Zonazione vigneti tramite EMI

I vantaggi della tecnica “Emi” che utilizza la misura della conducibilità elettrica apparente per investigare sulla variabilità spaziale dei parametri…

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I vantaggi della tecnica “Emi” che utilizza la misura della conducibilità elettrica apparente per investigare sulla variabilità spaziale dei parametri fisici, chimici e biologici del suolo in maniera non invasiva

L’articolo Zonazione vigneti tramite EMI è un contenuto originale di Vigne Vini.

La resa di una coltura dipende da innumerevoli fattori tra cui molti legati, direttamente o indirettamente, alle proprietà fisiche, chimiche e biologiche del suolo. Di conseguenza, conoscere tali proprietà e la loro variabilità nello spazio e nel tempo può permettere di comprendere le complesse interazioni tra suolo-coltura-atmosfera e scegliere una appropriata strategia di gestione del vigneto.

Nessun prelievo, nessuna trivella

I metodi convenzionali di indagine del suolo sono generalmente basati sul prelievo di campioni tramite trivelle e successiva analisi in laboratorio o su ispezione di profili di suolo ottenuti tramite lo scavo di una trincea. Questi metodi oltre che laboriosi ed impegnativi richiedono anche buone dotazioni finanziarie. Negli ultimi anni una tecnica di indagine di tipo geofisico, non invasiva, conosciuta come ElettroMagnetismo Indotto (EMI) per la sua velocità di acquisizione, facilità di uso, grande volume di dati geo-referenziati raccolti e basso costo relativo, è stata proposta per comprendere la variabilità spazio-temporale di alcune importanti proprietà del suolo su una superficie variabile da piccola parcella a qualche decina di ettari (Toushmalani 2010).

Il sensore EMI, senza un diretto contatto con il volume di suolo osservato, misura la conducibilità elettrica apparente (ECa) media di una intera colonna di suolo di profondità variabile in funzione della frequenza dell’onda elettromagnetica utilizzata. La ECa varia al variare del contenuto idrico, del tipo e della concentrazione in ioni solubili, della temperatura, del contenuto e del tipo di argilla (Doolittle e Brevick 2014). La ECa è stata messa in relazione con altre proprietà del suolo come ad esempio: la respirazione del suolo e la sostanza organica (Lardo et al. 2015a, b), la popolazione di lombrichi (Lardo et al. 2012) ed inoltre, densità apparente, struttura, capacità di scambio cationico, pH, CaCO3 ed altri composti organici (anche inquinanti) o inorganici (Doolittle e Brevick 2014).

Una “Tac” con data logger e gps

L’acquisizione dei dati avviene in continuo trasportando l’elettromagnetometro, a velocità costante ed a circa 20-30 cm di distanza dal suolo, lungo un reticolo pre-impostato il più possibile regolare. Gli elettromagnetometri attualmente in commercio sono dotati di data loggers e di global position system (GPS) interno o possono comunicare via bluetooth con apparati GPS esterni. Il modello utilizzato (Profiler EMP-400, Geophysical Survey System Inc., Nashua, USA) ha in dotazione un palmare con GPS, data logger e un diplay/keypad integrati ed utilizzati dall’operatore anche per il settaggio dell’elettromagnetometro. Il profiler EMP-400 è un sensore multi-frequenza (l’operatore può scegliere tre diverse frequenze da 1 a 16 kHz) la cui profondità di indagine può arrivare fino a circa 1,7 m in funzione della frequenza impostata (secondo la relazione di calcolo della skin-depth per una corrente elettrica alternata che attraversa un mezzo omogeneo a frequenze inferiori corrispondono profondità maggiori) e della conducibilità del mezzo.

Nelle applicazioni effettuate dagli autori le frequenze di acquisizione sono state 14 kHz, 7 kHz e 3 kHz corrispondenti a profondità via via maggiori non esattamente determinabili a causa della notevole variazione dei valori di conducibilità elettrica dei principali componenti del suolo (ad esempio le particelle fini, argille, hanno una conducibilità superiore rispetto allo scheletro che all’opposto è scarsamente conduttivo).

Durante la misura occorre tener conto che il segnale elettromagnetico in uscita ed in entrata dallo strumento può essere notevolmente disturbato dalla presenza di altri campi elettromagnetici (elettrodotti) o dalla presenza di strutture interrate (solette o paletti in cemento armato, gasdotti, rottami metallici, ecc.), mentre in suoli con elevate concentrazioni saline (conducibilità elettrica dell’estratto saturo di suolo – ECe > 100 mS m-1) le variazione del campo elettromagnetico non sono più proporzionali alla ECa (Doolittle e Brevick 2004). Praticamente, in caso di vigneto con filari regolari e pali in cemento o in metallo è opportuno campionare solo al centro dell’interfilare e successivamente provvedere ad eliminare i dati anomali dovuti alla porzione interrata dei pali di sostegno (Fig. 1).

