Evapotraspirazione potenziale e fabbisogno irriguo della coltura

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1 Evapotraspirazione potenziale e fabbisogno irriguo della coltura Il rendimento delle colture è massimo quando la traspirazione è massima. La traspirazione è massima quando il contenuto d'acqua del terreno è uguale alla capacità di campo. Quindi il rendimento è massimo quando l'evapotraspirazione è massima. Necessità dell'irrigazione: uso di esperienza/calcoli Bilancio idrologico di un appezzamento di terreno (trasparente) Non tutta l'acqua di pioggia o fornita con l'irrigazione può essere utilizzata dalle piante. Si hanno perdite per evaporazione dal terreno umido (E t ), per intercettazione (E v + V v ) da parte della vegetazione, per evaporazione (E a, E i ), per scorrimento superficiale (Q sp e Q si ) e per percolazione (Q pp e Q pi ). Le perdite dipendono dal tipo di irrigazione e dal regime pluviometrico. A causa dell'inevitabilità delle perdite, si deve massimizzare l'evapotraspirazione (di cui la traspirazione costituisce solo una parte). La definizione delle perdite ai fini dell'irrigazione è convenzionale. Considerando come perdite solo quelle dovute allo scorrimento superficiale e alla percolazione, si ha ET = E a + E i + E v + E t + T + V v P e = P - Q sp - Q sp I n = I - Q si - Q pi Equazione: ET = P e + I n - V u (trasparente) Volendo massimizzare il rendimento, deve essere ET = ET p, dove è ET p è il fabbisogno d'acqua della coltura (evapotrasp. potenziale). Poichè l'evapotraspirazione è massima quando il contenuto d'acqua del terreno è uguale alla capacità di campo, quando l'evapotraspirazione è uguale a ET p la differenza V u si annulla ed ET p risulta uguale alla somma della pioggia efficace P e e del fabbisogno irriguo netto I n : ET p = P e + I n (trasparente) 1

2 Fabbisogno irriguo netto + perdite di campo = fabbisogno irriguo della coltura Rendimento del campo = 0,50 0,70 Fabbisogno irriguo della coltura + perdite di distribuzione = fabbisogno irriguo all'opera di presa Rendimento di distribuzione = 0,45 0,80 Calcolo del fabbisogno d'acqua della coltura Evapotraspirazione di riferimento ET p0 Coefficienti della coltura Metodi per il calcolo di ET p0 metodo di Blaney e Criddle (trasparenti) metodo evaporimetrico (trasparenti) metodo di Thornthwaite (trasparente) Pioggia efficace Descrizione Espressione generale semplificata (trasparente) Metodo USDA (trasparenti) 2

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4 Applicando l'equazione di continuità si ottiene P + I = E a + E i + E v + E t + T + Q sp + Q pp + Q si + Q pi + V v + V d + V r + V u Trascurando V d e V r e ponendo convenzionalmente ET = E a + E i + E v + E t + T + V v P e = P - Q sp - Q pp I n = I - Q si - Q pi si ottiene ET = P e + I n - V u

5 Fabbisogno irriguo netto + perdite di campo = fabbisogno irriguo della coltura Rendimento del campo = 0,50 0,70 Fabbisogno irriguo della coltura + perdite di distribuzione = fabbisogno irriguo all'opera di presa Rendimento di distribuzione = 0,45 0,80 Calcolo del fabbisogno d'acqua della coltura Evapotraspirazione di riferimento ET p0 Coefficienti della coltura Metodi per il calcolo di ET p0 metodo di Blaney e Criddle (trasparenti) metodo evaporimetrico (trasparenti) metodo di Thornthwaite (trasparente) Pioggia efficace Descrizione Espressione generale semplificata (trasparente) Metodo USDA (trasparenti) 2

6 Il rendimento della coltura è ottimale quando l'evapotraspirazione reale uguaglia quella potenziale. ET p = P e + I n I n = ET p - P e fabbisogno irriguo netto

7 Il fabbisogno d'acqua della coltura Fabbisogno d'acqua della coltura (crop water requirement) è la quantità d'acqua necessaria per sopperire alle perdite d'acqua per evapotraspirazione di una coltura senza malattie, che cresce in campi di grandi dimensioni in condizioni del suolo non restrittive (comprendendo nelle condizioni del suolo il contenuto di umidità e la fertilità) e che raggiunge la massima produzione possibile nell'ambiente di crescita considerato.

