USO SOSTENIBILE DELL’ACQUA IN AGRICOLTURA: DALLE TECNICHE DI RISPARMIO IDRICO AL RIUTILIZZO DELLE ACQUE REFLUE Emanuele Tarantino, Grazia Disciglio Dipartimento.

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1 USO SOSTENIBILE DELL’ACQUA IN AGRICOLTURA: DALLE TECNICHE DI RISPARMIO IDRICO AL RIUTILIZZO DELLE ACQUE REFLUE Emanuele Tarantino, Grazia Disciglio Dipartimento di Scienze Agrarie, degli Alimenti e dell’Ambiente - Università di Foggia Foggia, 29 Aprile 2016

2 2. Strategie di risparmio idrico a livello aziendale 1. Problematiche agricole relative alla carenza idrica in Capitanata 3. Impiego di acque reflue urbane e agroindustriali CONTENUTO DELLA RELAZIONE: stato della ricerca

3 Indicatore di stress idrico Source: United Nations Environment Programme (UNEP) 2005 3 miliardi di persone nel 2025, 60 % popolazione mondiale, vivranno in aree soggette a carenza idrica

4 Il dramma della siccità nel Meridione Aree sensibili alla desertificazione

5 Indice annuale di aridità (de Martonne): diagramma di probabilità (Foggia) il Tavoliere: un piccolo deserto nel Mediterraneo? Irrigazione non richiesta spesso utile indispensabile o utile indispensabile

6 Indice mensile di aridità (de Martonne): diagramma di probabilità (Foggia) il Tavoliere: un piccolo deserto nel Mediterraneo?

7 UTILIZZAZIONE DELLE ACQUE NEI DIVERSI SETTORI Acutis e Ventrella, 2015

8 2. L’irrigazione consente di stabilizzare ed elevare la produttività e di migliorare la qualità delle produzioni vegetali. 1. Particolarmente nelle regioni meridionali, l’acqua costituisce il fattore limitante più influente nel condizionare la produttività delle colture. 4. Occorre razionalizzare l’impiego dell’acqua, evitarne inutili sprechi (risparmio) e valorizzare le potenzialità produttive della risorsa. 3. Progettare e gestire l’irrigazione in modo tecnicamente consapevole implica valutare i fabbisogni idrici delle colture che rientrano nell’ordinamento aziendale ed adottare le misure più opportune per massimizzare efficienza ed efficacia irrigua. ELEVATI CONSUMI IDRICI

9 CAUSE DI CONTRAZIONE DELLA RISORSA IDRICA a)Perdite dell’acqua irrigua b) Crescente inquinamento dei corpi idrici (sedimenti, sali disciolti, metalli pesanti, agrofarmaci e patogeni) c) Processi di cambiamento climatico Per il futuro le previsioni metereologiche non sembrano positive per cambiamenti climatici  Negli ultimi decenni numerosi fenomeni di carenza idrica  Forte aumento nei prelievi di acqua per uso agricolo  Espansione delle superfici irrigate

10 Acqua effettivamente utilizzata dalle colture 45 % Perdite di distribuzione a livello aziendale 15 % Perdite a livello di sistema irriguo 15 % Perdite di applicazione alla parcella 25 % PERDITE MEDIE DELL’ACQUA IRRIGUA NEL BACINO MEDITERRANEO

11 Puglia- Italy Minaccia agricoltura costiera California –Israele - Puglia INTRUSIONE DI ACQUE MARINE

12 Valori di conducibilità elettrica dell’estratto di pasta satura (Ece) Produzione relativa di alcune specie erbacee e arboree in funzione della salinità del suolo

13 300 320 340 360 380 280 260 8001200100014001600 Concentrazione di CO 2 ppm 18002000 Siple D57 D47 Polo Sud Mauna Loa Media Anni Andamento delle concentrazioni di CO 2 negli ultimi 1000 anni Nel 2001 = 360 ppm (aumento dell’1-2% all’anno) ALLE NOSTRE LATITUDINI 500 di notte, 200 di giorno/400 in inverno, 300 in estate CAMBIAMENTI CLIMATICI

14 Il dramma della siccità nel Meridione VARIAZIONE DELLE PRECIPITAZIONI anni Media mobile delle rilevazioni del XX secolo relative a 10 stazioni rappresentative del territorio italiano mm anno -1

15 Bilancio idrico CAMBIAMENTI CLIMATICI – FOGGIA (Andamenti annuali) T annue, minime e massime Evapotraspirazione annuale

16 Indice di deficit idrico per 3 scale temporali a Foggia: - annuale - stagione di crescita del pomodoro (da aprile ad agosto) - stagione secca del pomodoro (da giugno ad agosto)

