Acidificazione dell'Acqua e della Soluzione Nutritiva in Irrigazione a goccia e Fertirrigazione - di Silvio Fritegotto

L'Acidificazione delle soluzioni nutritive che vengono iniettate negli impianti di irrigazione a Goccia e Aspersione a Basso Volume ha effetti correttivi e nutritivi.

Caro Silvio, stavolta l'hai fatta grossa!

Questo articolo per MicroIrrigo! è davvero una bomba e, oltretutto, è di grande attualità in quanto la manutenzione della perfetta efficienza dei sistemi microirrigui è un argomento che merita di essere ancora ed ancora approfondito.

 

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Acidificazione dell'acqua e della soluzione nutritiva in Fertirrigazione

 

Introduzione

L’acidificazione delle soluzioni nutritive in fertirrigazione è una pratica comune e vantaggiosa sotto numerosi punti di vista.

Benché esista la possibilità di utilizzare diversi tipi di sostanze, in generale, l’acidificazione delle soluzioni, fino a raggiungere il pH desiderato, si effettua mediante l’applicazione di acidi minerali.
Secondo la composizione chimica dell’acqua d’irrigazione normalmente impiegata, bisogna considerare il potere tampone di questa prima dell’addizione di un acido, e questo dipende esclusivamente dalla presenza dello ione bicarbonato HCO₃^-. 

Questo anione è la specie chimica predominante che determina l’equilibrio dell’acido carbonico H₂CO₃ disciolto tra i valori di pH 4 e pH 8,2.

Aggiungendo un acido, (vale a dire, qualunque sostanza capace di apportare ioni idrogeno H+), si produce la seguente reazione di neutralizzazione: HCO₃^- + H⁺ --> H₂O + CO₂

In questa reazione vengono eliminati gli ioni bicarbonato ottenendo acqua ed anidride carbonica; quest’ultima, essendo un gas, si disperde nell’aria e la reazione si sposta a destra fin quando ci sono gli ioni reagenti.

Questa è la principale reazione che ci consente di gestire e controllare il pH in una soluzione nutritiva. 

 

Vantaggi dell’acidificazione della soluzione nutritiva

 
La correzione del pH della soluzione nutritiva in fertirrigazione ci permette di gestire molteplici parametri, tra cui i due principali sono:

1. Ottimizzazione del pH per una migliore disponibilità degli elementi nutritivi
   Ognuno degli elementi nutritivi essenziali per le piante presenta un range di pH all’interno del quale si ha la maggiore disponibilità delle loro forme assimilabili. Esso è variabile per ognuno di loro, anche se nell’intervallo di pH 6,2-6.5 vi è la migliore disponibilità per la maggior parte degli elementi nutritivi.
   Per questa ragione, il pH delle soluzioni nutritive madri di partenza, in particolare per l’idroponica ed il fuori suolo, si imposta attorno al valore di 5,5-6,0 che generalmente con i successivi riequilibri con la CO₂ si stabilizza tra pH 6,0 e pH 6,5 al punto di uscita della soluzione nutritiva figlia.
   Esistono, inoltre, alcuni valori di pH ottimali per l’assorbimento e il funzionamento radicale di ogni specie. Ci sono piante che si adattano meglio a livelli bassi di pH, (specie acidofile) ed altre che, al contrario, si sviluppano più adeguatamente in condizioni di pH superiori (specie basofile).

2. Prevenzione e/o eliminazione di occlusioni e depositi nell’impianto d’irrigazione e nei gocciolatori.
   Le occlusioni dei gocciolatori e dell’impianto d’irrigazione avvengono fondamentalmente per tre cause differenti (vedi tab.1):
   
   a) fisiche (solidi in sospensione)
   
   b) biologiche (batteri ed alghe)
   
   c) chimiche (formazione di precipitati)
   
   

Le acque di provenienza superficiale generalmente presentano problemi associati ad ostruzioni di origine biologica (alghe e batteri) che formano degli aggregati in grado di ostruire i labirinti dei gocciolatori. I residui di decomposizione delle alghe possono accumularsi nelle tubature e nei gocciolatori e servire poi da substrato per la crescita di una massa viscosa di batteri. 

Al contrario, le acque di provenienza sotterranea contengono elevati livelli di sali in soluzione che possono precipitare formando delle incrostazioni.
Nelle condizioni agro-climatiche del centro-sud Italia, molte delle acque utilizzate per l’irrigazione provengono da falde sotterranee e la maggior parte possiedono un elevato contenuto di sali solubili.

L’acqua è conosciuta come “Solvente universale”

Questo poiché quasi tutte le sostanze sono in essa solubili. La solubilità di una determinata sostanza in acqua dipende dalla temperatura, dalla pressione, dal pH, dal potenziale redox e dalle concentrazioni relative di altre sostanze in soluzione. La CO₂ è molto reattiva in acqua e svolge un ruolo importante nella dissoluzione e nella precipitazione dei sali. L’acqua assorbe una certa quantità di CO₂ dall’aria, ma quantità a volte anche elevate provengono dalla decomposizione della materia organica che l’acqua trascina passando attraverso il profilo del suolo. Sotto pressione, come succede in acque sotterranee, la concentrazione di CO₂ aumenta fino a formare acido carbonico (H₂CO₃). Questo acido debole può sciogliere facilmente dei composti minerali, come il carbonato di calcio (CaCO₃), molto abbondante nelle falde acquifere sotterranee che riforniscono molte delle nostre zone di coltivazione, per formare bicarbonato di calcio [Ca₂(HCO₃)] solubile in acqua. Questo processo permette al carbonato di calcio di essere sciolto, trasportato e, sotto certe condizioni, essere depositato di nuovo come carbonato di calcio. Il carbonato di calcio è il costituente più comune delle incrostazioni, generalmente nella forma minerale di Calcite che si forma alle normali temperature esistenti dentro i sistemi di fertirrigazione.

