I frutticoltori californiani sono preoccupati per le limitazioni delle risorse idriche dovute all'aumento della frequenza della siccità. L'UCCE e i ricercatori dell'UC stanno collaborando per rispondere a queste preoccupazioni con una metodologia scientifica per la gestione dell'irrigazione.
Molti coltivatori si affidano alle misurazioni delle bombe di pressione o ai coefficienti colturali forniti dagli uffici locali dell'UCCE per decidere la richiesta di irrigazione delle loro colture. Nuove tecnologie per la modellazione o il telerilevamento della stima dell'evapotraspirazione stanno facendo la loro comparsa per aiutare a gestire con attenzione l'irrigazione per ottenere rese ottimali.
Le perdite di acqua dovute all'evaporazione del suolo e alla traspirazione delle piante si combinano in un processo chiamato evapotraspirazione, o fabbisogno idrico delle colture. Queste perdite devono essere fornite attraverso l'irrigazione per ottenere colture sane e una resa ottimale in termini di quantità e qualità.
Disponiamo di metodi che misurano in aria la quantità di acqua utilizzata nei campi agricoli. Quando utilizziamo queste misurazioni (chiamate misurazioni biometeorologiche) per sviluppare raccomandazioni di irrigazione, le chiamiamo irrigazioni basate sull'ET.
Questo potrebbe essere un po' fuorviante, perché l'ET misurata non è la quantità semplice da utilizzare. Deve essere aumentata per compensare le perdite d'acqua lungo la rete di irrigazione e compensare le sezioni degli appezzamenti con una distribuzione idrica inferiore.
Se c'è stato un evento piovoso che ha fornito una notevole quantità d'acqua al profilo del suolo, l'irrigazione deve essere ridotta per tenere conto di tale apporto idrico naturale. Ciò rende complesso l'approccio all'irrigazione basato sull'ET quando si tratta di frutteti e vigneti.
A rendere le decisioni sull'irrigazione ancora più impegnative sono molti fattori aggiuntivi che aumentano l'incertezza nello sviluppo di informazioni universali anche all'interno della stessa specie di coltura perenne.
Alcuni dei fattori che influenzano la variabilità dell'ET del frutteto/vigneto sono la densità della coltura, il carico di frutta, il sistema di tralicci, il tipo di suolo, l'età della coltura, l'orientamento dei filari, l'irrigazione in deficit regolata, la salinità nel suolo o nell'acqua di irrigazione, la gestione del suolo, ecc.
Per determinare più da vicino il fabbisogno idrico delle colture perenni, si raccomanda di effettuare, oltre alle misure biometeorologiche, anche misure basate sulle piante per determinare il loro stato idrico. Questo ci aiuta a informare le nostre misurazioni con la risposta della pianta alle condizioni meteorologiche, del suolo e dell'irrigazione. Le misurazioni biometeorologiche tengono conto della biologia delle piante e forniscono informazioni sull'uso dell'acqua a livello di paesaggio.
Pertanto, il controllo indipendente dello stato idrico delle piante con metodi più fisiologici, come le misurazioni del potenziale idrico dello stelo (SWP), presenta un vantaggio. Nel nostro progetto, abbiamo cercato di combinare l'approccio biometeorologico alle misure di ET e di aggiungere l'umidità del suolo e il SWP per interpretare meglio il feedback tra suolo, pianta e atmosfera.
In risposta a una delle priorità dell'industria delle ciliegie dolci e grazie al sostegno del California Cherry Board, nel 2019 abbiamo avviato un progetto in tre frutteti di ciliegie dolci nella contea di San Joaquin, vicino a Linden, in California, per determinare le esigenze locali di irrigazione per le ciliegie.
Immagine 1: Stazione biometeorologica a covarianza per la misurazione dell'evapotraspirazione.
Il nostro esperimento comprendeva misurazioni biometeorologiche dell'ET (Fig. 1), misurazioni in camera di pressione dell'SWP (Fig. 2) e dell'umidità del suolo a bassa profondità. Abbiamo anche contattato i responsabili dell'irrigazione per utilizzare i loro dati provenienti da letture con sonde a neutroni sull'umidità del suolo della zona radicale, effettuate manualmente in diversi punti di misurazione in ciascuno dei frutteti.
Immagine 2: Misurazioni del potenziale idrico dello stelo in corso.
L'esperimento è stato ospitato dallo stesso coltivatore e i frutteti di ciliegio dolce maturo erano vicini tra loro; le uniche differenze tra i tre frutteti erano l'orientamento delle file di alberi, la densità degli alberi (dal più denso a 16 ft x 16 ft, al mediamente rado a 20 ft x 20 ft e al più rado a 22 ft x 20 ft), il portainnesto e il sistema di irrigazione (il frutteto più rado era dotato di irrigatori a pioggia mentre gli altri due erano irrigati a goccia).
Il nostro obiettivo principale era quello di utilizzare queste misurazioni per sviluppare i coefficienti colturali (Kc), la correzione universale dall'evapotraspirazione dell'erba di riferimento (ETo) all'evapotraspirazione delle colture (ETc).
Per questo motivo, una parte del finanziamento è stata utilizzata per installare una nuova stazione meteorologica sul prato di riferimento vicino a Linden, come parte della rete del California Irrigation Management Information System (cimis.water.ca.gov/) di dati meteorologici ed ETo liberamente disponibili.
Abbiamo raccolto cinque anni di dati sui tre frutteti e abbiamo utilizzato questo ricco set di dati per sviluppare la curva Kc dei valori che cambiano nel corso della stagione e tra diversi anni idrologici e frutteti.
