Progetto Nutripreciso: Gestione dell irrigazione a rateo variabile casi studio in vigneto e pereto. Dott.ssa Bianca Ortuani

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1 Progetto Nutripreciso: Gestione dell irrigazione a rateo variabile casi studio in vigneto e pereto Dott.ssa Bianca Ortuani

2 Agricoltura di Precisione (AP) L AP è un approccio gestionale integrato in cui gli strumenti della tecnologia dell informazione, i dati di posizionamento satellitare, i dati acquisiti con sensori remoti e prossimali, sono usati con l'obiettivo di ottimizzare l'efficienza d uso delle risorse, la produttività e la redditività della produzione agricola a lungo termine, riducendo al minimo l impatto sull'ambiente Gestione sito-specifica delle coltivazioni: le pratiche agronomiche ed irrigue sono ottimizzate in funzione della variabilità dei fabbisogni (Variable Rate Application- applicazione a dosaggio variabile) Tecnologie e procedure innovative: utilizzo di sensori per il monitoraggio della variabilità intra-campo dei suoli e dello stato della coltura; uso di procedure per la gestione e l analisi dei dati; uso di macchine a rateo variabile (Variable Rate Technologies) per l attuazione della VRA Servizi di Supporto agli Agricoltori: per acquisizione ed interpretazione dei dati; elaborazione di mappe di prescrizione

3 Irrigazione di Precisione (IP) L apporto irriguo dipende dalle proprietà idrologiche del suolo Il suolo si comporta come un serbatoio: AU = CC PA acqua utile quando il serbatoio si esaurisce al di sotto della soglia S, l apporto irriguo riporta il contenuto idrico alla CC Capacità di Campo CC Soglia di stress idrico S Punto appassimento PA Acqua Utile (AU) Spessore di suolo esplorato dalle radici l apporto irriguo è pari ad una frazione dell AU, in funzione della soglia di stress idrico

4 Conoscere il Suolo per attuare la IP Conoscere le proprietà idrologiche del suolo e la loro variabilità nel campo Progettazione di impianti di irrigazione a dosaggio variabile per quantificare gli apporti irrigui Irrigazione di Precisione Programmazione degli interventi irrigui per controllare lo stato di stress idrico della coltura Agricoltura di Precisione: Applicare il giusto trattamento nel posto giusto al momento giusto (Gebbers and Adamchuk, 2010)

5 Attuazione dell IP Monitoraggio speditivo dei suoli per la descrizione dettagliata della variabilità a scala di campo Mappe di variabilità dei suoli Delimitazione delle zone omogenee Mappe di zonazione Campionamento dei suoli per la misura delle proprietà idrologiche dei suoli Mappe di Prescrizione irrigua

6 I campi dimostrativi Azienda agraria didattico-sperimentale Dotti dell Università degli Studi di Milano Montanaso Lombardo (LO) 78 m 133 m vigneto (1 ha) Azienda agraria Gozzi loc. Olfino di Monzambano (MN). pereto (circa 1 ha)

7 Monitoraggio della variabilità dei suoli La tecnologia mette a disposizione strumenti innovativi e avanzati per il monitoraggio prossimale delle proprietà dei suoli, attraverso la misura della resistività elettrica del suolo (RE) misure veloci e non invasive la RE è una misura indiretta delle proprietà del suolo, è correlata alla tessitura, alle proprietà idrologiche e chimiche (ph, N, C, P, K, ) del suolo GPS sensore EMI Sensori a induzione elettromagnetica (EMI)

8 Mappa di zonazione mappa di RE (Ωm) profondità 0-50 cm profondità cm mappa delle zone omogenee profondità cm

9 Caratterizzazione delle zone omogenee PROFILO ORIZZONTE SPESSORE [cm] SABBIA LIMO ARGILLA CC PA AU TESSITURA OLF-P1 OLF-P2 OLF-P3 OLF-P4 Ap ,7 Loam C ,5 SandyLoam Ap SiltyClayLoam Bt SiltyClayLoam C Sand Ap ,7 SiltyClayLoam BC ,2 SiltyClayLoam Ap SiltyClay Bt SiltyClay CB SiltLoam

10 Quantificazione dell apporto irriguo PROFILO OLF-P1 ORIZZONTE SPESSORE [cm] CC PA AU TESSITURA Ap ,7 Loam C ,5 SandyLoam valore di AU per lo spessore di suolo esplorato dalle radici: OLF-P1 : AU = 7.6 % 50 cm 70 cm Spessore esplorato dalle radici 150 cm OLF-P1

