Risultati

Analizzando i dati raccolti possiamo affermare che, nella prova di quest’anno, sono state ottenute elevate produzioni di granella con tutti e 3 i livelli di azoto considerati (Figura 1). Riguardo ai confronti pianificati, non sono state riscontrate delle differenze produttive significative a livello statistico, né per quanto riguarda il diverso utilizzo dell’acqua nel periodo invernale, né relativamente alla gestione delle paglie.

Un aspetto importante da sottolineare è quello legato al grado di allettamento registrato nelle parcelle. L’allettamento si è manifestato in quasi tutte le parcelle fertilizzate, ma con diversa incidenza. Più nel dettaglio, le parcelle sottoposte a sommersione invernale sono risultate più suscettibili all’allettamento, rispetto alle corrispettive in asciutta. Il risultato è probabilmente da imputarsi ad un maggiore sviluppo vegetativo delle piante, che ha portato una minore lignificazione dei tessuti del culmo e ad una maggiore altezza delle piante.

Fig. 1 – Produzione di risone al 14% di umidità ed allettamento conseguiti nella prova di sommersione invernale.

Per una migliore valutazione degli effetti agronomici della tecnica, in Figura 2 sono riportati i risultati delle parcelle non fertilizzate ottenuti nel 2017. Dal grafico si evince un effetto positivo della sommersione invernale sulle produzioni di risone, ma solo per il 2017.

Aspetti idrologici

Materiali e metodi – strumentazione delle aree pilota

La prova dimostrativa relativa al bilancio idrologico ha coinvolto le 6 parcelle localizzate presso il Centro Ricerche Riso (CRR) all’Ente Nazionale Risi (Castello d’Agogna, PV), dove la sommersione invernale è stata applicata in 3 parcelle su 6, e due unità aziendali, U1 di circa 35 ha e U2 di circa 85 ha, site in un’azienda risicola produttiva a Zeme (PV). In U1 si pratica la sommersione invernale dal 2004, mentre in U2 la sommersione è di recente introduzione (dal 2016 con finanziamento PSR Lombardia). In queste aree pilota si stanno misurando gli effetti della sommersione invernale sulla ricarica di falda, sulle caratteristiche idrauliche dei suoli e sul bilancio idrologico invernale ed estivo.

Misuratori di portata sono stati installati sui canali irrigui che alimentano e drenano le aree pilota, mentre pozzetti piezometrici sono stati posizionati all’interno e all’esterno delle aree sommerse durante l’inverno (Figure 3, 4 e 5).

Materiali e metodi – caratterizzazione dei suoli delle aree pilota

Al fine di indagare le caratteristiche dei suoli delle aree pilota, sono stati condotti rilievi sia con metodi tradizionali che speditivi. In particolare, sono state adottate le seguenti tecniche:

1. tecnica tradizionale, che prevede l’esecuzione di misure con trivella manuale, l’apertura di profili pedologici e l’analisi di laboratorio dei campioni di suolo prelevati durante le precedenti operazioni (Figura 6);
2. tecnica speditiva, che prevede il passaggio sui campi di un sensore EMI (a Induzione Elettro-Magnetica) montato su slitta al fine di coprire vaste superfici e la produzione della mappa di conducibilità elettrica dei suoli, quest’ultima viene poi correlata con le caratteristiche fisiche dei suoli (Figura 7). Nel progetto si intendono valutare potenziale e limiti della tecnica speditiva rispetto alla tradizionale.

Un secondo proposito del progetto è quello di valutare l’effetto che la sommersione invernale potrebbe esercitare sulle caratteristiche idrauliche dei suoli (riduzione della permeabilità). A tale proposito, nella sola unità aziendale U1 (in cui la sommersione invernale è applicata da più di 10 anni), si sono condotte le seguenti campagne:

1. apertura di 6 profili pedologici (Figure 8 e 9) in zone a pedologia simile all’interno e all’esterno dell’area sommersa e prelievo di campioni indisturbati dallo strato più impedente per la misura della conducibilità idraulica satura in laboratorio;
2. esecuzione di tomografie elettriche (misure geoelettriche che restituiscono l’orizzontazione della conducibilità elettrica in profili di suolo) in aree interne ed esterne alla sommersione invernale (nei pressi dei profili pedologici);
3. campagne per la misura in campo della conducibilità idraulica satura dello strato impedente con la tecnica semplificata a carico variabile (SHF, Simplified Falling Head), in aree interne ed esterne alla sommersione invernale;
4. prelievo di campioni di suolo contestualmente alle campagne di misura della conducibilità idraulica satura per quantificare i batteri produttori di esopolisaccaridi (EPS) e gli stessi EPS prodotti (individuati come possibili cause della diminuzione della permeabilità in seguito a “bio-clogging”).

