Con il contributo della Regione Siciliana
Assessorato dei Beni Culturali e dell’Identità Siciliana Dipartimento Beni Culturali e dell’Identità Siciliana
QUADERNI CSEI Catania III serie vol. 13
“
LA GESTIONE SOSTENIBILE DELLE RISORSE IDRICHE ATTRAVERSO L’APPLICAZIONE DI TECNICHE DI IRRIGAZIONEDEFICITARIA
”
AUTORI:
BARBAGALLO Salvatore CIRELLI Giuseppe Luigi CONSOLI Simona VANELLA Daniela
Dicembre 2018 1
95123 Catania, Via S. Sofia 100 c/o Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente (Di3A) Università degli Studi di Catania
QUADERNI CSEI Catania III serie vol. 13
La gestione sostenibile delle risorse idriche attraverso l’applicazione di tecniche di irrigazione deficitaria
ISSN 2038-5854
Realizzazione editoriale CSEI Catania www.cseicatania.com Progetto grafico Art&Bit Srl - Catania
Il presente manuale è stato redatto dal CSEI Catania nell’ambito di un’attività di ricerca finanziata dalla Regione Siciliana - Assessorato dei Beni Culturali e dell’Identità Siciliana - Dipartimento dei Beni Culturali e dell’Identità Siciliana
Il presente lavoro è stata redatto con uguale contributo di tutti gli Autori:
prof. SALVATORE BARBAGALLO prof. GIUSEPPE LUIGI CIRELLI prof. SIMONA CONSOLI dott.ssa DANIELA VANELLA
Attività di ricerca finanziata dalla Regione Siciliana
Assessorato Regionale Beni Culturali e dell’Identità Siciliana Dipartimento Beni Culturali e dell’Identità Siciliana
La gestione sostenibile delle risorse idriche attraverso l’applicazione di tecniche di irrigazione deficitaria / Salvatore Barbagallo … [et al.] - Catania : CSEI Catania, 2018.
(Quaderni / CSEI. Ser. 3. ; 13)
1. Irrigazione deficitaria – Gestione risorse idriche. I. Barbagallo Salvatore.
628.3 CDD-22 SBN Pal0252089 1. Acque pubbliche – Gestione.
I. Barbagallo, Salvatore <1956->.
333.91217 CCD-23 SBN Pal0311319
CIP - Biblioteca centrale della Regione siciliana “Alberto Bombace”
INDICE
Premessa
Obiettivi dello studio
1. La gestione sostenibile delle risorse idriche nel contesto agricolo del Mediterraneo
1.1 Scenari di cambiamento climatico ed effetti in agricoltura 1.2 Consumi idrici e risparmio idrico
2. Le strategie di irrigazione deficitaria
2.1 Il paradigma tradizionale di irrigazione deficitaria 2.2 La Regulated Deficit Irrigation
2.3 La Partial Root-Zone Drying
2.4 Ricerche nel campo dell’irrigazione deficitaria
2.5 Vantaggi e incertezze nell’applicazione delle strategie di irrigazione deficitaria
3. Il monitoraggio del sistema suolo-pianta-atmosfera in regime irriguo deficitario
3.1 Tecniche micrometeorologiche per il monitoraggio degli scambi di massa ed energia
3.2 La Tomografia di Resistività Elettrica per l’analisi delle dinamiche idriche nel sistema suolo-radici
3.3 La micro-irrigazione a supporto delle strategie di irrigazione deficitaria
4. Applicazione di tecniche di irrigazione deficitaria in campo agrumicolo
4.1 Il caso studio dell’azienda Palazzelli 4.2 Approccio metodologico
4.2.1 Eddy Covariance e sap flow per la misura dei consumi idrici 4.2.2 Applicazione di tecniche di remote sensing e di proximal
sensing per il monitoraggio delle condizioni di stress idrico
4
4.2.3 Applicazioni ERT per la determinazione dell’uptake radicale 4.2.4 Il monitoraggio fisiologico, biochimico, qualitativo e produttivo
delle piante irrigate in deficit 4.3 Risultati e Discussione
4.3.1 I consumi idrici delle piante irrigate in deficit
4.3.2 Effetti fisiologici, biochimici, produttivi e qualitativi
4.3.3 Misure ERT e segnali di stress idrico nelle piante monitorate 4.3.4 Risultati delle stime satellitari e delle tecniche di proximal
sensing 5. Discussioni 6. Conclusioni Bibliografia
5
PREMESSA
Numerosi studi sono stati effettuati nell'area del Mediterraneo per migliorare l'efficienza di uso dell'acqua dei sistemi agricoli, applicando nuove pratiche e tecnologie di irrigazione. Una delle tecniche più promettenti che potrebbe consentire il conseguimento di questi obiettivi è l'uso dell’irrigazione deficitaria (DI), una strategia di irrigazione proposta per migliorare la produttività dell'acqua e ridurre i volumi di irrigazione (English et Raja, 1996; Hsiao et al., 2007; Capra et al., 2008; Ruiz-Sanchez et al., 2010). Molto sforzo è stato profuso per migliorare l'efficienza di uso dell'acqua sulle colture da frutta e da pieno campo, sviluppando approcci come l’essiccazione parziale delle radici (PRD) ed il deficit idrico controllato (RDI) (p.es. Fereres e Soriano, 2007; Consoli et al., 2012; Consoli et al., 2017). In particolare, la PRD consente di asciugare una parte dell'apparato radicale mentre l'altra parte è tenuta umida, e dopo un certo periodo di tempo, l'irrigazione è commutata. La tecnica ha, in alcuni casi, il potenziale per ridurre significativamente il consumo di acqua, migliorare il vigore delle colture e mantenere gli stessi rendimenti dei metodi di irrigazione tradizionali. E’ stato dimostrato che in regime di PRD le radici percepiscono l’essiccamento del suolo e rilasciano elevate concentrazioni di acido abscissico (ABA) nello xilema, regolando in questo modo la fisiologia dei germogli e la conduttanza delle foglie. Tale segnale può essere considerato come un meccanismo di feed-forward con cui le piante possono massimizzare la loro probabilità di sopravvivenza in base alla disponibilità di acqua nel suolo, coordinando la traspirazione fogliare con l'assorbimento delle radici. L’approccio RDI è fondato sull'uso di uno stress idrico per controllare la crescita e la competizione tra spinta vegetativa e produzione. L’RDI consiste nell’applicare acqua in quantità inferiori a quelle necessarie per
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soddisfare pienamente il fabbisogno idrico della coltura durante determinate fasi del ciclo vegetativo in cui produzione e qualità del raccolto risultano meno sensibili alle condizioni di carenza idrica (Garcìa-Tejero et al. 2010). Diverse ricerche applicate sono state condotte per verificare l'applicabilità di strategie DI su agrumeti maturi, noccioleti e vigneti (Fereres e Soriano, 2007; Ballester et al., 2011). L'uso di strategie DI combinate con tecniche di irrigazione tecnologicamente avanzate (sistemi di irrigazione goccia superficiale e sub-superficiale), può essere molto efficace per migliorare l'uso efficiente dell'acqua di irrigazione nelle regioni semiaride. Il successo di RDI e PRD dipende fortemente dalla capacità di comprendere e misurare l'immagazzinamento dell'acqua, lo stato e i flussi nel sistema suolo-pianta-atmosfera (SPA).
