TECNICHE DI COLTIVAZIONE Prof. Bruno Marangoni Dipartimento di Colture Arboree Universita’ di Bologna

FATTORI DELLA PRODUZIONE NATURALI ARTIFICIALI Concimi minerali Correttivi e ammendanti Macchine Irrigazione e drenaggio Sistemazioni e lavorazioni del terreno Tecniche di semina e piantagione, diserbo, potatura, avvicendamento, consociazione, forzatura, raccolta Difesa dalle avversità biotiche e abiotiche Conservazione e condizionamento in azienda Clima Condizioni topografiche Terreno Lavoro Concimazioni organiche Piante coltivate

ELEMENTI NATURALI DELL’AMBIENTE DELLE PIANTE Area (milioni di ettari) Suolo Energia radiante Luce: fotoperiodo composizione dello spettro intensità Umidità Vento: velocità frequenza raffiche direzione Nebbia Precipitazioni: pioggia, nevischio, neve, grandine, rugiada Composizione dell’atmosfera: CO2 inquinamento Caratteristiche fisiche Umidità: quantità disponibilità Temperatura: gradienti con la profondità pH Composizione dell’atmosfera del terreno: rapporto CO2/O2

Fotosintesi Attività Precipitazioni Energia radiante Clima Tecnica colturale Veget. Prod. Irrigazione e drenaggio Fertilizzazione Disponibilità nutritive Regime idrico Sostanza organica Presenza di O2 Processi biologici

CONCIMAZIONE I parametri per impostare un corretto programma di fertilizzazione sono: Caratteristiche del terreno (ANALISI DEL TERRENO) Stato nutrizionale della pianta (ANALISI FOGLIARE) Esigenze della pianta in funzione delle fasi fenologiche Densità di impianto Tecniche di gestione del suolo Bilancio nutrizionale del frutteto (apporti/asportazioni) La fertirrigazione è una tecnica che permette di somministrare gli elementi nutritivi localizzandoli, attraverso l’acqua di irrigazione, in una zona del terreno interessata dalla gran parte delle radici.

PARAMETRI AGRONOMICI PARAMETRI DI BASE PARAMETRI SPECIFICI Umidità pH Salinità Sostanza organica Macroelemneti della fertilità (N, P, K) Altri elementi (Ca, Mg, Fe..) Semi di piante infestanti Fisici (densità, porosità…) Idrologici (ritenzione idrica, acqua disponibile, porosità libera…) Capacità di scambio cationico Potere tampone Potere repressivo Elementi in forma solubile

ASSORBIMENTO E APPARATO RADICALE DISPONIBILITA’ DI NUTRIENTI E ACQUA TIPO DI SUOLO ASSORBIMENTO STRUTTURA APPARATO RADICALE ATTIVITA’ RADICI ED ESCRETI RADICALI EFFICIENZA RADICI VOLUME TOTALE SUPERFICIE CONTATTO DISTRIBUZIONE DENSITA’ DINAMICA DELLA CRESCITA ATTIVITA’ METABOLICA ETA’

Diverso assorbimento di elementi nutritivi in rapporto al pH

GESTIONE DELLA NUTRIZIONE Caratteristiche del suolo Disponibilità di N (N-NO3- e N-NH4+) Asportazioni della specie nel corso della stagione Carica produttiva Stato nutrizionale dell’albero (analisi fogliare e visiva)

ANALISI CHIMICO-FISICA DEL TERRENO 0-30 cm 30-60 cm Sabbia (2,00-0,05 mm) % 18 Limo (0,05-0,002 mm) 50 49 Argilla (<0,002 mm) 32 33 pH (in H2O) 7.4 7.5 Sostanza Organica 1.5 1.3 Azoto Totale (N) 0.97 0.86 Fosforo ass. (P) ppm 14 Potassio sc. (K) 157 119 Calcio sc. (Ca) 3.826 3.857 Magnesio sc. (Mg) 336 358 Capacità di scambio cationico meq/100g 22.6 22.9

ELEMENTI ASPORTATI DALLE DIVERSE SPECIE FRUTTICOLE K2O MELO 60 – 100 20 - 50 100 – 150 PERO 60 - 100 20 – 50 PESCO 100 – 140 ACTINIDIA 100 - 150 VITE 20 - 70 100 – 170

VARIAZIONI DI CONCENTRAZIONE DEI DIVERSI ELEMENTI NEI TESSUTI SANI DELLE PIANTE

ELEMENTI MINERALI RIMOSSI DAI FRUTTI (50T) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 MELO PERO kg dell’elemento rimosso P2O5 K2O N CaO MgO Da Tagliavini et al. 1998

