VITICOLTURA DA TAVOLA: MONITORAGGIO DEL SUOLO E DELLA COLTURA PER UNA GESTIONE RAZIONALE DEL FATTORE IDRICO Luigi TARRICONE, Antonio Maria AMENDOLAGINE, Giovanni GENTILESCO, Domenico DI GENNARO, Gianvito MASI Consiglio per la Ricerca in Agricoltura e l analisi dell Economia Agraria - Unità di ricerca per l uva da tavola e la vitivinicoltura in ambiente mediterraneo, Via Casamassima n. 148, 70010 Turi (BARI) 1
INTRODUZIONE La coltivazione della vite ad uva da tavola nelle regioni caratterizzate da clima caldo-arido prevede sempre l irrigazione. Negli ultimi decenni i fenomeni di carenza idrica si sono intensificati e questa tendenza è destinata con ogni probabilità a crescere in futuro in relazione al cambiamento climatico globale in atto (Jones, 2007). Per queste ragioni è ipotizzabile che, nell area mediterranea, il consumo di acqua per l irrigazione avverrà in misura sempre maggiore al fine di assicurare una produzione sostenibile in termini economici e qualitativi (Chaves et al., 2007). Gli eccessi irrigui possono indurre un elevato vigore vegetativo con conseguenze negative nella composizione della bacca e sul microclima della chioma (McCarthy, 1997).
INTRODUZIONE L irrigazione è intesa nel senso di apporto artificiale di acqua al continuum suolo-pianta-atmosfera, con lo scopo di migliorare la produttività del vigneto e la sua redditività economica. L irrigazione inoltre determina modifiche a livello di microclima della chioma di vite. Il consumo idrico di un vigneto è dato dalla somma dell acqua traspirata dalla coltura e da eventuali erbe infestanti presenti e di quella evaporata direttamente dal suolo.
(mm) 4 ANDAMENTO CLIMATICO MEDIO PER LA PROVINCIA DI BARI Media Trentennale (1970-2000) ETo (mm) 180,0 160,0 ETo Deficit Idrico Piogge (mm) 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 PIOGGE 20,0 0,0 Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Mesi Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre
I consumi idrici e i fabbisogni irrigui TERRENO Contenuto idrico del suolo, tessitura ETc Evapotraspirazione colturale CLIMA Radiazione solare, temperatura, umidità relativa, ventosità COLTURA Fase fenologica, densità di impianto, tecnica colturale.
I consumi idrici e i fabbisogni irrigui Piogge utili I = (T + E) (Pi - Pr + Af) Traspirazione Evaporazione Irrigazioni Percolazione Apporto di falda
FUNZIONI DELL ACQUA NEL SUOLO - Nutrizione idrica della coltura e mantenimento dell attività biologica del terreno SITUAZIONE OTTIMALE Microporosità occupata da acqua (assenza di stress idrico) Macroporosità occupata da aria (assenza di ristagno) Minimo ristagno superficiale e ruscellamento Minima percolazione profonda Buona capacità di trasporto di soluti
8 INDAGINE SULLE CARATTERISTICHE DEL SUOLO ACQUA PRONTAMENTE DISPONIBILE PROFONDITÀ RADICALE STRUTTURA DEL SUOLO PARAMETRI CHIMICI, CHIMICO-FISICI (ph, EC, CSC, macro-microelementi, tessitura ) Profondità (30-60 cm) Sabbia (2-0,05 mm) Limo (0,05-0,002 mm) Argilla (<0,002 mm) 56,15 17,20 26,65
Triangolo della tessitura Az. 1 Az. 3 Az. 6 Az. 2 Az. 5 Az. 4 Az. 7 Az. 8 Az. 9 AZIENDE Az. 1 Az. 2 Az. 3 Az. 4 Az. 5 Az. 6 Az. 7 Az. 8 Az. 9 * Sabbia 50 48 62 42 44 52 42 46 36 Limo 9 8 14 18 10 22 14 12 16 Argilla 41 44 24 40 46 26 44 42 48 * Valori espressi in % della Terra Fine
Costanti idrologiche del suolo Capacità di Campo (CC): è la quantità di acqua trattenuta dal terreno contro la forza di gravità Punto di Appassimento (PA): è il contenuto di umidità del suolo al di sotto del quale le piante non sono più in grado di assorbire l acqua e appassiscono Acqua Disponibile (AD): l acqua compresa tra la CC e il PA Acqua Facilmente Utilizzabile: è la frazione dell AD che può essere utilizzata dalla coltura senza che la stessa vada incontro ad uno stress idrico importante (AD x p).
