La maggior parte dei coltivatori è consapevole dell'importanza di applicare la giusta quantità di macro- e micro-nutrienti, e ci sono diversi modi per capire se una pianta è carente di uno qualsiasi di questi elementi. Tuttavia, alcune di queste carenze (o eccessi in alcune occasioni) non sono causate da una scarsità dell'elemento in questione ma piuttosto da una ridotta combinazione con altre sostanze nutrienti, nel vaso o nella pianta o in entrambi. In questo articolo, esamineremo l'importanza dell'interazione fra le varie sostanze nutrienti e come tale interazione può influire sul raccolto finale.
Miglioramento della resa delle colture
Nel 1953, D. Mulder pubblicò “Les elements mineurs en culture Fruitière”, uno dei primi studi su come i diversi nutrienti interagiscono. Lo studio mostrava un grafico, che è ora comunemente usato. Nel corso degli anni, altri ricercatori hanno aggiunto altre possibili sinergie e antagonismi. Chiaramente, lo studio delle interazioni tra i nutrienti è fondamentale per migliorare la resa delle colture.
Proporzioni relative dei nutrienti delle piante
Le proporzioni relative dei diversi nutrienti hanno un effetto diretto non solo sulla nutrizione della pianta, ma anche sul substrato in cui la pianta cresce. I cationi (elementi caricati positivamente) sono trattenuti in misura maggiore o minore dalle cariche negative in alcuni componenti del suolo, come l'argilla e la materia organica. I cationi comprendono Na+, K+, Ca2+, Mg2+, NH4+ e H+ (sodio, potassio, calcio, magnesio, ammonio e idrogeno).
Le piante assorbono elementi disciolti in acqua, il che significa che gli elementi intrappolati nel suolo non possono essere utilizzati direttamente. In alcuni casi, tuttavia, questi elementi possono filtrare attraverso l'acqua nel substrato e quindi essere assimilati dalla pianta.
Più cationi può contenere il suolo o il substrato, maggiore è la sua capacità di scambio cationico (o CEC). La proporzione di cationi nel suolo influisce direttamente sulla struttura del suolo o del substrato.
Azoto
L'azoto, sotto forma di ammonio, NH4+, interagisce negativamente con l'assorbimento da parte della pianta di calcio, magnesio e potassio, in particolare quando il rapporto NO3- (nitrato)/NH4+ (ammonio) è basso.
Di conseguenza, l'eccesso di NH4+ può portare a una carenza in uno qualsiasi di questi tre elementi. Questo è un problema fondamentale nella coltivazione idroponica, che normalmente utilizza un substrato di coltivazione inerte con un indice CEC basso o pari a zero; qui la quantità di calcio, magnesio e potassio disponibile dipende esclusivamente da ciò che è contenuto nella soluzione nutritiva, a differenza dei suoli o dei substrati con alta CEC che normalmente contengono una quantità notevole di questi elementi.
Esiste anche un'interazione antagonistica tra gli anioni Cl- e NO3- . L'eccesso di Cl- (molto comune in acqua salina e/o sodica) può ridurre l'assorbimento della pianta di NO3-.
Il rapporto N/K è fondamentale anche quando le piante passano dalla fase di crescita (vegetativa) alla fase generativa (fioritura o fruttifera). Lo stimolo principale per una pianta a giorno corto o a giorno lungo, per passare dalla fase vegetativa a quella generativa, è il numero di ore consecutive di buio. Tuttavia, anche altri stimoli, come il rapporto N/K, influiscono in una certa misura su questi stati fenologici.
La frutta contiene un'abbondante quantità di potassio, ed è quindi fondamentale per garantire un adeguato apporto di potassio durante i periodi generativi. Tuttavia, indipendentemente da quanto potassio ci sia, se la proporzione di azoto è troppo bassa, si può verificare una riduzione della formazione di fiori e piante con molte parti vegetative (foglie e rami) e poche parti generative (fiori e frutti).
Potassio
È essenziale ottenere la giusta proporzione di potassio poiché esso interagisce sia nel terreno che nella pianta con fosforo, sodio, calcio e magnesio.
Nei terreni argillosi ad alta CEC, quando le piante vengono irrigate con soluzioni fertilizzanti in cui il potassio viene disciolto nella sua forma ionica, parte del potassio viene assorbita dalle parti minerali e umiche del suolo.
Se si irriga il suolo con una soluzione a basso contenuto di potassio, il potassio contenuto nel terreno viene rilasciato per essere assorbito dalla pianta. Questo potassio intercambiabile e il potassio nella soluzione sono noti come potassio disponibile. Come suggerisce il nome, è proprio questo tipo di potassio che la pianta assorbe più facilmente.
Tuttavia, il potassio è disponibile anche in forme non intercambiabili che sono fortemente fissate ai componenti del suolo. In questo caso non è direttamente disponibile per la pianta ed entra nella soluzione solo quando i livelli di potassio scambiabile sono molto bassi. Il problema dell’uso di questo potassio sta nel fatto che ci vuole molto tempo per passare dal suo stato fisso allo stato intercambiabile, il che significa che non è prontamente assorbito dalla pianta.
Un’eccessiva applicazione di calcio e magnesio può causare una carenza di potassio; il rapporto K/Ca e K/Mg deve sempre essere mantenuto al di sopra di 2 (ma al di sotto di 10, dal momento che troppo K può ostacolare l'assorbimento di calcio e magnesio).. Troppo potassio può anche impedire l'assorbimento di alcuni microelementi, come lo zinco. È particolarmente importante tenere conto di questa interazione quando si utilizza acqua molto dura con un alto contenuto di calcio e magnesio.