Dati accurati relativi alla evapotraspirazione (ET) sono cruciali per la corretta progettazione e gestione dell’irrigazione, soprattutto in regioni soggette a siccità. Il metodo Eddy Covariance (EC) rappresenta la tecnica micrometeorologica comunemente usata che fornisce misurazioni dirette di flusso di calore latente (o ET). Metodi di questo genere sono solitamente costosi, difficili da usare, e alcuni di essi presentano problemi nel caso di misurazioni in presenza di vegetazione eterogenea. Di conseguenza, la ricerca di metodi accurati per la stima dei flussi ET che utilizzino strumentazioni trasportabile, a basto costo e robusti è un argomento di grande interesse.
Una varietà di metodi è disponibile per la misura o la stima della quantità d’acqua utilizzata dalle piante in pieno campo. La misura di flusso linfatico (sap flow), ad esempio, è un metodo relativamente semplice e adatto per misurare la traspirazione delle piante (Cohen et al. 1981). Misure di flusso di linfa possono essere effettuate su piante arboree o erbacee, e in qualsiasi sistema conduttivo, comprese le radici.
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Il sistema di misura di velocità a impulso di calore (HPV) sviluppato da Green et al (2003), per esempio, si basa sul metodo di compensazione dell’impulso di calore (CHP). Questi metodi, se calibrati correttamente, consentono di monitorare la traspirazione ed esplorare le dinamiche di utilizzo dell'acqua a breve termine da parte degli alberi.
Mentre le misure di flusso danno importanti informazioni relative al funzionamento delle interazioni pianta-atmosfera, il principale problema irrisolto negli studi di irrigazione rimane il comportamento del suolo e in particolare la distribuzione di umidità nel suolo come un effetto congiunto di irrigazione e l'assorbimento di acqua da parte delle radici. Per colmare questa lacuna di conoscenza, tecniche innovative non invasive e spazialmente estese sono chiamate sempre più spesso in gioco (Jayawickreme et al., 2014). Per esempio, tecniche non invasive (geofisiche) quali metodi elettro-magnetici, georadar (GPR) e tomografia di resistività elettrica (ERT) sono state sempre più applicate alle diverse scale per l’esplorazione delle caratteristiche statiche e dinamiche del sottosuolo, in particolare a fini idrologici (Vanella et al., 2018).
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OBIETTIVI DELLO STUDIO
Nel volume è introdotta la trattazione delle tecniche di irrigazione deficitaria e della loro integrazione con metodi irrigui altamente tecnologici. Il documento riassume alcune interessanti applicazioni di monitoraggio del sistema Suolo-Pianta-Atmosfera (SPA), in condizioni irrigue deficitarie, nelle quali sono state applicate tecniche di misura dei consumi idrici colturali (o ET) a livello di singola pianta (sap flow, ERT), di pieno campo (eddy covariance e proximal sensing) e di distretto irriguo (remote sensing) e tecniche geofisiche per il monitoraggio dell’uptake radicale. L’obiettivo è di fornire indicazioni circa l’applicabilità e gli effetti delle tecniche di irrigazione deficitaria, che impongono stress da moderato a severo, per l’irrigazione di colture agrumicole.
1. LA GESTIONE SOSTENIBILE DELLE RISORSE IDRICHE NEL CONTESTO AGRICOLO DEL MEDITERRANEO
1.1 Scenari di cambiamento climatico ed effetti in agricoltura Secondo la FAO (2011), il diffuso degrado e la crescente scarsità delle risorse idriche sta mettendo a rischio un gran numero di sistemi di produzione alimentare in tutto il mondo, costituendo una seria minaccia alla possibilità di riuscire a sfamare una popolazione mondiale che raggiungerà i 9 miliardi di persone entro il 2050. Nel rapporto SOLAW (the state of the world’s land and water resources for food and agriculture) si evidenzia che negli ultimi 50 anni, il degrado degli ecosistemi terrestri e idrici, dai quali dipende la produzione alimentare, è stato causato non solo dal notevole incremento della popolazione mondiale, ma anche da una gestione delle risorse naturali non sostenibile. A tali scenari bisogna aggiungere anche gli effetti del cambiamento climatico; esso probabilmente comporterà
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l’intensificarsi degli eventi piovosi con conseguenti rischi di erosione dei suoli e il prolungamento dei periodi di siccità. L’impatto del cambiamento climatico influenzerà quindi la disponibilità della risorsa idrica, in particolare nelle aree in cui già esiste il problema della scarsità d’acqua; tra queste aree rientra il Bacino del Mediterraneo, il quale oggi soddisfa una buona percentuale della produzione alimentare a livello mondiale.
In Europa, il 24% delle risorse idriche disponibili è utilizzato in agricoltura, con enormi variazioni a seconda delle condizioni climatiche e della rilevanza dell'irrigazione in agricoltura. Negli Stati membri dell'Europa meridionale, che sono spesso caratterizzati da una cronica scarsità d'acqua, l'agricoltura è il principale utilizzatore delle risorse disponibili, con il 74% del consumo totale di acqua (Maestre-Valero et al., 2013). I paesi più importanti, in termini di area irrigata, sono la Spagna e l'Italia, con 4 e 3,1 Mha, che significa il 31% e il 24% della superficie irrigata europea totale, rispettivamente. In paesi come Spagna e Italia, l'agricoltura è un'attività economica molto competitiva, ma la sostenibilità a lungo termine è a rischio a causa della scarsa disponibilità di risorse idriche e dell'aumento della concorrenza con altre attività economiche. Nei paesi umidi dell'Europa centrale e settentrionale, l'irrigazione è attualmente solo temporaneamente utilizzata per migliorare la produzione nei periodi secchi (El Chami et al., 2015), ma le previsioni, effettuate sulla base di modelli climatici, indicano un aumento della frequenza e della gravità delle situazioni meteorologiche estreme (siccità estiva, estrema precipitazione) che molto probabilmente porteranno a problemi di gestione ambientale e agricola. Così, l'irrigazione sarà sempre più necessaria con conseguenze sull'equilibrio idrico degli ecosistemi.
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Nonostante l'importanza di condurre un'efficiente gestione dell'acqua in agricoltura per ottimizzare l’equilibrio tra domanda e disponibilità, ci sono ancora incertezze nel determinare correttamente le componenti del bilancio idrico e in particolare l'evapotraspirazione (ET) (Deelstra et al., 2010). ET è quantitativamente la componente più importante quando si gestiscono le risorse idriche e il principale motore per la produttività dell'agro-ecosistema (Rana et al., 2004).
