Torba: si individuano come torbe quei materiali contenenti residui vegetali più o meno decomposti.

Fra le varie categorie di torbe quelle di sfagno rappresentano il materiale di partenza più utilizzato per la preparazione di substrati, a causa delle loro caratteristiche di base: relativa omogeneità, elevata capacità di assorbimento idrico, buona aerazione, buona stabilità strutturale, limitato apporto di elementi nutritivi, pH intorno a 3, facilmente modificabile a seconda delle esigenze colturali con il ricorso alla calcinazione; assenza di sostanze fitotossiche.

Le proprietà salienti della torba sono legate alla sua capacità di immagazzinamento e cessione idrica che dipende dagli aspetti morfologici e botanici degli sfagni. Riguardo alle caratteristiche morfologiche, la possibilità di assorbire acqua è legata ai tipi di frammenti (foglie e branche) che sono presenti e al loro grado di decomposizione. All’aumentare del grado di decomposizione della torba, aumenta anche il livello di degradazione delle strutture fogliari, con peggioramento delle caratteristiche idrologiche. I parametri di cui bisogna tener conto sono: la porosità, il volume d’aria, il grado di restringimento. Quest’ultimo parametro misura la diminuzione di volume che si realizza nella torba in seguito all’evaporazione e cresce all’aumentare del grado di decomposizione.

Fibra di cocco: il cocco, grazie alle sue notevoli qualità chimico-fisiche “naturali” e alle forti valenze di eco-compatibilità, oggi rappresenta la più valida alternativa nel settore dei substrati di origine organica. Per questo il suo utilizzo come substrato di coltivazione è in continuo aumento. Questo tipo di substrato garantisce scambi gassosi e drenaggi per tempi limitati, mantenendo una buona riserva idrica in associazione ad un pH che interferisce con la soluzione circolante, consentendo una discreta velocità nella correzione di eventuali errori nell’apporto di elementi nutritivi.

Perlite: la perlite è una varietà di roccia vulcanica che possiede la proprietà di espandersi sino a venti volte rispetto al suo volume originario. Il materiale utilizzato per la sua fabbricazione contiene acqua fissata chimicamente imprigionata nella roccia, sotto l’effetto delle alte temperature raggiunte nel forno di espansione, l’acqua contenuta nel granulo si dissocia, si trasforma in vapore e provoca l’aumento di volume del granulo stesso. Tale processo determina la formazione di microcavità che conferiscono alla perlite la capacità di ritenzione idrica, di drenaggio, di ossigenazione che la rendono un substrato idoneo alla coltivazione fuori suolo.

Pomice e lapillo: la pomice e il lapillo sono materiali porosi di origine vulcanica. Sono silicati di alluminio contenenti piccole quantità di elementi nutritivi (potassio, sodio e tracce di calcio, magnesio e ferro) e sono in grado di scambiare cationi con la soluzione circolante. Sono utilizzati come materiale drenante, in miscuglio con la torba o tal quali per colture senza suolo. La pomice, è ritenuta chimicamente inerte perché non è solubile in acqua né in acidi o basi. Il lapillo non ha una composizione costante sia per la granulometria, che per caratteristiche chimico-fisiche. Il materiale comunemente utilizzato, proviene da diversi profili geologici, differenti per epoche, consistenza e degradazione della lava.

Lana di roccia: la lana di roccia rilascia all’inizio una leggera alcalinità, nei primi tempi della coltivazione con un conseguente innalzamento del pH della soluzione nutritiva; questo effetto però si esaurisce in breve tempo per cui la lana di roccia può essere considerata inerte. Grazie al processo di fabbricazione, la lana di roccia viene sterilizzata e pertanto è esente da qualsiasi patogeno radicale, inoltre viene confezionata in lastre di diverse dimensioni secondo l’utilizzo in orticoltura o floricoltura.

Argilla espansa: l’argilla espansa è un aggregato leggero ottenuto mediante espansione ad alte temperature di argille particolari, dopo un accurato ciclo di preparazione. L’argilla è impiegata in orticoltura e floricoltura da sola in sacchi preconfezionati (per ortaggi), o sfusa in canalette (per floricoltura) oppure in miscele con substrati organici. Viene molto usata anche come materiale drenante da porre sulla base dei vasi.

La scelta dei materiali da impiegare va effettuata soprattutto sulla base delle caratteristiche chimico-fisiche atte a soddisfare le esigenze delle varie colture.

Tra le proprietà chimiche le più importanti da ricordare sono il pH e la Capacità di Scambio Cationica.

Il pH   di un substrato è importante perché influenza la disponibilità degli elementi nutritivi per la pianta. I valori ottimali del pH sono leggermente più bassi in un substrato organico che in un terreno minerale per due motivi:

• la minor disponibilità di Fe, Zn e Al nei substrati organici rende minori i rischi di tossicità o di precipitazione del fosforo a pH subacidi;
• nei substrati organici è necessaria una maggior quantità di Ca e Mg per ottenere un determinato pH; così una sufficiente quantità di Ca e Mg può essere ottenuta a pH più bassi rispetto al terreno.

La Capacità di Scambio Cationica è la quantità di cationi scambiabili. Un substrato con scarsa CSC, se da una parte favorisce un maggior controllo della nutrizione minerale, dall’altra costringe l’utilizzatore ad una fertirrigazione continua allo scopo di evitare facili carenze minerali.

Una caratteristica fondamentale di un substrato è la sua capacità a mantenere inalterate nel tempo le proprie caratteristiche, soprattutto quelle fisiche (stabilità).

In particolar modo i substrati organici, ed in minor misura anche quelli inorganici, tendono con il tempo a modificare la propria struttura e di conseguenza le loro capacità di ritenzione idrica e presenza di aria. Questi cambiamenti sono provocati dall’irrigazione, dalla concimazione, dall’attacco dei microrganismi, dalla crescita radicale e dalle escursioni termiche. Un indice di stabilità nei substrati organici può essere il rapporto C/N (rapporto carbonio azoto): un valore elevato (>30) indica un substrato che facilmente andrà incontro ad attacchi microbici, mentre un valore ottimale (11 – 20) è indice che questo processo si è già svolto e che il substrato è abbastanza stabile.