CdSSISTEMI AGRICOLI SOSTENIBILI
Codice597GG
CFU6
PeriodoPrimo semestre
LinguaItaliano
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| MONITORAGGIO E GESTIONE DELLA RISORDA IDRICA | AGR/08 | LEZIONI | 64 |
|
- Strumenti e metodologie necessarie per il monitoraggio e gestione delle risorse idriche e dei processi di trasporto all'interno del sistema idraulico che si estende dalla fonte di approvvigionamento irriguo fino al sistema fogliare della coltura;
- Efficienza idrica/energetica annidata nei diversi anelli che compongono la catena idraulica;
- Idrologia degli scambi idrici all’interno del sistema continuo suolo-pianta-atmosfera;
- Strumenti e metodologie per la progettazione e la gestione degli impianti d’irrigazione, nonché sensoristica per il monitoraggio dello stato idrico del sistema continuo suolo-pianta.
- Hydrological knowledge about water exchange within the soil-plant-atmosphere continuous (SPAC);
- Devices and methodologies for monitoring and managing the irrigation plan.
- Tools and methodologies to monitor and manage the soil/crop water status and the irrigation system. The latter develops from the water supply source to the crop leaves system;
- Nested water/energy use efficiency.
-
Per l'accertamento delle conoscenze saranno svolte delle verifiche scritte sui principali argomenti dell’insegnamento.
- Saranno svolte delle esercitazioni sulle principali tecniche di monitoraggio delle performance degli impianti irrigui e dello stato idrico del sistema suolo-pianta.
- Ongoing written tests will be carried out to assess the knowledge acquired by the students. Besides, there will be meetings between the lecturer and the students through lessons to evaluate the gained information.
- Classroom exercises will be supplied to acquire skills concerning the main irrigation plan performance evaluation techniques and soil/plant water status monitoring.
- Capacità di calcolo analitico nella progettazione degli impianti irrigui in pressione e nella stesura di bilanci agro-idrologici per la quantificazione dei consumi idrici della coltura e la gestione degli adacquamenti alla scala aziendale;
- Ricerca e analisi di dati meteorologici, climatologici, colturali e pedologici contenuti nei database nazionali e internazionali;
- Capacità di analisi del sistema idraulico rivolta alla valutazione dell’efficienza idrica/energetica dei diversi anelli che lo compongono (audit dell’irrigazione);
- Senso critico nella scelta di strumentazioni sia idrauliche sia idrologiche e consapevolezza sull’importanza che rivestono i protocolli di istallazione e calibrazione.
- Analytical computing capabilities in pressurized irrigation system design and agro-hydrological water balances application to predict crop water requirements and irrigation timing;
- Search and analysis of the meteorological, climatological, crop and pedological data sources available from the national and international databases;
- Capabilities for the water/energy use efficiency assessment of the water chain (irrigation audit);
- Critical point of view in the choice of hydraulic and hydrological instruments. The student will be aware of the importance of the installation and calibration protocols.
- Durante le esercitazioni richiesto l’uso del computer e saranno svolti applicazioni dell'idraulica e dell'idrologia agraria attraverso l’implementazione di fogli di calcolo Excel e SW specifici;
- Lo studente dovrà preparare e presentare fogli di calcolo che riportino i risultati di un bilancio agroidrologico e/o di dimensionamento idraulico di un impianto irriguo in pressione;
- Saranno svolte attività pratiche per la ricerca dati agro-ambientali (risorse idriche del territorio, dati agro-climatologici, colturali e pedologici) attraverso l'utilizzo di noti database.
- During the classroom exercise, Excel spreadsheets and specific SW will be used;
- Students will prepare spreadsheets in which an agrohydrological balance application and the design of a pressurized irrigation plan are implemented;
- Practical activities will be addressed to research agro-environmental data (water resources, agro-climatological, crop and pedological data) through known databases.
- Sensibilità alle problematiche ambientali e all’uso sostenibile delle risorse idriche ed energetiche in agricoltura;
- Accuratezza e precisione nello svolgere attività di raccolta e analisi di dati tecnici;
- Senso critico sull’attendibilità del dato;
- Abilità nello scegliere e calibrare la modellistica agroidrologica e la sensoristica da utilizzare per una gestione esperta ed efficiente dell’irrigazione;
- Abilità nel sviluppare protocolli di audit dell’irrigazione.
- Environmental awareness linked to the sustainable use of water and energy resources in urban landscape;
- Accuracy and precision will be gained in collecting and analyzing experimental data;
- Critical analysis of the data reliability;
- Ability to choose and calibrate agrohydrological models and sensors for the precision irrigation;
- Ability to develop irrigation audit protocols.
- Durante lo svolgimento delle varie esercitaizoni saranno valutati il grado di accuratezza e precisione delle attività svolte dallo studente;
- In seguito alle specialistiche attività seminariali saranno richiesti agli studenti delle brevi relazioni concernenti gli argomenti trattati.