11 Quantificazione dell apporto irriguo PROFILO ORIZZONTE SPESSORE [cm] CC PA AU TESSITURA OLF-P2 Ap SiltyClayLoam Bt SiltyClayLoam C Sand valore di AU per lo spessore di suolo esplorato dalle radici: OLF-P1 : AU = 7.6 % OLF-P2 : AU = 7.3 % 35 cm 35 cm 60 cm Spessore esplorato dalle radici 150 cm OLF-P2

12 Quantificazione dell apporto irriguo PROFILO ORIZZONTE SPESSORE [cm] CC PA AU TESSITURA OLF-P3 Ap ,7 SiltyClayLoam BC ,2 SiltyClayLoam valore di AU per lo spessore di suolo esplorato dalle radici: OLF-P1 : AU = 7.6 % OLF-P2 : AU = 7.3 % OLF-P3 : AU = 10.0 % 40 cm 65 cm Spessore esplorato dalle radici 150 cm OLF-P3

13 Quantificazione dell apporto irriguo PROFILO ORIZZONTE SPESSORE [cm] CC PA AU TESSITURA OLF-P4 Ap SiltyClay Bt SiltyClay CB SiltLoam valore di AU per lo spessore di suolo esplorato dalle radici: OLF-P1 : AU = 7.6 % OLF-P2 : AU = 7.3 % OLF-P3 : AU = 10.0 % OLF-P4 : AU = 13.9 % 7.6 % 7.3 % 10.0 % 35 cm 20 cm 55 cm 13.9 % OLF-P4 Spessore esplorato dalle radici 150 cm

14 Impianto a goccia a dosaggio variabile è stato progettato un impianto di irrigazione a goccia, suddiviso in 2 settori con differenti valori di AU (+ 1 settore di controllo) settore 1-2-1, suoli sciolti (OLF-P1, OLF-P2) settore 1-2-2, suoli limoso-argillosi (OLF-P3, OLF-P4) settore 1-1, suoli di entrambi le tipologie OLF-P1 SETTORE AU = 7.5 % (media tra rosso e verde) OLF-P2 OLF-P3 SETTORE 1-1 (controllo) OLF-P4 SETTORE AU = 12 % (media tra blu e viola)

15 Impianto a goccia a dosaggio variabile L irrigazione a goccia è un irrigazione localizzata: la forma e l estensione dell area bagnata dipende dalle proprietà idrologiche del terreno, dalla portata del gocciolatore e dal volume erogato.

16 Impianto a goccia a dosaggio variabile L istante dell intervento irriguo e la durata dell erogazione sono gestiti in modo differente nei due settori irrigui SETTORE AU = 7.5 % (media tra rosso e verde) q = 1.6 l/h; passo OLF-P1= 40 cm 1.67 mm/h q = 2.3 l/h; passo = 60 cm OLF-P mm/h SETTORE AU = 12 % (media tra blu e viola F3 OLF-P3 F2 F1 OLF-P2 SETTORE 1-1 (controllo) q = 1.6 l/h; passo = 60 cm 1.11mm/h F misuratore di portata (flussimetro) interdistanza tra i filari: 2.4 m

17 Monitoraggio dell umidità del suolo Sono state installate delle sonde di umidità, in un punto per ogni settore (Stazioni 1-2-3), a due profondità: 40 cm e 80 cm

18 Pianificazione dell irrigazione a dosaggio variabile Fase fenologica Max sensibilità allo stress idrico Fabbisogno irriguo (mm) - ETc Aprile metà maggio 1. Fioritura Metà maggio metà luglio 2. Allegagione Metà luglio fine luglio 3. Invaiatura Agosto 4. Maturazione 2.16 mm 3.63 mm 3.77 mm 3.35 mm Adacquamenti massimi (mm), considerando una superficie bagnata del 25% Settore Settore Turno (giorni) Restituzione 100% (fase 1 e 2), 50% (fase 3), 30% (fase 4) Settore Settore Durata dell erogazione (ore) Settore (15) Settore (15) (15) Adacquamenti (mm) Settore (25) Settore (24) 29.1 (24)

