Fabbisogno idrico del mais e sistemi di irrigazione

Come progettare un piano di irrigazione per il mais e quali sono i sistemi di irrigazione disponibili?

Per evitare di stressare la coltura, gli agricoltori devono progettare un piano di irrigazione appropriato che copra il fabbisogno idrico del mais nelle diverse fasi di sviluppo durante la stagione. Uno stress idrico continuo influisce sulla crescita, sulla robustezza e sulla resistenza della coltura ad altri stress abiotici e biotici, riducendo infine la resa del raccolto.

Una coltura irrigata nella stagione secca richiederà tra le 5 e le 7 tonnellate di acqua per ettaro, mentre per l’intera stagione di crescita la quantità totale oscilla tra le 6 e le 9 tonnellate di acqua per ettaro.  

Piano di irrigazione per il mais

La quantità di acqua erogata alle piante attraverso l’impianto di irrigazione dipende da quanto segue:

• Tipo di suolo (capacità di ritenzione idrica del suolo, contenuto di umidità del suolo)

Il tipo di terreno non deve essere trascurato nel calcolo delle quantità d’acqua necessarie. Ad esempio, i terreni sabbiosi possono richiedere fino a 8 volte più acqua rispetto ad altri tipi di terreno (1).

• Condizioni ambientali e precipitazioni (influenzano l’intensità dell’evaporazione e bilanciano l’apporto d’acqua necessario per l’irrigazione)
• Obiettivi varietali e di resa – aspettative
• Data di semina (le colture seminate in anticipo avranno bisogno di meno acqua per l’irrigazione)
• L’efficienza dell’irrigazione. In generale, è meglio utilizzare una quantità d’acqua medio-bassa per ogni applicazione, soprattutto nei terreni più leggeri. In particolare, nelle linee guida per i coltivatori di mais, il governo australiano sottolinea che applicazioni di 25 mm sono più efficaci di grandi sessioni di irrigazione con più di 33 mm di acqua. (2)

Nei mesi con temperature elevate e precipitazioni scarse o assenti, il fabbisogno idrico delle piante di mais ben coltivate può raggiungere i 60 mm a settimana (circa 2-3 litri al giorno). L’agricoltore può utilizzare l’approccio del bilancio idrico per trovare la giusta quantità d’acqua da aggiungere con l’irrigazione e formare il piano più appropriato per ogni campo (Per saperne di più leggi qui) (2).

Per rafforzare e correggere i risultati dei calcoli ottenuti con il metodo sopra descritto, l’agricoltore può utilizzare dei sensori di umidità del suolo. I tensiometri sono l’opzione più economica ma più affidabile (costano poche centinaia di dollari). Naturalmente, bisogna tenere presente che l’installazione e la manutenzione di tali sensori possono costare fino a 110 dollari all’anno (3).

Fasi fenologiche  e fabbisogno idrico del mais

È molto importante che l’agricoltore conosca le fluttuazioni del fabbisogno idrico della coltura durante la stagione di crescita e sappia quali sono i periodi più cruciali in cui il fabbisogno idrico deve essere soddisfatto a sufficienza. A seconda della disponibilità di acqua di irrigazione, l’agricoltore può applicare da 3 a 9 (o 11 per i terreni leggeri) sessioni di irrigazione durante la stagione di crescita del mais. La prima irrigazione deve essere applicata prima o subito dopo la semina per migliorare il contenuto idrico del suolo e favorire la germinazione dei semi. In ogni caso, altre 1 o 3 irrigazioni dovrebbero coprire il fabbisogno della pianta alla fine della stagione vegetativa e della fioritura, mantenendo l’umidità del suolo fino al 60%. Di solito, l’apporto idrico si interrompe dopo la fase di fioritura. È fondamentale tenere presente che qualsiasi piano di irrigazione che non copra interamente il fabbisogno della coltura durante ogni fase di crescita comporterà una certa perdita di resa (1).

Il fabbisogno idrico delle piante cambia durante la stagione di crescita. Man mano che le piante sviluppano una superficie fogliare più ampia, aumenta anche la richiesta di acqua, che si avvicina al massimo consumo idrico quando la superfice fogliare è completamente cresciuta (40-60 giorni dopo la semina). Il mais raggiunge il suo massimo fabbisogno idrico ed è molto sensibile alla carenza d’acqua durante la fase di fioritura e di riempimento delle cariossidi (60-95 giorni dopo la semina). Ciò significa che un grave deficit idrico in questa fase influisce negativamente sulla fertilizzazione, sul numero di cariossidi per pannocchia e, di conseguenza, sulla resa finale del mais (4). In particolare, se l’umidità del suolo in questo periodo rimane al punto di appassimento per 1-2 giorni o 6-8 giorni, la resa finale può ridursi rispettivamente fino al 20% e oltre il 50%. Al contrario, il mais è più tollerante alla carenza idrica durante le prime fasi di crescita vegetativa (fino a 40 giorni dalla semina) e nelle fasi di riempimento e maturazione tardiva della granella (dopo 110 giorni dalla semina).

Anche l’irrigazione eccessiva (ristagno d’acqua) può causare problemi significativi e influire negativamente sulla resa finale del mais. Soprattutto durante la fioritura, può ridurre la resa di una pianta di oltre il 50% (4).

