L'idrocoltura nell'antichità

I giardini pensili di Babilonia
La prima grande opera in idrocoltura di cui siamo a conoscenza sono i grandi giardini pensili di Babilonia, una delle Sette meraviglie del mondo, costruiti intorno al 590 a.C. dal re Nabucodonosor II. Dei favolosi giardini costruiti dal sovrano in onore della moglie persiana non resta più nulla a parte le testimonianze di storici che non ne furono però testimoni oculari: c’è chi addirittura dubita che siano davvero esistiti, anche se le descrizioni sono realistiche e molto dettagliate. I giardini presentavano una struttura a terrazze, in posizione dominante sopra le mura di Babilonia, ed erano stati costruiti nei pressi del fiume Eufrate. Le descrizioni raccolte nei secoli non sono sufficienti a far capire con quale sistema fossero irrigati, ma le descrizioni lasciano intendere che il fusto delle piante fosse sostenuto da uno strato di terra appoggiato a un reticolo di giunchi e che le loro le radici fossero immerse nell’acqua che scorreva attraverso un sistema di piccoli canali. Così ce li racconta Diodoro Siculo (90 a.C - 27 a.C.) “L'approccio ai giardini, inclinati come il lato di una collina […] e alle numerose porzioni della sua struttura che si erge piano dopo piano. Su ognuno di questi è stato riposto del terreno ed è stato abbondantemente seminato con piante di ogni specie che, per la loro grandezza e fascino, provocavano un piacevole stupore allo spettatore. Le macchine per l'irrigazione portavano acqua in grande quantità dal fiume, anche se nessuno, dal fuori, poteva vederle”.  
I chinampa
Un esempio ampiamente documentato di idrocoltura sono i giardini galleggianti degli Atzechi, meglio noti come chinampa, isole artificiali lunghe almeno 30 metri e larghe 2 metri e mezzo, situate nella Valle del Messico. Il termine chinampa deriva dal termine «nahuatl chināmitl», che significa «quadrato fatto di canne». La Valle del Messico è una grande conca di 81 mila km quadrati situata fra le alte montagne vulcaniche: quando vi entrò Cortés e gli altri conquistadores, nel 1519, racchiudeva cinque laghi denominati con il nome dei suoi abitanti: Zumpango, Xaltocan, Texcoco - le cui acque sono salmastre -, Xochimilco e infine Chalco, con acque dolci, in cui gli atzechi costruirono i loro chinampa. Le isole erano costruite puntellando il fondo del basso lago con dei paletti e creando una forma rettangolare. L'area delimitata veniva poi riempita con fango, sedimenti del lago e vegetazione in decomposizione, fino a farne alzare il livello oltre quello del lago. Spesso sugli angoli venivano piantati alberi tipo i salici per rinforzare la struttura. I chinampa erano separati tra loro da canali sufficientemente larghi da permettere il passaggio delle canoe. Gli esemplari più antichi di chinampa risalgono al 1150 – 1350 e circondavano anche Tenochtitlán, la capitale azteca, la cui estensione aumentò notevolmente nel tempo: qui si coltivavano mais, fagioli, amaranto, pomodori e chili, a volte anche fiori. Si stima che il cibo proveniente dai chinampa coprisse una cifra compresa tra la metà ed i due terzi del fabbisogno di Tenochtitlán.  

L’idrocoltura dal 1600

La nascita dell’idrocoltura moderna è figlia dello studio del meccanismo di funzionamento dei vegetali. Il fatto che le piante crescono più rigogliose sui terreni ricchi di humus ha fatto sì che nascesse la convinzione, rimasta tale per millenni, che le piante assorbissero dalla terra le sostanze necessarie per costituire i propri organi. Sia Aristotele sia il suo allievo Teofrasto, autore del «De causis plantarum», erano convinti che le piante traessero dalla terra le sostanze nutritive direttamente assimilabili. I primi studi con approccio scientifico sullo sviluppo e la crescita delle piante risalgono al XVII secolo, ma bisogna arrivare al 1860 per raggiungere risultati davvero degni di nota. Ecco un viaggio virtuale tra personaggi e scoperte che ha portato all’agricoltura moderna. Si parte dalla metà del ‘600 quando l’esperimento pionieristico di Jean Baptiste Van Helmont disorientò non poco tutta la scienza europea.

