Irrigazione smart per i suoli salini

suoli salini
Reti wireless di sensori, Dss e immagini satellitari. Questi, in sintesi, gli strumenti per affrontare il problema della salinizzazione. I risultati del progetto Life Agrowetlands II

Anche se ancora di relativamente limitata estensione nelle aree agricole italiane, la salinizzazione dei suoli rappresenta un tema di attenzione in ambito europeo (COM (2006) 231-Strategia tematica per la protezione del suolo). Sono a rischio le aree prossime alla costa, soggette all’ingressione del cuneo salino e quei territori con condizioni climatiche spiccatamente mediterranee - estati molto calde e precipitazioni scarse o assenti - che possono estremizzare le conseguenze del fenomeno, sia in ambito agricolo che, più in generale, nella conservazione della funzionalità del suolo. L’irrigazione gioca un ruolo importante in questa problematica, essendo essa stessa una delle possibili cause di salinizzazione, se praticata con acque di cattiva qualità.

 

 

Il progetto Life Agrowetlands II, affronta il problema della gestione dell’irrigazione su suoli salini, integrando strumenti a tecnologia avanzata, quali reti wireless di sensori, l’utilizzo di un Dss basato su un modello agro-idrologico, il ricorso a immagini satellitari. In fase sperimentale il progetto ha operato presso l’azienda Agrisfera della Cooperativa Agricola Braccianti di S.Alberto (Ravenna). Ma tutti questi strumenti potrebbero essere messi a disposizione degli agricoltori tramite i servizi di supporto tecnico forniti alle aziende.

 

 

Dalla raccolta dei dati…

La rete wireless di sensori (Wsn, figura 1), che rimarrà attiva anche nella fase di After Life, copre un’area di circa 30 km2. È una delle reti wireless di maggior estensione tra quelle realizzate in ambito regionale per scopi agricoli, ma è apprezzabile anche per la sua struttura in sottoreti e per la diversificazione dei sensori utilizzati e, pertanto, delle informazioni raccolte (Speranza et al., 2020). Essa consta di 23 nodi, ciascuno con uno o più tipi di sensori, quali:

- 2 stazioni meteorologiche complete, incluso sensore per la misura dell’energia solare incidente;

- 9 piezometri in falda freatica abbinati a sensori di suolo, per la misura della conducibilità elettrica (salinità) dell’acqua di falda e del suolo;

- 3 nodi con solo sensori di suolo;

- 11 idrometri e sensori delle caratteristiche dell’acqua disposti sulla rete dei canali del comprensorio.

suoli salini
fig. 1- La rete di sensori wireless: a) Localizzazione e tipologia dei 23 nodi della rete e dei campi sperimentali (in fucsia quello del 2018; in giallo quello del 2019). I nodi P (piezometri) hanno due sensori, uno per l’acqua in falda e uno di suolo; il P02 e P07 hanno anche una stazione meteo. I nodi I (idrometri) hanno un sensore per acqua in canale. I nodi di tipo S hanno sensori per il suolo. Esempi di sensori: b) stazione meteo con pluviometro, anemometro, termo-igrometro e sensore per irraggiamento solare; c) sensore per temperatura, livello e conducibilità elettrica dell’acqua (falda e canali); d) sensore per temperatura, umidità e conducibilità elettrica del suolo

I dati raccolti ogni 10-15’ sono trasmessi a un server che raccoglie e memorizza le informazioni, e le rende disponibili sia al Sistema di supporto alle decisioni (Decision support system, Dss), messo a punto dal progetto per formulare i consigli irrigui, sia agli agricoltori registrati. L’utente agricoltore o tecnico aziendale è agevolato nella lettura e utilizzo dei dati raccolti dalla Wsn, accedendo a un portale, disponibile anche su smartphone, organizzato per appezzamenti agricoli (figura 2). In tal modo, è possibile selezionare e visualizzare, se lo si preferisce, solo quanto compete agli appezzamenti di cui l’utente è proprietario e/o gestore. Il portale funziona in maniera interattiva con l’agricoltore. Esso, infatti, evidenzia lo stato delle colture e i suggerimenti irrigui ad una certa data; l’agricoltore, a sua volta, aggiorna progressivamente il sistema sugli interventi agronomici effettuati nel corso della stagione agricola, in particolare sulla data delle irrigazioni praticate, sulla quantità e qualità dell’acqua utilizzata.

