IRRIGAZIONE Somministrazione di acqua alla coltura mirante a colmare i fenomeni di carenza idrica che si verificano nel momento in cui l’evapotraspirazione è superiore alle precipitazioni

IRRIGAZIONE normale Irrigazione umettante ausiliaria di soccorso

Acque per l’irrigazione QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Acque per l’irrigazione Acque convenzionali Superficiali fiumi, canali, laghi naturali o artificiali. Sotterranee sorgenti, pozzi. Depurazione di acque marginali, acque saline, acque reflue, acque inquinate

Differenza tra acque di superficie e sotterranee QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Temperatura Differenza tra acque di superficie e sotterranee in colture tolleranti Tw = 2/3 + 1°C Ta Acqua fredda in colture poco tolleranti Tw = 3/4 + 1°C Ta Accorgimenti per l’uso di acque fredde Sosta in vasche di raccolta Interventi nelle ore meno calde Sistemi irrigui idonei Volumi ridotti e turni frequenti

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Solidi totali (TS) Tutte le sostanze disciolte e in sospensione in un’acqua naturale o di scarico, vengono indicate come solidi totali. La determinazione dei solidi totali si esegue sottoponendo un campione d'acqua per evaporazione in stufa termostatata a 105°C. Solidi totali (mg/l) = (M1 - M0) x 1000 / VCampione dove: M1 = massa in mg della capsula e del residuo dopo essiccamento; M0 = massa in mg della capsula vuota; VCampione = volume in mL di campione sottoposto ad analisi.   Es. M1 = 10,0236 g = 10023,6 mg M0 = 10 g = 10000 mg VCampione = 100 ml 10023,6 – 10000 = 23,6 mg TS = 23,6x1000/100 = 236 mg/l

Solidi disciolti totali QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Parte dei solidi totali presente in sospensione in un campione d’acqua che può essere separato su un filtro a membrana con porosità di 0,45 μm Dimensioni > di 0,45 μm Solidi sospesi totali TSS Solidi totali Solidi disciolti totali TDS Rappresentano il residuo del filtrato Dimensioni < di 0,45 μm Solidi disciolti totali Il campione viene essiccato a 180 °C (per acque a basso contenuto di sostanza organica facilmente volatilizzabile) Residuo fisso a 180 °C Il campione viene riscaldato in muffola a 500 °C (per acque con elevato contenuto in sostanza organica) Residuo fisso a 500 °C

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Solidi sospesi totali (TSS) (minerali e organici) (mg l-1 – g m-3) Differenza tra acque di superficie e sotterranee Utilità nell’uso di acque torbide azione ammendante azione concimante Azione dannosa delle acque torbide depositi negli invasi e nei canali occlusione degli irrigatori e delle tubazioni imbrattamento delle piante contenuto di sostanze inquinanti

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Acque reflue

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Solidi sospesi totali (rifiuti che consumano ossigeno) Sostanza organica proveniente da scarichi depurati e non, fogne, allevamenti zootecnici, concerie, macelli, cartiere, ecc. BOD5 Biochemical Oxigen Demand Parametro utilizzato per valutare questo tipo di inquinamento Misura solo la quantità di ossigeno consumata per via microbica Si tende a riprodurre in laboratorio ciò che avviene nei corpi idrici Il BOD5 si determina nel modo seguente: Il campione d’acqua viene frazionato in due parti (portati a pH 7); Sul primo si determina immediatamente la quantità di O2 presente (a 20 °C); Il secondo si inocula con una quantità fissata di microrganismi; Si mette il campione in termostato a 20 °C al buio per 5 giorni; Si determina la quantità di O2 residua (es 100 ppm); Si calcola il BOD5 : 500 – 100 =400 ppm. Non tutta le sostanze presenti nell’acqua vengono ossidate per via microbica COD Chemical Oxigen Demand

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE COD Chemical Oxigen Demand Misura la quantità di O2 necessaria per ossidare tutte le sostanze presenti nell’acqua (anche quelle non attaccabili per via biologica) Le sostanze sospese nel campione d’acqua vengono ossidate chimicamente (K2Cr2O7 + H2SO4). La COD indica il contenuto totale delle sostanze ossidabili. Tanto più alto valore della COD tanto più ridotta la capacità di autodepurazione COD BOD5 = Indice di biodegradabilità