17 ▲ Rischio di inondazioni ▲ Estati più calde e secche ▲ Livelli del mare ▲ Rischio di parassiti e malattie delle colture ▲ Rese delle colture, dei foraggi ▲ Salute, benessere degli animali Fonte: DG Agricoltura e sviluppo rurale, basato su relazioni dell'AEA e su studi del CCR e degli Stati membri CAMBIAMENTI CLIMATICI Possibili impatti sull'agricoltura dell'UE ▲ Precipitazioni estive ▲ Temperature invernali, inondazioni ▲ Durata del periodo vegetativo, rese ▲ Terreno agricolo adatto ▲ Organismi nocivi, rischi di malattie ▲ Disponibilità idrica ▲ Rischio di siccità, ondate di caldo ▲ Rischio di erosione dei suoli ▲ Periodo vegetativo, resa delle colture ▲ Aree di coltivazione ottimali ▲ Precipitazioni invernali, inondazioni ▲ Precipitazioni estive ▲ Rischio di siccità, stress idrico ▲ Rischio di erosione dei suoli ▲ Rese, varietà delle colture

18 EFFETTI DEI CAMBIAMENTI CLIMATICI IN AGRICOLTURA IN ITALIA (Maracchi, 2000) Parametro climaticoTrendColture erbaceeColture arboreeBoschi Aumento lunghezza periodi aridi  variazione gestione lavori (es. lavorabilità dei terreni); difficoltà semina ed emergenza colture aumento interventi irrigui (n. e/o mm/ha) aumento rischi incendi; incremento probabilità attacchi fitopatologici Giorni piovosi invernali  riduzione disponibilità idriche per le irrigazioni estivecomparsa di incendi invernali Giorni piovosi primaverili (pioggia > 40 mm)  aumento rischio di allagamento del terreno in zona di pianura; aumento rischio di erosione in zone collinari; aumento dilavamento elementi nutritici mobili Sommatoria termica GDD (5 °C) (novembre- marzo)  accelerazione sviluppo fenologico (es. cereali autunno-vernini) precocità nella ripresa vegetativa; allungamento ciclo vegetativo (minori esigenze unità freddo) ritardo dormienza autunnale (minor resistenza freddo); ritardo ripresa vegetativa primaverile (minori unità freddo) Sommatoria termica GDD (10 °C) (marzo-giugno)  riduzione del periodo di crescita frutto (es. minore accumulo di granella aumento fabbisogni irrigui (maggiore ETP) ritardo ripresa vegetativa primaverile (minori unità freddo) Frequenza eventi estremi  aumento variabilità inter-annua; aumento costi di gestione (es. assicurazioni antigrandine) Modifica copertura nuvolosa (n. giorni coperto primaverili ed estivi)  riduzione quali-quantitativa della produzione (es. proteine nella granella cereali) peggioramento caratteristiche qualitative prodotti (es. zuccheri nell’uva, consistenza e colore buccia) Il cambiamento climatico influenzerà negativamente la produttività delle colture e in particolare per primaverili-estive dell’Italia meridionale per le quali è previsto un incremento d’uso dell’acqua

19 Effetto dell’interazione tra concimazione azotata ed irrigazione Impatto dei cambiamenti climatici sul pomodoro in Capitanata e strategie di impatto riguardanti due scenari futuri: situazione attuale A = + 2 °C B = + 5 °C Si prevedono decrementi dal 10 al 26% Le curve non solo tendono verso il basso, ma anche a spostarsi verso destra

20 1. Gestione irrigua a livello del singolo appezzamento: scelta della coltura e programmazione irrigua (“irrigation scheduling”). 2. Gestione irrigua a livello aziendale: scelta dell’ordinamento colturale e della più opportuna ripartizione delle superfici e dei volumi irrigui fra le differenti colture (“crop pattern”). 3. Gestione a scala distrettuale, di comprensorio e di bacino: allocazione ottimale della risorsa idrica ai fini irrigui e non (“reservoir operation”). GESTIONE IRRIGUA: i diversi ordini di scala

21 GESTIONE TECNICA DELL’IRRIGAZIONE Fabbisogni irrigui colturali Curve resa-volume (determinazione del volume stagionale irriguo) Bilancio idrico (determinazione del momento irriguo)

22 RISPOSTA PRODUTTIVA DELLE COLTURE ALL’IRRIGAZIONE ET (% della evapotraspirazione massima)

23 Possibili strategie - RIUSO ACQUE REFLUE - URBANE - AGRO-INDUSTRIALI RISPARMIO IDRICO SALVAGUARDIA DELLA RISORSA IDRICA Programmazione irrigua Irrigazione deficitaria Deficit idrico programmato VALORIZZAZIONE DELL’ACQUA (temi di ricerca) MIGLIORAMENTO GENETICO CULTIVAR RESISTENTI AGLI STRESS IDRICI

24 PROGRAMMAZIONE IRRIGUA Irrigazione a goccia non irrigare tutta la superficie del terreno; non bagnare la superficie delle foglie; annullare l’effetto negativo del vento sulle perdite di acqua. Bilancio Idrico = piogge – consumo idrico colture Criterio evapotraspirometrico ETc = ET 0 x Kc 90-95%

