Indicazioni sulla gestione dell irrigazione con l ausilio di sensori. S. Anconelli

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1 Indicazioni sulla gestione dell irrigazione con l ausilio di sensori S. Anconelli 23/02/2015

2 L acqua nel terreno C.I.M. macroprori e micropori pieni d acqua 25-45% V C.I.C. Solo micropori pieni d acqua 10-35% V A.D.= CIC -PA 7-20% V P.A. 3-15% V Acqua Disponibile nei primi 50cm: Sabbioso = 7% = 35 mm Argilloso = 20% = 100 mm

3 Curve di ritenzione idrica dei suoli CIC cbar PA 1500 cbar

4 Quando e quanto irrigare? Come funziona un bilancio idrico volumetrico a pioggia per la patata (modello IRRINET) Capacità idrica di campo Soglia superiore 80%AD Soglia inferiore 30%AD IRRIGAZIONI (20-35 mm) Punto di appassimento

5 Quando e quanto irrigare? Come funziona un bilancio idrico volumetrico a goccia per la patata (modello IRRINET) Capacità idrica di campo Soglia superiore 70%AD Soglia inferiore 50%AD IRRIGAZIONI (5-15 mm) Punto di appassimento

6 Quando e quanto irrigare? Bilancio tensiometrico corrispondente

7 Il supporto IRRINET è un sistema esperto di assistenza tecnica all irrigazione. E un servizio gratuito fruibile su internet. Ci si può registrare tramite il sito web del CER o degli altri Consorzi di Bonifica Il supporto IRRINET

8 Il servizio è ora attivo in 14 regioni, tramite una convenzione con l Associazione Nazionale delle Bonifiche (ANBI), con il nome di IRRIFRAME (è cambiata l interfaccia grafica, ma il modello di calcolo è sempre quello di IRRINET IRRINET-IRRIFRAME MASCHERA DI REGISTRAZIONE basta un indirizzo di posta elettronica e una password

9 IRRIFRAME MASCHERA DI LOCALIZZAZIONE DELL APPEZZAMENTO

10 ATTRIBUZIONE DATI GEOREFERENZIATI L INDIVIDUAZIONE GEOGRAFICA DELL AZIENDA SUL GIS PERMETTE L ATTRIBUZIONE AUTOMATICA GIORNALIERA DEI DATI METEO, FALDA, E SUOLO DI QUELLA PORZIONE DI TERRITORIO. L UTENTE PUO INSERIRE I PROPRI DATI DURANTE LA STAGIONE RICEVERA UN CONSIGLIO IRRIGUO INTERATTIVO DATI SUOLO CARTA PEDOLOGICA DATI DELINEAZIONE SUOLO DATI QUADRANTE FALDA DATI STAZIONE FALDA DATI QUADRANTE METEO DATI METEO DEL QUADRANTE INDIVIDUAZIONE GEOGRAFICA GEOREFERENZIAZIONE AZIENDA

11 MASCHERA DEL CONSIGLIO IRRIGUO 7:40 COLTURA QUANTO IRRIGARE QUANDO IRRIGARE ESIGENZA IDRICA CONFERMA IRRIGAZIONE

12 GRAFICO DEL CONSIGLIO IRRIGUO

13 E anche possibile inserire i valori di umidità da sensori o da campioni gravimetrici per la correzione in tempo reale del bilancio idrico del modello MASCHERA DELL INSERIMENTO DEL VALORE DEI SENSORI

14 Quale sensore devo usare?

15 Metodi di misura METODO DIRETTO METODI INDIRETTI Gravimetrico Strumentale Metodi indiretti basati sulla misura di grandezze che sono correlate al contenuto in acqua Principi di funzionamento Tensiometrico (Tensiometro) Resistenza elettrica (Blocchetti di gesso, Watermark) Flusso di calore (Dissipatore di calore) Umidità relativa (Psicrometro) Permittività dielettrica (TDR, FDR, ADR)

