w ( y = + + 6.8 w 2 b 2 a ) w ( c = + 6.9
6.5 RISULTATI DELL’APPLICAZIONE DELLE TECNICHE DI
IRRIGAZIONE DEFICITARIA 6.5.1Dati climatici ed evapotraspirazione
La Tabella 6.3 riporta i valori giornalieri, la deviazione standard e il coefficiente di variazione dei dati climatici registrati nel periodo di sperimentazione presso la stazione CR510 e utili per la stima dell’ET0 con il metodo di Penman-Monteith modificato.
Tabella 6.3 Valori giornalieri dei principali parametri climatici registrati per l’area in studio Tmin (°C) Tmax (°C) Tmean (°C) RH (%) Rs (MJ m-2 d-1) Ws (m s-1) R (mm) 2005 M 18.9 31.2 24.6 51.2 24.6 0.94 0 σ 2.3 3.7 2.8 11.2 4.9 0.26 0 CV (%) 12.3 10.8 11.2 21.9 20.0 27.8 0 2006 M 17.2 30.0 23.3 48.8 27.0 0.71 12.5 (25*) σ 5.9 6.9 6.5 18.4 5.7 0.06 0.7 CV (%) 34.1 23.0 28.1 37.7 21.1 11.8 6.8
Tmin = temperatura minima; Tmax = temperatura massima; Tmean = temperatura media; RH = umidità relativa media; Rs = radiazione solare; Ws = velocità del vento; R = precipitazione
Il confronto tra i flussi di ET0, ET0PAN e ETa è mostrato in Tabella 6.4. I valori giornalieri di ET0 sono risultati superiori rispetto ai valori di ETc di circa il 20%. Le minori differenze tra ETa e ET0 sono state determinate durante la fase irrigua, in corrispondenza della quale la disponibilità idrica delle colture in studio raggiunge i valori potenziali riferiti alla coltura standard. I valori giornalieri di
EPAN sono risultati più elevati delle aliquote di ET0 ci circa il 33%; i valori medi del rapporto ET0/EPAN sono compresi tra 0.47 e 0.95, con media pari a 0.75.
Tabella 6.4 Valori medi e statistiche delle perdite idriche per ET nell’area-studio
ET0 (mm d-1) EPAN (mm d-1) KP ET0PAN (mm d-1) ETa (mm d-1) ETa/ET0
2005 M 5.5 8.0 0.8 6.5 4.4 0.8 σ 1.0 2.3 0.03 1.9 1.3 0.3 CV (%) 18.4 28.0 4.0 28.2 28.0 33.5 2006 M 5.2 8.0 0.8 6.3 3.9 0.75 σ 1.1 3.1 0.05 2.2 1.7 0.3 CV (%) 21.0 39.0 7.0 35.0 44.0 39.0
6.5.2Relazione resa-volumi irrigui somministrati
La stima dei fabbisogni irrigui con il metodo proposto ha comportato una leggera sottostima dei valori di ETa; in particolare i valori massimi di produzione ottenuti per il trattamento 125% di ETa, corrispondono ad un livello idrico pari al 100% di ET0-PM.
I risultati delle prove di irrigazione deficitaria evidenziano che il peso medio delle piante di lattuga (pari a circa 0,50 kg) risulta influenzato dai livelli idrici somministrati. I valori massimi della produzione (MTY) sono risultati pari a circa 55 e 51 t/ha, rispettivamente nel corso del 2005 e del 2006; tali valori sono stati registrati nell’ambito del trattamento 125% in corrispondenza della somministrazione di altezze idriche pari a circa 180 e 150 mm.
La Figura 6.3 mostra la relazione tra i valori di produzione commerciabile (MTY, t/ha) e le altezze d’acqua somministrate (W, mm) nel corso delle sperimentazioni condotte. Le curve evidenziano che la produzione massima (pari a 57,2 e 51,6 t ha-1) si sarebbe ottenuta incrementando i livelli idrici erogati, rispetto al trattamento 100% di ET0-PM, del 36% (fino a 250 mm) nel 2005 e del 9% (fino a 190 mm) nel 2006. A tali incrementi di risorse somministrate corrispondono incrementi di produzione inferiori al 5%, e dunque poco significativi (Tabella 6.5).