Valori orientativi di alcune caratteristiche idrologiche per quattro tipi di terreno (da Giardini, 2002) TIPO DI TERRENO CIM CC PA AD RU (%) (%) (%) (%) (m 3 ha -1 ) Molto sabbioso 25 10 4 6 240 Medio impasto 40 26 10 16 640 Argilloso ben strutturato 45 35 15 20 800 Argilloso astrutturato 40 30 20 10 400
PUNTO CRITICO COLTURALE Colture Max profondità radicale (m) Punto critico colturale ( ET _ 5 mm/giorno) p VITE Vite da Tavola 1,0-2,0 0.35 Vite da vino 1,0-2,0 0.45
RISERVA IDRICA FACILMENTE UTILIZZABILE Determinazione della riserva idrica facilmente utilizzabile Caratteristiche del suolo: CC = 40 % v PA = 20 % v h (profondità del suolo) = 0,6 m p (frazione acqua facilmente utilizzabile) = 0,45 RI (mm) = (40-20) * 0,6 * 10 = 120 mm RI fu = 120 * 0,45 = 54 mm La RI fu verrà esaurita quando il contenuto idrico del nostro suolo avrà raggiunto la soglia di umidità del 31 % v: per riportare il valore di umidità alla CC nello strato interessato dalle radici bisognerà somministrare un volume di irrigazione netto di 54 mm.
RISERVA IDRICA FACILMENTE UTILIZZABILE 100 % Capacità di campo 40% Vol. Frazione di (Dr) acqua disponibile o facilmente utilizzabile (RAW) Soglia di intervento 65% 31% Vol Acqua disponibile (TAW) 0 Punto di appassimento 20% Vol.
EFFICIENZA DI ADACQUAMENTO Per ripristinare la capacità idrica di campo nello strato di suolo interessato dall apparato radicale bisogna somministrare un volume di acqua superiore a quello necessario a riempire i micropori. Questo è necessario per tener conto delle perdite di acqua per evaporazione, ruscellamento e percolazione al di sotto della strato utile per le radici. Il parametro che tiene conto di tutte queste perdite è L EFFICIENZA DI ADACQUAMENTO (EA) volume utile per la coltura (mm) EA = ----------------------------------- x 100 volume erogato (mm)
INTENSITÀ DI ADACQUAMENTO (IA) Esprime il volume mediamente erogato dall impianto di irrigazione per unità di superficie, è misurato in mm/h oppure in L/m 2. portata dell erogatore (L/h) IA (mm/h)= ----------------------------------------------------------- area dominata dall erogatore (m 2 )
INTENSITÀ DI ADACQUAMENTO (IA) PER IMPIANTI A MICROPORTATA O A GOCCIA portata erogatore (litri/ora) IA (mm/h)= ---------------------------------- L (m) X d(m) Per gli impianti a microportata di erogazione o a goccia, la superficie del suolo viene bagnata solo in parte.