16 Misure gravimetriche L umidità totale viene determinata sul campione umido mediante essiccamento in stufa. Si pesa il materiale fresco. Si mette in stufa a 105 C fino a peso costante. Per differenza si determina la quantità d acqua in percentuale del peso secco Per ottenere la percentuale in volume occorre moltiplicare per il peso specifico apparente, in base al tipo di terreno: Sabbioso 1.65 Franco 1.40 Franco limoso 1.37 Franco argilloso 1.35 Argilloso limoso 1.30 Argilloso 1.25

17 Misure Tensiometriche tensiometri, gessetti, watermark Tutti gli strumenti disponibili per la misura tensiometrica dell acqua nel suolo sono costituiti da un materiale poroso che viene posto a contatto con il suolo, attraverso il quale l'acqua può muoversi. Non hanno bisogno di una taratura specifica, tuttavia, nella maggior parte dei casi devono essere installate in modo permanente, o per un periodo sufficientemente lungo tale da permettere al dispositivo di entrare in equilibrio con il terreno prima di fare una lettura.

18 200 cbar fondo scala Watermark 60 cbar Partenza irrigazione argilloso Misure Tensiometriche 50 cbar Partenza irrigazione franco 30 cbar Partenza irrigazione sabbioso CIC 10 cbar sabbioso 15 cbar franco 20 cbar argillosos 0-10 cbar terreno saturo

19 Misure volumetriche Tutti i metodi in questa definizione stimano il volume di acqua in un volume di campione di terreno indisturbato [m 3 /m 3 ]. Questa quantità è utile per determinare quanto il terreno è saturo (cioè, frazione del volume totale del suolo riempito con il terreno soluzione acquosa). Quando essa si esprime in termini di profondità (ad esempio, il volume di acqua nel terreno fino ad una certa profondità su una superficie unitaria (mm)), può essere paragonato con le altre variabili idrologiche come precipitazioni, evaporazione, traspirazione, profondo drenaggio, ecc

20 Metodi basati sulla costante dielettrica Si basano sulla forte correlazione esistente tra il contenuto d acqua e la permittività dielettrica relativa ɛ del terreno ɛ L acqua = 80 Fase solida = 4-5 Aria = 1 La permittività del suolo è quindi molto sensibile alla quantità di acqua in esso presente. Esiste una vasta gamma di sensori volumetrici, che misurano o il tempo di ritorno (TDR, TDT), o la frequenza (FDR) o l ampiezza (ADR) del segnale elettrico

21 Strumentazione impiegata nelle prove in campo di confronto tra il modello di bilancio idrico IRRINET e i sensori su PATATA nel biennio sensore di misura della tensione watermark posizionato nel monticello a 25 cm di profondità Stazione PESSL alimentata da pannello solare con pluviometro e sensori connessi comunicazione wireless al server Field Climate.com 2 sensori volumetrici di umidità FDR Decagon ECHO10HS a 25 e 40 cm di profondità

22 soli moisture (%) potenziale idrico (cbar) - Prec. Irr. (mm) Terreno più sciolto aspersione 2013 azienda Todeschini piogge irrigazioni 10HS soil moisture - 25 cm 10HS soil moisture - 40 cm IRRINET CIC (%) PA (%) Ssup (%) Sinf (%) Watermark - 25 cm /5 6/6 13/6 20/6 0 sabbia 50 limo 20 argilla 30 Partenza irrigazione: Aspersione terreno franco sabbioso argilloso 30 cbar

23 Terreno franco limoso aspersione 2013 Irrigazione ritardata sabbia 28 limo 50 argilla 22 Partenza irrigazione: Aspersione terreno franco limoso cbar

24 soli moisture (%) potenziale idrico (cbar) - Prec. Irr. (mm) Terreno argilloso aspersione 2014 azienda Simoni piogge irrigazioni 10HS soil moisture - 25 cm 10HS soil moisture - 40 cm IRRINET CIC (%) PA (%) Ssup (%) Sinf (%) Watermark - 25 cm /5 23/5 30/5 6/6 13/6 20/6 27/6 4/7 11/7 18/7 0 sabbia 30,5 limo 18,78 argilla 50,72 Partenza irrigazione: Aspersione terreno argilloso 60 cbar

