Irrigazione Apporto di acqua al terreno per colmare lo squilibrio tra acqua fornita dalle precipitazioni e ETm In Italia: 4,7 mil di ha irrigati, 70% in.

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1 Irrigazione Apporto di acqua al terreno per colmare lo squilibrio tra acqua fornita dalle precipitazioni e ETm In Italia: 4,7 mil di ha irrigati, 70% in settentrione, 9% al centro, 21% in meridione 67% da fiumi 27% da pozzi e fontanili 6% da serbatoi Scopi dell’irrigazione Umettante: può essere totalitaria (per tutto il ciclo di coltivazione ausiliaria (una tantum dopo semina o trapianto) di soccorso solo in caso di andamento stagionale avverso fertilizzante: con acque che contengono sostanze disciolte (volutamente) o per altre cause dilavante: per dilavare eccessi di salinità termica: irrigazione antibrina, mist in serra antiparassitaria contro roditori o con antiparassitari in acqua sussidiaria: per lavorare il terreno in tempera

2 Idoneità all’irrigazione
Dipende principalmente dalla permeabilità del terreno (Kfs) >180 mm h-1 troppo permeabili, irrigabili con difficoltà mm h-1 adatti all’irrigazione 18- 3,6 mm h-1 irrigare con precauzione <3,6 mm h-1 impermeabili, quasi impossibile irrigare Organizzazione dell’irrigazione Irrigazione autonoma o individuale (discrezionalità nell’uso dell’acqua). Da pozzi. Irrigazione collettiva: un consorzio distribuisce l’acqua agli utenti: secondo turni (irrigazione turnata) in genere turni a calendario e orario fisso, per ragioni di organizzazione alla domanda

3 Tecnica irrigua In un comprensorio la tecnica irrigua può essere stata messa a punto empiricamente nel tempo, oppure deve essere valutata. Dipende da clima, terreno, disponibilità e qualità delle acque Piovosità media frequenza clima intensità Probabilità di pioggia Vento (impossibile aspersione con vento forte Topografia (pendenza, regolarità superficie, drenaggio Profilo (spessore, permeabilità terreno Chimica: sali e loro natura Fisica: stabilità struttura Idrologia acqua utile, Kfs

4 Idoneità dell’acqua all’irrigazione
Dipende da Temperatura, solidi sospesi, sali disciolti Queste caratteristiche sono correlate all’origine: acque superficiali (fiumi, canali ecc.): t° variabili, più o meno torbide acque di falda: t° costanti, limpide Temperatura le acque di falda hanno t° costante di circa 10 °C = fredde in estate (freddo = t° < 3/4 T° aria) prezzo in funzione di t° in risaia: caldane per riscaldare l’acqua in floricoltura: serbatoi Se si hanno acque fredde irrigare di notte (t° aria più bassa, minori shock termici pianta) Usare poca acqua Torbida: si esprime come coefficiente di torbida: g/l o m3 di sostanze sospese Vantaggi: bonifica per colmata, miglioramento tessitura in terreni sabbiosi Svantaggi interramento canali, usura pompe, ostruzione ugelli (problemi filtraggio impianti a microportata)

5 Salinità I sali disciolti hanno effetto positivo se fertilizzanti, negativo se salinizzanti, alcalinizzanti o deflocculanti Misura: residuo secco totale (se >2%° acque salmastre) conduttività elettrica 3 mS/cm SAR: sodium adsorption ratio esiste una modifica del SAR (SARa) che tiene conto dell’equilibrio carbonati-CO2 in funzione del pH

6 Salinità Classificazione salinità
bassa (S1) 250S 165 ppm nessun rischio media (S2) S ppm pochi rischi alta (S3) S ppn terreni permeabili molto alta S ppm condizioni particolari: terreni molto permeabili, colture tolleranti, molta acqua Cloro:ustioni foglie, a partire dai bordi max sensibilità fruttiferi in meq/l di estratto saturo agrumi 10-20, fragola 5-8, drupacee 7-2 SODIO. Ione estremamente pericoloso, può risultare tossico, per certe piante, in minime quantità (ad es. 0,05% sul peso secco), talvolta a livelli nettamente inferiori a quelli che possono provocare danni nel suolo. In base alla percentuale di Na scambiabile sulla CSC, si hanno colture: “Estremamente sensibile” (2- 10): agrumi, avocado, drupacee; “Sensibile” ( ): leguminose; “Moderatamente tolleranti” ( ): riso, trifoglio, avena; “Tolleranti” ( ):grano, cotone, medica, orzo, pomodoro, barbabietola

