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Esistono molte somiglianze tra l'agricoltura terrestre e la produzione del suolo meno, mentre la biologia vegetale di base è sempre la stessa (figure 6.1 e 6.2). Tuttavia, vale la pena di esaminare le principali differenze tra il suolo e la produzione senza suolo (tabella 6.1) al fine di colmare il divario tra le pratiche tradizionali nel terreno e le tecniche più recenti di assenza del suolo. In generale, le differenze sono tra l'uso di fertilizzanti e il consumo di acqua, la capacità di utilizzare terreni non arabili e la produttività complessiva. Inoltre, l'agricoltura senza suolo è in genere meno laboriosa. Infine, le tecniche senza terreno supportano le monocolture meglio dell'agricoltura in terra.

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Fertilizzante

La chimica del suolo, in particolare relativa alla disponibilità di sostanze nutritive e alla dinamica dei fertilizzanti, è una disciplina completa e abbastanza complessa. L'aggiunta di fertilizzanti è necessaria per la coltivazione intensiva in terra. Tuttavia, gli agricoltori non possono controllare completamente la fornitura di questi nutrienti alle piante a causa dei processi complessi che si verificano nel suolo, comprese le interazioni biotiche e abiotiche. La somma di queste interazioni determina la disponibilità dei nutrienti alle radici delle piante. Viceversa, nella coltura senza suolo, i nutrienti vengono disciolti in una soluzione che viene consegnata direttamente alle piante e possono essere adattati specificamente alle esigenze delle piante. Le piante nella cultura senza suolo crescono in mezzi inerti contenuti. Questi mezzi non interferiscono con la consegna di sostanze nutritive, che possono verificarsi nel terreno. Inoltre, i supporti sostengono fisicamente le piante e mantengono le radici bagnate e aerate. Inoltre, con l'agricoltura nel terreno, parte del fertilizzante può essere persa a causa di erbacce e deflusso, il che può diminuire l'efficienza e causare problemi ambientali. Il fertilizzante è costoso e può costituire gran parte del budget per l'agricoltura in terra.

La gestione su misura dei fertilizzanti nell'agricoltura senza suolo presenta due vantaggi principali. In primo luogo, il fertilizzante minimo viene perso nei processi chimici, biologici o fisici. Queste perdite riducono l'efficienza e possono aumentare il costo. In secondo luogo, le concentrazioni di nutrienti possono essere monitorate e regolate con precisione in base alle esigenze delle piante in particolari fasi di crescita. Questo maggiore controllo può migliorare la produttività e migliorare la qualità dei prodotti.

Uso dell'acqua

L'uso di acqua in idroponica e acquaponica è molto più basso rispetto alla produzione del suolo. L'acqua viene persa dall'agricoltura nel terreno attraverso l'evaporazione dalla superficie, la traspirazione attraverso le foglie, la percolazione nel sottosuolo, il deflusso e la crescita delle erbacce. Tuttavia, nella cultura senza suolo, l'unico uso di acqua è attraverso la crescita delle colture e la traspirazione attraverso le foglie. L'acqua utilizzata è il minimo assoluto necessario per coltivare le piante, e solo una quantità trascurabile di acqua viene persa per l'evaporazione dal terreno senza terreno. Nel complesso, l'acquaponica utilizza solo circa il 10% dell'acqua necessaria per coltivare la stessa pianta nel terreno. Pertanto, la coltivazione senza terreno ha un grande potenziale per consentire la produzione in cui l'acqua è scarsa o costosa.

Utilizzo di terreni non seminativi

A causa del fatto che il suolo non è necessario, i metodi di coltura senza suolo possono essere utilizzati in aree con terreni non seminativi. Un posto comune per l'acquaponica è nelle aree urbane e periurbane che non possono sostenere l'agricoltura tradizionale del suolo. L'acquaponica può essere utilizzata al piano terra, negli scantinati (utilizzando luci di coltivazione) o sui tetti. L'agricoltura urbana può anche ridurre l'impronta produttiva perché il fabbisogno di trasporto è notevolmente ridotto; l'agricoltura urbana è agricoltura locale e contribuisce all'economia locale e alla sicurezza alimentare locale. Un'altra importante applicazione per l'acquaponica è in altre aree in cui l'agricoltura tradizionale non può essere impiegata, ad esempio in aree estremamente secche (ad esempio deserti e altri climi aridi), dove il suolo presenta un'elevata salinità (ad esempio zone costiere ed estuarine o isole di sabbia corallina), dove la qualità del suolo è stata degradati a causa di un uso eccessivo di fertilizzanti o persi a causa di erosione o estrazione mineraria, o in generale quando i seminativi non sono disponibili a causa di proprietà, costi di acquisto e diritti fondiari. A livello globale, i seminativi adatti all'agricoltura stanno diminuendo, e l'acquaponica è un metodo che consente alle persone di coltivare intensamente alimenti dove l'agricoltura in terra è difficile o impossibile.

Produttività e rendimento

La coltura idroponica più intensiva può ottenere rendimenti superiori del 20-25% rispetto alla coltura più intensiva basata sul suolo, anche se i dati arrotondati da esperti idroponici sostengono una produttività 2-5 volte superiore. Questo è quando la coltura idroponica utilizza una gestione esaustiva delle serre, compresi i costosi input per sterilizzare e fertilizzare le piante. Anche senza i costosi input, le tecniche acquaponiche descritte in questa pubblicazione possono eguagliare rese idroponiche ed essere più produttive del suolo. Il motivo principale è il fatto che la coltura senza suolo consente all'agricoltore di monitorare, mantenere e regolare le condizioni di crescita delle piante, garantendo equilibri nutrienti in tempo reale, apporto di acqua, pH e temperatura ottimali. Inoltre, nella cultura senza suolo, non c'è concorrenza con le erbacce e le piante beneficiano di un maggiore controllo di parassiti e malattie.

