Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/1993
Title: Modelling mineral nutrition in greenhouse plants grown in soilless culture under saline conditions
Authors: Massa, Daniele
Keywords: Mineral nutrition;Salinity;Modelling;Soilless;AGR/04
Issue Date: 22-Apr-2008
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 20. ciclo
Abstract: 
Le coltivazioni ortofloricole sono ampiamente diffuse in tutto il mondo poiché l'uso e il consumo di frutta, verdura e fiori sono fondamentali per la vita degli esseri umani e per la loro salute. Questo studio è caratterizzato dalla coltivazione di specie orticole in sistemi fuori suolo. Oggigiorno il fuori suolo è diffuso e normalmente applicato a molte colture industriali (pomodoro, cetriolo, rosa ecc.), specialmente in floricoltura. Nelle colture ortofloricole idroponiche, insieme ai rischi dovuti ai patogeni radicali, la gestione della soluzione nutritiva resta una delle principali difficoltà, specialmente quando si è costretti a utilizzare acqua di scarsa qualità (acque saline). In fatti in condizioni saline gli ioni non assorbiti dalla pianta (Na, CI, ecc) si accumulano nella soluzione nutritiva ricircolante (sistemi a ciclo chiuso) determinando alti livelli di CE (conducibilità elettrica). Tali condizioni influenzano la nutrizione della pianta attraverso competizione ionica e condizioni di stress osmotico e tossico. Come evidenziato da diversi autori, i modelli di simulazione rappresentano, tra gli altri, validi strumenti per la gestione della soluzione nutritiva e della fertilizzazione in generale, anche nelle coltivazioni in ambiente salino. Questa tesi è rivolta alla modellizzazione dei fenomeni implicati nella nutrizione delle piante con particolare enfasi verso le coltivazioni fuori suolo in condizioni saline. A questo proposito sono stati sviluppati una serie di modelli e la loro applicazione è stata testata sperimentalmente (coltivazione in serra) e statisticamente. Tali modelli sono in grado di predire, con soddisfacente accuratezza, la variazione della concentrazione dei nutrienti a non nutrienti (come Na e CI) nella soluzione nutritiva ricircolante di sistemi di crescita a ciclo chiuso e quindi il tasso di assorbimento di nutrienti e non nutrienti da parte della pianta. Sebbene la struttura stessa di questa tesi comprenda concetti di matematica, statistica e linguaggio macchina, l'intero lavoro si basa su assunti di natura fisiologica e biologica, derivati da osservazioni sperimentali. Tali esperimenti sono stati condotti su piante di rosa (Rosa hybrida) e pomodoro (Solanum lycopersicum) durante il periodo dal 2005 al 2007. In fine questo lavoro mostra in quale modo la modellizazione e gli studi in simulazione possono essere utilizzati per la fertilizzazione delle piante e per la gestione delle soluzioni nutritive dando reali esempi di possibili applicazioni commerciali.

Horticultural crops are widely diffused in the world since the demand of fruits, vegetables and omamentals as well, is fundamental for the life of human beings and their health. This study is characterized by horticultural plant cultivation in soilless systems. Nowadays soilless is diffused and normally applied to many industriai cultures (tornato, cucumber, rose and others), especially in floriculture production. In hydroponic horticultural production, beside the risk of root pathogen infections, nutrient solution management remains the primary difficulty, especially when poor quality water is used (saline water). In fact under saline conditions ballast ions, such as Na and CI, build up in the recirculating nutrient solution (closed-Ioop systems) determining high EC (electrical conductivity) levels. Such conditions affect plant nutrition through ion competition and osmotic and toxic stress. As remarked by many authors, simulation models represent, among others, valuable tools for managing nutrient solution and plant nutrition, even in saline environments. This thesis focuses on plant nutrition modelling with particular emphasis towards soilless cultivation under saline conditions. To this purpose a certain number of models have been developed and their application has been statistically and experimentally (greenhouse cultivation) evaluated. Such models are able to predict, with satisfactory accuracy: i) the variation of the concentration of both nutrients and non-essential elements (such as Na+ and Cr) in the recirculating water of closed growing systems; ii) the uptake of nutrient and non-essential elements depending on the extemal salt concentrations. Although the structure of the thesis involves several concepts of mathematics, statistics and computer programming, nevertheless most of the work is based on physiological and biological assumptions derived from experimental observations. Such experiments have been carried out on roses (Rosa hybrida) and tornato (Solanum lycopersicum) plant during the period since 2005 to 2007. Finally, this work shows in which way modelling and simulation studies can be applied to plant fertilization and nutrient solution management giving actual examples of possible commerciai applications.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ortoflorofrutticoltura
URI: http://hdl.handle.net/2067/1993
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