LILY MAYMAC

Jean Baptiste Van Helmont

(1577-1644)

Medico e studioso belga, il suo nome è legato al termine gas da lui coniato per definire gli spiriti aerei. Van Helmont fu anche tra i primi studiosi che mise in dubbio la convinzione degli antichi greci per i quali le piante assorbivano il loro nutrimento unicamente dal suolo. Con un esperimento scientifico dimostrò che la terra contribuisce in misura minima all'aumento del peso di una pianta. Van Helmont piantò nella terra un salice dal peso conosciuto e lo innaffiò regolarmente con acqua piovana; dopo 5 anni pesò la pianta e la terra scoprendo che il salice era aumentato di 76,7 kg e la terra aveva perso solo 55 grammi: dedusse quindi che era l’acqua e non la terra l’elemento più importante per lo sviluppo della pianta. L'opera che comprende anche questo esperimento fu pubblicata postuma nel 1648.

JEREMY ROHMER

Robert Boyle

(1627-1691)

Chimico e fisico irlandese, famoso per l’omonima legge sul rapporto tra gas e pressione esercitata, è l’autore del primo libro di chimica moderna dal titolo «The sceptical chymist» (Il chimico scettico). Si interessò anche di piante e nel 1666 replicò con maggior rigore scientifico l’esperimento di Van Helmont giungendo alle stesse conclusioni.

JOURDAN MILLER

John Woodward

(1665-1728)

Naturalista, antiquario e geologo, nel 1699 pubblicò i risultati di una sua ricerca sulla coltivazione di piante senza suolo (Water method culture): coltivò alcune piantine di menta piperita in acqua con un diverso grado di purezza e scoprì che quelle cresciute in acqua contenente del terreno si sviluppavano meglio di quelle mantenute in sola acqua distillata.

JOURDAN MILLER

Stephen Hales

(1667-1761)

Chimico, botanico, scienziato sperimentale ed inventore inglese (costruì uno dei primi ventilatori contro l'aria viziata, adottato con successo nelle prigioni di Savoia), studiò l'evaporazione dell’acqua nelle piante, la crescita di gemme e foglie, le variazioni delle radici e dimostrò con numerosi esperimenti che le piante traggono una parte del loro nutrimento dall’aria attraverso le foglie. Ora sappiamo che si riferiva all’anidride carbonica.

L’IDROCOLTURA DAL 1600

LILY MAYMAC

Jethro Tull

(1674-1741)

Agronomo e inventore inglese, è conosciuto come il pioniere dell’agricoltura moderna. Studiò all'università St. John ad Oxford, ed è considerato uno dei fautori del metodo scientifico ed in particolare dell'empirismo in agricoltura. Ha contribuito a trasformare le pratiche agricole inventando o migliorando numerosi strumenti. Nel 1701 inventò la prima seminatrice meccanica. Una curiosità: il complesso rock inglese degli anni Sessanta ha preso il suo nome dell’inventore.  

JEREMY ROHMER

Joseph Priestley

(1733-1804)

Sacerdote dello Yorkshire, fu tra i primi a condurre studi approfonditi sui gas atmosferici. Vissuto vicino a una fabbrica di birra, osservò i processi di fermentazione e indagò le proprietà del gas rilasciato durante questi processi. Aggiungendo quindi l’anidride carbonica all’acqua inventò l’acqua frizzante. Scoprì anche l’ossigeno, che verrà chiamato così tre anni dopo dallo scienziato francese Lavoisier. Pristely condusse un importante esperimento che dimostrò che le piante rinnovano l’aria consumando anidride carbonica e rilasciando ossigeno. Il processo, noto come fotosintesi, fu scoperto solo cento anni più tardi, nel 1862.  

JOURDAN MILLER

Jan Ingenhousz

(1730-1799)

Medico e naturalista olandese, scoprì che al buio le piante emettono anidride carbonica, mentre alla luce del giorno rilasciano ossigeno. Queste reazioni fanno parte dei processi di fotosintesi che, all’epoca di Ingenhousz, non erano ancora noti. 

