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Oggetto:
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Sistemi colturali avanzati

Oggetto:

Advanced culture systems

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Anno accademico 2020/2021

Codice dell'attività didattica
SAF0286
Docenti
Andrea Ertani (Affidamento interno)
Prof. Silvana Nicola (Affidamento interno)
Dott. Paola Maria Chiavazza (Affidamento interno)
Corso di studi
[001501] SCIENZE AGRARIE
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
D - A scelta dello studente
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
AGR/04 - orticoltura e floricoltura
Modalità di erogazione
Mista/Blended
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto più orale obbligatorio
Prerequisiti
Prerequisiti: Conoscenze di base di fisiologia delle piante, chimica generale, botanica
Basic knowledge of Plant Physiology, Chemistry, Botany
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L’insegnamento si inserisce nell’area di apprendimento della Produzione e Gestione del Corso di Studi in Scienze Agrarie ed ha lo scopo di fornire le conoscenze sui sistemi colturali avanzati, naturali e artificiali, per la propagazione e la produzione delle principali specie vegetali.

The class is part of the learning area related to plant production and system management in agricultural science. It aims to establish the capacity building for an independent and knowledgeable evaluation of the advanced culture systems, in natural or artificial environmental conditions, from plant propagation to plant production.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenze e capacità di comprensione

Al termine dell’insegnamento il fruitore dell’insegnamento dovrà conoscere le basi tecniche e biologiche per la produzione ottenuta in ambienti naturali o artificiali di coltivazione di specie ad alto valore aggiunto ortofloricole, officinali, alghe e funghi eduli.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione

Alla fine dell’insegnamento si dovranno poter conoscere i diversi sistemi di coltivazione avanzata per le principali specie di valore e poter descrivere ed applicare le migliori tecniche di impianto, monitoraggio, automazione e gestione dei sistemi colturali avanzati.

Lo studente inoltre dovrà integrare le conoscenze acquisite con una presentazione di caso studio applicativo di un sistema colturale avanzato a scelta per una determinata filiera.

Autonomia di giudizio

Lo studente dovrà acquisire una complessiva autonomia di giudizio derivata dal raffronto tra conoscenza fondamentale e teorica ricevuta in aula e conoscenza di realtà in aziende specifiche visitate durante l’insegnamento o affrontate in aula.

Alla fine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di proporre le tecniche più idonee per la messa in opera di sistemi colturali avanzati.

Abilità comunicative

Lo studente dovrà dimostrare capacità di relazione con gli operatori del settore, interagendo durante tutte le attività previste in aziende specifiche.

Lo studente dovrà dimostrare capacità di lavoro di gruppo durante la esecuzione delle attività previste in squadra.

Lo studente potrà migliorare le proprie abilità comunicative attraverso i laboratori pianificati di Communication skills, quando presenterà in forma orale un report sul caso studio effettuato.

Knowledge and understanding
The student will be able to know the technical and biological techniques to produce in natural environments, as well as in artificial environments high quality vegetable, flower, medicinal, aromatic, algae and edible mushroom crops.

Applying knowledge and understanding
The student will be able to know the different advanced growing systems for high value crops and to describe and apply the best practices for setting, monitoring, controlling and managing them.

The student will be able to integrate the knowledge acquired with an applied case study chosen to be examined.

Making judgements

The student will learn how to autonomously make judgements based on the knowledge received in class and integrating it with its application in companies or in case studies. 
At the end of the term, the student will be able to be engaged in problem tackling and problem solving issues related to how to put in place an advanced culture system.

Communication skills
The student will be able to interact with the playing actors of the production field during  the excursions. 
The student will be able to execute team work with peers during the exercises planned for the practical training. 
The student will enhance his/her communication skills during the sections dedicated to the oral presentation, reporting aspects of the companies visited during the field trips or of the case study assigned.

