Le biomasse sono una potenziale fonte di energia alternativa molto diversificata per matrice biologica e per tecnologia di conversione energetica: - biogas da reflui zootecnici, residui agro-alimentari e colture dedicate (mais, sorgo, triticale); - biocarburanti per autotrazione da colture dedicate (mais, colture oleoaginose) e scarti agro-industriali; - legno da residui forestali e industriali e colture legnose dedicate (pioppo da biomassa) per combustione e singas. Quindi, molteplici tipi di biomasse per molteplici realtà economiche e territoriali. Ma anche un unico filo conduttore di sostenibilità ambientale, in cui il bilancio energetico, del Carbonio e degli input colturali rappresentano le principali voci.
Le colture energetiche erbacee hanno, in generale, un bilancio energetico e di input colturali ben peggiore rispetto alle colture energetiche legnose: di quest'ultime ne andrebbe sostenuta una maggiore diffusione, che attualmente in Italia trova una forte limitazione nelle necessità irrigue del pioppo da biomassa o Srf (short rotation forestry) (foto 1), l'unica scelta disponibile al momento per gli agricoltori italiani nell'ambito delle colture legnose a ciclo breve da bioenergia. Per ottenere produzioni di biomassa in quantità significativa dal pioppo Srf è necessario pianificare la piantagione in condizioni idriche ottimali, sia di origine naturale (precipitazioni, falda freatica) sia da somministrazione artificiale, attraverso l'irrigazione. Quest'ultima rappresenta una pratica inderogabile nella maggior parte delle condizioni stazionali dell'Italia peninsulare, dove la coltura del pioppo Srf è ancora pochissimo diffusa.
Quanta acqua al pioppo?
Il pioppo e la sua coltivazione sono fortemente legati all'acqua. I popolamenti naturali delle principali specie selvatiche, come il pioppo bianco e nero (Populus alba, P. nigra), sono per lo più limitati a stazioni prossime a corpi idrici (fiumi, laghi, stagni, canali). Le piantagioni degli ibridi da coltura, tradizionalmente dedicate alla produzione di legname da industria (compensati, pannelli etc.), sono preferenzialmente condotte in aree golenali e/o in fondovalle con falda idrica permanente. Le più recenti piantagioni d'ibridi da bioenergia sono state impiantate sia nelle suddette condizioni stazionali ottimali, ma anche in stazioni meno vocate, spesso senza provvedere alle necessarie irrigazioni, nelle vana speranza di utilizzare i terreni marginali per le colture energetiche da biomassa, limitando al minimo gli input colturali. Questi errori sono stati il frutto anche della mancata diffusione su larga scala delle conoscenze sulle reali necessità idriche della coltura.
Queste dipendono sia dalle condizioni pedo-climatiche, sia dalle caratteristiche intrinseche della coltura. Un utile parametro di sintesi delle necessità idriche di una coltura è il suo coefficiente colturale (Kc), che è dato dal rapporto tra ETc, il consumo idrico della coltura in condizioni reali, e ET0, l'evapotraspirazione di riferimento del sito specifico, che è il consumo idrico di un prato di festuca alto 12 cm e cresciuto senza fattori limitanti (Kc=ETc/ET0). L'ETc di una coltura in un sito specifico deve essere individuato sperimentalmente; l'ET0 è reso disponibile da vari servizi agroclimatici locali, in alternativa può essere calcolato partendo dai dati meteorologici (alcune stazioni meteo commerciali, da installare in azienda, sono in grado di calcolarlo autonomamente). In tabella 1 sono confrontati i valori di Kc max del pioppo Srf rispetto ad altre colture nelle fasi di massimo sviluppo. I valori del pioppo sono i più alti in assoluto, indicando un consumo idrico molto elevato per questa coltura. È allora fondamentale razionalizzare l'irrigazione del pioppo srf, mediante l'integrazione tra tecniche irrigue efficienti (irrigazione a goccia sotterranea) e somministrazione oculata dell'acqua alla coltura. Ma cosa succede se i livelli irrigui somministrati sono comunque al disotto delle necessità ottimali della coltura (irrigazione sub-ottimale)?
