Freeze protection methods for crops/it
I danni alle colture causati dalle temperature gelide causano ogni anno perdite di resa delle colture in qualche parte dell'Ontario. Tali danni vanno dal freddo dell'erba medica in primavera alla perdita di pomodori in un orto domestico in autunno. Alcune di queste perdite possono essere prevenute. Sono disponibili diversi metodi per prevenire i danni da gelo alle colture. È importante che i coltivatori ne siano a conoscenza in modo da poter valutare quali procedure siano fattibili ed economiche per combattere i danni da gelo. Questa scheda informativa fornisce alcune informazioni sui vari metodi di prevenzione del gelo disponibili.
I metodi sono descritti in termini di tecniche attive e passive. I metodi attivi sono quelli utilizzati quando è presente il pericolo di gelo e includono tecniche come l'aggiunta di calore e la copertura delle colture. I metodi passivi sono quelli utilizzati ben prima del gelo e includono la corretta programmazione della semina e della raccolta entro il periodo sicuro senza gelo, la corretta selezione delle colture e dei campi, tra gli altri. Esempi specifici di entrambi i metodi saranno discussi più in dettaglio.
I termini gelo e congelamento sono spesso usati in modo intercambiabile. In questa scheda informativa, il termine gelo verrà utilizzato per le condizioni di temperatura sotto lo zero che causano danni alle colture e ha lo stesso significato di "gelo mortale". Il termine gelo si riferirà alla condizione che si verifica quando la temperatura dell'aria scende al punto di congelamento dell'acqua (00 °C) o inferiore, ma che può o meno causare danni da gelo alle colture.
Tipi di gelo
Le gelate sono spesso classificate come advettive o radiative, a seconda delle condizioni atmosferiche in cui si verificano. Una gelata advettiva si verifica quando l'aria fredda proveniente da un'altra regione si sposta in un'area e i venti rimangono relativamente forti. Le gelate radiative si producono localmente e si verificano solo durante notti limpide e calme (vedere OMAFRA Factsheet The Behavior of Frost in Ontario, Agdex 079, Order No. 85-055).
Effetti delle temperature gelide sulle colture
Per valutare correttamente i benefici dei metodi di prevenzione del gelo è necessario comprendere l'effetto delle temperature sotto lo zero sulle colture interessate. Alcuni effetti sono ben noti, mentre altri sono meno chiari e richiedono ulteriori ricerche. La temperatura minima (nota come temperatura "critica") che deve essere raggiunta prima che si verifichino danni può essere influenzata da molti fattori. Questi includono specie vegetali, varietà, fase di crescita o sviluppo, vigore della pianta, condizioni del terreno, copertura superficiale; intensità e durata del gelo; condizioni di disgelo, condizioni di nuvolosità e vento durante il gelo; e altri.
Molte piante hanno una minore resistenza al gelo quando diventano mature rispetto alle fasi iniziali della crescita. Una pianta sana e in crescita può spesso resistere al gelo meglio di una pianta debole.
Le temperature critiche necessarie perché si verifichino danni possono variare a seconda della durata per cui le temperature rimangono sotto lo zero. Ad esempio, le gemme degli alberi da frutto possono essere danneggiate se esposte a -20 °C per più di 24 ore, ma possono sopravvivere se esposte a -60 °C per meno di 2 ore. Quindi la temperatura critica per una gelata radiativa che dura solo poche ore al mattino presto può essere inferiore a quella di una gelata advettiva che può continuare anche durante le ore diurne.
Le condizioni di scongelamento spesso influenzano l'entità del danno dopo una gelata. Ad esempio, è noto che le foglie di tabacco che vengono scongelate gradualmente dopo il congelamento subiscono meno danni rispetto a quando lo scongelamento è rapido.
L'effetto che le temperature gelide hanno sui raccolti varierà. In alcuni casi si traduce in una perdita totale delle parti della pianta interessate. Ad esempio, i fiori di melo congelati non produrranno frutti. In altri casi si tradurrà solo in un calo della resa o della qualità. Se le cime delle patate vengono congelate prematuramente, il risultato sarà solo una perdita parziale della resa e/o della qualità dei tuberi. Una gelata prematura può influire sia sulla resa che sulla qualità dell'insilato e del mais da granella, così come su altre colture di cereali. A volte una gelata può causare un calo della capacità di immagazzinare un raccolto. Ad esempio, le patate parzialmente congelate possono rompersi prima durante lo stoccaggio e anche causare il deterioramento di altri tuberi sani. Se i metodi di prevenzione del gelo siano economici o meno dipenderà molto dalla quantità di perdita di resa o qualità del raccolto che risulta da una gelata. Pertanto, i coltivatori dovrebbero essere ben consapevoli degli effetti delle temperature sotto lo zero sui loro raccolti.
