo del numero di aziende relativamente piccole ed un aumento delle superfici medie aziendali, chiari indici questi di un accorpamento aziendale reso necessario dagli ingenti investimenti richiesti per la trasformazione dei metodi di coltivazione.

Bibliografia


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