TURNO IRRIGUO (T) È il tempo che intercorre tra due adacquate successive, corrisponde al periodo necessario alla coltura per consumare l acqua facilmente disponibile. (VA) volume di adacquamento netto (mm) T (giorni) = ------------------------------------------------------ (ETc) Evapotraspirazione effettiva della coltura (mm/giorno)
DURATA DELL INTERVENTO IRRIGUO (O) Tempo richiesto per erogare un dato volume di adacquamento. Bisogna considerare il volume totale di adacquamento (VA lordo), al lordo delle perdite che si verificano nel corso dell irrigazione. VA netto (mm) VA lordo (mm)= ------------- x 100 EA(%) VA lordo (mm) O (ore)= ---------------------- IA (mm/h)
20 Quando nella zona radicale si esaurisce la frazione di acqua disponibile si interviene con l irrigazione, restituendo la quantità di acqua necessaria per riportare il terreno alla capacità di campo o frazione di essa. Irrigazione ottimale Si restituisce al vigneto tutta l acqua consumata. Irrigazione deficitaria Si restituisce al vigneto quota parte dell acqua consumata Si interviene con l irrigazione solo nelle fasi critiche del ciclo colturale. 30/04/2015
21 OBIETTIVI DELLA GESTIONE IRRIGUA SOSTENIBILITÀ DELLE PRODUZIONI: RISPARMIO IDRICO ED ENERGETICO RIDUZIONE DI MANODOPERA PER GLI INTERVENTI DI GESTIONE DELLA CHIOMA QUALITÀ DELLE PRODUZIONI: EQUILIBRIO TRA ESPRESSIONE VEGETATIVA DELLA CHIOMA E PRODUTTIVITÀ RAZIONALIZZARE GLI APPORTI IRRIGUI PUÒ CONSENTIRE L OTTENIMENTO DI BUONE PRODUZIONI MANTENENDO O MIGLIORANDO IL PROFILO QUALITATIVO (SANTOS et al., 2003).
22 STRATEGIE DI GESTIONE IRRIGUA INDAGINE SULLE CARATTERISTICHE DEL SUOLO MONITORAGGIO DEI PARAMETRI SUOLO-PIANTA-ATMOSFERA STIMA DEL CONSUMO IDRICO RDI = DEFICIT IDRICO CONTROLLATO RESTITUZIONE DI DIVERSE FRAZIONI DEL CONSUMO IDRICO STIMATO (Case Study) COME CRA-UTV: STUDIO DELL INFLUENZA DELLO STATO IDRICO SUI PARAMETRI DELL ATTIVITÀ ECOFISIOLOGICA DELLE VITI E VALUTAZIONE DEGLI EFFETTI SULLA CRESCITA VEGETATIVA, SULLE COMPONENTI DELLA PRODUTTIVITÀ E SUI PARAMETRI QUALITATIVI DELLE UVE.
23 INDAGINE SULLE CARATTERISTICHE DEL SUOLO CIC (cm 3 H 2 O/cm 3 suolo ) PA (cm 3 H 2 O/cm 3 suolo) Acqua disponibile (mm H 2 O/m suolo) 0,26 0,15 145,59
24 MONITORAGGIO PARAMETRI DEL SUOLO METODO DIRETTO GRAVIMETRICO Campione di terreno essiccato in stufa (105 C) METODI INDIRETTI (basati sulla misura di grandezze correlate al contenuto in acqua) TDR (TIME DOMAIN REFLECTOMETRY) FDR (FREQUENCY DOMAIN REFLECTOMETRY) VARIAZIONE DELLA COSTANTE DIELETTRICA DEL TERRENO
MONITORAGGIO PARAMETRI DEL SUOLO METODO GRAVIMETRICO L umidità totale viene determinata sul campione umido mediante essiccamento in stufa (riferiti alla sostanza secca). Si pesano 100-200 g di materiale fresco. Si mette in stufa a 105-110 C per 12-48 ore sino a peso costante. Si raffredda e si pesa Si ripete fino a peso costante. LIMITI: - metodo distruttivo, impossibilità di ripetere le misure nello stesso punto - prelievo ed analisi di un numero elevato di campioni per l eterogeneità dei suoli
MONITORAGGIO PARAMETRI DEL SUOLO SENSORI TDR Lo strumento è composto da una sonda metallica che viene inserita nel terreno Lungo la sonda si propaga un onda elettromagnetica a fronte ripido emessa da un generatore collegato alla sonda tramite un cavo coassiale L onda si riflette al termine della linea e ritorna alla sorgente La misura del tempo intercorrente tra l emissione dell onda e il ritorno all origine dell onda riflessa, nota la lunghezza della sonda, consente di risalire alla velocità, alla costante dielettrica relativa, quindi alla % di umidità del suolo.