- During the classroom exercises, the degree of accuracy of the student's activities will be evaluated;
- Following the specialized seminar/webinar activities, students must provide a short report about the studied topics.
Per seguire il corso in modo proficuo, lo studente dovrebbe possedere abilità/capacità in merito alla statistica e analisi dei dati, meccanica dei fluidi, fondamenti di elettronica, pedologia ed ecofisiologia vegetale.
Irrigation technique course requires initial knowledge concerning statistic and data analysis, fluid mechanics, fundamental of electronics, pedology and crop ecophysiology
- Durante le esercitazioni gli studenti saranno seguiti e affiancati dal docente che somministra indicazioni e materiali funzionali e utili per l'attività;
- l'esercitazione richiede l’utilizzo di computer personali degli studenti;
- A supporto si utilizzano siti web, seminari, e strumentazione idraulica/idrologica didattica;
- Dal portale e-learning e/ Teams del corso lo studente può eseguire lo scaricamento dei materiali didattici e divulgativi e comunicare con il docente;
- Il docente è disponibile per ricevimento e usa la posta elettronica come strumento principale di comunicazione docente-studente;
- Alcuni argomenti richiedono l’ausilio di terminologia internazionale in lingua anglosassone.
- During the classroom exercises, the student groups will be constantly followed by the professor, who gives functional addresses and materials valid for the irrigation system design;
- The guided work is carried out in groups of students;
- The E-learning and/or Teams platform of the course provides the teaching material used during lectures and disseminates information to students;
- Some topics of the course require the use of international terminology in English.
Efficienza idrica ed energetica dei sistemi idraulici. Definizione di EUE e WUE. Nesso efficienza uso acqua-energia. WUE nested approach. Il paradosso di Jevons ed efficienza irrigua.
Monitoraggio tramite Modellistica e/o Sensoristica agro-idrologica. Sistemi naturali, agrari e funzioni di stato. Introduzione ai modelli. Modelli di massa e /o energetici fisicamente basati ed empirici per la stima flussi evapotraspirativi. Funzione di risposta della coltura al deficit idrico del suolo. Concetti di evapotraspirazione massima ed effettiva ed effetti sullo stato idrico della coltura. Coefficienti colturali. Misura dell’evapotraspirazione effettiva tramite tecniche micrometeorologiche, atmometri e lisimetri. Modelli matematici ed empirici per la stima dello stato idrico del suolo e della pianta: SWAP (Alterra), FAO-56 model e AQUACROP.
Cenni di elettronica e elettromagnetismo. Cenni sull’analisi ed elaborazione dei segnali elettrici. Mezzi porosi naturali, artificiali e misti. Sensori per la misura dello stato idrico del suolo e della pianta. Le tecniche della Riflettometria nel Dominio del Tempo (TDR) e della Frequenza (FDR) per la misura del contenuto idrico del suolo. Calibrazione sito specifica dei sensori. Spettroscopia da campo e remote sensing. Sistema per la raccolta, organizzazione, analisi e comparazione dei dati. Procedure di scaling dell’informazione, dalla foglia al campo. Cenni di micrometeorologica. Tecniche micrometeorologiche per i sistemi agricoli: eddy covariance, surface renewal e scintillometro.
Gestione esperta dell’irrigazione. impianti irrigui in pressione: progettazione e validazione. Uniformità di distribuzione irrigua. Dimensionamento dei volumi di adacquamento e individuazione del momento di intervento irriguo. Automazione degli impianti irrigui. Audit dell’irrigazione.
Water and energy efficiency of hydraulic systems. Definition of EUE and WUE and nexus. WUE nested approach. Jevons' paradox.
Agro-hydrological Monitoring with sensors and/or models. Natural, agricultural systems and state functions. Introduction to models. Physically based and empirical mass and/or energy models for estimating evapotranspiration flows. Crop response to soil water deficit. Concepts of maximum and effective evapotranspiration and effects on the water status of the crop. Crop coefficients. Measurement of actual evapotranspiration using micrometeorological techniques, atmometers and lysimeters. Mathematical and empirical models for estimating soil and plant water status: SWAP (Alterra), Hydrus, FAO-56 model and AQUACROP.
Notes on electronics and electromagnetism. Notes on the analysis and processing of electrical signals. Natural, artificial and mixed porous media. Sensors for measuring the water status of the soil and plants. Time Domain Reflectometry (TDR) and Frequency Domain Reflectometry (FDR) techniques for measuring soil water content. Site-specific calibration of sensors. Field spectroscopy and remote sensing. System for collecting, organizing, analyzing and comparing data. Upscaling procedure. Note micrometeoroloy. Micrometeorology in the agricultural system: eddy covariance, surface renewal, scintillometer.
Expert irrigation management. Pressurized irrigation systems: design and validation. Distribution Uniformity. Water supply design and timing irrigation. Automation of irrigation systems. Irrigation audit.