Il continuo sostegno dell'industria del ciliegio dolce ci ha aiutato a stabilire un nuovo progetto nel 2021 che si basa su quello iniziato nel 2019. Mentre il nostro obiettivo iniziale era quello di sviluppare le raccomandazioni di irrigazione per i frutteti completamente irrigati, il nuovo progetto si è concentrato sull'irrigazione deficitaria regolata.
All'interno degli stessi tre frutteti in cui le nostre misurazioni erano già state stabilite, abbiamo iniziato l'irrigazione deficitaria nel periodo post-raccolta, chiudendo le valvole di uno dei due gocciolatoi. Il nostro monitoraggio ha incluso ancora una volta l'SWP per verificare lo stato idrico tra gli alberi completamente irrigati (controllo) e quelli sottoposti all'irrigazione deficitaria post-raccolta (PDI).
Per valutare appieno il significato di PDI per il settore delle ciliegie dolci, abbiamo raccolto campioni di frutti (Fig. 3) da alberi PDI e da alberi di controllo e abbiamo confrontato la differenza di qualità e quantità in due anni consecutivi.
Immagine 3: Campionamento del raccolto e analisi di laboratorio.
Abbiamo sviluppato una curva del coefficiente colturale per il ciliegio dolce nelle condizioni locali della California. Si basa su dati giornalieri di ETa per cinque anni e su tre frutteti gestiti per l'irrigazione completa.
Facendo la media di queste 14 curve (abbiamo ridotto il numero di frutteti da tre a due durante il primo anno della pandemia COVID-19) in un'unica curva, ci aspettavamo di rappresentare diversi frutteti e anni idrologici per valori universali che servissero da sensibilizzazione per l'industria locale del ciliegio dolce.
Quando abbiamo modellato l'ETc sulla base dei valori di Kc come risultato di questo periodo di misurazione, abbiamo notato una notevole variabilità tra i diversi anni e frutteti. Pertanto, la nostra curva del coefficiente colturale potrebbe essere vicina alle esigenze di irrigazione del ciliegio dolce, ma può anche sottostimare o sovrastimare l'ETa (effettiva) in un determinato giorno.
Il nostro studio esplorativo con PDI mostra un potenziale di risparmio idrico nel periodo post-raccolta del ciliegio dolce (Tabella 1), compreso tra il 26% e il 50%.
Tabella 1. Potenziale di risparmio idrico nell'irrigazione post-raccolta delle ciliegie dolci.
Le nostre analisi dei dati di raccolta mostrano che, sebbene ci siano state alcune differenze nella resa, con un aumento o una diminuzione della quantità di resa a causa del deficit, non ci sono state differenze significative tra gli alberi di controllo e quelli con PDI nella resa e nella maggior parte dei parametri di qualità dei frutti. Alcune delle differenze osservate nella qualità dei frutti non erano coerenti tra i frutteti o il trattamento.
Abbiamo sviluppato una curva del coefficiente colturale per il ciliegio dolce nelle condizioni locali della California. Si basa su dati giornalieri di ETa per cinque anni e su tre frutteti gestiti per l'irrigazione completa.
Facendo la media di queste 14 curve (abbiamo ridotto il numero di frutteti da tre a due durante il primo anno della pandemia COVID-19) in un'unica curva, ci aspettavamo di rappresentare diversi frutteti e anni idrologici per valori universali che servissero da sensibilizzazione per l'industria locale del ciliegio dolce.
Quando abbiamo modellato l'ETc sulla base dei valori di Kc come risultato di questo periodo di misurazione, abbiamo notato una notevole variabilità tra i diversi anni e frutteti. Pertanto, la nostra curva del coefficiente colturale potrebbe essere vicina alle esigenze di irrigazione del ciliegio dolce, ma può anche sottostimare o sovrastimare l'ETa (effettiva) in un determinato giorno.
Il nostro studio esplorativo con PDI mostra un potenziale di risparmio idrico nel periodo post-raccolta del ciliegio dolce (Tabella 1), compreso tra il 26% e il 50%.
Le nostre analisi dei dati di raccolta mostrano che, sebbene ci siano state alcune differenze nella resa, con un aumento o una diminuzione della quantità di resa a causa del deficit, non ci sono state differenze significative tra gli alberi di controllo e quelli con PDI nella resa e nella maggior parte dei parametri di qualità dei frutti. Alcune delle differenze osservate nella qualità dei frutti non erano coerenti tra i frutteti o il trattamento.
Stiamo sviluppando materiale divulgativo per i coltivatori di ciliegie dolci, affinché prendano in considerazione l'utilizzo della nostra curva del coefficiente colturale di nuova concezione e gestiscano la loro PDI in base alle misurazioni SWP della camera di pressione. Riteniamo che l'uso della PDI aiuti a gestire con attenzione la quantità di deficit che le colture subiscono per ridurre i potenziali effetti negativi sulla qualità o sulla quantità della resa.
Sebbene abbiamo raccolto una grande quantità di dati per sviluppare una curva di coefficiente colturale universale per le condizioni locali, essa si limita ad approssimare il particolare uso dell'acqua, a causa della complessità della gestione idrica del sistema frutteto.
I nostri risultati sulla DPC sono stati molto limitati per quanto riguarda la dimensione del campione e la durata (solo due anni), e gli effetti a lungo termine non possono essere valutati sulla base di un periodo così breve di DPC. La dimensione del campione raccolto è stata molto laboriosa per la valutazione della qualità e della quantità della resa, ma le grandi differenze tra gli alberi all'interno dello stesso trattamento potrebbero mascherare la significatività delle differenze statistiche.
Fonte: Progressive Crop Consultant
Immagini: Progressive Crop Consultant
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