Limiti di legge per la COD QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Alcuni valori di BOD5 Acqua pura 0 mg/l Acqua discretamente pura < 3 mg/l Acque di fogna 200-400 mg/l Acque di vegetazione degli oleifici > 5000 mg/l Ai fini irrigui non esistono particolari controindicazioni all’impiego di acque con BOD5 elevato. Un’eccessiva somministrazione di acque con BOD5 elevato può comportare: Danni per eccesso di elementi minerali e conseguente accumulo di salinità Danni per apporto di cationi monovalenti (Na); per modificazioni del pH; per compromissione della microflora (consumo di ossigeno) Inquinamento delle falde idriche (nitrati, nitriti, microrganismi e virus patogeni) Inquinamento dei corsi d’acqua con conseguenti fenomeni di eutrofizzazione Imbrattamento dei prodotti (ortive, foraggere, fruttiferi); sviluppo di cattivi odori e perdita di appetibilità del bestiame Apporto di agenti patogeni per l’uomo e per gli animali; Limiti di legge per la COD Per lo scarico nei sistemi fognari COD < 500 mg/l Per lo scarico in acque superficiali (fiumi, ecc.) COD < 160 mg/l

Acidità elevata dell’acqua QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Reazione (pH) Valori normali pH 6.0-8.5 anidride solforosa (SO2) Acidità elevata dell’acqua scarico di sostanze acide nei fiumi da parte delle industrie (cartarie, siderurgiche, conciarie) acqua piovana che trasporta sostanze acide inquinanti dell’atmosfera come anidride solforica (SO3) NO2 (biossido di azoto) SOX (ossidi di zolfo) CO2 (anidride carbonica) O2 N2 H2S CH4 Altri gas disciolti SO3 SO2  H2SO4 acido solforico  CO2  H2CO3 acido carbonico  NO2 H2NO3 acido nitrico

Solidi disciolti totali (TDS) Residuo secco QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Solidi disciolti totali (TDS) Residuo secco 180 °C Il passaggio dell’acqua nel terreno e sulle rocce determina la sua composizione chimico-fisica in seguito alla solubilizzazione di diversi composti minerali. Sali disciolti Na+ Sodio K+ Potassio Ca2+ Calcio Mg2+ Magnesio CO32- Carbonati HCO3- Bicarbonati Cl- Cloruri SO42- Solfati NH4+ Ammonio PO43-… Fosfati NO3- Nitrati Concentrazione Composizione

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Concentrazione Metodi di determinazione Residuo secco (in stufa a 180 °C dopo filtrazione) Conducibilità elettrica (Ecw) mS cm-1 dS m-1 = μS cm-1 Relazioni tra conducibilità e concentrazione salina ECw ≤ 5 dS m-1 ECw x 0,64 = g l-1 ECw > 5 dS m-1 ECw x 0,80 = g l-1 Ecw (μS cm-1) Conc. (mg l-1 - ppm) Ecw (dS m-1) Conc. (g l-1 - 0/00)

Concentrazione (mg L-1) QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Classificazione delle acque in funzione della salinità Salinità ECW (μS cm-1) Concentrazione (mg L-1) bassa 0 - 250 0 - 175 media 250 - 750 175 - 525 alta 750 - 2250 525 – 1.575 altissima 2250 - 5000 1.575 – 3.500 limite > 5000 > 4.000 Incremento della popolazione Ridotta disponibilità di acqua Incremento nell’uso di acque salate

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Cloruri (Cl-) Contatto con minerali contenenti sali sodici o potassici (NaCl, KCl) Urine presenti negli scarichi fognari o nei liquami Processi di clorazione Origine Intrusione marina Trattamenti antigelo nelle strade In piccole quantità entrano far parte dei tessuti vegetali Il valore soglia nelle acque di irrigazione 350 mg l-1. Facile dilavabilità percolazione nelle falde Pericolosità commisurata alla tolleranza delle singole specie Sensibilita' Cl (mg l-1) Specie Sensibile <178 Agrumi, Mandorlo, Albicocco, Susino, Fragola, Tabacco Moderatamente sensibile 178-355 Uva, Peperone, Patata, Pomodoro, Vite Moderatamente tollerante 355-710 Erba medica, Orzo, Mais, Cetriolo, Melone, Carota, Cipolla, Frumento Tollerante >710 Cavolfiore, Cotone, Cartamo, Sesamo, Sorgo, Barbabietola da zucchero, Girasole

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Solfati (SO4--). Origine Solubilizzazione di gessi Emissioni vulcaniche Scarichi industriali Assorbito dalle piante anche in quantità cospicue Valore soglia nelle acque di irrigazione 2500 mg l-1. Facile dilavabilità percolazione nelle falde

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Nitrati (espressi come nitrato (NO3-) o azoto nitrico (N-NO3-). Origine Fertilizzanti liquami domestici e zootecnici scarichi industriali processi di combustione Ammonio e ammoniaca nell’acqua indicano inquinamento da materiale organico Nitriti indicano che l’ammoniaca ha iniziato ad ossidarsi (passando ad azoto nitroso) Nitrati indicano che il processo di ossidazione si è completato Assorbito dai vegetali Soggetto all'azione dilavante

