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Agricoltura moderna
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Immagina una fattoria o un giardino e probabilmente immagini colture piantate in file. Fai scorrere l'acqua tra i filari e avrai l'irrigazione a solco, uno dei metodi più antichi utilizzati dall'umanità per coltivare il cibo.
È ancora comunemente usato oggi in tutto il mondo e negli Stati Uniti, dove più di un terzo di tutti i campi irrigati, che costituiscono 56 milioni di acri, utilizzano l'irrigazione a solco. Nelle aree del sud americano, l'irrigazione a solco costituisce circa l'80% di tutta l'irrigazione.
Ma a meno che l'irrigazione dei solchi non sia gestita correttamente, non è un uso molto efficiente dell'acqua. È difficile distribuire uniformemente l'acqua in un intero campo. Tuttavia, poiché l'irrigazione a solco è relativamente poco costosa rispetto agli irrigatori meccanici o all'irrigazione a goccia, è destinata a continuare ad essere utilizzata in tutto il mondo.
Trovare modi per migliorarne l'efficienza è importante in un mondo in cui la scarsità d'acqua causata dai cambiamenti climatici minaccia sia la vitalità degli ecosistemi che la sicurezza alimentare di miliardi di persone.
L'irrigazione a solco (o solco rigato) funziona con il semplice uso della gravità. Con creste e solchi, l'acqua scorre lungo canali in pendenza tra i filari di colture collinari. I sistemi di solchi funzionano meglio su terreni relativamente pianeggianti che possono essere classificati per consentire il flusso d'acqua ideale attraverso il solco. Non è una pratica consigliata per campi ondulati o pendii ripidi. L'elevazione delle colture sulle creste mantiene l'acqua nei suoi canali e lontana da steli e foglie delle piante, riducendo la probabilità di marciume o malattie.
Le colture a filare come mais, girasole, canna da zucchero e soia sono adatte per l'irrigazione dei solchi, così come gli alberi da frutto come agrumi e uva e colture che sarebbero danneggiate dall'acqua stagnante come pomodori, verdure, patate e fagioli.
A livello globale, l'agricoltura utilizza circa il 70% dell'acqua dolce mondiale, più di quanto sia sostenibile, poiché più della metà delle acque sotterranee del mondo si sta esaurendo. Negli Stati Uniti, ogni giorno vengono sprecati 4,5 miliardi di litri d'acqua a causa di un'irrigazione inefficiente. In tutto il mondo, l'irrigazione a solco è in media efficiente solo del 60%, rispetto a un sistema di irrigazione a perno centrale (95%) e a goccia (97%).
Che si tratti di evaporazione, deflusso o infiltrazione nel terreno al di sotto del livello delle radici, il 40% dell'acqua distribuita non trova mai l'obiettivo previsto. L'acqua non assorbita dalle colture può lisciviare fertilizzanti, erbicidi, pesticidi e persino antibiotici nelle acque sotterranee o lavarle nei corsi d'acqua. Insieme al frequente problema dell'erosione, lo spreco d'acqua può inquinare l'acqua potabile o creare zone morte e fioriture algali nei laghi e negli oceani.
Tuttavia, l'irrigazione dei solchi può essere resa più efficiente, a seconda di come vengono impostati e gestiti i solchi. Una stima è che se l'irrigazione raggiungesse un'efficienza del 100%, la domanda globale di acque sotterranee sarebbe dimezzata. È stato inoltre dimostrato che l'irrigazione dei solchi riduce le emissioni di gas serra, in particolare quelle di ossidi di azoto.
Lo spreco d'acqua può presentarsi in tre forme:evaporazione dall'acqua stagnante, deflusso alla fine dei filari e infiltrazione d'acqua irregolare, dove percola nel terreno più acqua di quella necessaria per la crescita delle colture. La gestione di tali sprechi può richiedere diverse forme.
A seconda del tipo di terreno, sono necessari diversi gradi di pendenza per creare un flusso d'acqua ideale. In breve, più veloce è il drenaggio del terreno (il suo tasso di infiltrazione), più ripida è la pendenza.