La percentuale di scarti (NMTY, %) è risultata in aumento con la severità dei deficit anche se le differenze tra i diversi trattamenti non sono significative. I valori di MTY sono risultati decrescenti fino ad un massimo del 23% (nel 2005) e del 32% (nel 2006) per livelli idrici di circa il 40% di ET0-PM.
Nell’ipotesi in cui l’area irrigata sia il fattore limitante, i livelli idrici ottimali dal punto di vista economico sono risultati corrispondenti all’ottimo agronomico per entrambi gli anni di sperimentazione.
Nell’ipotesi in cui la risorsa idrica sia il fattore limitante, il massimo reddito netto corrisponde a volumi irrigui compresi tra il 90 e il 66%, rispetto a quelli di massima produzione, con un risparmio di risorsa tra il 10 e il 44%. La differenza tra i due anni è dovuta alle migliori condizioni ambientali verificatesi nel 2005, che hanno consentito alla coltura di reagire meglio allo stress idrico.
In condizioni di superficie limitata, la coltura non si presta all’adozione di regimi irrigui deficitari, corrispondendo il livello idrico ottimale dal punto di vista economico con quello ottimale dal punto di vista agronomico.
Figura 6.3 Curva rese-altezza idriche somministrate nel corso delle stagioni irrigue 2005 e 2006
Tabella 6.5 Statistiche sui parametri di produzione
MTY (t ha-1) N-MTY (%) MW (g)
Anno Trattamento Media σ Media σ Media σ
2005 125% 55.3 (a) 4.8 4.4 (a) 2.3 547 (a) 50.5 100% 52.1 (a, b) 5.5 4.9 (a) 3.1 518 (a) 59.2 75% 48.8 (b) 6.6 8.5 (a) 4.6 504 (a, b) 70.3 50% 42.3 (c) 3.0 10.3 (a) 5.5 446 (b) 35.1 2006 125% 51.9 (a) 3.3 6.7 (a) 2.6 526 (a) 33.5 100% 48.1 (a, b) 2.5 6.6 (a) 5.9 487 (a, b) 25.5 75% 44.6 (b, c) 4.4 7.1 (a) 8.8 453 (b) 44.6 50% 35.4 (c) 6.1 6.8 (a) 5.9 358 (c) 62.0 Numeri seguiti da lettere diverse sono statisticamente differenti (P<0.05); σ=deviazione standard
APPENDICE
Nel seguito sono riportate le equazioni messe a punto da English e Raja (1996) per la determinazione dei livelli ottimali di acqua somministrata.
L’equazione A.1 è stata utilizzata per valutare il livello di acqua irrigua che massimizza la produzione, Wm 1 c 2 1 b m W =− A.1
L’equazione A.2 è stata utilizzata per valutare il livello idrico che massimizza il profitto nel caso in cui il terreno sia il fattore limitante, W1
1 c c P 2 1 b c P 2 b 1 W − − = A.2
L’equazione A.3 è stata utilizzata per valutare il livello idrico che massimizza il profitto nel caso in cui l’acqua sia il fattore limitante, Ww
2 / 1 1 c c P 2 a 1 a c P w W − = A.3 Le equazioni A.4 e A.5 sono state utilizzate per stimare il livello di deficit idrico per il quale il beneficio netto uguaglia quello relativo ad un’adeguata irrigazione nel caso in cui il terreno sia il fattore limitante, Wel
− + = 1 c c P 2 1 Z 1 b c P 2 b el W A.4 con
( )
2 / 1 1 c 2 2 b 1 b 1 c 4 2 1 b c P 1 c c P 4 2 2 b 1 b c P 1 Z − ⋅ − − = A.5Le equazioni A.6 e A.7 sono state utilizzate per stimare il livello di irrigazione deficitaria per il quale il beneficio netto uguaglia quello relative ad un’adeguata irrigazione nel caso in cui l’acqua sia il fattore limitante, Wew
( ) 1 b 2 2 / 1 2 a 1 a c P 1 c c P 4 2 2 Z 2 Z ew W =− + − − A.6 con 1 b 2 1 c 1 a c P 4 1 c 2 a 4 2 1 b c P 2 Z − + = A.7
CONCLUSIONI
Nell’ambito del presente documento sono stati proposti ed applicati interventi orientati al risparmio idrico in campo agricolo e dettati dal verificarsi di sempre più frequenti condizioni di riduzione (con caratteri permanenti) delle disponibilità. Nell’affrontare il problema è stata utilizzata la classificazione proposta da Yevyevich (1996) relativamente agli interventi di risparmio idrico, distinguendoli tra: 1) interventi orientati all’incremento delle disponibilità, 2) interventi orientati alla riduzione delle domande e 3) interventi di minimizzazione degli impatti. Riferendoci alle classi di interventi 1) e 2), nell’ambito dello studio, sono riportati i principali risultati delle sperimentazioni condotte su casi studio siciliani.