Senza una determinazione precisa di ET non è possibile i) migliorare l'efficienza dell'irrigazione e ii) determinare l'equilibrio idrico dell'ecosistema per una migliore previsione della ripartizione delle risorse idriche e delle sostanze nutritive, anche in relazione al rischio erosivo.
Attualmente, misure precise di ET sono ancora difficili a causa delle incertezze nei metodi esistenti e della variabilità spaziale del fenomeno evapotraspirativo. In questo senso, nuovi sensori e procedure dovrebbero essere sviluppate e incorporate nei sistemi di supporto decisionale (DSS) per facilitare l'adozione di gli strumenti da parte degli utenti.
1.2 Consumi idrici e risparmio idrico
Nel nostro pianeta l’acqua copre circa il 71% della superficie; in particolare, si stima che il volume d’acqua presente sulla Terra sia di 1 360 000 000 km3. Di questa enorme quantità, il 97% circa è acqua salata, contenuta nei mari e negli oceani, il 2,1% circa è invece l’acqua contenuta nei ghiacciai e nelle calotte polari, mentre solo lo 0,65% è l’acqua contenuta nei fiumi, nei laghi, nelle falde e nell’atmosfera, e dunque in parte utilizzabile dall’uomo. Si può quindi constatare come l’acqua in realtà, sia una risorsa limitata e destinata ad esaurirsi se non gestita in maniera sostenibile.
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La disponibilità della risorsa idrica è influenzata da diversi fattori, tra cui l’aumento della domanda d’acqua e i cambiamenti climatici.
L’aumento della domanda è probabilmente correlato all’aumento della popolazione. Il consumo d’acqua sta crescendo però più rapidamente rispetto alla popolazione; nell’ultimo secolo è addirittura cresciuto il doppio (Gorbaciov, 2014). La popolazione mondiale, secondo l’ONU, sarà destinata ad aumentare: dagli attuali 7,3 miliardi di persone, si potrà raggiungere quota 8,5 miliardi entro il 2030, 9,7 miliardi nel 2050 e 11,2 miliardi nel 2100. Di conseguenza, la richiesta d’acqua nei vari settori aumenterà notevolmente; in particolare, secondo l’Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico, aumenterà del 55% al 2050. Riguardo ai cambiamenti climatici, essi potranno influire notevolmente sul ciclo idrologico. Uno degli effetti più devastanti sarà proprio la riduzione delle risorse idriche, soprattutto per i paesi dell’Europa centro-meridionale, in cui accrescerà il rischio di eventi di siccità prolungata. Alle medie e basse latitudini dell’emisfero nord fino alla fascia sub-equatoriale, il cambiamento climatico comporterà una più alta vulnerabilità degli acquiferi, da intendersi come una diminuzione della loro disponibilità idrica e di conseguenza il loro inquinamento nelle zone costiere a causa dell’intrusione delle acque saline. Altro effetto del mutamento climatico sarà la trasformazione dei regimi nivo-pluviali in regimi pluviali; in particolare si assisterà ad una variazione delle grandezze idrometeorologiche, per cui si avranno eventi più brevi e più intensi, con conseguenti rischi di erosione dei suoli (Portoghese et al., 2009).
La disponibilità idrica si riduce ulteriormente se si considera che la qualità dell’acqua risulta oggi essere compromessa. Tutte le acque la cui qualità è stata pregiudicata dall’azione antropica si definiscono reflui.
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A livello mondiale, il 70% delle risorse idriche sono oggi utilizzate nel settore agricolo; in tale contesto, un ruolo importante è svolto dal bacino del Mediterraneo1. Esso infatti “copre all’incirca il 16% della produzione mondiale di frutta ed il 13% di verdura grazie anche alle particolari condizioni climatiche” (Vurro et al., 2009). Tale area dispone del 3% delle risorse idriche del pianeta. Tra i principali paesi nel bacino del Mediterraneo con un elevato consumo idrico in agricoltura vi sono:
Marocco (91%), Cipro (90%), Egitto (88%) e Libano (85%). L’Italia invece, dedica all’agricoltura il 60% delle risorse idriche ed è tra i maggiori paesi europei che ricorrono alla pratica irrigua. L’irrigazione ha rappresentato uno dei fattori fondamentali nello sviluppo dell’agricoltura negli ultimi decenni, non solo perché ha consentito di ottenere produzioni elevate e di qualità, ma soprattutto perché ha reso possibile una maggiore flessibilità nella scelta degli ordinamenti produttivi da parte degli imprenditori agricoli, svincolandoli dalla scarsità ed incertezza degli apporti idrici derivanti dalle precipitazioni (Nino et al., 2015). Dai dati del 6° Censimento Generale dell’Agricoltura (ISTAT, 2010), in Italia, nell’anno 2009-2010, è stato utilizzato un volume d’acqua per l’irrigazione pari a 11 618 000 m3; in particolare il 73% dei volumi irrigui è stato utilizzato al Nord, il 13,5% al Sud, l’8,9%
sulle Isole e il 4,5% al Centro. Riguardo ai sistemi irrigui, la maggior parte dei volumi d’acqua (62%) vengono ancora oggi distribuiti attraverso sistemi di irrigazione a bassa efficienza, e cioè per scorrimento superficiale, infiltrazione laterale e per sommersione. La microirrigazione invece, che rappresenta il sistema irriguo più efficiente, è il metodo meno utilizzato (9,6%).
1 Il Bacino del Mediterraneo è quell’area geografica che comprende gli stati che si affacciano sul Mar Mediterraneo; in particolare si estende da est a ovest, cioè a partire dal capo inferiore del Portogallo fino alle coste del Libano, per circa 3800 km, e da nord a sud, quindi dall’Italia al Marocco e alla Libia, per circa 1000 km (Sundseth, 2010). Il clima di quest’area è caratterizzato da estati calde e secche, con temperature elevate soprattutto lungo la riva sud, e da inverni freddi e umidi.
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L’agricoltura irrigua investe sul nostro pianeta circa 1/3 della superficie agricola; 2/3 della produzione agro-alimentare proviene proprio da essa. A tal proposito assume importanza il concetto di acqua virtuale, definito per la prima volta da John Anthony Allan nel 1993, come il quantitativo d’acqua utilizzata per la produzione, trasformazione e commercializzazione di alimenti e beni di consumo e quindi contenuta virtualmente in essi. Sulla base di ciò, Arjen Hoekstra introdusse nel 2006 il concetto di impronta idrica (Water Footprint) per poter determinare il consumo d’acqua. Nel dettaglio, essa è data dalla somma di tre componenti qualitative: la componente blu, cioè il volume d’acqua prelevato dai corpi idrici superficiali e dalle falde acquifere sotterranee per la produzione di un bene e che non ritorna nello stesso luogo in cui è stato prelevato; la componente verde, cioè il volume d’acqua di pioggia contenuta nelle piante e nel suolo sotto forma di umidità; la componente grigia, cioè il volume d’acqua necessario a diluire gli inquinanti derivanti dai processi produttivi a un livello tale che l’acqua, nell’ambiente in cui l’inquinamento si è prodotto, rimanga al di sopra di standard di qualità (Antonelli et al., 2014). Per esempio, per produrre 1 kg di grano tenero, occorrono 1150 L di acqua, per 1 kg di riso invece ne occorrono 2656 L. I consumi aumentano notevolmente nel settore zootecnico; per produrre 1 kg di carne di manzo occorrono infatti ben 15977 L. Estendendo il concetto di impronta idrica a livello nazionale, è possibile determinare i consumi idrici delle varie nazioni.
