Coltivazione idroponica: vantaggi, svantaggi e impatto ambientale

Potresti non avere familiarità con il termine idroponica, ma è importante per la nostra ricerca della sostenibilità. In questo post, esaminiamo cos'è l'agricoltura idroponica, i vantaggi e gli svantaggi della coltura idroponica, nonché il modo in cui influenzano l'ambiente.

Cos'è l'agricoltura idroponica?

Le piante vengono coltivate in modo idroponico in acqua ricca di sostanze nutritive, con o senza l'assistenza meccanica di un mezzo inerte come perlite, sabbia o ghiaia. Per le indagini scientifiche sulla nutrizione delle piante, le piante sono state a lungo coltivate con le radici immerse in soluzioni di acqua e fertilizzanti.

Questa tecnica di coltura veniva utilizzata nelle prime colture idroponiche commerciali (dal greco idro-, che significa “acqua”, e ponos, che significa “lavoro”). Tuttavia, la coltura su ghiaia, in cui la ghiaia sostiene le piante in un letto o una panca impermeabile, ha sostituito questa tecnica a causa delle difficoltà legate al mantenimento delle piante in una normale posizione di crescita verticale e all'aerazione della soluzione.

Sono stati impiegati efficacemente numerosi tipi di substrati, come scisto fuso, sabbia, pomice, perlite, lolla di riso, scaglie di granito, roccia fusa trasformata in fibre, pellet di argilla e fibra di cocco.

Periodicamente viene pompata una soluzione fertilizzante, spesso composta da fertilizzanti sintetici o escrementi di pesce o di anatra; la frequenza e la concentrazione di questa soluzione variano in base al tipo di pianta e a fattori ambientali come temperatura e luce. Il pompaggio è spesso automatico e la soluzione si svuota in un serbatoio.

La soluzione fertilizzante è composta da diversi composti chimici classificati per l'uso in agricoltura o orticoltura e contengono diverse quantità di elementi principali necessari per la crescita delle piante, come potassio, fosforo e azoto, nonché vari elementi in tracce o minori come lo zolfo , magnesio e calcio.

I test condotti regolarmente rivelano se sono necessarie più sostanze chimiche o acqua, sebbene la soluzione possa essere utilizzata indefinitamente. Tipicamente, i componenti chimici possono essere combinati a secco e conservati in magazzino. La concentrazione della soluzione e la frequenza di pompaggio aumentano man mano che le piante crescono.

12 pro e contro dell'agricoltura idroponica | Earth.Org

Tipi di agricoltura idroponica

Sistema attivo
Sistema passivo

Sistema attivo

In un sistema attivo, una soluzione acquosa pompata fornisce alle radici delle piante un accesso immediato alle sostanze nutritive. Poiché questo sistema è più complesso, alcuni coltivatori potrebbero trovarlo impegnativo. La soluzione nutritiva viene trasferita da un serbatoio alle radici tramite le pompe del sistema attivo. La soluzione extra ritorna al serbatoio dopo essere stata assorbita dalle radici.

Sistema passivo

Nei sistemi passivi non sono necessarie pompe per spostare la soluzione. Piuttosto, le piante vengono immerse nella soluzione, che arriva alle radici attraverso una serie di meccanismi come reti capillari, allagamento e gravità. Usare questo tipo di agricoltura idroponica è semplice perché non richiede pompe.

D'altra parte, l'agricoltore deve sostituire regolarmente l'acqua. Inoltre, la mancanza di pompe facilita la crescita delle alghe, abbassando potenzialmente la qualità dell’acqua.

