Granulometria del suolo Nuove tecniche di misura per i nuovi scenari

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1 Facoltà di Agraria 22 febbraio 2011 Portici (NA) Giornata di studio Granulometria del suolo Nuove tecniche di misura per i nuovi scenari Metodo di Arya&Paris modificato per la determinazione della curva di ritenzione idrica dalla distribuzione granulometrica dott. Mario Palladino Dipartimento di Ingegneria Agraria e Agronomia del Territorio Università degli Studi di Napoli Federico II

2 Scarsità di acqua La scarsa e irregolare disponibilità della risorsa idrica impongono un uso parsimonioso e razionale dell acqua nel settore agricolo, che è il maggior consumatore È necessario migliorare la conoscenza sui fabbisogni idrici delle colture per incrementare l efficienza irrigua complessiva e per razionalizzare la distribuzione dell acqua alle colture.

3 Fenomeni di degrado

4 Fenomeni di degrado

5 Precision farming Vocazionalità produttiva della vite in ambienti aridi Impiego di dati di Osservazione della Terra e modelli di bilancio idrico del sistema Suolo Pianta Atmosfera Studio di zonazione per la caratterizzazione di ambienti ad elevata vocazione viticola, attraverso l'integrazione di fattori microambientali (suolo, clima), colturali (vitigno) e gestionali (gestione irrigua e controllo dello sviluppo della vegetazione)

6 Area di studio Oasi Norte del Rio Mendoza (1300 m.s.m., 200 mm di precipitazione annua) Caratteristiche della viticoltura argentina Rapido incremento delle superfici, attenzione verso le produzioni di qualità per l esportazione, richiesta di innovazioni tecniche Zone aride ( mm pioggia), irrigazione è pratica agronomica necessaria Ottimizzazione della gestione irrigua in funzione degli obiettivi produttivi (quantità o qualità)

7 Area di studio

8 Il ciclo idrologico

9 ATMOSFERA H 2 O SISTEMA R S P A H 2 O SUOLO

10 Trasporto dell acqua nel sistema suolo-pianta (SP) Moto dell acqua nel suolo Attingimento radicale θ t z K h z 1 S Equazione di Richards

11 Proprietà idrologiche del suolo Funzione di ritenzione idrica (h) Funzione di conducibilità idraulica K( ) suolo argilloso 0.6 suolo sabbioso 1.E+02 K (cm/h) 1.E E-02 suolo sabbioso 0.2 suolo argilloso 1.E-04 1.E h (cm) h (cm) E-08

12 MODELLO DI BILANCIO IDROLOGICO SWATRE/SWAP (Feddes, 1978; Santini, 1980)

13 MODELLO DI BILANCIO IDROLOGICO SWATRE/SWAP (Feddes, 1978; Santini, 1980) LAI max = 3.5 LAI min = 0.0 z 0 θ z,t Δt θ z dz ΔW (P e I e E s T ν d )dt Contorno superiore: Parametri colturali + Evapotraspirazione potenziale Flusso d acqua nel suolo: Equazione di Richards + Modello di Feddes S W A P Modello S.W.A.P. (v. Dam et Al., 1997) Contorno inferiore a) livello della falda b) assenza di flusso c) drenaggio libero d)

14 E-01 1.E+01 1.E+03 1.E+05 -h esaurimento inumidimento

15 METODI SEMPLIFICATI - PTF Metodi che non richiedono l esecuzione di specifiche prove idrauliche, ma ricavano le funzioni (h) e K( ) da altre proprietà fisicochimiche del suolo. Proprietà Idraulica = f (sabbia, argilla, densità apparente, sostanza organica, ecc.). Diversi approcci per la definizione della funzione di trasferimento f : metodi empirici, metodi fisicoempirici, reti neurali, etc

16 Modello di Arya & Paris (1981) Curva granulometrica Funzione di distribuzione di frequenza cumulata del diametro dei pori Funzione di ritenzione (h) Arya, L. M., and J.F. Paris A physico-empirical model to predict the soil moisture characteristic from particle-size distribution and bulk density data. Soil Sci. Soc. Am. J. 45:

17 Matrice naturale 1, h 1 2, h 2 3, h 3 i, h i , r 1 2, r 2 3, r 3 1 i, r i 4 e n i i ri Ri 6 D 1, W 1, n 1 D 2, W 2, n D 2 3, W 3, n 3 D i, W i, n i Matrice teorica Arya & Paris (1981) Il parametro di tortuosità, è il tramite per trasformare la matrice teorica formata da particelle sferiche impacchettate regolarmente in una matrice realistica, formata da particelle non sferiche impacchettate in maniera disordinata. Nel lavoro originale è pari a 1,38. Equazione di capillarità: r h 3W i ni 3 4 Ri s h i i 2σLVcos( r gρ ( S i w ) w i 1 i 0 W i )

18 Calibrazione del parametro Basile, A., D Urso G., Experimental corrections of simplified methods for predicting water retention curves in clay-loamy soils from particle-size determination. Soil Technology 10:

19 Calibrazione del parametro

20 Stima delle caratteristiche idrologiche dei suoli a partire da dati di tessitura N Caratterizzazione campione indisturb. Metodo di Arya & Paris non calibrato calibrato b b b b h (cm) bulk soil samples b reference profiles Kilometers 4 5 N S b

21 MODELLO BILANCIO Data-base territoriali Data-base parametri colturali Data-base parametri idraulici del suolo Modello idrologico con interfaccia GIS Identificazione di variabili-chiave per la simulazione di scenari

22

23 ARZ0 BAR0-PIR0 CAP0 CAR0 FAI0 FAN0/COR0 GRU0/NAX0 IST0 LUA0/ISC0 MAT0-FUR0 NUS0 PAL0 PAR0/LIL0 STA0 Fabbisogno irriguo stagionale (cm) Comprensorio Oristanese Girasole Riso Arancio Barb.zuc Tipologia di Suolo

24 CAE0/MUS0 CIF0/MUS0 CMP0/BGR0 CRV1 FAR0 GIU0 LAZ0 LON0 PET0/PIC0 RAG1 SLE1 STO0/FIO0 SVI0 VIV0 Fabbisogno irriguo stagionale (cm) 80 Comprensorio Destra Sele Ortive in serra Pesco Mais Pomodoro Tipologia di Suolo

25 Considerazioni conclusive Per affrontare i problemi ambientali legati al suolo, è necessario considerare le proprietà idrologiche in maniera quantitativa Per applicazioni a scala regionale, è necessario poter definire mappe delle proprietà idrologiche I metodi semi-empirici si sono dimostrati, insieme ad altri, capaci di determinare con sufficiente accuratezza la variabilità spaziale delle proprietà del suolo Metodi per la determinazione della curva granulometria più veloci e con maggiore risoluzione, facilitano il processo di fornire conoscenza sul sistema fisico ai modelli di simulazione