suoli salini
fig. 2 - Esempio di videata sul portale Life Agrowetlands per l’appezzamento Bio-Marcabò – Squadro 5. In alto è evidenziato l’appezzamento su immagine satellitare da Google Earth e i nodi della Wsn di riferimento. Cliccando su un nodo l’utente può visualizzare i dati raccolti dai sensori collegati a quel nodo. Sotto l’immagine sono riportate alcune informazioni riferite all’appezzamento (nome, coltura praticata e sue caratteristiche principali). Seguono le condizioni meteo al momento della consultazione del portale e quelle previste per i 5 giorni successivi. Infine il consiglio irriguo, fornito alla data del 1 agosto 2019. Il consiglio consta di tre riquadri; il primo mostra le caratteristiche dell’ultima irrigazione, nota al Dss, il secondo descrive le condizioni del suolo stimate all’inizio della giornata in cui il consiglio è emesso, il terzo riporta il consiglio vero e proprio contenente anche previsioni sul raccolto e sullo stress salino

… al consiglio irriguo

Il Dss messo a punto dal progetto, è basato sul modello AquaCrop, predisposto dalla Fao (Steduto et al., 2009), che consente di descrivere lo sviluppo delle principali colture da pieno campo, dalla semina al raccolto, di valutarne le esigenze idriche in funzione dello sviluppo raggiunto e di prevedere l’accumulo eventuale di sali nel suolo (figura 3).

Il Dss può quindi essere usato per i suggerimenti irrigui negli appezzamenti registrati nel sistema, avendo informato il sistema stesso della coltura in atto e della varietà utilizzata, delle caratteristiche del suolo, delle irrigazioni praticate, delle condizioni meteorologiche pregresse e previste, del livello e della salinità (conducibilità elettrica) dell’acqua di falda - che per capillarità può risalire nei suoli agricoli -, della salinità dell’acqua irrigua.

suoli salini
fig. 3 - Output del Dss per il mais (agosto 2019). Vengono indicati la produzione e gli stress subiti dalla coltura: Tr, traspirazione della coltura proporzionale al rateo di crescita della biomassa; CC (canopy cover), percentuale di copertura della coltura sul suolo; Dr, contenuto d’acqua nel suolo nelle sue diverse forme. In particolare, FC (Field Capacity) è la capacità di campo, il bordo superiore della fascia blu è il contenuto d’acqua nel suolo, SAT è il contenuto a saturazione e PWP (Permanent Wilting Point) è il contenuto al punto di appassimento permanente. La fascia blu inizia alla semina e il suo bordo inferiore rappresenta la profondità delle radici. La linea gialla rappresenta il limite inferiore dell’acqua facilmente utilizzabile RAW (Readily Available Water), quella verde (Th1) il limite sopra il quale si ha un ridotto sviluppo delle foglie per eccesso d’acqua. Si può notare che, al raccolto, era stata utilizzata tutta l’acqua facilmente disponibile, dopo la adacquata del 1agosto essendo stata sospesa l’irrigazione per eccesso di salinità dell’acqua irrigua

Tutti i parametri ambientali che variano nel corso della stagione colturale, provengono dalle registrazioni aggiornate fornite dalla Wsn. Il consiglio irriguo oltre a suggerire data e quantità della prossima irrigazione, fornisce anche una valutazione del contenuto d’acqua dei suoli e della sua salinità, quindi dell’urgenza di irrigare con acqua di qualità adeguata, del grado di sviluppo della coltura, della data del raccolto e della produzione prevista, incluso l’effetto riduttivo dovuto alla salinità. Il Dss può dunque essere utilizzato dagli agricoltori anche per fare previsioni sul raccolto finale (biomassa secca, stress da sale) man mano che si definisce lo sviluppo della coltura nel progredire della stagione colturale (figura 3).