7 Salinità BORO. Essenziale per la crescita delle piante, diventa tossico non appena si superi la quantità strettamente necessaria. È quasi sempre presente nelle acque naturali ed è impossibile eliminarlo dal suolo per lisciviazione. concentrazione massima ammissibile di boro nell’acqua irrigua: “Tolleranti” (2 - 4 p.p.m.):asparago, palme, barbabietola, medica, cipolla, carota, lattuga, cavoli, ecc.; “Semi-tolleranti” (1 – 2 p.p.m.): girasole, patata, cotone, pomodoro, peperone, olivo, orzo, grano, mais, avena ecc.; “Sensibili” (0,3 - 1 p.p.m.): susino, pero, melo, vite, ciliegio, pesco, albicocco, arancio, fico, noce, avocado, pompelmo, limone, carciofo Solfato. Eccezionalmente le acque irrigue contengono sufficiente SO4 per raggiungere livelli di tossicità. Un effetto indiretto abbastanza pericoloso, è collegato al fatto che SO4 favorisce l’assorbimento di Na+ e tende a impedire quello di Ca++. Bicarbonato. Rarissimi i danni alle piante, i suoi effetti si riflettono sul suolo per la sua tendenza a precipitare Ca++ e quindi ad aumentare la SP. Magnesio. L’Mg++ può causare un deficit in Ca++ ma se un’alta concentrazione di Mg++ è accompagnata da un’alta concentrazione di Ca++ non esiste un effetto specifico dell’Mg++.

8 Salinità- []

9 Salinità Classificazione in base al SAR (alcalinità) tipo sar uso
bassa ovunque media no argillosi alta solo terreni sciolti molto alta occorrono terreni sciolti, gessatura, salinità molto bassa Non usare acque con SAR alto su terreni argillosi! (deflocculazione) Uso acque saline: Su terreni sciolti, ben permeabili turni brevi (4-5 d) ridurre evaporazione (copertura suolo, irrigazione a goccia) no aspersione (ustioni foglie) Fabbisogno di lisciviazione (leaching requirement) E’ la % di acqua da aggiungere ai volumi normali per lisciviare i sali apportati con l’irrigazione stessa dipende dalla salinità dell’acqua irrigua e da quella max accettabile nel suolo LR=Eci/(5ECt-ECi) ECt= conduttività max dell’estratto saturo accettabile; Eci=conducibilià acqua irrigua. Occorre facile drenaggio

10 Elementi tecnici dell’irrigazione
Portata caratteristica (o continua o indice medio di consumo) portata in ls-1ha-1 di cui bisogna disporre continuativamente per una superficie tipo varia da 0,1 a 2 ls-1ha-1 . Determina la superficie irrigabile con una determinata dotazione idrica. Portata caratteristica di punta = massimo consumo evapotraspirativo (in genere riferito al mese) Stagione irrigua: periodo tra il 1° adacquamento e l’ultimo Volume d’adacquamento: quantità necessaria per portare un terreno alla C.C. Può essere: stagionale, colturale o aziendale. Occorre conoscere la profondità da raggiungere Calcolo se le caratteristiche idrologiche sono in peso: V= prof * densità * (CC-UA)* (umidità in frazione, prof. in m) Volume specifico di adacquamento: quantità distribuita a ogni intervento Turno o ruota: tempo in giorni tra 2 interventi in teoria T=V/ET; in irrigazione collettiva è prefissato (fisso per tutta la stagione o differenziato in base ai mesi)

11 Elementi tecnici dell’irrigazione (2)
Durata o orario dell’adaquamento: teoricamente tempo necessario perché nel suolo possa infiltrarsi il volume d’adaquamento. Ha significato solo per aspersione e scorrrimento nei sistemi a goccia è , nell’irrigazione a conche è 0 Corpo d’acqua o modulo o portata di dispensa: in l s-1, portata che un utente ha diritto di ricevere quando è il suo turno, per tutta la durata dell’irrigazione importante sia adeguato alla permeabilità e all’area dell’appezzamento: da 30 l s-1 a 400 l s-1. Aree ampie, terreni permeabili occorre un corpo d’acqua elevato. L’infiltrazione laterale richiede corpi d’acqua più piccoli dello scorrimento Dimensione dell’appezzamento: dipende da corpo d’acqua e permeabilità. Approssimativamente sup =corpo d’acqua (l s-1) /velocità di infiltrazione(l s-1ha-1) Se la superficie è eccessiva, per scorrimento non si raggiunge l’estremità, se è scarsa si hanno perdite per ruscellamento. Per l’aspersione si deve scegliere il numero di irrigatori e la portata Per l’infiltrazione laterale la lunghezza e il numero dei solchi

