Irrigazione
Apporto di acqua al terreno per colmare lo squilibrio tra acqua fornita dalle
precipitazioni e ETm
In Italia: 4,7 mil di ha irrigati, 70% in settentrione, 9% al centro, 21% in meridione
67% da fiumi
27% da pozzi e fontanili
6% da serbatoi
Scopi dell’irrigazione
• Umettante: può essere
• totalitaria (per tutto il ciclo di coltivazione
• ausiliaria (una tantum dopo semina o trapianto)
• di soccorso solo in caso di andamento stagionale avverso
• fertilizzante: con acque che contengono sostanze disciolte (volutamente) o per altre
cause
• dilavante: per dilavare eccessi di salinità
• termica: irrigazione antibrina, mist in serra
• antiparassitaria contro roditori o con antiparassitari in acqua
• sussidiaria: per lavorare il terreno in tempera
Idoneità all’irrigazione
Dipende principalmente dalla permeabilità del terreno (Kfs)
>180 mm h-1
180 -18 mm h-1
18- 3,6 mm h-1
<3,6 mm h-1
troppo permeabili, irrigabili con difficoltà
adatti all’irrigazione
irrigare con precauzione
impermeabili, quasi impossibile irrigare
Organizzazione dell’irrigazione
Irrigazione autonoma o individuale (discrezionalità nell’uso dell’acqua). Da pozzi.
Irrigazione collettiva: un consorzio distribuisce l’acqua agli utenti:
• secondo turni (irrigazione turnata) in genere turni a calendario e orario fisso, per
ragioni di organizzazione
• alla domanda
Tecnica irrigua
In un comprensorio la tecnica irrigua può essere stata messa a punto
empiricamente nel tempo, oppure deve essere valutata. Dipende da clima, terreno,
disponibilità e qualità delle acque
Piovosità media
frequenza
clima
intensità
Probabilità di pioggia
Vento (impossibile aspersione con vento forte
Topografia (pendenza, regolarità superficie,
drenaggio
Profilo (spessore, permeabilità
terreno
Chimica: sali e loro natura
Fisica: stabilità struttura
Idrologia acqua utile, Kfs
Idoneità dell’acqua all’irrigazione
Dipende da
• Temperatura, solidi sospesi, sali disciolti
Queste caratteristiche sono correlate all’origine:
• acque superficiali (fiumi, canali ecc.): t° variabili, più o meno torbide
• acque di falda: t° costanti, limpide
Temperatura
• le acque di falda hanno t° costante di circa 10 °C = fredde in estate (freddo = t° <
3/4 T° aria)
• prezzo in funzione di t°
• in risaia: caldane per riscaldare l’acqua
• in floricoltura: serbatoi
Se si hanno acque fredde irrigare di notte (t° aria più bassa, minori shock termici
pianta)
Usare poca acqua
Torbida: si esprime come coefficiente di torbida: g/l o m3 di sostanze sospese
• Vantaggi:
• bonifica per colmata, miglioramento tessitura in terreni sabbiosi
• Svantaggi
• interramento canali, usura pompe, ostruzione ugelli (problemi filtraggio impianti a
microportata)
Salinità
I sali disciolti hanno effetto positivo se fertilizzanti, negativo se salinizzanti,
alcalinizzanti o deflocculanti
Misura:
residuo secco totale (se >2%° acque salmastre)
conduttività elettrica 3 mS/cm
SAR: sodium adsorption ratio
esiste una modifica del SAR (SARa) che tiene conto dell’equilibrio carbonati-CO2 in
funzione del pH
Salinità
Classificazione salinità
bassa (S1)
250S
165 ppm
nessun rischio
media (S2)
250-750 S
165-700 ppm
pochi rischi
alta (S3)
750-2250 S
500-1500 ppn
terreni permeabili
molto alta
2250-5000 S
1500-3500 ppm condizioni particolari:
terreni molto permeabili, colture tolleranti, molta acqua
Cloro:ustioni foglie, a partire dai bordi max sensibilità fruttiferi in meq/l di estratto
saturo agrumi 10-20, fragola 5-8, drupacee 7-2
SODIO. Ione estremamente pericoloso, può risultare tossico, per certe piante, in
minime quantità (ad es. 0,05% sul peso secco), talvolta a livelli nettamente inferiori a
quelli che possono provocare danni nel suolo. In base alla percentuale di Na
scambiabile sulla CSC, si hanno colture: “Estremamente sensibile” (2- 10): agrumi,
avocado, drupacee; “Sensibile” (10 - 20): leguminose; “Moderatamente tolleranti”
(20 - 40): riso, trifoglio, avena; “Tolleranti” (40 - 60):grano, cotone, medica, orzo,
pomodoro, barbabietola
Salinità
BORO. Essenziale per la crescita delle piante, diventa tossico non appena si
superi la quantità strettamente necessaria. È quasi sempre presente nelle acque
naturali ed è impossibile eliminarlo dal suolo per lisciviazione.
