Appunti di agronomia

ACQUA

L’acqua nel terreno:

 La soluzione circolate rappresenta la fase liquida del terreno e la sua esistenza è fondamentale per la

vita delle piante

 Tutti i fenomeni chimico-fisici e biologici del suolo sono legati al grado di umidità di esso,

raggiungono la massima efficienza quando la macroporosità è occupata dalla fase aereiforme e la

microporosità da quella liquida

 Il controllo del rapporto tra la fase liquida e la fase gassosa investe una delle problematiche più

rilevanti della tecnica agronomica: da una parte occupandosi delle pratiche atte ad impedire il

ristagno e dall’altra delle tecniche che permettono di tesaurizzare l’acqua limitandone la sua

dispersione

Tensione d’acqua nel terreno

La soluzione circolante è soggetta ad una serie di forze che la trattengono in loco o che tendono ad

asportarla. Le piante quindi per poter assorbire liberamente l’acqua dal terreno devono poter vincere queste

forze

Potenziale idrico: quantità di energia posseduta dall’acqua

Forze in campo:

 Coesione: è dovuta all’attrazione elettrostatica tra i dipoli dell’acqua

 Adesione: è dovuta all’attrazione tra i dipoli e le superfici solide del terreno

 Cariche elettriche: degli ioni che attirano i dipoli dell’acqua con forze diverse

La combinazione tra queste forze da origine all’importante fenomeno della capillarità che permette i

movimenti dell’acqua all’interno del terreno

Le forze in campo possono essere analizzate da altri punti di vista:

 Matriciali: prodotte dall’interazione dell’acqua con le superfici della matrice solida del terreno.

Queste forze diminuiscono l’energia libera dell’acqua e si abbassa cosi il suo potenziale

 Osmotiche: prodotte dai Sali disciolti nella soluzione circolante

 Gravitazionale: dipende dal peso del liquido e quindi dall’attrazione terrestre

Acqua e porosità:

La porosità esprime il volume degli spazi vuoti del terreno come rapporto percentuale sul volume totale

Strati del contenuto idrico del suolo:

1) Stato di saturazione, capacità idrica massima

 Quando tutta la porosità del terreno è riempita dall’acqua, la forza di gravità, richiama

l’acqua presente nei macropori. Se la percolazione è troppo lenta, l’acqua riempie tutti gli

spazi vuoti del terreno fino ad affiorare a superficie

 Il potenziale idrico in questo stato è uguale a zero

1) Capacità idrica in campo (CIC)

 Quando l’acqua contenuta nei macropori è sgrondata, i macropori sono occupati dall’aria,

mentre i micropori sono pieni d’acqua, le piante possono estrarre acqua dal suolo con

estrema facilità, ed il terreno viene detto a capacità di campo. In pratica è la quantità di

acqua massima che le forze di capillarità sono in grado di trattenere in seno al terreno

contrastando la forza di gravità. Si definisce anche come capacità idrica relativa o potere di

ritenzione

Punto di appassimento (PA)

Quando la forza di gravità non è più in grado di sottrarre acqua, il prolungato consumo idrico per

traspirazione da parte della vegetazione o evaporazione è in grado di prosciugare ulteriormente il terreno.

Man mano che l’umidità decresce, soltanto una sottile pellicola d’acqua aderisce alle particelle del suolo, ed

il terreno viene detto al punto di appassimento

Riserva utilizzabile (RU):

CIC e PA

L’acqua compresa tra questi due limiti costituisce la riserva massima che il terreno è in grado di

immagazzinare e mettere a disposizione per le radici delle piante: la riserva utilizzabile (RU) o

semplicemente l’acqua disponibile per le colture

Conoscere CIC e RU è importante in quanto:

 L’umidità assoluta di un terreno non dà l’idea di quanta acqua può essere disponibile per le piante

 Ad una stessa umidità in terreni di natura diversa corrispondono diversi stati idrici

Non tutte le colture hanno la capacità di sfruttare a pieno la RU, dipende dalla capacità di estrazione,

caratteristica di ogni specie

L’acqua nella pianta:

Funzioni:

 Reazioni biochimiche: la maggior parte dell’acqua è contenuta nelle cellule e costituisce il mezzo

ideale per queste reazioni

 Fotosintesi: in conseguenza alla fotolisi fornisce H+ per la riduzione della CO2 nel processo

fotosintetico

 Solvente: per il trasporto dei nutrienti e degli assimilati, dalle radici alle foglie e viceversa