In particolare, in merito agli interventi di classe 1) sono stati individuati ed applicati modelli matematici al fine di conseguire una gestione più razionale o “ottimale “ delle risorse superficiali invasate in riserve artificiali a servizio irriguo, con l’obiettivo di conseguire adeguati trasferimenti idrici nel tempo (regolazione pluriennale) per la mitigazione di future condizioni di deficit. Tale applicazione ha riguardato l’utilizzo di tecniche di ottimizzazione multi-obiettivo (programmazione non lineare, constraint method, metodi interattivi preferenziali, ecc...) per la determinazione delle erogazioni ottimali dal serbatoio Pozzillo a servizio dell’area irrigua della Piana di Catania. Nell’ambito degli interventi di classe 1) è stata, inoltre, analizzata la possibilità di utilizzare laghetti aziendali o inter-aziendali fuori alveo per l’invaso di fluenze invernali o di acque di scarico dalle reti idriche collettive durante il periodo di distribuzione irrigua, pervenendo alla conclusione che i volumi che si renderebbero utilizzabili ammontano a circa 1/3 dei fabbisogni colturali dell’area irrigua della Piana di Catania. Ed infine, miglioramenti nell’utilizzazione idrica in ambiente agricolo potrebbero essere favoriti dal conseguimento di elevate prestazioni (adeguatezza, uniformità di erogazione, efficienza, produttività, economicità, equità, ecc...) degli impianti irrigui sia collettivi, sia aziendali.
Nell’ambito degli interventi relativi alla classe 2), la determinazione degli effettivi fabbisogni irrigui risulta un obiettivo prioritario per conseguire adeguati risparmi idrici in campo agricolo. Per effettuare tali valutazioni, che richiedono la definizione delle relazioni esistenti nel sistema continuo suolo-pianta- atmosfera,
si è fatto ricorso a tecniche di telerilevamento, utilizzando sensori (sia satellitari, sia portatili) ad altissima risoluzione spaziale, spettrale e radiometrica. Il monitoraggio, effettuato su un distretto irriguo dell’area della Piana di Catania, ha consentito di determinare i fabbisogni potenziali ed effettivi di colture agrumicole e le condizioni di sub-ottimale rifornimento idrico.
Inoltre, in condizioni idriche deficitarie la somministrazione dei volumi irrigui dovrebbe tendere al massimo valore di trasformazione dell’acqua che dipende dalla relazione tra rese e volumi, dal valore unitario del prodotto, legato alla qualità dello stesso e dal costo dell’irrigazione. Il concetto che la massima convenienza economica possa essere raggiunta somministrando volumi irrigui inferiori a quelli di massima produzione sta alla base dell’irrigazione deficitaria o sottoirrigazione (“deficit irrigation”). Con riferimento a tali tecniche è stata condotta una campagna sperimentale, presso un’azienda agraria in Sicilia, al fine di determinare la risposta produttiva di colture erbacee, in relazione alla somministrazione di volumi idrici ridotti rispetto ai valori dell’evapotraspirazione colturale massima.
L’insieme delle tematiche sviluppate nell’ambito dello studio può offrire, a nostro avviso, interessanti spunti di ricerca applicabili presso aree agricole caratterizzate da condizioni di carenza idrica o a tutti quei casi in cui si voglia (anche in condizioni di normale approvvigionamento) salvaguardare le risorse esistenti.
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