Riassunto esame Costruzioni e Impianti per le Colture Protette, prof. Barreca

La radiazione solare

L'energia luminosa derivante dal sole giunge sulla Terra attraverso radiazioni elettromagnetiche la cui lunghezza d'onda è concentrata tra 300 e 2000 nanometri. Le radiazioni emesse dal sole sono assorbite dall'atmosfera, dove la lunghezza d'onda delle radiazioni diminuisce e diventano molto penetranti, e la quantità diventa sempre più elevata. Le radiazioni che vengono utilizzate sono tra i 400 e 750 nanometri (visto che quelle inferiori ai 400 creano danni irreversibili alle cellule o modificano le strutture ereditarie come i raggi x e i raggi gamma, quelle superiori a 800 riscaldano le superfici investite).

Spettro del visibile

Lo spettro del visibile si può così dividere:

• P.A.R = La radiazione fotosinteticamente attiva o photosynthetically active radiation (PAR), è una misura dell'energia della radiazione solare intercettata dalla clorofilla a e b nelle piante. È una misura dell'energia effettivamente disponibile per la fotosintesi, che è minore dell'energia totale proveniente dal Sole, perché lo spettro di assorbimento della clorofilla non è molto esteso.

Effetti delle diverse lunghezze d'onda

• <400 Ultravioletto: Danni strutturali cellule
• 400-500 Blu: Medio effetto sulla fotosintesi
• 500-600 Verde: Fotosintesi ridotta
• 600-700 Rosso: Massimo effetto fotosintetico
• >750 Infrarosso: Nessun effetto - Maggiore calore

Effetto serra

La radiazione solare che incide sulla serra è data dalla somma di radiazione diffusa, radiazione riflessa e la radiazione trasmessa all'interno della serra. La radiazione diffusa sono i raggi luminosi che, incidendo su materiali esterni alla serra (come il vapore acqueo, le nuvole, vegetazione all'esterno della serra), perdono energia e quindi aumentano la loro lunghezza e non riescono più a entrare nella serra. La radiazione riflessa è una parte delle radiazioni solari che viene riflessa sulla serra e torna indietro non entrando. La radiazione trasmessa è quella che riesce a oltrepassare all'interno della serra, qui colpisce il suolo, la vegetazione e tutti gli oggetti all'interno della serra e perdono energia, aumentando la loro lunghezza d'onda diventando dei raggi diffusi, che rimangono intrappolati nella serra, dove aumentando la propria lunghezza d'onda si trasformano in raggi infrarossi che fanno aumentare la temperatura all'interno della serra.

Condensazione e umidità

L'aumento di temperatura provoca una formazione di vapore acqueo che va a condensarsi nello strato all'interno della serra che aumenta anche l'umidità. Una parte di calore fuoriesce lo stesso dalla serra a seconda del materiale di copertura e della sua conducibilità termica, mentre se c'è un'apertura il calore fuoriesce più facilmente ma si ha anche il vantaggio di avere una minore condensazione.

Classificazione e caratteristiche dei sistemi di protezione

I mezzi protettivi usati per la difesa, produzione anticipata, ritardata o fuori stagione si possono classificare in:

• Mezzi di difesa: Quelli che proteggono la parte ipogea (pacciamatura) e quelli che proteggono la parte epigea (mezzi frangivento, antibrina, antigelo e per ombreggiamento)
• Mezzi di semiforzatura: Questi servono per anticipare o ritardare delle produzioni: campane, cappucci e cassette proteggono le piante in maniera singola; chassis, cassoni e tunnels sono protezioni per intere colture dove però l'agricoltore deve rimuoverli per fare i trattamenti sulle piante; infine tettoie, serre-tunnels, serre fredde che sono protezioni per intere colture dove l'agricoltore può fare i trattamenti senza rimuovere queste opere.
• Mezzi di forzatura: Questi servono per la produzione fuori stagione e si dividono in serre fisse e serre mobili, dove possono essere senza o con impianti di climatizzazione.