La prova nella Maremma Viterbese
La prova irrigua sul pioppo da biomassa è stata condotta nella provincia di Viterbo, in zona Castel d'Asso, all'interno di una azienda agricola che ha convertito gran parte dei proprio terreni da colture erbacee a pioppo Srf. L'area ha una morfologia prevalentemente pianeggiante, con terreni di origine vulcanica, legati all'attività eruttiva del vicino comprensorio dei Monti Cimini. I suoli sono sciolti, molto permeabili, a bassa capacità di ritenzione idrica. Non è presente alcuna falda freatica utilizzabile dalle colture. Il regime climatico è caratterizzato da estati calde e secche che determinano velocemente condizioni di stress idrico sulle colture estive, come mais e varie orticole.
Le prove sperimentali sono state condotte in un impianto di pioppo srf, clone Monviso, messo a dimora nel 2007 con sesto d'impianto 2,5 x 0,5 m, corrispondenti a una densità inziale di circa 6.000 piante per ettaro (ha). Nel primo anno l'irrigazione è avvenuta per aspersione. Dal secondo anno è stata condotta l'irrigazione a goccia sotterranea, con ala gocciolante auto-compensante (Drip-In PC della Toro Ag), dotata di gocciolatori da 2 litri/ora con spaziatura 80 cm, interrata alla profondità di 30-40 cm, con distanza delle linee gocciolanti di 5 metri. Ciò significa che l'ala gocciolante è alternata ogni due file di pioppo. L'impianto prevede conta-litri per il monitoraggio costante e puntuale delle portate e sfiati d'aria per prevenire l'aspirazione delle particelle di suolo da parte dei gocciolatori. È stato adottato un impianto di filtrazione a sabbia con sabbia silicea 0,6-1,2 mm. L'impianto è stato gestito per i primi quattro anni con cicli di taglio biennali. Nel 2012, con piante R5/F2 (ceppaia con apparto radicale di 5 anni e fusti/polloni di 2 anni d'età), è stata impostata la presente prova irrigua che prevede parcelle con irrigazione standard commerciale, e parcelle con una somministrazione doppia d'acqua d'irrigazione mediante il raddoppio della linea irrigua con ali gocciolanti superficiali. Nell'inverno 2012-13 sono stati condotti i rilievi di accrescimento e produttività sui polloni di 2 anni al termine del primo anno della prova irrigua, campionando nelle due tesi irrigue 10 ceppaie a random di cui è stato rilevato il numero di polloni a ceppaia, il diametro, altezza e peso fresco di ciascuno dei polloni, e mediante campioni rappresentativi, la percentuale di umidità del legno allo stato fresco, nonché la densità basale del legno fresco (rapporto tra peso fresco del campione e volume dello stesso dopo essicazione in stufa a 105 °C - volume del legno anidro). In figura 1 è riportato il deficit idroclimatico per gli ultimi tre anni, dal 2010 al 2012, nel semestre primaverile-estiva da aprile a settembre. Il deficit idroclimatico è dato dalla differenza tra i valori di precipitazione cumulata mensile e quelli di ET0 e rappresenta indicativamente l'acqua da somministrare, attraverso l'irrigazione, per non ingenerare stati di stress idrico sulle colture. Nell'anno di prova, il 2012, il defict idroclimatico è stato particolarmente elevato, pari a circa 460 mm, nel 2010 era stato meno della metà rispetto al 2012.