Materiali e metodi – stima della fenologia del riso nelle aree pilota

Per quantificare il flusso di evapotraspirazione del riso nel bilancio idrico estivo 2018, si sono condotte misure periodiche del LAI (Leaf Area Index – Indice di Area Fogliare) nell’unità aziendale U1 e nelle parcelle sperimentali del CRR con un ceptometro AccuPAR. L’andamento stagionale del LAI nei diversi appezzamenti delle tre aree pilota si è ottenuto da dati telerilevati (Sentinel 2A e 2B), validati tramite le misure di campo. In seguito, dalle curve di LAI è stato possibile individuare le principali fasi fenologiche del riso. A tali fasi di crescita è stato attribuito un valore di coefficiente colturale (Kc) per la stima dell’evapotraspirazione; i valori di Kc per le diverse fasi provengono, in particolare, da studi precedenti effettuati sul riso in Lomellina.

Materiali e metodi – modello di bilancio idrologico

Per quantificare il flusso di ricarica nelle tre aree studio si sta mettendo a punto un modello di bilancio di tipo concettuale semi-distribuito da applicare nelle tre aree pilota. I dati di cui necessita il modello sono i flussi e i volumi idrici immagazzinati quantificati tramite strumentazione (portate irrigue in ingresso e uscita — Qin e Qout, livelli del battente irriguo negli appezzamenti in cui la misura è disponibile, livelli di falda nei pozzetti piezometrici), le piogge e gli altri dati agro-meteorologici (centralina ARPA di Castello d’Agogna) e la fenologia del riso nella stagione colturale 2018. Il modello simula, per ogni singolo appezzamento, il

livello del battente irriguo o l’eventuale desaturazione del suolo (nei periodi di assenza di sommersione, e dunque di battente), il flusso evapotraspirativo estivo dall’agrosistema a riso e quello invernale da specchio d’acqua, la ricarica alla falda. I principali flussi e volumi idrici considerati dal modello sono elencati in Tabella 2.

Tabella 2 — Flussi e volumi idrici da fornire in ingresso al modello e simulati dal modello stesso

Risultati – livelli di falda

I risultati per il periodo ottobre 2017 – ottobre 2018 mostrano come l’innalzamento del livello di falda durante la stagione invernale sia importante: quando le aree sommerse sono sufficientemente estese (almeno nell’ordine della decina di ettari), nelle porzioni centrali di queste aree la falda raggiunge i livelli estivi. Tuttavia, a causa della limitata estensione e dell’isolamento delle aree a sommersione invernale indagate in RISTEC, l’esaurimento dei volumi immagazzinati nella falda superficiale risulta essere piuttosto veloce (circa 1 mese), mentre dimostra di essere molto più lento a valle della stagione estiva (in media 2 mesi) grazie all’estensione territoriale e alla compattezza delle aree sommerse e allo sfasamento temporale tra i momenti dell’asciutta finale nei diversi appezzamenti a riso. Questi risultati preliminari per le unità aziendali U1 e U2 sono mostrati nelle Figure 10 e 11.

Fig. 10 — Livelli di falda (m s.l.m.) misurati nell’unità aziendale U1 per il periodo ottobre 2017- ottobre 2018; i colori del grafico dei livelli sono i medesimi usati per la numerazione dei pozzi in mappa

Fig. 11 — Livelli di falda (m s.l.m.) misurati nell’unità aziendale U2 per il periodo novembre 2017 – ottobre 2018; i colori del grafico dei livelli sono i medesimi usati per la numerazione dei pozzi in mappa

Risultati – caratterizzazione dei suoli nelle aree pilota

Ad oggi, per le tre le aree pilota è in corso la produzione di mappe delle zone omogenee (Figura 12, per l’unità U1) derivate dalle mappe di conducibilità elettrica ottenute dal rilievo con il sensore EMI (a Induzione Elettro-Magnetica). Le zone omogenee sono state confrontate con la cartografia ottenuta dal rilievo pedologico, per valutarne la coerenza con l’analisi tradizionale. Valutata tale coerenza, si intende mettere a punto una metodologia che usi le zone omogenee al fine di ottimizzare il numero di punti di campionamento pedologico tradizionale (diminuzione del numero di punti di misura e loro posizionamento ottimale), consentendo in futuro un risparmio di tempo e di denaro, in particolare quando il rilievo per la caratterizzazione della variabilità dei suoli vuole essere condotto su vaste aree. Infine, integrando i dati relativi alle trivellate con i dati ottenuti dal sensore EMI a differenti profondità, si vuole esplorare l’utilizzo di tecniche innovative per la costruzione di un modello 3D dei suoli.

