Clima

Il clima della serra, è uno dei fattori principali,se non il più importanteper la crescita di una pianta. Vale pertanto la pena ottimizzare il clima per migliorare ulteriormente la produzione.

Studi recenti hanno indicato con chiarezza le modalità per attivare le colture e come una combinazione di temperature più alte e un più alto tasso di umidità relativa (UR) rispetto ai valori ipotizzati finora porti a un migliore funzionamento delle piante. Se si innalzano le temperature all’interno della serra, la ventilazione viene ridotta e la quantità di CO2 aumenta. Questo consente una maggiore assimilazione che, tuttavia, richiede un aumento della quantità di luce ovvero di energia. Si può pensare di innalzare l’esposizione delle piante ma non va dimenticato che è necessario consentire alle colture di sfruttare la luce extra. Combinando le conoscenze della fisica con quelle relative alla pianta è possibile realizzare una coltivazione ottimale.

Attivazione delle colture
Durante il giorno, il sole fornisce la luce necessaria per mantenere le piante in attività: ha luogo la fotosintesi e una sufficiente evaporazione. Tuttavia, di notte e in condizioni di scarsa esposizione alla luce, la situazione è diversa e, per attivare le piante, è necessario compensare l’insufficienza della radiazione solare, stimolando e mantenendo in atto il processo di evaporazione delle colture. In condizioni di scarsa umidità dell’aria, l’evaporazione è ingente e si parla di clima attivo. Se, tuttavia, il tasso di umidità dell’aria viene aumentato, l’evaporazione si riduce e il clima dovrà essere attivato artificialmente.

Tipologie di evaporazione
La gran parte del processo di evaporazione è causato dalla radiazione, come accade anche nel caso del vapore acqueo che fuoriesce da un bollitore: la radiazione riscalda l’acqua all’interno della pianta che viene eliminata attraverso gli stomi.rare-fratsen-met-kokend-water

Evaporazione per radiazione

L’aria che viene riscaldata e diventa più calda dell’aria nell’ambiente tende a salire. Questo movimento ascendente prende il nome di convezione. L’evaporazione che a luogo a causa della convezione è denominata evaporazione a bulbo umido e può essere paragonata al processo che consente l’asciugatura dei panni bagnati. L’evaporazione per convezione è indipendente da quella per radiazione e può pertanto avere luogo sia di giorno che di notte. Il calore necessario per attivarla è fornito dalla convezione.

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Evaporazione per convezione

Convezione
Grazie alla convezione, la pianta è in grado di assorbire e rilasciare energia. Questo avviene quando all’interno della serra l’aria passa attraverso le foglie e si ha una differenza di temperatura tra la foglia e l’aria: se la temperatura della foglia è superiore rispetto a quella dell’aria ha luogo un rilascio di energia, se, al contrario, è inferiore, l’energia viene assorbita. Il movimento dell’aria è pertanto un fattore fondamentale. Se l’aria è ferma, la temperatura della foglia e quella dell’aria circostante (il cosiddetto strato limite) si equivalgono e non ha luogo nessuno scambio netto di energia. Pertanto, più alta è la velocità dell’aria più grande sarà il trasferimento di energia.

In caso di radiazione insufficiente, è quindi possibile mantenere un livello adeguato di evaporazione convettiva. In condizioni di scarsa umidità dell’aria è possibile raggiungere con maggiore facilità un’evaporazione sufficiente. Grazie al movimento dell’aria, la trasmissione di energia può essere incrementata mediante la convezione e le colture, anche con un maggiore tasso di umidità dell’aria, sono in grado di mettere in atto il processo di evaporazione. Un clima di crescita attivo, pertanto, può essere ottenuto partendo da un adeguato movimento dell’aria intorno alle piante. In questo modo, inoltre, le differenze di temperatura vengono limitate e viene impedito l’accumulo di umidità intorno alla pianta.

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Anthurium con reciso in una serra con teli chiusi.

Temperature e umidità dell’aria (UR) più alte
È ormai chiaro che le piante funzionano meglio quando a un aumento della temperatura si affianca un aumento dell’umidità dell’aria. In altre parole: un ottimo modo per combattere lo stress delle piante è incrementare il tasso di UR.

Un’alta radiazione solare in combinazione con una bassa UR causa facilmente lo stress perché la pianta non è in grado di compensare la perdita di acqua che ha luogo attraverso l’evaporazione. Aumentando il tasso di UR, generalmente si favorisce una crescita migliore delle colture, perché si limita l’evaporazione e si favorisce un miglior assorbimento di CO2 e questo, a sua volta, porta a una maggiore assimilazione e pertanto a un aumento della crescita. L’Anthurium non è in grado di assorbire una grande quantità di acqua ed è quindi importante limitare l’evaporazione.