Riduzione del carico di lavoro

La coltura senza suolo non richiede aratura, lavorazione, pacciamatura o diserbo. Nelle grandi aziende agricole, ciò equivale a una minore dipendenza dalle macchine agricole e dal consumo di combustibili fossili. Nell'agricoltura su piccola scala, ciò equivale ad un esercizio più facile e meno laborioso per l'agricoltore, soprattutto perché la maggior parte delle unità acquaponiche sono sollevate dal suolo, evitando così di chinarsi. La raccolta è anche una procedura semplice rispetto all'agricoltura basata sul suolo, e i prodotti non necessitano di un'ampia pulizia per rimuovere la contaminazione del suolo. Aquaponics è adatto a qualsiasi sesso e molte classi di età e livelli di abilità delle persone.

Monocultura sostenibile

Con la cultura senza suolo, è del tutto possibile coltivare le stesse colture in monocoltura, anno dopo anno. Le monocolture nel terreno sono più impegnative perché il terreno diventa «stanco», perde la fertilità e aumentano i parassiti e le malattie. Nella cultura senza suolo, semplicemente non c'è terreno per perdere fertilità o mostrare stanchezza, e tutti i fattori biotici e abiotici che impediscono la monocultura sono controllati. Tuttavia, tutte le monocolture richiedono un grado più elevato di attenzione al controllo delle epidemie rispetto alla policoltura.

Aumento della complicazione e elevato investimento iniziale

La manodopera necessaria per la messa a punto e l'installazione iniziale, così come i costi, possono scoraggiare gli agricoltori dall'adottare una cultura senza suolo. L'acquaponica è anche più costosa dell'idroponica perché le unità di produzione degli impianti devono essere supportate da impianti di acquacoltura. L'acquaponica è un sistema abbastanza complesso e richiede la gestione quotidiana di tre gruppi di organismi. Se una qualsiasi parte del sistema fallisce, l'intero sistema può collassare. Inoltre, l'aquaponica richiede elettricità affidabile. Nel complesso, l'acquaponica è molto più complicata del giardinaggio a base di suolo. Una volta che le persone hanno familiarità con il processo, l'acquaponica diventa molto semplice e la gestione quotidiana diventa più facile. C'è una curva di apprendimento, come per molte nuove tecnologie, e qualsiasi nuovo agricoltore aquaponico deve essere dedicato all'apprendimento. L'acquaponica non è appropriata per ogni situazione e i benefici dovrebbero essere valutati rispetto ai costi prima di intraprendere una nuova impresa.

TABELLA 6.1
Tabella riassuntiva che confronta la produzione di impianti a base di suolo e senza suolo

Categoria A base di suolo Senza terreno Variabileresaproduttiva, a seconda delle caratteristiche del suolo e della gestione. Molto alto con una produzione di colture densa. Qualità della produzioneDipendente dalle caratteristiche e dalla gestione del suolo. I prodotti possono essere di qualità inferiore a causa di inadeguati trattamenti di concimazione. Controllo completo dell'apporto di nutrienti appropriati nelle diverse fasi di crescita delle piante. Rimozione di fattori ambientali, biotici e abiotici che compromettono la crescita delle piante nel suolo (struttura del suolo, chimica del suolo, agenti patogeni, parassiti). Rischiodi contaminazione dovuto all'uso di acqua di bassa qualità e/o all'uso di sostanze organiche contaminate come fertilizzante. Minimo rischio di contaminazione per la salute umana. NutrizioneConsegna di nutrientiElevata variabilità a seconda delle caratteristiche del suolo e della struttura. Difficile controllare i livelli di sostanze nutritive nella zona della radice. Controllo in tempo reale dei nutrienti e del pH alle piante nella zona radicale. Apporto omogeneo e preciso di nutrienti secondo le fasi di crescita delle piante. Ha bisogno di monitoraggio e competenza. Nutrienti efficienza usofertilizzanti ampiamente distribuiti con il minimo controllo dei nutrienti in base alla fase di crescita. Perdita potenzialmente elevata di nutrienti dovuta a lisciviazione e deflusso. Quantità minima utilizzata. Distribuzione uniforme e flusso di nutrienti regolabile in tempo reale. Nessuna lisciviazione. Uso dell'acquaEfficienza del sistemaMolto sensibile alle caratteristiche del suolo, possibile stress idrico nelle piante, elevata dispersione di sostanze nutritive. Massimizzato, tutte le perdite d'acqua possono essere evitate. La fornitura di acqua può essere completamente controllata da sensori. Nessun costo del lavoro per l'irrigazione, ma maggiori investimenti. Salinitàsuscettibile all'accumulo di sale, a seconda delle caratteristiche del suolo e dell'acqua. Lavare il sale utilizza grandi quantità di acqua. Dipende dalle caratteristiche del suolo e dell'acqua. Può utilizzare acqua salina, ma ha bisogno di sciacquare il sale che richiede volumi di acqua più elevati. GestioneLavoro e attrezzatureStandard, ma le macchine sono necessarie per il trattamento del suolo (aratura) e la raccolta che si basano su combustibili fossili. Più manodopera necessaria per le operazioni. Competenza e monitoraggio quotidiano utilizzando apparecchiature relativamente costose sono essenziali. Costi di configurazione iniziali elevati. Operazioni di movimentazione più semplici per la raccolta.

*Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *


Food and Agriculture Organization of the United Nations

http://www.fao.org/
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