 Mantenimento della turgidità: è una condizione fondamentale per la regolazione dell’apertura e

chiusura degli stomi. L’acqua che svolge le funzioni di turgore cellulare, ammonta a meno del 5% di

quella assorbita durante la vita della coltura. E’ importante per la espansione delle cellule e per il

mantenimento della forma dei tessuti vegetali

 Traspirazione: consiste nella perdita di vapore acqueo attraverso gli stomi. Durante una giornata di

estate, una coltura nella condizione di “canopy chiusa” traspira mediamente 5 mm di acqua,

equivalenti a 50.000 litri di acqua per ettaro

Trasporto di acqua nella pianta:

Le perdite di acqua attraverso gli stomi determinano un gradiente di potenziale idrico. Lungo questo

gradiente, l’acqua si muove, attraverso il sistema suolo-pianta-atmosfera, da zone con potenziale idrico più

elevato a zone con potenziale idrico più basso

All’interno della pianta, l’acqua persa attraverso gli stomi, richiama acqua dalle cellule adiacenti, che a loro

volta richiamano acqua dai vasi xilematici

Se il terreno non viene fornito di acqua, il consumo protratto da parte delle piante determina un progressivo

abbassamento del potenziale idrico del terreno, tale che la pianta non riesce più a portare il suo potenziale

idrico al di sotto di quello del terreno, la pianta appassisce, è costretta a chiudere gli stomi e quindi ad

interrompere l’assimilazione della CO2

Il sistema di apertura e chiusura degli stomi è indispensabile per prevenire la completa disidratazione della

pianta in condizioni di scarsità di acqua

Componenti di un bilancio idrico di una coltura

ΛS= P+I+C-T-E-D +/-R

 P: precipitazioni

 I: irrigazione

 C: risalita capillare da strati del suolo sottostanti più umidi, che possono essere in contatto con la

falda acquifera

 R: scorrimento superficiale di acqua di pioggia o irrigazione che giungono al terreno in quantità tali

da superare la velocità di infiltrazione nel suolo

 T: traspirazione da parte della canopy

 E: evaporazione da parte del suolo

 D: drenaggio attraverso la percolazione ad orizzonti di suolo non raggiunti dalle radici

ΛS= variazione del contenuto idrico del suolo

Le profondità degli apparati radicali sono legate al tipo di suolo, è importante che raggiungano la massima

espansione in corrispondenza della LAI

Domanda e offerta di acqua

Evatraspirazione:

 Indicata come ET, è la quantità di acqua espressa in mm che, nell’unità di tempo, dal terreno passa

allo stato di vapore per effetto congiunto della traspirazione, attraverso le piante, e dell’evaporazione

direttamente nel terreno

 È quindi la domanda di acqua cumulativa da parte dell’atmosfera. L’entità di evatraspirazione

dipende dalla domanda evaporativa da parte della atmosfera e dal controllo operato dagli stomi sulla

base della disponibilità idrica del suolo

ET dipende:

 Fattori pedologici: in quanto è strettamente legata alla dinamica dell’acqua nel suolo e collegata alla

granulometria

 Fattori climatici: è più intensa durante il giorno ed in particolare nei climi più caldi, asciutti e

ventosi: diminuisce di intensità durante la notte, nei mesi più freddi, nelle giornate umide, con il

cielo coperto ed in assenza di vento. Tanto la traspirazione come l’evaporazione sono processi che

assorbono calore dall’esterno quindi tra i fattori climatici che influenzano la ET sono da ricordare:

La temperatura

Umidità atmosferica

Vento

Pressione atmosferica

 Fattori biologici: intesi come ideotipo la pianta che nel suo complesso a seconda del peso di caratteri

come:

Apparato radicale

Sviluppo e portamento della vegetazione

Tipologia e numero di stomi fogliari per unità di superficie

Stato sanitario

Fisiologia della pianta

 Fattori agronomici: la tecnica colturale è di fondamentale importanza per contenere l’effetto

determinato sull’ET dagli altri fattori. Tra i più importanti sono da ricordare:

L’investimento, che influisce sulla LAI

Le lavorazioni

Diserbo

Inerbimento

Irrigazione

Concimazione

Potatura

Siepi frangivento

Evaporazione potenziale (ETP)