Vantaggi dell'agricoltura idroponica

L'idroponica è un sistema produttivo per la coltivazione delle piante e probabilmente si affermerà presto tra i metodi più pratici e sostenibili per la produzione alimentare . Tra i suoi principali vantaggi si annoverano:

Non richiede terreno
Produrre cibo di alta qualità per una popolazione più ampia
Consumo d'acqua ridotto
Tasso ridotto di parassiti e funghi
Resa migliorata
Utilizzo ottimale della diversità territoriale/regionale
Facilita un microclima
Stagionalità e prevedibilità
I raccolti crescono più velocemente
Sistema per risparmiare tempo
Richiede meno manodopera
Accorcia la catena di fornitura

1. Non necessita di terreno

Il primo e più ovvio vantaggio della coltivazione idroponica è che non richiede terreno. Perché è importante? Uno dei maggiori problemi che l'agricoltura e il mondo intero si trovano ad affrontare oggi è il degrado del suolo. Coltivare in terreni degradati sta diventando sempre più difficile.

Il degrado del suolo può avvenire attraverso processi chimici e fisici. Il degrado fisico è associato al disturbo causato dalle attrezzature agricole e all'erosione naturale. L'inquinamento e altre forme di contaminazione provocano il deterioramento chimico. Entrambi i tipi di degrado impoveriscono il suolo di nutrienti e lo rendono inadatto alla produzione di colture nutrienti.

Poiché le verdure coltivate con metodo idroponico non aggravano l'erosione del suolo , possono mitigarne gli effetti del degrado. Inoltre, dato che i nutrienti per queste colture provengono da uno strato superficiale di terreno fertile, esse non risentono delle conseguenze delle crisi.

2. Produrre cibo di alta qualità per una popolazione più ampia

Poiché i sistemi idroponici sono all’interno, i produttori hanno meno probabilità di subire infestazioni da parassiti, quindi non utilizzano pesticidi. Inoltre, le piante ricevono le sostanze nutritive necessarie direttamente in una soluzione, consentendo loro di crescere più rapidamente e senza malattie.

Oltre ad essere di grande qualità, il sistema idroponico può supportare una popolazione più ampia negli ambienti urbani, aumentando la disponibilità di cibo coltivato localmente in quei luoghi.

3. Consumo d'acqua ridotto

Confrontando l’agricoltura idroponica con l’agricoltura normale, viene utilizzata molta meno acqua. Il riutilizzo e il ricircolo della soluzione idrica attraverso i tubi da parte del sistema idroponico rappresentano gran parte di questo. Successivamente, l'acqua in eccesso viene restituita al serbatoio della soluzione nutritiva.

Per questo motivo, la coltura idroponica è un metodo di coltivazione utile nelle regioni in cui la siccità ha causato scarsità d’acqua. D’altro canto, l’agricoltura convenzionale utilizza molta acqua, gran parte della quale viene sprecata a causa di un’irrigazione e di un’evaporazione inadeguate. Alla fine, alle piante arriva pochissima acqua.

4. Tasso ridotto di parassiti e funghi

Poiché il terreno non è necessario per la crescita delle piante idroponiche, ci sono meno casi di malattie trasmesse dal suolo. Inoltre, poiché questo metodo di coltivazione viene effettuato al chiuso in un ambiente controllato, aumenta la probabilità di infestazioni di insetti.

5. Rendimento migliorato

Le piante coltivate in modo idroponico hanno un ambiente regolato e osservato. Inoltre, le radici crescono più rapidamente quando ricevono direttamente le sostanze nutritive necessarie.

Poiché i coltivatori non dipendono dalle stagioni, anche l’ambiente interno migliora la produttività. Ciò implica che i raccolti possono essere prodotti tutto l’anno senza doversi preoccupare che i raccolti vadano persi a causa di fluttuazioni climatiche, infestazioni di parassiti o problemi derivanti da animali e uccelli di terra.

6. Utilizzo ottimale della diversità territoriale/regionale

Risparmiare spazio è uno dei maggiori vantaggi del giardinaggio idroponico. Poiché nell’agricoltura tradizionale le piante devono cercare sostanze nutritive nel terreno, sviluppano radici più profonde.