concentrazione massima ammissibile di boro nell’acqua irrigua: “Tolleranti” (2 4 p.p.m.):asparago, palme, barbabietola, medica, cipolla, carota, lattuga, cavoli,
ecc.;
“Semi-tolleranti” (1 – 2 p.p.m.): girasole, patata, cotone, pomodoro, peperone,
olivo, orzo, grano, mais, avena ecc.;
“Sensibili” (0,3 - 1 p.p.m.): susino, pero, melo, vite, ciliegio, pesco, albicocco,
arancio, fico, noce, avocado, pompelmo, limone, carciofo
Solfato. Eccezionalmente le acque irrigue contengono sufficiente SO4 per
raggiungere livelli di tossicità. Un effetto indiretto abbastanza pericoloso, è
collegato al fatto che SO4 favorisce l’assorbimento di Na+ e tende a impedire
quello di Ca++.
Bicarbonato. Rarissimi i danni alle piante, i suoi effetti si riflettono sul suolo per
la sua tendenza a precipitare Ca++ e quindi ad aumentare la SP.
Magnesio. L’Mg++ può causare un deficit in Ca++ ma se un’alta concentrazione
di Mg++ è accompagnata da un’alta concentrazione di Ca++ non esiste un
effetto specifico dell’Mg++.
Salinità- []
Salinità
Classificazione in base al SAR (alcalinità)
tipo
sar
uso
bassa
0-10
ovunque
media
10-18
no argillosi
alta
18-26
solo terreni sciolti
molto alta
26-30
occorrono terreni sciolti, gessatura,
salinità molto bassa
Non usare acque con SAR alto su terreni argillosi! (deflocculazione)
Uso acque saline:
Su terreni sciolti, ben permeabili
turni brevi (4-5 d)
ridurre evaporazione (copertura suolo, irrigazione a goccia)
no aspersione (ustioni foglie)
Fabbisogno di lisciviazione (leaching requirement)
E’ la % di acqua da aggiungere ai volumi normali per lisciviare i sali apportati con
l’irrigazione stessa
dipende dalla salinità dell’acqua irrigua e da quella max accettabile nel suolo
LR=Eci/(5ECt-ECi) ECt= conduttività max dell’estratto saturo accettabile;
Eci=conducibilià acqua irrigua. Occorre facile drenaggio
Elementi tecnici dell’irrigazione
Portata caratteristica (o continua o indice medio di consumo)
portata in ls-1ha-1 di cui bisogna disporre continuativamente per una superficie tipo
varia da 0,1 a 2 ls-1ha-1 . Determina la superficie irrigabile con una determinata
dotazione idrica.
