Verifica dell’applicabilità del metodo irriguo sub-superficiale su colture agrumicole e ottimizzazione dell’uso della risorsa idrica

Gli impianti di subirrigazione (SDI), in relazione alla posizione interrata dei gocciolatori permettono la riduzione dei consumi irrigui, garantendo la possibilità di utilizzo di risorse altrimenti non utilizzabili. Tuttavia, i costi di investimento iniziali risultano maggiori di quelli relativi ai tradizionali impianti di microirrigazione e pertanto, diventano economicamente vantaggiosi, se l'efficienza del sistema viene garantita per periodi di almeno 15-20 anni. La SDI, inoltre, permette di ottenere valori elevati di efficienza d’uso dell’acqua, spesso superiori al 90%, se associata ad un monitoraggio continuo dello stato idrico del suolo e della pianta e ad una corretta stima delle esigenze della coltura. L’utilizzo congiunto di impianti efficienti e gestione irrigua deficitaria, DI, durante specifiche fasi del ciclo fenologico delle colture può dunque permettere di ridurre ulteriormente i volumi irrigui senza comprometterne il risultato produttivo. Risulta pertanto necessario individuare sistemi capaci di proteggere gli impianti ed allungarne la vita utile, circostanza questa che si traduce in una protezione degli erogatori da possibili fenomeni di intrusione radicale, oltre che sviluppare dei sistemi di monitoraggio capaci di rilevare in tempo reale e da remoto le variabili del sistema Suolo-Pianta-Atmosfera (SPA), in modo da supportare l’agricoltore nella programmazione dell’irrigazione, anche sulla base di strategie di gestione in condizioni di deficit idrico. Obiettivo generale del presente studio, come previsto nel progetto di dottorato di ricerca industriale concordato con la società Irritec s.p.a. e con il Dipartimento di Ingegneria rurale ed Agroalimentare dell’Università Politecnica di Valencia, è stato quello di analizzate le principali problematiche ed i possibili sviluppi futuri della subirrigazione. L’attenzione, nello specifico, è stata focalizzata sulla problematica dell’intrusione radicale e dell’invecchiamento di gocciolatori auto-compensanti installati all’interno di linee gocciolanti interrate a servizio di piante di agrume installate in vaso, oltre che sul risparmio idrico conseguibile in pieno campo attraverso gli impianti di subirrigazione, in assenza ed in presenza di condizioni di deficit idrico, rispetto ai sistemi irrigui a spruzzo tradizionalmente impiegati per la coltura dell’agrume. Con riferimento al primo aspetto, è stata valutata l’efficacia di cinque principi attivi anti-intrusione radicale, Rame (Cu), Cianammide a due diverse concentrazioni CY1 (1,25%), CY2 (2,5%), e due diversi erbicidi, il Trifluralin (R1) ed il Preventol® (R2), contenuti all’interno di gocciolatori auto-compensanti installati lungo linee gocciolanti integrali prodotte da Irritec s.p.a., al fine di identificarne i possibili effetti sulla crescita dell’apparato radicale ed aereo di un comune portinnesto di agrume (citrange “Carrizo”). Per valutare gli effetti sullo sviluppo radicale, le piante sono state trapiantate all’interno di contenitori suddivisi da un setto che ha permesso la crescita indipendente delle radici nelle due metà del volume radicale irrigate rispettivamente da un gocciolatore contenente un principio attivo e da un gocciolatore di controllo. L’utilizzo di un minirizotrone costruito allo scopo, ha permesso di monitorare la crescita dell’apparato radicale nell’intorno del gocciolatore. Al fine di identificare gli effetti dei diversi principi attivi sullo sviluppo della pianta, alla fine dell’esperimento, è stato effettuato un rilievo distruttivo che ha permesso di valutare il peso delle singole componenti della pianta (radici, fusto, rami e foglie). Al termine dell’esperimento i gocciolatori sono stati sottoposti a prova in modo da valutare la relazione portata-pressione e rilevare le eventuali radici presenti all’interno di ciascun erogatore. Per quanto concerne il secondo aspetto, invece, su un agrumeto commerciale di circa 30 anni è stata effettuata la riconversione di un impianto irriguo tradizionale a spruzzo con un più moderno impianto in subirrigazione, nel quale è stato effettuato il monitoraggio in tempo reale del sistema Suolo-Pianta-Atmosfera (SPA) per la determinazione dei parametri di programmazione dell’irrigazione, oltre che per valutare gli effetti dell’applicazione di condizioni di deficit idrico controllato (Deficit irrigation, DI) sullo stato idrico della pianta, sui flussi traspirativi e sullo sviluppo vegetativo estivo. L’esperimento ha permesso altresì di di determinare i valori del coefficiente colturale basale Kcb e del coefficiente di stress Ks caratterizzanti le condizioni pedo-climatiche esaminate. Per valutare l’efficacia, a scala aziendale, di tre dei principi attivi esaminati con le prove in vaso, sono stati realizzati a scala di campo, quattro distinti