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Archivio digitale delle tesi discusse presso l’Università di Pisa

Tesi etd-04122021-123347


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
DONNANGELO, ANTONIO
URN
etd-04122021-123347
Titolo
Monitoraggio dello stato idrico del vigneto mediante sensori di campo e telerilevamento con drone
Dipartimento
SCIENZE AGRARIE, ALIMENTARI E AGRO-AMBIENTALI
Corso di studi
PRODUZIONI AGROALIMENTARI E GESTIONE DEGLI AGROECOSISTEMI
Relatori
relatore Caruso, Giovanni
correlatore Silvestri, Nicola
Parole chiave
  • Stem Water Potential
  • stomatal conductance
  • telerilevamento
  • Sistemi Aeromobili Pilotaggio Remoto
  • Crop Water Stress Index
  • dendrometri
  • Maximum Daily Shrinkage
Data inizio appello
10/05/2021
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
10/05/2091
Riassunto
La vite è una coltura tradizionalmente non irrigata che occupa un'area agricola piuttosto estesa nel Mediterraneo. L'utilizzo dell'irrigazione in viticoltura è sempre stato oggetto di ampi dibattiti, ma la vulnerabilità delle principali regioni viticole rispetto alla disponibilità idrica ha comportato una rapida diffusione di questa tecnica con lo scopo di mitigare gli effetti dei cambiamenti climatici e di incrementare la qualità delle uve e del vino. La necessità di ottimizzare l’uso dell’acqua in agricoltura, da un lato, e la variabilità degli effetti dell’irrigazione sulla qualità del prodotto, dall’altro, richiedono una gestione accurata della risorsa idrica attraverso tecniche di monitoraggio precise e di facile applicazione. L’obiettivo di questo lavoro è di confrontare tecniche di monitoraggio dello stato idrico della vite basate su misure distruttive di prossimità, misure non distruttive di prossimità e sul telerilevamento mediante sistemi aeromobili a pilotaggio remoto (SAPR, droni).
La prova è stata condotta per due anni consecutivi presso un vigneto (cv. Sangiovese) commerciale sito in provincia di Livorno. Il vigneto è stato suddiviso in tre settori che ricevevano volumi irrigui differenti tali da differenziare lo stato idrico delle viti. I regimi irrigui imposti erano: piena irrigazione (Full, 100% ET0), irrigazione in deficit (Deficit, circa il 50% della piena irrigazione) e asciutto (Rainfed). Lo stato idrico delle viti e del suolo è stato monitorato mediante la misura del potenziale idrico del fusto (SWP) con camera a pressione di Sholander, della conduttanza stomatica (gs) mediante analizzatore degli scambi gassosi (IRGA InfraRed gas Analyzer), dell’ umidità del terreno mediante sonde posizionate a diverse profondità nel terreno, delle contrazioni giornaliere del fusto (MSD, maximum daily shrinkage) mediante dendrometri posizionati sul tronco e del crop water stress index (CWSI) calcolato a partire da immagini termiche ottenute da una termocamera montata su drone.
I tre regimi irrigui hanno consentito di differenziare in maniera evidente lo stato idrico delle viti, come dimostrato dalle misure di potenziale del fusto misurato durante tutto il periodo irriguo. Il potenziale idrico giornaliero integrato, che fornisce un’indicazione del livello di stress idrico subito dalle viti durante tutto il periodo irriguo, ha mostrato valori di 0.35, 0.80 e 0.79 MPa nelle viti Full, Deficit e Rainfed, rispettivamente, nel 2019 (0.45, 0.86 e 0.86 rispettivamente, nel 2020). Anche i valori di conduttanza stomatica misurati mediante IRGA hanno confermato la differenziazione tra le tesi irrigue, anche se in maniera meno evidente tra le tesi in deficit e quelle in asciutto. Gli andamenti di umidità del terreno misurati mediante sensori di umidità posti a diverse profondità sono risultati coerenti con gli apporti irrigui somministrati e con le precipitazioni. Durante i periodi in cui non si sono registrate precipitazioni il contenuto idrico volumetrico del suolo misurato nella zona di profondità tra 30 e 40 cm era pari a 33.6, 20.9 e 17.2 % nella tesi Full, Deficit e Asciutto, rispettivamente (media fra gli anni). I dendrometri posizionati sul tronco hanno registrato contrazioni massime giornaliere mediamente pari a 42.3, 74.5 e 73.2 μm nelle viti Full, Deficit e Rainfed, rispettivamente. Questa tipologia di sensori ha mostrato una buona sensibilità nell’evidenziare fenomeni di stress idrico ma, al tempo stesso, una elevata variabilità tra le viti della stessa tesi irrigua. L’uso della camera termica montata su drone ha consentito di monitorare simultaneamente, in un unico volo, tutte le viti presenti nel vigneto e appartenenti alle diverse tesi irrigue. Il confronto tra i valori di CWSI e quelli di potenziale idrico del fusto e hanno evidenziato una buona correlazione (R2= 0.72). Anche gli andamenti del CWSI sono stati coerenti con gli andamenti di SWP durante il periodo irriguo nel 2020.
I risultati di questa sperimentazione hanno confermato l’affidabilità di indicatori classici per la stima dello stato idrico della vite come il potenziale idrico del fusto e la conduttanza stomatica evidenziando, tuttavia, le problematiche tecniche di utilizzo legate al tempo necessario per i rilievi e al costo della strumentazione. I sensori di campo per la misurazione in continuo dello stato idrico della pianta hanno evidenziato una buona sensibilità nella discriminazione precoce dello stress idrico ma ulteriori accorgimenti si rendono necessari in fase di installazione e scelta delle piante al fine di ridurre la variabilità dei dati. Il monitoraggio dello stato idrico mediante telerilevamento con drone e camera termica si è dimostrato efficiente nell’individuazione di singole viti, o intere aree del vigneto, soggette a carenza idrica. Ulteriori indagini sono necessarie in merito alla possibile integrazione tra i dati acquisiti in continuo da sensori di campo e quelli telerilevati da drone.
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