Fa riferimento ad una condizione ambientale standard in cui non si considera l’influenza dei fattori

agronomici, biologici, pedologici ed una parte di quelli climatici

La finalità di questa variabile è di rendere comparabili, nel tempo e nello spazio, i valori di evaporazione

Questo parametro varia nel tempo e nello spazio, ma è del tutto indipendente dalle colture e tecniche

colturali utilizzate

Evaporazione effettiva o reale (ETR)

Poiché molte piante raggiungono altezze maggiori rispetto a quella di riferimento, l’(ETR) della coltura può

essere ottenuta moltiplicando il valore di ETP per opposti coefficienti colturali Kc, calcolati in funzione delle

diverse colture ed in ambienti pedoclimatici definiti

ETR=ETP x Kc

L’ETR è il quantitativo di acqua perso nell’unità di tempo

Il Kc è determinato sperimentalmente per ogni coltura, differenziato per le fasi fenologiche e può cambiare

in funzione delle caratteristiche ambientali. E’ una variabile climatica che si utilizza ai fini pratici per il

calcolo del bilancio idrico di una coltura come conseguenza per lo studio dei fabbisogni di acqua delle

colture agrarie di una zona e stimare in tal modo la richiesta di irrigazione

I coefficienti colturali sono:

 Inferiori all’unità quando la coltura è nelle prime fasi dello sviluppo, in questo caso l’ET è

riconducibile sostanzialmente all’evaporazione del terreno

 Superiore all’unità quando le colture raggiungono il pieno stadio di sviluppo vegetativo

Efficienza nell’uso dell’acqua

 Il controllo dell’apertura degli stomi è il principale meccanismo attraverso il quale le piante regolano

le perdite di acqua dovute alla traspirazione. L’apertura degli stomi implica sempre un complesso tra

la diminuzione delle perdite di acqua e l’aumento della assimilazione della CO2

 Il rapporto fra traspirazione ed assimilazione viene espresso:

 TAR= (Kg acqua traspirata)/(Kg CO2 assimilata)

 Oppure, dopo aver effettuato la conversione della CO2 in biomassa

Coefficiente di traspirazione (TC), espressa in Kg

TC= acqua traspirata/biomassa prodotto

Fattori che influenzano la efficienza dell’uso dell’acqua

 Della località

 Dall’annata

 Il WUE diminuisce all’aumentare del deficit di tensione di vapore dell’atmosfera. Di conseguenza, a

parità di specie, la WUE sarà più elevata in pianura padana e più bassa in ambiente desertico

 Con alti livelli radiazione incidente la pianta raggiunge lo stato di saturazione luminosa, si registra

un incremento della traspirazione ed una diminuzione della WUE

 Piante C3 e piante C4: poiché la PEP carbossilasi possiede maggiore affinità per la CO2 rispetto al

rubisco, ne deriva che le piante C4 possono permettersi una minore apertura stomatica e quindi

realizzano, a parità di CO2 assimilata un uso più efficiente dell’acqua

Produzione limitata dall’acqua

 Gli stomi controllano sia la traspirazione che l’assimilazione della CO2, di conseguenza, quando la

pianta riduce la traspirazione riduce proporzionalmente anche l’assimilazione della CO2

 In ambienti dove le risorse idriche sono limitate, esiste il problema di ottimizzare lo sfruttamento

della poca acqua disponibile con la scelta delle specie adattate

 Alcune specie evitano la siccità, ad esempio con una ridotta lunghezza del ciclo biologico

Altre specie tollerano la siccità poiché sono dotate di particolari adattamenti morfologici:

 Foglie rivestite di peluria o di spessi strati di cera

 Radici che penetrano più profondamente nel terreno

Aspetti fisiologici:

 Possibilità di entrare in stato di quiescenza e riprendere il ciclo vegetativo quando le condizioni

sono favorevoli. Un buon esempio è quello del sorgo rispetto al mais

In condizioni di ridotta disponibilità, le colture possono trarre notevole vantaggio da una ridotta densità di

semina, che consenta a ciascuna pianta di avere a disposizione di una maggior superficie di terreno

