MODELLO DI SIMULAZIONE PER UNA GESTIONE RAZIONALE DELL'IRRIGAZIONE Prof. Fabrizio Quaglietta Chiarandà - Università di Napoli Federico II Prof. Marco Acutis – Università Statale di Milano

RAZIONALIZZARE L'IRRIGAZIONE Perchè? Aleatorietà delle riserve Costi crescenti di acqua e manodopera Come? Riducendo gli sprechi: (empirismo  approccio tecnico-scientifico) 1.Distribuire l'acqua quando serve e nella giusta quantità 2.Evitare perdite per percolazione profonda (conoscenza del terreno e delle piante) 3.Evitare perdite per ruscellamento superficiale ed evaporazione (caratteristiche degli impianti)

CARATTERISTICHE IDROLOGICHE DEI TERRENI Dipendono dalla TESSITURA e dalla STRUTTURA Capacità massima (Ψ=0) Capacità di campo (Ψ=-0.3 bar) Punto di appassimento (Ψ=-15 bar) Acqua di percolazione (nei macropori, tensione < gravità) Acqua capillare (nei micropori, tensione > gravità) Acqua igroscopica (indisponibile per le piante)

CIM, CIC e Pa sono valori di UMIDITA’ % in genere riferiti al Peso secco del terreno (U ps ). La differenza tra CIM e CIC (CIM – CIC) costituisce l’acqua di percolazione o gravitazionale non disponibile per le piante. La differenza tra CIC e Pa, invece costituisce l’acqua (sempre espressa in %) disponibile o utilizzabile per le piante. Ad o AU = CIC – Pa C.I.M C.I.C P.a. Acqua gravitazionale Acqua disponibile Acqua non disponibile Acqua % Il valore di CIM, CIC e Pa dipende dalla porosità del terreno e, quindi, dalla sua struttura e tessitura. In particolare l’Ad cresce passando da un terreno sabbioso ad uno argilloso ben strutturato.

Riserva utilizzabile (Ru): E’ l’acqua disponibile (o utilizzabile) per le piante riferita all’unità di superficie del terreno ed espressa in mm o m 3 ha -1 dove Ad vol = Acqua disponibile in volume (= Ad ps * d) s = Strato di terreno interessato dalle radici (in mm) d = Densità apparente del Terreno Man mano che l'acqua nel terreno diminuisce, quella che resta viene trattenuta con una forza via via maggiore. Al di sotto di un certo limite (diverso da una specie all'altra) le piante, incontrando maggiore difficoltà nell'assorbimento, tendono a ridurre la traspirazione (Umidità critica)

Punto di Appassimento Umidità critica Parte solida (50%) Acqua igroscopica (5%) Acqua disponibile con difficoltà crescente (20%) Acqua facilmente disponibile (15%) Acqua gravitazionale (15%) Parte solida (50%) Acqua igroscopica (5%) Acqua disponibile con difficoltà crescente (20%) Acqua facilmente disponibile (15%) Parte solida (50%) Acqua igroscopica (5%) Acqua disponibile con difficoltà crescente (20%) DISPONIBILITA' DI ACQUA NEL TERRENO CONSUMI IDRICI IN FUNZIONE DELLA DISPONIBILITA' DI ACQUA NEL TERRENO Capacità di Campo

Evapotraspirazione (ET) Il consumo idrico totale di una coltura lo possiamo considerare come la risultante di due componenti che interagiscono: COLTURALE Sviluppo vegetativo determinato da: Clima, fertilità del terr., disponibilità idriche, caratteristiche della pianta (LAI), fase fenologica. AMBIENTALE Domanda evaporativa determinata da: temperatura, radiaz., UR, vento, disponobilità idrica, caratteristiche del terr. EVAPORAZIONE DAL TERRENO TRASPIRAZIONE DELLA PIANTA EVAPOTRASPIRAZIONE

Stima dell'evapotraspirazione ETo = ET di riferimento: domanda evaporativa dell'ambiente di coltivazione, dipende solo dal clima, si calcola mediante modelli (es. Penman- Monteith) o mediante formule empiriche (es. Hargreaves) ETc = ET massima: consumo di una coltura in condizioni idriche ottimali e senza alcuna limitazione = ETo * kc (kc = coeff. colturale che varia durante il ciclo vegetativo) ETa = ET effettiva: consumo di una coltura in condizioni reali = ETc * kd (kd = coeff. di deficit che dipende dalla disponibilità idrica) Hargreaves