La Tabella 1 indica temperature critiche approssimative per alcune colture coltivate in Ontario. Si tratta di temperature della coltura, non in uno schermo meteorologico a 1,5 metri dal suolo. Tenete presente che la temperatura della coltura potrebbe essere sotto lo zero anche se la temperatura nello schermo meteorologico è di diversi gradi (C) sopra lo zero. (Il contrario è comune anche per colture come i tuberi di patata che si trovano sotto la superficie del terreno.)
Protezione antigelo - Metodi passivi
I metodi passivi utilizzati ben prima del pericolo di congelamento effettivo sono probabilmente i più economici ed efficaci. Alcuni sono in realtà solo buon senso e già ampiamente utilizzati, ma è comunque utile elencarli. Di seguito sono riportati alcuni esempi di metodi passivi che possono essere utilizzati.
- Selezione del sito Il terreno selezionato per coltivare una coltura sensibile al gelo dovrebbe avere un adeguato periodo senza gelo. Per le colture ad alto rischio, evitare i campi bassi dove l'aria fredda tende a defluire e a rimanere intrappolata. Frangivento fitti, aree boschive, argini stradali o altri ostacoli possono causare "pozze" di aria fredda impedendo all'aria fredda di scendere lungo i pendii. Pertanto, il rischio di gelo sopra tali ostacoli può aumentare. Tuttavia, il rischio di gelo delle aree di terreno sotto i frangivento situati lungo un pendio può essere ridotto poiché il movimento dell'aria fredda da terreni più elevati è in parte impedito. Le fasce frangivento protettive opportunamente posizionate possono creare un clima più favorevole che favorirà una maturazione precoce nelle colture amanti del calore e quindi ridurrà il rischio di danni da gelo in autunno. Le posizioni vicino a grandi specchi d'acqua sono solitamente meno soggette al gelo poiché le masse d'aria sull'acqua si raffreddano meno rapidamente di notte rispetto alla terraferma. Le aree costiere sono spesso soggette a brezze di terra di notte che aiutano a prevenire il gelo. Piantare frutteti su pendii esposti a nord ha contribuito a ritardare la fioritura fino a quando il pericolo di gelo non è passato in alcune aree. I coltivatori dovrebbero conoscere il rischio di gelate primaverili e autunnali nella loro zona ed essere consapevoli delle variazioni che possono essere previste nelle loro aziende agricole. I tipici modelli di temperatura che esistono sia in direzione orizzontale che verticale sopra le colture in diversi tipi di situazioni di gelo sono stati descritti in un altro OMAFRA Factsheet, The Behavior of Frost in Ontario, Agdex 079. Idealmente è auspicabile sapere quando è probabile che le parti suscettibili delle piante raggiungano temperature critiche necessarie per il verificarsi di danni. Mentre molte informazioni possono essere acquisite attraverso l'esperienza, a volte può essere utile effettuare misurazioni della temperatura minima in vari punti dell'azienda agricola, in particolare se il terreno è collinare o se l'azienda è vicino a un lago. I registri della temperatura possono anche essere utili per adattare le previsioni della temperatura minima alle condizioni dell'azienda agricola. Le informazioni dalle stazioni climatiche vicine possono spesso essere utili per determinare il rischio di gelo, anche se la stazione potrebbe non sempre rappresentare accuratamente le condizioni dell'azienda agricola. In generale, è meglio cercare assistenza da un meteorologo agricolo o climatologo esperto se si devono raccogliere e interpretare dati sulla temperatura.
- Disboscamento Il diradamento delle siepi o la bonifica delle aree boschive può talvolta ridurre il rischio di gelo nei terreni in pendenza, consentendo all'aria fredda di defluire verso le aree più basse. È preferibile chiedere una consulenza professionale prima di tentare questo metodo, poiché talvolta può aumentare il rischio di gelo sotto la frangivento. Nelle piccole radure nelle foreste, il rischio di gelo aumenta con le dimensioni della bonifica fino a circa un ettaro. Tuttavia, man mano che le radure diventano più grandi di qualche ettaro, il rischio di gelo viene solitamente ridotto consentendo un maggiore movimento dell'aria.