Tuttavia, nella coltura idroponica, le radici ricevono immediatamente i loro nutrienti, quindi non devono cercarli. Poiché le piante idroponiche hanno meno radici profonde e richiedono meno spazio, sono un’ottima opzione per gli abitanti delle città che vivono in spazi chiusi, regioni aride e climi molto freddi.

Poiché l’intero ambiente è controllato e le piante ricevono solo la quantità necessaria di macro e micronutrienti, l’agricoltura idroponica consente un utilizzo efficiente dei nutrienti.

Rispetto alle piante coltivate tramite l'agricoltura tradizionale, dove le piante dipendono dai nutrienti presenti nel terreno che dipendono da vari parametri ambientali, le piante coltivate tramite coltura idroponica sono note per ottenere una resa migliore e un tasso di crescita elevato fornendo i nutrienti ottimali richiesti per la crescita.

Le variazioni di temperatura, umidità e qualità dell’acqua, ad esempio, possono mettere le piante sotto stress e alterare la loro composizione biochimica, il che può avere un impatto sulla crescita e sulla qualità dei prodotti.

7. Facilita un microclima

Con una serra idroponica, i giardinieri possono personalizzare l'ambiente ideale per ogni coltura grazie alla tecnologia del microclima. I coltivatori possono creare il microclima ottimale per ogni tipo di coltura che coltivano regolando opportunamente il clima in un sistema chiuso.

Una serra idroponica può avere una sezione in cui gli spinaci vengono conservati a una temperatura fresca di 55 °C. Più vicino a 70 ° F, la lattuga romana potrebbe essere coltivata in un altro luogo. I coltivatori possono produrre più varietà in un unico sistema gestendo i microclimi che circondano ciascuna coltura.

8. Stagionalità e prevedibilità

La maggior parte delle colture può essere coltivata solo in determinate stagioni e climi. I negozi di alimentari importano ortaggi estivi da tutto il mondo quando i consumatori li richiedono in pieno inverno. Questo aggrava il problema delle emissioni di gas serra legate al trasporto.

Un altro tema importante è quello della prevedibilità. Numerosi fattori influenzano la resa dei raccolti. Una gelata precoce, la siccità , un'alluvione o una tempesta possono distruggere un intero campo coltivato, e spesso l'agricoltore non può farci nulla.

Con le fattorie idroponiche indoor, i produttori possono raccogliere i loro raccolti in modo costante durante tutto l’anno. Indipendentemente dalla stagione, queste colture crescono tutto l'anno. Inoltre, i rendimenti sono molto più prevedibili perché sono protetti da problemi che potrebbero portare al fallimento del raccolto.

9. I raccolti crescono più velocemente

La capacità della tecnologia idroponica di raccogliere i raccolti più rapidamente rispetto alle tecniche convenzionali rappresenta un progresso incoraggiante. È possibile produrre raccolti più grandi e più rapidi quando ogni pianta viene coltivata in condizioni ideali.

Tuttavia, molti coltivatori che utilizzano la coltura idroponica affermano che i loro raccolti maturano nella metà del tempo, o anche meno, rispetto a quelli prodotti nel terreno. Le verdure a foglia verde mostrano maggiormente questa velocità; tuttavia, è possibile ottenere risultati positivi con quasi ogni tipo di pianta idroponica.

10. Sistema di risparmio di tempo

L’agricoltura tradizionale produce un raccolto che potrebbe non essere sempre adeguato o adatto in termini di qualità e quantità, e richiede molto tempo e impegno da parte degli agricoltori per gestire la lavorazione del terreno, il diserbo, l’irrigazione e la fumigazione.

D'altra parte, tutto ciò che devi fare con l'idroponica è posizionarlo nel luogo che preferisci e osservare le tue piante crescere. Anche se può comportare un esborso iniziale di fondi e sforzi, una corretta gestione garantisce ritorni sostanziali nel lungo periodo.

