La sperimentazione è stata condotta presso un’azienda agraria in provincia di Catania nel corso delle stagioni irrigue 2005 e 2006. In particolare, nell’ambito della ricerca, sono stati analizzati gli effetti della somministrazione di differenti regimi irrigui sulla coltura della lattuga (Lactuca sativa L., varietà Batavia Rossa). La coltura è stata trapiantata ad una distanza di 0,25x0,25 metri in un’area di circa 400 m2, comprendente 16 parcelle (4 regimi irrigui x 4 ripetizioni) (Figura 6.1). I diversi trattamenti sono stati irrigati utilizzando un impianto a micro-portata (goccia superficiale), costituito da tubazioni in polietilene (φ=16 mm), con gocciolatori in-line a labirinto (portata pari a 2 ed a 4 l/h ad una pressione di 101,2 kPa). L’uniformità di erogazione di campo (EU, %), valutata all’inizio delle due stagioni di prova, è risultata superiore al 90%. Alla fine del ciclo colturale, durato circa 50 giorni, sono state determinate la produzione commerciabile (MTY), il peso medio delle lattughe (MW) e gli scarti (N-MTY) dei diversi trattamenti. Il suolo presente nell’area in studio è di tipo limoso secondo la classificazione USDA (1981) con contenuto idrico in condizioni di capacità di campo pari al 29% (circa 170 mm m-1). La Tabella 6.1 riporta i risultati delle analisi chimico-fisiche sui campioni di suolo prelevati presso l’area in studio.
Tabella 6.1 Risultato delle analisi fisico-chimiche sui campioni di suolo prelevati Scheletro (> 2 mm, %) Sabbia (%) Limo (%) Argilla (%) CaCO3(1) Total N (1) C* (1) P2O5 (1) 0.28 50 27 23 13 1.2 13.7 0.41 K2O (1) pH EC (dS m-1) CSC** Ca** (°) Na** (°) Mg**(°) K**(°) 0.41 8.6 2.25 17 7 2 7 1
(1) g kg-1* organic; ** meq/100 g dried soil; (°) exchangeable
Precedentemente alla posa a dimora delle piantine di lattuga, il suolo è stato trattato con fertilizzate chimico NH4NO3 in quantità pari al 34.3%.
Figura 6.1 Posa a dimora delle piantine di lattuga in data 24 Luglio 2005
Come detto, la risposta agronomica delle specie oggetto di studio è stata valutata in relazione alla somministrazione di 4 differenti regimi irrigui, pari a: 50, 75, 100 e 125% dell’evapotraspirazione colturale effettiva ETa. Quest’ultima è stata valutata attraverso un approccio combinato tra evaporazione da evporimetro EPAN e evapotraspirazione di riferimento, ET0, stimata utilizzando la formulazione di
Penman-Monteith. I differenti livelli di ETa sono stati applicati su parcelle di circa 23 m2 distanziate di circa 0.75 m e comprendenti, ciascuna, circa 250 piante, con una frequenza irrigua compresa tra 2 (fase di crescita iniziale della coltura) e 3 giorni (fase intermedia e di maturazione).
La fine del ciclo produttivo è stata seguita dalla fase di raccolta delle lattughe e dalla individuazione della percentuale di scarti sul prodotto vendibile per ciascun trattamento. Le piante ritenute vendibili sono state pesate e su selezionati campioni sono state effettuate valutazioni circa l’approfondimento radicale, il contenuto idrico e il peso della sostanza secca.
Le acque irrigue sono state prelevate da due invasi aziendali a servizio dell’area oggetto di studio e somministrate alle colture mediante tecniche di micro-irrigazione a goccia superficiale. Un sistema di filtrazione a dischi è stato posizionato sulla condotta principale (diametro pari a 110 mm) per limitare il rischio di occlusione dei micro-erogatori. I volumi distribuiti e il regime di pressione di esercizio sono stati controllati attraverso l’installazione di contatori volumetrici e manometri posti sia sulla condotta principale, sia su ciascun settore. Analisi sulle acque di irrigazione sono state eseguite al fine di individuare i principali parametri causa di possibili ostruzioni dei micro-erogatori (Capra et al., 1992b) (Tabella 6.2).
Tabella 6.2 Caratteristiche fisico-chimiche medie delle acque presso l’azienda in studio
pH EC, dS m-1
TSS g l-1 Ca g l-1 Mg g l-1 Na g l-1 Fe g l-1
7.4 1.94 0.007 0.032 0.128 0.197 0
Un ulteriore indicatore delle prestazioni del sistema irriguo è stato valutato in termini di efficienza di utilizzo dell’acqua irrigua IWUE(eq. 1).
IW MTY
IWUE= 6.1
essendo IWUE l’irrigation water use efficiency; MTY la produzione colturale totale vendibile (ton/ha); IW l’acqua irrigua complessivamente somministrata nel periodo si sperimentazione (in mm).
