Il clima sta cambiando anche se, paradossalmente, non tutti ancora sono concordi nell'attribuire il fenomeno all'azione antropica, gli agricoltori se ne sono accorti da tempo e ne toccano gli effetti con mano e con il portafoglio.
Se a livello globale gli esperti parlano a voce unica di innalzamento della temperatura media, a livello locale non è semplice effettuare previsioni. Ciò che emerge è un incremento degli eventi atmosferici estremi come alluvioni, ondate di calore e siccità, tra le quali trova spazio anche il fenomeno delle gelate.
Riscaldamento climatico e inverni sempre meno freddi ci potrebbero far pensare che le gelate non rappresenteranno più un problema in futuro. Al contrario, il fenomeno potrebbe diventare più pericoloso.
"Con l'aumento delle temperature - spiega ad AgroNotizie® Claudio Gandolfi, professore ordinario di idraulica agraria e sistemazioni idraulico-forestali al Dipartimento di Scienze Agrarie e Ambientali (Disaa) dell'Università degli Studi di Milano -, lo sviluppo della pianta è più precoce. Ciò aumenta il rischio che la gelata arrivi quando la pianta è già in una fase di crescita più avanzata", con ingenti danni che possono compromettere l'intera produzione stagionale come nel caso della viticoltura e della frutticoltura.
Irrigazione antibrina, il principio
Per ovviare al problema delle gelate, gli agricoltori si attrezzano ogni anno con molteplici soluzioni come l'utilizzo di ventole, bruciatori o coperture termiche ma, la soluzione più semplice anche per il basso uso di manodopera, è rappresentata dall'irrigazione antibrina.
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L'irrigazione antibrina consiste nel cospargere la coltura di acqua nebulizzata con l'obiettivo di formare uno strato di ghiaccio sui tessuti vegetali della pianta in modo da generare il cosiddetto effetto igloo.
L'acqua in congelamento libera energia nell'ambiente sotto forma di calore latente, il quale viene assorbito dai tessuti vegetali che si mantengono così a 0° centigradi
(Fonte foto: Rivulis)
Se lo strato di ghiaccio è in continua formazione quindi, a una temperatura costante di 0 gradi centigradi, il tessuto sottostante viene isolato dalle temperature più rigide esterne grazie al calore latente che si libera durante il congelamento (solidificazione). infatti, il passaggio di stato di 1 grammo di acqua da liquido a solido, comporta un'emissione di 335 joule (80 calorie) di energia che viene assorbita dalla pianta.
Architettura di un impianto antibrina
L'architettura di un impianto antibrina si divide in soprachioma e sottochioma in funzione di dove sono posizionati gli spruzzatori e della strategia di scambio di calore che si vuole ottenere.
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Gli impianti soprachioma sono generalmente più diffusi ed utilizzano erogatori ad alta portata che lavorano con pressioni di impianto considerevoli dovendo coprire un'ampia area per assicurare una corretta sovrapposizione.
Impianto di irrigazione antibrina soprachioma in funzione. I getti ad alta pressione si sovrappongono a coprire tutta la superficie del frutteto
(Fonte foto: Rivulis)
L'efficacia del sistema è alta, tuttavia l'erogazione deve essere mantenuta in continuo per la durata dell'evento emergenziale, comportando un utilizzo ingente di risorsa idrica.
Inoltre, eventi geliferi consecutivi causano necessariamente un surplus di acqua nel terreno che può rivelarsi dannosa nella fase di ripresa generativa della pianta, conseguentemente a fenomeni di destrutturazione del terreno, asfissia della pianta e alterazioni del bioma.
Gli impianti sottochioma funzionano sempre secondo il principio dello scambio di calore con l'acqua ma, se nel soprachioma lo scambio di calore avviene tra tessuto vegetale e acqua ghiacciata, nel sottochioma è l'aria sottostante al frutteto che si riscalda.
