Determinata la tipologia delle aree da irrigare, a prato o arbustiva ed in base alla dimensione dell’area e dellla tipologia degli irrigatori da utilizzare, il dimensionamento dell’impianto segue i seguenti punti fondamentali di calcolo ed impostazione:
Determinazione del Fabbisogno Idrico.
Il terreno tende a perdere l’acqua per effetto della forza gravitazionale. Una parte dell’acqua viene trattenuta nel terreno per effetto di forze di ritenzione che variano in funzione della granulometria, della porosità e della presenza di colloidi. Il percolamento dell’acqua avviene progressivamente dai pori maggiori a quelli minori e quindi dai capillari; la porosità capillare è caratteristica dei terreni argillosi: essi, comunque sono facilmente compattabili e tendono a perdere questa struttura, se compressi.
Ogni terreno manifesta un proprio comportamento che lo caratterizza nei confronti dell’acqua, sia nella sua capacità di assorbirla che di conservarla o perderla-
La pianta assorbe il nutrimento dalla “soluzione circolante” attraverso i peli radicali i quali dispongono di membrane semipermeabili che regolano il flusso idrico attraverso un meccanismo di tipo osmotico, basandosi, cioè, sulla differente concentrazione salina del terreno rispetto a quella del liquido contenuto nell’apparato radicale.
Per effetto di questo meccanismo, separando due soluzioni a diversa concentrazione con una membrana semipermeabile, si originerà un certo flusso dalla soluzione a concentrazione minore verso quella a concentrazione maggiore tanto più marcata quanto più grande è la differenza delle concentrazioni stesse.
Da quanto sopra si può arguire come il flusso idrico con direzione terreno - pianta, sia dovuto ad una più elevata concentrazione salina del liquido radicale del vegetale rispetto a quella della soluzione circolante, e che tale flusso può essere influenzato dalle variazioni di concentrazione salina della “ soluzione circolante”.
E’ intuibile come, durante i periodi siccitosi, in quanto il fenomeno della evapotraspirazione sottrae al terreno solamente acqua e non sali minerali, questi si ritrovino in soluzione via via più concentrata nella restante “soluzione circolante” del suolo, originando un problema di assorbimento idrico da parte della pianta.
Va ricordato, a questo proposito, che la capacità di assunzione è diversa da pianta a pianta a seconda delle sue caratteristiche: conformazione ed esposizione fogliare, struttura e concentrazione salina dei tessuti radicali, ecc., e può variare da 15 a 25 atm, per le essenze comune- mente coltivate, fino ad arrivare a 150 atm, in alcune specie alofite e xerofite, questo a giustificare il grande adattamento che certe piante hanno anche nei riflessi dei terreni siccitosi.
La pianta, dunque, assorbe l’acqua e i sali in essa disciolti sino al limite della sua capacità di assunzione: quando le tensioni nel terreno superano tale capacità la pianta avvizzisce e muore. Il processo, comunque, non è istantaneo. Ci sono dei segni premonitori che, nel caso dell’erba, sono costituiti dalla colorazione. Quando questa tende al verde scuro - blu - grigio, se si interviene prontamente, la pianta è ancora in grado di riprendersi. L’assunzione da parte dell’erba di colorazioni tendenti al marrone sta invece ad indicare l’avvizzimento delle piante.
Così come si possono verificare casi in cui la soluzione circolante sussiste in condizioni tali per cui la pianta non ha la forza di assumerla, esiste il caso di massima disponibilità. E’ il caso del terreno saturo d’acqua. Questa condizione è definita: capacità idrica di campo.
Possiamo concludere che il rapporto acqua - pianta riconosce tre possibili condizioni:
• Il punto di avvizzimento: al di sotto del quale l’apparato radicale non è più in grado di
assorbire l’acqua, provocando la morte della pianta.
• La capacità idrica di campo: in cui tutti gli spazi del terreno risultano riempiti d’acqua.