25 Consumi idrici del pomodoro in Capitanata

26 REGIME IRRIGUO A DEFICIT IDRICO REGOLATO REGIME IRRIGUO A DEFICIT IDRICO PERMANENTE Relazione generalizzata tra decremento relativo di resa ed evapotraspirazione relativa I = erba medica, girasole, barbabietola da zucchero II = cavolo, sorgo, soia, tabacco, frumento III = fagiolo, patata, pomodoro, melone, peperone, cipolla ecc. IV = mais, canna da zucchero ecc. VALORIZZAZIONE DELL’ACQUA - EFFICIENZA D’USO Coefficiente di risposta produttiva all’acqua (k y ) Ya/Ym = 1 – k y (1 – ETa/ETc) pomodoro k y = 1,05

27 TECNICHE FINALIZZATE AD ESALTARE L’EFFICIENZA DELL’ACQUA D’IRRIGAZIONE 1. Regime irriguo a deficit idrico permanente (RDI) 2. Regime irriguo a deficit idrico regolato nelle diverse fasi fenologiche (FDI) 3. Irrigazione parziale dell’apparato radicale (PRD) Irrigazione parziale dell’apparato radicale, con una metà in asciutto e l’altra in irriguo (alternativamente) al fine di sfruttare sia l’idratazione dei tessuti dovuta all’irrigazione sia i meccanismi di difesa dovuti allo stress. IRRIGAZIONE DEFICITARIA Somministrazione di volumi di adacquamento leggermente inferiori a quelli effettivamente richiesti dalle piante, nelle fasi più tolleranti allo stress idrico, irrigare abbondantemente nelle fasi fenologiche critiche corrispondenti ad una elevata sensibilità alla carenza idrica. Somministrazione di volumi di adacquamento leggermente inferiori a quelli effettivamente richiesti dalle piante durante l’intero ciclo di coltivazione

28 Deficit Idrico Permanente (RDI) Deficit Idrico Fenologico (FDI) Irrigazione deficitaria alternata Partial root drying (PRD) TECNICA DELL’IRRIGAZIONE DEFICITARIA BASATA SULLO STRESS IDRICO CONTROLLATO

29 FASI100% ETc 60% ETc 60-80-60% ETc 0% ETc Attecchimento della pianta-formazione dei primi palchi fiorali (F1) 10060 0 Formazione dei primi palchi fiorali- invaiatura delle bacche dei primi palchi (F2) 10060800 Invaiatura delle bacche dei primi palchi- raccolta (F3) 10060 0 PROVA SPERIMENTALE POMODORO (irrigazione deficitaria) Durata delle fasi del ciclo e volumi irrigui somministrati 16%

30 Effetto delle differenti tesi idriche sulla produzione commerciabile Lettere diverse corrispondono a valori significativamente differenti per P  0,01 secondo il test di Tukey. 5%

31 Stadio fenologico Regime idrico (% restitution of maximum evapotranspiration – ETc) “deficit idrico permanente” “deficit idrico fenologico” (PDI) FI 75 RDI 50 RDI 75-100-75 PDI 50-100-50 PDI 50-75-50 PDI transplant - flowering of the first truss (f1) 10075507550 flowering of the first truss - fruits breaking colours of the first truss (f2) 1007550100 75 fruits breaking colours of the first truss - harvest (f3) 10075507550 Prova sperimentale su coltura di pomodoro da industria a Foggia

32 Water regimes (% ETc) Mark. Yield (t ha -1 ) 11% 23 % 34 % I risultati ottenuti mostrano che i regimi RDI consentono un risparmio idrico con lievi influenze sui parametri fisiologici e sulla riduzione della produzione commerciabile. RISPARMIO IDRICO

33 PRD Water regimes (% ETc) Mark. Yield (t ha -1 ) Questi risultati sono importanti specialmente nelle regioni semi-aride dove c’è un urgente bisogno di adottare tecniche irrigue basate su strategie di riduzione idriche. Prova sperimentale su coltura di pomodoro Partial root drying

34 Sistema di acquisizione dati senza cavi SISTEMI DI SUPPORTO ALLE DECISIONI IDRICHE

35 SENSORI DI UMIDITA’ DEL TERRENO (Frequency Domain Reflectometry - FDR) CENTRO DI CONTROLLO AZIENDALE - FIORDELISI Server Progetto InTERRA Monitoraggio qualitativo acque -pH; - Solidi sospesi; -Nitrati; -Cloruri; -Indicatori microbiologici Programmazione irrigua - Volumi irrigui erogati Campo UTILIZZO DI SISTEMI INNOVATIVI BASATI SU SENSORI WIRELESS NELLA PROGRAMMAZIONE IRRIGUA DEL POMODORO

36 SENSORI DI UMIDITA’

37 CENTRALINA DI CAMPO - comunicazione con il sensore di umidità del terreno; - invio delle misure tramite il modulo radio con cui è interfacciata la centralina.

