Sono diversi gli approcci proposti per migliorare la gestione automatica dell’irrigazione in serra. Per le colture su substrato, si è rivelato molto promettente quello basato sull’impiego di sensori dielettrici. Ciò permette la misurazione in tempo reale dello stato idrico del mezzo di coltivazione, spesso associata a quella della conducibilità elettrica e della temperatura.
L'irrigazione con sensori dielettrici si basa sul monitoraggio costante delle variazioni della disponibilità idrica nel mezzo di coltivazione. Inoltre, ne consente la programmazione automatica sulla base dei reali fabbisogni idrici della pianta. Con questo approccio, è possibile ridurre il consumo di acqua e aumentarne considerevolmente l'efficienza d’uso rispetto a forme di gestione empirica dell’irrigazione.
Di non secondaria importanza è la possibilità di ridurre la frazione di drenaggio a valori minimi (< 10%), con ovvie ripercussioni sul miglioramento della sostenibilità ambientale del processo produttivo.
Il pilotaggio razionale dell’irrigazione
Nell’ambito del progetto di cooperazione internazionale (Interreg Grecia-Italia 2014-2020) Ir2ma, il gruppo di ricerca del Cnr-Ispa di Bari, ha svolto un’attività sperimentale finalizzata alla messa a punto del sistema Gick2 (Greenhouse irrigation control kit). Il lavoro si è svolto in collaborazione con la Sysman Progetti & Servizi S.r.l., azienda operante nel settore delle tecnologie digitali in agricoltura.
Rispetto a un precedente prototipo, si è provveduto all’aggiornamento delle tecnologie di trasmissione wireless (LoRa). Inoltre, si sono sviluppate delle funzionalità software per aumentare la versatilità d’impiego del sistema, integrando strategie di gestione irrigua differenti.
Sinteticamente, il sistema acquisisce dati da reti wireless di sensori e mette in atto meccanismi di attuazione, consentendo la gestione automatica di pompe ed elettrovalvole per l’esecuzione dell’intervento irriguo. Avvalendosi della connessione del sistema al cloud, l’operatore può monitorare l’andamento dei parametri di interesse, impostare e modificare in tempo reale la propria strategia irrigua.
Nel fuori suolo
Nel periodo giugno-ottobre 2018 ha avuto luogo una sperimentazione su basilico presso l’azienda sperimentale La Noria del Cnr-Ispa di Bari. In un gruppo di piante l’irrigazione è stata condotta mediante un timer, in base alla pratica comune. Le altre sono state irrigate con un sistema automatico sperimentale che acquisiva la misura del contenuto volumetrico d’acqua del substrato mediante sensori dielettrici per l'irrigazione. Inoltre, il sistema azionava automaticamente l’irrigazione in funzione delle variazioni di umidità.
La gestione dell’irrigazione col timer ha comportato un abbondante drenaggio (>30%) e, conseguentemente, un elevato consumo idrico. La gestione dell’irrigazione con i sensori, invece, ha consentito di mantenere l’umidità del substrato costantemente prossima alle soglie di irrigazione definite dai set-point fissati. Quando l’umidità del substrato è rimasta facilmente disponibile, la crescita delle piante a maturità commerciale non ha evidenziato differenze significative rispetto al controllo gestito con il timer. Il risparmio idrico medio è stato del 42%, con un conseguente notevole incremento dell’efficienza d’uso dell’acqua.
Una prova di coltivazione di fagiolino svoltasi presso l’azienda sperimentale La Noria nel periodo giugno-ottobre 2019 ha ottenuto risultati simili. Anche in questo caso, a parità di condizioni di disponibilità di acqua nel substrato, l'impiego dei sensori rispetto al timer ha consentito un risparmio idrico di circa il 36%. Ciò appare ancora più interessante a fronte di un elevato profilo qualitativo dei baccelli.
Sul terreno
Nel periodo settembre-dicembre 2019, abbiamo svolto un'altra ricerca in collaborazione col Consorzio per la bonifica della Capitanata (Foggia), partner del progetto Ir2ma, all’interno di un’azienda a esso consorziata sita in agro di Ascoli Satriano (Fg).
La gestione aziendale dell’irrigazione, basata sull’esperienza dell’operatore, è stata confrontata con due strategie di automazione della programmazione irrigua attuate dal Gick2: una basata sull’andamento dell’umidità del terreno, con attivazione automatica dell’intervento irriguo al raggiungimento di un determinato set-point di umidità critica definito sulla base delle caratteristiche idrologiche del terreno, un’altra basata sul calcolo dell’evapotraspirazione eseguita dal sistema BluLeaf.
All’interno della serra di zucchino, il sistema Gick2 si interfacciava sia con una rete wireless di sensori per la misura dell’umidità del suolo, sia con il sistema BluLeaf e i relativi sensori micrometeorologici funzionali al calcolo dell’evapotraspirazione. Il Gick2 attivava due elettrovalvole a servizio di due distinte parcelle colturali, sulla base delle due strategie irrigue smart innanzi descritte.
I dati ottenuti a fine ciclo hanno evidenziato un risparmio idrico medio del 38% rispetto all’acqua totale somministrata alla coltura a livello aziendale, a fronte di risultati produttivi e qualitativi non diversi dal dato medio aziendale.
Uno strumento per tutti
Le attività svolte hanno evidenziato che l’impiego dei moderni sensori per la misura dello stato idrico del substrato e la gestione automatica dell’irrigazione costituisce un approccio percorribile e facilmente applicabile anche in contesti aziendali a basso livello tecnologico, quelli nei quali maggiore è il margine di miglioramento dell’efficienza d’uso della risorsa idrica.
Riferimenti e ringraziamenti
La ricerca è stata condotta nell’ambito del progetto internazionale Ir2ma “Large scale irrigation management tools for sustainable water management in rural areas and protection of receiving aquatic ecosystems”. Interreg V-A Greece-Italy programme 2014 2020, subsidy contract n°: I1/2.3/27, co-finanziato dall’Unione europea con fondi E.R.D.F. e da fondi nazionali di Grecia e Italia.
Si ringrazia Nicola Gentile per il supporto tecnico fornito durante l’attività sperimentale presso l’azienda sperimentale La Noria. Si ringrazia anche l’azienda Nicola Carrillo di Ascoli Satriano (Fg) per aver ospitato l’attività di test del prototipo Gick2.
Gli autori
Segue l'elenco completo degli autori di questa pubblicazione: Massimiliano D’Imperio, Angelica Pizzarelli, Vincenzo Tucci, Vito Buono, Michele Toriello, Angelo Parente, Vito Cantore e Francesco Fabiano Montesano.
