CdL in Viticoltura ed Enologia. Agronomia generale. Presentazione n. 21. Irrigazione. docente: Luigi Mariani -

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1 CdL in Viticoltura ed Enologia Agronomia generale Presentazione n. 21 Irrigazione docente: Luigi Mariani -

2 Irrigazione e fasi critiche Ogni coltura presenta fasi critiche caratteristiche. Esempi: - frumento: dopo la fioritura - mais: da 30 gg prima a 30 gg dopo la fioritura - vite: dalla fioritura all'invaiatura

3 Evoluzione delle produzioni nel 20 secolo (Usa) Fonte: Usda

4 Corn is a relatively deep rooted crop. Typically, in deep soils, roots grow laterally 12 to 18 inches from the stalk and downward to a depth of 4 feet or more. About 90 percent of the roots will be found in the top 3 feet, which is considered the effective rooting depth for irrigation purposes. Over the course of a growing season, about 40% of the water used by corn will come from the first foot of soil, 30% from the second foot and 20% from the third foot. Less than 10 percent will be obtained from the soil below 3 feet.

5 Stress idrico e stress termico Figure 7a Thermal image of experiment site - October 2004 (numbers on plots denote kg/ha N applied) Figure 7b Thermal image of experiment site - October 2005 (numbers on plots denote kg/ha N applied) Fonte: Tielling et al., Remote Sensing to Detect Nitrogen and Water Stress in Wheat Belford2http://www.regional.org.au/au/asa/2006/plenary/technology/4584_tillingak.htm

6 Figure 3: Visual water stress symptoms at (left) NH (predawn LWP = MPa; midday LWP = -1.1 MPa) and (right) at LB1 (Predawn LWP = MPa; midday LWP = -1.2 MPa).

7 Organizzazione del'irrigazione - collettiva (consorzi irrigui) -> turnata ovvero a domanda - individuale (con prelievo da pozzo o da corso d'acqua)

8 Significato globale

9 Mappa mondiale dei suoli aridi (drylands) Fonte: FAO,

10 % dei suoli agricoli 436~pagePK:148956~piPK:216618~theSitePK: ,00.html

11 % della forza lavoro impiegata in agricultura 436~pagePK:148956~piPK:216618~theSitePK: ,00.html

12 Superficie irrigua (% della SAU) 436~pagePK:148956~piPK:216618~theSitePK: ,00.html

13 % dell'acqua dolce usata per irrigazione 436~pagePK:148956~piPK:216618~theSitePK: ,00.html

14 Significato a livello globale Consumi idrici a scopo irriguo: - area irrigua 270 milioni di ha (18% della sup. agricola totale) m.di di m3 l'anno - il 70% dei consumi idrici complessivi di acqua dolce

15 Significato a livello italiano Consumi idrici a scopo irriguo: - 25 m.di di m3 l'anno - il 60% dei consumi idrici complessivi nazionali di acqua dolce -> provenienza: - 70% da fiumi e canali - 25% da pozzi e fontanili - 5% da invasi

16 Irrigazione: vantaggi in termini ecosistemici - ricarica delle falde - cessione di calore in forma di calore latente (mitigazione dell'eccesso termico) Se tutto il pianeta fosse coperto da colture ben irrigate non si potrebbero eccedere i 34 C di temperatura (Priestley, 1966) - aspetti paesaggistici

17 Irrigazione: svantaggi in termini ecosistemici - inquinamento delle falde (con nitrati, fitofarmaci, ecc.) - inquinamento dei suoli con inquinanti (es: inquinanti di origine urbana - detergenti, solventi clorurati, ecc.) - riduzione delle portate dei corsi d'acqua nel periodo estivo - salinizzazione - subsidenza per eccesso di estrazione idrica dalle falde

18 Salinizzazione Specie delle aree salinizzate (es: Salicornia virginica)

19 Salinizzazione (milioni di ha) fonte: Fao Regione Africa Vicino e Medio Oriente Asia e Estremo Oriente America Latina Australia Nord America Europa Area

20 Finalità dell'irrigazione Finalità principale: - umettante (soddisfacimento delle esigenze idriche delle colture) esigenze idriche che si abbiano con Esigenze nutrizionali Omeostasi Temperatura dei tessuti