Irrigazione contenuta per produzioni da migliorare
In tabella 2 sono riportati i volumi d'acqua somministrati alle due tesi nell'estate 2012. Il periodo irriguo è stato limitato al solo bimestre luglio-agosto, con un anticipo all'ultima settimana di giugno per la tesi di doppia irrigazione. Per la tesi standard sono stati somministrati circa 110 mm in totale, mentre per quella doppia 228 mm. In ambedue i casi non si è risusciti assolutamente a colmare il deficit idrico del 2012, particolarmente pronunciato data l'estrema scarsità di precipitazioni estive e le alte temperature del periodo. I regimi d'irrigazione non sembrano aver influenzato la relazione allometrica tra diametro e peso dei singoli polloni, come riportato in figura 2. Mentre la produzione totale è stata fortemente influenzata, con una produzione al secondo anno di circa 16 t di biomassa legnosa fresca per ettaro per la tesi standard, e di circa 24 t per quella d'irrigazione doppia. Quindi il raddoppio dell'irrigazione non si traduce in un aumento di pari valore nella produzione della biomassa.
È importane analizzare le caratteristiche della produzione anche dal punto di vista qualitativo della biomassa, cioè come umidità della stessa al momento del taglio, la sua densità basale, e la ripartizione percentuale per classe dimetrica dei polloni. L'umidità della biomassa legnosa allo stato fresco è importante per la logistica post-taglio della stessa (conservazione e combustione della matrice). I due trattamenti irrigui non hanno avuto alcun effetto sull'umidità della biomassa. Così è anche avvenuto per la densità basale del legno, che è risultata pressoché identica tra le due tesi irrigue. I dati medi del legno fresco, umidità del 57% e densità basale di 0,355 kg/dm3, sono in linea con i dati medi del clone Monviso in altre stazioni.
Alcune differenze si sono riscontrare nella ripartizione della biomassa per le classi diametriche dei polloni. La maggior irrigazione ha favorito lo sviluppo di polloni di maggior dimensione, come riportato nella figura 2, per le classi diametrali da 10 e 30 mm. La dimensione dei polloni è importante per la qualità della biomassa. Più i polloni sono piccioli e maggiore è la percentuale di corteccia, con maggiore produzione di ceneri in caldaia di combustione. Inoltre, la maggior percentuale di corteccia determina un relativa maggior concentrazione di azoto (N) della biomassa, con sviluppo di ossidi di azoto (NOx) in combustione. Quest'ultimi, dispersi nell'atmosfera con i fumi di combustione, hanno un “effetto serra” di gran lunga maggiore rispetto alla ben più nota CO2.
Nel commentare i suddetti dati dobbiamo considerare che gli apporti idrici sono stati ben al disotto delle necessità della coltura. A luglio e agosto l'evapotraspirazione (ET0) è stata di circa 4-5 mm al giorno, pari a circa 35 mm a settimana. Il trattamento irriguo standard ha ricevuto 12 mm a settimana, mentre lo Standard x 2 ne ha ricevuti 24 mm, ben al di sotto quindi dei valori dell'ET0. Nonostante ciò quest'ultimo trattamento irriguo ha influenzato significativamente la produzione di biomassa per quantità e qualità. Tutto ciò è avvenuto seguendo un regime d'irrigazione a calendario, senza tener conto delle reali necessità della coltura per l'apporto idrico, monitorando l'umidità del suolo con un'apposita rete sensoristica. Sono attualmente in corso prove per rilevare comodamente il deficit idrico, mediante sensoristica collegata in remoto, in modo da poter azionare l'irrigazione nel momento in cui l'umidità del suolo cali sotto i livelli di guardia per lo stato idrico della coltura (foto 3).
Di Pierluigi Paris*, Luca Tosi**, Massimo Tarchi***, Alessio Trani e Filippo Ascenzi****
Ricerca condotta nell'ambito del progetto Filas Lazio “SIAA” - Sistema Informativo di Automazione in Agricoltura.
*Cnr-Ibaf, Porano piero.paris@ibafcnr.it;**Cnr-Ibaf, Porano, Unitus, Viterbo; ***W2 Agency; ****Polisnet, Roma.
Allegati
- Scarica il file: Pioppo, grandi risparmi con la sub-irrigazione