11. Richiede meno manodopera

L’agricoltura basata sul suolo richiede molto lavoro e, forse, è faticosa. In alcuni processi, come la raccolta di raccolti fragili, è ancora necessario l’intervento umano, anche se molti aspetti di questo metodo di coltivazione possono essere automatizzati.

Sebbene nelle serre idroponiche sia ancora necessario il lavoro umano, le dimensioni ridotte degli edifici consentono di completare i lavori più rapidamente, consentendo di completare più lavori con meno lavoratori. Inoltre, in queste strutture non vengono utilizzati pesticidi chimici dannosi sui lavoratori.

Le carriere nel campo della coltura idroponica operano in ambienti simili ai laboratori, evitando i rischi associati al lavoro agricolo tradizionale a favore di retribuzioni e benefici rispettabili.

12. Accorcia la catena di fornitura

La distanza che i prodotti freschi devono percorrere dalle aree rurali dove vengono raccolti agli scaffali dei negozi di alimentari dove vengono venduti rappresenta una delle sfide più grandi nella nostra catena di approvvigionamento.

Se frequenti il mercato agricolo del tuo quartiere, probabilmente sei consapevole di quanto siano più buoni i gusti dei prodotti freschi. I pasti freschi possono essere coltivati in modo idroponico e raccolti minuti o ore prima di essere consumati dai clienti.

I negozi di alimentari possono offrire cibi più freschi, spesso raccolti nel giro di poche ore o giorni, grazie alle fattorie idroponiche. Per fornire scelte alimentari con etichetta bianca come insalate in buste ed erbe fresche, possono anche collaborare con serre idroponiche.

Grazie alla catena di approvvigionamento più breve, possono fornire cibo ai consumatori direttamente dalla fattoria, eliminando la necessità di intermediari.

Svantaggi dell'agricoltura idroponica

Rispetto all’agricoltura tradizionale, l’agricoltura idroponica è più semplice ed efficiente. Come ogni cosa bella, l’agricoltura idroponica non è priva di problemi.

Costo di installazione elevato
Dipendenza da una fonte o sistema di alimentazione fissa
Manutenzione e monitoraggio di alto livello
Suscettibilità alle malattie trasmesse dall'acqua
Richiede competenze speciali

1. Costo di installazione elevato

I costi di installazione di un sistema idroponico sono elevati. Ciò è particolarmente valido per un sistema su larga scala con un'architettura attentamente progettata.

L'installazione iniziale dell'impianto di trattamento dell'acqua, del serbatoio dei nutrienti, dell'illuminazione, della pompa dell'aria, del serbatoio, del regolatore di temperatura, dell'EC, del controllo dell'acidità e dei sistemi idraulici può richiedere un budget iniziale significativo, a seconda dell'automazione e della tecnologia utilizzata per la configurazione del sistema idroponico. .

2. Dipendenza da una fonte o sistema di alimentazione fissa

L'elettricità è necessaria affinché i sistemi idroponici sia passivi che attivi possano far funzionare le varie parti, comprese le luci di coltivazione, le pompe dell'acqua, gli aeratori, i ventilatori e così via. Una perdita di potenza avrà quindi un impatto sull'intero sistema. Se un coltivatore non si accorge di un'interruzione di corrente in un sistema attivo, potrebbe essere dannoso per le piante.

3. Manutenzione e monitoraggio di alto livello

Quando si coltivano le piante in modo idroponico, sono necessarie più supervisione e microgestione rispetto alla coltivazione convenzionale delle piante. Tutti i componenti del sistema (luci, temperatura e diversi parametri della soluzione nutritiva, tra cui pH e conduttività elettrica) devono essere costantemente monitorati per creare un ambiente di coltivazione meticolosamente regolato.

Per evitare accumuli e intasamenti, anche la soluzione nutritiva deve essere drenata e reintegrata regolarmente e i componenti del sistema devono essere puliti frequentemente.