21 Finalità dell'irrigazione - ammendante (es: trasporto di sedimenti con caratteristiche migliorative sui suoli - es: "limo" del Nilo) - antiparassitaria: i parassiti vengono combattuti sia direttamente (es: effetto sugli afidi dell'irrigazione sovrachioma; effetto sulle arvicole) sia indirettamente con antiparassitari immessi nell'acqua irrigua - correttiva: mira a modificare il ph dei suoli (es: sommersione in certi terreni acidi) - sussidiaria ai lavori: per portare terreno in tempera - sussidiaria al diserbo: per diserbanti che richiedono una certa ummidità dle terreno per agire

22 Finalità dell'irrigazione - dilavante: mira ad asportare sostanza solubili indesiderate (sopratutto sali come NaCl che si accumulano nello strato esplorato dalle radici a seguito di a) risalita di sali dagli strati più profondi in climi ad evaporazione è molto intensa b) irrigaz. con acque salmastre fertilizzante: nutrienti apportati con l'acqua irrigua (fertirrigazione) climatizzante: - irrigazione iemale (marcite) - irrigazione contro gelate tardive (su fruttiferi) - irrigazione contro l'eccesso termico estivo

23 Vincoli alla scelta del sistema di irrigazione A livello aziendale: - idoneità dei terreni - disponibilità idrica - fabbisogno delle colture - momento di intervento e volumi di adacquamnto - sistemazione dei suoli - qualità delle acque

24 Vincoli alla scelta del sistema di irrigazione a livello territoriale: - fabbisogno irriguo - caratteristiche - qualità delle acque - aspetti ambientali

25 Calcolo del fabbisogno irriguo

26 Fabbisogno irriguo coltuale Tramite l'applicazione di tecniche di bilancio idrico

27 Fabbisogno irriguo di campo Prende in considerazione l'efficienza del sistema di irrigazione: - efficienza delle reti di adduzione (livello conortile) - efficienza della distribuzione (livello di campo)

28 Elementi tecnici dell'irrigazione

29 Elementi tecnici dell'irrigazione Elemento Unità di Definizione misura Volume specifico stagionale mm oppure m3 Quantità d'acqua irrigua impiegata in (V) ha-1 una stagione -1 oppure l ha Durata della stagione irrigua dd Tempo che intercorre fra la prima e (S) l'ultima adacquata 3 Volume specifico di mm oppure m Acqua distribuita per intervento irriguo adacquamento (v) ha-1 oppure l ha-1 Numero adacquamenti (n) n Turno o ruota (t) dd Tempo che intercorre una adacquata e la successiva Orario di consegna hh Tempo per cui l'acqua viene resa disponibile alla presa aziendale Orario di funzionamento hh Periodo giornaliero di funzionamento dell'impianto aziendale Orario di adacquamento hh Tempo per cui l'acqua viene resa disponibile per il singolo appezzamento -1-1 Corpo d'acqua aziendale l s ha Portata di adacquamento per l'intera azienda -1-1 Corpo d'acqua parcellare l s ha Portata di adacquamento per singolo campo Operare con unità di misura omogenee (es: litri, secondi, ha)

30 Esempio Esempio: calcolare il n. di ettari irrigabili giornalmente per una azienda maidicola di 40 ha irrigata a pioggia Elemento Volume specifico stagionale (V) Durata della stagione irrigua (S) Volume specifico di adacquamento (v) Numero adacquamenti (n) Turno o ruota (t) Orario funzionam. impianto aziendale Corpo d'acqua aziendale Dati V=2400 m3 ha-1 S=50 dd v=400 m3 ha-1 n=6 t=10 dd O=8 h Q=56 l s-1 Dati (unità finali) l ha-1 S=50*24*3600 V= l ha-1 N=6 T=10*24*3600 O=10*3600 Q=56 l s-1 Sup. irrigabile giornalmente [ha] (Q*O)/v = 4.032

31 Metodi di irrigazione

32 Irrigazione di superficie (surface irrigation) - per sommersione (es: a camere in risaia, a conche) - per scorrimento (ad ala singola, ad ala doppia, a spianata, a campoletto) canaline di adduzione e canali colatori - per infiltrazione laterale (da solchi o da porche irrigate da canaletti)