- Gestione delle colture Selezionare specie e varietà di colture che matureranno entro il periodo di tempo senza gelo disponibile. Ad esempio, quando si coltiva mais da granella, si dovrebbero selezionare ibridi che raggiungono la maturità prima di uccidere il gelo. Se il gelo primaverile è una minaccia per i fiori di fragola, coltivare varietà a fioritura tardiva o ritardare la rimozione della pacciamatura di paglia può aiutare. I meli nani possono essere più facilmente colpiti dal gelo rispetto alle varietà più alte poiché gli strati d'aria vicino al terreno tendono a essere più freddi rispetto a livelli più alti durante le notti con gelo.
- Pianta e raccogli colture sensibili al gelo entro il periodo di tempo libero disponibile nella tua azienda agricola. Pianta abbastanza presto per garantire che le colture siano mature prima di uccidere il gelo in autunno. Potrebbe essere vantaggioso correre un rischio leggermente maggiore in primavera rispetto all'autunno con alcune colture che possono essere ripiantate se si verificano danni da gelo. Pianta intorno a una data di rischio relativamente bassa (ad esempio una che provocherebbe danni da gelo in meno di 1 anno su 10, o rischio del 10%) piuttosto che la data media che provocherebbe danni in 5 anni su 10 (rischio del 50%). Se è auspicabile piantare prima che il rischio di temperature gelide sia terminato in primavera per catturare mercati precoci e con prezzi più alti, allora pianta solo superfici che possono essere protette da uno dei metodi attivi di prevenzione del gelo. Conosci il rischio di sperimentare il gelo in primavera e in autunno nel campo in cui la coltura viene coltivata. Alcune piante possono essere indurite per resistere al gelo esponendo i semi o le giovani piantine a condizioni di temperatura variabili, sebbene gran parte di questo lavoro sia ancora in fase sperimentale. Le piante da serra sono spesso indurite dall'esposizione alle condizioni esterne prima del trapianto nel campo. È stato dimostrato che il trattamento dei semi con determinate sostanze chimiche aumenta la resistenza in alcune piante. L'applicazione di quantità adeguate di nutrienti necessari può anche aiutare a mantenere la resistenza della pianta.
- Gestione del terreno Le condizioni del terreno influiranno sul rischio di danni da gelo alle parti delle piante sia sopra che sotto terra. Le superfici del terreno sciolto riducono la conduzione del calore in superficie durante la notte e quindi tendono ad avere temperature superficiali più basse rispetto ai terreni compattati. Pertanto è consigliabile non coltivare il terreno appena prima che si preveda una gelata mortale se le parti delle piante vicine al terreno devono essere protette.
L'umidità nel terreno ha alcuni effetti contrastanti. I terreni eccessivamente umidi acquisiscono meno energia termica durante il giorno, poiché una maggiore quantità di energia solare viene impiegata per far evaporare l'umidità. Ciò può ridurre il calore disponibile per la coltura durante la notte. D'altro canto, i terreni eccessivamente asciutti sono peggiori conduttori di calore e sono in grado di immagazzinare meno calore, e quindi comportano un rischio maggiore di gelo. Un terreno di torba asciutto è un conduttore di calore particolarmente scarso e ha una capacità di accumulo di calore molto bassa, per cui le temperature minime notturne su tali superfici possono essere notevolmente inferiori rispetto ai terreni minerali. Potrebbe essere possibile migliorare le caratteristiche termiche del terreno di torba aggiungendo terreno minerale.
I pacciami sulla superficie del terreno aumentano il rischio di gelo perché agiscono da isolanti. Durante il giorno il terreno assorbe meno calore e di notte ne rilascia meno. I pacciami possono aiutare a evitare danni da gelo, tuttavia, se coprono completamente le parti sensibili della pianta. Ritardare la rimozione dei pacciami di paglia nelle fragole in primavera può talvolta aiutare a ritardare la data di fioritura oltre il momento in cui c'è pericolo di gelo. Tuttavia, la paglia ritarderà anche il riscaldamento del terreno e, se rimane sotto i fiori al momento del gelo, aumenterà il rischio di danni.
