Gestione della soluzione nutritiva e dei suoi parametri di controllo nei sistemi fuorisuolo

ZOLFO

Lo zolfo (S), insieme al calcio e al magnesio, è uno dei tre macroelementi “secondari” di cui la

pianta ha bisogno per una crescita ottimale. Viene assorbito dalle piante sottoforma di ione

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solfato (SO ), forma molto solubile, e quindi soggetto a dilavamento in pieno campo. Viene usato

dalla pianta per la produzione di molecole organiche, è un costituente fondamentale delle

proteine e di alcuni ormoni vegetali. I sintomi da carenza di zolfo sono simili a quelli derivanti da

una carenza di azoto, con la comparsa di clorosi fogliare, che però, a differenza di carenza di azoto,

cominciano a manifestarsi nelle foglie più giovani. Gli eccessi di zolfo, in genere molto rari,

inibiscono l’assorbimento di azoto. Il rapporto ottimale tra zolfo e azoto è di 1:10.

MAGNESIO

Il principale ruolo del magnesio (Mg), uno dei tre macroelementi secondari), è quello di

costituente fondamentale della molecola di clorofilla, posizionandosi nella parte centrale della

molecola. Oltre che per la clorofilla, il magnesio è un costituente di molti enzimi e proteine. Le

carenze di magnesio, costituite da clorosi e ingiallimenti a partire dalle foglie più vecchie (essendo

molto mobile all’interno della pianta), di solito si manifestano a causa di un mancato apporto nella

soluzione. Il magnesio può inoltre essere immobilizzato a valori di pH bassi, oppure con elevati

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livelli di calcio, potassio e sodio. Eccessi di magnesio interferiscono con l’assorbimento di calcio e

potassio.

4.2.2 Microelementi

FERRO

E’ il microelemento più importante per le piante, poiché è coinvolto nella sintesi della clorofilla, ed

è indispensabile per il mantenimento della struttura e della funzione dei cloroplasti. Viene

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assorbito dalle piante in due forme: Fe , ovvero la forma preferita dalle piante, e Fe , forma

meno disponibile. Pur essendo presente nel terreno in gran quantità, è facile incorrere in carenze:

la principale causa di carenze di ferro è il pH, poiché con livelli di pH elevati (superiore a 6.0) tende

a trovarsi nella sua forma insolubile, ovvero l’idrossido di sodio, non riuscendo così ad entrare

nella soluzione nutritiva. Carenze di ferro si riscontrano anche nel caso in cui ci siano livelli elevati

di alluminio e manganese, con i quali entra in competizione. I sintomi si manifestano con un

ridotto sviluppo dell’apparato radicale e con la clorosi ferrica, ovvero una clorosi internarvale, con

conseguente disseccamento della foglia. Per fornire il ferro alle piante in maniera efficace, è utile

usare degli agenti chelanti, ovvero composti organici in grado di legarsi ai metalli (in questo caso

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agli ioni Fe ), impedendone l’insolubilizzazione, rendendoli cioè disponibili per la pianta. I più

famosi sono gli EDTA (Acido etilendiamminotetraacetico) e EDDHA (ethylenediamine-N,N′-bis(2-

hydroxyphenylacetic acid)). Esperimenti condotti su Arabidopsis (Roger P. Hangarter and Triant C.

Stasinopoulos) con utilizzo di Fe-EDTA, hanno dimostrato come questi agenti chelanti riescano a

migliorare anche la crescita delle radici. Anche se raramente, può capitare che degli acidi emessi

dalle radici di alcune piante abbassino il livello del pH, causando un assorbimento eccessivo di

ferro, portando a fenomeni di tossicità. I sintomi si manifestano con un lento avvizzimento di tutta

la pianta, che andrà incontro a morte.

CLORO -

Assorbito come ione Cl , il cloro è un elemento facilmente assorbibile dalla pianta e molto mobile

al suo interno. Riveste un importante ruolo nella fotolisi dell’acqua all’interno dei cloroplasti, nel

processo di fotosintesi, e contribuisce alla regolazione dell’apertura e della chiusura degli stomi,

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+

bilanciando elettricamente l’ingresso dello ione K nelle cellule di guardia. Generalmente, i terreni

sono ben dotati di cloro, quindi è poco probabile che si verifichino carenze. Nella formulazione

della soluzione nutritiva bisogna tenere conto della quantità di cloro presente nell’acqua, visto che

di solito, anche se in quantità ridotte, è presente. Deficienze di cloro portano ad una riduzione

della superficie fogliare, con conseguente clorosi fogliare e successive necrosi. Inoltre, i germogli

risultano più fragili e maggiormente predisposti a rotture. Molto più frequenti, invece, sono gli

eccessi di cloro, a causa della sua abbondante presenza derivante dall’irrigazione, dall’utilizzo di

concimi e di antiparassitari. Un esperimento di Frank M. Eaton (TOXICITY AND ACCUMULATION OF

CHLORIDE AND SULFATE SALTS IN PLANTS’- 1941), fatto su piante di pomodoro, ha evidenziato

come il peso secco della parte epigea della pianta diminuisse drasticamente, superata una

determinata quantità limite, all’aumentare della quantità di cloro somministrata.