19 Pianificazione dell irrigazione a dosaggio variabile Fase fenologica Max sensibilità allo stress idrico Fabbisogno irriguo (mm) - ETc Aprile metà maggio 1. Fioritura Metà maggio metà luglio 2. Allegagione Metà luglio fine luglio 3. Invaiatura Agosto 4. Maturazione 2.16 mm 3.63 mm 3.77 mm 3.35 mm Adacquamenti massimi (mm), considerando una superficie bagnata del 25% Settore Settore Turno (giorni) Restituzione 100% (fase 1 e 2), 50% (fase 3), 30% (fase 4) Settore Settore Durata dell erogazione (ore) Settore (7) 8.75 (7) Settore (7) (7) (7) Adacquamenti (mm) Settore (11.7) 14.6 (11.7) Settore (11.2) 26.0 (11.2) 29.1 (11.2) % ETc

20 Umidità (%) Pioggia (mm) Gestione dell irrigazione a dosaggio variabile Settore interventi di irrigazione + 2 interventi di fertirrigazione Stazione 1 - Settore Turno 8 giorni Turno 4 giorni % ETc 45% ETc 30% ETc 25% ETc fertirrigazione fertirrigazione 0 0 3/7 10/7 17/7 24/7 31/7 7/8 14/8 21/8 28/8 Umidità 40 cm Umidità 80 cm % Sat FC WP kpa kpa kpa Pioggia IRRIGAZIONE

21 Umidità (%) Pioggia (mm) Gestione dell irrigazione a dosaggio variabile Settore interventi di irrigazione + 2 interventi di fertirrigazione Stazione 3 - Settore Turno 8 giorni Turno 12 giorni % ETc 25% ETc 40% ETc fertirrigazione 10 fertirrigazione 0 0 3/7 10/7 17/7 24/7 31/7 7/8 14/8 21/8 28/8 Umidità 40 cm Umidità 80 cm % Sat FC WP kpa kpa kpa Pioggia IRRIGAZIONE

22 Umidità (%) Pioggia (mm) Irrigazione Settore di controllo 5 interventi di irrigazione + 2 interventi di fertirrigazione Stazione 2 - Settore Turno 8 giorni Turno 4 giorni fertirrigazione fertirrigazione 0 3/7 10/7 17/7 24/7 31/7 7/8 14/8 21/8 28/8 0 Umidità 40 cm Umidità 80 cm % Sat FC WP kpa kpa kpa Pioggia IRRIGAZIONE

23 Restituzioni di ET Fase fenologica Fabb. Irriguo ETc stimato Fabb. irriguo effettivo ETc Aprile metà maggio 1. Fioritura Metà maggio metà luglio 2. Allegagione Metà luglio fine luglio 3. Invaiatura Agosto 4. Maturazione 2.16 mm 3.63 mm 3.77 mm 3.35 mm 1.75 mm 2.79 mm 3.01 mm 2.60 mm Restituzioni rispetto al Fabb. Irriguo Effettivo da 2 luglio a 25 agosto Settore % 73% 17% 36% Settore % 23% 24% 25% Settore % 31% 39% 31% Pioggia al lordo di intercezione - 78% 107% 176% 129%

24 Consumi idrici stagionali Volumi erogati Volumi erogati Differenza rispetto al Superificie settore (ha) (m 3 ) (m 3 /ha) Controllo Settore ,5 7% 0,27 Settore % 0,41 Settore % 0.68 Settore 1.1 (controllo) Settore (consumo effettivo) Se si fossero distribuiti su tutto il campo gli apporti distribuiti sul Settore 1-1 (distribuzione uniforme dell irrigazione), il volume idrico utilizzato sarebbe stato 517 m 3, con un incremento del 20% rispetto alconsumo effettivo Se sul Settore 1-1 si fossero distribuiti gli apporti distribuiti sui Settori e (391 m 3 /ha), il volume idrico utilizzato sarebbe stato di 391 m 3, con un risparmio di 40 m 3, pari al 9% del consumo effettivo. Se si considera la modalità di gestione dell irrigazione con distribuzione uniforme dell irrigazione (uguale a quella del Settore 1-1), il risparmio sarebbe di 126 m 3, pari al 24% del consumo idrico stimato (517 m 3 )

25 Quantità e qualità della produzione

26 Mappa di zonazione - PERETO mappe di RE (Ωm) 0-50 cm cm cm mappa delle zone omogenee

27 Caratterizzazione delle zone omogenee - PERETO PROFILO ORIZZONTE SPESSORE [cm] CC PA AU TESSITURA ARC-P5 ARC-P6 ARC-P7 Ap SiltLoam Bw Loam BCg Loam Ap Loam Bw Loam Btg SiltyClay Ap Loam Bw Loam Bw ClayLoam

