Progetto SOS-VIGNE: l’irrigazione automatizzata e localizzata per adattarsi al cambiamento climatico

Paolo Bonini e Stefano Poni
Dipartimento di Scienze delle Produzioni Vegetali Sostenibili (DI.PRO.VE.S.)
Università Cattolica del Sacro Cuore, via Emilia Parmense 84, 29122, Piacenza

1. Introduzione

Il cambiamento climatico rappresenta ormai da decenni una delle principali sfide per la viticoltura. L’aumento delle temperature medie invernali e primaverili ha portato a germogliamenti più precoci, esponendo così le piante a un rischio più elevato di gelate tardive. Estati contraddistinte da temperature elevate, intensa radiazione solare e spesso accompagnate da stress idrico influenzano negativamente il processo di maturazione delle uve. Questi fattori favoriscono la degradazione del colore, la riduzione del contenuto di acido malico e un aumento delle scottature e necrosi degli acini. L’insieme di questi effetti si traduce in rese ridotte e in una qualità complessiva inferiore delle uve raccolte (Gutiérrez-Gamboa et al., 2021).
In questo ambito ha operato, nel biennio 2024-2025, il progetto SOS-VIGNE, finanziato da Regione Emilia-Romagna (finanziamento n° 306083) per la realizzazione e validazione di un impianto irriguo polivalente e automatizzato idoneo alla prevenzione di tre principali avversità climatiche in vigneto: i) gelate tardive, ii) surriscaldamento e scottature dei grappoli, iii) stress idrico. L’installazione è stata realizzata su filari di Sauvignon blanc e Barbera presso la Società Agricola Cantina Colle del Podio S.S., i cui vigneti sono già provvisti di un impianto irriguo.

2. Descrizione dell’impianto polivalente

2.1 Automazione

Un elemento innovativo è l’automazione integrale del sistema irriguo, indipendentemente dalla specifica funzione svolta. A tal fine è stata impiegata la centralina SAPIR 2 (Talgil Computig and Control LTD, Kiryat Motzkin, Israele) dotata di tre sensori analogici in grado di monitorare ad intervalli di 10 secondi le variabili di temperatura dell’aria, umidità relativa e punto di rugiada. SAPIR-2 incorpora anche un controller che consente di gestire una rete di massimo 32 uscite. La programmazione e il monitoraggio di SAPIR 2 è stata condotta tramite la piattaforma applicativa DREAM SPOT in esecuzione su smartphone e/o tablet facilmente scaricabile e utilizzabile dell’utente.

2.2 Irrigazione antibrina

Al fine di prevenire danni da gelate tardive, la funzione di irrigazione antibrina distribuisce acqua soprachioma in modo da ricoprire i piccoli germogli di uno strato protettivo di ghiaccio. Il calore latente ceduto dall’acqua nel momento di passaggio di stato da liquido a solido consente la protezione di tali organi in presenza di temperature critiche (Meier et al., 2018). L’erogazione avviene tramite irrigatori Stripnet installati alla sommità di ogni inter-palo, caratterizzati da una pressione di esercizio compresa tra 2-3 bar ed una portata di 25 lt/h (Figura 1). L’automazione è possibile tramite un costante monitoraggio delle variabili atmosferiche di temperatura e punto di rugiada dell’aria.

Nel corso del biennio 2024-2025 non si sono verificate le condizioni idonee ad un evento di gelata tardiva. Pertanto, le attività sono state focalizzate sulla calibrazione e valutazione di questa funzione tramite l’utilizzo di cartine idro-sensibili (76 x 22 mm; Syngenta Italia S.p.A., Milano, Italia) posizionate lungo l’asse del filare e a distanze crescenti verso l’interfilare (0, 15 e 30 cm). I risultati ottenuti evidenziano come l’erogazione idrica si localizzi prevalentemente in una fascia di 30-40 a cavallo del filare. Ciò conferma l’efficacia della funzione antibrina nel garantire un’erogazione localizzata permettendo, al medesimo tempo, un contenimento dei volumi irrigui impiegati e una limitata porzione di suolo interessata dalla bagnatura.

Figure 1. Dettaglio di un irrigatore Stripnet in funzione collocato alla sommità di un interpalo.