Valori caratteristici della temperatura in serra per differenti colture

Gli elementi che caratterizzano il clima sono la temperatura, l'insolazione, la ventosità e le precipitazioni grandinifere e nevose. La temperatura da tenere conto viene calcolata attraverso i livelli medi delle temperature minime giornaliere del periodo più freddo (a gennaio), il numero dei giorni di gelo durante l'inverno e la media delle temperature massime del mese più caldo (luglio). I valori della temperatura che bisogna prendere in considerazione sono:

• Temperatura minima letale = cioè la temperatura più bassa in cui le piante muoiono
• Temperatura minima biologica = cioè la temperatura più bassa in cui nelle cellule della pianta sono ancora attivi i processi biochimici e biologici
• Temperatura ottimale del giorno e della notte
• Temperatura massima biologica = cioè la temperatura più alta in cui nelle cellule della pianta sono ancora attivi i processi biochimici e biologici
• Temperatura massima letale = cioè la temperatura più alta in cui le piante muoiono
• Temperatura ottimale del substrato

Tipologia strutturali dei sistemi per la difesa

Impianti per la semiforzatura

Gli impianti per la semiforzatura si occupano della produzione in anticipo o in ritardo del ciclo colturale. I sistemi di semiforzatura si possono riassumere:

• Applicazione di protezioni a singole piante (cappucci, campane) fin dalla semina in pieno campo
• Impiego di protezioni continue (chassis, tunnels, tettoie) per proteggere file intere di piante o appezzamenti, fin dall'inizio della coltura.
• Impiego di cassoni e serre fredde o riscaldate per ottenere piantine ben sviluppate da trapiantare in pieno campo appena le condizioni ambientali lo permettono
• Applicazione di protezioni singole o continue ma al termine della coltura

È da tenere presente che la serra (in vetro o plastica) può essere intesa sia come opera di semiforzatura che di forzatura.

Cappucci, campane, cassette

Si tratta di dispositivi singoli molto economici, impiegati sia per proteggere la coltura nelle prime fasi di sviluppo, sia per anticipare di 15 giorni le operazioni di semina e trapianto. La loro azione sul clima è modesta e un tempo venivano realizzate in legno dai lati con una lastra di vetro superiore (cassetta). Queste però, insieme anche alle campane di vetro, sono state sostituite dai cappucci realizzati con film di recupero o campane in plastica di PVC. La conformazione delle campane con base allargata permette un effetto pacciamante mentre l'apertura in alto permette il ricambio dell'aria. La campana serve quindi ad agevolare la germinazione dei semi e l'attecchimento delle colture trapiantate, perché risulta ridotta l'evaporazione e la traspirazione. Il loro costo è basso (25 centesimi) e si possono reimpiegare per 2-3 anni, il problema principale è che bisogna fare il diserbo della superficie protetta della campana in quanto anche le infestanti sono stimolate dalla protezione.

Chassis

Si tratta di protezioni mobili di modesta altezza, l'intelaiatura è rigida in legno o tondini di ferro zincato a maglie 20x20 cm di facile trasporto, montaggio e immagazzinamento. La copertura può essere realizzata con vetri o film plastici fissati con piccole mollette, dove la struttura formata a maglie da una buona resistenza al vento. L'aerazione e la raccolta vengono effettuate sollevando l'intelaiatura da un lato e fissandola ad un sostegno. La protezione è modesta, tuttavia il semplice isolamento e il riparo dal vento e dalla pioggia consente produzioni più elevate e migliore qualità con anticipi di 15 giorni. Il loro impiego è molto diffuso in Belgio e Francia.

Cassoni o lettorini

Queste protezioni vengono impiegate per effettuare semine precoci, radicazioni di talee e coltivazione anticipata di fiori e ortaggi. Sono costituiti da due pareti parallele in muratura o legno, con coperture in vetro o plastica fissate ad appositi telai spostabili per permettere l'aerazione. Generalmente la parete nord è più alta rispetto a quella sud e sono orientati nella direzione est-ovest ed è in grado di ricevere una maggiore quantità di radiazioni solari. È consigliabile che vengano costruiti in terreno ben asciutto per impedire l'accumulo di acqua, protetta dai venti dominanti e ben esposti a mezzogiorno. I cassoni o lettorini possono essere mobili (smontabili) oppure fissi, in legno, cemento o muratura. Il piano di coltivazione può essere a livello del terreno oppure leggermente infossato così che il substrato possa avere meno escursioni termiche. Il riscaldamento può essere fatto con cavi elettrici e questo allestimento comporta un minor lavoro e maggior durata, nel letto caldo a fermentazione organica, invece, è necessario fare attenzione al cosiddetto "colpo di fuoco" che corrisponde al culmine della fermentazione con temperatura di 60-70° letali per i semi in germinazione. L'aerazione dei cassoni è realizzata sollevando i telai della copertura, le pareti laterali possono essere costruite in materiale trasparente (PVC rigido) per evitare gli effetti dell'ombreggiamento. La protezione realizzata dai cassoni freddi è modesta, simile a quella dei chassis o dei tunnel anche se in genere i cassoni presentano una maggiore coibenza termica.

