La crisi climatica comporta l'intensificarsi di fenomeni quali ondate di calore e siccità, sottoponendo sempre più spesso la vite a stress termici e idrici. Soprattutto d'estate, le alte temperature unite alle precipitazioni scarse possono essere molto dannose per i vigneti dalla fase di pre invaiatura in poi.
In caso di eccessi termici ed elevato irraggiamento le viti rispondono regolando l'apertura degli stomi ma al protrarsi dello stress, insorgono la fotoinibizione e le scottature di foglie e grappoli che causano un calo delle rese e un peggioramento della qualità delle uve, con conseguenze sui vini.
Effetti dello stress termo radiativo estivo sulla vite
(Fonte foto: ADAM)
Per evitare o almeno ridurre i danni da calore, occorre abbassare la temperatura dell'aria in vigneto mediante l'irrigazione che, oltre a soddisfare le esigenze idriche delle piante (funzione umettante), può assicurare il raffrescamento del microclima (funzione climatizzante).
Vigneto "fresco" grazie all'irrigazione
L'irrigazione climatizzante si realizza con impianti per aspersione. Questi prevedono spruzzatori (o sprinkler) sovrachioma e/o sottochioma dotati di ugelli nebulizzatori che distribuiscono minuscole gocce d'acqua nell'aria e sui filari. La climatizzazione può avvenire in due modi:
- per dilavamento: le gocce disperse sulla vegetazione non vanno incontro a nessun passaggio di stato ma sottraggono comunque calore alle foglie prima della caduta a terra;
- per evaporazione: le gocce disperse, esposte alla radiazione solare e alle alte temperature, passano dallo stato liquido a quello gassoso sottraendo calore all'aria e alle viti.
In breve, la dispersione di gocce d'acqua aumenta l'umidità relativa e riduce la temperatura a un livello più favorevole allo sviluppo della vite. Dunque l'irrigazione climatizzante tramite sistemi di nebulizzazione, continua a essere oggetto di ricerche volte a indagarne il ruolo nel contenimento degli stress termici nei vigneti.
La ricerca scende in campo
Di recente, il progetto ADAM a cura del Disaa dell'Università degli studi di Milano (UniMi) e un progetto di ricerca del Distal dell'Università degli studi di Bologna (UniBo) hanno testato gli effetti su vite dell'installazione di impianti climatizzanti con duplice funzione: difesa dai danni delle gelate tardive e raffrescamento dei grappoli durante le ondate di calore.
"L'irrigazione multifunzionale è un importante strumento di adattamento del vigneto ai cambiamenti climatici e, in particolare, alla combinazione di stress termico, idrico e luminoso, definita come stress multiplo estivo. L’effetto mitigante dell'irrigazione ha ripercussioni positive sulla qualità delle produzioni enologiche" afferma Lucio Brancadoro, professore di coltivazioni arboree dell'UniMi.
Le viti sono sempre più sottoposte a stress multipli durante l'estate
(Fonte foto: ADAM)
L'impianto climatizzante del progetto ADAM - durato dal 2019 al 2022 - è stato abbinato all'impianto a goccia già esistente in un vigneto di Chardonnay per la spumantizzazione. Le prove in campo di UniBo sono state condotte negli anni 2022-2023 con una linea nebulizzante sottochioma su viti adulte e produttive di Sangiovese e Pignoletto.
"Dopo le prove preliminari, abbiamo scelto due varietà, una a bacca rossa e una a bacca bianca, perché sono le più rappresentative in Emilia Romagna e danno risposte differenti allo stress termo-radiativo e a quello idrico" dichiara Gabriele Valentini, ricercatore e responsabile del progetto di UniBo.
Nebulizzazione, bisogna cogliere l'attimo!
In tutti i vigneti sperimentali - di entrambi i progetti - sono installati sensori wireless e stazioni meteo per l'invio real time di dati sulle condizioni ambientali a una centralina capace di attivare l'irrigazione ai primi segni di eccesso termico.