12 Efficienza dell’irrigazione
L’efficienza di un impianto di irrigazione è sempre <1 efficienza= quantità richiesta dalla coltura/acqua somministrata si hanno sempre perdite, per evaporazione, ruscellamento, percolazione, difformità di bagnatura si ha: efficienza di consegna efficienza aziendale efficienza dell’adaquamento

13 Metodi di irrigazione scorrimento Per gravità
richiedono sistemazione del terreno Infiltrazione laterale sommersione subirrigazione Per pressione non richiedono sistemazione (non sempre!) aspersione Irrigazione localizzata

14 Irrigazione per scorrimento
Diffusione: a nord del Po, per il mais e prati irrigui Concetto generale: l’acqua scorre sulla superficie con un velo sottile, per tutta la durata dell’adaquamento Elementi: campo con pendenza adaquatrice: canale adduttore dell’acqua, in piano sulla parte alta del campo colatore (cavo colatore): fosso adibito alla raccolta dell’acqua che ruscella Principi: campi corti consentono un risparmio di acqua, con corpi d’acqua elevati meglio allargare i campi che allungarli Vantaggi da una rapida distribuzione dell’acqua, specie su terreni permeabili Pregi: sistemi semplici, rete irrigua molto diffusa Limiti: manutenzione adaquatori e scoline poco adatti a terreni argillosi corpi d’acqua elevati bassa efficienza (ruscellamento, percolazione, perdite alla paratie di chiusura)

15 Metodi per scorrimento
Spianata: pendenza uniforme (0,5%), lato maggiore sulla max pendenza, adaquatrice di testa, dimensioni m per m; tendenza odierna a allungare, turbine per parzializzare Adaquatrice in testata Ala doppia, con pendenze elevate (2-4%) campi lunghi m, larghi 6-12, portate l s-1 ha-1 Adaquatrice sul colmo che tracima da 2 lati Sul fondo, scoline che convogliano l’acqua in altre adaquatrici Sistemazione fissa, costosa, meccanizzazione disagevole (marcite) Ala semplice,per terreni in pendenza, adaquatrice su lato lungo a monte Campoletto, lato maggiore sulla max pendenza, adaquatrice di testa e 2 laterali cieche per 2/3 della lunghezza per terreni permeabile e corpi d’acqua elevati ( s-1 ha-1 ) Fossatelli orizzontali: per la montagna, fossatelli lungo le curve di livello

16 Infiltrazione laterale
Campi con rete di solchi, l’acqua è contenuta nei solchi e si infiltra in basso e lateralmente. Elementi richiede sistemazione temporanea (rincalzatura nel mais) L’acqua si immette dall’adaquatrice con sifoni o da tubi forati distanza tra solchi: 0,6 - 1 m in terreni sciolti, 1,2 - 1,5 m in terreni fini irrigazione sospesa al 70-80% della lunghezza dei solchi idoneo per orticole e colture a file Pregi valorizza corpi d’acqua modesti (5-10 l s-1 ha-1) si possono usare acque luride (non c’è contatto con la vegetazione) non crea asfissia non favorisce malattie (non bagnando la vegetazione) Difetti: molta percolazione profonda (bassa efficienza: 0,5-0,6) tempi di irrigazione lunghi necessita di pendenza uniforme manodopera (lavoro sgradevole)

17 Sommersione Il terreno viene coperto da un cospicuo strato d’acqua che non si muove e si infiltra verticalmente Elementi richiede terreno piano terreno ripartito in scomparti da arginelli dimensioni dipendenti da: pendenza ventosità (evitare onde) permeabilità necessità di asciugare la superficie Sommersione continua (risaia) terreno suddiviso in camere (da 0,1 a 10 ha) acqua fornita di continuo da adacquatori a monte (talvolta preceduti da caldane –percorsi tortuosi dell’acqua perché assorba calore prima di entrare nella prima camera) in genere comparti dipendenti (una camera scarica in un’altra posta a valle) che formano “lotti”