Il terreno sabbioso a rapido drenaggio ha una pendenza ottimale dello 0,5%, mentre la pendenza ideale per terreni argillosi meno porosi è dello 0,1%. Poiché il terreno argilloso è meno penetrabile, un solco più largo, meno profondo e più lungo significa che più terreno entra in contatto con l'acqua, l'assorbimento è più lento e meno acqua scorre alla fine del filare. Nel terreno sabbioso, al contrario, solchi più profondi, più stretti e più corti assicurano che l'acqua sia distribuita in modo più uniforme su tutta la lunghezza del filare, riducendo la quantità di acqua necessaria per irrigare l'intero filare.
Secondo l'EPA statunitense, il deflusso agricolo è la principale causa di deterioramento della qualità dell'acqua. Insieme all'agricoltura rigenerativa e alle pratiche di conservazione del suolo, la riduzione e il riutilizzo del deflusso dell'irrigazione dei solchi può portare a un miglioramento della qualità dell'acqua e alla riduzione sia dell'uso dell'acqua che dell'uso di fertilizzanti. Il deflusso alla fine di un solco può essere reindirizzato in vasche di raccolta, quindi riutilizzato. Il riutilizzo del deflusso può ridurre il consumo di acqua fino al 25%.
Nei campi in cui l'acqua in eccesso non viene riutilizzata, bloccare o piegare l'estremità inferiore di un filare è una pratica comune, soprattutto su pendii con pendenze basse. Ciò, tuttavia, può portare a una distribuzione dell'acqua non uniforme alle due estremità del campo, nonché alla lisciviazione dei nutrienti all'estremità inferiore della fila.
Ridurre o eliminare la lavorazione del terreno ha molti vantaggi, incluso il sequestro del carbonio e la diminuzione delle emissioni di gas serra che riscaldano il pianeta. Il risparmio idrico non è sempre menzionato tra questi.
La riduzione della lavorazione del terreno può avere l'effetto di ridurre il consumo di acqua aumentando i raccolti. Non rovesciando il terreno in un solco, le colture tappezzanti rimangono in posizione, rallentando il flusso d'acqua attraverso il solco, aumentando il tasso di infiltrazione fino al 50% e riducendo il deflusso fino al 93%.
L'irrigazione a flusso di picco prevede l'alternanza del flusso d'acqua, come in un'ora accesa, un'ora spenta. Quando i solchi irrigati si asciugano, lo strato superiore di terreno consolida e sigilla la superficie, consentendo una distribuzione più uniforme del successivo ciclo di irrigazione su tutta la fila. Ciò può ridurre il consumo di acqua fino al 24% in uno studio e fino al 51% in un altro.
Nel 19° secolo, l'economista William Stanley Jevons scoprì che l'aumento dell'efficienza non portava necessariamente a una diminuzione dell'uso di una risorsa naturale, ma piuttosto al suo aumento. Ha osservato che quando la combustione del carbone è diventata più efficiente, il suo utilizzo è diventato più frequente man mano che il suo utilizzo si è esteso a una gamma più ampia di settori.
Lo stesso paradosso si è verificato con la più ampia adozione di sistemi di irrigazione a goccia più efficienti in California durante una prolungata siccità negli anni '80 e '90, che ha portato a un maggiore esaurimento delle già scarse risorse idriche sotterranee dello stato. Poiché i governi di tutto il mondo adottano misure di conservazione dell'acqua che includono il miglioramento dell'efficienza dell'irrigazione delle colture, programmi mal realizzati possono avere la conseguenza non intenzionale di peggiorare la crisi idrica globale piuttosto che aiutare a risolverla.
Sia l'irrigazione a solco che quella ad inondazione sono metodi di irrigazione di superficie in cui l'acqua è distribuita su un'area per gravità. La differenza tra loro è che l'irrigazione per inondazione comporta l'allagamento di un intero campo e, di conseguenza, la distribuzione dell'acqua in modo uniforme, mentre l'irrigazione per solco comporta l'allagamento solo dei filari trincerati tra le piante.
Si ritiene che il modo più efficiente dal punto di vista idrico per irrigare le colture sia attraverso l'irrigazione a goccia. Questo metodo di "microirrigazione" fa gocciolare lentamente l'acqua direttamente sulle radici delle piante attraverso un tubo sottile che è interrato o sospeso appena sopra il terreno.
Si stima che il 40% dell'acqua venga sprecato quando si utilizzano i sistemi di irrigazione a solco, rispetto al 3% che viene sprecato dai sistemi di irrigazione a goccia.
