SVILUPPI RECENTI E NUOVE TECNOLOGIE PER LA STIMA DEI FABBISOGNI IRRIGUI IN AMBIENTE MEDITERRANEO

Con la stipula di una convenzione fra il Dipartimento di Ingegneria e Tecnologie Agro‐Forestale dell’Università di Palermo e l’Assessorato Agricoltura e Foreste della Regione Siciliana, IX Servizio Regionale allo Sviluppo, è stata finanziata la ricerca dal titolo “Modellistica idrologica e telerilevamento satellitare a supporto delle informazioni agro‐meteorologiche della Regione Sicilia”, nell’ambito dello specifico capitolo n° 143312 (U.P.B. 2.2.1.3.4) “Contributi per la realizzazione degli interventi nel settore agricolo ed agroalimentare”, destinato anche al sostegno delle attività di ricerca scientifica. L’obiettivo centrale della convenzione, come descritto nella relazione scientifica allegata alla proposta di finanziamento, ha riguardato ....”la verifica delle possibilità applicative del modello di bilancio idrologico IRRISIAS messo a punto dal SIAS (Servizio Informativo Agrometeorologico Siciliano) nella previsione dei fabbisogni irrigui a scala comprensoriale anche attraverso l’implementazione di tecniche di Telerilevamento...”. Il raggiungimento del suddetto obiettivo ha reso necessaria l’organizzazione e l’attuazione di un programma di attività sia di studio teorico che sperimentale sul tema assai ampio della modellistica agroidrologica che, nella sua generalità, ha suscitato, da sempre, un notevole interesse sia scientifico, legato ai continui avanzamenti nelle schematizzazioni adottate, che applicativo, dovuto alla necessità di attuare stime dei fabbisogni irrigui compatibili con scenari di risorse idriche in continua diminuzione. In quest’ottica, il territorio siciliano può essere considerato “esemplare” a causa sia della ben nota carenza di risorse idriche, che per l’attuazione di nuovi scenari di uso del suolo, che mirano alla trasformazione di colture considerate ormai poco redditizie in colture irrigue per lo più di tipo arboreo, che richiedono una più attenta conduzione agricola. Quanto evidenziato ha suggerito di programmare la ricerca, e in particolare tutte le attività sperimentali connesse, all’interno dell’area irrigua del territorio di Castelvetrano, tradizionalmente vocato alla coltivazione della vite e dell’olivo, in cui è stata localizzata un’azienda assunta come area test delle attività sperimentali condotte. Durante il primo anno di attività, oltre al compimento di tutte le attività preliminari finalizzate alla caratterizzazione del sito di studio, è stata curata l’impostazione “dottrinale” della ricerca attraverso un’attenta disamina bibliografica inerente le schematizzazioni modellistiche in campo agroidrologico considerate oggi più avanzate. In particolare si è potuto accertare il raggiungimento di un notevole grado di sofisticazione degli approcci oggi reperibili in letteratura (SWAP, HYDRUS, CERES, etc.) che, consentendo di quantificare non solo i diversi termini del bilancio idrologico nel sistema Suolo‐ Pianta‐Atmosfera (SPA), oltre che l’evoluzione temporale di parametri biofisici legati alla produttività della coltura, possono costituire un valido ausilio per una gestione agricola avanzata. Tuttavia si è potuto anche evidenziare che ancora oggi risultano sporadiche le applicazioni di tali modelli nelle regioni mediterranee e, in particolare, le sperimentazioni finalizzate alla validazione diretta dei modelli attraverso indagini di pieno campo. Tale circostanza ha suggerito di concentrare una significativa parte degli sforzi organizzativi della ricerca nell’acquisizione di una gran mole di dati sperimentali, misurati direttamente in pieno campo e da utilizzare per la validazione delle schematizzazioni modellistiche prescelte. In particolare le suddette attività sono state condotte secondo le seguenti linee guida: caratterizzazione agro‐climatica del sito di sperimentazione mediante acquisizione diretta delle informazioni agro‐meteorologiche fornite dalla stazione