2.3 Irrigazione climatizzante

Le aree viticole localizzate in climi caldi e temperati risultano sempre più frequentemente soggette a fenomeni di surriscaldamento e scottatura delle uve. Temperature dell’aria superiori ai 35°C accentuano questi fenomeni, poiché gli acini possono raggiungere valori termici fino a 10-15°C superiori all’ambiente circostante (Spayd et al., 2002; Gambetta et al., 2021). Per ridurre questi effetti, è stata implementata la funzione climatizzante tramite l’utilizzo di Micro Irrigatori Super Fogger (Naandanjain Italia, Pomezia, Roma) a due uscite caratterizzati da una pressione di esercizio media di 3 bar, una portata massima di 11,2 L/h e da gocce micronizzate di circa 69 micron di diametro. I Super Foggers (SF) sono stati posizionati ad una distanza equivalente alla distanza tra le viti sul filare (90 cm), centrati a metà cordone e sporgenti circa 15 cm sopra di esso. Complessivamente, il numero totale di irrigatori SF impiegati ed in funzione è stato di 309 per il Sauvignon blanc e 297 per la Barbera.

Figure 2. Microirrigatore Super Fogger posizionato in una chioma di Sauvignon blanc.

Il programma di nebulizzazione prevedeva cicli di accensione e spegnimento rispettivamente di 1 e 2 minuti la cui attivazione veniva regolata dall’indicatore “avvia su condizione” in modo da attivare il sistema ogni volta che la temperatura dell’aria (T) superava i 33°C e l’umidità relativa (UR) risultava inferiore al 55%.
La stagione estiva del 2024 ha registrato complessivamente 51 giornate potenzialmente idonee all’attivazione del sistema di raffrescamento, di cui 44 caratterizzate da un’effettiva operatività dell’impianto. In tale periodo, la distribuzione complessiva è stata pari a 145 mm per ettaro nel Sauvignon blanc e a 183 mm per ettaro nella cultivar Barbera. Nel 2025, invece, le giornate potenzialmente utili all’attivazione del sistema di irrigazione sono state 48, delle quali 33 sono state effettivamente operative, con volumi irrigui pari a 201 mm per ettaro per il Sauvignon blanc e a 230 mm per ettaro per la Barbera.

2.4 Irrigazione a goccia

La funzione di irrigazione a goccia si avvale dell’impianto di micro-erogazione già presente in azienda ed operativo su tutti gli appezzamenti. È stato implementato un approccio “smart” facente riferimento al progetto PSR 2014-2020 della Regione Emilia-Romagna denominato “BIG-VITE” (Canavera et al., 2023). L’applicativo “Viti-App” utilizza dati elementari afferenti all’anagrafe aziendale e ai parametri pedoclimatici essenziali, consentendo l’emissione di allarmi di stress idrico classificati come “moderato” o “severo”. L’utilizzo di tali allarmi per l’attivazione automatica dell’impianto irriguo avviene a seguito di verifiche in campo legate alla determinazione di traspirazione del cotico erboso e rilievi stagionali di scambi gassosi. Queste verifiche hanno mostrato l’assenza di condizioni di stress nel biennio considerato.

3. Impostazione della prova

Le attività di ricerca si sono concentrate sugli effetti dell’irrigazione climatizzante sui vitigni Sauvignon bianco e Barbera, con filari orientati Nord-Sud, allevate a controspalliera, potate a cordone speronato e con un sesto di impianto 0.90 x 2.5 m. Per ogni cultivar sono state selezionati tre filari adiacenti dotati di impianto climatizzante, costituendo il trattamento climatizzato (CL). Da ciascun filare sono state selezionate, a caso, sei piante sane per una valutazione agronomica e fisiologica. Similmente, un uguale numero di piante è stato selezionato da tre filari adiacenti sprovvisti di raffrescamento e utilizzate come controllo (C). Inoltre, ad invaiatura (bacche deformabili e translucide) è stata effettuata una defogliazione basale (D) su metà delle piante del trattamento climatizzato (CL) e quello di controllo (C) in modo da massimizzare l’esposizione dei grappoli. Il restante numero di piante è stato lasciato non defogliato (ND). In questo modo sono state ottenute le seguenti combinazioni sperimentali: C-ND (controllo – non-defogliato); C-D (controllo – defogliato); CL-ND (climatizzato – non defogliato); e CL-D (climatizzato – defogliato) (Figura 3).

