Drenaggio controllato 1 Premessa

Il drenaggio controllato è un sistema di gestione della falda che consiste nel limitare, con opportuni dispositivi, i defl ussi idrici dai terreni agrari. Viene quindi drenata solo l’acqua dagli strati più superfi ciali che potrebbe danneggiare la coltura od ostacola-re la traffi cabilità dei campi, mentre il restante volume viene mantenuto nel terreno innalzando il livello della falda. Tale gestione può essere associata alla subirrigazione per assicurare il rifornimento idrico alle colture: in tal caso il livello della falda vie-ne mantenuto costantemente vicino alla superfi cie del terreno (0,6-1 m) e abbassato temporaneamente per esigenze colturali o di gestione agronomica (raccolta, lavora-zioni, etc.). In assenza di coltura, invece, la falda viene mantenuta il più superfi ciale possibile.

Il drenaggio controllato limita le perdite di azoto dal sistema agricolo nelle acque, ri-ducendo il volume delle acque di drenaggio, favorendo un uso più effi ciente dell’azo-to da parte della coltura e aumentando i processi di denitrifi cazione. Per la realizza-zione di questo sistema è necessaria la presenza di uno strato impermeabile a una profondità nota, sul quale si possa formare una falda sospesa.

1.2 La prova

La prova, condotta presso l’Azienda Agraria Sperimentale “Lucio Toniolo” presenta uno schema sperimentale a split-plot con il confronto di 4 tesi, derivate dall’incrocio di due fattori: gestione della falda e sistema di regimazione delle acque di drenaggio:

• drenaggio convenzionale tubolare (T);

• drenaggio controllato tubolare (T-DC);

• drenaggio convenzionale con sistemazione alla ferrarese (S);

• drenaggio controllato con sistemazione alla ferrarese (S-DC).

Ciascuna tesi è ripetuta 3 volte, per un totale di 12 parcelle sperimentali, con superfi -cie variabile fra 3.000 e 5.000 m2 ( Fig. 1).

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Fig. 1 – Planimetria del dispositivo sperimentale. T: drenaggio tubolare sotterraneo (i dreni sono tratteggiati); S: drenaggio superfi ciale (sistemazione alla ferrarese); 1: fossato di raccolta delle acque di scolo; 2: pozzetti in cemento; 3: collettori sotterranei in PVC per il trasferimento delle acque di sco-lo tra i pozzetti; 4: sbocchi della zona umida; 5: tesco-lo in PVC per l’isolamento delle parcelle; 6: dreni di intercettazione per l’isolamento delle parcelle; 7: pompa; 8: pozzetti per la subirrigazione; le frecce indicano il percorso dell’acqua.

S-DC1

T-DC1

T1

S1

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53 Tutte le parcelle presentano pendenza longitudinale del 2‰ verso i fossati di raccolta.

Nelle parcelle con drenaggio tubolare sotterraneo sono stati utilizzati dreni posti alla profondità di 90 cm con pendenza del 2‰. A monte i dreni sono stati collegati a un adduttore sotterraneo che riceve l’acqua per la subirrigazione tramite un pozzetto in cemento. Le parcelle sistemate alla ferrarese sono state ottenute con lo scavo di due scoline distanti fra loro 30 m e conferendo al terreno compreso fra di esse una baula-tura con pendenza trasversale dell’1%. La scolina ricavata a monte serve per la subirri-gazione. Per limitare i movimenti laterali delle acque sotterranee fra le diverse parcelle, quelle a drenaggio controllato sono state isolate idraulicamente da quelle a drenaggio convenzionale con un fi lm di polietilene alla profondità di 150 cm e due dreni di in-tercettazione. In ciascuna parcella è presente un freatimetro a metà appezzamento. A valle di ogni appezzamento è stato realizzato un fossato, isolato idraulicamente dagli altri, che raccoglie le acque di scolo. L’acqua può uscire dal fossato solamente attraver-so dei collettori in che la scaricano in pozzetti in cemento, allestiti per poter eff ettuare le misure di portata e rilievi per le analisi delle acque. Infatti, in corrispondenza dello sbocco di ciascun collettore, all’interno del pozzetto, sono stati collocati dei contatori di fl usso per quantifi care le portate di drenaggio per ciascuna parcella. Sul collettore di raccolta è inserito un tubo curvo ,rivolto verso l’alto, sul quale si possono innestare pro-lunghe di varia pro-lunghezza per controllare il defl usso dell’acqua dal fossato al collettore.