8 Metodo di Blaney e Criddle ET p0 = cp(0,46t + 8) c dipende da u r min r i v v (ore diurne) Espressione alternativa ET p0 = kp(0,46t + 8) - 2

9 Valori del coefficiente k per il metodo di Blaney e Criddle u rmin minimo dell'umidità relativa r i rapporto tra la durata effettiva e la durata teorica dell'insolazione v v velocità del vento nelle ore diurne u rmin v v [m s -1 ] bassa media alta r i < 20% = 20 50% > 50% bassa (0 2) 1,29 1,13 0,93 media (2 5) 1,47 1,25 1,00 bassa ( 0,45) alta (5 8) 1,62 1,38 1,12 bassa (0 2) 1,43 1,26 1,06 media (2 5) 1,66 1,43 1,14 media ( 0,70) alta (5 8) 1,90 1,56 1,24 bassa (0 2) 1,60 1,43 1,15 media (2 5) 1,82 1,57 1,25 alta ( 0,90) alta (5 8) 2,06 1,75 1,36

10 Metodo evaporimetrico ET p0 = k e E k e dipende da u r m v v (media sulle 24 ore) L

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12 Valori del coefficiente k e per il metodo evaporimetrico (Doorenbos e Pruitt, 1977) Caso A: evaporimetro in terreno coperto da erba bassa u rm umidità relativa media v v velocità media del vento nelle 24 h L estensione della copertura verde dalla parte sopra vento u rm v v [km d -1 ] L [m] bassa < 40% media = 40 70% alta > 70% 1 0,55 0,65 0,75 < ,65 0,75 0,85 (vento leggero) ,70 0,80 0, ,75 0,85 0,85 1 0,50 0,60 0,65 = ,60 0,70 0,75 (vento moderato) 100 0,65 0,75 0, ,70 0,80 0,80 1 0,45 0,50 0,60 = ,55 0,60 0,65 (vento forte) 100 0,60 0,65 0, ,65 0,70 0,75 1 0,40 0,45 0,50 > ,45 0,55 0,60 (vento fortissimo) 100 0,50 0,60 0, ,55 0,60 0,65

13 Metodo di Thornthwaite ET p = ct a 12 I = (T i /5) 1,514 i=1 a = 0,016I + 0,5 c = 1,6(10/I) a ET p evapotraspirazione mensile (in centimetri) per un mese di 30 giorni con 12 ore di luce

14 Pioggia efficace Assunzioni comuni P e = (P - P 0 ) P e P m Metodo USDA P e = f(p, ET p, d)

15 Valor medio del totale mensile della pioggia efficace P e in funzione del valor medio del totale mensile della precipitazione P e del valor medio dell'evapotraspirazione potenziale mensile ET p (per un'altezza d'acqua d immagazzinabile nel terreno uguale a 75 mm) (USDA, 1969) (Dastane, 1974) P ET p [mm] [mm] ,5 7,5 8,0 8,7 9,0 9,2 10,0 10,5 25,0 15,0 16,2 17,5 18,0 18,5 19,7 20,5 37,5 22,5 24,0 26,2 27,5 28,2 29,2 30,5 50,0 25 (1) 32,2 34,5 35,7 36,7 39,0 40,5 62,5 39,7 42,5 44,5 46,0 48,5 50,5 75,0 46,2 49,7 52,7 55,0 57,5 60,2 87,5 50,0 (2) 56,7 60,2 63,7 66,0 69,7 100,0 63,7 67,7 72,0 74,2 78,7 112,5 70,5 75,0 80,2 82,5 87,2 125,0 75,0 (3) 81,5 87,7 90,5 95,7 137,5 88,7 95,2 98, ,0 95, ,5 100 (4) , , ,0 125 (5) (6) (7) (1) valore raggiunto per P = 41,7 mm (2) valore raggiunto per P = 80,7 mm (3) valore raggiunto per P = 122 mm (4) valore raggiunto per P = 160 mm (5) valore raggiunto per P = 197 mm (6) valore raggiunto per P = 240 mm (7) valore raggiunto per P = 287 mm

16 Coefficiente correttivo f per trasformare la pioggia efficace P e ottenuta dalla tab in quella relativa a un terreno che può immagazzinare un'altezza d'acqua d diversa da 75 mm (USDA, 1969) (Dastane, 1974) d [mm] f d [mm] f d [mm] f 10,00 0,620 31,25 0,818 70,00 0,990 12,50 0,650 32,50 0,826 75,00 1,00 15,00 0,676 35,00 0,842 80,00 1,004 17,50 0,703 37,50 0,860 85,00 1,008 18,75 0,720 40,00 0,876 90,00 1,012 20,00 0,728 45,00 0,905 95,00 1,016 22,50 0,749 50,00 0, ,00 1,020 25,00 0,770 55,00 0, ,00 1,040 27,50 0,790 60,00 0, ,00 1,060 30,00 0,808 65,00 0, ,00 1,070

17 Altezza d'acqua capillare o disponibile h Tipo di suolo h [cm m -1 ] Argilla Medio impasto argilloso Medio impasto limoso 6 13 Medio impasto sabbioso 4 11 Sabbia 2 4 Profondità della zona delle radici z Tipo di pianta z [cm] Canna da zucchero, arancio, vite > 150 Mais, cotone, pomodoro Frumento, tabacco, arachide, peperoncino Riso, verdure < 75