25 Terreno medio impasto goccia 2014 sabbia 42 limo 36 argilla 22 Partenza irrigazione: goccia terreno franco cbar

26 soli moisture (%) potenziale idrico (cbar) - Prec. Irr. (mm) Terreno argillo-limoso goccia 2014 azienda Sandri goccia piogge irrigazioni 10HS soil moisture - 25 cm 10HS soil moisture - 40 cm IRRINET CIC (%) PA (%) Ssup (%) Sinf (%) Watermark - 25 cm /5 17/5 24/5 31/5 7/6 14/6 21/6 28/6 5/7 12/7 0 sabbia 15,5 limo 41,5 argilla 43 Partenza irrigazione: goccia terreno argillo-limoso cbar

27 soli moisture (%) potenziale idrico (cbar) - Prec. Irr. (mm) soli moisture (%) potenziale idrico (cbar) - Prec. Irr. (mm) soli moisture (%) potenziale idrico (cbar) - Prec. Irr. (mm) soli moisture (%) potenziale idrico (cbar) - Prec. Irr. (mm) I sensori FDR impiegati sono risultati poco sensibili azienda Sandri goccia 45 piogge irrigazioni 10HS soil moisture - 25 cm 10HS soil moisture - 40 cm IRRINET CIC (%) PA (%) Ssup (%) Sinf (%) 90 azienda Simoni pioggia 45 piogge 10HS soil moisture - 25 cm IRRINET CIC (%) PA (%) Ssup (%) Sinf (%) irrigazioni 10HS soil moisture - 40 cm /5 17/5 24/5 31/5 7/6 14/6 21/6 28/6 5/7 12/ /5 23/5 30/5 6/6 13/6 20/6 27/6 4/7 11/7 18/7 0 azienda Sandri pioggia 45 piogge 10HS soil moisture - 25 cm IRRINET CIC (%) PA (%) Ssup (%) Sinf (%) irrigazioni 10HS soil moisture - 40 cm 90 azienda Tugnoli pioggia 45 piogge 10HS soil moisture - 25 cm IRRINET CIC (%) PA (%) Ssup (%) Sinf (%) irrigazioni 10HS soil moisture - 40 cm /5 17/5 24/5 31/5 7/6 14/6 21/6 28/6 5/7 12/ /5 16/5 23/5 30/5 6/6 13/6 20/6 27/6 4/7 0 Necessitano comunque di una taratura «sito-specifica»

28 Considerazioni generali I valori di umidità rilevati sono riferiti al volume di terreno che circonda la sonda Il punto di installazione deve essere rappresentativo della situazione da monitorare Ridurre al minimo il disturbo al suolo in prossimità delle sonde Aspettare che si sia ripristinato uno stato di equilibrio intorno alla sonda prima di considerare valide le letture

29 Considerazioni sul biennio di I sensori di umidità FDR impiegati sono risultati poco sensibili alle variazioni di umidità nel monticello Diventa difficile pertanto individuare le soglie di partenza e arresto delle irrigazioni Necessitano comunque di una taratura «sito-specifica» per ogni terreno (mvolt/contenuto volumetrico) Sulla patata potrebbero essere influenzati da tuberi e radici, dalla terra «smossa» nel monticello, che può creare canali preferenziali di accumulo o sgrondo dell acqua esperienze su patata

30 Considerazioni sul biennio di I tensiometri risultati sono più sensibili alle variazioni di umidità, ma lo start dell irrigazione varia in funzione della tessitura, delle curve di ritenzione del terreno e delle soglie di partenza legate al metodo irriguo Terreno/metodo ASPERSIONE Terreno sciolto 30 Medio impasto Argilloso 60 MICROIRRIGAZIONE Medio impasto Argilloso esperienze su patata Start irrigazione cbar