L’impronta idrica di una nazione può essere definita come il volume totale di acqua dolce necessario per la produzione di beni e servizi consumati all’interno della stessa nazione. È possibile distinguere un impronta idrica del consumo nazionale e un impronta idrica della produzione nazionale. La prima è data dalla somma di due componenti:
una componente interna, che si riferisce al consumo idrico di beni prodotti all’interno di quella determinata nazione, e una componente
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esterna, che si riferisce invece al consumo idrico di prodotti provenienti da fonti esterne alla nazione considerata. La seconda invece è definita come la quantità d’acqua prelevata all’interno della nazione ed utilizzata per la produzione di beni destinati all’esportazione (Antonelli e Greco, 2013). Nel Bacino del Mediterraneo, l’Italia è la nazione con l’impronta idrica più alta. Nello specifico, l’impronta idrica totale è di 130 000 000 m3/anno e il settore dell’agricoltura ne contribuisce in misura dell’89% (Hoekstra e Mekonnen, 2011).
Per risparmiare acqua in agricoltura esistono diverse soluzioni che, se integrate tra loro, possono portare al raggiungimento di buoni risultati, di seguito un elenco di strategie:
• scelta di sistemi colturali e di specie vegetali in grado di sfruttare al meglio le risorse idriche naturali e più resistenti a periodi di stress idrico;
• utilizzo di tecniche agronomiche appropriate, ad esempio il ricorso alla pacciamatura e alla sarchiatura o l’utilizzo di barriere frangivento, può determinare una riduzione delle perdite d’acqua per ET e una ottimizzazione della ritenzione idrica del suolo riducendo così il fabbisogno irriguo;
• utilizzo di serbatoi artificiali che consentono l’accumulo dei deflussi idrici nei periodi invernali e quindi l’incrementare della disponibilità idrica;
• uso di risorse idriche alternative, come per esempio le acque reflue: queste, opportunamente trattate mediante metodi convenzionali (depuratori) o naturali (lagunaggio, fitodepurazione), possono da un lato consentire un notevole risparmio idrico, soddisfacendo le esigenze del settore agricolo e dall’altro diminuire l’inquinamento dei corpi idrici;
• scelta della tipologia di irrigazione più adatta: grazie alla modernizzazione degli impianti di distribuzione oggi si è fatto un
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enorme passo avanti nel miglioramento dell’efficienza d’uso dell’acqua nel contesto agricolo. Tecniche come la microirrigazione, hanno permesso di migliorare la quantificazione dei volumi d’adacquamento e di ridurre le perdite idriche. Nonostante ciò, a causa della crescente domanda d’acqua e in un contesto di cambiamenti climatici in cui si potrebbero intensificare i problemi di carenza idrica, nasce l’esigenza di applicare degli interventi mirati all’ottimizzazione dell’impiego dell’acqua; tra questi vi sono le tecniche di irrigazione deficitaria, le quali consentono sia una riduzione dei consumi idrici, sia un aumento dei profitti.
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2. LE STRATEGIE DI IRRIGAZIONE DEFICITARIA
2.1 Il paradigma tradizionale di irrigazione deficitaria
Secondo i canoni dell’agricoltura tradizionale, l’obiettivo dell’irrigazione è quello di somministrare alle colture un volume idrico
“ottimale” in modo da ottenere il valore massimo di produzione; in realtà, se si considerano i costi da sostenere per la pratica irrigua, tale valore non coinciderà con il massimo beneficio.
Il concetto di Irrigazione Deficitaria nacque negli anni 70’; in particolare, il termine Deficit Irrigation (DI) comparve per la prima volta nel 1971 in un testo sull’economia delle risorse idriche di James et al. Le prime ricerche si svolsero invece a partire dagli anni 80’, ma in tale periodo la DI rimane ancora una tecnica poco conosciuta. Nel 1990, English la definì come “una strategia di ottimizzazione mediante la quale alle colture è inflitto di proposito un certo grado di carenza idrica e quindi di riduzione produttiva”. Appare quindi evidente come l’obiettivo dell’irrigazione deficitaria sia quello di massimizzare i profitti a discapito, in un certo senso, della massima produzione, attraverso una riduzione dei volumi somministrati. Grazie al lavoro di English, dagli anni 90’ in poi, si assistette ad un maggiore interesse verso tale pratica.
In contesti in cui la disponibilità delle risorse idriche diventa sempre più limitata, l’irrigazione deficitaria rappresenta un valido strumento, come confermato da studi condotti in ambiente mediterraneo (Castel e Buy,1990; Ballester et al., 2013).
Si possono distinguere tre diverse tecniche di DI:
• Deficit Irrigation (DI) propriamente detta: rappresenta la tecnica più tradizionale e consiste nel fissare un deficit costante e applicarlo nel corso di tutte le fasi fenologiche della coltura;
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• Regulated Deficit Irrigation (RDI): attraverso la conoscenza della fisiologia della coltura, viene applicato un deficit variabile;
• Partial Root-Zone Drying (PRD): viene suddiviso l’apparato radicale in due porzioni distinte, le quali vengono bagnate alternativamente, così da creare alternanza tra zona umida e zona asciutta.
Spesso la DI viene confusa con la RDI e con la PRD: per l’applicazione della Deficit Irrigation occorre definire “quanto sotto irrigare”, per la Regulated Deficit Irrigation “quando somministrare il deficit” mentre per la Partial Root-Zone Drying “come somministrare il deficit” (Capra et al., 2008).
È bene inoltre sottolineare che l’applicazione di queste tecniche richiede l’attuazione di un’irrigazione di “precisione”, cioè occorre adottare dei metodi irrigui ad alta efficienza (come per esempio la microirrigazione), conoscere la curva rese-volumi idrici, la curva dei costi, i valori di ET, ecc. in modo da limitare al massimo le perdite d’acqua, migliorandone quindi l’efficienza d’uso.
