Un nuovo sistema di irrigazione multi-funzionale del vigneto per far fronte al cambiamento climatico

Il recente report sul clima dell’Intergovernmental Panel on Climate Change tuona: la temperatura superficiale del globo terrestre è stata di 1,09°C più alta nel periodo 2011–2020 rispetto al periodo 1850–1900. L’eccesso di calore registrato negli ultimi decenni, insieme all’intensa radiazione solare e ad elevati deficit di pressione di vapore (VPD), tormentano i vigneti italiani soprattutto dalla fase di pre-invaiatura. Come riportato da diversi autori, quando l’eccesso termo-radiativo incrocia la carenza idrica, ne risulta una miscela esplosiva e la vite (Vitis vinifera L.) risponde a questo stress multiplo attraverso meccanismi attivi e passivi di regolazione stomatica (Tombesi et al., 2016). Questo comportamento, che ha la finalità di ridurre l’embolia dei vasi xilematici, influenza gli scambi gassosi a seconda della fase fenologica e dalla varietà. Alcune di queste, come il Sangiovese, mantengono infatti una buona conduttanza stomatica fino a valori di potenziale del fusto di -1,8 MPa. Altre, come il Montepulciano, chiudono completamente gli stomi a potenziali meno negativi compromettendo la maturazione delle uve. Quando lo stress peggiora, le viti vanno incontro a fenomeni di fotoinibizione e ad un conseguente calo delle rese esacerbato dalla scottatura dei grappoli. Questa condizione si traduce in uve con un basso contenuto di acidi organici, pH elevato e colore alterato dovuto alla riduzione della biosintesi e alla degradazione dei polifenoli. Ne conseguono vini bianchi con scarsa acidità e rossi con scarsa colorazione.

A tal proposito, studi recenti condotti presso l’Università di Bologna hanno messo in luce un effetto positivo dell’abbassamento della temperatura dei grappoli sulla composizione delle uve rosse quando queste superano la soglia critica di 35 gradi Celsius.  Per ridurre l’effetto negativo di queste bizzarie climatiche, sono ora disponibili alcune tecniche agronomiche a breve termine, come l’applicazione fogliare di caolino e zeolite e le tecniche di smart irrigation.

Tra queste, l’applicazione dell’irrigazione climatizzante è stata ampiamente studiata negli anni ’70 e si è dimostrata particolarmente efficace per ridurre lo stress idrico delle piante da frutto. In particolare, l’uso di sprinkler sovrachioma in diverse colture arboree ha mostrato risultati incoraggianti nella riduzione dei danni da calore. Pertanto, negli anni a seguire sono stati sviluppati sistemi di nebulizzazione per raffreddare evaporativamente la chioma delle viti, riducendo allo stesso tempo sia il consumo di acqua che la bagnatura fogliare e di conseguenza le malattie delle piante. Interessanti risultati sul controllo termico sono stati ottenuti su Cabernet Sauvignon in Australia con il sistema suddetto posto all’interno della chioma ma attivato manualmente in base alle previsioni meteorologiche.

Partendo da questi presupposti, il sistema di irrigazione multi-funzionale messo a punto presso l’Università di Bologna e in collaborazione con Rivulis Irrigation ed iFarming srl risulta una soluzione di adattamento al cambiamento del clima in atto ovvero agli effetti negativi delle ondate di calore e della carenza idrica durante la stagione vegetativa in vigneto. Il sistema di irrigazione è definito multi-funzionale perché pur essendo costituito da un’unica linea consente sia la nebulizzazione di acqua sottochioma per il raffreddamento della fascia grappolo che la difesa dai danni da gelate tardive. Le funzioni sono attivate in modo automatico in accordo con i parametri fisici rilevati in continuo da un sistema WSN (Wireless Sensor Network) e attraverso degli attuatori a monte delle elettrovalvole.

Il sistema di nebulizzazione automatico

Il sistema di irrigazione multi-funzionale è composto sia da una rete di sensori che da un attuatore che attiva i nebulizzatori al superamento delle soglie individuate per ciascuna varietà oggetto di studio (Figura 1). In dettaglio, il sistema è composto da una parte hardware:

• una centralina collegata ai sensori (nodi) in grado di registrare in continuo i valori di umidità relativa e temperatura del terreno e della chioma (iFarming srl);
• una linea di irrigazione con nebulizzatori (mod. RIVULIS FLF., Rivulis Irrigation).

La parte software analizza i dati microclimatici e invia gli impulsi ad un’elettrovalvola che regola automaticamente l’apertura e la chiusura del sistema di nebulizzazione. L’impianto funziona attraverso cicli programmati in base alle caratteristiche varietali e si attiva al superamento della soglia di 35 °C.  

Figura 1. Dettaglio del sistema di nebulizzazione.

Esperienze sulla climatizzazione della fascia grappolo presso l’Università di Bologna

Il primo prototipo di sistema di irrigazione climatizzante è stato installato su viti di Sangiovese in vaso nel 2019.  Negli anni successivi il sistema collaudato in vaso è stato implementato in un vigneto di pianura presso la stazione sperimentale di Cadriano su due varietà: il Sangiovese a bacca rossa e il Pignoletto a bacca bianca (Figura 2).

Figura 2. Implementazione del sistema di irrigazione multi-funzionale in vaso e attivazione del sistema di nebulizzazione in campo.

Le viti di Sangiovese in vaso – irrigate fino alla fase di pre-invaiatura – sono state sottoposte ad un regime di restrizione idrica per circa 4 settimane. Nel dettaglio le viti hanno ricevuto durante il mese di agosto il 50% dell’acqua traspirata e sono state distribuite in due tesi: C, controllo; FOG, nebulizzato nella zona del grappolo. Le viti di Sangiovese e Pignoletto in campo sono state sottoposte ad un regime di restrizione idrica dalla fase di pre-invaiatura fino alla raccolta. Anche in questa prova sono state confrontate una tesi di controllo (C) con quella nebulizzata nella zona produttiva (FOG).  

La nebulizzazione della fascia grappolo (FOG) – attivata da remoto e in maniera automatica al presentarsi delle condizioni termo-radiative individuate come critiche – è stata efficace nel ridurre le temperature dell’acino. Il calo termico ha impattato positivamente sulla riduzione dei danni da scottatura e ha determinato un incremento delle rese di circa il 20% rispetto alle viti di controllo. Inoltre, dell’effetto di raffreddamento ha beneficiato l’intera chioma che ha risposto con un positivo incremento degli scambi gassosi (fotosintesi e conduttanza stomatica). Non sono state evidenziate differenze tra le tesi in termini di maturazione tecnologica e fenolica delle uve ma si è registrata una tendenza positiva all’accumulo del colore nelle uve rosse per le viti afferenti alla tesi FOG. In conclusione, il sistema di raffreddamento della fascia grappolo sembra essere un ottimo dispositivo per ridurre l’effetto negativo degli stress multipli estivi.

di Gabriele Valentini

A questo progetto, presentato da Rivulis all’Innovation Challenge Lucio Mastroberardino 2023 – il concorso organizzato all’interno di Enovitis in campo che premia le novità più interessanti destinate ad affrontare le moderne sfide del settore vitivinicolo – è stato riconosciuto il New Technology awards per il valore innovativo della tecnica messa a punto e gli incoraggianti risultati evidenziati.