33 Irrigazione di superficie (surface irrigation)

34 Irrigazione a solchi Lungo le linee di livello Figure 5. Furrow irrigation configurations (after USDA-SCS, 1967)

35 Irrigazione a solchi Fonte: FAO IRRIGATION AND DRAINAGE PAPER 45, Guidelines for designing and evaluating surface irrigation systems (after USDA-SCS, 1967)

36 Irrigazione per scorrimento Vantaggi: * facile da gestire * bassi costi d'investimento * bassi costi operativi * bassi energetici Svantaggi: * necessità di un buon livellamento * sconsigliabile per suoli con velocità d'infiltraz. elevata * efficienza dell'acqua bassa (30-40%)

37 Irrigazione per scorrimento Cavo adacquatore (perfettamente orizzontale per consentire che la lama d acqua si ripartisca su tutta la superficie) Cavo colatore (in grado di recuperare tutto l eccesso idrico) Regola aurea: campi corti danno luogo a maggiore efficienza. Pertanto conviene aumentare la larghezza piuttosto che la lunghezza dei campi. Ciò è particolarmente importante per suoli molto permeabili

38 Irrigazione localizzata (drip irrigation) - a goccia - a microjet - per subirrigazione

39 Filtri

40 Microjet su nuovo impianto

41 Irrigazione a microjet

42 Irrigazione a microjet Tubo flessibile da 16 mm

43 Irrigazione ma microjet Vantaggi: * * * * * * * non è necessario un buon livellamento applicabile a qualsiasi tipo di suolo facile da gestire bassi costi operativi bassi energetici efficienza dell'acqua alta (70-80%) possibilità di fare fertirrigazione Svantaggi: * intasamenti * alti costi d'investimento

44 Irrigazione a goccia sottosuperficiale (subsurface drip irrigation)

45 Irrigazione a goccia sottosuperficiale (subsurface drip irrigation) Esempio su pomodoro UC Davis

46 Irrigazione a goccia sottosuperficiale (subsurface drip irrigation) Schema impianto

47 Irrigazione a goccia sottosuperficiale (subsurface drip irrigation) Esempio su pomodoro UC Davis

48 Irrigazione a goccia sottosuperficiale (subsurface drip irrigation)

49 Irrigazione ma microjet Vantaggi: * * * * * * * non è necessario un buon livellamento applicabile a qualsiasi tipo di suolo facile da gestire bassi costi operativi bassi energetici efficienza dell'acqua alta (70-80%) possibilità di fare fertirrigazione Svantaggi: * intasamenti * alti costi d'investimento

50 Irrigazione per aspersione o a pioggia (sprinkler irrigation) - a irrigatori fissi - a irrigatori mobili (rotoloni, ali piovane ad avanzamento frontale [rainger], ali piovane a perno centrale [central pivot])

51 Irrigazione con irrigatori fissi componenti impianto Gruppo motore-pompa Condotte in pressione (di acciaio zincato, lega leggera, plastica, ecc.) fisse, mobili o miste (tubazioni interrate ed irrigatori mobili) Irrigatori

52 Impianti con irrigatori fissi grandezze caratteristiche

53 Irrigatori fissi in quadrato sovrapposizione?

54 Regola generale per avere una sufficiente omogeneità di distribuzione occorre una certa sovrapposizione fra le aree coperte dai diversi irrigatori.

55 Distanza ottimale per irrigatori in quadrato dipendenza dal vento Distanza b fra gli irrigatori in % del diametro D che garantisce una omogeneità di distribuzione soddisfacente in funzione della velocità del vento. 0 (calma) 70% Velocità del vento (m/s) % %

56 Possibili schemi di disposizione degli irrigatori fissi

57 Uniformità di distribuzione Dipende da: - forma dell'area coperta dall'irrigatore - uniformità del getto (che dipende dalla struttura dell'irrigatore)