L’approccio tradizionale all’irrigazione deficitaria è certamente quello economico. Per comprendere i potenziali benefici economici delle tecniche di irrigazione deficitaria è necessario conoscere i concetti fondamentali della DI:
1. l’efficienza dell’uso dell’acqua (WUE) diminuisce all’aumentare dei quantitativi di acqua somministrata;
2. l’acqua risparmiata, data dalla riduzione dei quantitativi di acqua somministrata, può essere utilizzata per irrigare superfici supplementari, ottenendo, così, un aumento del reddito complessivo dell’agricoltore;
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3. se la disponibilità di suolo è limitata, l’obiettivo diventa la massimizzazione del reddito netto (differenza tra reddito lordo e costo di produzione);
4. l’applicazione di metodi di microirrigazione aumenta i costi di impianto, ma poiché i livelli idrici ottimali sono inferiori rispetto a quelli che assicurano la massima produzione, l’impianto può essere dimensionato per una minore “capacità”, determinando una riduzione dei costi (Capra, 2008).
English (1990) e English e Raja (1996), analizzando la validità economica della DI, hanno individuato i seguenti livelli idrici ottimali da cui dipendono la massima produzione e il massimo reddito netto, in condizioni di risorse limitate in termini di acqua e/o di suolo:
• Wm: livello cui corrisponde la massima produzione colturale per unità di suolo;
• Wl: livello cui corrisponde il massimo reddito netto per unità di suolo;
• Ww: livello cui corrisponde il massimo reddito netto per volume di risorsa;
• Wel: livello in cui il reddito netto (nel caso in cui il suolo sia la risorsa limitata) uguaglia quello relativo alla condizione di pieno soddisfacimento della domanda;
• Wew: livello in cui il reddito netto (nel caso in cui l’acqua sia la risorsa limitata) uguaglia quello relativo alla condizione di pieno soddisfacimento della domanda.
In particolare:
(1)
1 1
2c Wm =− b
20
in corrispondenza di Wm l’efficienza dell’uso marginale dell’acqua è zero: applicando una maggiore quantità di acqua, la produzione non aumenta.
(2)
Il beneficio netto è massimo: entro il range Wm-Wl l’agricoltore può beneficiare della riduzione dei costi. Il profitto per unità di suolo raggiunge il massimo quando il livello di acqua applicata è Wl; a questo punto la funzione dei costi eguaglia la funzione del reddito e il reddito netto per unità di acqua è massimo.
(3)
Incrementi di WUE e di beneficio netto possono essere raggiunti estendendo le aree irrigue ed irrigando al livello Ww.
(4)
dove:
(5)
La differenza tra ricavi e costi sarà uguale alla differenza ottenibile al livello Wm.
(6)
( ) ( ) ( ) ( )
1/212 2 2 1
1 1
2 1 2 1
2 1
1 1 2 4 2 4
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎣
⎡
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ −
− −
⋅
−
−
−
= c
c c P b c
b b P c b
c P b
b P
Z c c c c
1 1 2
1
2 P c
b P W b
c
−
c−
=
2 / 1
1 2 1
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ −
= P c a a W P
c
w c
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ − +
=
1 1 1 2
2 cP Z b P W b
c
el c
( )
[ ]
1
2 / 1 2 1 2 1
2
2 2
4 c P
a a P c P Z
W Z
c c ew c
⋅
−
− +
= −
21
con:
( ) ( )
11
2 2 1
1 1 2
2 1 2
4
c c c
b
c c P b c a a
Z P − + −
=
(7)
a1, b1, c1 sono i coefficienti della funzione di produzione;
a2, b2, c2 sono i coefficienti della funzione dei costi.
Nel range di deficit tra Wel e Wm, il beneficio netto uguaglia quello ottenibile in condizioni di piena irrigazione (Capra et al., 2008).
Se l’acqua risparmiata viene utilizzata per estendere le aree irrigate, l’agricoltore può incrementare il suo guadagno. Questo potenziale aumento rappresenta il costo opportunità dell’acqua.
La relazione tra le altezze idriche somministrate (w, mm) e la produzione colturale (y, ton/ha), è generalmente espressa da equazioni di tipo quadratico (Figura 2.1):
(8)
Figura 2.1 Funzione di produzione
1 1 2
)
1( w a b w c w
y = + +
22
Il ricavo lordo per ettaro R(w) (€/ha), legato all’adozione di tecniche di DI, è dato dal rapporto tra la funzione di produzione e una costante, ad esempio il prezzo del raccolto (Figura 2.2):
(9) dove:
R(w) è il reddito per ettaro;
y(w) è la funzione di produzione;
(w) è l’altezza di acqua applicata;
Pc è il prezzo di vendita del prodotto (€/ton)
Figura 2.2 Funzioni del reddito e dei costi.
In Figura 2.2 la linea retta rappresenta una possibile funzione relativa ai costi totali di produzione (c) per acqua applicata:
(10)
) ( )
( w P y w
R =
c⋅
w b a w
c ( ) =
2+
223
Il Reddito netto sarà:
(11)
La Figura 2.3 mostra come al diminuire della funzione dei costi aumenta la differenza tra i costi e il reddito netto (Capra et al., 2008).
Figura 2.3 Rapporto indiretto tra la funzione dei costi e la funzione del reddito.
Riducendo i livelli idrici somministrati, si ottiene un sensibile risparmio di risorsa che potrà essere utilizzata per irrigare superfici supplementari; così facendo, il reddito complessivo dell’agricoltore può aumentare. Questo potenziale incremento di reddito viene definito
“costo opportunità dell’acqua”. Se la disponibilità d’acqua è limitata, la resa economica è massimizzata riducendo le altezze d’acqua da somministrare e incrementando le aree da irrigare. Se invece è la disponibilità di suolo ad essere limitata il principale interesse è massimizzare il reddito netto.
) w ( c ) w ( R ) n (
R = −
24 2.2 La Regulated Deficit Irrigation
La Regulated Deficit Irrigation (RDI) fu introdotta da Chalmers et al.
(1981), come una tecnica di controllo della crescita vegetativa in pescheti ad alta densità. Nel 1990 English descrisse la RDI (o Controlled Deficit Irrigation, CDI) come una strategia di irrigazione basata sulla riduzione della quantità d’acqua solo durante alcune fasi del ciclo vegetativo della pianta. Il deficit idrico deve essere quindi imposto alla coltura durante le fasi fenologiche che risentono meno dello stress idrico. In generale, le fasi fenologiche che bisogna evitare, in quanto sensibili ad un’eventuale mancanza d’acqua, sono: il trapianto, la semina, le prime fasi dello sviluppo e la fecondazione; nel caso di piante arboree, la fase sensibile può protrarsi fino all’allegagione e allo sviluppo dei frutti (Figura 2.4).