28 Quantificazione dell apporto irriguo - PERETO PROFILO ORIZZONTE SPESSORE [cm] CC PA AU TESSITURA ARC-P5 Ap SiltLoam Bw Loam BCg Loam valore di AU per lo spessore di suolo esplorato dalle radici: ARC-P5 : AU = 11.4 % 40 cm 50 cm 20 cm Spessore esplorato dalle radici 100 cm ARC-P5

29 Quantificazione dell apporto irriguo - PERETO PROFILO ORIZZONTE SPESSORE [cm] CC PA AU TESSITURA ARC-P6 Ap Loam Bw Loam Btg SiltyClay valore di AU per lo spessore di suolo esplorato dalle radici: ARC-P5 : AU = 11.4 % ARC-P6 : AU = 8.1 % 40 cm 40 cm 30 cm Spessore esplorato dalle radici 100 cm ARC-P6

30 Impianto a goccia a dosaggio variabile - PERETO F3 F2 è stato progettato un impianto di irrigazione a goccia, suddiviso in 2 settori con differenti valori di AU (+ 1 settore di controllo), SETTORE 1-1 (controllo) ARC-P7 F1 q = 1.6 l/h; passo = 60 cm 0,67 mm/h Ogni settore è caratterizzato dall estensione prevalente di una delle due tipologie di suolo individuate SETTORE AU = 8.1 % SETTORE AU = 11.4 % ARC-P5 q = 1.6 l/h; passo = 40 cm 1 mm/h q = 2.3 l/h; passo = 60 cm ARC-P6 0,96 mm/h interdistanza tra i filari: 4 m

31 Monitoraggio dell umidità del suolo - PERETO In un punto per ogni settore (in prossimità dei punti di campionamento), sono state installate delle sonde di umidità, a due profondità: SETTORE 1-1 (controllo) Stazione 6 ARCP7 35 cm e 70 cm SETTORE AD AU = 8.1 % SETTORE AD AU = 11.4 % Stazione ARCP5 4 Stazione ARCP6 5

32 Consumi idrici stagionali - PERO Volumi erogati (m 3 ) Volumi erogati (m 3 /ha) Differenza rispetto al controllo Superificie settore (ha) Settore % 0,39 Settore % 0,21 Settore % 0.60 Settore 1.1 (controllo) TOTALE Se si fossero distribuiti su tutto il campo gli apporti distribuiti sul Settore 1-1 (distribuzione uniforme dell irrigazione), il volume idrico utilizzato sarebbe stato 1532 m 3 (635 m 3 in più del consumo effettivo, 71%) Se sul Settore 1-1 si fossero distribuiti gli apporti distribuiti sul Settore 1-2-2, il volume idrico utilizzato sarebbe stato di 704 m 3, con un risparmio di 193 m 3 (22%) rispetto al consumo effettivo e di 828 m 3 (54%) rispetto al consumo con distribuzione uniforme dell irrigazione (con modalità uguale a quella del Settore 1-1)

33 Quantità e Qualità della produzione - PERO VARIETA SETTORE PRODUZIONE (kg) N FRUTTI PESO MEDIO FRUTTI (g) Conference ± ± ± ± ± ± 5.8 Abate ± ± ± ± ± ± 8.3 Kaiser ± ± ± ± ± ± 16.7 VARIETA SETTORE DUREZZA ZUCCHERI ( brix) ph ACIDITA TOT. (g/l) Conference ± ± ± ± ± ± ± ± 0.3 Abate ± ± ± ± ± ± ± ± 0.4 Kaiser ± ± ± ± ± ± ± ± 0.9

34 Conclusioni - attuazione dell Irrigazione di Precisione: progettare impianti irrigui a dosaggio variabile programmare gli interventi irrigui - fase preliminare di detection: monitoraggio accurato della variabilità spaziale dei suoli, della dinamica dei flussi idrici nel suolo e delle variabili agrometeorologiche - valutazione costi-benefici: costi: benefici: detection, realizzazione dell impianto risparmio idrico, risparmio energetico, - Servizi di Supporto alle Decisioni: utilizzo di un modello di bilancio del suolo per il consiglio irriguo