Il Risparmio e l'Aumento dell'Efficienza dell'Acqua nell'Agricoltura non Irrigua

Il Risparmio e l’aumento dell’efficienza dell’acqua nell’agricoltura non irrigua

Pubblicazione cartacea realizzata nell’ambito del progetto di informazione n° 20970/2016—PSR Marche 2014/2020—M01.2.A Azioni informative relative al miglioramento economico delle aziende agricole e forestali—FA 2A—Bando Sottomisura 1.2.—Trasferimento di conoscenze ed azioni di informazione Operazione “A—Azioni informative relative al miglioramento economico delle aziende agricole e forestali”, con il sostegno del Fondo Europeo Agricolo per lo Sviluppo Rurale (FEASR).

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Indice 1.INTRODUZIONE…………………………………………………….5 2. ACQUA E SUOLO…………………………………………………..6 2.1 Come si muove l’acqua nel terreno?..................................................7 3. LA PIANTA E IL CONTENUTO DI ACQUA NEL TERRENO.8 4. IMMAGAZZINAMENTO DELL’ACQUA NEL TERRENO…...9 4.1 Conoscere il terreno e il suo profilo………………………………...9 4.2 Sistemazione superficiale……………………………………………9 4.3 Gestione del terreno…………………………………………………9 5. LAVORAZIONI E ACQUA……………………………………….10 5.1 Lavorazioni principali……………………………………………...10 5.2 Discissura—ripuntatura…………………………………………...10 5.3 Aratura……………………………………………………………...10 5.4 Lavorazioni superficiali……………………………………………11 6. MIGLIORARE LA STRUTTURA DEL TERRENO…………….12 7. AUMENTO DELLA CAPACITÁ DI CAMPO………………….13 8. MANTENIMENTO DEL’ACQUA NEL TERRENO…………...14 8.1 Lavorazioni superficiali……………………………………………14 8.2 Eliminazione delle erbe infestanti…………………………………14 8.3 Riduzione dell’evapotraspirazione………………………………..15 8.4 Adozione di opportune tecniche colturali………………………...15 8.4.1 Scelta della coltura…………...……………………………………15 8.4.2 Semina in epoca più opportuna……………………………………18 8.4.3 Semina rada………………………...……………………………...18 8.4.4 Concimazione…………………………..………………………….18 3

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1. INTRODUZIONE Nell’ottenimento di una produzione agricola entrano in gioco molteplici fattori che possono essere indicati in:  Fattori biologici intrinseci della specie coltivata: legati alle fasi genetiche della stessa che influenzano l’anatomia, la morfologia e la fisiologia della pianta;  Fattori biologici estrinseci: sono individuabili nelle relazioni che intercorrono tra la specie coltivata e gli altri organismi viventi (piante, animali, microorganismi) che sono presenti nell’ambiente di coltivazione;  Fattori climatici: radiazione solare, temperatura, precipitazioni, vento, umidità atmosferica, ecc;  Fattori pedologici: il terreno di coltivazione.

Il terreno è il risultato di un lungo processo di alterazioni fisiche, chimiche e biologiche che la crosta terrestre subisce nel tempo e che partono dal cosiddetto substrato pedogenetico (un materiale roccioso derivante da una prima alterazione della roccia madre, il materiale litologico originario).

Esso è un ambiente complesso in cui si riscontrano attività fisiche, chimiche e biologiche che:  Concorrono a comporre la fertilità; 

Servire da supporto alle piante;



Favorire l’accrescimento delle radici e assicurare l’alimentazione idrica delle piante;



Consentire la vita dei microrganismi che svolgono una moltitudine di attività e sono capaci di creare le condizioni di vita di un terreno;



Consentire alle radici di reperire gli elementi occorrenti per la nutrizione armoniosa ed equilibrata delle piante.

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Il suolo è un sub-strato complesso ed eterogeneo poco conosciuto composto da quattro frazioni: solida, liquida, gassosa e organica.