4. Suscettibilità alle malattie trasmesse dall'acqua

Il flusso costante di acqua in un sistema idroponico aumenta il rischio di alcune infezioni trasmesse dall'acqua per le piante, anche se la coltivazione in questo modo contribuisce a ridurre il rischio di malattie trasmesse dal suolo.

Queste malattie possono occasionalmente diffondersi da una pianta all'altra attraverso soluzioni acquose. Ciò potrebbe portare all’estinzione di ogni pianta all’interno del sistema.

5. Richiede competenze speciali

Un sistema idroponico implica molti dettagli tecnici. Gli strumenti e le procedure del sistema richiedono qualcuno con la giusta formazione ed esperienza per gestirli. Senza le conoscenze necessarie, è improbabile che le piante fioriscano, il che potrebbe avere un effetto dannoso sulla produzione e provocare perdite significative.

Le piante idroponiche possono essere certificate biologiche solo perché coltivate senza l’uso di pesticidi? Dato che l’agricoltura biologica comporta il miglioramento della fertilità e della qualità del suolo, alcuni agricoltori biologici si oppongono a questa nozione.

Concedere la certificazione biologica a un sistema idroponico è scorretto perché non richiede l'utilizzo del terreno. Tuttavia, la Corte d'Appello del Nono Circuito si è pronunciata a favore del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti (USDA), consentendo la certificazione biologica delle piante coltivate in idroponica a condizione che siano prive di liquami, organismi geneticamente modificati e fertilizzanti chimici.

Impatti ambientali della coltura idroponica

Conservazione dell'acqua
Energy Efficient
Meno uso di pesticidi
Meno utilizzo del territorio
Impronta di carbonio ridotta: prodotti più freschi e facile accesso
Colture sostenibili

1. Conservazione dell'acqua

Potrebbe sembrare che il sistema utilizzi più acqua perché è “idroponica”, ma non è così. Rispetto alle tecniche agricole convenzionali basate sul suolo, i sistemi idroponici utilizzano sostanzialmente meno acqua e riciclano e riutilizzano le acque reflue.

Inoltre, i sistemi di irrigazione di queste serre forniscono acqua direttamente alle radici delle piante, con conseguente evaporazione e deflusso minimi e fornendo l'esatta quantità di acqua richiesta dalle piante. Se combinate, queste iniziative utilizzano fino a dieci volte meno acqua rispetto alle tecniche agricole convenzionali.

2. Efficienza energetica

I sistemi che utilizzano la coltura idroponica sono naturalmente efficienti dal punto di vista energetico. Per massimizzare la crescita delle piante, la temperatura, l'umidità e l'illuminazione attentamente regolate riducono la necessità di energia extra per sostenere le condizioni di crescita ideali. Le luci di coltivazione a LED sono più efficienti dal punto di vista energetico e possono essere personalizzate per fornire lo spettro luminoso preciso richiesto dalle piante.

Il suddetto sistema idrico utilizza molta meno energia per pompare e distribuire l’acqua ricircolando nutrienti e acqua. Infine, molte serre idroponiche consumano meno energia anche rispetto alle serre convenzionali poiché dispongono di sistemi di riscaldamento e raffreddamento ad alta efficienza energetica.

3. Meno uso di pesticidi

Poiché i sistemi idroponici sono resistenti a parassiti e malattie, richiedono meno pesticidi, il che significa che vengono rilasciate meno sostanze chimiche nell’ambiente e che gli agricoltori possono operare in un’atmosfera più sicura.

Secondo gli studi, i pesticidi possono uccidere insetti, uccelli e specie acquatiche oltre a penetrare nelle falde acquifere e diffondersi attraverso il vento. Non sono necessari erbicidi perché non emergono erbe infestanti. Non sono necessari erbicidi perché non emergono erbe infestanti.

Poiché le fattorie idroponiche richiedono meno terreno e sono di più facile accesso per le comunità che potrebbero non avere un facile accesso ai prodotti freschi, molte di esse sono situate vicino o addirittura all’interno dei centri urbani.