trattamenti, nei quali sono state installate ali gocciolanti contenenti Rame (Cu) e due diversi erbicidi, il Trifluralin (R1) ed il Preventol® (R2), oltre ad un trattamento di controllo nel quale sono state installate ali gocciolanti senza alcun principio attivo. Metà della superficie è stata gestita in condizioni di DI, mentre l’altra metà in condizioni di rifornimento irriguo ottimale (Full irrigation, FI). Il monitoraggio della funzionalità degli erogatori nel tempo è stato effettuato sulla base di misure globali delle portate erogate da ciascun settore irriguo a parità di pressione di funzionamento dell’impianto. Il sistema di sensori (“drill & dropTM” ) installati ha permesso, durante il primo anno di studio di monitorare l’irrigazione aziendale gestita secondo le consuetudini locali, oltre che le variabili climatiche. Nel secondo e terzo anno di attività, è stato attivato l’impianto di subirrigazione, implementato il sistema di monitoraggio dello stato idrico della pianta mediante l’installazione di sensori (sap-flow e psicrometri) ed effettuato il monitoraggio del potenziale fogliare mediante camera pressiometrica di Scholander. Inoltre, per valutare gli effetti del deficit idrico sulla vegetazione, sono stati eseguiti rilievi sulla morfologia della chioma, sul LAI, sulla potatura e sulla sviluppo della vegetazione durante il periodo estivo. Nel corso del triennio di dottorato si è altresì proceduto, utilizzando il banco prova esistente presso il laboratorio di idraulica ed irrigazione dell’Università Politecnica di Valencia, alla caratterizzazione idraulica degli apparecchi erogatori installati in campo. I vari principi attivi esaminati, destinati ad inibire l’intrusione radicale, non hanno evidenziato effetti negativi diretti sullo sviluppo vegetativo di piante in vaso del portinnesto utilizzato (citrange ‘Carrizo’). L’intrusione radicale si è verificata in presenza di tutti i principi attivi con intensità e fenomenologia variabile; le relativamente migliori performance di protezione dai fenomeni di intrusione radicale sono state ottenute con gli erogatori contenenti Preventol® (R2). Nonostante i fenomeni di intrusione radicale abbiano interessato, in misura diversa, tutti i modelli di erogatore esaminati, la caratterizzazione idraulica dei gocciolatori effettuata dopo due anni di utilizzo ha permesso di rilevarne la funzionalità residua, che comunque può essere ripristinata con le normali operazioni di pulizia degli impianti. L’utilizzo delle moderne tecnologie dell’informazione e della comunicazione (ICT), integrate con sensoristica di monitoraggio dello stato idrico del suolo (sensori “drill & dropTM” Sentek), della pianta (sap-flow e psicrometri) e dell’atmosfera (stazione metereologica), ha permesso di creare un ambiente intelligente, capace di trasferire le informazioni in tempo reale attraverso specifiche applicazioni fruibili tramite cellulare o computer. Il sistema di sensori installati in pieno campo ha permesso di monitorare durante i tre anni di indagine, le dinamiche dell’acqua nel suolo e nella pianta in relazione alla richiesta evapotraspirativa dell’atmosfera. L’uso della subirrigazione, congiuntamente all’applicazione di strategie di irrigazione deficitaria ha permesso il contenimento dei volumi irrigui, con percentuali medie di risparmio idrico nel biennio 2018-2019 pari rispettivamente al 12,6% e 14,0% per le tesi in assenza di deficit idrico (FI) ed al 43,6 e 35,3 per le tesi mantenute in deficit idrico durante la fase II dello sviluppo vegetativo (DI) rispetto all’irrigazione tradizionale. Le informazioni acquisite hanno permesso di definire delle soglie di intervento irriguo basate sulla risposta della coltura allo stress idrico. Nello specifico, indipendentemente dal sito di misura, è stato identificato un valore soglia del potenziale idrico predawn, pd, pari a -0,45 MPa, al di sotto del quale si manifestano riduzioni di traspirazione effettiva rispetto alla potenziale. In corrispondenza di tale valore, nelle ore più calde della giornata sono stati misurati valori di stem, compresi tra -1,2 e -1,4 MPa. Lo studio delle dinamiche traspirative della coltura durante la stagione irrigua, con piante sottoposte a differenti strategie irrigue ha permesso, nei due anni di studio, sia di quantificare il coefficiente colturale basale (Kcb) relativo alla fase intermedia di sviluppo della pianta, che è risultato nei due anni pari a 0,40 (tesi FI), sia il coefficiente di stress (Ks) che, nelle condizioni esaminate, è risultato pari a 0,75 nel 2018 e 0,57nel 2019 (tesi DI). Lo studio condotto ha permesso quindi di identificare le relazioni tra le varie componenti del sistema SPA e quantificare i parametri utili per la gestione dell’irrigazione in modo automatizzato, oltre che di verificare l’utilizzabilità del metodo irriguo sub-superficiale su colture agrumicole al fine di ottimizzare l’uso della risorsa idrica.