Figura 3. Dettaglio su chiome di Barbera rappresentative dei trattamenti C-ND (controllo – non-defogliato); C-D (controllo – defogliato); CL-ND (climatizzato – non defogliato); e CL-D (climatizzato – defogliato).

3.1 Valutazione termica della chioma

Al fine di valutare in maniera accurata l’effetto del raffrescamento sui grappoli, è stata impiegata una camera a infrarosso FLIR E8 Pro (FLIR Systems, Inc., Wilsonville, OR, USA). Le misurazioni hanno interessato sia grappoli interi (trattamento D) sia grappoli esposti contornati da porzioni di foglie adiacenti (trattamento ND). Per ciascuna pianta selezionata le immagini sono state acquisite in due momenti della stagione 2024 (31 luglio e 23 agosto) nella fascia oraria pomeridiana tra le 14:00 e le 16:00. Il medesimo protocollo è stato adottato durante la stagione 2025 con rilievi effettuati nelle giornate del 23 luglio e del 9, 11 e 16 agosto nelle fasce orarie mattutine (10:00-12:00) e successivamente ripetute nel pomeriggio (14:00-16:00).
I dati raccolti il 31 luglio 2024 (Figura 4) evidenziano l’efficacia del sistema di raffrescamento (CL) nel ridurre le temperature massima e media dei grappoli rispetto al controllo aziendale (C), con una diminuzione pari a 5,3 °C. Alla medesima data, è stato inoltre osservato un contributo significativo della presenza di foglie basali nel trattamento C ai fini della riduzione della temperatura dei grappoli, pari a 1,7 °C per la temperatura media e a 4,3 °C per la temperatura massima. Le misurazioni effettuate il 23 agosto confermano ulteriormente l’efficienza del sistema di raffrescamento, che ha consentito di ridurre la temperatura media e massima dei grappoli rispettivamente di 7,9 °C e 9,1 °C indipendentemente dalla presenza di foglie basali.

Figura 4. Temperatura media (Tmean) e massima (Tmax) dei grappoli registrate il giorno 31 luglio (DOY 213) e il giorno 23 agosto (DOY 236).

Coerentemente con quanto emerso nella prima annata di sperimentazione, anche i rilievi condotti nel 2025 (Figura 5) hanno confermato l’efficacia della presenza di foglie basali (ND) nel contenimento delle temperature dei grappoli rispetto alla defogliazione (D), determinando una riduzione significativa della temperatura media e massima pari rispettivamente a 2,5°C e 3,3°C. L’effetto di climatizzazione è risultato ulteriormente accentuato nel trattamento con raffrescamento, con diminuzioni fino a 14,1°C per Tmean e 12,8°C per Tmax.

Figura 5. Temperatura media (Tmean) e massima (Tmax) dei grappoli registrate durante i giorni 23 luglio e 9, 11 e 16 agosto (DOY 204, 221, 223 e 228).

3.2 Effetti sulla fisiologia

Nel 2024 i trattamenti sono stati imposti il 22 luglio in corrispondenza della fase di invaiatura, e successivamente sono state effettuate misurazioni degli scambi gassosi in tre momenti: 30 luglio, 21 agosto e 28 agosto. Nella prima data di rilievo non sono emerse differenze significative tra i trattamenti, indicando una buona funzionalità fogliare generale. Al contrario, nelle due successive rilevazioni è stata riscontrata una marcata riduzione dei parametri fisiologici nel trattamento di controllo (C) rispetto al trattamento climatizzato (CL), con diminuzioni della conduttanza stomatica, della traspirazione fogliare (dati non mostrati) e della fotosintesi (Figura 6A) pari rispettivamente al 61,5% il 21 agosto e al 51,9% il 28 agosto. Non è stato evidenziato un effetto significativo della defogliazione sulle variabili considerate; tuttavia, nella combinazione CL-D è emerso come la climatizzazione abbia consentito di preservare una migliore funzionalità delle foglie situate al di sopra della fascia di defogliazione.

Figura 6. Variazione nel tasso di assimilazione fogliare durante i rilievi sperimentali condotti in data 30 luglio, 21 e 28 agosto 2024, rispettivamente DOY 212, 234 e 241 (A) e quelli condotti in data 8, 19 e 26 agosto, e 3 settembre rispettivamente DOY 220, 231, 238 e 246 (B).