MONITORAGGIO PARAMETRI DEL SUOLO Acqua ------- 80 Terreni ricchi di minerali ------ 2-5 Aria -----1 VALORE DELLA COSTANTE DIELETTRICA VALORI ESPRESSI IN PERCENTUALE DI VOLUME SENSORI CAPACITIVI Misura la Capacitanza elettrica del suolo compreso fra 2 elettrodi (costante dielettrica) Le caratteristiche dielettriche del suolo variano in funzione dell umidità DIFFERENZA TRA FDR TDR Misura il tempo di transito di un impulso Misura lunghezza d onda fissa misurandone l impedenza nel terreno
MONITORAGGIO PARAMETRI DEL SUOLO SENSORI CAPACITIVI PRO: Facilità d uso Relativamente poco costoso Ampia gamma di tipologie disponibili sul mercato Utilizzabile in un ampia gamma di suoli senza bisogno di calibrazione Poco sensibile alla salinità nelle versioni ad alta frequenza CONTRO: Sensibile alla salinità a basse frequenze Lunghi periodi di stabilizzazione OBIETTIVO: incremento dell efficienza nell uso dell acqua intorno al 15-20% e riduzione della lisciviazione dei nutrienti dovuta ad eccessi irrigui.
MONITORAGGIO PARAMETRI DEL SUOLO o I valori di umidità rilevati sono riferiti al volume di terreno che circonda la sonda. o Il punto di installazione deve essere rappresentativo della situazione da monitorare. o Evitare la vicinanza con manufatti, massi, grosse radici. o Ridurre al minimo il disturbo al suolo in prossimità delle sonde. o Aspettare che si sia ripristinato uno stato di equilibrio intorno alla sonda prima di considerare valide le letture. RISULTATI MIGLIORI: USO INTEGRATO DI PIÙ METODOLOGIE
30 Sensori FDR (Sentek) 30/04/2015
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ANDAMENTO DEL CONTENUTO IDRICO DEL SUOLO IN UN VIGNETO AD UVA DA TAVOLA 32 30/04/2015
33 GRAFICO RELATIVO AI SENSORI CAPACITIVO E TENSIOMETRICO 80 70 60 50 40 30 20 10 0 25-mar-14 25-apr-14 25-mag-14 25-giu-14 25-lug-14 25-ago-14 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Precipitation [mm] capacitivo 60 cm interfila [%] tensiometrico 60 cm interfila [cbar]
34 VALUTAZIONE DELLO STATO IDRICO DELLE VITI MISURE DI POTENZIALE IDRICO DEL FUSTO
35 VALUTAZIONE DELLO STATO IDRICO DELLE VITI 30/04/2015
36 SOGLIE DI DEFICIT IDRICO IN VITE IN RELAZIONE AL POTENZIALE IDRICO IN VITE DEFICIT IDRICO Ψ mds (MPa) Potenziale idrico xilematico Ψ mdl (MPa) Potenziale idrico fogliare Ψ pd (MPa) Potenziale idirco di base Assente > - 0.6 > - 0.9 > - 0.2 Debole - 0.6 to - 0.9-0.9 to -1.1-0.2 to - 0.3 Moderato a Debole - 0.9 to -1.1-1.1 to -1.3-0.3 to - 0.5 Moderato a Severo -1.1 to -1.4-1.3 to -1.4-0.5 to - 0.8 Severo < -1.4 < -1.4 < - 0.8 Van Leeuwen et al., 2007; Van Leeuwen et al., 2009 30/04/2015
37 VALUTAZIONE DELLO STATO IDRICO DELLE VITI MISURE DI CONDUTTANZA STOMATICA
38 MONITORAGGIO PARAMETRI DELL ATMOSFERA Attraverso l utilizzo di dati relativi alle serie storiche dei dati meteo forniti da centraline metereologiche è possibile effettuare una caratterizzazione climatica dell area in cui insiste il vigneto quanto mai precisa e localizzata al fine di inquadrare gli elementi del clima che condizionano l interazione vitigno-ambienterisorse idriche. Stima dell ETo giornaliera, mensile e annuale e conoscenza delle esigenze idriche della coltura durante il ciclo colturale.