- Allen Richard G., Luis S. Pereira, Dirk Raes, Martin Smith. 1996. Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements - FAO Irrigation and drainage paper 56. FAO, Roma. ISBN 92-5-104219-5.
- Luigi Cavazza. 2006. Terreno agrario. Il comportamento fisico. Editore: REDA.
- Dispense “Idraulica ed AgroIdrologia” del Prof. Rallo.
- Hatfield, J.M. Baker. 2005. Micrometeorology in Agricultural System. Copyright © 2005 by the American Society of Agronomy, Inc. Crop Science Society of America, Inc. Soil Science Society of America, Inc.
- Cooper. Soil Water Measurement: A Practical Handbook. 2016. Wiley-Blackwell.
- Ćulibrk, D., Vukobratovic, D., Minic, V., Alonso Fernandez, M., Alvarez Osuna, J., Crnojevic, V. 2014. Sensing Technologies For Precision Irrigation. Springer-Verlag New York. DOI: 10.1007/978-1-4614-8329-8.
- Freddie R. Lamm, James E. Ayars, Francis S. Nakayama. 2002. Microirrigation for Crop Production Design, Operation, and Management. ELSEVIER. ISBN: 978-0-444-50607-8.
- Task Committee on Revision of Manual 70. Edited by Marvin E. Jensen and Richard G. Allen. 2016. Evaporation, Evapotranspiration, and Irrigation Water Requirements. ASCE. DOI: 10.1061/9780784414057.
- Tarik Mitran, Ram Swaroop Meena, Abhishek Chakraborty. 2020. Geospatial Technologies for Crops and Soils. Springer-Verlag New York. DOI:0.1007/978-981-15-6864-0.
- Allen Richard G., Luis S. Pereira, Dirk Raes, Martin Smith. 1996. Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements - FAO Irrigation and drainage paper 56. FAO, Roma. ISBN 92-5-104219
- Hatfield, J.M. Baker. 2005. Micrometeorology in Agricultural System. Copyright © 2005 by the American Society of Agronomy, Inc. Crop Science Society of America, Inc. Soil Science Society of America, Inc.
- Luigi Cavazza. 2006. Terreno agrario. Il comportamento fisico. Editore: REDA.
- Lecture notes “Idraulica ed AgroIdrologia” provided by the professor.
- Hatfield, J.M. Baker. 2005. Micrometeorology in Agricultural System. Copyright © 2005 by the American Society of Agronomy, Inc. Crop Science Society of America, Inc. Soil Science Society of America, Inc.
- Cooper. Soil Water Measurement: A Practical Handbook. 2016. Wiley-Blackwell.
- Ćulibrk, D., Vukobratovic, D., Minic, V., Alonso Fernandez, M., Alvarez Osuna, J., Crnojevic, V. 2014. Sensing Technologies For Precision Irrigation. Springer-Verlag New York. DOI: 10.1007/978-1-4614-8329-8.
- Freddie R. Lamm, James E. Ayars, Francis S. Nakayama. 2002. Microirrigation for Crop Production Design, Operation, and Management. ELSEVIER. ISBN: 978-0-444-50607-8.
- Task Committee on Revision of Manual 70. Edited by Marvin E. Jensen and Richard G. Allen. 2016. Evaporation, Evapotranspiration, and Irrigation Water Requirements. ASCE. DOI: 10.1061/9780784414057.
- Tarik Mitran, Ram Swaroop Meena, Abhishek Chakraborty. 2020. Geospatial Technologies for Crops and Soils. Springer-Verlag New York. DOI:0.1007/978-981-15-6864-0.
Gli studenti non frequentanti possono seguire lo svolgimento dell’insegnamento utilizzando il materiale didattico multimediale messo a disposizione dal docente sulla piattaforma Teams del CdS e seguendo il registro delle lezioni del docente.
Not-attending students can follow the lessons using the teaching material provided Teams by the lecturer before the beginning of the lectures and consulting the lesson log.
La prova orale è superata quando il candidato è in grado di esprimersi in modo chiaro e di usare la terminologia corretta, dimostrare di avere compreso come si eseguono una progettazione idraulica e idrologica dei sistemi irrigui agricoli, la gestione esperta dell’irrigazione e aver compreso il concetto di efficienza idrica-energetica secondo l’approccio annidato.
The oral examination is passed when the candidate speaks clearly and uses a correct hydraulic and hydrology terminology, when understands the project’s phases of an irrigation system and is able to perform a precision scheduling irrigation. Moreover, the student should be able to interconnect the hydraulic of the irrigation plan with the hydrology of the SPAC system, as well as to understand the concept of water-energy use efficiency according to the nested approach.
Laboratorio di sensoristica e modellistica agroidrologica (AgrHySMo Lab.)
- www.agrhysmo.agr.unipi.it
WEBPAGE DEL DOCENTE
Scientific database ID
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AgroHydrological Sensing and Modeling Laboratory (AgrHySMo Lab.)
- agrhysmo.agr.unipi.it
UNIPIMAP
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Scientific database ID
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