Al fine di monitorare il contenuto di umidità dello strato di suolo non saturo irrigato durante il periodo di sperimentazione, sono stati prelevati campioni di terreno su un profilo compreso tra 0.2 m e 0.6 m (rispetto al piano di campagna) su cui sono state effettuate misure idriche di tipo gravimetrico. In una delle parcella relative al trattamento irriguo 100% dell’ETa è stato installato un sistema di TDR (Campebell Scientific CS616, con accuratezza di stima pari a ±2.5%) per il monitoraggio delle variazioni di contenuto idrico volumetrico del suolo, θ (m3
·m-3).
La descrizione dello sviluppo colturale delle lattughe è stata, infine, effettuata utilizzando un misuratore ottico digitale di indice di area fogliare “LAI” (LICOR - LAI 2000). Lo strumento è stato programmato per eseguire su ciascuna parcella una media di 18 letture (2 sopra la copertura vegetale e 16 al di sotto). Ulteriori informazioni circa la densità colturale, la copertura vegetale del suolo sono state ricavate dall’analisi di fotografie digitali.
6.3 STIMA DEI FABBISOGNI IRRIGUI
Nel corso dell’attività sperimentale i flussi di evapotraspirazione di riferimento ET0 sono stati determinati utilizzando la formulazione di Penman-Monteith (Allen et al.,, 2006), valida per la coltura di riferimento in condizioni di massimo rifornimento idrico (eq. 6.2)
( ) ( d 2) a s 2 n n 0 u C 1 ) e e ( u 273 T C G R 408 . 0 ET + + − + + − = γ ∆ γ 6.2 in cui ∆ è la pendenza della curva tensione di vapore saturo alla temperatura media dell’aria (kPa°C-1), Rn e G sono, rispettivamente, la radiazione netta e la densità del flusso di calore dal suolo (MJm-2d-1), γ è la costante psicrometrica (kPa°C-1), T è la temperatura media giornaliera dell’aria (°C), u2 è la velocità media del vento (ms-1), (es-ea) rappresenta il deficit di pressione di vapore (kPa), i coefficienti Cn e Cd assumono specifici valori in relazione all’intervallo temporale al quale la formulazione si riferisce. Per applicazioni giornaliere dell’eq. 6.2, le costanti Cn eCd assumono valori, rispettivamente, di 900 e 0.34.
Penman-Monteith sono state registrate da una stazione climatica CR510 (Campbell Scientific, Logan, UT) ubicata presso l’area in studio.
Così come l’ET0 tiene conto delle variazioni climatiche e consente l’individuazione della “richiesta” evaporativa dell’atmosfera, il coefficiente colturale Kc tiene conto della differenza tra ET0 e ETc dovuta a: assorbimento della radiazione solare da parte delle superfici vegetate, scabrezza della copertura vegetale, caratteristiche fisiologiche della vegetazione, indice di area fogliare, densità di area fogliare, contenuto idrico della copertura vegetale, ecc...
Nello studio, sulla base della sperimentazione condotta nell’ambito delle ricerche FAO (FAO, 1998), è stato assunto, per la specie esaminata, in condizioni di sviluppo vegetativo e di sufficiente rifornimento idrico, un valore di Kc pari ad 1. Da ciò risulta un flusso di evapotraspirazione colturale uguale a quello della coltura standard (eq. 3):
c K 0 ET c ET = × 6.3
La stima dei flussi di evapotraspirazione è stata, inoltre, corredata dall’installazione di un evaporimetro di classe A (Figura 6.2), collegato ad un sensore di livello per la misura giornaliera delle altezze di evaporazione EPAN. A partire dalle misure di EPAN e dalla determinazione del coefficiente empirico Kp (eq. 6.4), sono state effettuate stime dell’evapotraspirazione di riferimento ET0PAN (eq. 6.5). ( ) ( ) ( ) ( ) ⋅ ⋅ − ⋅ + ⋅ + ⋅ −
=0.108 0.0286u2 0.0422lnFET 0.1434lnRHavg 0.000631 lnFET 2 lnRHavg
P
K 6.4
essendo FET (fetch) pari a 100 m, u2 la velocità del vento (m s-1) e RH l’umidità media giornaliera dell’aria (%).
P K PAN E PAN 0 ET = × 6.5 Seguendo l’approccio analitico proposto da Bouchet (1963), in corrispondenza del momento di intervento irriguo è stato possibile determinare aliquote dei flussi di evapotraspirazione (potenziale, colturale ed effettiva) coincidenti. Quando, invece, l’umidità del suolo si allontana dalla condizione potenziale a seguito di un limitato rifornimento idrico, le colture mostrano segni evidenti di stress e i flussi di evapotraspirazione colturale effettiva ETa saranno più bassi dei flussi di
evapotraspirazione di riferimento ET0 di una quantità pari a ET0PAN - ET0 (eq. 6.6). (ET0PAN ET0) 0 ET ETa = − − 6.6
Utilizzando l’approccio descritto, volumi idrici tali da reintegrare livelli di ETa pari al 50, 75, 100 e 125% sono stati somministrati alle colture oggetto di studio con una frequenza compresa tra 2 e 3 giorni.
Figura 6.2 Evaporimetro di classe A installato presso l’area in studio