58 Verifica prestazioni degli irrigatori fissi Come procedere: 1. posizionare in campo un certo n. di pluviometri 2. verificare con l'impianto in funzione l effettiva pioggia che cade nelle diverse parti Uniformità (Cu) della distribuzione (formula di Christiansen) Cu=1-SY/(m*n) Ove: SY è la sommatoria dei valori assoluti degli scarti dell acqua raccolta dai singoli pluviometri rispetto alla media (devianza); m=media dell acqua raccolta; n= n pluviometri E buona norma che Cu non scenda sotto l'80%

59 Dimensionamento pompa Pressione che la pompa deve fornire E data da 3 elementi: pressione fra livello più basso di aspirazione e livello più alto di risalita (altezza piezometrica) perdite di carico pressione necessaria a far funzionare gli aspersori (da considerare una sola volta qualunque sia il n degli aspersori). In genere tale pressione può andare da 0.2 a 12 bar; in realtà pressioni raccomandabili sono di bar (permettono un raggio di bagnatura di m)

60 Dimensionamento pompa Pressione che la pompa deve fornire (PP) E data da 3 elementi: pressione necessaria a far funzionare l aspersore (da considerare una sola volta qualunque sia il n degli aspersori). In genere tale pressione può andare da 0.2 a 12 bar; in realtà pressioni raccomandabili sono di bar (permettono un raggio di bagnatura di m) (PA) pressione fra livello più basso di aspirazione e livello più alto di risalita (altezza piezometrica) (PIEZ) perdite di carico (PC) PP=PIEZ+PC+PA

61 Perdite di carico (formula di Bazin) Perdite dovute ad attrito dell acqua sulle pareti del tubo (sono espresse in m) Y=K0*K*L*Q2/D3 K0= coeff ( ) che rende conto delle perdite di carico dovute a gomiti, saracinesche, valvole e raccordi K=coefficiente legato alla scabrezza della tubazione L=lunghezza (m) Q=portata (m3 s-1) D=diametro interno tubo (m)

62 Perdite di carico Per limitare le perdite di carico in tubi molto lunghi si tende a scegliere tubi di diametro più grosso Per non eccedere una perdita di carico di m 2.40 con portata di 20 m3 h-1: - tubo da 76 mm su 100 m; - tubo da 89 mm su 200 m; - tubo da 101 mm su 400 m;

63 Velocità acqua nei tubi V=Q/0.785*d^2 Ove Q è la portata (m3 s-1) e d il diametro in m (per evitare i colpi d ariete occorre che la velocità non superi gli m s-1)

64 Pressione all'orifizio dell'irrigatore Si può andare da 0.2 a 12.0 bar; pressioni più raccomandabili vanno da 1.5 a 3.5 bar 8che permettono diametri D di bagnatura che vanno da 24 a 48 m.

65 Disposizione degli irrigatori fissi in quadro a triangolo

66 Irrigatori autoavvolgenti (rotoloni)

67 Irrigatori autoavvolgenti (rotoloni) Giardini

68 Center pivot

69 Center pivot

70 Center pivot

71 Formula di Christiansen interpretazione per Central Pivot Basic Interpretation of Uniformity Coefficients 90 to 100 Excellent; no changes required. 85 to 90 Good; no changes required unless a problem area is obvious. 80 to 85 Fair; no improvements needed but system should be monitored closely. Below 80 Poor; improvements needed Fonte: University of Georgia; Cooperative extension

72 Formula di Christiansen interpretazione per Central Pivot Fonte: University of Georgia; Cooperative extension

73 Formula di Christiansen interpretazione per Central Pivot Fonte: University of Georgia; Cooperative extension

74 Formula di Christiansen interpretazione per Central Pivot Fonte: University of Georgia; Cooperative extension

75 Irrigazione per aspersione o a pioggia (sprinkler irrigation) Vantaggi: * efficienza dell'acqua relativamente elevata (60-70%) * non è necessario un livellamento spinto * applicabile anche a suoli bibuli (velocità di infiltraz. alte) * facile da gestire Svantaggi: * * * * * alti costi d'investimento alti costi operativi costi energetici medio-alti problemi di mancata uniformità in presenza di vento bagnatura fogliare con conseguenti malattie parassitarie

76 Rainger

77 Center pivot Per alleggerirli sono realizzati in lega leggera Al centro c è l idrante che alimenta l ala

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