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Root zone soil moisture Estimates at the daily and agricultural parcel scales for Crop irrigation management and water use impact – a multi-sensor remote sensing approach

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Nuovo algoritmo per il telerilevamento porta la misurazione diretta dell’umidità del suolo un passo più vicino alla realtà

L’incremento dell’efficienza nell’uso dell’acqua in agricoltura è collegato alla scarsità idrica e alla siccità. Un’iniziativa dell’UE intendeva ottimizzare la gestione dell’irrigazione agricola adattando l’irrigazione al fabbisogno idrico delle colture durante l’intera stagione della crescita.

Alimenti e Risorse naturali

La regione del Mediterraneo è una delle aree più sensibili ai cambiamenti climatici. Le temperature più alte ridurranno le risorse idriche, mentre maggiori precipitazioni comprometteranno il potenziale di irrigazione e i piani di espansione, e aumenteranno la competizione e i conflitti relativi alle risorse d’acqua limitate. D’altro canto, le valutazioni delle prestazioni dell’irrigazione sulla scala del campo mostrano una discrepanza tra fabbisogno di irrigazione e la quantità di acqua irrigua che viene in effetti applicata. L’eccessiva irrigazione delle colture comporta un incremento sia nell’uso dell’acqua che degli inquinanti esportati, mentre un’irrigazione insufficiente significa una riduzione nella resa della coltura. Il progetto REC, finanziato dall’UE, ha proposto «una soluzione all’avanguardia per il bisogno di umidità del suolo nella zona delle radici sulla scala del campo, per la gestione dell’irrigazione mediante lo sviluppo di un algoritmo innovativo e operativo», dice la coordinatrice dott.ssa Maria Jose Escorihuela. Per la prima volta, questo algoritmo stima la tempistica e la quantità dell’irrigazione nel corso di un’intera stagione agricola. «Il monitoraggio dell’irrigazione è essenziale per una gestione efficiente delle risorse idriche sia nelle regioni aride che in quelle semi-aride».

Metodologie di telerilevamento e dati satellitari per gestire meglio l’irrigazione delle colture

Il team di REC ha effettuato le sue ricerche usando osservazioni di telerilevamento raccolte dai satelliti Soil Moisture Ocean Salinity, Sentinel 1, 2 e 3 e Landsat, tra gli altri. Ha convalidato le conclusioni in una moderna zona irrigata a Segarra-Garrigues, in Spagna, e in un perimetro irrigato della piana di Haouz in Marocco, una parte del bacino idrico Tensift. «L’idea di base è quella di ricavare una prima stima approssimativa dell’umidità del suolo nella zona delle radici, integrare queste osservazioni in un modello che simula i flussi idrici della coltura durante tutta la stagione, e ricavare l’irrigazione come una differenza tra le stime giornaliere dell’umidità del suolo nella zona delle radici», spiega il dott. Olivier Merlin, ricercatore del progetto. Il modello è molto efficiente per le quantità di irrigazione (correlazione di 0,9 ed errore di 40 mm) stagionali accumulate (inclusi gocciolamento e allagamento), mentre si ottengono errori accettabili (0,5 e 30 mm) per le irrigazioni accumulate nel corso di 2 settimane. L’umidità del suolo nella zona delle radici e l’evapotraspirazione, ossia il ritorno di vapore acqueo verso l’atmosfera mediante evaporazione dalle superfici di terreno e acqua, quotidiane simulate dalle irrigazioni ricavate sono vicine a quelle stimate grazie a irrigazioni reali. La ricerca dimostra l’utilità dei dati satellitari per stimare l’irrigazione, e conseguentemente per meglio definire il bilancio idrico sopra le aree agricole. Mostra inoltre che sia possibile prevedere notevoli miglioramenti su scale temporali quotidiane e settimanali riducendo il tempo che intercorre tra le revisioni dei dati del telerilevamento.

Approcci innovativi rispondono alle esigenze della gestione dell’irrigazione

Inoltre, i partner del progetto hanno sviluppato nuove metodologie e hanno migliorato gli approcci attuali per stimare l’umidità del suolo superficiale. Il telerilevamento ad alta risoluzione dell’umidità del suolo superficiale può essere adesso fornito ogni 3 giorni con qualsiasi condizione meteorologica. Dettagliati esperimenti sul campo hanno del tutto convalidato umidità del suolo e flussi idrici che coprono un’ampia gamma di configurazioni dell’umidità del suolo e dell’irrigazione. «REC ha fornito le condizioni per compiere un importante passo in avanti nella stima del telerilevamento per l’umidità del suolo nella zona delle radici su scala giornaliera e del lotto agricolo per la gestione dell’irrigazione delle colture», conclude la dott.ssa Escorihuela. «Di conseguenza, ha gettato le fondamenta per un sistema completo di gestione dell’irrigazione basato sul telerilevamento che migliora l’affidabilità delle decisioni riguardanti l’efficienza dell’utilizzo dell’acqua in agricoltura». Questa ricerca è stata intrapresa con il supporto del programma Marie Curie.

Parole chiave

REC, umidità del suolo, coltura, gestione dell’irrigazione, umidità del suolo nella zona delle radici, agricoltura, algoritmo per il telerilevamento

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