Diversi esperimenti con la RDI, hanno mostrato ottimi risultati su colture sia erbacee che arboree. Tra le colture erbacee la RDI è stata applicata alla barbabietola da zucchero, al cotone, al pomodoro, alla lattuga (Capra et al., 2008); tra quelle arboree, invece, è stata applicata a molti alberi da frutto quali il mandorlo, il pistacchio, gli agrumi, il melo, l’albicocco, melograno, la vite da vino e l’ olivo (Fereres e Soriano, 2007; Peréz-Peréz et al., 2010; García-Tejero et al., 2011; Consoli et al., 2014; Roccuzzo et al, 2014; Selahvarzi et al., 2017; Consoli et al., 2017;
Trentacoste et al., 2018).
Gli studi condotti hanno evidenziato diversi aspetti positivi riguardanti l’applicazione della RDI. Innanzitutto, attraverso questa tecnica, è possibile ottenere il controllo dello sviluppo vegetativo della pianta; nel caso di piante arboree, lo stress idrico controllato consente di ottenere un equilibrio ottimale tra fase vegetativa e fase produttiva.
Altro vantaggio è il miglioramento dell’efficienza d’uso dell’acqua (WUE), definita da un punto di vista produttivo come il rapporto tra la resa della coltura, espressa in termini di sostanza secca prodotta, e la
25
quantità d’acqua evapotraspirata. Ciò è dovuto principalmente ad una riduzione della traspirazione, come conseguenza della parziale chiusura stomatica. Nonostante la traspirazione sia ridotta, l’incremento del potenziale osmotico misurato nei frutti indica che la resa non è alterata (Goodwin e Boland, 2000). Di contro, oltre alla realizzazione di impianti irrigui ad alta efficienza e alla necessità di monitorare il contenuto idrico del suolo, l’applicazione della RDI comporta la conoscenza della fisiologia della coltura e in particolare delle fasi del ciclo colturale più sensibili allo stress idrico e delle risposte della coltura al deficit. Questa tecnica è difficilmente applicabile a colture da biomassa; per queste piante è difficile infatti stabilire quali siano le fasi meno sensibili allo stress, visto che è importante che la crescita vegetativa sia continua.
Figura 2.4 Water sensitivity per le colture agrumicole
2.3 La Partial Root-Zone Drying
La Partial Root-Zone Drying (PRD) è una tecnica di irrigazione deficitaria il cui obiettivo è quello di somministrare un volume idrico, corrispondente ad una certa percentuale dell’ETc, in maniera alternata sulle due parti in cui è suddiviso idealmente l’apparato radicale della
26
pianta (Sadras, 2009); così facendo si verrà a creare una zona umida (wet) contrapposta ad una zona asciutta (dry) (Kang et al., 2003;
Fernández et al. , 2007; Hutton e Loveys, 2011; Ballester et al., 2013;
Elsayed-Farag e Melgar, 2015; Parvizi et al., 2016; Consoli et al., 2017;
Vanella et al., 2018) (Figura 2.5). I benefici della PRD sono stati dimostrati in diverse specie di agrumi, come l'arancio navel (Consoli et al., 2014; Mossad et al., 2018), limone (Pérez-Pérez et al., 2012) e mandarino (Kirda et al. , 2007). In questi studi, la PRD ha contribuito ad incrementare l'efficienza dell'uso dell'acqua (WUE) senza influire negativamente sulla resa commerciale (Faber e Lovatt, 2014).
Figura 2.5 Schematizzazione della tecnica PRD (Kriedemann e Goodwin, 2003)
Fra i vari meccanismi che le piante attuano durante il periodo di irrigazione deficitaria, con la PRD si attua la riduzione dell’apertura stomatica; ciò è dovuto sia a fattori di natura idraulica che a fattori di natura chimica (Comstock 2002; Garcia-Mata e Lamattina, 2003). In particolare, studi più approfonditi sugli aspetti chimici, hanno dimostrato che la riduzione dell’apertura stomatica dipende dalla variazione di acido abscissico (ABA) che transita dalle radici ai germogli (Comstock 2002; McCarthy et al., 2000; Zhang et al., 2001). Le radici delle piante, nella zona asciutta, tendono a sintetizzare una maggiore
27
quantità di acido abscissico, il quale si sposterà dalle radici fino ai germogli nella parte epigea della pianta, attraverso il flusso xilematico.
Nel momento in cui la concentrazione di ABA nello xilema aumenta, si assisterà ad un aumento della concentrazione di tale ormone nelle cellule di guardia delle foglie; ciò determinerà una perdita di turgore cellulare, per cui la pianta dovrà mettere in atto dei meccanismi tali da ridurre al minimo le perdite idriche. Tra questi meccanismi vi è proprio la chiusura degli stomi, necessaria per ridurre la perdita d’acqua per traspirazione. Zhang et al. (2001) sostengono che l’apertura stomatica è correlata in maniera inversamente proporzionale alla concentrazione di acido abscissico delle cellule di guardia delle foglie.
Oltre all’acido abscissico vi sono ulteriori ormoni che influenzano la fisiologia della pianta in condizioni di deficit idrico. Alcuni esperimenti mostrano una diminuzione della concentrazione di citochinine (CK) nelle radici e nei germogli in piante sottoposte a PRD.
Le CK sono degli ormoni che promuovono la divisione e il differenziamento cellulare e quindi la crescita delle piante, per cui rappresentano un gruppo antagonista rispetto all’ABA. L’aumento della concentrazione di ABA e la contemporanea diminuzione di quella delle CK provoca una riduzione della produzione di etilene. Quest’ultimo è un regolatore gassoso che promuove lo sviluppo delle piante e quindi una sua diminuzione comporterebbe una ridotta crescita vegetativa.
Allo stesso modo degli ormoni, anche le sostanze di tipo inorganico, come ioni idrogeno, acidi, nitrati e calcio, possono interagire nei meccanismi di trasduzione del segnale; per esempio, il nitrato è in grado di interagire con l’ABA inducendo la chiusura stomatica (Lamattina et al., 2003).
L’alternanza delle zone wet e dry è da considerarsi fondamentale per il buon esito della PRD. Infatti, se la stessa porzione dell’apparato
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radicale viene mantenuta asciutto per un periodo prolungato, la sintesi di ABA non avverrà in maniera regolare, per cui la pianta riaprirà gli stomi e di conseguenza avrà bisogno di un volume d’acqua pari ad una condizione di irrigazione standard. Se invece i due lati dell’apparato radicale vengono irrigati in maniera alternata, le risposte ormonali della pianta si mantengono costanti (McCarthy et al., 2000). Su uno stesso lato, il tempo che intercorre tra due irrigazioni, è una variabile che dipende da diversi fattori, quali le circostanze ambientali, il tipo di suolo, la specie, ecc. Oltre al tempo, un’altra variabile fondamentale è la quantità di acqua da somministrare; riuscire ad applicare in maniera precisa ed uniforme il volume idrico necessario è essenziale per assicurarsi che le due zone accrescano allo stesso modo.