4. Meno utilizzo del territorio

Poiché i sistemi idroponici sono costruiti verticalmente, occupano meno spazio e richiedono meno superficie. In una serra idroponica di 2.7 acri si possono produrre ogni anno 1.5 milioni di porzioni di verdure a foglia verde.

Consideriamo Gotham Greens come esempio. Fondata nel 2009, l'impresa gestisce oltre 1.2 milioni di piedi quadrati di serre idroponiche in sette stati degli Stati Uniti. Situata sul tetto di un Whole Foods, la loro serra di Brooklyn è cresciuta fino a diventare uno dei maggiori produttori di lattuga in serra del Nord America.

5. Impronta di carbonio ridotta: prodotti più freschi e facile accesso

Può volerci una settimana o più perché i prodotti viaggino dal campo agli scaffali dei negozi di alimentari, con il 50% della frutta e il 20% della verdura provenienti dall’estero.

Nelle regioni urbane, l’agricoltura idroponica può generare cibo in meno di 48 ore, dalla serra allo scaffale. Rispetto ad altre possibilità, le emissioni sono significativamente inferiori perché i prodotti non devono viaggiare così lontano.

Mentre la soluzione fertilizzante in coltura idroponica può essere riutilizzata indefinitamente, i nutrienti stessi devono essere sostituiti man mano che si esauriscono. Mentre la soluzione gocciola dai passaggi in un serbatoio di nutrienti, la raccolgono. Gli agricoltori possono ottenere nutrienti anche da una varietà di fonti. Gli scarti di pesce vengono utilizzati come fonte di nutrienti in un metodo chiamato acquaponica.

6. Colture sostenibili

Con i sistemi idroponici, le colture possono essere coltivate tutto l'anno in qualsiasi luogo creando l'ambiente di crescita ideale. Ciò può portare a rese agricole più elevate rispetto alle tecniche agricole convenzionali, soprattutto se combinate con un migliore controllo sull’approvvigionamento di nutrienti.

Utilizzando le tecniche idroponiche, alcune aziende affermano di essere in grado di coltivare fino a 240 volte più raccolti di quanto potrebbero fare nelle fattorie convenzionali. Le serre possono produrre prodotti più sani più rapidamente utilizzando la tecnologia per monitorare la salute e il progresso delle colture.

Rischi nell'industria idroponica

Similmente a qualsiasi altra cosa, questo settore in via di sviluppo può essere soggetto a determinati rischi, come ad esempio:

Danni alla proprietà: A causa degli elevati costi di avvio di questi sistemi e delle case di coltivazione, qualsiasi danno potrebbe portare a ingenti perdite finanziarie.
Danneggiamento da parte dell'acqua: danni al raccolto e alla proprietà potrebbero derivare da una perdita o da un altro malfunzionamento del sistema.
Interruzioni di corrente possono danneggiare le piante in serra idroponiche poiché si affidano principalmente alla tecnologia per mantenere condizioni di crescita ideali.
Movimentazione chimica: La coltura idroponica utilizza una varietà di sostanze chimiche, come nutrienti, regolatori del pH e altro ancora. Di conseguenza, i membri del personale devono comprendere le tecniche sicure di manipolazione dei prodotti chimici per prevenire incidenti.

Considerazioni finali

L’agricoltura idroponica è una tecnica produttiva di coltivazione di piante indoor che offre numerosi vantaggi. Senza l’uso di pesticidi, consente ai giardinieri di produrre piante ricche di sostanze nutritive molto più velocemente.

Presenta alcuni svantaggi, ma i vantaggi li superano di gran lunga. L'idroponica è una tecnica utilizzabile tutto l'anno, che può essere applicata da comunità, aziende e singoli individui per coltivare piante sane e resistenti alle malattie, a patto che possiedano le conoscenze necessarie e utilizzino fonti di energia sostenibili.

Agricoltura idroponica: vantaggi, svantaggi e impatto ambientale