La maggior parte delle piante espelle circa il 60% del calore radiale mediante l’evaporazione. L’energia in eccesso viene inoltre eliminata attraverso l’irradiazione, la riflessione e la convezione. Fino a quando il rapporto ovvero la differenza tra assorbimento e rilascio è positivo, il clima può essere definito ‘attivo’: il bilancio energetico è positivo e la pianta può utilizzare l’energia in eccesso per mantenere costante l’evaporazione.

Nel caso dell’esposizione alla luce, la temperatura della pianta è generalmente più alta di quella ambientale e l’evaporazione si rivela inadeguata per compensare gli effetti della radiazione solare. In condizioni di temperature alte della pianta, viene pertanto rilasciata una maggiore quantità di energia mediante la convezione e l’irradiazione e si viene a creare un nuovo equilibrio.

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Ventilatore

La posizione degli stomi consente alla pianta di regolare la temperatura della foglia e, con essa, anche il rapporto convezione/irradiazione e evaporazione. Se gli stomi sono chiusi la temperatura della pianta potrebbe subire un incremento eccessivo. Inoltre, in questi casi, viene frenata la fotosintesi perché la quantità di CO2 che la pianta è in grado di assorbire si rivela insufficiente.

Aumentando il tasso di umidità all’interno della serra, la pianta può essere sottoposta a una maggiore esposizione alla luce perché viene ridotto il processo di evaporazione dell’acqua. In questo modo, la carenza di acqua si manifesta più tardi e la coltura è più a lungo in grado di eliminare il calore in eccesso grazie all’evaporazione. Socchiudendo invece di chiudere gli stomi, il calore causato dall’esposizione verrà impiegato maggiormente perl’assimilazione e rilasciato in gran parte mediante il processo di convezione.

L’acqua introdotta nella serra grazie all’impiego della nebulizzazione ad alta pressione consente di abbassare la temperatura dall’aria. Mantenere alte la temperatura e l’UR nella serra significa che in seguito verrà ventilato e che aumenterà la quantità di CO2 incrementando a sua volta l’assimilazione. Se non si riesce a mantenere un adeguato livello di UR è consigliabile anticipare la schermatura per prevenire lo stress delle piante (fonte:*).

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Phalaenopsis teli

L’irradiazione uscente e la chiusura dei teli
La radiazione corrisponde al calore che si prova avvicinandosi a una stufa. Per irradiazione in uscita si intende il raffreddamento mediante l’emissione di calore radiante a onde lunghe. Si può notare questo fenomeno quando si è in una stanza o una serra calda nelle vicinanze di una finestra fredda. L’irradiazione causa l’abbassamento della temperatura della pianta oltre il livello termico della serra con il rischio che superi la temperatura di rugiada dell’aria contenuta nella serra bagnando la coltivazione (fonte: *)

Se, in condizioni di scarsa esposizione, i teli sono aperti, il grado di irradiazione uscente sarà presto superiore a quello di radiazione. Va considerato che, in caso di cielo terso, (indipendentemente dalla temperatura esterna) l’irradiazione può raggiungere con facilità 50-100 watt/m2. Se l’irradiazione è pari a 100 watt e la radiazione a 100 watt, si ha una perdita di calore di 30 watt e dunque con una percentuale di trasmissione della radiazione entrante del 70% come conseguenza dell’irradiazione uscente. Inoltre, verrà disperso ulteriore calore (mediante la convezione) se la temperatura della serra è più alta di quella esterna. In questo caso, la temperatura delle piante scenderà sotto la temperatura della serra portando a un’evaporazione scarsa o del tutto assente.

Per l’Anthurium, l’irradiazione uscente in caso di temperature esterne basse deve pertanto essere accompagnata dalla chiusura dei teli se l’esposizione raggiunge valori inferiori a ±150 watt/m2. Per la Phalaenopsis, una temperatura esterna di 12⁰C e l’impiego minimo di tubi richiederanno una radiazione di circa 120 watt/m2 per consentire l’apertura dei teli evitando l’impiego di riscaldamento extra.

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Influenza dell’altezza del sole sulla quantità di radiazione assorbita per metro quadrato.