FRAZIONE ORGANICA: costituita dalla sostanza organica nei vari stati di degradazione e dall’humus

FRAZIONE GASSOSA: composta in parte dall’atmosfera e in parte dai processi respiratori aerobi ed anaerobi delle componenti biologiche del terreno

FRAZIONE SOLIDA: costituita dall’insieme delle sostanze minerali

FRAZIONE LIQUIDA: rappresentata dall’acqua trattenuta nei pori e negli interstizi del terreno.

Il suolo non va considerato come semplice supporto fisico delle piante ma è un’entità estremamente vitale che ospita circa ¼ delle specie presenti sulla terra e la biomassa batterica può raggiungere anche le 2 t/ha in un terreno a pascolo.

2. ACQUA NEL SUOLO L’acqua: la “linfa vitale” dell’agricoltura, l’acqua è vita.

Essa risulta indispensabile per lo svolgimento di qualsiasi tipo di attività biologica del terreno; concorre in maniera rilevante nello sviluppo dei fenomeni pedogenetici del suolo mediante i processi di erosione ed idrolisi(1) che promuove; può concorrere insieme ad altri fattori nella selezione dei tipi di fauna che popola il terreno.

L’acqua arriva al terreno attraverso le precipitazioni atmosferiche, l’umidità dell’aria e l’irrigazione.

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Idrolisi: Reazione chimica di scissione di un composto nella quale interviene l'acqua.

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Gestire bene questa risorsa è fondamentale per i processi agricoli in quanto essendo un fattore limitato, i cui consumi sono destinati a crescere(2), è necessario operare facendo in modo di ottenere un risparmio agendo contemporaneamente sulla riduzione dei consumi e favorirne l’accumulo e la conservazione nel suolo, principalmente in un sistema di coltivazione non irriguo, dove l’apporto dell’acqua al terreno è solo legato alle precipitazioni atmosferiche.

Tutto ciò è molto importate perché ci troviamo a dover fronteggiare cambiamenti climatici non trascurabili che generano effetti negativi sulla distribuzione delle piogge e sulla loro frequenza e che spesso causano lunghi periodi di siccità.

Se il terreno perde acqua, perde la sua funzionalità, la sua capacità di vita a cui corrisponde una perdita di produzione delle piante, fino ad arrivare alla desertificazione.

La quantità di acqua che un terreno è capace di conservare è in relazione alla tessitura che dipende dal contenuto di sabbia, limo e argilla, nonché di humus. Su questi fattori l’operatore agricolo ha la possibilità di intervenire solo sul contenuto di humus.

2.1 Come si muove l’acqua nel terreno?

In un terreno l’acqua si trova in tre distinti stati:  Assorbita dalle matrici colloidali. Nella fattispecie l’acqua è poco o per niente disponibile per le piante a causa dei forti legami chimici che si istaurano tra la stessa e i componenti del terreno;  Presente nei micropori. In questo caso i legami tra l’acqua e i componenti del terreno sono di natura fisica rendendo la risorsa sempre disponibile per le piante.  Presente nei macropori. Nella fattispecie i legami con i componenti del terreno sono molto labili, il che, rende l’acqua soggetta a fenomeni gravitazionali che la porta a migrare in profondità.

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L’agricoltura è il settore produttivo di maggiore consumo idrico utilizzando circa il 70% dell’acqua potabile nel mondo (FAO 2013) e in alcune regioni dell’Europa mediterranea, tra cui l’Italia, raggiunge l’80% del totale.

