The value of water in intensive cropping: closed or open growing systems
2004
Stanghellini, C. (Wageningen Univ. (Netherlands). Agrotechnology and Food Innovations) | Pardossi, A. (Pisa Univ. (Italy). Dipartimento di Biologia delle Piante Agrarie) | Tognoni, F. (Pisa Univ. (Italy). Dipartimento di Biologia delle Piante Agrarie)
English. An increasing fraction of protected cultivations is on systems where drain water is recollected and re-used for irrigation. Such systems have a direct reward for growers in saving on fertilizers costs and in a higher value of product, due to a better control of root environment. In view of the benefit of the prevention of leaching of chemicals in the environment, the application of closed irrigation systems is being increasingly made compulsory. However, when irrigation water contains non-nutrient salts, such salts will accumulate in the closed loop. Since a high salt concentration is known to cause yield loss, first or later salts have to be leached out by draining the loop. It can be shown that in a crop cycle, the fraction of water that is leached is nearly proportional to the ratio between the concentration of the critical salt of irrigation water and the concentration at which the system is leached. In principle, therefore, the optimal EC-ceiling can be calculated, that balances marginal costs of water and fertilizers with marginal yield loss. By using a number of yield response curves, in two different cases we show that, with realistic prices of resources and of produce, the optimal EC is very near to the value that ensures maximal yield. That is, there is no advantage in maintaining a closed loop whenever the quality of irrigation water is poor. Therefore, closed systems are financially viable only in two cases: in regions with good water or with high-value crops that offset the costs of ensuring good water. The latter is the case in most protected cultivation in Europe. On the other hand, there is no way that low-value crops in poor water quality regions may still be profitable under stricter environmental rules. This means that authorities should either provide incentives for growers to switch to less sensitive or more valuable combinations of crops or contemplate developing other economic activities than agriculture
Show more [+] Less [-]Italian. Le colture fuori suolo hanno una produttività più elevata, dovuta al miglior controllo dell´ambiente radicale. Un ulteriore vantaggio di questi sistemi è la possibilità di gestirli a ciclo chiuso, risparmiando acqua e fertilizzanti. Però, i sali eventualmente presenti nell´acqua di irrigazione si accumulano nelle acque di ricircolo rendendo necessari drenaggi periodici, con conseguente spreco di acqua e inquinamento ambientale. Assumendo che il costo dell´acqua diminuisca con il peggioramento della qualità (aumento della salinità), il profitto dell´orticoltore dipende quindi dall´andamento del costo e dal livello di accumulo salino tollerato dalla coltura. Usando una serie di risposte tipiche alla salinità, in un paio di casi diversi (colture in serra e vivaismo ornamentale in piena aria), si dimostra che, per valori realistici, sia delle risorse, sia del reddito, non c´è praticamente alcun incentivo a coltivare a ciclo chiuso quando si ha disposizione acqua irrigua di qualità scadente. Quindi, i sistemi di coltivazione a ciclo chiuso sono possibili solo in due casi: i) in zone con acque irrigue di buona qualità; ii) per colture con valore sufficientemente alto da giustificare i costi per la raccolta dell´acqua piovana e/o la desalinizzazione. Quest´ultimo è il caso nella maggior parte delle produzioni orticole e ornamentali fuori suolo in Europa. D´altra parte, non è pensabile che produzioni estensive in zone con acque di qualità scadente possano rimanere redditizie in presenza di normative ambientati più rigide di quelle attuali. Questo significa che, quando si desidera implementare normative di questo tipo, le autorità si trovano a dover scegliere fra due alternative: fornire incentivi per stimolare il passaggio a colture più redditizie o promuovere attività economiche diverse dall´agricoltura
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