Il livello della falda è così mantenuto alla profondità desiderata (Fig. 2).

Fig. 2 – Schema della sezione del dispositivo sperimentale. A: fossato di raccolta delle acque di scolo delle parcelle; B: pezzi speciali per il controllo della falda; C: collettori in PVC per il trasferimento delle acque di scolo ai pozzetti; D: collettori in PVC per il trasferimento delle acque di scolo tra i pozzetti; E:

pozzetti in cemento; F: livello dell’acqua; G: zona umida; H pompa; I: collettore aziendale.

In ogni pozzetto si scaricano le acque di tre parcelle per un totale di 4 pozzetti nell’in-tero appezzamento. Da questi ultimi tutta l’acqua del bacino viene trasferita per gra-vità, tramite collettori, a un pozzetto nel quale pesca una pompa elettrica che scarica l’acqua drenata dal sistema nella zona umida collocata a valle di quest’ultimo.

Le colture agrarie che si sono alternate dal 2007 al 2009 sono state, in ordine tem-porale, il mais, la barbabietola, il frumento. Le lavorazioni e concimazioni sono state eseguite secondo la norma di buona pratica agricola.

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Il monitoraggio della prova prevedeva il rilievo dei volumi di affl usso (pioggia, irri-gazione) e di drenaggio dagli appezzamenti delle 4 tesi, la misura dell’altezza freati-metrica nelle diverse tesi con prelievo dei campioni successivamente a un fenomeno piovoso. Le acque sono state analizzate per il contenuto di azoto e fosforo. Sul terreno si sono eff ettuati rilievi per la misura dell’umidità. Si sono inoltre valutate le rese col-turali delle diverse parcelle e le relative asportazioni azotate.

1.3 Risultati

Trattamenti. Il 22 marzo 2008 è stato eff ettuato il diserbo su barbabietola con 1 kg/ha di Metamitron (70%) e 1 kg/ha di Cloridazon (65%).

Il 18 aprile 2008 sono stati prelevati 4 campioni sull’acqua di drenaggio, uno per ogni tesi. I campioni sono stati analizzati per i seguenti principi attivi: Metamitron e Clo-ridazon. Le concentrazioni di entrambi i fi tofarmaci rilevati con metodica APAT CNR IRSA 5150, sono risultate inferiori a 0,001 mg/L in tutte le tesi, ad esclusione della tesi S-DC in cui il valore di Cloridazon è risultato pari a 0,005.

I volumi drenati sono stati ampiamente inferiori alle precipitazioni e si sono registrati principalmente nelle tesi in cui non era presente la gestione controllata del drenag-gio. (Fig. 3). Nelle tesi a drenaggio controllato la falda non ha mai raggiunto, in pre-senza della coltura, profondità tali da creare problemi di ristagno o di traffi cabilità dei mezzi.

Fig. 3 – Volumi di pioggia e di drenaggio cumulati per tesi “drenaggio superfi ciale” (S), “drenaggio tubolare” (T), “drenaggio controllato tubolare” (T-DC), “drenaggio controllato con sistemazione alla ferrarese” (S-DC), periodo 2007-2009.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

08/03/07 28/03/07 17/04/07 07/05/07 27/05/07 16/06/07 06/07/07 26/07/07 15/08/07 04/09/07 24/09/07 14/10/07 03/11/07 23/11/07 13/12/07 02/01/08 22/01/08 11/02/08 02/03/08 22/03/08 11/04/08 01/05/08 21/05/08 10/06/08 30/06/08 20/07/08 09/08/08 29/08/08 18/09/08 08/10/08 28/10/08 17/11/08 07/12/08 27/12/08 16/01/09 05/02/09 25/02/09 17/03/09 06/04/09 26/04/09 16/05/09 05/06/09 25/06/09 15/07/09 04/08/09 24/08/09 13/09/09 03/10/09 23/10/09 12/11/09 02/12/09

mm

S T T-DC S-DC pioggia

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55 Le percentuali dei volumi drenati nelle diverse tesi rispetto ai volumi di pioggia sono stati in T 36%, in S 18%, in T-DC 1%, in S-DC 4%. Quindi in media del 27% nella gestio-ne tradizionale del drenaggio e del 2% in quella controllata. (Tab. 1).