Portata caratteristica di punta = massimo consumo evapotraspirativo (in genere
riferito al mese)
Stagione irrigua: periodo tra il 1° adacquamento e l’ultimo
Volume d’adacquamento: quantità necessaria per portare un terreno alla C.C. Può
essere: stagionale, colturale o aziendale. Occorre conoscere la profondità da
raggiungere
Calcolo se le caratteristiche idrologiche sono in peso:
V= prof * densità * (CC-UA)*10000 (umidità in frazione, prof. in m)
Volume specifico di adacquamento: quantità distribuita a ogni intervento
Turno o ruota: tempo in giorni tra 2 interventi in teoria T=V/ET; in irrigazione collettiva
è prefissato (fisso per tutta la stagione o differenziato in base ai mesi)
Elementi tecnici dell’irrigazione (2)
Durata o orario dell’adaquamento:
teoricamente tempo necessario perché nel suolo possa infiltrarsi il volume
d’adaquamento. Ha significato solo per aspersione e scorrrimento
nei sistemi a goccia è , nell’irrigazione a conche è 0
Corpo d’acqua o modulo o portata di dispensa:
in l s-1, portata che un utente ha diritto di ricevere quando è il suo turno, per
tutta la durata dell’irrigazione importante sia adeguato alla permeabilità e
all’area dell’appezzamento: da 30 l s-1 a 400 l s-1. Aree ampie, terreni
permeabili occorre un corpo d’acqua elevato. L’infiltrazione laterale richiede
corpi d’acqua più piccoli dello scorrimento
Dimensione dell’appezzamento: dipende da corpo d’acqua e permeabilità.
Approssimativamente
sup =corpo d’acqua (l s-1) /velocità di infiltrazione(l s-1ha-1)
Se la superficie è eccessiva, per scorrimento non si raggiunge l’estremità, se
è scarsa si hanno perdite per ruscellamento.
Per l’aspersione si deve scegliere il numero di irrigatori e la portata
Per l’infiltrazione laterale la lunghezza e il numero dei solchi
Efficienza dell’irrigazione
L’efficienza di un impianto di irrigazione è sempre <1
efficienza= quantità richiesta dalla coltura/acqua somministrata
si hanno sempre perdite, per evaporazione, ruscellamento, percolazione,
difformità di bagnatura
si ha:
efficienza di consegna
volume consegnato
eff 
volume derivato dalle fonti
efficienza aziendale
volume portato ai campi
eff 
volume consegnato
efficienza dell’adaquamento
volume utilizzato dalle piante
eff 
volume portato ai campi
Metodi di irrigazione
scorrimento
Infiltrazione laterale
Per gravità
richiedono sistemazione del terreno
sommersione
subirrigazione
aspersione
Irrigazione
localizzata
Per pressione
non richiedono sistemazione (non
sempre!)
Irrigazione per scorrimento
Diffusione: a nord del Po, per il mais e prati irrigui
Concetto generale: l’acqua scorre sulla superficie con un velo sottile, per tutta la
durata dell’adaquamento
Elementi:
• campo con pendenza
• adaquatrice: canale adduttore dell’acqua, in piano sulla parte alta del campo
• colatore (cavo colatore): fosso adibito alla raccolta dell’acqua che ruscella
Principi:
• campi corti consentono un risparmio di acqua, con corpi d’acqua elevati meglio
allargare i campi che allungarli
• Vantaggi da una rapida distribuzione dell’acqua, specie su terreni permeabili
Pregi:
• sistemi semplici, rete irrigua molto diffusa
Limiti:
• manutenzione adaquatori e scoline
• poco adatti a terreni argillosi
• corpi d’acqua elevati
• bassa efficienza (ruscellamento, percolazione, perdite alla paratie di chiusura)
Metodi per scorrimento
Spianata: pendenza uniforme (0,5%), lato maggiore sulla max pendenza,
adaquatrice di testa, dimensioni 60-70 m per 40-50 m; tendenza odierna a
allungare, turbine per parzializzare
Adaquatrice in testata
Ala doppia, con pendenze
elevate (2-4%) campi lunghi 60100 m, larghi 6-12, portate 20-80
l s-1 ha-1
Adaquatrice sul colmo che tracima da 2
lati
Sul fondo, scoline che convogliano
l’acqua in altre adaquatrici
Sistemazione fissa, costosa, meccanizzazione disagevole (marcite)
Ala semplice,per terreni in pendenza, adaquatrice su lato lungo a monte
Campoletto, lato maggiore sulla max pendenza, adaquatrice di testa e 2 laterali
cieche per 2/3 della lunghezza per terreni permeabile e corpi d’acqua elevati
(150-300 s-1 ha-1 )
Fossatelli orizzontali: per la montagna, fossatelli lungo le curve di livello
Infiltrazione laterale
Campi con rete di solchi, l’acqua è contenuta nei solchi e si infiltra in basso e
lateralmente.