38 SOFTWARE GESTIONALE (WATERSAVE)

39 Sistemi informatici interattivi costituiti da: un insieme di database Algoritmi che simulano il sistema suolo-pianta- atmosfera Sistemi di monitoraggio dello stato idrico del terreno e della pianta (sensori wireless) Interfaccia utente Essi possono aiutare gli operatori agricoli alle decisioni relative alla gestione irrigua (es. momento d’intervento irriguo, volume di adacquamento, priorità in base alle soglie di stress a livello aziendale) SISTEMI DI SUPPORTO ALLE DECISIONI IDRICHE - SSD

40 Esempio di funzionalità dell’applicazione di SSD Hydro Tech per smartphone Esempio di applicazione su tablet, relativa alla programmazione irrigua

41 Per quanto riguarda l’IRRIGAZIONE DEFICITARIA I risultati ottenuti mostrano che i regimi carenzati RDI e PRD consentono un risparmio idrico con lievi influenze sui parametri fisiologici e sulla riduzione della produzione commerciabile. Questi risultati sono importanti specialmente nelle regioni semi-aride dove c’è un urgente bisogno di adottare tecniche irrigue basate su strategie di riduzione idriche.. CONCLUSIONI Rispetto alla normale pratica irrigua utilizzata dall’imprenditore (tesi TRAD), l’applicazione dei criteri di programmazione irrigua ha permesso un risparmio nel consumo della risorsa idrica pari al 16%; la differenza in termini produttivi tra la due tesi è risultata invece solo del 5%. Nella tesi gestita secondo i criteri di programmazione irrigua si è quindi realizzato un più efficiente utilizzo dell’acqua da parte della coltura rispetto alla tesi gestita dall’imprenditore come evidenziato anche dal valore più elevato di WUE. TECNICHE IRRIGUE VOLTE AL RISPARMIO IDRICO

42 PLANT BREEDING “Over the last century plant breeders have inadvertently se- lected for higher water use efficiency by selecting for higher yielding ability” (Hsiao 1993) watered stressed High Yielding cultivar Landrace High productive cutivars mantein an higher YWUE both in well irrgated than in water stress conditions respect to landrace varieties

43 Decreto Legge n. 152/2006 del Ministero dell’Ambiente n. 152 del 3 aprile 2006 (testo unico in materia ambientale) Art. 99 (Riutilizzo dell’acqua) Invita il Ministero dell’Ambiente, con proprio decreto, ad emanare le norme tecniche per il riutilizzo delle acque reflue Invita le regioni, nel rispetto dei principi della legislazione statale e sentita l’autorità di vigilanza, ad adottare norme e misure volte a favorire il riutilizzo delle acque reflue depurate (Decreto Legge 185 del 12/6/2003) (Delibera n. 662 del 23/5/2006) RIUTILIZZO ACQUE REFLUE Legge Regionale Regione Puglia 27/2008 Limiti per il riutilizzo, ParametriUnità di misuraValore limite Sezione 1 Solidi sospesi totalimg L -1 10 BOD 5 mg L -1 20 CODmg L -1 100 Escherichia coliUFC 100 mg L -1 10 su 100 ml (80% dei campioni) 100 (valore puntuale massimo) Salmonellamg L -1 assente Sezione 2 pH6 – 9,5 SAR10 Materiali grossolaniassenti Conducibilità elettricaμS cm -1 3.000

44 Inquadramento generale: il riuso in Puglia, alcuni numeri –2009: studio specifico del PTA della Regione Puglia riporta un elenco degli impianti più aggiornato, in cui cresce: il numero degli impianti di depurazione adeguati per il riuso delle acque reflue (n°42) quelli in fase di adeguamento (n°81). – 2002: In Puglia, si contano 186 depuratori urbani esistenti, di cui solo 32 sono predisposti per il riuso dei reflui affinati –2006: Delibera della Giunta Regionale del 23 maggio 2006, n. 662 relativa agli Adempimenti previsti dal DM185/2003, in cui vengono riportati: l’elenco degli impianti di depurazione adeguati per il riuso delle acque reflue (n°37); l’elenco di quelli in fase di adeguamento (n°22).