Fosforo
Una quantità eccessiva di fosforo interagisce negativamente con la maggior parte dei microelementi (Fe, Mn, Zn e Cu). In alcuni casi, ciò è dovuto alla formazione di precipitati insolubili e in altri casi, a processi metabolici nella pianta che impediscono il trasferimento del nutriente dalla radice ad altre parti della pianta. È il caso, ad esempio, dell'interazione P/Zn. L'interazione P/Fe sembra essere regolata negativamente a livello cellulare e dalla formazione di complessi insolubili. L'interazione P/Cu comporta normalmente la formazione di precipitati nell'area radicale.
Le interazioni genetiche possono variare da una specie all'altra e anche tra diverse varietà della stessa specie. Ad esempio, in alcune specie è stato osservato un effetto positivo tra la quantità di fosforo disponibile e la resistenza della pianta alla salinità, il che significa che un aumento di questo elemento porta a una maggiore resistenza. Altri studi, tuttavia, portano alla conclusione che l'effetto sia negativo.
E’ stata anche riferita una riduzione della disponibilità di zolfo e di calcio in caso di impiego di grandi quantità di fosfato. Nel caso del calcio, ciò è causato dalla formazione di fosfati insolubili.
Al contrario, il fosforo favorisce l'assorbimento del magnesio, quindi una carenza di fosforo potrebbe anche portare ad una carenza di magnesio qualora quest'ultimo sia presente in piccole quantità.
Sia NO3- che NH4+ facilitano l'assorbimento del fosforo. Nel caso dell'NH4+, il motivo di tale assorbimento sembra essere l'escrezione di ioni H+ da parte della pianta quando l'azoto viene somministrato in questa forma in quantità significative. Questi ioni H+ provocano una leggera acidificazione della zona radicale, che può favorire la solubilità di alcuni sali di fosforo che altrimenti rimarrebbero intrappolati o in una forma insolubile.
Magnesio
È anche importante tenere conto del rapporto Ca/Mg. Il suo effetto principale è il suo effetto sulla struttura del suolo. Il calcio nel terreno tende a migliorare l'aerazione, mentre il Mg favorisce l'adesione delle particelle del suolo. Quindi, se il coefficiente Ca/Mg è molto basso, significa che gran parte del complesso di scambio sarà occupato da questi ioni di Mg, il suolo diventa meno permeabile, danneggiando lo sviluppo delle colture. Per questo motivo, il coefficiente Ca/Mg deve essere sempre mantenuto sopra 1.
Questo coefficiente è importante anche per l'equilibrio minerale all'interno della pianta. Il coefficiente Ca/Mg nelle foglie di alcune piante è di circa 2:1, il che significa che è necessario applicare quantità maggiori di calcio rispetto al magnesio attraverso la soluzione nutritiva.
L'assorbimento di magnesio è anche influenzato dai livelli di Zn e Mn nel substrato di coltivazione; un sovradosaggio di questi microelementi, oltre ad essere tossico, potrebbe anche ridurre l'assorbimento della pianta.
Interazione del sodio con Calcio, Magnesio e Potassio
Il sodio ha un effetto negativo sulla maggior parte delle piante a causa della sua tossicità, quando si accumula in alcuni tessuti della pianta, e ha la capacità di danneggiare la struttura del suolo mettendosi in competizione con altri cationi per l'assorbimento (l'adesione del catione alla superficie di alcuni componenti del suolo).
Quando un terreno contiene un livello di sodio che potrebbe rivelarsi dannoso per le colture, si dice che sia sodico. La sodicità del suolo non deve essere confusa con la salinità del suolo, che si riferisce alla quantità totale di sali nel suolo, senza specificare quali siano i sali maggiormente presenti.
Ci sono 2 modi per determinare dove c'è un rischio di danno dovuto ad eccesso di sodio. Un modo consiste nel calcolare il rapporto tra il sodio e gli altri cationi disciolti che saranno assorbiti dalla pianta. Questo è noto come il tasso di assorbimento del sodio o SAR. La formula è la seguente:
L'acqua di irrigazione con SAR superiore a 18 è considerata ad alto contenuto di sodio.
Un altro modo è quello di calcolare quale percentuale di cationi sodici è contenuta nel complesso di scambio, rispetto ad altri, che è nota come percentuale di sodio scambiabile (ESP).
ESP = 100 x Na / CEC
Un suolo è considerato sodico se ha un ESP superiore al 15%.
Infine, il rapporto tra calcio, magnesio e sodio può essere alterato dalla presenza di carbonati e bicarbonati.
In altre parole, anche se inizialmente c'è maggiore Ca e Mg rispetto a Na (in linea di principio è un buon rapporto per evitare problemi) se si irriga con acqua molto dura contenente grandi quantità di carbonati e bicarbonati, questi possono far precipitare il calcio e il magnesio sotto forma di carbonati insolubili, facendo pendere l’ago della bilancia a favore del sodio e aumentando il SAR.
Questo è noto come l'indice di carbonato di sodio residuo (RSC). La formula è la seguente:
RSC=(CO3-+HCO3-)-(Ca+2+Mg+2)
L'acqua del rubinetto con valori superiori a 2,5 non dovrebbe essere usata, in quanto può creare problemi.