CICLO INTERNO DELL’AZOTO PRIMAVERA Assorbimento Rimobilizzazione Radici, fusto, branche, germogli INVERNO ESTATE foglie Assorbimento Retraslocazione AUTUNNO

BILANCIO DELL’AZOTO FONTE Atmosferico NH4+ adsorbito Acqua d’irrigazione Sostanza organica Fertilizzanti ASSORBIMENTO Foglie Legno di potatura Strutture legnose Frutti RISERVE NH4+ adsorbito Microbico PERDITE Percolazione Volatilizzazione

AZOTO ASPORTATO DAL FRUTTETO Fino al diradamento 10 % * 150 = 15 kg/ha Maggio – agosto 65 % * 150 = 98 kg/ha Fine agosto - settembre 25 % * 150 = 37 kg/ha

DISPONIBILITA’ DI N NEL SUOLO N-NO3- (ppm) Volume del suolo (0.8 m; 2 m) X Peso specifico apparente (1.2-1.4) Disponibilità di N kg /ha

N-NO3- nella soluzione del suolo 5 volte inferiore STIMA DELL’N-NO3- NEL SUOLO 1 ppm = 6 kg/ha N 10 ppm = 60 kg/ha N 20 ppm = 120 kg/ha N N-NO3- nella soluzione del suolo 5 volte inferiore 10 ppm = 12 kg/ha N

CRITERI PER INDIVIDUARE IL LIVELLO ATTITUDINALE DEL SUOLO PER LA COLTIVAZIONE DELLE POMACEE Caratteristiche pedologiche Classe di attitudine Molto adatto Moderatamente adatto Non adatto Profondità utile alle radici (cm) > 80 40 - 80 < 40 Drenaggio Buono moderato Imperfetto, lento,molto lento Tessitura Media, moderatamente fine, mod. grossolana Media, grossolana, fine Molto fine, con caratteri vertici (crepe profonde quando il suolo è asciutto) Reazione (pH) 6.5-7.5 5.4-6.5 7.5-8.8 <5.4 >8.8 Calcare attivo (%) < 10 10-15 >15 Salinità (mS/cm) <2 2-3 >3

FUNZIONI DEI PRINCIPALI ELEMENTI NELLA PIANTA Aminoacidi, proteine, acido nucleico, nucleotidi, clorofilla e coenzimi K Enzimi, aminoacidi, sintesi delle proteine. Apertura e chiusura stomi P Formazione di energia, acidi nucleici, enzimi, fosfolipidi, enzimi. Ca Pareti cellulari, permeabilità di membrana, cofattore degli enzimi Fe Sintesi della clorofilla, citocromo, nitrogenasi

OBIETTIVI DELLA FERTILIZZAZZIONE Costante e regolare produzione Migliore qualità dei frutti (colore, sapore, conservabilità, suscettibilità a patogeni e insetti) Salvaguardia ambientale

COMPORTAMENTO DI N, P, K IN UN TERRENO ARGILLOSO E SABBIOSO

Sincronizzare le esigenze nutrizionali e la disponibilità di nutrienti Monitoraggio disponibilità Conoscenze dinamica asportazioni Flessibili modalità di somministrazione (fertirrigazione – concimazione fogliare)

Tradizionale Fertirrigazione Fogliare Concimi granulari distribuiti al suolo; Fertirrigazione Distribuzione dei nutrienti disciolti nell’acqua d’irrigazione: dosi minori (maggiore efficienza) dosi proporzionate alle esigenze dell’albero (apporti frequenti) Fogliare Applicazione dei concimi, sottoforma di spray, direttamente sulla chioma

CONCIMAZIONE TRADIZIONALE Inizio aprile Perfosfato triplo + Nitrato ammonico Fine maggio Nitrato di potassio + Nitrato di magnesio e Urea Fine giugno Solfato di potassio Inizio settembre Nitrato ammonico I concimi vengono distribuiti lungo il filare nei diversi periodi dell’anno secondo le esigenze degli alberi

I fertilizzanti sono distribuiti sulla fila NUTRIZIONE CONVENZIONALE MELO Inizio di aprile Fosfato triplo + nitrato di ammonio Fine di maggio Nitrato di potassio + nitrato di magnesio e urea Fine di giugno Solfato di potassio Nitrato di ammonio Inizio di settembre I fertilizzanti sono distribuiti sulla fila