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3. LA PIANTA E IL CONTENUTO DI ACQUA NEL TERRENO

Umidità crescente nel terreno

Nell’affrontare l’argomento è necesSaturazione sario far riferimento alle Costanti idrica Acqua idrogeologiche del suolo che sono: gravitazionale  La capacità idrica massima: Capacita di rappresenta il massimo di accampo qua che un terreno contiene.  La capacità di campo: È l’acqua disponibile nel terreno per Acqua le piante. Man mano che l’acutilizzabile qua nel terreno diminuisce, la dalle piante forza di suzione delle radici deve essere maggiore di quella Punto di che lega l’acqua ai pori del appassimento terreno. permanente  Il punto di appassimento: È lo stadio oltre il quale una pianta non riesce più a prelevare l’acqua dal terreno con Terreno secco conseguente appassimento. all’aria Per la conservazione e valorizzazione Acqua non della risorsa acqua occorre elaborare disponibile delle strategie operative che mirano ad immagazzinare acqua nel terreno, impedire le perdite inutili e ottenere il massimo rendimento produttivo Terreno secco dell’acqua. in stufa La gestione riguarda l’intera azienda in una logica di lungo periodo e nell’ambito di un determinato ambito territoriale (unità di terre)(3) (Figure 1 e 2).

(3)

Terra: Oltre al suolo include le principali caratteristiche della geologia, della morfologia, del clima, dell’ idrologia, della vegetazione e della fauna comprendendo gli insetti e la microflora con le loro malattie.

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4. IMMAGAZZINAMENTO DELL’ACQUA NEL TERRENO 4.1 Conoscere il terreno e il suo profilo Per l’accumulo dell’acqua nel suolo non esistono ricette valide per tutte le situazioni. In primo luogo è necessario partire dal tipo di suolo, dalla sua profondità, dal tipo di materiale che lo compone, dalla presenza di strati più o meno compatti, ecc. Cioè occorre conoscere il suo profilo e la sua composizione per avere un quadro generale della capacità di assorbire acqua. (Figure 3 e 4).

I migliori terreni per immagazzinare l’acqua sono quelli argillosi, al contrario dei terreni sciolti (sabbiosi) ad elevata macro-porosità, che accumulano ridotte riserve di acqua.

4.2 Sistemazione superficiale Occorre adottare tutte quelle sistemazioni idraulico agrarie(4) che sono capaci di frenare la velocità dell’acqua, o qualsiasi altro accorgimento capace di aumentare la scabrezza del suolo. Se l’acqua scorre lentamente sul campo, ha maggiore tempo per penetrare al suo interno. Tutto ciò con lo scopo di ottenere uniformità spaziale dell’umidità, allontanare le acque superficiale in eccesso, prevenire i danni da erosione del suolo, migliorare la struttura del terreno.

4.3 Gestione del terreno Per favorire l’infiltrazione profonda dell’acqua nel terreno è opportuno, soprattutto nei terreni tenaci (argillosi), evitare il calpestamento eccessivo del suolo che porta all’ostruzione dei macropori, che sono le vie tramite le quali l’acqua si infiltra nel suolo, e anche dei micropori, che sono i veri serbatoi del terreno.

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Sistemazioni idraulico-agrarie: insieme di opere ed interventi tecnici utili a regimare il deflusso delle acque in eccesso rispetto alla capacità di invaso del suolo, in modo da determinare il gusto equilibrio tra aria e acqua nel terreno.

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5. ACQUA E LAVORAZIONI 5.1 Lavorazioni principali L’esecuzione delle lavorazioni del terreno è opportuno effettuarle prima del periodo umido per consentire un aumento delle risorse idriche e una riduzione dell’eventuale scorrimento superficiale.

5.2 Discissura – ripuntatura Operazione eseguita con l’uso di ripuntatori più o meno pesanti con ancore dritte o inclinate, dotate o meno di ali laterali.

5.3 Aratura Taglio verticale e orizzontale della fetta con sollevamento, torsione e ribaltamento della stessa.

Il rivoltamento delle fette non è mai completo, può andare da 20 a 70° rispetto alla suola. Con angolazione ridotta (< 40°) si ha un migliore controllo delle erbe infestanti, con angolazione ampia (> 50°) si favorisce la penetrazione dell’acqua piovana.