45 Sulla base dello studio del 2009 è stato possibile effettuare una quantificazione dei volumi di acqua trattata attualmente recuperati attraverso gli impianti di riuso esistenti e quelli che si otterrebbero una volta completati i lavori di adeguamento e di realizzazione delle “proposte” progettuali. SCENARIO ATTUALE : 105 Mm 3 SCENARIO FUTURO : 160 Mm 3 Inquadramento generale: il riuso in Puglia, alcuni numeri

46 Superficie potenzialmente irrigabile circa 151.747 ettari Popolazione di 4,087 milioni di abitanti Con 187 impianti in esercizio Produce circa 1.247.239 m 3 /giorno di acque reflue Con un volume stagionale 3.000 m 3 /ha/anno Fonte: Report sulla depurazione in Puglia 2013 STIME PUGLIA

47 Monitoraggio delle caratteristiche fisiche, chimiche e microbiologiche delle acque reflue depurate con trattamento secondario del Consorzio per l'Area di Sviluppo Industriale di Foggia (ASI) di Foggia (biennio 2008-2009). ATTIVITA’ DI RICERCA SVOLTA - UNIFG Progetto PON INnovazioni TEcnologiche e di processo per il Riutilizzo irriguo delle acque Reflue urbane e Agro- industriali ai fini della gestione sostenibile delle risorse idriche (In.Te.R.R.A.) (anni 2012-2015).

48 Il volume annuale degli effluenti del trattamento secondario è di circa 600.000 m 3 /anno, dei quali circa 25.000 m 3 /mese da novembre a giugno e 80.000 m 3 /mese da giugno ad ottobre. Pertanto, disponendo all’uscita del depuratore di una portata media nel mese di punta di 35,9 l/s, la superficie irrigabile risulta di circa 92 ettari. Nei diversi mesi sono state effettuate le analisi fisico- chimiche e microbiologiche i cui risultati sono riportati successivamente. Risultati del monitoraggio area ASI

49 BOD and COD values were always below the legal limit; only few water samples showed very high BOD values (about 67 mg/l) and COD values (about 206 mg/l) Total phosphorus content was considerably above the legal limit, displaying values ranged from 3.82 to 105 mg/l. Total nitrogen concentration was higher than the legal limit in 50% of samples (from 16 to 23 mg/l), while ammoniacal nitrogen concentration resulted always above the legal limit with values that ranged from 6 to 23 mg/l. The high values of phosphorus and nitrogen, although largely in excess of legal limits, might not be considered worrying for irrigation effluent reuse. Indeed, the nutrients brought to the soil and the crops by treated wastewater might help to limit the need for synthetic fertilizers.

50 ParametersValues pH7.21 Electric conductivity (µS7cm)1283 SAR index2 Sodium (Na) (mg/l)96.3 Magnesium (Mg) (mg/l)18.0 Calcium (Ca) (mg/l)100.4 Phosphorus (P) (mg/l)31.0 Total nitrogen (N) (mg/l)14.6 Ammoniacal nitrogen (N-NO 4 ) (mg/l)9.0 Table 1. Characteristics of effluent from wastewater secondary treatment plant located in the industrial area of Foggia (average values) In table 1 the average values of several chemical and physical parameters of secondary treated agro-industrial wastewater are reported. Phosphorus and total nitrogen concentration were equal to 31 and 15 mg/l respectively. These nutrients amounts may be taken into account for the determination of crops nutritional balance. Therefore, the application of an irrigation volume of treated wastewater equal to 3,000 m 3 /ha brings a nutrient amount of 90 kg ha -1 of phosphorus and 45 kg ha -1 of nitrogen. Risultati del monitoraggio area ASI

51 Risultati del monitoraggio acque reflue depurate con trattamento secondario area ASI Foggia Per quanto concerne i parametri fisico-chimici fuori limite le acque effluenti dal depuratore, mentre risultano idonee allo sversamento in corpi idrici recettori, in quanto rientrano nei limiti imposti dalla normativa vigente, non lo sono per il riutilizzo agricolo e/o industriale, per il quale occorrono interventi di affinamento con un sistema terziario di affinamento posto a valle dell’impianto esistente, consistente in filtrazione a membrana (microfiltrazione, MF, o ultrafiltrazione, UF) o filtrazione su teli/tessuto e disinfezione, accumulo e post disinfezione in linea (UV). Per la presenza nei reflui dei nutrienti azoto e fosforo è stato proposta una richiesta di deroga rispetto ai limiti imposti dal D.M. 185/2003. - Per quanto riguarda i parametri igienico-sanitari le principali criticità rispetto al riuso irriguo dei sono rappresentate da un’elevata concentrazione di batteri (Escherichia coli) e nel 50% dei casi la presenza di Salmonella e in qualche caso di metalli pesanti occorre un’adeguato affinamento di queste acque per essere idonee all’utilizzo irriguo.