Casse di germinazione

Sono impiegati per la produzione rapida e sicura di piantine ortive e da fiore destinate al trapianto. Si tratta di protezioni studiate per ottenere la germinazione nel minor tempo possibile in qualsiasi periodo dell'anno in condizioni controllate e in maniera vantaggiosa ed economica. Il locale è provvisto di lampade a luce fluorescente o mista da 250-400W che assicurano anche il riscaldamento dell'ambiente, il controllo della temperatura è effettuato mediante un termostato che aziona un ventilatore quando la temperatura supera i livelli ottimali mentre un umidificatore mantiene il livello dell'umidità relativa tra il 70-100%. Dopo la semina le lampade rimangono accese in continuazione fino all'emergenza dei semi, successivamente si regola l'illuminazione dalle 6 del mattino alle 22 mediante un temporizzatore a orologio. Le plantule rimangono nella cassa di germinazione per 4 settimane e devono essere trapiantate.

Tunnel

Con questa denominazione si indicano tutti quegli apprestamenti mobili non praticabili, di forma prevalentemente cilindrica costituita da una copertura in film plastico sorretta da sostegni di vario tipo, il loro pregio è che sono semplici e hanno un basso costo. La funzione del tunnel è quella di limitare gli effetti dannosi delle basse temperature e di ottenere una produzione anticipata o ritardata e si può ottenere un incremento di produzione e un miglioramento della qualità analogamente a quanto si verifica nelle serre. La maturazione è tanto più precoce quanto più grande è lo spazio protetto e le dimensioni ottimali dipendono dalla durata della copertura, dall'entità di forzatura che si vuole raggiungere e dalla specie che si vuole coltivare. Per contrastare l'azione del vento è bene che si aumenta la larghezza dei tunnel e che siano orientati in direzione parallela a quella del vento dominante. Molto diffusi sono i tunnel di piccole dimensioni che sono impiegati per la protezione iniziale delle colture allo scopo di ottenere una rapida germinazione dei semi e un anticipo delle successive fasi vegetative. Il materiale di copertura più diffuso è il polietilene e il pvc, il polietilene è più economico ed è usato nelle colture a pieno senza particolari esigenze di precocità, quello più adatto è il pvc che può essere usato in coltivazioni più precoci. Il tunnel di medie dimensioni, però, non risulta adatto per proteggere colture a forti abbassamenti termici al di sotto di 0°. Sotto i tunnel si condensa una buona parte di acqua che sviluppa dei parassiti vegetali e può ostacolare la fioritura e l'allegagione dei frutti, si verificano inoltre periodi di temperatura assai elevata che possono danneggiare la pianta. Per questo è necessario arieggiare durante il giorno affinché si abbassa l'umidità, e questa esigenza fondamentale ha fatto sì che ci siano particolari tipi di tunnel che hanno un sistema di facile aerazione:

1. Il tunnel viene montato sulla coltura e poi rimosso non appena escono i primi germogli, la messa in opera può essere meccanizzata e ci sono anche macchine adatte allo sbobinamento dei film plastici.
2. Il film ha la possibilità di essere sollevato e abbassato con facilità.
3. Il film viene collegato a queste gabbie con mezzo di pinze e la protezione così costituita viene arieggiata da un solo lato mediante un dispositivo di sollevamento dell'intelaiatura, è da avvertire che aumentando la complessità di un tunnel si accrescono i costi di impianto e pertanto la convenienza e la protezione risulta limitata alla coltura di maggiore reddito.
4. Tunnel a film perforati che consentono un naturale ricambio d'aria e in questo caso si ottengono minori anticipi di produzione ma si elimina l'operazione di areazione manuale assai costosa. Dall'impiego dei tunnel perforati è emerso che nei climi caratterizzati da temperature minime molto basse questi sembrano sconsigliabili per il minor rendimento termico durante la notte. Nelle condizioni dell'Italia centrale, dove le gelate sono di 10 giorni all'anno, si ritiene che i tunnel perforati rappresentano una buona soluzione.
5. Negli Usa il tunnel a pressione d'aria senza strutture portanti sono sostenute da un flusso d'aria generato da un ventilatore.

