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Determinazione dell'umidità del suolo

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Pinova

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Informazioni accurate sull'umidità del suolo sono essenziali per creare programmi e quantità di irrigazione precisi. Le moderne pratiche di irrigazione si concentrano sull'applicazione della quantità d'acqua necessaria alle piante per una crescita e uno sviluppo ininterrotti, senza ridurre le rese. Esistono diversi metodi per determinare i livelli di umidità del suolo.

Metodi per determinare l'umidità del suolo

Ispezione visiva

Metodo gravimetrico

Calcolo matematico (bilancio idrico)

Metodi basati su sensori:

Misurazione della conducibilità elettrica (metodo elettrometrico)

Misurazione della tensione idrica del suolo

Sensore di filigrana

Sensore volumetrico

Misurazione della costante dielettrica

Misurazione delle caratteristiche termiche

Riflessione spettrale (telerilevamento)

Metodi di radiazione radioattiva

La scelta del metodo dipende dal budget del produttore, dal tempo disponibile, dalla precisione richiesta e dalla praticità.

1. Metodo visivo

Questo metodo si basa sull'ispezione visiva del terreno in campo. Essendo soggettivo e inaffidabile, non può essere utilizzato per stabilire programmi di irrigazione accurati. Nel migliore dei casi, può aiutare a determinare la tempistica della coltivazione del suolo o di altre operazioni agrotecniche, ma non è raccomandato per la gestione dell'irrigazione.

2. Metodo gravimetrico

Noto anche come metodo di essiccazione, è un metodo diretto per determinare l'umidità del suolo. Un campione di terreno viene pesato prima e dopo l'essiccazione a 105 °C fino all'evaporazione di tutta l'acqua. La differenza di peso rappresenta l'acqua evaporata, che viene utilizzata per calcolare l'umidità del suolo come percentuale di massa.

Per esprimere l'umidità in percentuale di volume, è necessario conoscere anche la densità apparente del suolo (determinata in laboratorio). Questo metodo è preciso e affidabile e si presta a lavori sperimentali e alla calibrazione di sensori. Tuttavia, poiché richiede un ampio campionamento durante la stagione di crescita, non è pratico per la gestione quotidiana dell'irrigazione.

3. Metodo matematico (calcolo del bilancio idrico)

Questo metodo calcola il deficit idrico del suolo utilizzando i valori di evapotraspirazione giornaliera. Esistono decine di formule, ma la formula di Penman-Monteith è la più utilizzata perché fornisce risultati accurati sia in climi umidi che aridi.

Gli input richiesti sono:

Temperatura dell'aria (media, minima, massima)

Umidità dell'aria (min, max)

Radiazione solare

Velocità del vento

Precipitazioni

Coefficiente di coltura (Kc)

Capacità di campo del suolo e acqua disponibile

Registri di irrigazione

L'evapotraspirazione di riferimento (ETo) rappresenta la perdita di acqua da una superficie erbosa ben irrigata. Poiché le colture variano, i coefficienti colturali (Kc) sono usati per aggiustare i valori per piante e fasi di crescita specifiche. L'evapotraspirazione delle colture è calcolata come:

ETc = ETo × Kc

Il deficit idrico del suolo viene quindi determinato con la formula:

Dw = Dwpd + ETc - Pef - Irr

Dove:

Dw = deficit idrico giornaliero

Dwpd = deficit del giorno precedente

ETc = evapotraspirazione delle colture (mm)

Pef = precipitazione effettiva (mm)

Irr = irrigazione (mm)

Sebbene tradizionalmente utilizzato solo in ambito di ricerca a causa della sua complessità, questo metodo è diventato più pratico grazie alla disponibilità di stazioni meteorologiche a prezzi accessibili e di applicazioni informatiche o basate sul web.