MANGANESE

Il manganese (Mn) svolge, analogamente al ferro, la funzione di catalizzatore nei processi di

formazione della clorofilla e di molte proteine, è indispensabile per l’attivazione di molti enzimi,

catalizza la riduzione dei nitrati ed aumenta la resistenza delle piante agli attacchi di parassiti. E’

poco mobile nella pianta, e il suo assorbimento è ridotto in presenza di alcalinità o con eccessi di

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altri elementi, quali ferro, magnesio, calcio e zinco. Solo la forma ionica Mn è solubile e può

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essere assorbita dalla pianta, a differenza dello ione Mn . I sintomi di carenze sono equivalenti a

quelli dovuti ad una carenza di ferro, con un’unica differenza rappresentata dalla formazione di

aree leggermente incavate nelle zone internarvali.

SODIO

Presente prevalentemente sottoforma di Sali, è un elemento che provoca problemi di salinità, con

conseguente blocco della crescita per la maggior parte delle piante. Non è un elemento

indispensabile per la pianta, in quanto le sue funzioni possono essere svolte anche da altri

elementi, ad eccezione di alcune Chenopodiacee, come la barbabietola da zucchero, in cui è utile

per l’immagazzinamento del fruttosio. Inoltre, una piccola quantità di sodio può essere utile per la

regolazione della pressione osmotica nelle piante, consentendo una miglior gestione dell’acqua.

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Oltretutto, il sodio riesce ad alleviare i sintomi da carenza di potassio (Besford, 1978 ). Dai dati

raccolti in diversi esperimenti, è importante affermare che l’aggiunta di sodio aumenta la resa delle patate

del 6%, nel caso in cui sia stato adeguatamente fornito potassio, e del 10% nel caso in cui non sia stato

fornito (Lehr, 1953; Galeev, 1990).

BORO

E’ un elemento poco mobile all’interno della pianta, ed è presente in quantità ridotte, accumulate

per la maggior parte nei giovani tessuti. Favorisce la lignificazione dei tessuti, regola

l’assorbimento dell’acqua e partecipa a molti processi enzimatici, tra cui quello di sintesi

dell’amido. Inoltre influisce sulla differenziazione delle gemme a fiore e sulla germinabilità del

polline. Lavora sinergicamente con il calcio, e reagisce positivamente con azoto, fosforo e potassio.

Carenze di boro provocano un anomalo sviluppo dei tessuti meristematici, causano l’aborto delle

gemme apicali, con produzione di foglie piccole e strette da parte delle gemme sottostanti. Altri

sintomi sono il rallentamento della crescita e il disfacimento molle.

ZINCO

Elemento che si trova in piccolissime quantità all’interno della pianta, ed è molto mobile. Ha un

ruolo fondamentale nella formazione della clorofilla e degli ormoni che regolano la crescita della

pianta ed è necessario per la distensione cellulare. Ha un effetto sinergico con rame e magnesio,

mentre è antagonista del ferro. Le carenze si manifestano con una ridotta crescita delle piante,

che restano nane, le foglie presentano clorosi internarvali e si presentano più strette e appuntite, i

frutti tendono a cascare prematuramente, i germogli prodotto dai rami si presentano sottili e

corti, con internodi più brevi.

MOLIBDENO

E’ un elemento essenziale per le piante in quanto agisce sulla crescita intervenendo nei processi di

azotofissazione e di riduzione dei nitrati, essendo un componente essenziale della nitro- reduttasi,

per questo, nonostante la maggior parte delle piante ne usino una minima quantità, è molto usato

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dalle leguminose. Deficienze di questo elemento si manifestano con stentata crescita delle piante,

le foglie, di dimensioni ridotte presentano clorosi e deformazioni. Differisce dagli altri elementi in

quanto è solubile a valori di pH elevati.

RAME 2+

Assorbito come ione bivalente Cu , prende parte ai fenomeni di ossido-riduzione, agisce come

stabilizzatore della clorofilla, è costituente fondamentale di molti enzimi coinvolti nella fotosintesi

e respiratori ed è coinvolto nella sintesi di proteine. E’ coinvolto anche nei processi di fissazione

dell’azoto nelle leguminose. Il suo assorbimento diminuisce con valori elevati di pH e con

un’eccessiva presenza di fosforo, con il quale forma composti insolubili. Carenza di rame, seppur

rare, si manifestano con la formazione di foglie più scure, con punte che diventano necrotiche. Di

solito i sintomi si manifestano sulla parte apicale, ma può variare in base alla specie. Un eccesso di

rame provoca l’insorgenza di clorosi, in quanto entra in competizione con il ferro, limitando il suo

assorbimento. 29

5. pH

Il pH è la misura che indica quanto sia acida o basica la soluzione, e, più precisamente, è il

+

logaritmo negativo della concentrazione di ioni H presenti nella soluzione. Il range va da 0, cioè

estremamente acido, a 14, ovvero estremamente basico, con la neutralità che corrisponde a 7.

Monitorare, ed eventualmente correggere, il pH della soluzione nutritiva è essenziale in quanto

influenza l’assorbimento degli elementi nutritivi. La maggior parte degli elementi sono solubili in

un range che va da 5.0 a 6.0.

5.1 Effetti del pH sulla solubilità

Come già detto in precedenza, il pH della soluzione condiziona la solubilità degli elementi nutritivi

(Fig. 5), provocando scompensi nutrizionali, che però non sempre portano a carenza. Una

variazione del pH influenza la composizione e la speciazione degli elementi, quest’ultima intesa

come la distribuzione delle loro diverse forme chimiche, ovvero ioni liberi (con diversi stati di

ossidazione), complessi solubili e chelati (De Rijck & Schrevens, 1998). L’ammoniaca (NH3), nel

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range di pH che va da 2.0 a 7.0, è presente esclusivamente come ione NH , mentre per valori

superiori a 7.0 è presente come NH . L’apporto di azoto sotto forma di ione ammonio è utile nel

3 4+ +

caso