Per evitare un’irradiazione eccessiva, pertanto, al principio della giornata è spesso consigliabile mantenere chiusi più a lungo i teli e anticiparne la chiusura di pomeriggio/sera. Con l’uso della pellicola, il valore dell’irradiazione uscente rimane pressoché invariato ma verrà disperso meno calore grazie alla convezione. È inoltre possibile, in caso di una bassa radiazione, lasciare aperti altri teli e, soprattutto in giornate a cielo coperto, realizzare una maggiore esposizione alla luce delle colture.

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Influenza dell’altezza del sole sulla quantità di radiazione assorbita per metro quadrato.

Posizione del sole e esposizione alla luce
La quantità di radiazione solare che viene ricevuta dalla superficie terrestre per metro quadrato dipende dalla distanza della terra dal sole e dalla posizione di quest’ultimo. Il suo valore varia pertanto nel corso del giorno e dell’anno. In zone che si trovano vicine all’equatore questa oscillazione si realizza principalmente all’interno delle 24 ore mentre tende a rimanere costante durante l’anno.

La posizione del sole è più bassa nei mesi invernali e viene ricevuta una radiazione inferiore per m2. Questa posizione, inoltre, aumenta anche la quantità di luce intercettata dall’atmosfera come anche dalla serra e dalle installazioni.

Nei Paesi Bassi, ad esempio, la radiazione globale in estate è pari a circa dieci volte quella del periodo invernale e la proporzione di radiazione diretta è inferiore nei mesi invernali rispetto a quelli estivi. La percentuale di radiazione diretta in inverno si aggira in media intorno al 20% mentre in estate è pari a circa il 40%.

Tabel 1: Irradiazione della luce diurna inW/m2 e percentuali
Altezza del sol Grado di nuvola Radiazione in
arrivo
(in gradi) (%) (W/m2)
40 0 680,7
10 0 52,9
40 3 595,2
40 10 387,9
40 30 200,5
40 100 69,2

La proporzione di luce PAR nella radiazione globale varia: nelle giornate a cielo coperto la percentuale di luce PAR aumenta. Maggiore è il grado di nuvolosità, minore sarà l’esposizione totale (si veda la tabella 1). L’altezza solare e il grado di nuvolosità influenzano notevolmente l’intensità e la composizione della luce diurna.

Solamente una parte della radiazione globale e della luce PAR penetra nella serra. Sono soprattutto il vetro o la pellicola a influenzare la trasmissione totale della serra. Poiché la percentuale di radiazione diffusa naturale è alta, anche la trasmissione del vetro o della pellicola durante tutto l’anno è un fattore importante per la diffusione. A dire il vero, la trasmissione per radiazione diretta è un fattore importante per determinare la luce totale all’interno della serra e, pertanto, sulle colture.

Clima invernale e foglia invernale
Durante l’inverno, nei Paesi Bassi e in paesi ancora più lontani dall’equatore, l’esposizione si riduce notevolmente fino al giorno più breve dell’anno, a causa della bassa posizione del sole e della notevole copertura del cielo. Pertanto, all’inizio dell’inverno è possibile consentire un maggiore passaggio di luce, sebbene il totale di luce continuerà a diminuire. Questa diminuzione ha pesanti conseguenze sulla crescita e le foglie che si formano sono più deboli. Poiché l’Anthurium e la Phalaenopsis non presentano una crescita rapida, le foglie che si sviluppano in inverno cresceranno fino a inizio primavera.

Qualche settimana dopo il giorno più breve dell’anno, l’esposizione aumenta notevolmente grazie alla combinazione di una più alta posizione del sole e una diminuzione della nuvolosità. Ciò significa che intorno a febbraio la quantità di energia disponibile per le piante è molto maggiore rispetto al periodo di formazione della foglia. La foglia invernale spesso non è in grado di sostenere questo brusco cambiamento ed è pertanto necessario usare precocemente la schermatura anche in caso di una scarsa radiazione per consentire alla coltura di abituarsi alla luce. Seè possibile mantenere un tasso di umidità alto all’interno della serra, la pianta riuscirà a sostenere meglio il passaggio a una radiazione più elevata.

Grazie a importanti informazioni in ambito fisico unite alla conoscenza della pianta, potrete migliorare la regolazione del clima e ottenere una coltivazione ottimale.

Questo articolo è stato realizzato in collaborazione con Bureau IMAC. Qualora desiseriate ricevere ulteriori informazioni o suggerimenti aggiuntivi, vi preghiamo di contattare Bureau IMAC.

* Fonte: Van Weel, P.A. en van Voogt, J.O. 2012, ‘Physical analysis of the moisture and energy balance of a greenhouse.’ Wageningen University Cultivation under glass (report GTB1185).