52 Partners AQUASOIL srl - Fasano Progetto PON Titolo INnovazioni TEcnologiche e di processo per il Riutilizzo irriguo delle acque Reflue urbane e Agro-industriali ai fini della gestione sostenibile delle risorse idriche (In.Te.R.R.A.) Progetto cofinanziato nell’ambito del programma italiano “PON/Ricerca e Competitività 2007-2013” UNIV. BARI ( prof. P. Rubino) UNIV. LECCE IAM - Bari UNIV. FOGGIA (prof. E. Tarantino) CNR-IRSA (dott. A. Lopez) Obiettivo L’obiettivo generale del progetto di ricerca è quello di sviluppare, sperimentare, definire e proporre innovazioni sostenibili, tecnologiche e gestionali, che promuovano sul territorio, regionale e nazionale, una diffusa e reale implementazione della pratica del riuso irriguo di acque reflue depurate, urbane e agro-industriali. C.R.A. SCA - Bari INTESIS srl - Bari BIOTEC srl Molfetta FIORDELISI srl - Foggia ECOIMPIANTI SUD srl - Brindisi SERECO srl - Noci (BA) ELETTR. CMC srl - Foggia UNITÀ DI RICERCA DELL’UNIVERSITA’ DI FOGGIA - Acque reflue urbane (campo di Trinitapoli - BAT) carciofo - Acque agro-industriali (azienda Fiordelisi srl – Stornarella - FG) pomodoro da industria cavolo broccolo Su ciascuna coltivazione sono state confrontate l’impiego di: - acque affinate (con tecnologia innovativa) - acque depurate (trattamento primario e secondario) - acque convenzionali (da pozzo o da consorzio irriguo) RILIEVI AGRONOMICI, CHIMICO-FISICI E MICROBIOLOGICI

53 Bacterial indicatorsSWTWFW Water source (CFU 100 ml -1 ) E. coli1.3 ×10 6 ±5.8 ×10 5 0.7 ×10±0.4 ×100 Fecal coliforms1.4 ×10 6 ±5.1 ×10 5 1.2 ×10 2 ±8.3 ×100.2 ×10 2 ±0.5 ×10 Soil (CFU 100 g -1 ) E. coli000 Fecal coliforms6.6 ×10 4 ±6.2 ×10 4 8.6 ×10 2 ±4.3 ×10 2 1.5 ×10 3 ±4.8 ×10 2 Artichoke leaves (CFU 100 g -1 ) E. coli000 Fecal coliforms1.5 ×10 5 ±1.0 ×10 4 1.6 ×10 4 ±1.4 ×10 4 1.3 ×10 3 ±9.1 ×10 2 Artichoke buds (CFU 100 g -1 ) E. coli000 Fecal coliforms2.6 ×10 2 ± 2.3 ×109.8 ×10 2 ±7.7 ×10 2 6.8 ×10 2 ± 2.2 ×10 2 Indicatori microbiologici nelle acque irrigue, nel suolo, nelle piante e nei capolini di carciofo ACQUE REFLUE URBANE - TRINITAPOLI RISULTATI CARCIOFO Assenza di Salmonella

54 Treatments Marketable heads (n. ha -1 ) Na + K+K+ Mg 2+ Ca 2+ F-F- Cl - NO 3 - PO 4 3- SO 4 2- MainSecondaryTotal Water irrigation treatment (WT) FW 20907 a 74740 a 95647 a 339.2 b 2213.3 a 254.2 a 840.5 a 103.3 a 817.7 b 54.0 b 2125.5 a 545.2 b SW 19987 a 77348 a 97335 a 410.6 a 2142.8 a 274.5 a 843.8 a 101.9 a 865.2 a 65.9 a 2192.8 a 667.6 a TW 21973 a 74309 a 96282 a 380.1 a 2226.3 a 280.0 a 910.1 a 102.2 a 869.3 a 62.8 a 2412.1 a 700.6 a Risultati quanti-qualitativi della produzione del carciofo sottoposti al’irrigazione con acque: convenzionale da falda e reflue con trattamento di depurazione secondario e terziario FW = fresh water SW = secondary-treated wastewater TW = tertiary-treated wastewater ACQUE REFLUE URBANE - TRINITAPOLI RISULTATI CARCIOFO (2 anni)

55 ESIGENZE DI PRODOTTO  Migliorare la sicurezza alimentare, la qualità salutistica, funzionale, nutrizionale, sensoriale e d’impiego ESIGENZE DI PROCESSO  Ridurre i consumi energetici e idrici molto incidenti sui costi di produzione  Abbattere i costi di smaltimento e ridurre l’impatto ambientale attraverso LA GESTIONE E LA VALORIZZAZIONE DEI REFLUI (riuso irriguo in agricoltura o nella stessa azienda) e degli scarti (come ammendanti agricoli, come combustibile o come estrazione di sostanze nutritive) Comparti agro-industriali: dell’olivo da olio e da mensa, del vino, lattiero-caseario, dei prodotti ortofrutticoli di IV gamma e delle conserve ESIGENZE TECNOLOGICHE DELLE AZIENDE (Bisogni di investimenti emersi da interviste di numerose aziende - ARTI, 2008) INDUSTRIA AGROALIMENTARE PUGLIESE RIUTILIZZO DELLE ACQUE AGROINDUSTRIALI