Le immagini satellitari

suoli salini
fig. 4 - Immagini satellitari e produttività delle colture. a) Mappa dei valori di Ndvi ottenuta da immagini del satellite Sentinel-2 il 30/6/18 su parte dell’area di progetto. I valori di Ndvi possono variare tra -1 (viola scuro) e 1 (verde scuro). I corpi idrici (valli salmastre, fiumi e canali) hanno valori negativi e sono di varie tonalità del viola; il suolo nudo ha valore zero ed è bianco, la vegetazione spontanea e le colture hanno valori positivi e sono di varie tonalità del verde, più o meno intenso in funzione dello sviluppo e del grado di copertura del suolo. Con riferimento al campo sperimentale coltivato a mais (in fucsia) l’immagine satellitare rappresenta i valori di Ndvi tra la prima irrigazione e la fioritura. b) Mappa della produttività al raccolto, rilevata l’11/8/18 sullo stesso campo, come peso umido misurato direttamente dalla trincia e georeferenziato. Le due immagini in a) e in b) del campo sperimentale sono fortemente correlate tra loro, come risulta dal coefficiente di correlazione (R=0.90) calcolato tra i valori di Ndvi e di produttività dei pixel che compongono le due immagini

Le informazioni fornite dalla Wsn e dal Dss hanno, a rigore, valore puntuale. Le immagini satellitari di Landsat 8 e Sentinel 2 (disponibili gratuitamente) e loro elaborazioni tratte dalla piattaforma Sebal (Surface Energy Balance Algorithm for Land – Bastianassen et al., 1998) e Snap (Sentinel Application Platform) sono state utilizzate per monitorare in forma areale e con buon livello di dettaglio (risoluzione delle immagini fornite, rispettivamente di 30 m e di 10 m) le condizioni della vegetazione e delle colture (Ndvi, figura 4), l’evapotraspirazione (Et, figura 5), la temperatura al suolo (Land Surface Temperature), la copertura vegetale (Soil Adjusted Vegetation Index, Canopy Cover, Leaf Area Index), le eventuali condizioni di stress idrico (Crop Water Stress Index), o di salinizzazione evidente dei suoli (Salinity Index), attraverso appropriati indici. In un approccio di questo tipo, le informazioni fornite a terra dalla Wsn e dal Dss, forniscono un riscontro reale, funzionale a una migliore interpretazione delle immagini satellitari.

Data la novità e una certa complessità degli strumenti proposti, il Progetto ha previsto sessioni di training per trasferire le competenze necessarie ai tecnici di Consorzi o Cooperative agricole, ma anche a singoli agricoltori interessati.

suoli salini
fig. 5 - Mappa dell’evapotraspirazione effettiva. La mappa è derivata da Sebal in base alla immagini di Lansdsat 8, risoluzione 30 m, del 4/8/19. Il suolo nudo e secco dei campi delle colture invernali già raccolte (frumento e orzo) evapora molto poco. Evapotraspirano di più le zone con le colture irrigue estive (mais e soia), le pinete e i canneti. Il campo sperimentale del 2019 a mais (in giallo), irrigato il 1/8/19, traspira e cresce velocemente, così come quello a soia (in nero) irrigato con pivot

Il progetto Life Agrowetlands II – Smart Water and Soil Salinity Management in Agrowetlands (LIFE15 ENV/IT/000423) è stato finanziato dal Programma Life 2014-2020. Partner del progetto: Unibo, capofila, Agrisfera Soc. Coop. Agr. p.a, OSV srl, Winet srl

Bibliografia disponibile presso gli autori: Marinella Masina e Alberto Lamberti del Dicam - Università di Bologna, Maria Speranza del Distal - Università di Bologna

Irrigazione smart per i suoli salini - Ultima modifica: 2020-05-25T11:42:18+02:00 da K4

LASCIA UN COMMENTO

Per favore inserisci il tuo commento
Per favore inserisci il tuo nome