Per quanto riguarda le tomografie elettriche, i primi risultati relativi ai rilievi effettuati all’interno e all’esterno dell’unità aziendale U1 (Figure 13 e 14) evidenziano come, nelle aree non sottoposte alla pratica della sommersione invernale, la compattazione del suolo (che corrisponde a valori elevati del gradiente di conducibilità elettrica, ovvero forti variazioni di colore nelle figure) risulti essere in genere discontinua e in alcuni casi presente solo in superficie (0-30 cm di profondità) – come mostrato in Figura 13, verosimilmente in seguito al passaggio dei mezzi meccanici. Al contrario, nelle aree dove si pratica la sommersione per molti mesi all’anno (estiva + invernale da ottobre a febbraio), il suolo mostra uno strato compatto e pressoché continuo (30-50 cm di profondità), che potrebbe essere dovuto appunto alla prolungata presenza di sommersione. Gli spessori sopra descritti sono evidenziati da linee rosse nelle Figure 13 e 14. La coppia di profili mostrati nelle figure è quella posizionata più a sud nella Figura 8 (per quanto riguarda l’unità U1, gli appezzamenti più a sud sono quelli in cui la sommersione invernale è condotta da più anni). Per tali suoli, le misure di conducibilità idraulica che si stanno effettuando in laboratorio su campioni di suolo indisturbati prelevati dallo strato più impedente indicano un valore di 0.75 cm/giorno (valore medio su 2 repliche) per il suolo posizionato esternamente all’area a sommersione invernale, e un valore di 0.25 cm/giorno (valore per ora misurato su una sola replica, la misura sulla seconda replica è in corso) per il suolo interno. Nei prossimi mesi del progetto verranno terminate le analisi di laboratorio e dei dati acquisiti in campo, al fine di ottenere risultati completi e definitivi.

Fig. 13 — Tomografia elettrica relativa ad un’area esterna alla sommersione invernale

Fig. 14 — Tomografia elettrica relativa a un profilo aperto dentro l’unità aziendale U1

Risultati – stima della fenologia del riso nelle aree pilota

L’estrazione dei valori di LAI da dati Sentinel ha portato alla produzione di curve di LAI per ogni campo o parcella. Le varietà presenti nell’unità aziendale pilota U1 (Selenio, Carnaroli e Sole Clearfield) e le loro curve di LAI sono mostrate per alcuni appezzamenti, a titolo di esempio, in Figura 15. Gli andamenti e i valori riscontrati sono in accordo con quelli ottenuti in altre ricerche svolte negli stessi areali (Progetto WATPAD, Fondazione Cariplo; Progetto Saturno, PSR Regione Lombardia), e sono in linea con quanto ci si aspetta per le diverse varietà. La varietà Carnaroli presenta uno sviluppo piuttosto lento (ciclo lungo, 150 gg) e nel 2018 è stata seminata, nell’area pilota, a inizio aprile. La varietà Selenio, pur essendo stata seminata nella seconda metà di maggio presenta il picco di LAI nello stesso periodo del Carnaroli (a partire dalla seconda metà di luglio), arrivando quindi a maturazione in tempi inferiori. La varietà Sole CL mostra un comportamento intermedio (ciclo medio- precoce).

Risultati – modello di bilancio

In generale, come prima considerazione per le tre aree pilota, è possibile affermare che durante la sommersione invernale nei nostri climi quasi tutta l’acqua somministrata raggiunge la falda (circa il 97%).

In Figura 16 sono presentati i primi risultati relativi al bilancio idrologico nella stagione di sommersione invernale 2017-2018 per l’unità aziendale U1. Nel grafico superiore, si può osservare come lo spazio sotteso tra la curva nera e quella grigia, che rappresenta la portata netta addotta alle camere in sommersione, diminuisca durante la stagione. Questo accade grazie ad una riduzione progressiva della percolazione (valore calcolato dal modello, Figura 16, grafico inferiore, linea rossa con ordinata a destra) che si verifica in seguito ad un innalzamento progressivo della superficie freatica (Figura 16, grafico inferiore, linea blu).

Nei prossimi mesi il modello, ormai messo a punto, verrà applicato ai periodi di sommersione invernale di tutte le aree pilota, e ai periodi di sommersione estiva dell’unita pilota U1 e delle parcelle presso CRR. L’obiettivo è quello di esaminare nel dettaglio gli andamenti dei flussi e dei volumi idrici accumulati e valutare possibili effetti attribuibili alla sommersione invernale.

In Tabella 2 si riportano i flussi idrici nell’unità U1 misurati e calcolati dal modello durante la sommersione invernale 2017-2018. I valori elevati di percolazione riscontrati potrebbero essere dovuti a un battente idrico ben più alto rispetto a quello mantenuto durante la sommersione estiva (anche attorno ai 30 cm). Nella stagione di sommersione invernale 2018-2019 sono in corso misurazioni con aste idrometriche in alcuni appezzamenti al fine di verificare questa grandezza.