Metodi di irrigazione utilizzati per il mais

• Irrigazione a solco e a bacino

Questi due metodi vengono applicati in aree con ampie risorse idriche e, in modo restrittivo, solo in campi con una pendenza inferiore allo 0,5%. In caso di forte rischio di degrado ed erosione del suolo, entrambi i metodi dovrebbero essere evitati. Occorre prestare molta attenzione ai terreni pesanti con un cattivo drenaggio e ai campi con un elevato contenuto di sale (il mais è molto sensibile). Infine, durante i mesi più caldi dell’anno, ci sarà un’elevata perdita d’acqua dovuta all’evaporazione.

• Irrigazione con irrigatori (irrigazione a pioggia)

È uno dei metodi di irrigazione più utilizzati per il mais, soprattutto nei campi di grandi dimensioni. Questi sistemi richiedono tubature che possono funzionare a pressioni piuttosto elevate (più di 8 bar). Gli irrigatori di solito erogano acqua a una portata compresa tra 18 e 30 m3 all’ora (30.000 litri all’ora). L’irrigazione con irrigatori modifica le condizioni microclimatiche intorno alla chioma della pianta e può ridurre la traspirazione fogliare e la temperatura (Cavero, 2016). Sulla base di risultati sperimentali, l’applicazione dell’irrigazione con irrigatori durante la notte può aumentare del 10% la resa finale delle piante (Cavero, 2018).

Questa tecnica presenta tre problemi principali. In primo luogo, vi è una forte perdita d’acqua dovuta alla deriva del vento e all’evaporazione. In secondo luogo, con la crescita della pianta di mais, diventa più difficile per le attrezzature muoversi nel campo senza danneggiare la coltura se gli irrigatori non sono installati sulla superficie del campo. A questo punto, è bene ricordare che tale installazione permanente ha un costo piuttosto elevato, che l’agricoltore dovrebbe prendere in considerazione prima di decidere. Infine, questo metodo aumenta l’acqua e l’umidità nella chioma delle piante di mais, creando condizioni favorevoli alle infezioni fungine.

Inoltre, l’irrigazione a pioggia può creare alcuni problemi nell’impollinazione e nella fertilizzazione delle piante di mais quando l’applicazione avviene durante il periodo di fioritura (il periodo più cruciale con le maggiori richieste di acqua). Per superare alcune di queste difficoltà, gli agricoltori possono scegliere di combinare questo metodo con l’irrigazione a bacino. Utilizzano gli irrigatori a pioggia nelle fasi iniziali, quando le piante sono ancora piccole, e passano all’irrigazione a bacino nelle fasi successive.

• Irrigazione a goccia

Sempre più agricoltori scelgono di irrigare i loro campi di mais utilizzando l’irrigazione a goccia fuori terra, grazie al maggiore risparmio idrico (25-55%), all’aumento dell’efficienza di utilizzo dell’acqua da parte del mais e, infine, alle maggiori rese prodotte con questo sistema (aumento della resa del 10-50%) (5, 2, Lamm & Trooien, 2003.). Rispetto agli irrigatori a pioggia, l’irrigazione a goccia ha il vantaggio di non bagnare le foglie delle piante, riducendo così il rischio di malattie fungine. Il sistema è stato testato e utilizzato con successo per oltre un decennio in diversi climi (zone temperate e subumide).

Inoltre, l’uso dell’irrigazione a goccia offre all’agricoltore l’opportunità di applicare la fertirrigazione (applicazione di fertilizzanti attraverso il sistema di irrigazione). Di solito, i gocciolatori utilizzati hanno una portata di 1 litro all’ora. I tubi di irrigazione sono solitamente posizionati in una fila di piante di mais ogni due e i gocciolatori sono distanti 1,4 -1,6 metri l’uno dall’altro. In alcune regioni d’Italia, gli agricoltori utilizzano con successo una versione del sistema di irrigazione a goccia convenzionale chiamata LPS (Low-Pressure System) che consente di irrigare campi più grandi (30 ettari). La portata dei gocciolatori in un sistema LPS è di 0,6 litri all’ora (6). 

L’agricoltore deve prendere in considerazione l’efficienza, la sostenibilità ma anche il costo di ogni sistema di irrigazione per prendere la decisione migliore. In ogni caso, sarebbe utile consultare il proprio agronomo abilitato e tenere un registro dell’efficienza del piano di irrigazione applicato ogni anno. È importante tenere presente che non esiste una regola d’oro o una ricetta di successo fissa che si adatti a tutti i campi, e l’agricoltore può avere bisogno di sperimentare per trovare ciò che si adatta meglio al suo campo e alla sua coltura. 

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Riferimenti

1. https://www.nature.com/articles/s41598-019-41447-z
2. https://industry.nt.gov.au/data/assets/pdf_file/0016/233413/tb326.pdf
3. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frwa.2021.627551/full
4. https://www.fao.org/land-water/databases-and-software/crop-information/maize/en/
5. https://reader.elsevier.com/
6. https://irrigazette.com/en/news/drip-irrigation-maize-corn-france-and-italy

Lamm F R, Trooien T P. 2003. Subsurface drip irrigation for corn production: A review of 10 years of research in Kansas. Irrigation Science, 22, 195–200

Cavero Campo, J., Faci González, J. M., & Martínez-Cob, A. (2016). Relevance of sprinkler irrigation time of the day on alfalfa forage production.

Cavero, J., Medina, E. T., & Montoya, F. (2018). Sprinkler irrigation frequency affects maize yield depending on irrigation time. Agronomy Journal, 110(5), 1862-1873.