PIANO DI FERTILIZZAZIONE TRADIZIONALE (27 t/ha) Data Fase N (kg/ha) P2O5 (kg/ha) K2O (Kg/ha) MgO (kg/ha) 1 30/3 Caduta petali 40 45 2 15/5 Diradamento 140 20 3 30/8 Post-raccolta 35 Totale 115

VANTAGGI DELLA FERTIRRIGAZIONE Distribuzione dei nutrienti nel volume di suolo a maggiore densità radicale Migliore mobilità dei nutrienti come il K e il P che solitamente sono adsorbiti dalle argille Migliore efficienza del fertilizzante e conseguente minore dose di applicazione Distribuzione di piccole dosi con minore rischio di lisciviazione (es. N) Migliore equilibrio vegeto-produttivo e più precoce entrata in produzione

CENTRALE COMPUTERIZZATA PER FERTIRRIGAZIONE Centralina computerizzata Controllo dosi , pH e conducibilità delle soluzioni nei diversi settori MICROIRRIGAZIONE EROGATORI A 40 cm PORTATA = 2,2 L/h CENTRALE COMPUTERIZZATA PER FERTIRRIGAZIONE

Piano di fertirrigazione per il pesco 16 14 12 K2O 10 P2O5 8 kg ha-1 N 6 4 MgO 2 Caduta petali Diradamento Raccolta 1

PIANO DI FERTIRRIGAZIONE PERO MESE Quantità (kg/ha) N P2O5 K2O MgO Aprile 2(2) 12(2) Maggio 10(4) 7(1) 8(1) 9(2) Giugno 15(3) 34(2) Luglio 13(3) 29(2) 9(3) Post-raccolta 5(1)+F 14(1) TOTALE 45 19 88 25

Produzione (kg/albero) Numero di frutti/albero PERO cv. CONFERENCE /BA29 Trattamento Produzione (kg/albero) Peso del frutto (g) Numero di frutti/albero 1998 Convenzionale 13.0 156 84.5 Fertirrigazione 14.3 163 88.6 1999 14.9 152 102 14.5 146

Confronto tra l’N apportato mediante fertirrigazione (mg N/albero/giorno) e la disponibilità di N-NO3- nel terreno (1999) 350 14 300 12 250 10 mg N-NO 3 /kg terreno 200 8 - mg N/albero/giorno 150 6 100 4 50 2 1-apr 1-mag 1-giu 1-lug 1-ott 1-ago 1-set

CONCENTRAZIONE DELLO IONE NO3- NELLA SOLUZIONE DEL SUOLO NEL CORSO DEL 1999 250 Concimazione tradizionale Fertirrigazione100% Fertirrigazione 50% (N, P, K, Mg) 200 *** a NO3- 150 ** * a a ppm NO3- 100 ** a ** *** b a ** b a a 50 a a a b b ab b b b b b b 01-apr 14-apr 29-apr 28-mag 18-giu 08-lug 30-lug 26-ago 16-set 06-ott

Fert. 100 % N, P, K, Mg Fert. 50 % N, K, Mg

SOLUBILITÀ IN ACQUA DI ALCUNI FERTILIZZANTI (KG/M3) Fertilizzante Fosfato mono-ammonico Fosfato bi-ammonico Nitrato ammonico Nitrato di calcio Sulfato di ammonio Urea Cloruro di potassio Nitrato di potassio Sulfato di potassio Fosfato mono-calcico Acido fosforico Temperatura (°C) 0-5 20-25 227 282 429 575 1183 1950 1020 3410 706 760 780 1193 280 347 133 316 69 110 - 18 - 5480 Bar.Yosef, 91

FERTILIZZAZIONE FOGLIARE Rapido effetto Rimedio all’insolubilità di nutrienti nel suolo Effetto limitato nel tempo Difficile assorbimento attraverso la cuticola fogliare Limitata rimobilizzazione dei nutrienti Limitato apporto (10 gN/l) esistono casi sperimentali di concentrazioni di urea fino al 10%

TRATTAMENTI FOGLIARI COSA QUANDO Deficienza Assorbimento radicale ostacolato Somministrazioni di post raccolta Macro e micro nutrienti amminoacidi acidi umici vitamine carboidrati Stress ?

Pomacee Tecnica molto diffusa. Strategia nutrizionale utile per ridurre fisio e fitopatie da conservazione. Drupacee Tecnica in forte aumento. Limitate informazioni sperimentali (1994:Caldesi 2000 e Stark RedGold).