STIMA DEL CONSUMO IDRICO L evapotraspirazione (ETc) viene stimata con diverse formule tra cui la formula di Penman-Monteith (FAO) o quella più semplice di Hargreaves-Samani adottando i coefficienti colturali proposti in ambiente mediterraneo (Allen et al., 1998). Al germogliamento il valore di Kc adottato è stato pari a 0,45; nella fase di crescita del germoglio si è utilizzato il valore di 0,65; in fase di allegagione e invaiatura si è scelto 0,75 mentre alla maturazione 0,70.
FENOLOGIA DELLA VITE E RICHIESTE IDRICHE PER SINGOLO STADIO IN RELAZIONE AL FABBISOGNO ANNUALE (Beckingham et al., 2004)
Diagramma di accrescimento e maturazione delle bacche
STIMA DEL CONSUMO IDRICO Mesi Precipitazioni (mm) ET 0 (mm) ETc (mm) ETc/giorno (mm) Deficit idrico (mm) Aprile 28,80 101,57 50,79 1,69-21,99 Maggio 76,80 135,83 81,50 2,63-4,70 Giugno 27,40 161,58 113,10 3,77-85,70 Luglio 35,60 168,96 126,72 4,09-91,12 Agosto 2,40 167,24 125,43 4,05-123,03 Settembre 108,00 110,76 66,46 2,22 41,54 Totale 279,00 845,94 564,00-285,00
43 IRRIGAZIONE A DEFICIT IDRICO CONTROLLATO (RDI) È una strategia che restituisce in determinati fasi fenologiche del ciclo vegeto-produttivo una quota del consumo idrico della pianta (Romero et al., 2010). Di fondamentale importanza sono il grado e la tempistica dell applicazione del deficit idrico (Romero et al., 2010). L effetto dell RDI dipende da: fase fenologica della coltura severità dello stress applicato (Romero et al., 2010) dal genotipo (Chavez et al., 2010)
44 IRRIGAZIONE A DEFICIT IDRICO CONTROLLATO (RDI) Principali benefici: Riduzione del vigore e miglioramento dell equilibrio vegeto-produttivo (McCarthy et al., 2002; Kriedemann and Goodwin, 2003). Incremento della qualità della bacca (Costa et al., 2007; Santos et al., 2007). Stabilizzazione delle rese (De la Hera et al., 2004; Cifre et al., 2005). Incremento della efficienza di uso dell acqua (Keller, 2005; Chaves et al., 2007). Riduzione dei costi (Fereres and Soriano, 2007).
45 APPROCCIO INTEGRATO INDICATORI FISIOLOGICI (Cifre et al., 2005) CONDUTTANZA STOMATICA POTENZIALE IDRICO DEL FUSTO COSTRUZIONE DEL BILANCIO IDRICO (Lebon et al., 2003; Pieri and Gaudillère, 2005) METODO DELL UMIDITÀ DELSUOLO + METODO DELLA STIMA DEL ETc MISURAZIONE DELL UMIDITÀ DEL SUOLO (((((( (Nadal and Arola, 1995) SENSORE DI UMIDITÀ DEL SUOLO (Decagon, Em50 Logger, USA) GARANTIRE CHE GLI ERRORI CUMULATI NEL METODO CLIMATOLOGICO DI PROGRAMMAZIONE NON CAUSINO SOVRAIRRIGAZIONE E STRESS IDRICI (Oliveira, 2012) 30/04/2015 13-20
RESTITUZIONE DI DIVERSE FRAZIONI DEL CONSUMO IDRICO STIMATO 46 CASE STUDY: EFFECTS OF WATER REGIMES ON VINE PERFORMANCE AND QUALITY OF SUBLIMA SEEDLESS TABLE GRAPE COVERED WITH PLASTIC FILM TO ADVANCE GRAPE RIPENING L. Tarricone, L. de Palma, D. Di Gennaro, A.M. Amendolagine, G. Vox, E. Schettini Acta Hort. (ISHS) 1038: 593-599. Tre volumi irrigui corrispondenti rispettivamente al 50%, 100%, e 80% dell acqua persa per ET
SUBLIMA SEEDLESS (Sin. Early gold, Corina) Tecnica di gestione: Distanze di impianto: Portinnesto: Forma di allevamento: Sistema di potatura: Irrigazione: Gestione del suolo: Epoca media di raccolta: semiforzatura precoce 2,50 m x 2,50 m (1.600 viti/ettaro) Vitis berlandieri x Vitis rupestris 140 Ruggeri Tendone (pergola a tetto orizzontale) 4 capi a frutto, potati a 13 gemme Goccia Lavorazioni III decade luglio- I decade agosto
COMPONENTI DELLA PRODUTTIVITÀ E CARATTERISTICHE QUALITATIVE:
49 EFFETTO DEL REGIME IRRIGUO SUL POTENZIALE IDRICO XILEMATICO (Ψ MDS, MPa), IN SUBLIMA SEEDLESS Treatment Fruit set Pea-size Veraison Berry softening Harvest WR1-0.56 a -0.75 a -1,19 a -1.46 a -1,32 a WR2-0.53 a -0.59 b -0.62 c -0.90 c -0.86 c WR3-0.50 a -0.63 b -0.98 b -1.14 b -1.16 b In column, means followed by different letters were significantly different at P=0.05 using SNK test.