• Il punto igroscopico: dove esiste un equilibrio tra l’umidità del terreno e l’umidità dell’aria. Tra il punto di avvizzimento e la capacità di campo si ha l’acqua disponibile per la pianta, mentre al di sopra della capacità di campo si ha l’acqua che si perde per percolazione. I valori delle tre condizioni sopracitate sono caratteristici di ogni tipo di suolo, e si possono ricavare sperimentalmente con prove (essiccamento) del terreno. La loro individuazione permette la costruzione di curve che rappresentano la variazione del potenziale del terreno al variare dell’acqua in esso presente. Il conoscere detto potenziale permette, a sua volta, la determinazione dei volumi di annaquamento.
Richiamando brevemente quanto citato, dovremo ricordare che;
• La disponibilità di acqua nel terreno è positiva nella misura in cui essa è assimilabile dai meccanismi di assorbimento della pianta.
• Questa disponibilità dipende, primariamente, dalle tensioni che essa concorre a creare nel terreno, che risultano minime (valore = 0) in un ambiente completamente saturo d’acqua e raggiungono valori via via crescenti con il diminuire della percentuale d’acqua, rendendone sempre più difficoltoso l’assorbimento da parte delle piante. (In pratica, la curva delle tensioni comincia ad innalzarsi molto rapidamente appena si superano le 10 atm. per cui è attorno a questi valori che si dovrebbe intervenire con il soccorso idrico). In altri termini si può dire che la presenza dell’acqua nel terreno in misura sufficiente, serve non solo a portare in soluzione le sostanze nutritive già presenti o apportate con concimazioni, ma di sostentamento.
Essa evita, inoltre, concentrazioni saline troppo elevate attorno agli apparati radicali, tali da determinare situazioni di fitotossicità.
L’infiltrazione dell’acqua nel terreno avviene con modalità e tempi diversi a seconda del tipo di terreno, con velocità di 50-100 cm/ora in terreni sabbiosi (dove ci saranno minime dispersioni laterali), fino ad assumere tempi estremamente lenti (pochi cm/ora), in terreni argillosi, dove la dispersione seguirà sia la direzione orizzontale che verticale.
La velocità di infiltrazione deve risultare omogenea nei primi strati del terreno, per garantire un corretto sviluppo degli apparati radicali. Se ciò non avviene, come ad esempio in un terreno composto da uno strato superficiale con prevalente macroporosità, sostenuto da uno strato dove prevale una porosità capillare, l’acqua filtra prima velocemente, rallentando poi la velocità di percolazione nel secondo strato più compatto, provocando una falsa saturazione del terreno.
Altrettanto negativa per un regolare sviluppo degli apparati radicali, è la presenza di uno strato drenante troppo superficiale che ostacoli la regolare infiltrazione dell’acqua negli strati profondi. I terreni destinati ad ospitare tappeti erbosi specializzati per attività agonistiche o comunque per grandi carichi di calpestio, vengono preparati e modificati rispettando precisi test che determinano la distribuzione granulometrica delle sabbie, la velocità di infiltrazione e la capacità di ritenzione idrica, in modo da rispettare dei valori ideali di riferimento.
La stratigrafia tipica di un terreno coltivato a tappeto erboso, è composta da uno strato superficiale chiamato FERTRO (fusti, foglie, residui di taglio e di vegetazione morta) il cui spessore varia in funzione della quantità e della qualità degli interventi di manutenzione quali: altezza e frequenza degli sfalci, interventi con aeratori o verticutizzatori.
Il feltro rappresenta un grosso ostacolo ai fini dell’apporto idrico, ostacolando una corretta infiltrazione dell’acqua, in quanto frappone uno strato, soprattutto se molto asciutto, che causa una azione repulsiva nei confronti dell’acqua, la quale tenderà a scorrere superficialmente senza interessare il terreno sottostante. Una volta che il feltro è completamente imbevuto, invece, presenterà le caratteristiche di una spugna, e manterrà una elevata percentuale di umidità rispetto le zone circostanti, favorendo lo sviluppo superficiale della massa radicale, nonché la proliferazione di insetti e funghi patogeni.