Con l’uso del versoio elicoidale si ha un maggiore e più accurato ribaltamento della fetta del terreno. Anche la velocità di avanzamento influisce sull’aratura, più essa è elevata, più si ha lo sbriciolamento della massa. Gli effetti possono essere positivi e negativi, tra i primi si considerano:  Aumento dell’accumulo di acqua. L’aratura permette di incrementare la pioggia utile ed il migliore sfruttamento successivo dell’acqua (1000 m3 di acqua per ettaro rispetto al suolo non lavorato (Sarno, 1998));  Miglioramento della densità radicale;  Miglioramento della profondità radicale;  Diminuzione del ruscellamento superficiale;  Limitazione della risalita capillare;  Aumento del drenaggio; 10

 

Facilitazione della penetrazione dell’acqua nel suolo; Ripristino di un’idonea struttura del terreno ottenendo una macroporosità più stabile nel tempo;  Facilitazione degli scambi gassosi tra il terreno e l’atmosfera;  La discissura e la ripuntatura eliminano la suola di lavorazione.

Tra gli effetti negativi vanno elencati i seguenti: aumento della perdita per evaporazione, soprattutto nelle stagioni molto calde, a causa dell’esposizione delle zolle all’aria, tali effetti negativi possono essere mitigati facendo seguire all’aratura interventi che favorisca l’assestamento del suolo che assolve lo scopo di limitare la superficie esposta all’aria e quindi limitare l’evaporazione;  un aumento dell’ossigenazione e perdita di sostanza organica.  probabile creazione di una suola di lavorazione con riduzione della permeabilità del terreno, che rallenta, o impedisce, l’infiltrazione dell’acqua negli strati sottostanti, riducendo il volume di terreno disponibile come serbatoio. Inoltre la suola di lavorazione modifica negativamente i movimenti della falda freatica e la risalita capillare dell’acqua che alimenta le piante.

5.4 Lavorazioni superficiali Sono lavorazioni che interessano lo strato superficiale del terreno con rimescolamento degli eventuali residui colturali presenti sul suolo.

Tra gli interventi di lavorazione superficiale del terreno è prevista anche la non lavorazione che consiste nel lasciare sul terreno coltivato i residui colturali e l’effettuazione della semina diretta.

La presenza di residui colturali in superficie contribuisce a ridurre l’evaporazione e in caso di piogge intense, lo scorrimento superficiale dell’acqua.

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6. MIGLIORARE LA STRUTTURA DEL TERRENO Il terreno si compone di particelle aventi diverso diametro che si dispongono nello spazio in maniera complessa e diversificata che può assumere aspetti variabili nel tempo e può repentinamente modificarsi.

Un terreno può essere privo di struttura (Stato astrutturato), che si verifica quando le particelle più piccole occupano gli spazi lasciati dalle particelle più grandi fino a creare una struttura compatta che non consente o ostacola in maniera significativa la circolazione dell’aria e dell’acqua.

Di contro quando le particelle sono raggruppate in grumi o aggregati porosi irregolari, soffici, con diametro variabile da qualche millimetro, a un centimetro, si dice che il terreno è “strutturato”.

La disposizione spaziale dei grumi nello spazio consente la formazione di grandi pori (macropori o interstizi di dimensioni superiori ai 10 micron (5) che favoriscono la penetrazione dell’acqua nel terreno e un allontanamento dell’acqua eccedentaria, senza creare ambienti asfittici.

Nell’interno dei grandi grumi si trovano pori di dimensioni limitate (micropori di dimensioni ridotte 8-10 micron), capaci di trattenere l’acqua con sufficiente energia che in parte viene messa a disposizione delle radici delle piante.

La struttura è un fattore determinante la fertilità del terreno in quanto da essa dipendono i rapporti fra la fase solida, liquida e gassosa del terreno.

Essa può essere migliorata con l’apporto di sostanza organica, l’adozione di adeguate successioni colturali, ecc..