Il gruppo del progetto ADAM ha usato termoigrometri per misurare la temperatura e l'umidità dell’aria e termometri a infrarossi per la temperatura di gemme e acini. "Una centralina con datalogger Campbell ha analizzato i dati di campo e gestito l'impianto sulla base di un algoritmo sviluppato da noi" spiega Claudio Gandolfi, professore di idraulica agraria dell'UniMi.
L'UniBo si è affidata a soluzioni di iFarming: sonde termiche digitali, sensori di umidità relativa, stazione meteo e centralina con batterie ricaricate da un pannello solare. Posizionati vicino ai grappoli, i sensori hanno raccolto e inviato dati alla centralina ogni 10 minuti durante la stagione.
Parte della sensoristica di iFarming utilizzata dall'UniBo per il monitoraggio delle condizioni microclimatiche in vigneto
(Fonte foto: AgroNotizie)
Ogni volta che il software della centralina rilevava una temperatura dell’aria oltre la soglia critica, mandava un segnale a un attuatore che attivava in automatico le elettrovalvole responsabili dell'apertura/chiusura degli spruzzatori.
Nel caso di ADAM, al superamento della temperatura soglia dell'aria nel filare di 33 gradi, veniva attivata un'irrigazione con erogazioni intermittenti fino all'abbassamento del valore sotto soglia. La durata delle pause tra un’erogazione e la successiva era decrescente al crescere della temperatura.
Nel caso del progetto UniBo, per l'attivazione o meno dei nebulizzatori si è fatto riferimento a una soglia pari a 35 gradi o a soglie preimpostate in base al deficit di pressione di vapore e ad altri parametri meteo.
I ricercatori Unimi hanno testato la nebulizzazione sia sovrachioma (scartata nel 2022 per via degli alti consumi idrici) sia sottochioma, scegliendo prima l'erogazione continua di acqua per poi orientarsi verso l'erogazione pulsata.
"L'erogazione pulsata, con attivazioni di 30 secondi intervallate da pause di 2, 4 o 6 minuti a seconda della temperatura rilevata nel filare, garantisce consumi idrici ridotti e un minore dilavamento delle gocce che, se non evaporano e cadono a terra, sono meno efficaci per il raffrescamento. In più, le attivazioni intermittenti evitano l'insorgenza di patologie nella chioma delle viti - sottolinea Gandolfi. In 3 anni di prove l'irrigazione climatizzante non ha causato problemi dal punto di vista fitosanitario".
Protocollo di erogazione pulsata dell'acqua adottato nel progetto ADAM durante il 2022. Clicca sull'immagine per ingrandirla
(Fonte foto: ADAM)
Il gruppo di ricerca UniBo che ha allestito un unico impianto nebulizzante sottochioma in collaborazione con Rivulis Irrigation, ha optato da subito per un ciclo pulsato: accensione per 5 minuti, spegnimento per 15 minuti, ricontrollo della temperatura ed eventuale riaccensione. Il sistema di irrigazione automatizzata messo a punto, ha vinto l'Innovation Challenge a Enovitis in campo 2023.
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Spruzzatori: posizione e pressione contano
Per l'impianto di ADAM, i ricercatori si sono avvalsi dei prodotti e del supporto tecnico di Irritec. "Gli spruzzatori Irritec sono stati rivolti verso l'alto, posizionati a circa 30 centimetri dai primi grappoli e a distanza di 80 centimetri uno dall'altro. Sono stati testati due tipi di spruzzatori, con getto a 90 gradi e a 180 gradi, ottenendo prestazioni leggermente migliori con la prima soluzione - spiega Gandolfi.