Nel 2025, l’invaiatura è avvenuta il 23 luglio, data in cui sono stati applicati i trattamenti sopracitati. Successivamente, nelle date dell’8, 19 e 26 agosto e del 3 settembre sono state condotte misurazioni fisiologiche su singole foglie, che hanno evidenziato una netta differenza tra i trattamenti C e CL, senza alcuna interazione con la defogliazione. I parametri fisiologici che hanno mostrato le differenze più marcate tra i trattamenti sono stati la conduttanza stomatica (dati non mostrati) e il tasso fotosintetico (Figura 6B).

3.3 Effetti sulla produzione e maturazione delle uve

La vendemmia è stata effettuata l’11 settembre 2024 (Tabella 1) e l’8 settembre 2025 (Tabella 2). I dati rilevati alla vendemmia 2024 hanno evidenziato come la defogliazione basale (D) eseguita in post-invaiatura abbia determinato una maggiore insorgenza di scottature sui grappoli, raggiungendo anche valori pari al 30% nelle piante collocate nel trattamento C-D. Al contrario, la combinazione tra defogliazione e raffrescamento (CL-D) si è dimostrata determinante nel contenimento di tali danni, riducendoli mediamente all’8%. Non è stato osservato un effetto significativo della climatizzazione sulla resa produttiva (kg di uva per pianta), diversamente della defogliazione (D) che ne ha comportato una riduzione principalmente imputabile a grappoli con acini di dimensioni inferiori rispetto a ND e ad una percentuale di scottatura maggiore. Un’analoga interazione è stata osservata anche per il contenuto zuccherino, con valori inferiori nella tesi D in quanto la rimozione di parte della superficie fogliare ha indotto uno stress fotosintetico riducendo l’accumulo di zuccheri nelle uve. Il contenuto di acidità titolabile non è risultato influenzato dai trattamenti considerati. Nel trattamento D è stato osservato un minore accumulo di colore, poiché l’esposizione degli acini a temperature superiori ai 35 °C può determinare la degradazione dei pigmenti (Mori et al., 2007). Analogamente, il ridotto contenuto di antociani e polifenoli rilevato nel trattamento CL può essere attribuito alla prolungata bagnatura degli acini. La causa principale è da ricercare nella modifica del deficit di pressione di vapore (VPD) dell’aria attorno al grappolo, che regola il tasso di traspirazione degli acini (Zhang & Keller, 2015). La traspirazione rappresenta infatti un processo in grado di influenzare la maturazione delle uve e l’accumulo dei soluti (Rebucci et al., 1997).

Tabella 1. Parametri di crescita vegetativa, resa e composizione delle uve alla vendemmia per la cultivar Barbera sottoposta ai trattamenti di irrigazione (I) e defogliazione (DF). La raccolta è stata effettuata in data 11 settembre 2024.

In riferimento alla vendemmia 2025 (Tabella 2) i risultati relativi alla resa produttiva e all’incidenza di scottature sulle bacche confermano quanto emerso nella stagione precedente. Inoltre, si evidenzia come il trattamento CL abbia favorito un maggiore accumulo zuccherino, imputabile ad una migliore efficienza fotosintetica a sostegno della maturazione delle uve (Figura 6B). Diversamente dalla stagione 2024, nel 2025 entrambi i trattamenti CL ed ND hanno determinato un minor contenuto di acidità titolabile mentre non è stato osservato un effetto significativo sul colore accumulato.

Tabella 2. Parametri di crescita vegetativa, resa e composizione delle uve alla vendemmia per la cultivar Barbera sottoposta ai trattamenti di irrigazione (I) e defogliazione (DF). La raccolta è stata effettuata in data 08 settembre 2025.

4. Conclusioni

Il sistema automatizzato di raffrescamento si è dimostrato efficace nel contenere l’incidenza delle scottature sui grappoli, presentando limitate criticità di natura tecnica e garantendo risultati positivi indipendentemente dalla presenza o dall’assenza delle foglie basali. Le soglie impostate per l’attivazione dell’impianto (T aria > 33°C e UR < 55%) si sono rivelate adeguatamente calibrate alle condizioni ambientali del sito sperimentale.
Questa strategia irrigua ha inoltre favorito una migliore funzionalità fisiologica della chioma rispetto al controllo non irrigato in entrambe le stagioni osservate. Tuttavia, i benefici derivanti dalla climatizzazione risultano parzialmente attenuati se si considera il ridotto accumulo di antociani e polifenoli osservato nei trattamenti irrigati.