2.4 Ricerche nel campo dell’irrigazione deficitaria
Nel seguito sono elencate alcune delle principali ricerche condotte nel campo dell’irrigazione deficitaria a livello nazionale ed internazionale (Tabella 2.1). Le ricerche censite mostrano gli evidenti vantaggi, in termini di risparmio idrico, ma anche di tipo fisiologico, produttivo e qualitativo, derivanti dall’adozione delle tecniche di irrigazione deficitaria su diverse tipologie colturali, nei contesti ambientali più diversi.
29
Tabella 2.1 Ricerche nel campo dell’irrigazione deficitaria
Autore Anno Regione Metodo Coltura Principali
risultati Research focusing on the maximization of economic benefit approach English and
Raja 1996 NW USA,
California, Zimbabwe
maximization of economic benefit
wheat, cotton, maize
optimal net return for 15-59% of deficit Imitiyaz et al. 2000 Botswana broccoli, carrot,
rape, cabbage optimal net return for 20% of deficit Sepaskhah and
Gharaman 2004 Iran barley, sorghum,
maize
optimal net return for 0.6 of irrigation efficiency
Romero et al. 2006 Spain almond orchard
45% of water saved using RDI with a maximum production reduction of 17%
Adekalu et &
Okunade 2009 Nigeria maize, tomato,
okra and cowpea
water reduction levels up to 40- 50%
Pérez-Pérez et
al. 2010 Spain navel orange
operation costs were reduced by DI treatment (i.e.
fertilizer reduction 40%, reduction of water applied of 30% and electrical needs reduction of 30%)
Hueso & Cuevas 2010 Spain loquat
20% water savings without decreasing yield and fruit quality. Efficiency in water use in RDI trees is over 30%
Ørum et al. 2010 Belgrado potato 50% water saving
Romero et al. 2016 Spain vineyard
DI strategies (PRI and RDI) increased WUEyield, berry polyphenolic content and wine quality.
Research focusing on the increase of WUE by RDI (or CDI) and PRD techniques Fabeiro Cortés
et al. 2003 Spain
CDI
garlic
negative effects at the bulbification and ripening stages Fabeiro Cortés
et al. 2003 Spain beet
no effects on total production and industrial quality index
30
Yuan et al. 2003 Japan RDI potato
decrease in tuber quantity, some positive effects on tuber quality
Romero et al. 2004 Spain RDI under SDI almond trees
water use reduction up to 50% during high water stress sensitivity periods under SDI system
Kirda et al. 2004 Turkey PRD greenhouse
tomato
10-27% additional marketable yield over DI
Dorji et al. 2005 New Zealand PRD pepper
no effect on total dry mass, significant water savings
Girona et al. 2005 Spain RDI peach no effects of RDI
on fruit production
Wakrim et al. 2005 Morocco PRD+RDI bean
decrease in leaf water potential, shoot and pod biomass
Liu et al. 2006 Denmark PRD+RDI potato
increase in biomass allocation to root; decrease in leaf area; 37%
water saved
Spreer et al. 2006 Thailand PRD+RDI mango
decrease in yield, increase in fruit size and edible fraction Webber et al. 2006 Uzbekistan DI bean, green gram WUE increase for
green gram and constant for bean Zhang et al. 2006 China RDI spring wheat increase in yield,
biomass, harvest index and WUE Bekele and
Tilahun 2007 Ethiopia RDI onion 6-13% increase in
WUE
Shahnazari et al. 2007 Denmark PRD potato
30% of water saved maintaining tuber yield, 61%
increase of WUE
Shao et al. 2008 China PRD hot pepper
PRD had 52%
efficiency in the use of irrigation water (IWUE) compared to treatment with control
Du et al 2010 China RDI + PRD cereals increase of WUE
31
Intrigliolo et al. 2013 Spain RDI-SDI Punica granatum, L cv. "Mollar de Elche"
increase of WUE and water productivity with DI at 25 % ETc
Kusakabe et al. 2016 USA PRD Grapefruit trees
PRD did not reduce flowering potential or fruit set
Gasque et al 2016 Valencia RDI citrus trees
Mild level of stress lead to water savings around 20% without detriment to the crop
De La Rosa et al. 2016 Spain RDI Prunus persica L.
Batsch c. Flanoba
RDI at 60% of the control decreased vegetative plant growth of early nectarine
Çolak et Yazar 2017 Turkey PRD Vineyard
greater WUE in PRD-75 while the lowest WUE in DI- 50
Kaman et Kirda 2017 Turkey PRD-DI Maize WUE increase with
PRD treatment
Valerio et al. 2017 Italia PRD TOMATO
(Lycopersicon esculentum Mill.)
highest levels (ABA) were measured in PRD treatment Martínez-Gil et
al. 2018 Cile PRD Vitis vinifera cv.
Syrah 50% reduction of
irrigation water
Research scheduling DI on the basis of physiological features and other related vegetation indicators
de Souza et al. 2003 Portugal PRD and DI grapevine
decrease in stomatal
conductance under PRD
Xue et al. 2003 USA DI winter wheat high shoot dry
weight on DI
Ortuño et al. 2004 Spain Trunk diameter changes and Sap
flow lemon trees
increase in MDS- maximum trunk diameter shrinkage
Romero et al. 2004 Spain RDI under SDI almond trees
RDI stimulated a deeper root development (40–
80 cm) than surface treatments (0–40 cm),
Karam et al. 2005 Lebanon Kc-based irrigation scheduling
rye grass, soybean
Kc fluctuation negatively affected leaf area, biomass, dry matter accumulation
32
Bañon et al. 2006 Spain DI+low air
humidity oleander
reduction in mortality rate under DI; positive changes in stomatal regulation and osmotic adjustment
Intrigliolo and
Castel 2006 Spain
Stress indicators (MDS(maximum daily shrinkage), TDV(trunk diameter), Ψm, LAI, etc...)
Plum good response of indicators to plant stress under DI
Xue et al. 2006 USA Physiological
features under DI winter wheat
increase in wheat yield and WUE under jointing and anthesis
Suleiman et al. 2007 USA Kc-based irrigation
scheduling cotton
information on Kc values was useful in effective irrigation planning
Velez et al. 2007 Spain MDS citrus trees good feedback
using MDS to schedule DI
Egea et al. 2010 Spain
Leaf water potential,trunk circumference and diameter (TD),leaf area PRD-RDI
almond trees
all DI treatments have a negative impact on trunk growth parameters
Melgar et al. 2010 Florida
Leaf gas exchange, ABA extraction under PRD
Swingle citrumelo
DI clearly decreased growth, the net
assimilation of CO2, WUE and the total content of N and K in leaves, even though
concentrations of leaf N and K were increased
Romero et al. 2013 Spain
gas exchange,leaf photosynthesis, total leaf area, RDI-SDI
grapes RDI substantially improved berry and wine quality
Pedrero et al. 2015 Spain
RDI,
measurements, plant water status and leaf mineral analysis
Mandarin trees
stomatal conductance and net photosynthesis were not affected by the use of RDI
Parvizi et al. 2016 Iran Stress indicators
Punica
granatum (L.) cv Rabab
PRD and DI strategies with mild and severe
33
water stress did not affect the growth of pomegranate fruits
Zaher-Ara et al. 2016 Iran
Growth index measurement, Proline concentration
citrus trees
proline and soluble sugar increased in shoots and roots of tolerance citrus
Dbara et al. 2016 Tunisia
Stem water potential, Gas exchange and fluorescence, PRD
Olea Europea
PRD: reduction of vegetative growth and a lower yield, reduced photosynthesis;
increase in stem water potential and in the leaf concentrations of ABA, proline and soluble sugars
Zhang et al. 2017 California Tree fractional
cover, SDI-DI pomegranate
irrigation deficits at 35 and 50% of crop water consumption had significantly negative effects on tree leaf size and Tc - Ta on certain days of measurement
Conesa et al. 2018 Spain
ABA xylem, leaf gas exchange, trunk diameter, leaf area index.
