Le variazioni climatiche in atto stanno determinando difficoltà nella disponibilità e gestione della risorsa idrica in agricoltura. In Piemonte, la siccità dell’annata 2022 si è contrapposta alle piogge eccessive della stagione 2024 in cui nei primi sette mesi dell’anno sono stati registrati oltre 900 mm di pioggia (media annuale di 850 mm). Questi andamenti climatici così altalenanti sono particolarmente difficili da gestire a livello di fisiologia della pianta e possono arrecare gravi problemi alle produzioni. Infatti, il livello qualitativo e produttivo di colture frutticole come il melo e l’actinidia è determinato da numerosi fattori e tra questi l’apporto irriguo è decisivo. Come è noto, sovra irrigazioni pregiudicano la qualità dei frutti e favoriscono lo sviluppo di patogeni con conseguenti ingenti perdite economiche. Diversamente, stress idrici prolungati rischiano di compromettere la produzione già prima della raccolta (fisiopatie - calibro dei frutti ridotto) e incidere negativamente sul ritorno a fiore dell’anno successivo. Di qui la necessità di disporre di nuovi sistemi che siano in grado di rilevare costantemente le necessità idriche della pianta, la quantità di acqua disponibile nel suolo e di garantire, se possibile in modo autonomo, il corretto apporto giornaliero alle colture.
L’idea progettuale dietro Wappfruit
Il progetto Wappfruit, svolto tra il 2021 e il 2023, ha avuto come obiettivo lo studio di un sistema completamente autonomo sia nella definizione del fabbisogno idrico giornaliero delle piante sia nell’attivazione/spegnimento dell’impianto microirriguo. Tale sistema è stato messo a confronto con la consueta pratica irrigua aziendale e realizzato in tre differenti aziende di cui due a coltivazione melo e l’altra actinidia. In questo articolo si concentrerà l’attenzione in modo particolare sulla coltura del melo, in quanto gli impianti avevano già terminato la fase giovanile e si presentavano in piena produzione.
Oggi giorno il controllo e la gestione degli impianti d’irrigazione in pressione sono effettuati quasi esclusivamente mediante centraline con programmatori a tempo. Il limite dei sistemi temporizzati è dato dal fatto che non possono essere tarati in modo da fornire l’esatto volume di adacquamento necessario alla pianta. Di qui l’esigenza d’individuare parametri che consentano di definire in real-time l’esigenza idrica della coltura.
Il potenziale matriciale del suolo rappresenta una grandezza connessa alla disponibilità di acqua nel terreno e indirettamente all’esigenza idrica della pianta. Il potenziale matriciale si definisce come la forza con cui le particelle solide del suolo trattengono l'acqua in funzione dei fenomeni di capillarità e di adsorbimento. Il suo valore aumenta in valore assoluto in caso di limitata disponibilità di acqua mentre si azzera a saturazione. Il potenziale matriciale è misurabile con appositi strumenti elettronici chiamati tensiometri (nel progetto Wappfruit sono stati impiegati i TEROS 21 – 10 della Teros).
La disponibilità di tali sensori unita a quella di componenti elettronici modulari in grado di eseguire facilmente una grande varietà di misurazioni e controllare attuatori di vario tipo, tra i quali i motori elettrici, consente lo sviluppo di sistemi di controllo degli impianti irrigui basati su misure di potenziale matriciale.
Sensoristica e algoritmo
Nei primi due anni del progetto Wappfruit, i dati relativi al potenziale matriciale e al contenuto idrico volumetrico dell'acqua nel suolo a tre profondità (-20, -40 e -60 cm) sono stati rilevati a intervalli di tempo prestabiliti in diversi punti degli appezzamenti sperimentali. Questi dati sono stati utilizzati per determinare specifiche regole di irrigazione del campo, come la soglia di attivazione, la soglia di disattivazione e le finestre temporali disponibili per l'irrigazione. Le misurazioni venivano effettuate tramite centraline a batteria, autonome dal punto di vista energetico, chiamate Wappsen, sviluppate appositamente per il progetto.
Nell’ultimo anno del progetto (2023) e per tutta la stagione irrigua, un algoritmo automatico implementato su una piattaforma cloud ha gestito l'attivazione del sistema di irrigazione nel filare sperimentale. L'algoritmo utilizzava i dati in tempo reale relativi ai potenziali matriciali a profondità compatibili con lo strato radicale della pianta (-20 e -40 cm) come informazione utile per le decisioni. Per eseguire l'irrigazione, è stata sviluppata una seconda centralina, denominata Wappact, anch'essa a batteria e quindi autonoma dal punto di vista energetico, incaricata di attivare l'impianto di microirrigazione aprendo e chiudendo l'elettrovalvola collegata al gocciolatore.
Grazie alla sinergia tra le due centraline, è stato possibile da una parte visualizzare tutti i dati raccolti (potenziale matriciale, contenuto idrico volumetrico, temperatura del suolo, irrigazioni eseguite) su una pagina web e dall'altra disporre di un sistema di irrigazione completamente automatizzato, basato sull'umidità del terreno in tempo reale.
Il risparmio idrico ottenuto con Wappfruit
Al fine di evidenziare gli effetti che i due diversi sistemi irrigui (quello sperimentale basato sull’algoritmo Wappfruit e quella aziendale) hanno avuto durante il corso della stagione produttiva sono stati monitorati parametri sia a livello fisiologico sia a livello di produzione:
- efficienza fotochimica fogliare misurata attraverso l’utilizzo dello Spad
- dendrometri per valutare l’accrescimento giornaliero del tronco
- fruttometri per la misura dell’accrescimento dei frutti nel corso della stagione
- analisi quali/quantitative sulla produzione (kg/pianta – durezza - °Brix e livello amido)
Nella stagione 2023, nelle due aziende melicole che hanno ospitato la sperimentazione, è stato calcolato un risparmio idrico importante nella tesi sperimentale rispetto alla pratica aziendale pari al 33,4% in una e pari al 43,4% nell'altra.
Ciò dimostra la forza del sistema Wappfruit e la scelta di impiegare sensori di potenziale matriciale per ottimizzare l'irrigazione del frutteto. Nel corso della sperimentazione è stata osservata una riduzione trascurabile della produzione nella tesi sperimentale dovuta anche ad altre variabili quali l’età delle piante ed entità del dirado manuale. Le proprietà organolettiche dei frutti sono state mediamente migliori nella tesi sperimentale rispetto a quelle aziendale. Questi dati molto promettenti dovranno essere confermati nelle successive annate al fine di completare la validazione del modello e del sistema automatico per un periodo di lungo termine.
Leggi l'articolo completo su rivista di Frutticoltura n.9/2024