Elementi
• richiede sistemazione temporanea (rincalzatura nel mais)
• L’acqua si immette dall’adaquatrice con sifoni o da tubi forati
• distanza tra solchi: 0,6 - 1 m in terreni sciolti, 1,2 - 1,5 m in terreni fini
• irrigazione sospesa al 70-80% della lunghezza dei solchi
• idoneo per orticole e colture a file
Pregi
• valorizza corpi d’acqua modesti (5-10 l s-1 ha-1)
• si possono usare acque luride (non c’è contatto con la vegetazione)
• non crea asfissia
• non favorisce malattie (non bagnando la vegetazione)
Difetti:
• molta percolazione profonda (bassa efficienza: 0,5-0,6)
• tempi di irrigazione lunghi
• necessita di pendenza uniforme
• manodopera (lavoro sgradevole)
Sommersione
Il terreno viene coperto da un cospicuo strato d’acqua che non si muove e si infiltra
verticalmente
Elementi
• richiede terreno piano
• terreno ripartito in scomparti da arginelli
• dimensioni dipendenti da:
•pendenza
•ventosità (evitare onde)
•permeabilità
•necessità di asciugare la superficie
Sommersione continua (risaia)
terreno suddiviso in camere (da 0,1 a 10 ha)
acqua fornita di continuo da adacquatori a monte (talvolta preceduti da caldane –
percorsi tortuosi dell’acqua perché assorba calore prima di entrare nella prima
camera)
in genere comparti dipendenti (una camera scarica in un’altra posta a valle) che
formano “lotti”
Sommersione (2)
Sommersione discontinua: completata la sommersione si lascia asciugare il
terreno
• A rasole o aiole: per ambienti aridi con piccoli corpi d’acqua arginelli su 3 lati, su
un lato adacquatrice; dimensioni 10-300 m2.
• A conche: per frutteti al sud: conche di 20 cm di profondità, talvolta controconca
per evitare bagnatura tronco, rete di canaletti (basso spreco di acqua)
Pregi:
distribuzione uniforme
Difetti:
elevati consumi richiesta di elevati corpi d’acqua(risaia)
• costipazione e asfissia terreno
• sistemazione accurata
• non si possono usare acque fredde
• inapplicabile in suoli permeabili
Aspersione
L’acqua arriva alle colture dall’alto in forma di pioggia
Pregi:
• impiegabile in qualunque condizione (terreni declivi, irregolari, accidentati)
• non necessita di sistemazioni
• assenza di tare (affossatura)
• impiegabile anche in terreni molto permeabili
• riscaldamento delle gocce d’acqua durante la caduta
• abbinabile a altre funzioni:
•fertirrigazione
•irrigazione antibrina
• alta efficienza (0,75 - 0,85)
• possibilità ampie di regolazione dell’intervento
Difetti:
• forte investimento iniziale
• compattamento e erosione del terreno
• costi di manutenzione
• costi energetici (pompe)
• perdite per evaporazione (tanto più le gocce sono piccole)
• perdite per intercettazione (fino a 5 mm)
• non utilizzabile con acque torbide, luride, saline
Aspersione (impianto)
1) gruppo motore-pompa
2)condotte in pressione
distribuiscono l’acqua alimentando gli irrigatori
•fisse: interrate, elevato costo impianto, basso costo esercizio
•mobili: appoggiate al suolo, con giunti rapidi. Basso costo iniziale, alto costo di