Un impianto sottochioma genera uno strato di ghiaccio in continua formazione nell'interfila
(Fonte foto: Condifesa Ravenna)
Con semplici spruzzatori azionabili ad intermittenza, viene irrigata l'interfila per formare lo strato di ghiaccio a terra. A questo punto, l'aria soprastante l'interfila si scalda grazie allo scambio termico con l'acqua in solidificazione. Il calore sale e incontra la coltura su cui esercita la sua azione climatizzante.
Il sistema comporta un passaggio energetico in più (ghiaccio in formazione-aria-coltura) che riduce l'efficacia all'altezza di circa 1 metro e mezzo dal terreno e solo con temperature dell'aria non inferiori a -3 gradi in assenza di vento.
Quale strategia scegliere?
L'ottimizzazione dell'uso di acqua in agricoltura è un tema cardine quando si parla di irrigazione e lo diventa ancora di più nel caso in cui la funzione dell'irrigazione sia climatizzante, quindi slegata dall'aspetto nutritivo.
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Scegliere un impianto sottochioma per dare un occhio di riguardo alla risorsa idrica, può significare perdere l'efficienza dello scambio diretto di calore latente tra tessuto vegetale e ghiaccio in formazione tipico dei sistemi soprachioma. Al contrario, optare per un sistema soprachioma può risultare impattante sulla disponibilità consortile di acqua e sulla diffusione di patologie relative al ristagno idrico.
Insomma, trovare un sistema di irrigazione antibrina che sia allo stesso tempo efficiente e parsimonioso della risorsa irrigua non è semplice ma è una sfida da affrontare se vogliamo salvaguardare il raccolto stagionale.
E allora, quanto la tecnica dell'irrigazione antibrina può incontrare le necessità degli agricoltori senza incorrere in un eccessivo spreco di acqua?
Rispondere in maniera univoca non è facile. Dobbiamo cercare soluzioni specifiche per le singole esigenze di ciascuna azienda agricola. Proviamo a fare luce sul tema grazie al contributo di Claudio Gandolfi, responsabile del Progetto "Adattamento al cambio climatico con irrigazione multifunzionale per la viticoltura" (ADAM).
Progetto Adam, un modello virtuoso di irrigazione multifunzionale
Il progetto ADAM ha sperimentato un modello di gestione multifunzionale dell'irrigazione in vigneto testando diversi sistemi irrigui utili a minimizzare gli effetti negativi provocati da eventi meteorologici estremi. In particolare, lo stress idrico estivo e il fenomeno delle gelate.
Il modello viene definito multifunzionale per la doppia funzione strategica dell'impianto sviluppato: nutritiva e climatizzante. Il progetto di ricerca, cofinanziato da Regione Lombardia, ha avuto luogo presso l'Azienda Agricola Ricchi dei fratelli Stefanoni nel territorio dei Colli Morenici del Garda nelle stagioni sperimentali dal 2019 al 2022.
Il team di ricercatori ha messo a punto un innovativo sistema di irrigazione che svolge anche la funzione antibrina, unendo i vantaggi di entrambe le strategie (sottochioma- soprachioma) e superando le criticità messe a fuoco precedentemente, grazie ad un utilizzo incredibilmente efficiente della risorsa idrica.
Impianto di irrigazione sottochioma, con microsprinkler verso l'alto, realizzato dal team di ricerca del progetto Adam
(Fonte foto: Adam)
"Abbiamo realizzato un impianto sottochioma molto vicino ai tralci, con microspruzzatori posizionati a circa 30-40 centimetri dalla zona da proteggere e rivolti verso l'alto - afferma il professor Gandolfi. Gli Sprinkler generano una zona di aspersione limitata lungo la fila con consumi d'acqua relativamente modesti, pressione di lavoro intorno a 1,5 bar e una buona efficacia nel raggiungere la zona da proteggere. Tutto ciò genera interessanti vantaggi rispetto all'impianto soprachioma che è stato testato e che, operando a distanza dalla zona target, consuma molta più acqua per ottenere un effetto climatizzante paragonabile".