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Fosfati (PO43-) Origine Contatto con rocce fosfatiche Fertilizzanti Scarico di liquami di stalla o reflui industriali Detergenti Utile alla nutrizione delle colture Eccessiva dotazione processi di eutrofizzazione 10 mg l-1 di P totale (pari a circa 30 mg l-1 di fosfati) Valore soglia nelle acque di irrigazione

Potassio (K+), Magnesio (Mg++) e Calcio (Ca++) QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Potassio (K+), Magnesio (Mg++) e Calcio (Ca++) In natura il calcio e il magnesio sono presenti in molte rocce sedimentarie di composizione calcarea. Elementi importanti per la nutrizione delle piante Ca++ e Mg++ bilanciano l’equilibrio cationico del terreno contrastando gli effetti del Na+ Ca++ e Mg++, in quantità elevate, reagiscono con CO32- e HCO3- a formare calcare che si deposita nelle tubazioni, negli ugelli e sulle foglie Sodio (Na+) Origine vedi cloruri Destrutturazione degli aggregati terrosi Riduzione della velocità di infiltrazione dell’acqua Effetto tossico sulle piante 180 mg l-1 Valore soglia nelle acque di irrigazione

Sodio (Na+), Magnesio (Mg++), Calcio (Ca++) QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Sodio (Na+), Magnesio (Mg++), Calcio (Ca++) La conoscenza delle loro concentrazioni non basta per indicarne l’influenza sulle caratteristiche dell’acqua SAR sodium adsorption ratio indice di assorbimento del sodio Pesi equivalenti Ca = 20.04 Mg = 12.16 Na = 22.99 Alcalinità dell’acqua in funzione del S.A.R.

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Abaco per la classificazione delle acque irrigue in base alla condut- tività elettrica ed al S.A.R.

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Classi Rischio di salinità Rischio di sodicità 1 Utilizzabili senza particolari accorgimenti; modesto leaching per suoli poco permeabili Utilizzabili in quasi tutti i suoli; particolare attenzione per le colture eccessivamente sensibili al sodio 2 Utilizzabili senza problemi per specie moderatamente tolleranti; necessario un modesto leaching Utilizzabili in terreni sciolti; rischio notevole nei suoli argillosi ad alta CSC, con ridotta con ridotto leaching e in assenza di Fe. 3 Utilizzabili in suoli con elevato drenaggio e con specie molto tolleranti. Possono elevare a livelli pericolosi il Na scambiabile; richiedono drenaggio, leaching e sostanza organica; può essere necessario l’impiego di correttivi. 4 Non adatte per l’irrigazione; occasionalmente solo per specie molto tolleranti, su suoli molto permeabili e con notevole leaching. Non adatte per l’irrigazione; occasionalmente in suoli a bassa e media salinità e con distribuzione di adatti correttivi.

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Durezza totale La durezza totale dell’acqua è dovuta alla presenza dei cationi Ca++ e Mg++ Quando l’acqua è soggetta al riscaldamento o aumenta la concentrazione (evaporazione) avvengono le reazioni:   Ca(HCO3)2 →   H2O + CO2  + CaCO3 ↓ Mg(HCO3)2 →   H2O + CO2 + Mg CO3 ↓ Il precipitato di CaCO3 e MgCO3 costituisce il calcare. La durezza totale dell’acqua viene espressa in gradi francesi (°f) cioè: 1 °f = 10 mg L-1 di CaCO3 Calcolo della durezza totale ppm Ca++x2,5 + ppm Mg++x4,1 = ppm CaCO3 f°= ppm CaCO3/10

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Durezza (°F) Classificazione 0 - 4 Acqua molto dolce 4 - 8 Acqua dolce 8 - 12 Acqua a durezza media 12 - 18 Acqua a durezza discreta 18 - 30 Acqua dura > 30 Acqua molto dura

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE classe I: acque che consentono un esercizio irriguo continuativo, senza limitazioni (qualità ottima); classe II: acque che permettono un esercizio irriguo continuativo, con eventuali limitazioni riguardanti i volumi stagionali, le specie irrigabili, i metodi irrigui (qualità buona); classe III: acque che permettono solo un’irrigazione saltuaria (un anno ogni due o tre), o di soccorso su specie tolleranti e con metodi irrigui ad elevata efficienza (qualità scarsa); classe IV: acque da non impiegare per fini irrigui, se non in via del tutto eccezionale su terreni particolarmente idonei e specie tolleranti (qualità pessima).