JOURDAN MILLER

Theodore de Saussure

(1767-1845)

Studioso svizzero di Chimica e Fisiologia vegetale, nel 1804 pubblica le «Réchérches chimiques sur la vegetation», l’opera in cui per la prima volta viene data la spiegazione organica del processo della fotosintesi. L'opera fu poco conosciuta fino alla traduzione fatta dal barone von Liebig con quarant’anni di ritardo. Una curiosità: il padre di Theodore, Horace-Bénédict de Saussure, è considerato il padre dell’alpinismo perché per primo, dopo averlo scalato, ha calcolato l’altezza del Monte Bianco.  

L’idrocoltura dal 1800

Siamo tra il 1860 e il 1865 quando due fisiologi tedeschi, Julius von Sachs e Wilhelm Knop, per poter studiare le piante in laboratorio, danno vita all’idrocoltura moderna. I loro esperimenti sono riconosciuti come il vero inizio dell'idroponica, perché Knop e von Sachs idearono soluzioni di elementi chimici sintetici (azoto, fosforo potassio, zolfo, calcio, magnesio, manganese) da disciogliere in acqua perché contenevano gli elementi necessari per la crescita delle piante. La formula messa a punto dai due, con alcune modifiche, viene utilizzata ancora oggi. 

L’IDROCOLTURA DAL 1600

LILY MAYMAC

Justus von Liebig

(1803-1873)

Chimico tedesco conosciuto come il padre dei fertilizzanti, è il primo che ha stabilito con certezza l’importanza dei sali minerali nella nutrizione della pianta. Scoprì l’isomeria, studiò i cicli del carbonio e dell’azoto e l’azione dei concimi chimici. È anche quello che mise a punto la preparazione degli estratti di carne che ancor oggi portano il suo nome. 

JEREMY ROHMER

Julius von Sachs

(1832-1897)

Botanico tedesco, lo si può considerare il fondatore della Fisiologia vegetale moderna. Coordinando e completando le ricerche di de Saussure, Ingenhousz e von Liebig, diede vita a una disciplina organica distinta. Nello studio del metabolismo delle piante, introdusse l'analisi microchimica dei tessuti e applicò il metodo di idrocoltura per determinare l'importanza di vari sali minerali. Il suo «Handbuch der Experimentalphysiologie der Pflanzen» del 1865 è il primo manuale sull'argomento. Nel 11866 pubblicò anche il primo trattato generale di botanica. 

JOURDAN MILLER

J. L. Knop

(1817-1891)

Chimico agrario tedesco, è noto per i suoi contributi allo studio della fotosintesi clorofilliana e anche per la soluzione nutritiva di K., da lui proposta e ancora oggi utilizzata nelle colture acquose di piante in laboratorio. 

Il XX secolo

Il XX secolo

Dalla fine del 1800, diversi ricercatori, tra cui Tollens (1882), Shive (1915), Hoagland (1919) e Arnon (1938), svilupparono nuove soluzioni nutritive, alcune di queste ancora oggi in uso. È nel periodo tra le due Guerre mondiali che, negli Stati Uniti, nascono le prime applicazioni su scala commerciale dell’idrocoltura grazie alla spinta di W.F. Gericke, fisiologo della California Agricultural Experimental Station. La parola hydroponic fu coniata dallo stesso Gericke nel 1936 ed etimologicamente deriva da «hydro», acqua, e «ponos», lavoro. Le continue richieste di informazioni da parte di coltivatori e hobbisti spinsero, nel 1938, Hoagland e Arnon, professori all'Università della California, a scrivere una circolare: dal titolo «The Water culture method for growing plants without soil» che conteneva le informazioni per la preparazione della soluzione nutritiva. Hoagland e Arnon erano però convinti che la tecnica dovesse restare nell'ambito sperimentale, perché la ritenevano poco idonea a un’applicazione su vasta scala sia per i costi elevati per la realizzazione degli impianti sia per possibili fenomeni di ipossia radicale. 