ECa e contenuto idrico del suolo

Una dettagliata ed accurata descrizione della variazione del contenuto idrico del vigneto è di grande interesse per: ottimizzare le operazioni in campo, anche secondo i concetti di agricoltura di precisione; regolare la risposta vegetativa, produttiva della vite e la qualità delle uve.

Studi recenti hanno messo in evidenza che i valori di ECa sono principalmente influenzati dal contenuto idrico del suolo che preso a sé può spiegare fino al 70% la variabilità in ECa presente nel campo (Brevik et al. 2006).

Sulla base di queste conoscenze sono state eseguite indagini su alcuni suoli di aziende viti-vinicole dell’area Cilentana (Pastrore et al. 2015) e Metapontina. In Figura 2, si riporta la variazione di ECa di un vigneto situato in Francia (San Victor la Coste, Languedoc Roussillon) di circa 1 ha, coltivato a Grenache/SO4 con piante distanti 1 × 2,5 m (Lardo et al. 2012).  Contemporaneamente su circa 62 punti, georeferenziati, dell’appezzamento sono stati prelevati, fino alla profondità di 60 cm, altrettanti campioni di suolo. Ogni campione è stato suddiviso in tre sub-campioni in relazione alla profondità (0-20, 20-40 e 40-60 cm).

Lo studio ha messo in evidenza che la variabilità del contenuto idrico del suolo varia linearmente (Tab. 1) con la conducibilità elettrica apparente (ECa) misurata mediante EMI, infatti zone con maggiore conducibilità corrispondono a zone con maggiore contenuto idrico (Fig. 2). Pertanto, dopo una opportuna calibrazione l’EMI può essere proposta per ottenere in output mappe su supporti digitali, ecc. utilizzabili anche in un’ottica di gestione di precisione.

ECa e respirazione del suolo

La respirazione del suolo, che consiste in un rilascio di CO2 nell’atmosfera, è imputabile al metabolismo delle parti ipogee della pianta e dei microorganismi simbionti, al metabolismo degli altri microorganismi del suolo e, in misura più limitata, ai processi fisico-chimici della matrice organica e minerale. La sua stima può, quindi, fornire preziose informazioni, ad esempio, sul processo di mineralizzazione, sull’attività radicale, ecc.

Il tasso di respirazione è influenzato dalle caratteristiche fisico-chimiche del suolo, dalle variabili atmosferiche (radiazione solare, temperatura ed umidità dell’aria), dalla tecnica colturale (lavorazioni, tipo di metodo irriguo, fertilizzazione organica o minerale, ecc.) e dalle piante che insistono sull’unità di superficie di suolo (stadio di sviluppo, forma di allevamento ecc.). La grande variabilità spazio-temporale dei fattori esposti pone dei problemi di rappresentatività del dato puntuale misurato rispetto all’intero vigneto indagato. Per ottimizzare il campionamento, contenendo al minimo la perdita di informazioni e l’errore di spazializzazione del dato, sono disponibili anche alcuni software che utilizzando valori georeferenziati di ECa, acquisiti mediante EMI, propongono un certo numero di siti di campionamento variabile anche in base alla precisione desiderata.

Uno studio condotto in un vigneto irrigato della varietà Aglianico/1103P nel Metapontino (Lardo et al. 2015b), ha avuto l’obiettivo di stimare la variazione della respirazione del suolo del vigneto mediante l’uso di una strumentazione portatile (LI-COR 6400-09), e ricercare una relazione tra respirazione del suolo ed ECa (misurata attraverso l’uso di EMI Profiler EMP-400) in grado di garantire una coerente spazializzazione del dato. Anche in questo caso è stata riscontrata una significativa relazione lineare tra la respirazione del suolo ed i valori di ECa (Fig. 3). E’ stato possibile dunque spazializzare le informazioni puntuali acquisite e creare la mappa di respirazione totale definendo con maggiore precisione le emissioni in atmosfera di CO2 da parte del suolo del vigneto (respirazione autotrofa ed eterotrofa) in un periodo di 30 mesi.

Conclusioni

I risultati delle attività sperimentali evidenziano e confermano come la tecnica EMI può essere utilizzata per investigare sulla variabilità spaziale dei parametri fisici, chimici e biologici del suolo. Attraverso l’uso di tecniche geofisiche non invasive, a nostro parere, sarà possibile ridurre le campagne di misura che normalmente comportano impegni in manodopera e costi, evitare la distruzione dei campioni e la perdita degli stessi (grappoli soprattutto) ottenendo una maggiore risorsa informativa utile per calibrare le operazioni colturali nel vigneto. Si potrà intervenire nell’ interazione suolo-pianta per migliorare, dapprima, lo stato fisico-chimico e biologico del suolo e di conseguenza la qualità delle uve e le rese unitarie.

 

Leggi l’articolo completo su VigneVini n. 5/2016.

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