18 Sommersione (2) Sommersione discontinua: completata la sommersione si lascia asciugare il terreno A rasole o aiole: per ambienti aridi con piccoli corpi d’acqua arginelli su 3 lati, su un lato adacquatrice; dimensioni m2. A conche: per frutteti al sud: conche di 20 cm di profondità, talvolta controconca per evitare bagnatura tronco, rete di canaletti (basso spreco di acqua) Pregi: distribuzione uniforme Difetti: elevati consumi richiesta di elevati corpi d’acqua(risaia) costipazione e asfissia terreno sistemazione accurata non si possono usare acque fredde inapplicabile in suoli permeabili

19 Aspersione L’acqua arriva alle colture dall’alto in forma di pioggia
Pregi: impiegabile in qualunque condizione (terreni declivi, irregolari, accidentati) non necessita di sistemazioni assenza di tare (affossatura) impiegabile anche in terreni molto permeabili riscaldamento delle gocce d’acqua durante la caduta abbinabile a altre funzioni: fertirrigazione irrigazione antibrina alta efficienza (0,75 - 0,85) possibilità ampie di regolazione dell’intervento Difetti: forte investimento iniziale compattamento e erosione del terreno costi di manutenzione costi energetici (pompe) perdite per evaporazione (tanto più le gocce sono piccole) perdite per intercettazione (fino a 5 mm) non utilizzabile con acque torbide, luride, saline

20 Aspersione (impianto)
1) gruppo motore-pompa 2)condotte in pressione distribuiscono l’acqua alimentando gli irrigatori fisse: interrate, elevato costo impianto, basso costo esercizio mobili: appoggiate al suolo, con giunti rapidi. Basso costo iniziale, alto costo di esercizio miste: interrata la rete principale, mobile la terminale 3) Irrigatori statici piccoli ugelli a bassa pressione. Cerchi di pochi metri di diametro o tubi perforati (area rettangolare). Per rischi di occlusione solo acque molto pure idonei per vivai, giardini, campi sportivi Rotativi (dinamici) composti da: tubo di connessione alla condotta condotto di lancio (a 35° sull’orizzontale, che si restringe progressivamente) ugello ( mm di diametro) rompigetto (a girandola, a turbina, a leva oscillante meccanismo di rotazione: sfrutta la forza del getto per ruotare l’irrigatore ( a cerchio completo o a settori, regolabile)

21 Irrigatori rotativi Gittata:raggio del cerchio bagnato (da 10 a 70 m) dipende da: pressione inclinazione tubo di lancio diametro ugello i tipi a media gittata (20-40 m) sono i più diffusi; quelli a lunga gittata hanno forte azione battente sul terreno, distribuzione irregolare con vento Portata (da 0,5 a 70 l s-1); corpo d’acqua/portata=n irrigatori Pressione di esercizio: bassa 1-3 atm media atm alta > 5 atm Intensità di pioggia =portata/area cerchi bagnato, in mm h-1 lentissima < 3 mm h-1 lenta mm h-1 media mm h-1 alta mm h-1 l’intensità è regolabile attraverso pressione, gittata, disposizione degli irrigatori Importante: intensità deve essere < velocità infiltrazione L’intensità non è costante nel cerchio bagnato, > all’interno che in periferiadisposizione irrigatori in quadrato: distanza = 1,4 R In caso di vento irrigatori a getto “teso”, angolo di 15°, distanze minori

22 Impianti meccanizzati di aspersione: Rotoloni
Il nome corretto è irrigatori autoavvolgenti i più diffusi, costo del singolo rotolone non elevato, richiedono poco lavoro costituiti da: irrigatore rotativo con arco di 270° carrello porta-irrigatore su slitta tubo ( m) gruppo motore-pompa con riavvolgitore Bagnano circa 4 ha intensità di pioggia elevate (15-40 mm h-1) velocità di recessione m h-1 Pregi gestione poco onerosa Difetti Richiedono superfici ben livellate (rischio di ribaltamento della slitta) strisce o stradini (4-5% di tare) problemi talvolta per l’alta intensità di pioggia elevata potenza cattiva bagnatura testate intensità di pioggia troppo elevate per terreni con cattiva struttura