Diagnostica eseguita in primavera su foglie giovani L’analisi eseguita in estate su foglie mature è: affidabile per valutare lo stato nutrizionale dell’albero poco utile per guidare la fertilizzazione nell’anno in corso Diagnostica eseguita in primavera su foglie giovani

Diagnostica fogliare: indici di riferimento proposti per l’Emilia-Romagna (Abate Fetel) Estate Elementi (% s.s.) Caduta petali1 Allegagione N P K Ca Mg 2,80 - 3,40 0,30 - 0,40 1,60 - 2,20 0,70 - 1,10 0,25 - 0,40 1,95 - 2,70 0,16 - 0,22 1,25 - 2,00 0,90 - 1,70 0,30 - 0,60 2,00 - 2,45 0,14 - 0,20 0,80 - 1,50 1,10 - 1,90 0,35 - 0,50 1: foglie della lamburda vegetativa

GESTIONE DEL SUOLO FILA & INTERFILA Lavorazione Inerbimento permanente o temporaneo (sovescio) Diserbo Lavorazione

Particolare di interfilare subito dopo l’interramento della biomassa trinciata e lasciata disidratare in campo A pochi anni dalla semina la composizione del cotico erboso si arricchisce di essenze spontanee, principalmente graminacee Marangoni, 2001

BIOMASSA (S.S.) PRODOTTA ANNUALMENTE DALL’ERBAIO DA SOVESCIO E DAL PRATO 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 S=30.0 S=21.7 t/ha ‘95 ‘96 ‘97 ‘98 ‘99 ‘95 ‘96 ‘97 ‘98 ‘99 sovescio prato

MACROELEMENTI NELLA BIOMASSA SFALCIATA (MEDIA 1995/97) N P K Ca Mg kg/ha kg/ha kg/ha kg/ha kg/ha Sovescio 85 16 139 87 43 Inerbimento* 134 19 158 83 42 * media della concentrazione rilevata nei vari sfalci

MICROELEMENTI NELLA BIOMASSA SFALCIATA (MEDIA 1995/97) Fe Mn Zn Cu B kg/ha kg/ha kg/ha kg/ha kg/ha Sovescio 14,0 0,7 0,2 0,1 0,2 Inerbimento 7,8 0,6 0,3 0,2 0,1 * media della concentrazione rilevata nei vari sfalci

VARIAZIONE DEL CONTENUTO DI SOSTANZA ORGANICA NELLO STRATO DI TERRENO 5-30 CM (1994-1999) 1995 1996 1997 1998 1999  '99/94 Inerbimento 1,27 1,59 1,60 1,59 1,62 1,52 + 19,7 ** Lavorazione 1,61 1,47 1,45 1,50 1,50 1,38 - 14,3 * Sovescio 1,41 1,65 1,55 1,53 1,55 1,49 + 5,7 n.s.

VEGETAZIONE ASPORTATA CON LA POTATURA (1995/97) 4.0 3.0 (kg/albero) 2.0 a 1.0 a a a a b c b b 0.0 Inverno Estate Inverno '95/96 '96 '96/97 LAVORAZIONE SOVESCIO INERBIMENTO

PRODUZIONE 1996 1999 a 40 a inerbimento lavorazione b t/ha sovescio 30 34,0 a 20 b 31,2 b 26,3 10 13,1 9,8 8,7 1996 1999

QUALITÀ DEI FRUTTI 1999 Peso Diametro C RSR AT (g) (cm) (%) (%) meq/l Lavorazione 163,8 67,2 79,0 11,1 91,5 Sovescio 163,8 67,1 79,7 10,5 96,6 Inerbimento 165,3 65,0 83,1 11,6 99,4

N-NO3 NEL TERRENO (1995) Inerbimento Sovescio Lavorazione a a a a a a 20 18 16 a a a a a 14 a 12 a a mg N/kg 10 a 8 b b b b 6 4 b b 2 Febbraio Maggio Giugno Agosto Settembre Ottobre Inerbimento Sovescio Lavorazione

Il prato ha contenuto lo sviluppo vegetativo e la produzione, ma non ha interferito sulla qualità dei frutti; Sia il prato che il sovescio possono facilitare l’assorbimento degli elementi nutritivi da parte degli alberi ma non sostituire gli apporti di fertilizzanti; La copertura vegetale, soprattutto quella permanente, ha efficacemente regolato la disponibilità di nitrati nel terreno;

Il calo di produttività nel sovescio può essere superato alternando, negli anni, miscugli di specie diverse; La lavorazione ha confermato l’effetto negativo sul contenuto di S.O. nel terreno; Prato e sovescio possiedono capacità ammendante ma da soli richiederebbero tempi lunghi per elevare il contenuto di S.O.