Qualità dell’acqua in campo zootecnica

Il mancato rispetto delle caratteristiche qualitative dell’acqua somministrata agli animali comporta problemi

sanitari, riduzione delle prestazioni produttive, alterazione della qualità dei prodotti e danni ad attrezzature e

impianti

Un esempio: linee guida per il bovino

 Valori di PH al di fuori dell’intervallo 6.5-8-5 causano problemi metabolici, di fertilità e la riduzione

della produzione di latte

Acque particolarmente dure possono essere poco digeribili, provocare una diminuzione all’assorbimento

intestinale degli oligoelementi presenti nelle razioni e favorire la formazione di incrostazioni calcaree

all’interno delle tubazi

AMBIENTE ATMOSFERICO E CLIMA

La vita delle piante è fortemente influenzata dalla variabilità dei fattori atmosferici e climatici in cui il

dominio sfugge al controllo dell’uomo salvo casi di limitata estensione (serre)

L’atmosfera è l’involucro gassoso che avvolge la terra nel quale vivono le piante. In essa avvengono le

relazioni tra il vegetale ed i fattori climatici

 Ionosfera (oltre 75 km di altezza)

 Stratosfera (da 25 a 75 km)

 Troposfera (da 0 a 25 km) dove sono presenti degli esseri viventi grazie alla temperatura media

annuale di +12°

L’atmosfera:

 Pur essendo caratterizzata da una struttura abbastanza complessa presenta al suolo una composizione

stabile

 Per il 99% dell’aria è secca, è costituita da una mescolanza gassosa di N2 e O2

 Questi due gas esercitano poca influenza sul tempo atmosferico

 Il restante 1% circa dell’aria secca ha una grande importanza da un punto di vista meteorologico

Clima

Il clima è l’insieme dei fenomeni metereologici che caratterizzano lo stato medio dell’atmosfera e le sue

variazioni in una determinata area o regione

Si parla di:

 Macroclima quando ci si riferisce ad un’area molto vasta

 Clima locale se interessa una località

 Microclima quando si riferisce ad un ambiente delimitato es: serra

Il complesso delle condizioni metereologiche deve essere considerato sotto una duplice funzione:

 Di abitabilità: massa d’aria, T°, umidità, vento ed idrometeore

 Di nutrizione (luce, calore, ossigeno, CO2 ecc..)

La climatologia descrive il passato cercando di caratterizzare le tipologie e le caratterizzazioni climatiche

La meteorologia studia il divenire dei processi che si svolgono nell’atmosfera in modo da prevedere

l’evoluzione del tempo anche se per un arco di tempo molto limitato

Fattori che influenzano l’abitabilità del clima:

 Temperatura dell’aria

 Umidità dell’aria

 Luce

 Precipitazioni

 Venti

 Pressione atmosferica

Umidità relativa dell’aria: quantità di vapore acqueo presente nell’atmosfera in rapporto al quantitativo

massimo che ne potrebbe contenere a quelle determinate condizioni

L’umidità relativa, unitamente al vento, esercita una grande influenza sulla traspirazione

Idrometeore o precipitazioni:

Si verificano quando una massa d’aria, satura di umidità, è interessata da abbassamento di temperatura, che

se lieve, provoca la caduta di pioggia, se forte, grandine o neve

Data la sua variabilità quantitativa, a volte il vapore acqueo non è indicato tra i componenti dell’aria, ma la

sua presenza è di forte interesse per il ciclo dell’acqua

La piovosità:

Sommatoria delle quantità di pioggia registrata in ogni singolo evento di precipitazioni nel corso dell’anno

La quantità di precipitazioni è espressa in mm e può essere rapportata, a giorni, decadi mesi ed anni

La FAO in funzione delle precipitazioni annue distingue:

 Zone aride = meno di 250 mm

 Zone subaride = fra 500 e 750 mm

 Zone subumide = fra i 500 e 750 mm

 Zone umide = superano i 750 mm

Regime pluviometrico

Distribuzione media pluriennale delle piogge nei diversi mesi dell’anno che si verifica in un determinato

ambiente

Conoscere la quantità delle precipitazioni e la loro ripartizione nell’arco dell’annata è di assoluto interesse

per l’attività agricola

Intensità di pioggia è espressa in mm di acqua caduti in un’unità di tempo

Pioggia utile: come la quantità di acqua piovana che può essere utilizzata dalle piante in quanto trattenuta dal

terreno nello strato interessato dalle radici

In termini quantitativi ed ai fino di un utile rifornimento idrico del terreno, l’intensità di pioggia è

considerata accettabile quando è inferiore o uguale alla capacità di infiltrazione del suolo e si esprime in

mm/h

Vento:

Fattore climatico importante in particolare nelle realtà agricole ove soffia con frequenza ed a volte con

elevata intensità

 Causare danni