MARC VAN IERSEL E STEPHANIE BURNETT

UNIVERSITÀ DELLA GEORGIA

L'irrigazione manuale è un'attività ad alta intensità di lavoro e ripetitiva, quindi è una delle prime attività in serra che dovrebbero essere automatizzate. Sebbene automatizzare l'irrigazione sia facile, i sistemi automatizzati non sono necessariamente efficienti dal punto di vista idrico. Molti coltivatori usano dei timer per controllare l'irrigazione, ma i timer non tengono conto delle variazioni giornaliere nell'uso dell'acqua da parte delle piante, causate dalle fluttuazioni naturali della temperatura, della luce e dei livelli di umidità. Inoltre, il consumo idrico delle piante aumenta con la loro crescita. Questo rende difficile ottenere un'irrigazione efficiente utilizzando un timer. Data la crescente pressione sulle risorse idriche in molte parti del Nord America, l'industria delle serre deve passare a sistemi di irrigazione più efficienti.

I sensori di acqua nel suolo offrono nuove promettenti opportunità per automatizzare l'irrigazione delle serre in base alle esigenze delle piante. Abbiamo lavorato a lungo con le sonde EC-5 , abbastanza piccole da poter essere inserite in un vaso da 4 pollici, e abbiamo scoperto che queste sonde misurano con precisione il contenuto volumetrico di acqua dei substrati privi di terra. Abbiamo integrato le sonde EC-5 in un sistema di irrigazione automatizzato che consente di irrigare le piante in base al loro effettivo utilizzo idrico.

I sensori assicurano che le piante non subiscano mai lo stress della siccità

L'idea di base dell'utilizzo dei sensori dell'acqua del suolo per controllare l'irrigazione è semplice: quando le piante utilizzano l'acqua, la prelevano dal substrato e quindi il contenuto idrico del substrato diminuisce. I sensori dell'acqua del suolo rilevano questi cambiamenti e possono essere utilizzati per aprire una valvola di irrigazione quando il contenuto d'acqua del substrato scende al di sotto di un set-point stabilito dall'utente. Ciò comporta applicazioni frequenti di piccole quantità d'acqua e la frequenza di irrigazione viene regolata automaticamente in base al tasso di esaurimento dell'acqua del substrato. Questo approccio di irrigazione sostituisce automaticamente l'acqua utilizzata dalle piante o persa per evaporazione e assicura che le piante non siano mai esposte a stress da siccità. Irrigando con la quantità d'acqua effettivamente necessaria alle piante, è possibile ridurre notevolmente l'uso di acqua e la lisciviazione. In questo modo si riduce al minimo l'inquinamento, senza dover ricorrere a costosi sistemi di irrigazione a riciclo o a grandi bacini per catturare il deflusso dell'acqua.

Funziona davvero?

Per testare questo approccio all'irrigazione e per determinare la quantità d'acqua di cui le petunie hanno bisogno per una buona crescita, le abbiamo coltivate con livelli d'acqua nel substrato che variavano dal 5 al 40%. L'irrigazione è stata controllata con sonde EC-5 nel substrato, collegate a un data logger. Per i primi nove giorni dopo il trapianto delle piantine, tutti i substrati sono stati mantenuti ben irrigati per consentire alle piante di stabilirsi. In seguito, il nostro sistema di irrigazione ha mantenuto il contenuto d'acqua del substrato (trattamenti che variavano dal 5 al 40%) per 20 giorni, quindi le piante sono state raccolte.

Il nostro sistema di irrigazione ha funzionato molto bene durante l'intero studio (Figura 1). Non appena il contenuto d'acqua del substrato in un particolare contenitore si è asciugato fino a raggiungere il punto di irrigazione stabilito, il nostro sistema di irrigazione automatica ha iniziato a irrigare quella vaschetta. Il contenuto d'acqua del substrato è stato generalmente mantenuto leggermente al di sopra del valore di riferimento.

