STRATEGIES TO INCREASE WATER PRODUCTIVITY IN IRRIGATED RICE SYSTEMS: IS REDUCING WATER INPUTS THE KEY?
Creators: name: CESARI DE MARIA, SANDRA
Publisher: name: Universit� degli Studi di Milano
Year: 2015

description: La crescita della domanda mondiale di cibo e l?aumentata incidenza di situazioni di carenza idrica ha notevolmente accentuato l?attenzione sulla risicoltura, data la sua importanza per la nutrizione umana e il suo contributo ai prelievi idrici per fini irrigui. Pi� del 75% della produzione mondiale di riso ha infatti luogo in risaie irrigate che utilizzano circa il 40% dell?acqua destinata al settore agricolo. Alla luce di questo contesto (descritto nel Capitolo 1), la Tesi si pone l?obiettivo di valutare diverse tecniche di gestione dell?acqua in risaia come risposta alle crescenti pressioni sugli agricoltori che sono chiamati a massimizzare le produzioni, riducendo al contempo i volumi irrigui apportati. Il lavoro � articolato su tre principali aree di indagine tra loro interconnesse: (i) ruolo delle tecniche di monitoraggio nel favorire l?analisi dei fattori che determinano l?efficienza d?uso dell?acqua; (ii) valutazione di diverse strategie irrigue alla scala di risaia; (iii) studio delle variazioni dei fabbisogni irrigui distrettuali laddove la sommersione tradizionale fosse sostituita da tecniche di risparmio idrico su larga scala. Per quanto concerne il primo punto, l?attivit� di Tesi ha contribuito allo sviluppo del prototipo di un innovativo sistema per il monitoraggio delle dinamiche dell?acqua in camere di risaia soggette a diverse tecniche irrigue. Svariati sensori sono stati utilizzati in maniera integrata permettendo la misura di diversi processi con alta risoluzione temporale (Capitolo 2). In aggiunta alle tecniche di monitoraggio a terra, � stata valutata la possibilit� di impiego di dati da satellite per la valutazione dello sviluppo della vegetazione nel tempo e nello spazio, informazione necessaria per lo studio di processi legati allo sviluppo vegetativo (Capitolo 3). Alla scala di campo sono stati valutati i bilanci idrici e gli indici di uso dell?acqua di tre diverse tecniche di gestione: semina in acqua e sommersione continua (pratica tradizionale), e due tecniche alternative che consistono nella semina interrata e sommersione ritardata e semina interrata e irrigazione intermittente. Se, da un alto, la sommersione ritardata ha determinato riduzioni del raccolto del 3% a fronte di risparmi idrici del 20%, l?irrigazione intermittente ha visto riduzioni del raccolto pari a circa il 30% come contraltare a risparmi idrici dell?ordine del 65%. I valori pi� alti per quanto riguarda l?indice di produttivit� dell?acqua sono stati ottenuti con riso irrigato ad intermittenza, tuttavia la sua sostenibilit� economica sarebbe da valutare attentamente, date le significative perdite di raccolto osservate. Inoltre, � stata riscontrata una significativa variabilit� nei fabbisogni irrigui dei trattamenti in sommersione, i quali hanno subito variazioni comprese tra il 40% e il 50% da un anno al successivo (variazione concentrate soprattutto all?inizio della stagione). Prendendo come riferimento la sommersione tradizionale, si � riscontrato un dimezzamento dei volumi irrigui necessari che sono passati da circa 3000 mm a 1500 mm. Tali variazioni sono state avvalorate da un?analisi statistica e sono state attribuite alla combinazione di diversi fattori quali la profondit� di falda all?inizio della stagione e modificazioni a livello delle propriet� e della struttura del suolo. Successivamente, il potenziale risparmio idrico conseguente ad un abbandono della tecnica di sommersione � stato valutato alla scala di distretto irriguo (Capitolo 5). I fabbisogni irrigui delle diverse colture del distretto (riso sommerso, mais irriguo e pioppo irriguo) sono stati stimati lungo un periodo di 4 anni grazie all?applicazione, in maniera distribuita, del modello idrologico SWAP e all?uso di equazioni di bilancio di massa. Successivamente, � stata individuata una relazione empirica che lega la soggiacenza alla ricarica di falda (data dall?acqua di percolazione dei campi irrigati). Per lo scenario di conversione a riso irrigato, si � prestata particolare attenzione al meccanismo di feedback che lega il livello di falda ai volumi irrigui necessari. L?importanza di questo legame � stata messa in luce attraverso lo sviluppo di due casi di studio. Nel primo caso, il feedback � stato trascurato e la stima dei fabbisogni irrigui � fatta sulla base degli attuali livelli di falda. Nel secondo caso invece, la stima devi volumi irrigui necessari � fatta in funzione dall?equilibrio soggiacenza-ricarica che verrebbe ad instaurarsi a seguito di una consistente variazione delle pratiche irrigue. Nello scenario senza feedback sono state stimate riduzioni dei fabbisogni irrigui dopo una conversione delle tecniche irrigue pari al 65%. Tali riduzioni sono state invece del 45% quando il meccanismo di feedback � stato considerato nell?analisi. Tuttavia il mantenimento di un turno irriguo per il mais di 15 giorni si � rivelato non sufficiente per il soddisfacimento dei fabbisogni idrici della coltura a causa dell?aumentata soggiacenza. Accorciare il turno irriguo del mais a 10 giorni ha determinato un?ulteriore riduzione dei risparmi ottenibili con una completa conversione a riso irrigato ad intermittenza (riduzione dei fabbisogni irrigui distrettuali pari al 40%). Oltre ad aspetti strettamente legati ai volumi idrici, sono state inoltre investigate le dinamiche del carbonio organico disciolto in funzione delle diverse tecniche di gestione dell?acqua (Capitolo 6). Lo studio ha evidenziato un legame molto forte tra il ciclo del carbonio organico disciolto e le condizioni riducenti indotte dalla continua saturazione del suolo. Infine � stato sviluppato un caso di studio per quantificare il ruolo della falda nella riduzione dei fabbisogni irrigui di colture irrigate ad intermittenza come il mais. I risultati hanno evidenziato un contributo della risalita capillare pari a circa il 50% del volume evapotraspirato dalla coltura in aree con bassa soggicanza di falda (Capitolo 7). In conclusione, nonostante la tendenza a voler proporre soluzioni di carattere generale al problema dell?efficienza d?uso dell?acqua in agricoltura, le attivit� di ricerca proposte nella seguente Tesi hanno messo in luce come sia difficile stabilire se il risparmio idrico sia effettivamente un obiettivo da perseguire in qualsiasi contesto produttivo (Capitolo 8).