PESO FRESCO, PESO SECCO E UMIDITÀ DELLA BIOMASSA SFALCIATA (MEDIA 1995/97) t/ha t/ha % Sovescio 26 6 77 Inerbimento 32 7 78

IRRIGAZIONE PER ASPERSIONE soprachioma sottochioma MICROPORTATA DI EROGAZIONE microspruzzo microtubi goccia SUBIRRIGAZIONE

L’IRRIGAZIONE E’ IL MEZZO TECNICO CHE INFLUENZA MAGGIORMENTE QUANTITA’ E QUALITA’ DELLE PRODUZIONI AGRICOLE Definizione dei consumi idrici ottimali (da un punto di vista agronomico) nelle diverse fasi del ciclo. es. colture orto-frutticole con leggeri stress idrici durante la maturazione  aumento della serbevolezza e delle caratteristiche organolettiche e nutrizionali (zuccheri, vitamine,…)

Eccessi idrici sono negativi per: fertilità chimica del suolo: dilavamento cationi ed azoto e trasporto al di sotto della zona esplorata dalle radici  inquinamento da nitrati nelle falde, fertilità fisica: deflocculazione argille  distruzione struttura  riduzione porosità e capacità di ritenzione idrica (acqua disponibile) fertilità biologica: predominano i microbi anaerobici  denitrificazione, sviluppo composti tossici (H2S, NH4,….); condizioni favorevoli per patogeni terricoli

IRRIGAZIONE PER SCORRIMENTO

IRRIGAZIONE PER INFILTRAZIONE LATERALE

SUBIRRIGAZIONE Vantaggi ampie superfici coltivate senza tare assenza di investimenti in materiale di irrigazione assenza erosione superficiale non bagna la parte aerea della pianta nessuna influenza del vento bassa manodopera facilità di automazione Svantaggi praticabile solo su terreni con falda non profonda o orizzonti superficiali impermeabili elevati volumi (> fino al 50% rispetto aspersione) lunghi orari di adacquamento possibilità di occlusione dei dreni

FORME DI ALLEVAMENTO

SPINDELBUSCH PIRAMIDE

SLENDER SPINDLE SUPER SPINDLE

FUSETTO

ALTA DENSITA’ DI IMPIANTO 3-3.5 x 0.80 =4167-3571 piante/ha 3 x 0.50 = 6667 piante/ha

Golden Delicious allevata con asse centrale alto Cima di un Fusetto di Pink Lady

Spindler Y modificato

Meleto brasiliano

Le forme di allevamento più adottate per il pero sono la palmetta, il fusetto e altre forme adatte a impianti ad alta densità Spindler Y modificato

CLOROSI SU PERO

PERO AD ALTA DENSITA’ DI IMPIANTO

Vaso prima (a) e dopo (b) la potatura invernale. Vasetto ritardato

INCREMENTO DELLA QUALITA’ E DELLA PRODUTTIVITA’. COLTURE FUORI SUOLO La coltivazione fuori suolo è una tecnologia basata sull’allevamento delle piante in una soluzione nutritiva con o senza l’uso di substrato (perlite, vermiculite, lana di roccia, torba….) I sistemi fuori suolo svincolano la pianta dal terreno permettendo di ridurre i problemi ad esso connessi (salinità, fisiopatie…) e migliorando in controllo sulle condizioni di crescita delle piante. INCREMENTO DELLA QUALITA’ E DELLA PRODUTTIVITA’.

SCHEMA DI FUNZIONAMENTO DI UN IMPIANTO FUORI SUOLO

Rappresentazione schematica di un sistema biorigenerativo

Vantaggi e svantaggi dei principali sistemi fuori suolo a ciclo chiuso

Pomodoro ciliegino coltivato in vasi riempiti con fibra di cocco e fertirrigati a goccia Basilico su lapillo in canalette

Stelle di natale coltivate in bancali con la tecnica del flusso e riflusso Piante di gerbera coltivate in sacchi e fertirrigate a goccia

La percentuale di CO2 dell’arie viene arricchita attraverso manichette forate poste in prossimità della coltura

Centralina elettronica per il controllo automatico del clima in serra Sistema di filtri e pompe per gestire la soluzione nutritiva

La sfogliatura favorisce la maturazione dei palchi più bassi

Piantine di lattuga coltivate con il sistema “Porous Tube plant nutrient delivery system” in condizioni di microgravità simulata.

Sezione trasversale di un modulo di crescita del sistema Porous Tube plant nutrient delivery system