Irrigazione di precisione in serra dalla teoria alla pratica

Quando si parla di serricoltura moderna, è facile pensare subito a serre ipertecnologiche, dotate di domotica, riscaldamento, umidificazione, raffrescamento e magari anche di illuminazione artificiale. Sgomberiamo innanzitutto il campo da un’incomprensione diffusa, ormai quasi un luogo comune nel nostro settore: le serre di oggi prevalentemente non rispondono a tali requisiti, bensì sono per la stragrande maggioranza – nell’areale mediterraneo – serre convenzionali, sprovviste delle dotazioni sopra menzionate. Non deve perciò sorprendere che molte delle strumentazioni annoverabili nella definizione di irrigazione 4.0 siano applicabili anche alle serre convenzionali, apportando indiscussi vantaggi agli imprenditori agricoli.

Chiarito questo concetto, riassumiamo nella tab. 1 le principali caratteristiche e dotazioni delle due tipologie di serre sin qui menzionate, operanti con sistema fuori suolo.

I parametri

L’irrigazione 4.0 passa per la modellizzazione della strategia irrigua che deve pertanto essere quanto più possibile misurabile affinché venga interpretata dal grower e/o dalla figura del consulente agronomico, in modo da rendere oggettivi i parametri misurati e non affidati alle sensazioni dei singoli. I principali parametri da misurare periodicamente o continuativamente ai fini della valutazione di una corretta strategia irrigua sono:

- Wc: water content, contenuto d’acqua del substrato;

- Ec: electrical conductivity, conducibilità elettrica del substrato;

- T: temperatura del substrato;

- Drain %: percentuale di drenaggio che fuoriesce dal substrato.

Partiamo dal drenaggio: a cosa serve? Non si potrebbe irrigare fornendo esattamente la quantità d’acqua utile al mantenimento del turgore della pianta e alla compensazione dell’evapotraspirazione fogliare? Purtroppo, no. Le radici che si distribuiscono nel substrato assorbono acqua ed elementi nutritivi ma questi ultimi vengono assorbiti a caso in base a varie condizioni complesse e non perfettamente prevedibili (es. andamento climatico, carico di foglie, carico di frutti, stadio di sviluppo della pianta, ecc.).

Pertanto, si possono innescare meccanismi di sottrazione dalla soluzione nutritiva di alcuni elementi mentre altri si accumulano, creando fenomeni di antagonismo fra cationi o anioni. Quindi serve irrigare con un certo surplus di soluzione nutritiva (solitamente pari al 30-35% in più della quantità assorbita dalla pianta) affinché l’acqua in ingresso nel substrato, composta da una quantità equilibrata di elementi nutritivi, rimpiazzi l’acqua contenuta nel substrato che ha perso l’equilibrio dei nutrienti, generando drenaggio.

Il drenaggio

Il drenaggio è importante, perché serve a ripristinare l’equilibrio minerale nel substrato per consentire una corretta nutrizione della pianta. In effetti si può concludere che l’intera gestione irrigua sia volta al “pilotaggio” dell’Ec, in modo da tenerlo sempre a valori ideali e opportuni in base al periodo e dello stadio della pianta. Secondariamente, il drenaggio consente anche di mantenere condizioni di uniformità nel substrato e fra i vari vasi/sacchi/lastre, sia in termini di Wc che di Ec e anche di pH.

Bisogna però a questo punto considerare che guardare solo all’Ec potrebbe indurre in errore, poiché per garantire una buona nutrizione della pianta serve conoscere la composizione minerale della soluzione nutritiva disponibile nella rizosfera. Questo perché vi sono elementi più salini e altri meno salini e l’Ec è una mera sommatoria indifferenziata di sali (tab. 2).