Il profilo successivo è rappresentato dallo strato esplorato dalle radici, che dovrà avere una buona struttura, il più delle volte modificata secondo criteri di permeabilità e di ritenzione idrica ottimali capace di garantire una regolare infiltrazione dell’acqua e di mantenere la sua struttura porosa nel tempo. La profondità di questo strato determina non solo il potenziale sviluppo del- l’apparato radicale, ma anche la potenziale riserva idrica, ed è valutabile in 30-40 cm. di terreno utile, anche se lo spessore effettivamente esplorato dalle radici non supera mediamente i 20 cm.
La quantità d’acqua necessaria per portare a saturazione un m2 di terreno per una profondità di 30 cm è di circa 50-60 litri. La porosità di un terreno, oltre a favorire una corretta circolazione dell’acqua, è in grado di assi- curare che negli spazi vuoti avvengano degli scambi gassosi derivati dai processi biochimici e di fermentazione delle sostanze organiche presenti nel terreno, che sono fondamentali per la vita delle piante e che influenzano direttamente lo sviluppo degli apparati radicali.
Considerando che la maggiore perdita idrica di un terreno coltivato a tappeto erboso è dovuta alla traspirazione della parte aerea delle piante, un ridotto sviluppo dell’apparato radicale che non è in grado di ripristinare sufficienti quantità d’acqua, provoca l’appassimento della pianta stessa.
Quanto più aumenta la profondità del terreno, tanto più diminuisce la sua permeabilità all’aria, con relativa diminuzione degli scambi gassosi, del rinnovamento dell’aria e dell’apporto di ossigeno portando ad una progressiva riduzione delle condizioni di vita per gli apparati radicali e per la microflora.
Con il termine EVAPOTRASPIRAZIONE, si riassumono i dati relativi alla dispersione idrica del sistema terreno/pianta. La differenza tra evapotraspirazione e apporto idrico naturale di un determinato periodo, determina il volume d’acqua da fornire artificialmente.
Il valore di evapotraspirazione può variare sia in funzione dello sviluppo delle masse radicali e della vegetazione aerea, che in funzione di fattori climatici, quali:
- esposizione alle radiazioni solari; - umidità relativa; - temperatura; - ventosità.
La somma di tali parametri meteorologici identificano una “zona climatica”, il cui bilancio idrico può essere definito, previo una rilevazione dei dati almeno decennale. Sono stati avviati in Italia degli importanti progetti per acquisire, omogeneizzare ed elaborare una grossa quantità di dati raccolti nel tempo dalla Rete Agrometereologica Nazionale.
Nel frattempo sono a disposizione delle elaborazioni parziali, effettuate dagli organismi provinciali o regionali, che confermano i dati di una esperienza trentennale.
L’unico studio su vasta scala ad oggi disponibile nel nostro paese risale al 1999 a cura del prof. Franco Ravelli dell’Ufficio Sperimentazione Irrigue dell’ex Agenzia per lo Sviluppo del Mezzogiorno (vedi pagina successiva). I valori rilevati ci confermano ancora una volta la validità dei raffronti con alcune regioni americane (dove esistono tavole con valori di evapotraspirazione date da rilievi trentennali), il cui clima ha comportamenti simili all’Italia, e l’esperienza ventennale di pratica impiantistica.
Il dato di evapotraspirazione ci consente di ricavare il fabbisogno irriguo. Si tratta del valore alla base del progetto di un impianto di irrigazione. In assenza di apporto idrico naturale (A=0), l’impianto deve essere in grado di compensare tutta l’acqua persa da piante e terreno.
Da tutto ciò consigliamo di adottare, in fase di progettazione, un fabbisogno medio, nel periodo più siccitoso, variabile da 4 a 6 mm/giorno in una stagione irrigua che normalmente comprende i mesi da Aprile a Settembre. Attraverso la regolazione dei tempi irrigui, attraverso il sistema di controllo, è poi possibile effet- tuare una effettiva taratura sulle evidenze generate dal microclima nel terreno da irrigare.
Un impianto di irrigazione artificiale, se ben dimensionato, garantisce la fornitura ed il mantenimento dei valori idrici ottimali allo sviluppo ed al mantenimento del tappeto erboso.