La portata degli spruzzatori è di di 20-25 litri all'ora a seconda della pressione. Per il raffrescamento estivo abbiamo impostato pressioni di 2,1 bar in modo da proiettare gocce più fini più in alto nella chioma, ormai molto sviluppata, e proteggerla meglio dalle ondate di calore. Per l'irrigazione antibrina abbiamo preferito pressioni di 1,5 bar per avere una minore nebulizzazione e un getto più concentrato nella sola zona da proteggere".
UniBo, si è rivolta all'esperienza di Rivulis e ha installato i nebulizzatori Fogger Low Flow FLF, posizionati esattamente sulla fascia grappolo a distanza di un metro sulla fila e di 2,7 metri tra le file . Il modello impiegato è quello a 4 uscite da 5,1 litri all'ora a 3,5 bar nominali ma si sono dimostrati altrettanto efficaci anche quelli a 2 uscite.
I Rivulis Fogger Low Flow FLF distribuiscono gocce grandi fino a 70 micron che permettono di modificare la temperatura senza bagnare eccessivamente la coltura.
Caratteristiche dei nebulizzatori FLF di Rivulis Irrigation
Altri fogger utilizzabili per il controllo del microclima nei vigneti sono i Vortex di Toro che producono una nebbia molto fine a una pressione di soli 1,7 bar, offrendo elevata uniformità di copertura. Ideali per l'impiego in assenza di pompe di pressione e in impianti a goccia già esistenti e funzionanti a bassa pressione, erogano portate di 8, 12 o 16 litri all'ora a seconda del tipo di ugelli. La portata aumenta al crescere della pressione di esercizio.
La gestione dei nebulizzatori, come pure di altri componenti irrigui, può essere automatizzata mediante il sistema di controllo Tempus Air, tra i vincitori dell'Innovation Challenge di Enovitis in campo 2024.
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Perché conviene ridurre lo stress termico?
Interessanti i risultati di entrambi i progetti. L'attivazione dell'impianto di ADAM durante le ondate di calore ha permesso una riduzione media della temperatura dell'aria tra 2.5 e 3 gradi nei filari irrigati rispetto ai non irrigati. "Nel 2022, quando nei filari non irrigati si sono registrati 37 gradi, nei filari con l’impianto climatizzante, la temperatura dell'aria si è mantenuta intorno ai 34 gradi" sottolinea Gandolfi.
Il contenimento delle alte temperature non ha portato a un aumento della produzione di Chardonnay. "Si è però registrato un effetto positivo sulla resa nel caso di gelate tardive - commenta Brancadoro. Ad esempio, durante la gelata dell'8 aprile del 2021, l'irrigazione con effetto antibrina ha consentito di salvaguardare la produzione e ottenere un più 20% di uva dalle viti irrigate rispetto a quelle testimoni".
Passando ai risultati dell'UniBo, a inizio agosto 2022 la temperatura dell'aria intorno ai grappoli di Sangiovese e Pignoletto nebulizzati ha subito una riduzione tra 1,8 e 3,6 gradi rispetto alle viti non trattate. Anche la temperatura degli acini è risultata più bassa di 6 gradi (in media) rispetto alla soglia di 35 gradi.
Tra gli effetti del calo termico, l'aumento della fotosintesi e della conduttanza stomatica, nonché la diminuzione delle scottature degli acini nelle viti irrigate (FOG) che in seguito hanno mostrato incrementi delle rese (+20%) e del peso dei grappoli rispetto a quelle testimoni (C). Il peso dei grappoli è stato superiore per via della minore incidenza di fenomeni di disidratazione e necrosi.
La produzione e il peso dei grappoli delle viti irrigate (FOG) sono state superiori rispetto alle viti non irrigate (C). Clicca sull'immagine per ingrandirla
(Fonte foto: UniBo)
"I risultati del 2023, anno in cui l'impianto si è attivato di più rispetto al 2022 a causa di un agosto molto caldo e secco, confermano i risultati del 2022 - spiega Valentini. La significativa riduzione della temperatura dell'aria e dei grappoli dovuta alla nebulizzazione, ci ha permesso di ridurre notevolmente i danni da scottature, anche nel caso di viti defogliate, garantendo una minore disidratazione e quindi un aumento della produzione e del peso dei grappoli".