Un set point più alto di acqua del substrato per l'irrigazione ha comportato irrigazioni più frequenti. Sebbene la quantità di irrigazione sia aumentata con l'aumentare dei livelli di acqua del substrato, non si è verificata alcuna lisciviazione in nessuno dei trattamenti. Anche la pianta più grande ha ricevuto solo 650 ml di acqua negli ultimi 20 giorni dell'esperimento. L'uso giornaliero di acqua nel trattamento con il più alto consumo idrico variava da soli 15-20 mL/pianta/giorno (poco più di un cucchiaio da tavola!) quando le piante erano piccole a 45 mL/pianta/giorno (3 cucchiai da tavola) alla fine dell'esperimento.

La crescita delle piante è aumentata con l'aumentare del contenuto idrico del substrato, ma le differenze tra i trattamenti al 25, 30, 35 e 40% sono state minime (Figura 2 sinistra, 3). Poiché la crescita delle piante era altamente correlata alla quantità d'acqua ricevuta (Figura 2 a destra), il controllo dell'irrigazione in base al contenuto idrico del substrato può essere un metodo fattibile per controllare la crescita delle piante in rapido allungamento.

Come possono utilizzarlo i coltivatori?

Diverse marche di sistemi di controllo per serre sono in grado di misurare le sonde EC-5 e possono essere utilizzate per automatizzare l'irrigazione in base a queste misure. I coltivatori dovrebbero verificare con il produttore del loro sistema di controllo se è in grado di misurare queste sonde. Per i coltivatori che preferiscono un programmatore autonomo, abbiamo collaborato con Brower Electronics Laboratories (Pittsboro, NC) per sviluppare un programmatore in grado di irrigare le piante quando il contenuto d'acqua del substrato scende al di sotto di un punto stabilito dal coltivatore. Questo programmatore consente anche di impostare la durata dell'irrigazione e un periodo minimo tra le irrigazioni successive.

I coltivatori che non sono pronti a passare dall'irrigazione alle sonde per l'acqua del suolo possono ottenere informazioni preziose sul fabbisogno idrico delle piante utilizzando le sonde EC-5 con un misuratore portatile o un data logger di METER. Il misuratore portatile consente ai coltivatori di collocare i sensori in alcuni vasi e di misurare periodicamente il contenuto d'acqua del substrato. Il data logger può inviare i dati in modalità wireless al computer, consentendo di monitorare le variazioni del contenuto d'acqua del substrato in tempo reale attraverso visualizzazioni grafiche. L'uso di questa tecnologia consente ai coltivatori di avere un'idea molto più precisa della quantità d'acqua di cui hanno bisogno le piante e aiuta a prendere decisioni migliori in materia di irrigazione.

Migliorare la qualità delle piante

Sembra che nel prossimo futuro i coltivatori potranno automatizzare l'irrigazione utilizzando dei sensori per irrigare le piante in modo efficiente e migliorarne la qualità. La tecnologia è attualmente disponibile e le linee guida per il suo utilizzo sono in fase di sviluppo. Ma qual è il prossimo passo? In futuro, vorremmo capire meglio come cambia l'utilizzo dell'acqua in base alla posizione della coltura nella serra (ad esempio, la vicinanza alle piastre di raffreddamento o ai ventilatori), al numero di piante coltivate e ai fattori ambientali. Una novità interessante è che le nuove sonde 5TE sono in grado di misurare sia la EC del substrato che il contenuto d'acqua. Ciò potrebbe consentire ai coltivatori di controllare contemporaneamente l'irrigazione e la fertilizzazione.

Marc van Iersel è professore di floricoltura presso l'Università della Georgia ([email protected]). Per ulteriori informazioni, visitate il sito web di Marc van Iersel sull'automazione dell'irrigazione: www.hortphys. uga.edu/irrigationcontrol.html

Stephanie Burnett è professore assistente di floricoltura presso l'Università del Maine; [email protected]

Siamo grati alla Fred C. Gloeckner Foundation per aver finanziato la nostra ricerca.

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