56 Indicatori microbiologici nelle acque irrigue, nel suolo, nelle piante e nei prodotti di pomodoro da industria e cavolo broccolo TOMATO 2012 BROCCOLI 2012-2013TOMATO 2013 Source Irrigation water Significances Irrigation water Significances Irrigation water Significances Bacterial indicator GWSWGWSW TW GWSW TW Water (CFU 100 ml -1 ) E. coli7.0±13.04.0x10 3 ±2.9x10 3 * 01.6 x10 4 ±1.3x10 4 0*01.6x10 4 ±1.0x10 4 7.3x10 2 ±1.2x10 3 * Fecal coliformsnd * 1.4±1.01.4x10 5 ±1.3x10 5 0.33±0.58*1.6x10±3.6x105.4x10 2 ±2.8x10 2 1.0x10 3 ±6.3x10 2 * Fecal Enterococci9.0±15.03.8x10 3 ±1.9x10 3 2.1x10±1.6x101.17x10 6 ±3.3x10 5 0.33±0.58*4.5±7.74.3x10 4 ±2.7x10 4 1.5x10 3 ±1.0x10 3 * Soil (CFU g -1 ) E. coli00ns 000 000 Fecal COLIFORMS1.2x10 3 ±5.4 x 10 2 1.4x10 3 ±5.2x10 2 ns 3.4x10 3 ±2.2x10 3 5.4x10 3 ±2.5x10 3 8.2x10 2 ±9.6x10 2 ns4.0x10±2.9x102.0x10 2 ±1.8x10 2 8.3x10±4.2x10ns Total heterotrophic counts3.7×10 6 ±1.0 x 10 5 4.0×10 6 ±1.6x10 6 ns 4.7x10 5 ±1.6x10 5 4.0x10 5 ±1.4x10 5 2.0x10 5 ±1.2x10 5 ns5.7x10 5 ±4.1x10 5 1.0x10 6 ±8.5x10 5 5.3x10 5 ±1.9x10 5 ns Plant (CFU g -1 ) E. coli00 000000ns Fecal COLIFORMS1.5 x10 2 ±3.2 x101.8x10 2 ±4.8 x10ns 6.5x10 2 ±4.2x10 2 4.5x10 2 ±2.3x10 2 2.5x10 2 ±1.8x10 2 ns002.0±1.6ns Total heterotrophic counts1.8 x10 4 ±2.8 x10 3 1.6x10 4 ±3.5x10 3 ns 1.2x10 4 ±5.2x10 3 6.5x10 3 ±1.9x10 3 1.2x10 4 ±2.5x10 3 ns6.0x10 3 ±1.5x10 3 3.2x10 3 ±1.9x10 3 1.0x10 4 ±1.8x10 3 ns Yield (CFU g -1 ) E. coli00ns 000 000 Fecal COLIFORMS1.7x10 2 ±6.0 x102.3x10 2 ±6.2 x10ns6.2x10±1.5x105.8x10±3.3x10 5.5x10±2.3x10 ns00 1.2x10±9x10ns Total heterotrophic counts5.5x10 3 ±2.3 x10 3 7.4x10 4 ±2.0 x10 4 ns4.5x10 3 ±1.0x103.5x10 3 ±2.2x10 3.6x10 3 ±2.3x10 ns6.0x10 3 ±1.3x10 3 6.0x10 4 ±1.9x10 4 5.1x10 4 ±1.2x10 4 ns RISULTATI ACQUE REFLUE AGROINDUSTRIALI

57 Total fungi detected in the soil samples from 30 cm depth for the different sampling dates during the tomato crop cycle following irrigation with groundwater and secondary-treated wastewater (as indicated). Data are means ±standard error (n = 3). The significant interactions between the treatments and sampling dates are indicated by different letters (P ≤0.05; Tukey’s test) Popolazione fungina nel terreno