La gestione oculata dell'acqua in un impianto di irrigazione antibrina è cruciale e rappresenta un aspetto chiave per valutare l'efficacia del sistema in termini di consumo idrico ed energetico.
"Per quanto riguarda la modalità di erogazione - prosegue il docente - siamo partiti con tempi di erogazione piuttosto lunghi. Successivamente, abbiamo realizzato alcune prove utilizzando termocamere e specifici sistemi di raccolta dell'acqua erogata ma dispersa sul terreno. In questo modo, abbiamo messo a punto una strategia pulsata con brevi erogazioni seguite da pause di durata variabile a seconda della severità delle condizioni micrometeorologiche all'interno del vigneto".
Temperatura dell'aria in relazione all'attivazione dell'impianto con protocollo pulsato, nella notte di gelata del 7-8 aprile 2021
(Fonte foto: Adam)
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Applicare una strategia di ottimizzazione dei tempi di erogazione pulsata, basata sulla necessità reale della pianta, comporta il fatto di avere chiara la situazione del campo in termini di temperatura e umidità dell'aria. In altre parole, disporre di un sistema di sensoristica che permetta la rilevazione in tempo reale dei dati atmosferici in campo, "è indispensabile almeno per ottenere risultati di adeguamento della temperatura con consumi d'acqua sostenibili - dichiara Gandolfi. Qui l'idea è di usare il minimo di acqua necessaria".
La chiave di volta si chiama Tecnologia
Per raggiungere gradi di efficienza elevati sia in termini di protezione dagli estremi di temperatura che di risparmio irriguo, è necessario dotarsi di tecnologia. In questo modo, le decisioni demandate all'algoritmo di gestione sono basate sulla lettura del dato reale in campo e seguono il principio dell'agricoltura di precisione.
"Abbiamo installato termoigrometri per la misurazione di temperatura e umidità dell'aria all'interno e ai margini del vigneto e l'effetto dell'irrigazione climatizzante, è stata valutata per confronto tra i valori all'interno e all'esterno della zona da proteggere" specifica l'esperto.
Sensoristica in campo presso l'Azienda Agricola Ricchi dei fratelli Stefanoni, sito sperimentale del progetto Adam
(Fonte foto: Adam)
La strumentazione è composta da sensori in campo collegati a centraline elettroniche capaci di registrare ed elaborare il dato. L'implementazione dell'algoritmo di gestione nelle centraline, comanda l'apertura e la chiusura delle elettrovalvole. L'intervallo tra un'attivazione pulsata e la successiva, così come l'attivazione dell'impianto, avviene con un criterio legato alla lettura in tempo reale dei dati.
Irrigazione multifunzionale: nutrimento e difesa con attenzione alla risorsa irrigua
Il traguardo raggiunto dal team di ricerca del progetto Adam è quello di aver creato un modello multifunzionale che, con un unico impianto, permette la gestione dell'irrigazione nutritiva e climatizzante. Risultato questo che già di per sè rappresenta un'ottimizzazione delle risorse.
"L'idea era fin dall'inizio di trovare una strategia di resilienza dagli estremi termici che unisse la difesa dalle ondate di calore, obiettivo primario dello studio, e dalle gelate - spiega Gandolfi. In alcune zone le due criticità possono coesistere, perciò abbiamo creato un modello capace di affrontarle con un'unica tipologia impiantistica".
"L'impianto può avere anche utilizzi diversi. Ad esempio, in primavera durante le prime fasi di sviluppo, si possono abbassare le temperature giornaliere e quindi, ritardare lo sviluppo precoce. In pratica, si usa l'impianto per regolare le fasi fenologiche della pianta", aggiunge Gandolfi con uno sguardo proiettato al futuro.