Nel primo esempio la nutrizione è più equilibrata e la pianta vegeterà e produrrà bene. Nel secondo esempio, invece, a parità di Ec, gli elementi nutritivi utili per la pianta sono ridotti mentre sodio e cloruro sono presenti a livelli che innescano antagonismo di assorbimento degli altri anioni e cationi fino a condurre a carenze e fisiopatie. Per quantificare la concentrazione di ogni singolo elemento nutritivo e correggere periodicamente (si consiglia ogni due-tre settimane) la soluzione nutritiva, sono importanti quindi le analisi di laboratorio. Si evita così l’insorgenza di sintomi abiotici che abbassano la qualità del prodotto e ne riducono la quantità vendibile.

La strategia irrigua

La domanda che i serricoltori pongono più di frequente è la seguente: qual è il numero di irrigazioni ottimale per questo periodo? È una domanda non banale che richiede ulteriori approfondimenti prima di formulare un’adeguata risposta, che dipenderà da diversi fattori:

- somma radiazione;

- orario inizio/fine irrigazioni attuale;

- volume per irrigazione attuale;

- portata e numero gocciolatoi/astine per pianta/lastra;

- % drenaggio attuale;

- orario comparsa primo drenaggio e % entro le 13:30;

- Ec entrata ed Ec drenaggio/substrato attuale.

Tutti questi e altri fattori sono volti al fine ultimo del pilotaggio dell’Ec nella soluzione nutritiva disponibile nella rizosfera. Tali fattori cambiano in base all’area geografica, al tipo e modello di serra, al metodo di conduzione della coltura. Non sono pertanto standardizzabili e vanno valutati e verificati caso per caso, in modo da giungere a una risposta che indichi la strategia irrigua giusta da seguire in maniera pressoché customizzata. Per esempio, si riporta nella fig. 1 una strategia irrigua tipica di periodi luminosi.

I misuratori

Tutto ciò necessita di opportune apparecchiature che consentano di misurare tutti i parametri di interesse al fine di adeguare la strategia irrigua ai reali fabbisogni della pianta. Si usano quindi strumenti di misura portatili o fissi, che misurano di continuo e rendono disponibili i dati in tempo reale su qualunque dispositivo (smartphone, tablet, computer) connesso a internet. Presentiamo ora a titolo di esempio i misuratori più diffusi nelle serre moderne, siano esse convenzionali o dotate di impianti ad alta tecnologia.

Pico

Pico è un misuratore che rileva Wc, Ec e T (quest’ultima nei pressi del substrato, non all’interno del substrato). Ha delle calibrazioni che sono substrato-specifiche, quindi si possono selezionare vari materiali quali fibra di cocco, lana di roccia, miscele di substrati, terreno, sabbia, ecc. La versione tradizionale è portatile, composta da lettore con display e sensore a due aghi lunghi 11 cm collegato via cavo. Tale modello consente di effettuare misurazioni singole o multimisurazioni (media delle ultime sei misurazioni effettuate).

In alternativa esiste anche una versione Pico BT che funziona con tecnologia bluetooth e che comunica con qualsiasi smartphone su cui si scarica un’app gratuita che consente di leggere le misurazioni e memorizzarle. Tale modello può effettuare misurazioni singole o multimisurazioni. Il Pico BT è dotato anche di localizzatore Gps per individuare facilmente il luogo in cui sono state rilevate le misurazioni memorizzate. L’app consente anche di inviare le misurazioni in tempo reale al proprio consulente o a chiunque ne abbia interesse. Esistono anche delle versioni fisse per la misurazione continuativa dei parametri nel substrato.

GroSens

GroSens è un misuratore che rileva Wc, Ec e T. Ha delle calibrazioni che sono substrato-specifiche ma solo per lana di roccia Grodan, poiché presenta molti diversi modelli di lastra di coltivazione per ognuna dei quali vi è una calibrazione specifica e selezionabile dal lettore. La versione portatile è composta da lettore con display e sensore wi-fi a sei aghi che misurano a due differenti altezze del substrato. Questo modello può effettuare misurazioni singole, multimisurazioni e registrare grafici in modalità continuativa che vengono successivamente scaricati su PC. La versione fissa è composta da un minimo di tre sensori wi-fi, un ricevitore wi-fi collegato a un’unità centrale via cavo collegata ad internet, per trasmettere i dati ad un server centrale al quale è possibile accedere per consultare tutte le letture. La versione portatile più recente consente di effettuare le letture dai sensori wi-fi tramite smartphone.

