Monitoraggio dello stress idrico nei ciliegi "Regina" con immagini termiche

Immagini termiche per il monitoraggio dello stress idrico del ciliegio (cv. “Regina”)

La gestione dell'irrigazione è quanto mai importante per l’agricoltura moderna, specialmente in aree con limitata disponibilità idrica ed alla luce dei cambiamenti climatici.

In questo contesto, un recente studio ha valutato l’efficacia di diversi indicatori fisiologici basati su immagini termiche per monitorare lo stato idrico di ciliegi della cultivar “Regina” irrigati a goccia; in alternativa ad indicatori più tradizionali come il potenziale idrico del tronco (Ψs) e la conduttanza stomatica fogliare (gs).

L'obiettivo principale dello studio era determinare delle soglie di stress idrico per la gestione dell'irrigazione con deficit idrico controllato (RDI) nel periodo post-raccolta.

Metodologia e livelli di stress idrico

Figura 1. Relazione tra il potenziale idrico del tronco a mezzogiorno (Ψs) e la conduttanza stomatica (gs) per tutti i trattamenti di irrigazione post-raccolta (stagioni di crescita 2017-2018, 2018-2019 e 2019-2020). Le linee nere segmentate evidenziano la soglia Ψs post-raccolta suggerita in letteratura per un deficit idrico moderato di un ciliegio (Ψs=− 1,5 MPa). La linea nera indica la regressione lineare a tratti (*=significativa a P− 1,0 MPa); T1 (trattamento con stress idrico da basso a lieve=− 1,0>Ψs>− 1,5 MPa); e T2 (trattamento con stress idrico da lieve a grave=− 1,5>Ψs>− 2,0 MPa) 

L'esperimento ha coinvolto tre livelli di stress idrico basati sul potenziale idrico del tronco: il trattamento di controllo senza stress o con stress minimo (Ψs > –1.0 MPa), uno con stress lieve-moderato (–1.0 > Ψs > –1.5 MPa) e uno con stress moderato-severo (–1.5 > Ψs > –2.0 MPa).

Le immagini termiche della chioma sono state analizzate per derivare indici di stress idrico, tra cui il Crop Water Stress Index (CWSI) e l'indice relativo alla conduttanza stomatica (Ig), valutando l'efficacia di modelli di regressione segmentata (piecewise model) per individuare soglie critiche di stress idrico.

Risultati dello studio

Figura 2. Relazione tra la conduttanza stomatica (gs) e i diversi Crop Water Stress Index (CWSI) e l'indice relativo della conduttanza stomatica (Ig) (calcolato dalle equazioni 1–5) per tutti i trattamenti di irrigazione post-raccolta (stagioni di crescita 2017–2018, 2018–2019 e 2019–2020). Le linee nere segmentate evidenziano la soglia post-raccolta di gs ottenuta dalla Fig. 4, che concorda con il potenziale idrico dello stelo a mezzogiorno per un deficit idrico moderato di un ciliegio (Ψs=− 1,5 MPa). La linea nera indica la regressione lineare a tratti (*=significativa a P− 1,0 MPa); T1 (trattamento con stress idrico da basso a lieve=− 1,0>Ψs>− 1,5 MPa); e T2 (trattamento con stress idrico da lieve a grave = − 1,5>Ψs> − 2,0 MPa). 

I risultati hanno mostrato che gli indicatori termici che incorporano la normalizzazione della temperatura sono più affidabili rispetto a quelli privi di normalizzazione.

In particolare, il modello ha identificato una soglia per il Ψs di –1.5 MPa, che corrisponde ad una conduttanza stomatica inferiore a 484 mmol m−2 s−1.

Questo valore può essere quindi utilizzato come riferimento per strategie di irrigazione mirate ad ottimizzare l’irrigazione per la cv. “Regina”, riducendo l’utilizzo di acqua senza compromettere le piante.

Vantaggi delle immagini termiche

Lo studio mostra che i metodi basati su immagini termiche possono essere una valida alternativa agli strumenti tradizionali, riducendo i costi ed il tempo richiesti per il monitoraggio.

In particolare, il CWSI calcolato con normalizzazione ha mostrato una migliore correlazione con il potenziale idrico del tronco (Ψs) e la conduttanza stomatica fogliare (gs), pertanto può essere un valido indicatore di stress idrico per il ciliegio.

Inoltre, applicando il metodo della regressione segmentata, i ricercatori hanno identificato delle soglie precise in cui si verifica il passaggio da una condizione di non-stress idrico ad una di stress per i vari indicatori fisiologici studiati, fornendo uno strumento quantitativo per la gestione dell'irrigazione.

Implicazioni per la gestione dell'irrigazione

Il monitoraggio dello stress idrico nei ceraseti è fondamentale per garantire un ottimale stato idrico delle piante ed ottenere produzioni di alta qualità salvaguardando le risorse idriche.

L'utilizzo di immagini termiche consente di ottenere dati dettagliati e di più facile interpretazione.

Misurando le variazioni nella temperatura della chioma, gli indici termici derivati permettono di intervenire tempestivamente per evitare condizioni di stress prolungato che potrebbero influire negativamente sulla produttività e sulla qualità dei frutti.

Prospettive future

Questo studio mostra che è possibile ottimizzare l’irrigazione del ceraseto in post-raccolta.

Inoltre, la metodologia con valori soglia proposta può essere applicata per affinare le strategie di irrigazione, ad esempio, per l’utilizzo di protocolli di deficit idrico (es. RDI).

Ulteriori studi potranno concentrarsi nel validare ed estendere ad altre specie arboree questi approcci, anche in contesti climatici differenti.

L'utilizzo di tecnologie di monitoraggio avanzate fornisce la possibilità di integrare strumenti di supporto decisionale più efficaci per ottimizzare l'uso dell'acqua in agricoltura, contribuendo ad una maggiore sostenibilità delle produzioni.

Fonte: Carrasco-Benavides, M., Espinoza-Meza, S., Umemura, K., Ortega-Farías, S., Baffico-Hernández, A., Neira-Román, J., Ávila-Sánchez, C., & Fuentes, S. (2024). Evaluation of thermal-based physiological indicators for determining water-stress thresholds in drip-irrigated ‘Regina’ cherry trees. Irrigation Science, 42(3), 445-459. https://doi.org/10.1007/s00271-024-00916-8 

Fonte immagini: Marcos Carrasco-Benavides et al., 2024; SL Fruit Service 

Andrea Giovannini
Università di Bologna

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