GESTIONE DELLE RISORSE IDRICHE E TECNICHE DI IRRIGAZIONE DI PRECISIONE

L'insegnamento di "Gestione delle risorse idriche e tecniche di irrigazione di precisione" contribuisce al perseguimento degli Obiettivi dell’Agenda Onu 2030 per lo Sviluppo Sostenibile, con riferimento specifico al "Goal 2: SCONFIGGERE LA FAME" e "Goal 6: ACQUA PULITA E SERVIZI IGIENICO-SANITARI". 

Conoscenza e comprensione

Al termine dell’insegnamento, lo studente avrà acquisito conoscenze e capacità di comprensione relative ai principali processi idrologici e alle tecniche innovative per la gestione sostenibile delle risorse idriche in ambiente agricolo. In particolare, sarà in grado di:

• comprendere i principi dell’idrologia di superficie e sotterranea e i principali processi che regolano la disponibilità e il movimento dell’acqua nel sistema agro-ambientale;
• comprendere gli scambi di massa ed energia che interessano il sistema continuo suolo-pianta-atmosfera (SPA) e le loro implicazioni per la gestione dell’irrigazione;
• conoscere i principi e le principali strategie di gestione dell’irrigazione finalizzate all’uso efficiente della risorsa idrica, incluse le tecniche di irrigazione deficitaria;
• conoscere i principi dell’irrigazione di precisione e le tecnologie per il monitoraggio e la gestione sito-specifica del fabbisogno idrico delle colture;
• conoscere le principali tecniche di monitoraggio dello stato idrico del suolo e della coltura, incluse metodologie mini-invasive e tecniche di telerilevamento satellitare;
• comprendere le potenzialità e i limiti dell’impiego di risorse idriche non convenzionali in agricoltura, con particolare riferimento al riutilizzo delle acque reflue urbane;
• conoscere i principali sistemi di trattamento naturale delle acque reflue, quali fitodepurazione e lagunaggio, e i principi connessi al recupero e alla valorizzazione delle risorse idriche e delle sostanze in esse contenute;
• comprendere le relazioni tra gestione della risorsa idrica, produttività agricola, sostenibilità ambientale e conservazione delle risorse naturali.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite all’analisi e alla gestione di problematiche connesse all’uso dell’acqua in agricoltura. In particolare, sarà in grado di:

• analizzare le caratteristiche idrologiche e agro-ambientali di un sistema agricolo ai fini della pianificazione della gestione irrigua;
• stimare e interpretare i fabbisogni idrici delle colture e utilizzare tali informazioni per la definizione di strategie irrigue efficienti;
• individuare e applicare strategie di irrigazione convenzionale e deficitaria in relazione alle caratteristiche della coltura, del suolo e alle condizioni ambientali;
• utilizzare dati provenienti da sensori e sistemi di monitoraggio dello stato idrico del suolo e della vegetazione per supportare le decisioni irrigue;
• interpretare informazioni derivanti dal telerilevamento satellitare e integrarle con dati rilevati in campo per il monitoraggio delle condizioni idriche degli agro-ecosistemi;
• valutare l’applicabilità di tecniche e tecnologie di irrigazione di precisione in differenti contesti agricoli;
• analizzare le possibilità di impiego di risorse idriche non convenzionali per l’irrigazione, considerando gli aspetti tecnici, agronomici e ambientali;
• individuare soluzioni tecniche per il recupero e il riutilizzo delle acque reflue mediante sistemi di trattamento naturale;
• integrare informazioni di natura idrologica, agronomica e ambientale nella definizione di strategie di gestione sostenibile della risorsa idrica.

Competenze trasversali

Autonomia di giudizio: Lo studente sarà in grado di analizzare criticamente problematiche relative alla disponibilità, all’uso e alla gestione della risorsa idrica in agricoltura, valutando vantaggi, limiti e sostenibilità delle diverse alternative tecniche. Sarà inoltre in grado di formulare proposte gestionali autonome, tenendo conto degli aspetti produttivi, economici e ambientali e delle caratteristiche specifiche del contesto agro-ambientale.

Abilità comunicative: Lo studente sarà in grado di comunicare e discutere, utilizzando un appropriato linguaggio tecnico-scientifico, problematiche relative alla gestione delle risorse idriche e all’irrigazione di precisione. Sarà inoltre in grado di presentare e interpretare dati e risultati derivanti da attività di monitoraggio e di illustrare le motivazioni alla base delle strategie irrigue e delle soluzioni tecniche individuate.