Alcuni esempi sono l'irrigazione dei vigneti in Australia, Cile e California. In California, il progetto CIMIS fornisce dati giornalieri sull'ETo, che gli agricoltori utilizzano per pianificare l'irrigazione. In viticoltura, si applica il metodo della Regulated Deficit Irrigation (RDI), in cui solo una parte dell'ETc viene sostituita a seconda dello stadio della vite e degli obiettivi di produzione del coltivatore.

4. Metodi basati su sensori

Le tecnologie basate sui sensori sono le più utilizzate oggi perché sono rapide, semplici ed efficaci per prendere decisioni sull'irrigazione in tempo reale.

4.1. Tensiometri

I tensiometri misurano la forza di aspirazione con cui il terreno trattiene l'acqua. Agiscono come una "radice artificiale", indicando quando l'irrigazione deve iniziare o interrompersi. L'Irrometer, ad esempio, utilizza un tubo pieno d'acqua con una punta porosa posizionata nella zona delle radici. Quando il terreno si asciuga, l'acqua viene prelevata dal tubo, creando una pressione negativa che viene visualizzata sul quadrante.

Vantaggi: costo contenuto, facilità di installazione, semplicità d'uso.
Svantaggi: struttura fragile, che richiede una manipolazione accurata.

4.2. Metodi elettrometrici

Misurano l'umidità del suolo attraverso la conducibilità elettrica. Due tipi principali:

Sensori a filigrana (a base di gesso):

In uso dal 1978

Possono rimanere nel terreno per tutta la stagione

Forniscono letture continue e affidabili non influenzate dal tipo di terreno, dal pH o dalla temperatura

I valori sono espressi in centibar (cb):

0-10 cb: terreno saturo

10-30 cb: acqua adeguata

30-60 cb: irrigazione solitamente necessaria

60-100 cb: irrigazione necessaria nei terreni più pesanti

100-200 cb: terreno troppo secco per una resa ottimale

È possibile installare più sensori a diverse profondità per un monitoraggio dettagliato

Sensori volumetrici:

Gli elettrodi misurano la conducibilità dielettrica, convertita in contenuto d'acqua volumetrico (%)

Possono rimanere nel terreno per tutta la stagione

Le dimensioni del sensore determinano il volume di misurazione (0,3-1 litro), con unità più piccole utilizzate nelle serre e più grandi all'esterno

4.3. Costante dielettrica (TDR/FDR)

La TDR (Time Domain Reflectometry) misura la velocità con cui un impulso elettromagnetico attraversa il terreno, influenzato dal suo contenuto d'acqua. È precisa, non invasiva e in gran parte non influenzata dal tipo di terreno.

La FDR (Riflettometria nel dominio della frequenza) funziona con lo stesso principio, ma misura le differenze di tensione.

Vantaggi: elevata precisione, misura simultanea della EC, non richiede calibrazione.
Limiti: costo più elevato, precisione ridotta nei terreni ad alto contenuto di sale o argilla.

4.4. Proprietà termiche

Questo metodo misura il modo in cui il trasferimento di calore del suolo cambia con l'umidità. Si utilizza un ago riscaldato o un impulso termico e le variazioni di conduttività indicano il contenuto d'acqua. È utile anche per determinare le costanti idriche del terreno dopo la calibrazione.

4.5. Riflessione spettrale (telerilevamento)

Utilizzata con droni e satelliti per stimare l'umidità del suolo su vaste aree. I terreni umidi assorbono più radiazioni e ne riflettono meno nella gamma del vicino infrarosso. I dati vengono analizzati con un software e verificati sul campo.

Svantaggi: è influenzato dalla materia organica, dalla struttura e dalla coltivazione del suolo.
Vantaggi: copre vaste aree, rendendolo prezioso per l'agricoltura moderna.

4.6. Metodi radioattivi

L'umidità può essere misurata anche con dispositivi a neutroni o raggi gamma. Sebbene efficaci, richiedono operatori addestrati e certificati e misure di sicurezza rigorose. Per questo motivo, il metodo è raramente utilizzato nella pratica.