PRD-RDI
grapes (cv.
Crimson Seedless)
Leaf area index (LAI) was affected by RDI and PRD
Mossad et al. 2018 Italia (Palermo)
Leaf transpiration, stomatal conductance
‘Valencia’
orange trees
Reducing irrigation volumes by 55% (DI) over CI increased leaf water deficit by 27% and reduced
‘Valencia’ fruit growth by 15% but not shoot or trunk growth
Lobos et al. 2018 Cile-Usa RDI Vaccinium
corymbosum cv.
Brigitta
crop sensitive to severe water deficit (50% ETa) caused stomata reduction
Research on the optimization of water allocation for planning purposes over large areas Reca et al. 2001 Spain optimal water
allocation model wheat, corn DI results in irrigation
34
efficiency increases
Shangguan et al. 2002 China wheat, corn,
oilseed
water saving, increase in irrigation efficiency, reduction of water shortages
Alba et al. 2003 Italy
irrigation scheduling simulation model
citrus orchards
DI criteria useful for water savings
Rodrigues et al. 2003 Portugal maize,
sunflower
the best practice is to limit the area cropped and apply near optimal irrigation
Zairi et al. 2003 Tunisia winter wheat,
potato, tomato
feasibility of DI for wheat crop with good water valorisation; low feasibility of DI for tomato and potato
Lorite et al. 2004 Spain
optimizes the availability of
water in the soil winter cereal, sunflower, garlic, cotton
best strategy in terms of net income corresponds to 40% water deficit Acevedo-Opazo
et al. 2010 Cile optimizes the
availability of water in the soil
grapevine (Vitis vinifera L.)
optimizes the availability of water in the soil
Stambouli et al. 2012 Spain
irrigation scheduling simulation model
Maize, alfalfa
DI technique to determine water savings
Panigrahi et al. 2014 India mandarin
reduction in water application of around 24% with RDI-50 and 30%
improvement in irrigation water use efficiency
Alcaras et al. 2016 Argentina olive trees
both soil and plant indicators show potential for irrigation
scheduling in olive.
Díaz et al 2018 Spain olive trees 45% of the
irrigation needs
35
Alcuni tra i principali risultati sono elencati nel seguito:
• Velez et al. (2007) hanno effettuato degli studi relativi all’applicazione della RDI su agrumeti, varietà Clementina de Nules, utilizzando come indicatore di stress l’MDS (Maximum Daily Trunk Shrinkage). Lo studio è stato effettuato a Valencia (Spagna) durante 2 stagioni consecutive. Malgrado la grande variabilità osservata del valore di MDS misurato nei 2 anni, il rapporto tra l’MDS della tesi di riferimento e l’MDS della tesi con RDI è risultato pari a 1,25, consentendo risparmi stagionali di acqua tra il 18 e 12%, senza determinare significative riduzioni di produzione e di peso dei frutti;
• Intrigliolo e Castel., (2006) hanno effettuato una serie di esperimenti sulla prestazione di diversi sistemi di misurazione (continui e discontinui) dello stato idrico del suolo e della pianta in risposta alla RDI. Lo studio è stato effettuato in un periodo di 2 anni in Spagna su piante di susino (Prunus salicina, varietà ‘Black Gold’). Durante il periodo di crescita dei frutti, sono stati imposti diversi livelli di stress idrico e le piante oggetto di studio sono state messe a confronto con testimoni ben irrigati. I risultati ottenuti hanno confermato la validità della tecnica per l’irrigazione della specie, consentendo di ottenere adeguati risparmi idrico, a vantaggio di una produzione sostenibile;
• Abrisqueta et al. (2008) hanno effettuato studi su alberi di pesco sottoposti alla tecnica PRD. La sperimentazione è stata effettuata nella provincia di Murcia nel sud-est della Spagna, area caratterizzata da una scarsissima disponibilità d’acqua. Lo studio è stato effettuato durante una sola stagione di crescita e le piante sono state sottoposte a 3 trattamenti irrigui:
o T1, tesi di riferimento, irrigata al 100% dell’ETc;
36
o T2, tesi sottoposta a Drip Irrigation continua, irrigata al 50%
di ETc;
o T3, tesi sottoposta a PRD, irrigata alternativamente da una metà all’altra ogni 2÷3 settimane.
In generale, la crescita radicale è risultata in diminuzione durante il periodo di accrescimento dei frutti e in aumento dopo la raccolta, raggiungendo il suo picco a metà luglio, per poi avere un declino alla fine del mese. Dagli studi si è evinto che la lunghezza delle radici, misurata di frequente utilizzando opportuni strumenti, è stata ridotta, rispetto alla tesi T1, del 73% in T2 e del 42% in T3. La maggior parte dell’apparato radicale è stato localizzato a circa 0,55 m dal suolo, con particolare concentrazione tra 0.40÷0.55 m. Più dell’88% delle radici sono risultate sottili, con diametro inferiore a 0,5 mm; rispetto a T2 e a T3, la maggiore lunghezza delle radici è stata riscontrata in T1;
• Stagno et al. (2008) e Consoli et al., (2017) hanno effettuato studi relativi all’applicazione della RDI su alberi di agrumi, varietà Tarocco. La sperimentazione, avvenuta tra il 2003 ed il 2016, è stata effettuata nella provincia di Catania (Sicilia), e ha avuto come obiettivo quello di monitorare lo sviluppo vegetativo e le caratteristiche di produzione delle piante sottoposte a stress idrico. Sono state messi a confronto diversi trattamenti irrigui:
o T1, tesi di riferimento, irrigata al 100% dell’ETc; o T2, irrigata al 75% di ETc;
o T3 e T4, irrigati al 50% di ETc con tecniche RDI e PRD.
Lo studio ha previsto la misurazione settimanale del potenziale idrico fogliare (ΨL), attraverso cui è stato possibile modificare l’apporto irriguo. Nella tesi T4 (PRD) si è verificata una significativa riduzione del diametro dei frutti, ma un