50 EFFETTO DEL REGIME IRRIGUO SUGLI SCAMBI GASSOSI Treatment Stomatal conductance (mol m -2 s -1 ) Net photosynthesis ( mol m -2 s -1 ) Transpiration (mol m -2 s -1 ) WUE ( mol:mmol) WR1 0.08 c 5.76 b 4.37 b 1.32 b WR2 0.21 a 13.66 a 6.41 a 2.13 a WR3 0.17 b 5.81 b 5.64 b 1.03 c In column, means followed by different letters were significantly different at P=0.05 using SNK test. In column, means followed by different letters were significantly different at P=0.05 using SNK test.
51 EFFETTO DEL REGIME IRRIGUO SUI PARAMETRI PRODUTTIVI DI SUBLIMA SEEDLESS Treatment Yield per vine (kg) Bunch weight (g) Berry weight (g) Rachis weight (g) Berry diameter (mm) long. tran. WR1 7.34 c 472.31 b 2.94 b 10.65 b 19.19 b 16.99 b WR2 13.23 a 891.23 a 3.84 a 16.17 a 21.03 a 18.93 a WR3 12.01 ab 755.61 b 3.50 a 13.36 ab 21.26 a 19.32 a In column, means followed by different letters were significantly different at P=0.05 using SNK test. In column, means followed by different letters were significantly different at P=0.05 using SNK test.
52 EFFETTO DEL REGIME IRRIGUO SULLA COMPOSIZIONE CHIMICA DEL SUCCO DI SUBLIMA SEEDLESS Treatment T.S.S. ( Brix) T.A. (g L -1 ) ph T.S.S./T.A. WR1 13.53 a 4.43 b 3.23 a 30.54 a WR2 12.50 b 6.25 a 3.17 b 20.02 b WR3 13.33 a 5.93 a 3.20 b 22.48 b In column, means followed by different letters were significantly different at P=0.05 using SNK test. In column, means followed by different letters were significantly different at P=0.05 using SNK test.
53 INFLUENZA DEL REGIME IRRIGUO SU VIGORE E INDICI DI EFFICIENZA Pruning weight per vine (g) Cane weight (g) Total leaf area per vine (m 2 ) Crop water productivity (kg m -3 ) Leaf area/ Grape yield (m 2 kg -1 ) WR1 1830 b 76.68 b 5.69 b 7.57 a 0.78 b WR2 2130 a 94.42 a 14.58 a 6.83 b 1.10 a WR3 2413 a 87.91 a 15.21 a 7.74 a 1.27 a In column, means followed by different letters were significantly different at P=0.05 using SNK test. In column, means followed by different letters were significantly different at P=0.05 using SNK test.
54 RISULTATI L effetto dello stress idrico è risultato evidente sin dall allegagione così come mostrato dai valori di potenziale idrico del fusto (valori molto contenuti nel trattamento WR1). La disponibilità d acqua ha influenzato la crescita della bacca e la cinetica di maturazione determinando il minor peso grappolo e peso bacca nel trattamento WR1 che ha ricevuto i minori apporti idrici. Come conseguenza dello stress idrico durante il ciclo colturale, la produzione è stata significativamente influenzata dai differenti regimi irrigui.
GRAZIE PER L ATTENZIONE 55