Irrigazione parsimoniosa e produttività delle colture tramite modellistica ed esperimenti in campo e laboratorio

A correct and efficient management of the water resource has acquired a very important role, caused by the increase of water demand and climate change effects. In particular, it’s very important to save water in the agricultural sector, because in Italy it’s responsible for 60% of consumption on average. For this reason, we decided to study in this thesis how two different crops respond to an irrigation based on water stress thresholds, defined by FAO, to verify them and to evaluate their feasibility. In this thesis, after a short description of the experimental setup and the hydrological balance, two experiments are described, which were performed in Fantoli laboratory, in the context of EnvLab. In these experiments, irrigation was based on soil moisture content: when it reached water stress threshold, irrigation was provided. In the first experiment nine tomato plants were transplanted, in the second one many chards were sown. For both cases all the collected data are set out, from hydrological fluxes to height, from fractional vegetation to stomatal resistance. In the second part of the thesis, calibrations of AquaCrop model for different field and laboratory case studies are shown, after an appropriate sensitive analysis. The aim is to compare real and simulated productivity. For some case studies, model has run with optimal irrigations determined in the context of the European project SIM (www.sim.polimi.it) of Politecnico di Milano, in order to evaluate their benefit.

Una corretta ed efficiente gestione della risorsa idrica ha acquistato negli anni sempre maggiore importanza, come conseguenza dell’aumento della richiesta d’acqua e degli effetti dei cambiamenti climatici. In particolare, è fondamentale risparmiare quanta più acqua possibile in campo agricolo, poiché questo settore in Italia è responsabile in media del 60% del consumo. Per questo motivo nella presente tesi si è deciso di studiare la risposta di due colture a un’irrigazione basata sulle soglie di stress idrico indicate dalla FAO, al fine di verificarne l’esattezza e valutarne l’applicabilità. In questo elaborato di tesi, dopo una breve descrizione del setup sperimentale e del bilancio idrologico, vengono descritti i due esperimenti condotti nell’ambito dell’EnvLab presso il laboratorio Fantoli, durante i quali l’irrigazione è stata fornita in corrispondenza di un contenuto di umidità nel terreno prossimo alla condizione di stress. Il primo ha previsto il trapianto di nove piantine di pomodori, il secondo la semina delle erbette. Per entrambi i casi sono stati riportati tutti i dati raccolti, dai flussi idrologici all’altezza, dalla frazione di vegetazione alla resistenza stomatale. Nella seconda parte della tesi, invece, sono riportate le calibrazioni del modello AquaCrop per diversi casi studio in laboratorio e campo, eseguite dopo un’opportuna analisi di sensibilità, con lo scopo di confrontare le produttività simulate e reali. Per alcuni casi studio, la modellazione è stata poi effettuata con le irrigazioni ottimali determinate nell’ambito del progetto europeo SIM (www.sim.polimi.it) del Politecnico di Milano, al fine di valutarne l’effettivo vantaggio.