L'irrigazione e la concimazione saranno riferibili a quelle normalmente praticate nella zona tenendo presente che la pianta sotto tunnel ha bisogno di una buona disponibilità di elementi nutritivi sin dall'inizio. La lotta contro le erbe infestanti rappresenta uno dei problemi più importanti nelle colture sotto i tunnel, il diserbo manuale è difficoltoso quindi vengono impiegati erbicidi selettivi oppure si deve ricorrere a pacciamatura con film nero. Un altro accorgimento è la prevenzione degli attacchi parassitari che possono essere pericolosi a causa della maggiore temperatura e umidità dell'ambiente. Il successo di questa tecnica di protezione risulta da quanto esposto legata a molti fattori quali materiali di copertura, tipo costruttivo e condizioni ambientali in cui si opera.

Tettoie

Si tratta di protezioni diffuse soprattutto nella floricoltura ligure per prolungare il periodo della raccolta al termine dell'autunno proteggendo le colture iniziate in piena aria dalla pioggia, dalla brina e dai primi freddi. Hanno strutture portanti in legno, una copertura limitata al tetto che può essere in plastica o in vetro e le pareti laterali possono essere chiuse con telai. Differiscono dalle serre oltre che per l'assenza delle pareti laterali, per la ridotta altezza e per la debole inclinazione del tetto, questo consente di avere una buona resistenza al vento e di spostare facilmente la copertura da un appezzamento a un altro. Le tettoie svolgono funzioni simili a quelle delle serre e possono essere impiegate in climi molto miti anche durante l'inverno quando non si richiede una grande differenza di temperatura e durante le stagioni calde possono essere usate per l'ombreggiamento ponendo sopra la copertura reti.

Impianti per la forzatura

La forzatura vera e propria delle colture viene impiegata con serre di vario tipo, mediante lo svolgimento di alcune operazioni di climatizzazione, l'impiego di opportuni impianti di condizionamento e adottando una adeguata tecnica colturale. Le serre permettono di realizzare produzioni extra-stagionali di rilevante valore economico e di attuare colture programmate nei diversi periodi dell'anno. Le serre rappresentano l'ultima soglia per superare le avversità climatiche o per isolare quanto più possibile le coltivazioni dall'ambiente esterno. La funzione della serra è stata quella di proteggere piante sensibili agli abbassamenti termici, lo sviluppo ha portato a serre più razionali completamente climatizzabili e più adatte a conseguire più elevati rendimenti produttivi. La distinzione delle serre può derivare da semplici caratteristiche costruttive o dal tipo di climatizzazione o dall'indirizzo colturale. L'ambiente esterno condizionerà la scelta dell'ubicazione della serra, dei materiali di copertura e di sostegno per ottenere la massima efficienza della protezione. In base al tipo di coltura e alle esigenze climatiche si potranno perfezionare le caratteristiche della costruzione e i sistemi di climatizzazione più opportuni. Colui che si indirizza all'impiego della protezione deve tenere presente i basilari criteri agronomici e deve possedere una conoscenza approfondita delle varie specie da orto e da fiore. Si ritiene utile e indispensabile una collaborazione tra i costruttori di serre e impianti di climatizzazione e lo studio di piante da orto e da fiore sia in fase di progettazione ma anche nel funzionamento della serra.

La struttura della serra

I componenti strutturali di una serra si possono distinguere in:

• Un'intelaiatura principale costituita da colonne di sostegno, capriate, piedritti destinata a sorreggere il materiale di copertura ed i carichi fissi e accidentali che gravano sulle strutture della serra.
• Le strutture destinate ad ancorare il materiale di copertura, rappresentate da telai portavetro o reggiplastica e le strutture che lo sostengono denominate arcarecci.
• Fondazioni continue in muratura o discontinue