(5)

Micron: è l’unità di misura della lunghezza corrispondente a un milionesimo di metro.

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7. AUMENTO DELLA CAPACITÀ DI CAMPO La capacità di ritenzione d’acqua da parte del terreno può essere aumentata arricchendolo di colloidi idrofili(6), dei quali l’humus è il migliore.

L’humus ha una spiccata capacità di trattenimento dell’acqua che fa si che le particelle si rivestono di spesse pellicole di liquido.

Inoltre le particelle di humus hanno una struttura spugnosa con spazi vuoti interni, che spiega la loro peculiare affinità per l’acqua e, di conseguenza, l’elevata capacità idrica che le porta ad incorporare fino a 15 volte il proprio peso (25 volte in certe torbe).

I colloidi umici sono in grado anche di assorbire umidità dall’atmosfera, il che aiuta ad evitare l’essiccamento ed il crepacciamento dei terreni.

L’effetto positivo indiretto degli acidi umici nella gestione dell’acqua nel terreno è anche legata all’azione legante delle particelle del suolo, costituendo agglomerati più stabili, creando e preservando la porosità del terreno.

Di conseguenza tutte le pratiche di tecnica colturale che tendono ad incrementare il contenuto di sostanza organica del suolo, contribuiscono in maniera molto rilevante a migliorare la capacità idrica del terreno e ad aumentare il risparmio idrico complessivo.

(6)

Colloidi idrofili: hanno affinità con l’acqua.

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8. MANTENIMENTO DELL’ACQUA NEL TERRENO Una volta che l’acqua si è correttamente infiltrata nel terreno ed è stata conservata, deve essere preservata cercando di limitare il più possibile i fenomeni che portano ad una sua depauperazione.

8.1 Lavorazioni superficiali Le erpicature, le sarchiature, ecc. promuovendo la formazione di uno strato smosso superficiale frenano i movimenti di ascesa capillare dell’acqua e i processi di evaporazione. Nelle colture a file spaziate vanno preferite le operazioni di sarchiatura rispetto al diserbo. Il terreno lavorato superficialmente di disidrata velocemente solo nello stato superficiale mantenendo l’umidità negli strati sottostanti, limitando le perdite d’acqua dal suolo interrompendo la risalita capillare. È sempre valido il vecchio detto popolare che recita: “una zappatura del terreno equivale ad una irrigazione”.

Questo stesso risultato è ottenuto anche prevenendo o richiudendo la crepaccciatura dei suoli argillosi.

8.2 Eliminazione delle erbe infestanti Le erbe infestanti possono essere la causa di una forte concorrenza per l’acqua: la lotta è quindi particolarmente necessaria in ambiente arido.

Tra i mezzi utilizzati le lavorazioni (erpicatura, sarchiatura, ecc.) sono i più indicati perché fanno conseguire anche i vantaggi indicati al punto precedente.

Il controllo delle erbe infestanti riduce le necessità idriche delle colture.

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8.3 Riduzione dell’evapotraspirazione potenziale (ETP) Tenuto conto che l’acqua perduta per evaporazione è del tutto inutilizzata ai fini della produzione vegetale, è conveniente contenere la perdita di umidità attraverso l’uso di mezzi atti a conseguire questo risultato come:  La pacciamatura: è intuitiva l’utilità della copertura del terreno con materiali vari, che consentono di ridurre praticamente a zero l’evaporazione dell’acqua e di impedire la crescita delle erbe infestati;  Frangivento: l’uso di barriere frangivento hanno lo scopo di limitare la velocità del vento che influisce sull’entità della perdita di acqua del sistema terreno-pianta, contribuendo a diminuire il consumo idrico che può essere anche del 15-20%.

8.4 Adozione di opportune tecnica colturali L’adattamento della tecnica colturale a un ambiente dove la scarsità d’acqua è il principali fattore limitante la produzione vegetale verte su diversi aspetti.