58 TOMATO 2012 Treatments § MY (Mg ha -1 ) MYP (Kg plant -1 ) DM (% f.m.) MD (cm) Cl SSC (°Brix) pH NO 3 -N (mg 100 g -1 ) GW 82.88±9.473.06±0.297.44±0.114.22±0.321.03±0.035.73±0.124.54±0.04 a1.32±0.10 a SW 79.05±4.762.93±0.157.52±0.214.44±0.040.97±0.045.53±0.104.35±0.04 b0.92±0.06 b BROCCOLI 2012-2013 MY (Mg ha -1 ) MYP (g plant -1 ) MD (cm) DML (% f.m.) DMS (% f.m.) DMH (% f.m.) NO 3 -N stem (mg 100 g -1 of f.m.) NO 3 -N head (mg 100 g -1 of f.m.) GW 25.1±5.0955±12813.4±0.914.0±0.113.3±0.612.6±0.4333.8±115.8 a257.7±65.1 a SW 26.6±1.4916±4613.5 ±0.913.6±0.414.9±0.413.5±0.8224.1±62.7 b11.20±0.07 b TW 29.2±1.8 871 ±105 28.6 ±1.2 14.2 ±1.0 13.6 ±0.8 12.5 ±07178.2 ±72.0 39.7 ±15.9 TOMATO 2013 Treatments § MY (Mg ha -1 ) MYP (Kg plant -1 ) DM (% f.m.) MD (cm) Cl SSC (°Brix) pH NO 3 -N (mg 100 g -1 ) GW 18.55±4.652.75±0.127.68±0.844.18±0.10 1.12±0.03 5.97±0.334.45±0.032.21±0.13 SW 18.86±4.362.79±0.117.33±0.254.12±0.09 1.13±0.04 5.81±0,274.43±0.031.62±0.032 TW 18.74±4,34228±0.106.85±0.773.97±0.61.13±0.095.78±0.144.43±0.031.74±0.29 Data are means ±standard error Values followed by different letters in each column are significantly different (P ≤0.05; T-test) For tomato: MY, marketable yield; MYP, marketable fruit per plant; DM; dry matter; FM, fresh matter; MD, mean diameter (n = 162; 3 replicates ×54 plants/plot) Cl, colour index; NO 3 -N, nitrate content (n = 30; 3 replicates ×10 fruit/plot) For broccoli: MY, marketable yield; MYP, marketable heads per plant; MD, mean diameter; DML, dry matter of leaf; DMS, dry matter of stem DMH, dry matter of heads (n = 162; 3 replicates ×54 plants/plot) NO 3 -N stem, nitrate content of stem; NO 3 -N head, nitrate content of head (n = 30; 3 replicates ×10 heads/plot) Parametri produttivi del pomodoro da industria e del cavolo broccolo sottoposti al’irrigazione con acque: convenzionale da falda e reflue con trattamento di depurazione secondario e terziario RISULTATI ACQUE REFLUE AGROINDUSTRIALI

59 Valori medi dei principali indicatori di contaminazione fecale riscontrati sulle parti eduli al momento della raccolta Campione Coli TotaliColi fecaliEscherichia coliSalmonella u.f.c/10 g Presenza/Assenza Pomodoro Controllo20107Assente Pomodoro Effluente terziario1008015Assente Pomodoro Lagunaggio10000Assente Finocchio Controllo200Assente Finocchio Effluente terziario400Assente Finocchio Lagunaggio400Assente Pomodoro Controllo100Assente Pomodoro Effluente terziario100Assente Pomodoro Lagunaggio522Assente Finocchio Controllo000Assente Finocchio Effluente terziario000Assente Finocchio Lagunaggio1040Assente Lattuga Controllo1204022Assente Lattuga Effluente terziario1126518Assente Lattuga Lagunaggio5004305Assente Lattuga Controllo2000Assente Lattuga Effluente terziario2300Assente Lattuga Lagunaggio2273Assente PON – UNIBA (Trinitapoli)

60 In conclusione il RIUTILIZZO ACQUE REFLUE URBANE E AGROINDUSTRIALI Anche se i parametri microbiologici (Escherichia coli) dei reflui secondari e a volte i terziari (per mal funzionamento dell’impianto) erano al di sopra dei limiti legali per il riuso irriguo, nessuna presenza di Escherichia coli e Salmonella sono state rilevate sul terreno, sulle piante e sui prodotti commerciabili. Nessun effetto negativo è stato rilevato sulla quantità e qualità della produzione sulle colture di pomodoro da industria, cavolo broccolo e carciofo. Pertanto, il riuso in agricoltura dei reflui depurati se implementato, gestito e controllato in modo corretto non comporta alcun rischio nè per gli operatori agricoli, nè per le colture ed i suoli irrigati, nè per I consumatori finali..

61  L’agricoltura è spesso al centro delle problematiche della sostenibilità delle risorse idriche, specialmente nell’area mediterranea dove essa è il settore che preleva volumi idrici superiori agli altri.  Ai fini del risparmio idrico esiste un numero indefinito di possibilità d’intervento di tipo tecnico, da differenziare in rapporto alle specifiche condizioni in cui si origina il problema e dove la ricerca scientifica ha un ruolo determinante, attraverso: - il conseguimento di valori elevati di efficienza irrigua - la razionalizzazione dell’uso dell’acqua in azienda - la valorizzazione della risorsa idrica attraverso nuove tecniche di “irrigazione deficitaria” - lo sviluppo dei sistemi di supporto alle decisioni irrigue, consistenti in sistemi informativi interattivi - il recupero delle acque reflue  Questi problemi possono essere risolti attraverso: - migliore gestione delle risorse idriche e delle infrastrutture - il progresso della tecnologia e dei metodi della valutazione del consumo idrico.  Il ruolo della ricerca è fondamentale per il monitoraggio della risorsa idrica.  Lo sviluppo dei sistemi di supporto alle decisioni irrigue, che consistono in sistemi informativi interattivi CONCLUSIONI