Macro - meso e micro-nutrienti QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Macro - meso e micro-nutrienti Macroelementi Azoto ammoniacale (NH4+-N) Azoto nitrico (NO3---N) Fosfati (PO4---) (Potassio K+) Mesoelementi Calcio (Ca++), Magnesio (Mg++), Solfati (SO4—) Ferro (Fe) Importante conoscerne la concentrazione nelle acque e tenerne conto nel piano di concimazione. Microelementi Rame (Cu) Manganese (Mn) Cloro (Cl) Zinco (Zn) Boro (B) Molibdeno (Mo) Indispensabili in quantità minime Possono facilmente raggiungere concentrazioni tossiche

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE Metalli pesanti Sono presenti naturalmente nell'aria, nell'acqua, nel suolo Sono aumentati a dismisura con le attività industriali Hanno la tendenza ad accumularsi nel terreno inquinandolo in maniera permanente Possono entrare nei corpi idrici con le pioggia acida Tendono a bioaccumularsi Anche a concentrazioni minime risultano tossici

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE

QUALITÀ DELLE ACQUE DI IRRIGAZIONE

USO DELLE ACQUE SALSE Apporto di quantità di acqua eccedente rispetto al fabbisogno delle colture (irrigazione dilavante) Fabbisogno di lisciviazione (LR) ECw ECe LR - = ) ( 5 ECw Conducibilità dell’acqua d’irrigazione ECe Conducibilità dell’estratto saturo tollerato dalla coltura per un predeterminato valore di riduzione della resa LR v vt - 1 = vt volume irriguo maggiorato

DATI PER IL DIMENSIONAMENTO DELLE OPERE IRRIGUE Riferiti ai massimi fabbisogni idrici di una coltura periodo più caldo massimo sviluppo fogliare Indice dell’efficienza dell’irrigazione (Ey) Acqua distribuita Fabbisogno irriguo Acqua utilizzata Fabbisogno idrico Ey = Indice medio di consumo o portata caratteristica (q) Portata d’acqua, riferita all’unità di superficie, somministrata in maniera continua ed uniforme ad una determinata coltura.

Esempio Piantagione di cotone in Egitto in piena estate Et0 = 9 mm d-1 9 mm d-1 = 90 m3d-1 ha-1 = 90.000 lt d-1 ha-1 trasformazione del fabbisogno idrico in portata continua 90.000 lt d-1 ha-1 24 h x 60’ x 60” = 86.400” 1,04 l s-1 q = Portata alla sorgente superficie irrigabile

(durata dei ciclo: 180 d, dal 10 aprile al 30 settembre). Esempio di calcolo del fabbisogno irriguo di una coltura (cotone, Cairo) (durata dei ciclo: 180 d, dal 10 aprile al 30 settembre). (*) Il fabbisogno di lisciviazione (20%) si considera soddisfatto dalla ‘inefficienza’ (30%) del sistema d'irrigazione (°) Calcolato in base al fabb. irr. di campo di punta: 12,84 mm d-1 = = 128.400 I d-1 ha-1 / 86.400 s d-1 = 1,49 l s-1 ha-1 (presupponendo l'erogazione 24 ore su 24)

Esempio di calcolo del fabbisogno irriguo di una coltura di mais a Reggio Calabria (durata dei ciclo: 150 d, dal 1 aprile al 31 agosto). (*) Il fabbisogno di lisciviazione (20%) si considera soddisfatto dalla ‘inefficienza’ (30%) del sistema d'irrigazione. (°) Calcolato in base al fabb. irr. di campo di punta: 7.0 mm d-1 = 70.000 I d-1 ha-1/86.400 s d-1 = 0.81 l s-1 ha-1 (presupponendo l'erogazione 24 ore su 24).

VARIABILI IRRIGUE Volume stagionale (V) (m3 ha-1 o mm) Durata della stagione irrigua (S) (d) Volume specifico di adacquamento (v) (m3 ha-1 o mm) Numero di adacquamenti (n) Turno (t) (d)

Parametri per il calcolo del volume specifico di adacquamento Strato di terreno da umettare (H) Costanti idrologiche (CC - PA) Contenuto di umidità del terreno (U) Densità apparente del terreno ( Φ ) Pioggia utile (Pu) Indice dell’efficienza dell’irrigazione (Ey) Coefficiente di lisciviazione (LR) Limite critico di umidità (Lcu o P) Riserva facilmente utilizzabile(Rfu)

LCU

Calcolo della riserva utile del terreno, Riserva Utile (RU) e Volume Specifico di Adacquamento (v) RU = 10.000 x (CC - PA) x Φ x H m3 ha-1 v = 10.000 x (CC – U) x Φ x H m3 ha-1 Calcolo della riserva utile del terreno, del volume di adacquamento iniziale e dei volumi successivi H 60 cm CC 30% in peso PA 16% in peso U 19.5% in peso Φ 1.25 g cm-3 (Ey) 0.70 LR 0.23* *soddisfatto da Ey RFU 45% P 55% PU variabile

Profondità delle radici e frazioni RFU dell'utilizzazione dell'acqua da parte di alcune colture.