Qualità delle uve, migliore senza le scottature
La riduzione dei danni da calore tramite l'irrigazione ha avuto un impatto positivo anche sulla qualità delle produzioni dei due progetti universitari. Proteggendo le piante dalle scottature, si evitano la riduzione della biosintesi e la degradazione dei polifenoli che portano ad uve con un basso contenuto di acidi organici, pH elevato e colore alterato. La scarsa acidità è un problema soprattutto per i vini bianchi, mentre la colorazione alterata riguarda più che altro i rossi.
Nel caso di ADAM, i grappoli delle viti irrigate hanno subito un ritardo nella maturazione arrivando alla vendemmia con accumuli zuccherini moderati e un grado maggiore di acidità rispetto a quelli delle piante testimoni. "Le uve protette con l'irrigazione hanno mostrato un maggior tenore di acido malico, consentendo di produrre un vino che è risultato il preferito dagli esperti durante la degustazione successiva alle micro vinificazioni - spiega Brancadoro. L'irrigazione climatizzante, volta proprio a rendere il decorso della maturazione regolare e non condizionato da stress legati alle ondate di calore, è indicata per tutti i vini rossi e bianchi di qualità, poiché una maturazione senza stress termici, garantisce vini di maggior equilibrio con maggiori potenziale aromatico e contenuto fenolico per le uve rosse".
Le uve dei filari irrigati (IS) hanno mostrato acidità superiore rispetto a quella delle uve dei filari non irrigati (NI). Clicca sull'immagine per ingrandirla
(Fonte foto: ADAM)
Secondo Valentini, nel 2022 i grappoli interessati dal raffrescamento hanno presentato un maggiore accumulo di antociani (responsabili della colorazione delle uve) rispetto a quelli delle viti testimoni. Il contenimento delle alte temperature non ha invece determinato differenze significative in termini di zuccheri e di pH tra le viti.
"Anche con una produzione maggiore, non abbiamo osservato nè un effetto diluizione dei componenti delle uve nè una degradazione degli antociani, risultato importante per la varietà a bacca rossa. Nonostante la maggiore dimensione degli acini, abbiamo riscontrato anche una buona tenuta dell'acidità totale e del pH" aggiunge Valentini.
Raffrescamento del vigneto: si può migliorare ancora
Gli impianti climatizzanti sottochioma messi a punto dall'UniMi e dall'UniBo hanno garantito una difesa efficace delle viti dalle ondate di calore, oltre che dalle gelate tardive ma necessitano di ulteriori miglioramenti per divenire completamente operativi e costituire esempi a cui le aziende agricole possano ispirarsi.
"A causa delle alte temperature estive, talvolta le tubazioni hanno subito lievi deformazioni influenzando parzialmente la precisione del getto degli spruzzatori. Dunque stiamo pensando di sostituire gli spruzzatori usati, anche se efficienti ed economici, con spruzzatori progettati ad hoc che risultino ancora più performanti nella nebulizzazione - afferma Gandolfi. Inoltre, intendiamo testare il sistema irriguo su varietà differenti e in ambienti con temperature estive più alte, in modo da verificare il protocollo in una maggiore gamma di condizioni sperimentali".
Anche le attività di ricerca dell'UniBo proseguono. "Grazie a un finanziamento del Masaf, siamo ripartiti con un progetto di più ampio respiro, Smartforclime che durerà dal 2024 al 2026 - conclude Valentini. Insieme ai colleghi microbiologi ed enologi del Distal dell'UniBo, indagheremo come l'irrigazione climatizzante incide sul microbiota dei grappoli e sulla qualità dei vini prodotti. Valuteremo dunque gli effetti del sistema nebulizzante sottochioma sul comportamento di altri composti biochimici secondari delle uve".
