Come calcolare il fabbisogno idrico delle colture
Guida al calcolo del fabbisogno idrico: evapotraspirazione, coefficiente colturale Kc, bilancio idrico e pianificazione dell'irrigazione. Con esempi pratici per le principali colture.
Indice
1. Evapotraspirazione di riferimento (ET₀)
L'evapotraspirazione di riferimento ET₀ rappresenta la quantità di acqua che evapora e traspira da una superficie di riferimento (prato di graminacee alto 12 cm, in piena crescita, ben irrigato). È il parametro fondamentale per calcolare il fabbisogno idrico di qualsiasi coltura ed è definita nel documento FAO Irrigation and Drainage Paper No. 56.
La formula di riferimento è la FAO Penman-Monteith:
ET₀ = [0,408 × Δ × (Rn − G) + γ × (900 / (T + 273)) × u₂ × (es − ea)] / [Δ + γ × (1 + 0,34 × u₂)]
dove Rn è la radiazione netta (MJ/m²/giorno), G il flusso di calore nel suolo, T la temperatura media dell'aria (°C), u₂ la velocità del vento a 2 m (m/s), es − ea il deficit di pressione di vapore (kPa), Δ la pendenza della curva pressione di vapore-temperatura e γ la costante psicrometrica.
I quattro fattori climatici che determinano l'ET₀ sono: radiazione solare (fattore dominante), temperatura dell'aria, umidità relativa e velocità del vento. In Italia i valori tipici di ET₀ variano da 3-4 mm/giorno in primavera a 5-7 mm/giorno in piena estate, con punte fino a 8 mm/giorno nelle zone meridionali interne. In inverno l'ET₀ scende a 1-2 mm/giorno.
2. Coefficiente colturale Kc
Il coefficiente colturale Kc esprime il rapporto tra l'evapotraspirazione effettiva della coltura (ETc) e l'evapotraspirazione di riferimento (ET₀). In formula: Kc = ETc / ET₀. Il valore di Kc dipende dal tipo di coltura e dalla sua fase fenologica.
La FAO-56 individua quattro fasi di sviluppo: fase iniziale (dalla semina alla copertura del 10% del suolo), fase di sviluppo (fino alla copertura completa), fase di mezza stagione (piena produzione) e fase di senescenza (maturazione e raccolta). Il Kc cresce dalla fase iniziale alla mezza stagione e poi decresce.
Valori di Kc per le principali colture (da FAO-56, Tabella 12):
| Coltura | Kc iniziale | Kc mezza stagione | Kc finale |
|---|---|---|---|
| Pomodoro | 0,60 | 1,15 | 0,80 |
| Mais | 0,30 | 1,20 | 0,60 |
| Vite | 0,30 | 0,70 | 0,45 |
| Olivo | 0,45 | 0,65 | 0,50 |
| Frumento | 0,30 | 1,15 | 0,25 |
3. Calcolo ETc e volume irriguo
L'evapotraspirazione colturale si ottiene con la formula: ETc = ET₀ × Kc. Ad esempio, un campo di pomodoro in mezza stagione con ET₀ = 6 mm/giorno e Kc = 1,15 ha un fabbisogno di ETc = 6 × 1,15 = 6,9 mm/giorno (equivalenti a 69 m³/ha/giorno).
Il volume lordo di irrigazione deve tenere conto delle perdite del sistema di distribuzione: Volume lordo = ETc / efficienza di irrigazione. Le efficienze tipiche sono:
- Irrigazione a goccia: 85-92% (valore tipico 90%)
- Aspersione (pivot, rotolone): 70-80% (valore tipico 75%)
- Scorrimento superficiale: 50-60%
Esempio numerico completo: campo di pomodoro di 1 ettaro, mezza stagione, ET₀ = 6 mm/giorno, Kc = 1,15, impianto a goccia (efficienza 90%). ETc = 6 × 1,15 = 6,9 mm/giorno. Volume lordo = 6,9 / 0,90 = 7,7 mm/giorno, pari a 77 m³/ha/giorno. Per 5 ettari: 385 m³/giorno.
4. Bilancio idrico del suolo
Il bilancio idrico semplificato si esprime come: ΔW = P_utile + I − ETc − D, dove ΔW è la variazione di acqua nel suolo, P_utile la pioggia utile, I l'irrigazione, D il drenaggio profondo. La pioggia utile non coincide con la pioggia totale: piogge troppo leggere evaporano prima di infiltrarsi, piogge troppo intense generano ruscellamento. Si stima con un coefficiente di 0,7-0,8 sulla pioggia totale (P_utile = P_totale × 0,7÷0,8).
Il suolo funziona come un serbatoio. La quantità massima di acqua disponibile per le piante si chiama Riserva Facilmente Utilizzabile (RFU) ed è compresa tra la capacità di campo (CC, contenuto idrico dopo drenaggio gravitazionale) e il punto di appassimento permanente (PA). In generale: RFU = (CC − PA) × profondità radicale × coefficiente p.
Il coefficiente p (frazione di acqua disponibile facilmente utilizzabile) varia da 0,3 per colture sensibili allo stress (ortaggi) a 0,6 per colture più resistenti (olivo, vite). Per il pomodoro p = 0,40. Un terreno medio-argilloso ha una capacità di campo di circa 30% e un punto di appassimento del 15%, quindi l'acqua disponibile è 150 mm/m di profondità. Con radici a 60 cm e p = 0,40: RFU = (0,30 − 0,15) × 600 × 0,40 = 36 mm.
5. Pianificazione pratica dell'irrigazione
La pianificazione irrigua si basa su due parametri: il turno irriguo (ogni quanti giorni irrigare) e la dose (quanta acqua ad ogni intervento). Il turno si calcola dividendo la RFU per l'ETc giornaliera: Turno = RFU / ETc.
Esempio completo — Pomodoro in piena estate:
- ET₀ = 6 mm/giorno (luglio, Pianura Padana)
- Kc = 1,15 (mezza stagione)
- ETc = 6 × 1,15 = 6,9 mm/giorno
- RFU = 36 mm (suolo medio-argilloso, radici 60 cm)
- Turno massimo = 36 / 6,9 = 5,2 giorni → si irriga ogni 5 giorni
- Dose netta per turno = 6,9 × 5 = 34,5 mm
- Dose lorda (goccia, eff. 90%) = 34,5 / 0,90 = 38,3 mm = 383 m³/ha
Con un impianto a goccia con portata di 4 litri/ora per gocciolatore, spaziatura 0,30 m sulla linea e interlinea 1,50 m, la portata specifica è: 4 / (0,30 × 1,50) = 8,9 mm/ora. La durata dell'irrigazione per ogni turno sarà: 38,3 / 8,9 = 4,3 ore. In alternativa, con irrigazione giornaliera: dose giornaliera lorda = 7,7 mm, durata = 7,7 / 8,9 = 0,9 ore (circa 52 minuti al giorno).