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Modalità di insegnamento

Per raggiungere gli obiettivi formativi di questo insegnamento si utilizzano:

  • Lezioni frontali, impiegando materiale illustrativo sotto forma di diapositive e filmati, messe a disposizione degli studenti.
  • Visite tecniche in aziende del settore.
  • Attività di esercitazioni di gruppo analizzando un caso studio applicativo di un sistema colturale avanzato a scelta per una determinata filiera.
  • Lavori di gruppo nella preparazione di report legato al caso studio.

Si prevedono 40 ore di didattica frontale, 20 ore di casi studio e 20 ore di attività esercitative (visite e esercitazioni).

To achieve the learning objectives of this course, class lessons and technical visits at industry companies will be used. The lessons will comprise visual aids such as slide presentations, available to students.

The teaching methods might vary due to sanitary emergency. Recorded lessons will be available on the Moodle platform. To access the class material enrolling on Campusnet is necessary. The instructor is available for any clarification by e-mail or Cisco Webex platform.

The class will consists of 40 hours of lectures, 20 hours of case studies and 20 hours of lab work dedicated to the main techniques of plant propagation.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste nell’insieme di verifiche orali e scritte così distribuite:

  • Test scritto con domande a risposte multiple.
  • Elaborato scritto sulla analisi di un caso studio applicativo di un sistema colturale avanzato a scelta per una determinata filiera.
  • Report orale di aspetti legati alle visite tecniche in aziende di settore.

La valutazione per i lavori ai punti 2 e 3 è effettuata a gruppi. 

Qualifying exam will consist of:

  • Written assessment with a multiple-choice test
  • Written report on a case study

Oral report on technical visits.

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Programma

 

INTRODUZIONE

  • I sistemi colturali avanzati, obiettivi, finalità, applicazioni

CLASSIFICAZIONE

  • Le tecniche di coltivazione fuori suolo in ambiente protetto ed in pieno campo (indoor e outdoor)
  • Le coltivazioni su substrato
  • Le coltivazioni su mezzo liquido
  • Le coltivazioni artificiali e i bioreattori

I SISTEMI COLTURALI AVANZATI

  • I sistemi su substrato (container culture)
  • I sistemi su mezzo liquido (water culture, subirrigation systems, aeroponics, NFT, DFT)
  • I sistemi di coltivazione verticale (vertical farming systems)
    • Stacked horizontal systems
    • Multi-floor towers
    • Balconies
  • I sistemi di coltivazione a parete (vertical growing surfaces)
    • Green walls
    • Cylindrical growth units
  • I sistemi di coltivazione urbani (urban agriculture and rooftop greenhouse)
  • I sistemi di coltivazione in ambienti artificiali (indoor farming)
  • I sistemi biorigenerativi di supporto alla vita nello spazio (Bioregenerative Life Support Systems)
  • I sistemi di biofabbrica verde, fotobioreattori (algaculture)
  • I sistemi integrati: acquaponica (aquaponics)
  • I sistemi di colture asettiche (in vitro; bioreactors)

AMBIENTE E INPUT IN SISTEMI AVANZATI

  • Il sistema radicale delle piante
  • Luce naturale e artificiale, supplementare, fotoperiodica, fotomorfogenica
  • Temperatura
  • Acqua
  • Elementi nutritivi
  • Suolo vs Substrati
  • Contenitori
  • Strutture

ASPETTI GESTIONALI

  • Monitoraggio e Diagnostica
  • Il controllo dei parametri ambientali
  • Sistemi a ciclo aperto e sistemi a ciclo chiuso
  • Sistemi e gestione dell’irrigazione
  • Gestione della soluzione nutritiva
  • Biofortificazione, biostimolazione
  • Il risparmio delle risorse; acqua, energia, luce
  • Automazione e controllo remoto (smart agriculture and remote sensing)
  • Sistemi di raccolta
  • La sicurezza alimentare dei prodotti

CASI SPECIFICI E PARTE SPECIALE:

  • L’industria del vivaismo
  • Le principali colture da reddito (piante, alghe e funghi eduli)
  • Le principali colture industriali (piante officinali, medicinali, aromatiche, alghe e da droga)
  • Le principali colture per fitorimedio e fitoestrazione
  • Le colture da germoglio e da microgreens
  • La filiera di produzione delle orchidee
  • La produzione di fiori eduli ed erboristici

 

ESERCITAZIONI

Esercitazioni di laboratorio di propagazione in vitro.

