Metodi avanzati per la gestione dell’irrigazione in vigneto

This thesis addresses the challenge of sustainable water resource management in viticulture, within the broader context of climate change, which is causing rising temperatures, an increasing frequency of extreme weather events, and a progressive scarcity of water. In this scenario, irrigation, when supported by advanced systems, becomes a key tool to ensure both yield and grape quality. The study explores several innovative irrigation and monitoring technologies aimed at optimizing water use in vineyards while maintaining high quality standards. Five systems were analyzed: AgriClima (an IoT-based monitoring system), a Decision Support System (DSS) with NB-IoT soil sensors, an automated grape zone cooling system, the digital platform Smart Vitis, and a multifunctional irrigation system activated by wireless sensors. Among these, AgriClima enables continuous monitoring of soil moisture and temperature, activating targeted irrigation interventions. The DSS, tested on Montepulciano vineyards, showed a reduction in water consumption of up to 30% compared to traditional farm management, while maintaining stable yield and grape quality. The grape zone cooling system, triggered by proximal sensors, mitigated thermal stress in the fruit zone, increasing anthocyanin concentration by up to 30%, with productive results comparable to full irrigation. The multifunctional system, combining drip and overhead irrigation, provided protection against both spring frosts and summer heatwaves. The Smart Vitis platform, through the integration of the Bioristor sensor, proved effective in real-time monitoring of vine physiological status. Furthermore, it allowed for a simulated economic analysis to assess the impact of irrigation in terms of costs, benefits, and resource savings. The results of the studies analyzed indicate that irrigation, when supported by advanced technologies and continuous monitoring, does not compromise grape quality. On the contrary, it becomes a strategic tool for preserving it in a rapidly changing climate. The examined technologies helped reduce water consumption, maintain stable plant physiological parameters, and often improve grape quality by managing water stress and regulating the vineyard microclimate.

L’elaborato affronta la sfida della gestione sostenibile delle risorse idriche in viticoltura, in un contesto di cambiamento climatico che comporta l’innalzamento delle temperature, la crescente frequenza di eventi estremi e una progressiva scarsità d’acqua. In questo scenario, l’irrigazione, affiancata da sistemi avanzati, diventa uno strumento fondamentale per garantire resa e qualità delle uve. Questa tesi esplora diverse tecnologie innovative di irrigazione e di monitoraggio, volte a ottimizzare l’uso dell’acqua in vigneto, mantenendo elevati standard qualitativi. Sono stati analizzati cinque sistemi: AgriClima (sistema di monitoraggio basato su IoT), un sistema di supporto decisionale (DSS) con sensori NB-IoT, un sistema automatizzato di raffreddamento della zona grappolo, la piattaforma digitale Smart Vitis e un sistema di irrigazione multifunzionale attivato da sensori wireless. Tra questi, AgriClima permette un monitoraggio continuo di umidità e temperatura del suolo, attivando irrigazioni mirate. Il DSS, applicato su vigneti di Montepulciano, ha dimostrato di ridurre fino al 30% il consumo d’acqua rispetto alla gestione aziendale dell’irrigazione, mantenendo costanti resa e qualità. Il sistema di raffreddamento della zona del grappolo, attivato da sensori prossimali, ha permesso di mitigare lo stress termico nella zona grappolo, aumentando la concentrazione di antociani fino al 30% e ottenendo risultati produttivi paragonabili all’irrigazione a pieno regime. Il sistema multifunzionale, combinando irrigazione a goccia e a pioggia, ha offerto protezione sia contro le gelate che contro il caldo estivo. La piattaforma Smart Vitis, grazie all'integrazione del sensore Bioristor, ha dimostrato l’efficacia del monitoraggio in tempo reale dello stato fisiologico delle viti. Inoltre, la stessa piattaforma ha permesso di condurre, attraverso una simulazione, un’analisi economica per valutare l’impatto dell’irrigazione in vigneto in termini di costi, benefici e risparmio delle risorse. I risultati degli studi analizzati indicano che l’irrigazione, se accompagnata da tecnologie avanzate e da un monitoraggio costante, non compromette la qualità della produzione vitivinicola. Al contrario, può diventare uno strumento per preservarla in un contesto climatico in rapida evoluzione. Le tecnologie esaminate hanno contribuito a ridurre il consumo idrico, a mantenere stabili i parametri fisiologici delle piante e, spesso, a migliorare la qualità dell’uva, attraverso il controllo dello stress idrico e la regolazione del microclima.