Il XX secolo

Nonostante questo il lavoro di Gericke scatenò grande interesse in tutto il mondo e quotidiani e riviste propagandarono questo nuovo sistema di coltivazione esaltandone i pregi. Qualcosa però non funzionò: probabilmente le informazioni non erano del tutto corrette e mancavano di precisione perché in molti si dedicarono all’idrocoltura senza ottenere i risultati previsti. Si scatenarono così non poche critiche sulla validità di questo metodo, ma gli studi e gli esperimenti continuarono ugualmente dimostrando infine il valore del metodo di idrocoltura. Ma non solo: la necessità di rifornire di vegetali freschi le truppe americane di stanza in Giappone durante la Seconda Guerra Mondiale, spinse l’esercito statunitense a sfruttare su una scala più vasta il nuovo metodo di coltivazione: le prime coltivazioni in idrocoltura furono realizzate così nell'Isola di Ascension e seguirono a Jwo Jima e Okinawa. Il motivo dell’utilizzo della nuova coltivazione in idrocoltura era essenzialmente igienico: in Giappone, infatti, per la concimazione degli ortaggi si utilizzavano liquami di origine umana e questo imponeva di mangiarli solo dopo la cottura.

Il XX secolo

La tecnica suscitò la curiosità degli sperimentatori giapponesi che, negli anni seguenti, perfezionarono la versione originale di Gericke e la diffusero tra gli orticoltori locali. Inoltre, per ovviare ai problemi del sistema di Gericke che prevedeva solo acqua, nella Stazione sperimentale per l’agricoltura del New Jersey svilupparono il sistema della coltivazione su sabbia o ghiaia avviando così lo crescita delle colture fuori suolo su substrato. Le modifiche resero la tecnologia più affidabile, ma non ne aumentarono ancora la diffusione a livello commerciale perché i costi per la realizzazione dei bancali in cemento erano molto alti. Dal 1950 in poi l’esercito statunitense realizzò quindi all’interno delle proprie basi militari moltissime coltivazioni in idrocoltura per soddisfare il fabbisogno interno e nel 1952 toccò vette di 36.240 tonnellate di produzione. Sempre negli anni '50 in Olanda nasce l'Iwosc (ora Isosc) che raggruppa gli studiosi di colture senza suolo e promuove, ogni quadriennio, un congresso sull’idrocoltura al fine di accelerare la messa in pratica delle conoscenze acquisite, grazie ad uno scambio reciproco dei risultati di esperienze e alla coordinazione dei programmi di sperimentazione. L'introduzione della plastica in agricoltura, intorno agli anni ‘60, semplificò inoltre alcun aspetti costruttivi (dalle tubazioni alle canalette per esempio), e suscitò nuovamente l'interesse degli operatori verso le colture fuori suolo.

Il XX secolo

Negli anni ‘60-’70 grossi impianti idroponici furono sviluppati nei deserti della California, dell’Arizona e di Abu Dhabi. In Europa i primi impianti di colture senza suolo furono realizzati nel 1963, ma è solo negli anni '70 che possiamo parlare di una produzione commerciale fuori suolo significativa dal punto di vista statistico, con una crescita che sta aumentando con il passare degli anni, soprattutto nel Nord Europa. Questo anche grazie agli studi resi noti da B.C. Wolverton che ha mostrato, grazie a ricerche effettuate per la Nasa, che le piante in idrocoltura sono più efficaci nella rimozione dei Composti Organici Volatili, conosciuti con l’acronimo di VOC, composti chimici organici inquinanti che sono spesso presenti nelle abitazioni e spazi indoor. Questo è determinato dal processo di traspirazione delle piante in idrocoltura dove l’aria può filtrare più facilmente fino alle radici, passando attraverso l’argilla. Wolverton ha infatti studiato l’uso delle piante come sistemi di purificazione dell’aria e dell’acqua per ambienti chiusi nelle missioni spaziali. Attraverso la sua ricerca, ha scoperto che la capacità di pulizia dell’aria delle piante d’appartamento può essere migliorata in modo esponenziale aumentando la circolazione dell’aria verso le radici delle piante, dove i microrganismi simbiotici aiutano a rendere le sostanze selezionate dall’aria biodisponibili per la pianta.

Il XX secolo

Con il Nasa Clean Air Study è stato dimostrato che le radici delle piante ed i microorganismi associati distruggono i virus patogeni, i batteri e le sostanza chimiche organiche convertendoli in nuovi tessuti vegetali. Le piante hanno acquisito sempre di più un ruolo preponderante nella vita dell’uomo: non uno strumento a sua disposizione, ma un elemento costante nel suo spazio e nella sua vita. Una relazione che deve essere valorizzata e fortificata, vissuta intensamente, in un rapporto partecipe e paritario per godere con consapevolezza del ciclo della vita e della natura.