L’occlusione chimica

Di solito è causata dalla precipitazione di uno o più dei seguenti elementi: calcio, magnesio, ferro e manganese. Frequentemente le acque che vengono utilizzate trattengono quantità significative di questi elementi e, avendo un pH superiore a 7, costituiscono un potenziale rischio di causare occlusioni nei sistemi microirrigui.

Quando un’acqua di pozzo viene pompata in superficie e distribuita attraverso il sistema di irrigazione, spesso la temperatura, la pressione ed il pH della stessa cambiano.

Questo può causare la precipitazione di carbonato di calcio o altri minerali che formano incrostazioni nelle superfici interne dei componenti del sistema di irrigazione. Inoltre, l’evaporazione prodotta all’uscita dell’acqua dai gocciolatori concentra i sali in soluzione favorendo ancor più la precipitazione e di conseguenza l’occlusione degli stessi.

L’iniezione di acidi può evitare o dissolvere le incrostazioni, ridurre o eliminare la precipitazione minerale e creare un ambiente indesiderabile per la crescita microbica.    

La fertirrigazione può contribuire anche ai problemi di sporcizia ed occlusioni della rete irrigua e dei gocciolatori poiché stiamo apportando fertilizzanti minerali che non sono altro che sali solubili che contengono elementi nutritivi necessari per la crescita delle coltivazioni.

Generalmente, l’elemento fertilizzante aggiunto che può causare ulteriori problemi di precipitazioni è il fosforo, che in presenza di calcio, è causa di possibile formazione di fosfati di calcio

A valori di pH superiori a 7.0, la maggior parte del fosforo in soluzione si trova come ione monoidrogeno fosfato (HPO₄^-2).

Questo ione si unisce al calcio formando Fosfato bicalcico (CaHPO₄) che è poco solubile in acqua. Al contrario, a pH inferiore a 6, la maggior parte del fosforo in soluzione si trova come ione diidrogeno fosfato, (H₂PO₄^-) che con il calcio forma Fosfato monocalcico [Ca(H₂PO₄)₂], composto di maggiore solubilità.

Principali acidi minerali utilizzati in fertirrigazione

• Acido Fosforico (H₃PO₄): i prodotti utilizzati hanno diverse percentuali di concentrazione, generalmente s’impiega quello di maggiore concentrazione, pari all’85% con una densità di 1.58 Kg/lt. Viene spesso utilizzato come fertilizzante fosfatico in fertirrigazione, e frequentemente si coprono con esso la totalità delle necessità di fosforo per la coltivazione.
• Acido Nitrico (HNO₃): anche in questo caso esistono formulazioni con diverse percentuali di concentrazione, generalmente s’impiegano quelli a concentrazione pari al 65-67% e densità di 1,39-1,40 Kg/lt. Apporta una considerevole quantità di nitrati che a volte possono essere sufficienti a coprire le necessità azotate delle coltivazioni. Dato il suo potere corrosivo ed ossidante, viene anche utilizzato per la pulizia degli impianti d’irrigazione.
• Acido Solforico (H₂SO₄): i prodotti in uso sono concentrati al 95%, la loro densità è approssimativamente di 1.83 Kg/lt. Non è molto esteso il suo impiego in Italia, benché lo sia a livello mondiale. Oltre all’aggiustamento o correzione del pH della soluzione nutritiva, esso apporta una considerabile quantità di zolfo.

Comportamento della Conducibilità elettrica (EC) a seguito dell'aggiunta di acidi in acqua pura

Gli acidi sono dei composti che apportano o liberano protoni (H⁺); questo ione è quello che possiede una maggiore conduttanza equivalente ionica a diluizione infinita. Lo ione idrogeno è colui che contribuisce maggiormente ad elevare i valori di conducibilità elettrica. Effettivamente, addizionando i diversi acidi all’Acqua Pura Deionizzata, possiamo avere dei grandi incrementi di EC. 

Con solo 1 ml/l di acido la Conducibilità Elettrica varia come segue:

• l'Acido Fosforico incrementa la EC di circa 2.5 mS/cm
• l'Acido Nitrico incrementa la EC di 4.6 mS/cm
• l'Acido Solforico porta la EC fino ad un valore di 10.1 mS/cm.

Come si può vedere l’incremento di EC non è esattamente proporzionale all’aumento della concentrazione dell’acido in questione. 

Uno dei principali problemi nelle nostre acque d’irrigazione è il suo alto valore di EC dovuto all’elevato contenuto in sali.

Pertanto, sarebbe controproducente l’acidificazione delle soluzioni nutritive, nonostante i numerosi vantaggi visti, se questo presuppone un sensibile incremento di EC.

MA NON E' COSI'

Dietro la correzione del pH della soluzione nutritiva mediante l’addizione di acidi la EC non incrementa, o lo fa molto debolmente, ed in alcuni casi arriva anche a scendere rispetto alla soluzione iniziale