Trutina

Trutina è un apparato dotato di vari sensori che misurano svariati parametri quali: peso fresco della pianta, biomassa giornaliera, evapotraspirazione fogliare, radiazione netta, quantità di acqua irrigata, quantità e % di drenaggio, % di umidità e peso del substrato (Wc), Ec e temperatura del substrato.

I sensori più importanti del Trutina sono dei dinamometri che pesano separatamente il contenuto d’acqua del substrato ed il peso di un numero variabile di piante (solitamente 16-20).

Combinando questi pesi con un complesso algoritmo, l’apparato è in grado di restituire una serie di misurazioni aggiuntive rispetto a quelle strettamente legate al substrato di Pico e GroSens. Tutti i dinamometri possono essere collegati ad un’unità centrale via cavo o wi-fi. Si possono collegare anche sensori aggiuntivi quali piranometro, conduttivimetro, water tank (per la misurazione più puntuale di acqua irrigata ed acqua drenata), aeroscan (per la misurazione di parametri ambientali quali temperatura ed umidità relativa), Teros (per Wc, Ec e T).

L’unità centrale va collegata alla rete internet in modo da poter trasmettere in tempo reale tutti i dati rilevati ad un server raggiungibile da qualsiasi dispositivo connesso ad internet, sul quale è possibile consultare dati misurati e calcolati sia in formato tabellare che in formato di grafico.

Come accennato in apertura, quindi, i dispositivi per l’irrigazione 4.0 non sono esclusivamente una prerogativa delle serre ad alta tecnologia, bensì sono facili da utilizzare per chiunque e/o da installare presso qualsiasi tipo di serra, anche convenzionale. Forniscono dei dati di base, più o meno numerosi in funzione del modello, che aiutano in maniera decisiva non solo a ottimizzare la strategia irrigua sulla base di precise valutazioni numeriche ma anche a evitare l’insorgenza di sintomi dovuti a carenze, eccessi e fisiopatie varie (es. marciume apicale, blotchy ripening, cracking).

L’agricoltura moderna deve affrontare nuove sfide, in primis l’ottimizzazione delle risorse, sia per questioni normative sia per opportunità economica. Le chance offerte dalle tecnologie moderne di irrigazione 4.0 sono alla portata di tutti e aiutano a centrare questi obiettivi e a migliorare rese e qualità dei prodotti.

Esempio di una strategia irrigua tipica dei periodi luminosi

Nel grafico a destra si osservano due linee: la blu indica il Wc e la rossa indica l’Ec. Prima dell’alba il Wc è in fase di diminuzione poiché di notte non vi sono irrigazioni. Dopo l’alba il Wc decrementa più rapidamente poiché si attiva l’evapotraspirazione fogliare che fa assorbire più velocemente acqua attraverso le radici. Al raggiungimento del 3% di decremento di Wc dall’alba, si inizia a irrigare. Le prime due irrigazioni solitamente servono per reidratare il substrato dopo l’intera notte senza irrigazioni. Dalla terza irrigazione in poi si raggiunge un drenaggio considerevole (40-45%) che fa dapprima stabilizzare la linea rossa dell’Ec e poi consente un dilavamento tale da ridurre di 0,5-1 mS/cm l’Ec stessa nel substrato: ciò serve a fare in modo che nelle ore più luminose della giornata, in cui l’evapotraspirazione fogliare è ai massimi livelli, le radici riescano ad assorbire più efficientemente l’acqua grazie alla diminuzione della salinità.

Per il resto della giornata irrigua si susseguono irrigazioni brevi e frequenti che mantengano il livello di Wc ed Ec pressoché stabili fino all’ultima irrigazione, dopo della quale il Wc decrementa abbastanza repentinamente fino al tramonto e poi il decremento rallenta mentre l’Ec riprende ad aumentare man mano che il contenuto d’acqua diminuisce (i sali si concentrano).