esercizio
•miste: interrata la rete principale, mobile la terminale
3) Irrigatori
• statici
piccoli ugelli a bassa pressione. Cerchi di pochi metri di diametro o tubi perforati
(area rettangolare). Per rischi di occlusione solo acque molto pure
idonei per vivai, giardini, campi sportivi
• Rotativi (dinamici)
composti da:
•tubo di connessione alla condotta
•condotto di lancio (a 35° sull’orizzontale, che si restringe progressivamente)
•ugello (10 - 30 mm di diametro)
•rompigetto (a girandola, a turbina, a leva oscillante
•meccanismo di rotazione: sfrutta la forza del getto per ruotare l’irrigatore ( a
cerchio completo o a settori, regolabile)
Irrigatori rotativi
Gittata:raggio del cerchio bagnato (da 10 a 70 m) dipende da:
•pressione
•inclinazione tubo di lancio
•diametro ugello
i tipi a media gittata (20-40 m) sono i più diffusi; quelli a lunga gittata hanno forte
azione battente sul terreno, distribuzione irregolare con vento
Portata (da 0,5 a 70 l s-1);
corpo d’acqua/portata=n irrigatori
Pressione di esercizio:
bassa
1-3 atm
media
3-5 atm
alta
> 5 atm
Intensità di pioggia =portata/area cerchi bagnato, in mm h-1
lentissima
< 3 mm h-1
lenta
3 - 5 mm h-1
media
5-10 mm h-1
alta
10-15 mm h-1
l’intensità è regolabile attraverso pressione, gittata, disposizione degli irrigatori
Importante: intensità deve essere < velocità infiltrazione
L’intensità non è costante nel cerchio bagnato, > all’interno che in
periferiadisposizione irrigatori
in quadrato: distanza = 1,4 R
In caso di vento irrigatori a getto “teso”, angolo di 15°, distanze minori
Impianti meccanizzati di aspersione: Rotoloni
Il nome corretto è irrigatori autoavvolgenti
i più diffusi, costo del singolo rotolone non elevato, richiedono poco lavoro
costituiti da:
•irrigatore rotativo con arco di 270°
•carrello porta-irrigatore su slitta
•tubo (100-400 m)
•gruppo motore-pompa con riavvolgitore
Bagnano circa 4 ha
intensità di pioggia elevate (15-40 mm h-1)
velocità di recessione 40-50 m h-1
Pregi
•gestione poco onerosa
Difetti
•Richiedono superfici ben livellate (rischio di ribaltamento della slitta)
•strisce o stradini (4-5% di tare)
•problemi talvolta per l’alta intensità di pioggia
•elevata potenza
•cattiva bagnatura testate
•intensità di pioggia troppo elevate per terreni con cattiva struttura
Impianti meccanizzati di aspersione Ali translanti e ali
imperniate (Pivot)
lunghe tubazioni sospese su carrelli (100-800 m) che portano gli irrigatori spostate
con motore su carrelli, ogni 40-100 m, ognuno con motore elettrico per
l’avanzamento
I pivot sono imperniati sulla presa d’acqua, descrivono un cerchio. Bagnano da 50
a 120 ha.
I ranger (Wheel line, lateral move) hanno una unità principale che corre parallela a
un canale
Altezza variabile, conviene sia la più bassa possibile per avere uniformità, massime
attorno a 3.5 m
Superficie non coltivabile: circa 1.5% dovuto ai carrelli, e 0.5% dovuto alla pompa.