Visite a strutture di sistemi colturali avanzati.

Lavoro di gruppo per analisi caso studio.

INTRODUCTION

  • The advanced culture systems, objectives, aims, applications

CLASSIFICATION

  • The soilless culture systems in open field and under cover (indoor e outdoor)
  • The substrate-based soilless culture systems
  • The liquid-based soilless culture systems
  • The artificial cultivation systems and the bioreactors

THE ADVANCED CUTURE SYSTEMS

  • Container culture
  • Water culture, subirrigation systems, aeroponics, NFT, DFT
  • Vertical farming systems
    • Stacked horizontal systems
    • Multi-floor towers
    • Balconies
  • Vertical growing surfaces
    • Green walls
    • Cylindrical growth units
  • Urban agriculture and rooftop greenhouse
  • Indoor farming
  • Bioregenerative Life Support Systems
  • Algaculture
  • Aquaponics
  • In vitro culture; bioreactors

THE ENVORNMENT AND THE INPUTS

  • The root system
  • Natural and artificial light, supplementary light, photoperiod and photomorphogenesis in plants
  • Temperature
  • Water
  • Mineral elements
  • Soil vs Substrates
  • Containers
  • Structure

MANAGING THE SYSTEM

  • Monitoring and diagnosis
  • Controlling the envornomental parameters
  • Open systems and closed systems
  • Irrigation systems and their management
  • Managing the nutrient solution
  • Biofortification, biostimulation
  • Resource efficiency: water,energy, light
  • Automation and remote control: smart agriculture and remote sensing
  • Harvesting systems
  • Food safety in horticulture

CASE STUDIES AND SPECIFIC CASES:

  • The nursery industry
  • The main value crops (plants, algae, edible mushrooms)
  • The main industrial crops (officinal, medicinal and aromatic crops, algae and pharmaceutical crops)
  • Plants for phytoremediation and phytoestraction
  • Sprouts and microgreens
  • The orchids industry
  • The edible and herbal flower sector

 

LAB WORK AND PRACTICAL TRAINING

Laboratory work of micropropagation and in vitro culture.

Field trips to advanced culture systems.

Teamwork for case studies.

 

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Testi consigliati e bibliografia

  • Diapositive presentate a lezione come supporto.
  • Estratti dai seguenti libri:

Soilless Culture: Theory and Practice. Authors: Michael Raviv (ed.); J. Heinrich Lieth (ed.); Asher Bar-Tal (ed.). Elsevier Science; March 2019. Edition: 2. ISBN: 9780444636973. Academic Press.

Smart Plant Factory. The Next Generation Indoor Vertical Farms. Editors: Kozai, Toyoki (Ed.). 2018. Springer Singapore. eBook ISBN 978-981-13-1065-2.  Hardcover ISBN. DOI 10.1007/978-981-13-1065-2.

  • Review da scientific journals e da brevi monografie su aspetti specifici.

  • Slides and videorecording of the lectures
  • Exctracts from the following books:

Soilless Culture: Theory and Practice. Authors: Michael Raviv (ed.); J. Heinrich Lieth (ed.); Asher Bar-Tal (ed.). Elsevier Science; March 2019. Edition: 2. ISBN: 9780444636973. Academic Press.

Smart Plant Factory. The Next Generation Indoor Vertical Farms. Editors: Kozai, Toyoki (Ed.). 2018. Springer Singapore. eBook ISBN 978-981-13-1065-2.  Hardcover ISBN. DOI 10.1007/978-981-13-1065-2.

Review from specific journals and monographies assigned by the instructors.

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Note

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico.

The teaching methods and activities may vary due to limitations imposed by the current sanitary emergency. In any case, e-learning mode is ensured throughout the academic year.

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Ultimo aggiornamento: 26/02/2021 11:37