23 Impianti meccanizzati di aspersione Ali translanti e ali imperniate (Pivot)
lunghe tubazioni sospese su carrelli ( m) che portano gli irrigatori spostate con motore su carrelli, ogni m, ognuno con motore elettrico per l’avanzamento I pivot sono imperniati sulla presa d’acqua, descrivono un cerchio. Bagnano da 50 a 120 ha. I ranger (Wheel line, lateral move) hanno una unità principale che corre parallela a un canale Altezza variabile, conviene sia la più bassa possibile per avere uniformità, massime attorno a 3.5 m Superficie non coltivabile: circa 1.5% dovuto ai carrelli, e 0.5% dovuto alla pompa. Velocità di avanzamento attorno a 2 m/minuto Spaziatura degli ugelli 2-5 metri Intensità di pioggia bassa, alta regolarità, basse pressioni di esercizio. Oggi sono usati ugelli a bassa pressione (LEPA – low energy precision application) che bagnano l’interfila

24 Impianti meccanizzati di aspersione Ali translanti e ali imperniate (Pivot)
Pregi: elevate capacità di lavoro basse intensità turni brevi (3 giorni) bassi costi esercizio non perfetta planarietà (i LEPA la richiedono) Difetti: solo per grandissime aziende lascia superfici non irrigate richiedono assenza di ostacoli manutenzione costi di impianto Nel complesso, se è possibile installarli sono molto convenienti

25 Small if using drop tubes
Confronto sistemi a alta e bassa pressione e Lepa (Low Energy precision Application) Un esempio di LEPA Table 3: Trade-offs between high-pressure, low-pressure and LEPA systems. System (pressure) High Low LEPA Typical pivot pressure (psi) 5.5 2.5 1.7 Application rate Very high Droplet size Large Small Variable Evaporation and drift losses Depends on wind speed Small if using drop tubes None Potential runoff Moderate Effect of elevation differences Energy Cost* $ (lift of 200 feet) $12,764 $8,799 $7,650 Energy Cost* $ (lift of 400 feet) $19,399 $15,064 $13,586 * Pumping cost for applying 600 mm, system capacity 55 l/s, irrigating 60 ha, pump efficiency 65 % and power cost of $0.07 kwh.

26 Gli erogatori LEPA L’erogatore di presta a triplice uso, in un’ora di lavoro si convertono 200 metri

27 LESA (Low elevation spray application

28 Irrigazione a goccia Detta anche a microportata o microirrigazione o irrigazione localizzata: acqua a bassissima pressione erogata in gocce da gocciolatoi inseriti su tubi di plastica Elementi punto di alimentazione di acqua in pressione gruppo di controllo regolatore di pressione filtri dosatore per fertilizzanti condotte di erogazione (polietilene) gocciolatoi:di diversi tipi ( a lungo percorso, a labirinto, a vortice) problema di evitare occlusioni; portata 2-7 l h-1 In alternativa: tubi forati, con fori di circa 1 mm semplice, economico; usato sotto film plastici tubi a doppia parete tubi porosi

29 Irrigazione a goccia (2)
Pregi: massima efficienza (0.85, 0.9) poche perdite per evaporazione automatizzabile dosaggio accurato fertirrigazione Difetti occlusione manutanzione danni alle tubazioni (macchine, radiazione, animali) concentrazione sali al margine della zona umida Massimo uso per orticole, fruttiferi, olivo

30 Regolarità di distribuzione
Si valuta con il Christiansen's coefficient of uniformity (CU) CU = 100 (1-D/M) , ove D = (1/n) |Xi-M| ; M = (1/n) ΣXi M = media; D = somma degli scarti in valore assoluto dalla media; Xi = quantità di acqua rilevata in ogni punto; n = numero di punto di rilievo. Se CU > 85% va molto bene (anche 90% per microirrigazione) Se CU < 75% l’uniformità è inadeguata. Spesso si usa anche il Coefficiente di variazione (= dev.st/media*100) Buono se < 15%, inadeguato se > 30%

31 Regolarità di distribuzione ESEMPI
In questo Pivot c’era un errore di installazione degli ugelli nella parte iniziale, e altri ugelli intasati. Nessuno se ne era accorto fino a che non si è usata una mietitrebbia con pesatura automatica e GPS (le produzioni erano molto irregolari CU=63%, CV 30% Sono stati sostituiti tutti gli ugelli iniziali e quelli guasti che non erogavano regolarmente CU=88%, CV 8.8%