Capacità di apprendimento: Lo studente avrà sviluppato la capacità di reperire, comprendere e utilizzare autonomamente informazioni scientifiche e tecniche relative alla gestione sostenibile delle risorse idriche e all’irrigazione di precisione. Sarà in grado di aggiornare le proprie conoscenze in relazione all’evoluzione delle tecnologie di monitoraggio e gestione irrigua, nonché dei riferimenti tecnici e normativi relativi all’uso sostenibile della risorsa idrica in agricoltura.

Al fine di far acquisire allo studente le conoscenze e le competenze relative all’approfondimento degli strumenti e dei metodi innovativi utilizzati per la gestione sostenibile delle risorse idriche in ambiente agricolo, nell’ambito del corso i contenuti si articoleranno come segue:

1.    Introduzione all’analisi e valutazione della sostenibilità della gestione delle risorse idriche: gestione integrata delle risorse idriche, gestione adattativa dell’acqua, il nesso tra acqua, energia e cibo;

2.     Cenni di idrologia di superficie e sotterranea, e dei processi di trasferimento dei flussi di massa e di energia nel sistema continuo SPA connessi con la gestione delle risorse idriche;

3.     Introduzione alle tecniche di gestione delle risorse finalizzate al risparmio idrico: strategie di irrigazione deficitaria e riuso in agricoltura di risorse non convenzionali;

4.     Introduzione alle tecniche di monitoraggio degli agro-ecosistemi: tecniche di remote sensing e proximal sensing per la caratterizzazione del vigore vegetativo, la stima dei fabbisogni irrigui e la mappatura delle aree irrigue, cenni di geostatistica, tecniche mini-invasive per il monitoraggio dello stato idrico del suolo (come ad es. la tomografia di resistività elettrica);

5.     Irrigazione di precisione: principi e applicazione. Interpretazione della variabilità sito specifica, strategie e sistemi di irrigazione di precisione, prospettive tecnologiche e sperimentali.

• Elementi di idraulica e idrologia per le scienze agrarie, ambientali e forestali. Ferro V. Milano: McGraw-Hill, 2013;
• L'acqua in agricoltura: gestione sostenibile della pratica irrigua. A cura di Marcello Mastrorilli, Milano: Edagricole, 2015;
• Agricoltura di precisione : metodi e tecnologie per migliorare l'efficienza e la sostenibilità dei sistemi colturali. A cura di Raffaele Casa, Milano: Edagricole, 2016;
•  Advanced Remote Sensing Terrestrial Information Extraction and Applications, Editors: Shunlin Liang, Jindi Wang, Academic Press, 2nd Edition, 2020;
• Handbook of Agricultural Geophysics. Allred, B., Daniels, J. J., & Ehsani, M. R. (Eds.). (2008), CRC Press.;
•  Dispense delle lezioni distribuite durante l'insegnamento.

Gli studenti interessati sosterranno due prove scritte: la prima si svolgerà nella prima metà del corso di ciascun anno accademico, la seconda alla conclusione del corso (in data precedente a quella del primo appello ufficiale). Le due prove tratteranno argomenti differenti del programma, la prima avrà come oggetto gli argomenti 1-2, la seconda la restante parte del programma (argomenti 3-5). Entrambe le prove scritte comprenderanno sia domande a risposta aperta e/o multipla e/o esercizi. La possibilità di accedere alla seconda prova richiede il superamento della prima con votazione minima di 18/30.

Gli studenti che avranno superato le due prove potranno direttamente registrare il superamento dell’esame di profitto già dal primo appello utile e comunque entro l'anno accademico in cui sono state svolte le prove. La valutazione finale in trentesimi sarà calcolata come media aritmetica della votazione ottenuta in ciascuna prova.

Per gli studenti che avranno superato o sostenuto una sola prova scritta, le modalità d'esame saranno solo in forma di "colloquio orale" (da sostenere entro l'anno accademico in cui sono state svolte le prove e riguardante la parte di programma per cui non hanno superato o non hanno sostenuto la prova).

Le prove scritte si svolgeranno esclusivamente secondo le modalità sopra riportate.

Per gli studenti che non avranno superato o sostenuto entrambe le prove scritte e per tutti gli altri appelli d'esame del corso, la modalità di esame prevista sarà quella del “colloquio orale”, riguardante tutto il programma del corso.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere, in tal caso tutte le prove (incluse quelle intermedie) saranno svolte in modalità orale.

• Illustrare i paradigmi della gestione sostenibile delle risorse idriche;
• Illustrare le tipologie principali di strategie risparmio idrico in agricoltura;
• Illustrare le principali tecniche di telerilevamento per l’irrigazione di precisione;
• Definire le metodiche per la stima dei fabbisogni irrigui;
• Delineare il significato delle costanti idrologiche del suolo;
• Descrivere i metodi di indagine per il monitoraggio dello stato idrico del suolo;
• Descrivere i sensori e metodi per rilievi prossimali delle proprietà del suolo e della coltura.