Velocità di avanzamento attorno a 2 m/minuto
Spaziatura degli ugelli 2-5 metri
Intensità di pioggia bassa, alta regolarità, basse pressioni di esercizio. Oggi sono
usati ugelli a bassa pressione (LEPA – low energy precision application) che
bagnano l’interfila
Impianti meccanizzati di aspersione Ali translanti e ali
imperniate (Pivot)
Pregi:
elevate capacità di lavoro
basse intensità
turni brevi (3 giorni)
bassi costi esercizio
non perfetta planarietà
(i LEPA la richiedono)
Difetti:
solo per grandissime aziende
lascia superfici non irrigate
richiedono assenza di ostacoli
manutenzione
costi di impianto
Nel complesso, se è possibile installarli sono molto convenienti
Confronto sistemi a alta e bassa pressione e Lepa (Low
Energy precision Application)
Un esempio
di LEPA
Table 3: Trade-offs between high-pressure, low-pressure and LEPA systems.
System (pressure)
High
Low
LEPA
Typical pivot pressure (psi)
5.5
2.5
1.7
Application rate
Low
High
Very high
Large
Small
Variable
Depends on wind speed
Small if using drop tubes
None
Potential runoff
Small
Moderate
Very high
Effect of elevation differences
Small
High
High
Energy Cost* $ (lift of 200 feet)
$12,764
$8,799
$7,650
Energy Cost* $ (lift of 400 feet)
$19,399
$15,064
$13,586
Droplet size
Evaporation and drift losses
* Pumping cost for applying 600 mm, system capacity 55 l/s, irrigating 60 ha, pump efficiency 65 % and power cost of $0.07 kwh.
Gli erogatori LEPA
L’erogatore di presta a triplice uso, in un’ora di
lavoro si convertono 200 metri
LESA (Low elevation spray application
Irrigazione a goccia
Detta anche a microportata o microirrigazione o irrigazione localizzata: acqua a
bassissima pressione erogata in gocce da gocciolatoi inseriti su tubi di plastica
Elementi
• punto di alimentazione di acqua in pressione
• gruppo di controllo
• regolatore di pressione
• filtri
• dosatore per fertilizzanti
• condotte di erogazione (polietilene)
• gocciolatoi:di diversi tipi ( a lungo percorso, a labirinto, a vortice) problema di
evitare occlusioni; portata 2-7 l h-1
In alternativa: tubi forati, con fori di circa 1 mm semplice, economico; usato sotto
film plastici
tubi a doppia parete
tubi porosi
Irrigazione a goccia (2)
Pregi:
• massima efficienza (0.85, 0.9)
• poche perdite per evaporazione
• automatizzabile
• dosaggio accurato
• fertirrigazione
Difetti
• occlusione
• manutanzione
• danni alle tubazioni (macchine, radiazione, animali)
• concentrazione sali al margine della zona umida
Massimo uso per orticole, fruttiferi, olivo
Regolarità di distribuzione
Si valuta con il Christiansen's coefficient of uniformity (CU)
CU = 100 (1-D/M) , ove
D = (1/n) |Xi-M| ;
M = (1/n) ΣXi
M = media;
D = somma degli scarti in valore assoluto dalla media;
Xi = quantità di acqua rilevata in ogni punto;
n = numero di punto di rilievo.
Se CU > 85% va molto bene (anche 90% per microirrigazione)
Se CU < 75% l’uniformità è inadeguata.
Spesso si usa anche il Coefficiente di variazione (= dev.st/media*100)
Buono se < 15%, inadeguato se > 30%
Regolarità di distribuzione ESEMPI
In questo Pivot c’era un errore di installazione degli ugelli nella parte iniziale, e altri ugelli
intasati. Nessuno se ne era accorto fino a che non si è usata una mietitrebbia con pesatura
automatica e GPS (le produzioni erano molto irregolari
18
16
CU=63%, CV 30%
14
mm H2O
12
10
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
250
300
distanza dal pivot
Sono stati sostituiti tutti gli ugelli iniziali e quelli guasti che non erogavano regolarmente
18
16
14
mm H2O
12
10
8
6
4
CU=88%, CV 8.8%
2
0
0
50
100
150
distanza dal pivot
200
250
300