Le colture di copertura sotto i frutteti agiscono in modo simile alle pacciamature e quindi possono aumentare il rischio di gelo. Possono avere altri effetti benefici, tuttavia, come la riduzione dell'erosione del suolo, che superano il fattore di rischio di gelo.
Coprire le parti della pianta sotto la superficie del terreno con uno strato di terreno è un modo per proteggersi dal gelo. Le patate ben coltivate sono meno inclini a subire danni da gelo ai tuberi rispetto a quando le colline sono mal formate. I terreni asciutti si raffreddano più rapidamente vicino alla superficie e quindi aggiungere umidità al terreno può talvolta aiutare a ridurre il rischio di danni da gelo ai tuberi.
Sebbene le pratiche di gestione del suolo possano fornire solo pochi gradi (C) di protezione, anche questa piccola quantità potrebbe influenzare le date di gelo di 1 o 2 settimane o più e, in alcuni casi, potrebbe fare la differenza tra una perdita totale del raccolto e danni relativamente lievi.
Vale la pena adottare i metodi passivi di protezione dal gelo sopra descritti, in modo che i metodi attivi non siano necessari nella maggior parte delle stagioni, poiché questi ultimi sono costosi e possono essere sostenuti solo quando il raccolto ha un valore elevato per unità di superficie.
Protezione antigelo - Metodi attivi
La protezione attiva avviene appena prima e durante il verificarsi del gelo dopo che è stato emesso un avviso nelle previsioni del tempo. Di solito sono efficaci solo in condizioni di gelo radiativo quando i venti sono leggeri o calmi e sono più adatti in aree basse e soggette a gelo. I geli avvettivi di solito non possono essere prevenuti con mezzi attivi.
È molto importante avere buone previsioni delle temperature minime in azienda e delle condizioni del vento per una protezione attiva dal gelo. Inoltre, è necessaria la conoscenza delle temperature critiche che causano danni alle colture. Gli agricoltori dovrebbero conoscere le variazioni di temperatura notturne che si verificano sui loro terreni e quali campi sono più inclini al gelo, in modo che si possa intervenire prima in questi campi. Il concetto di base di questi metodi è molto semplice. Si basano sulla riduzione della perdita di calore dalla superficie, mescolando l'aria per rompere l'inversione di temperatura o aggiungendo calore per mantenere la temperatura al di sopra del punto di pericolo.
Per determinare se è economico investire in attrezzature, materiali e manodopera per la protezione attiva dal gelo, devono essere considerati molti fattori. Questi includono il grado di rischio, la probabile durata e gravità delle gelate, il valore del raccolto e l'efficacia del metodo da utilizzare. Alcuni dei metodi attivi sono descritti di seguito.
- Copertura Questo metodo riduce la perdita di calore dalla superficie. I giardinieri domestici e i coltivatori di piccole superfici di colture commerciali a bassa crescita spesso utilizzano materiali come pacciame di paglia, scatole, carta catramata, plastica, ecc. per ridurre la perdita di calore dalla superficie. Il costo dei materiali, il loro stoccaggio e il tempo e la manodopera necessari per posizionare le coperture sono i principali svantaggi di questo metodo per grandi aree di colture. Le schiume sono state utilizzate anche sperimentalmente per proteggere le piante, ma materiali e applicatori non sono facilmente disponibili in commercio. Alcuni materiali sono più efficaci di altri nel ridurre la perdita di calore radiativo. La plastica trasparente può trasmettere alcune radiazioni a onde lunghe, mentre le coperture scure e opache non lo fanno. Qualsiasi copertura è efficace nel ridurre la perdita di calore per convezione. Quando si posizionano le coperture, in particolare materiali sottili come la plastica, è necessario prestare attenzione a evitare il contatto con la pianta per ridurre la perdita di calore per conduzione, poiché la temperatura della superficie esposta è solitamente inferiore a quella dell'aria sottostante. Le pacciame di paglia dovrebbero coprire tutte le parti della pianta poiché le foglie sporgenti sono più suscettibili ai danni da gelo. Le pacciamature sotto le piante impediscono al calore che esce dal terreno di notte di raggiungere queste piante e quindi determinano temperature più basse per le piante. Le coperture dovrebbero essere rimosse durante il giorno poiché l'umidità dell'aria sarebbe più alta sotto la copertura e questo aumenterebbe il rischio di alcune malattie delle piante.