n. 302 della rete S.I.A.S. (Servizio Informativo Agrometeorologico Siciliano); analisi e caratterizzazione delle proprietà idrauliche dei suoli ricadenti all’interno dell’azienda sperimentale; analisi e parametrizzazione di una serie di parametri biofisici delle colture investigate, necessari per l’applicazione della modellistica agro‐idrologica (distribuzione dell’apparato radicale, andamento temporale dell’indice di area fogliare e dei coefficienti colturali Kc, etc.); monitoraggio dei volumi irrigui somministrati durante i due anni di sperimentazione; acquisizione di una serie di misure di contenuto idrico del suolo mediante tecniche TDR (Time Domain Reflectometry) e FDR (Frequency Domain Reflectometry), per la definizione di un database da utilizzare per la validazione dei modelli investigati. I dati e le informazioni derivate dalle indagini sperimentali hanno consentito l’applicazione e la validazione del modello IRRISIAS messo a punto dal servizio SIAS e basato sull’impostazione concettuale proposta nel recente quaderno FAO n° 56 pubblicato nel 1998. In particolare i risultati ottenuti dal modello IRRISIAS sono stati confrontati anche con quelli ottenuti dal modello SWAP (van Dam, 2000) il cui schema concettuale, caratterizzato da una impostazione a base fisica, ne ha giustificato l’utilizzo come “modello di riferimento”. Altri aspetti approfonditi nello svolgimento della ricerca, hanno riguardato l’analisi delle possibilità applicative di modelli agroidrologici utilizzati con un approccio a parametri spazialmente distribuiti, grazie all’utilizzo congiunto di tecniche di remote sensing, nonché la verifica della tecnica scintillometrica per la misura “diretta” dell’evapotraspirazione effettiva. Tutte le fasi della ricerca e, in particolare, i risultati ottenuti vengono dettagliatamente commentati nei sei capitoli che costituiscono il presente lavoro la cui articolazione viene di seguito richiamata: nel capitolo 2, dal titolo “Modellizzazione degli scambi idrici nel sistema continuo Suolo‐Pianta‐bassa Atmosfera (SPA): i modelli agroidrologici SWAP e FAO 56” vengono descritte le impostazioni concettuali della più recente modellistica agroidrologica e, in particolare, quella dei modelli SWAP e FAO 56, utilizzati per lo svolgimento della ricerca; nel capitolo 3 dal titolo “Descrizione dell’area di studio e delle attività sperimentali” viene descritta l’area test di studio e la caratterizzazione in essa compiuta e riguardante la parametrizzazione dei parametri fisici e biofisici sia dei suoli che delle colture; nel capitolo 4 dal titolo “Applicazione, a scala aziendale, delle procedure di calcolo dei modelli FAO 56 e SWAP: validazione confronto e possibilità applicative” vengono riassunti i risultati dell’applicazione dei due modelli agroidrologici utilizzati e, in particolare, vengono proposte delle modifiche migliorative alla procedura FAO 56 utilizzata nel modello IRRISIAS; nel capitolo 5 dal titolo “Applicazione di tecniche di Remote Sensing: stima di parametri biofisici della vegetazione e dell’evapotraspirazione effettiva” vengono descritte ed applicate alcune tecniche di remote sensing, operanti nelle regioni spettrali del visibile e del vicino infrarosso (VIS/NIR) e dell’infrarosso termico (TIR), in grado di stimare importanti proprietà biofisiche della vegetazione necessarie per l’applicazione distribuita della modellistica agroidrologica, nonché i flussi di evapotraspirazione effettiva mediante modelli di bilancio energetico superficiale; infine nel capitolo 6 dal titolo “Tecnica scintillometrica per la misura dell’evapotraspirazione effettiva: principi teorici ed esempi applicativi” vengono descritte le caratteristiche della strumentazione Scintec DBSAS SLS‐ 20, il suo principio di funzionamento e i dati da esso ricavati per la misura diretta, all’interno di un appezzamento di erba medica opportunamente predisposto all’interno dell’area test, dei flussi di evapotraspirazione effettiva.