8.4.1 Scelta della coltura E’ importante scegliere opportunamente le specie e le cultivar in base alla loro capacità di estrarre acqua dal terreno (es. specie arboree > alle erbacee; erba medica > al trifogli), o a più spiccato carattere xerofitico (es. sorgo > mais; orzo > frumento > avena; fava > pisello), o alla capacità di crescere nel periodo meno sfavorevole, grazie ad un’appropriata durata del ciclo vegetativo o a minori esigenze termiche (es: mais precoci meglio di mais tardivi; specie a semina autunnale, meglio di quelle a semina primaverile) La capacità di estrazione dell’acqua dal suolo spesso è basata sulla profondità, sulla densità, sull’espansione ed efficienza delle radici. Tanto più gli apparati radicali sono grandi e profondi, tanto maggiore è la capacità di ricerca e assorbimento dell’acqua dal terreno.

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Colture ad alta capacitĂ di estrazione idrica

Coltura

ProfonditĂ radici (cm)

Strato di

max. estrazione (cm)

Sorgo

100-200

0-60

Bietola

70-120

0-70

Pomodoro

70-150

0-70

Girasole

80-150

0-70

Frumento

100-150

0-80

Medica

100-200

0-80

Cotone

100-170

0-80

100-170

0-80

80-130

0-60

100-150

0-60

100-200

0-80

Pesco / GF677 Melo / M106 Pero / cotogno Vite

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COLTURA Medica impianto Cetriolo Melanzana Pisello Prato Tabacco Soia Mais Melone Pesco / franco Melo / M9 Pero / BA29 Arancio

Profondità radici cm 50-80 70-120 70-110 60-100 50-150 50-100 60-130 80-150 100-140 80-140 70-110 80-110 120-150

Strato di max. estrazione cm 0-40 0-50 0-60 0-40 0-50 0-40 0-50 0-60 0-60 0-60 0-50 0-50 0-60

Colture a bassa capacità di estrazione idrica Strato di max. estraProfondità radici cm COLTURA zione cm Fragola

20-30

0-25

Cipolla

25-35

0-30

Aglio

30-40

0-30

Lattuga

30-50

0-30

Spinaci

30-50

0-30

Patata

40-60

0-35

Fagiolo

50-70

0-40

Trifoglio

50-70

0-35

Peperone

50-100

0-40

Actinidia

60-120

0-40 17

8.4.2 Semina nell’epoca più opportuna Ogni volta che è possibile le semine vanno fatte in modo che il ciclo vitale della coltura si svolga nel periodo dell’anno più propizio, o meno avverso, ai processi produttivi, evitando cioè i periodi di più intensa evapotraspirazione e di più scarsa piovosità.

8.4.3 Semina rada La semina deve essere piuttosto rada, in modo che ogni pianta abbia a disposizione un ampio volume di terreno da cui attingere l’acqua, e a file, per consentire di intervenire con sarchiature nel corso della coltura.

Nel caso di piante arboree l’espansione vegetativa degli alberi va limitata con adatti sistemi di allevamento e di potatura.

8.4.4 Concimazione La concimazione deve essere fatta in maniera particolarmente oculata.

Mentre la concimazione organica è sempre indicata, per l’aumento della capacità di ritenzione idrica che la sostanza organica induce, quella minerale deve essere limitata per evitare un aumento troppo forte della concentrazione della soluzione circolante: ciò accentuerebbe le difficoltà di assorbimento idrico, riducendosi il gradiente di potenziale osmotico tra pianta e terreno.

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9. GALLERIA D’IMMAGINI

Figura 1 e 2: Differenti tipologie e profili di terreno.

Figura 3 e 4: Unità di Terre semplici e complesse.

(Fonte: D’Alessio M., Tiberi M. 2018 “Manuale di campagna per il campionamento e la descrizione dei suoli in contesti aziendali) 19

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