Tab. 1 – Volumi di acqua drenata (% su volume di pioggia).

Tesi T S T-DC S-DC Dren. convenz. Dren. controllato

% di drenaggio 36,2 17,9 1,3 3,6 27,0 2,5

Nell’analisi delle concentrazioni in falda di azoto nitrico dal 2006 al 2009 l’unico fattore signifi cativo nella diff erenziazione delle concentrazioni è stato il tipo di drenaggio (tubolare 8,3 ppm, superfi ciale 11,6 ppm). Non si sono evidenziate diff erenze tra le mediane delle tesi a drenaggio controllato (9,9 ppm) e quelle a drenaggio tradiziona-le (9,7 ppm).

Anche dalle analisi delle concentrazioni in falda di fosforo solubile dal 2006 al 2009 non si sono rilevate diff erenze signifi cative tra le tesi, che comunque presentano tutte va-lori mediani molto bassi, inferiori a 0,003 ppm. Nessuno dei fattori studiati (gestione del drenaggio, tipo di drenaggio o annata) infl uenzano signifi cativamente le concen-trazione di fosforo solubile in falda (Fig. 4).

Fig. 4 – Box-and-Whisker Plots delle concentrazioni di azoto nitrico e fosforo solubile nelle diverse tesi (2006-2009).

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La gestione controllata ha quindi evitato l’uscita di azoto e fosforo dal sistema verso acque superfi ciali e li ha resi disponibili per le colture in atto e, in assenza di queste, ha favorito processi di denitrifi cazione a carico dell’azoto.

Le rese colturali misurate nei tre anni hanno mostrato risultati diversi a seconda della coltura considerata. Le rese medie in granella di mais nel drenaggio controllato (129 q/ha^-1) sono risultate superiori a quelle del drenaggio tradizionale (88 qha^-1) (Tab. 2).

Questo fa pensare che la falda controllata (comprensiva della subirrigazione estiva) abbia favorito comunque la coltura, soddisfacendo meglio le sue esigenze idriche.

Invece, né nel frumento, né nella barbabietola, ci sono diff erenze signifi cative nelle rese commerciali del drenaggio controllato e di quello tradizionale (Tab. 2).

Tab. 2 – Rese di prodotto agrario utile delle diverse colture.

Tesi Mais granella

(q/ha) err std Bietola Saccar.

(q/ha) err std Frumento granella

(q/ha) err std.

T-DC 132 5,2 100 3 64 3,9

S-DC 127 2,8 79 9 59 7,9

S 100 6,5 90 4 75 6,0

T 77 13,1 83 6 81 8,4

1.4 Conclusioni

La prova mostra che la gestione a drenaggio controllato riduce i volumi di drenag-gio del sistema e quindi i relativi carichi di inquinanti. Invece, per quanto riguarda le concentrazioni di azoto nitrico e fosforo solubile in falda, non ci sono state diff erenze signifi cative tra le tesi a drenaggio controllato e quelle a drenaggio tradizionale. Nel 2007 i valori delle mediane sono stati tutti inferiori ai 10 ppm, mentre nel 2008 erano compresi tra i 5 e 15 ppm. Similmente le concentrazioni di fosforo solubile nelle acque di falda sono state molto basse, con mediana da circa 0,003 a 0,008 ppm.

In questa prova il drenaggio controllato quindi ha ridotto i carichi inquinanti aumen-tando le rese del mais senza compromettere la produttività di frumento e bietola.

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57 Scolina nel drenaggio controllato (a sinistra) e drenaggio tradizionale (a destra).

Particolare della prolunga del collettore di raccolta, utilizzata per la regolazione del livello di falda nel drenaggio controllato, durante l’irrigazione del mais.

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2. Fitodepurazione