- Nebbia o fumo Le nuvole e la nebbia sono ben note per la loro capacità di ridurre la perdita di calore radiativo dalla superficie. Il fumo proveniente da pentole di fumo o pneumatici in fiamme o rifiuti e la nebbia proveniente da ugelli per acqua fine sono stati utilizzati nel tentativo di ridurre questa perdita di calore. Poiché è difficile mantenere il fumo sopra l'area sensibile del raccolto e produrre goccioline della dimensione ottimale per intercettare la radiazione a onde lunghe, questo metodo non è molto efficace. Inoltre, le nostre leggi ambientali ora proibiscono l'uso di questo metodo, in cui è coinvolto il fumo.
- Wind Machines During freezes which occur on calm, clear nights, the air layer near the ground is colder than the air aloft. This is known as a temperature inversion. Wind machines or helicopters are sometimes used to bring the warmer air down to the crop level to replace the cold air layer at the surface. This method can be effective when there are large temperature differences between air layers near the surface and those up higher. Equipment and operating costs are high. Effectiveness varies in the range of 1 to 4 degrees C.
- Sprinkling A very low rate of application of water through irrigation can be effective in preventing freeze damage through the release of heat during cooling and freezing. Protection from freezing temperatures as low as -60C have been reported for low growing berry and vine crops, when 1.5 to 2.5 mm per hour of water was applied.Sprinkling of the crop should begin with the onset of freezing conditions and a film of water continuously maintained until temperatures have risen above the freezing level (0 C). If sprinkling is discontinued prematurely, heat will be drawn from leaves to melt the ice and freeze damage may result. This method creates another problem if the frost lasts too long, because the plants must be able to support the added weight of ice that builds up on the leaves and branches. A forecast of the duration that temperatures are expected to remain below freezing is very useful when using this method. In spite of the problems, this method has proven effective for low growing crops such as strawberries, tomatoes, beans, cucumbers, peppers and squash as well as vine crops and tree fruits. It is important to recognize that this method only prevents the temperature of the protected plant from falling below the freezing point. It does not warm the plant parts nor does it raise the air temperature appreciably. Moreover, sprinklers need to provide constant, uniform coverage. There is controversy over the use of irrigation as a protection method prior to frost occurrence. The added moisture has the beneficial effects of increasing the capacity of the soil to store heat and improving conduction of heat to the surface. Nevertheless, heating of the soil during day time is reduced because increased evaporation uses up heat energy. Moisture may also change the critical temperature which is needed to cause freeze damage to a crop. Since there are counteracting factors, a general recommendation cannot be made.
- Riscaldamento Questo metodo è pensato per aggiungere abbastanza calore allo strato d'aria che circonda la coltura e attraverso calore radiante alla coltura per mantenere la temperatura sopra il punto di congelamento. Molti piccoli riscaldatori uniformemente distanziati in tutta la coltura sono i più efficaci nel fare questo. Grandi incendi o riscaldatori creano un "effetto camino" e aspirano aria fredda in superficie, il che può creare condizioni più fredde in alcune parti dell'area della coltura (Figura 1). I costi del carburante sono elevati, indipendentemente dal fatto che vengano utilizzati mattoni di combustibile solido, gasolio o riscaldatori a gas propano. I costi di capitale e manodopera aumentano la spesa e quindi solo le colture che hanno un valore molto elevato per unità di superficie possono essere protette dalle gelate usando questo metodo. Le colture più alte come uva e frutti degli alberi sono protette in modo più efficace. I risultati migliori si verificano quando l'aria è calma, in modo che esista una forte inversione di temperatura. Questo metodo può fornire protezione dal gelo fino a -4 °C.
Riepilogo
Le colture possono essere protette dai danni da gelo mediante una corretta selezione del sito e determinate pratiche di gestione delle colture e del suolo (metodi passivi) o intervenendo quando vengono emessi avvisi di gelo. I vari metodi passivi e attivi di prevenzione del gelo sono descritti nel presente documento. I termini gelo e congelamento sono definiti e le condizioni atmosferiche in cui può essere adottata la prevenzione attiva del gelo. Non è inclusa alcuna discussione sull'economia della prevenzione del gelo.
Tratto dal Ministero dell'agricoltura, dell'alimentazione e degli affari rurali dell'Ontario. Autori originali: Andrew Bootsma - Agrometeorological Resources Specialist/Agriculture Canada; D. Murray Brown - Department of Land Resources Science/University of Guelph [1]