Caratteristiche del modello Considera il terreno come un serbatoio (ipotesi semplificatoria), le cui dimensioni crescono con l'approfondirsi dell'apparato radicale.serbatoio Calcola la quantità di acqua che esso può contenere (RU) in base alle sue caratteristiche idrologiche (CIC e PA). Calcola il consumo idrico della coltura in base all'ET, tenendo conto della fase in cui essa si trova (kc) e delle disponibilità idriche presenti nel terreno (kd). Sottraendo giorno per giorno l'acqua consumata, simula l'andamento della riserva idrica nel terreno. Quando questa raggiunge il limite prefissato (es. umidità critica), calcola il volume da erogare.

DIAGRAMMA DI FLUSSO DEL MODELLO INPUT (giornaliero) T max T min Piogge INPUT COLTURA (una tantum - schede default)schede default Kc maxGDD per fasi Lim.crit.(AU%) Prof.rad.max INPUT SUOLO (una tantum) CIC e PA opp. TESSITURA Calcolo Kc (interpol. lin.) Calcolo Ad% (CIC-PA) Calcolo Riserva utilizzabile (RU mm =Ad * s mm ) Calcolo ETa (ETa=ETc*Kd) Calcolo profondità apparati radicali e strato di terreno (interpolazione lineare) Calcolo Eto (Hargreaves) Calcolo GDD (NOOA) INPUT Criterio di intervento e metodo irriguo Calcolo del deficit idrico MOMENTO E VOLUME DI INTERVENTO MOMENTO E VOLUME DI INTERVENTO Calcolo Kd (in base alla diminuzione della Riserva) Calcolo ETc (ETc=ETo*Kc)

SCHEDE CON DATI DI BASE PER ALCUNE COLTURE

DETERMINAZIONE DELLA RIDUZIONE DI ASSORBIMENTO DI ACQUA DOVUTO A CARENZA IDRICA NEL SUOLO P.A.Lim.Crit.C.I.C. Al di sotto di un limite critico la pianta riduce la traspirazione linearmente, fino a 0 al punto di appassimento: per  suolo < Lim.Crit. per Lim.Crit. <  suolo < C.I.C. Kd =1

DATI DI BASE RELATIVI ALLA COLTURA (Kc per le colture arboree)

SOMME TERMICHE E GRADI UTILI GIORNALIERI Si presuppone che la pianta per passare da una fase all’altra del suo ciclo debba accumulare una certa quantità di gradi utili di temperatura (Growth Daily Degrees = GDD) COLTURA Cardinali termici (°C) Σ termiche per fasi (°C) minmaxEmerg.FiorituraRaccolta Mais classe Mais classe Tabacco Pomodoro Melone

DATI DI BASE RELATIVI ALLA COLTURA (GDD, Kc max, Prof. Radici, AU critica)

DATI DI BASE RELATIVI AL TERRENO (CIC e PA oppure Tessitura)

INTERVENTI IRRIGUI DURANTE L’INTERO CICLO

INTERVENTI IRRIGUI IN CORRISPONDENZA DI FENOFASI PREFISSATE

SCHERMATA DI BASE CON LA VISUALIZZAZIONE DI TUTTE LE COLONNE

Σ GDD CALCOLO DELLA PROFONDITA’ RADICALE PER INTERPOLAZIONE LINEARE TRA 0 E PROF. MAX

CALCOLO DEI GRADI UTILI GIORNALIERI (GDD) E DELLE SOMME TERMICHE (Σ GDD) dove: T 0 = temperatura al di sotto della quale la pianta non cresce Somma termica dove: n = n° di giorni del periodo considerato

time (GDD) CALCOLO DEL COEFFICIENTE COLTURALE (Kc) PER INTERPOLAZIONE LINEARE

SCHERMATA DI BASE CON LA VISUALIZZAZIONE DI TUTTE LE COLONNE Intensità ROSSO = Intensità STRESS

SCHERMATA DI BASE CON LA VISUALIZZAZIONE DI TUTTE LE COLONNE

SCHERMATA DI BASE SEMPLIFICATA (Visualizzazione solo di alcune colonne )

1° ESEMPIO

2° ESEMPIO

3° ESEMPIO dati simulatidati misurati