Agrometeorologia ed ecologia agraria

Equazione di Penman-Monteith

AT: temperatura media dell'aria (°C)
TD: escursione termica (°C)
ƛ: è il calore latente di evaporazione, cioè l'energia necessaria per far evaporare 1l di acqua, esso serve a fare la conversione nelle unità di misura che ci interessano, infatti Il valore in mm/d si ottiene dividendo per ƛ corrispondente alla temperatura media.

L'equazione funziona bene grazie alla presenza della radice dell'escursione termica, per abbassare la radiazione extraterrestre.

Equazione di Penman-Monteith: periodo minimo di previsione 1 ora. Mediante il denominatore, si tiene conto del comportamento della pianta, quindi è la più precisa.

pCp ( )( )+ ( ) ( )( -e )Rn-G e T z zs∆ rhƛ = ET + r ry w s + 1∆ r h(Rn- G): Componente radiativa
2Rn: radiazione netta (MJ/m h)
2G: flusso di calore nel terreno (MJ/m h)
y: costante psicrometrica (kPa /°C)
componente aerodinamica:
e : pressione di vapor saturo (kPa)
se: pressione di vapore attuale

(kPa)T(z): temperatura (°C) all’altezza z (°C)
Denominatore: componente resistiva
r : resistenza aerodinamica (s/m)
hr : resistenza stomatica (s/m)
sr : resistenza al trasferimento di vapore (s/m)
w : resistenza al trasferimento di vapore (s/m)
Questa equazione, rispetto a quella di Hargreaves e di Blaney-Criddle, fornisce una stima molto più accurata ed è più affidabile, ma è necessaria la conoscenza di molti più parametri, per cui le precedenti restano ampiamente utilizzate.
L’ETp è importante perché c’è correlazione tra consumo idrico e resa, considerando che in alcune fasi fenologiche, le piante sono più sensibili alle carenze idriche. Nonostante le piante tollerino lo stress idrico fino ad un certo limite e alcune adottino strategie di fuga, resistenza o tolleranza, è opportuno, comunque, prevedere interventi irrigui proprio in questi periodi di criticità.
Misure dirette dell’ET possono essere svolte mediante l’utilizzo delbilancio energetico eradiativo. Lo strumento utilizzato per misure la misura diretta dell'evapotraspirazione è il lisimetro. Il lisimetro a pesata è costituito da un cilindro (di metallo, plastica, ecc.) di 1-2m posto nel terreno, con o senza una coltura. Il cilindro è chiuso sul fondo e appoggiato su di una bilancia o sostenuto da un sistema di bilancia a bascula. La differenza di peso tra una misurazione e l'altra permette di calcolare l'evapotraspirazione (ET). Questo metodo è stato utilizzato per la stima dei Kc. Tuttavia, non sempre è possibile utilizzare il lisimetro a pesata, ad esempio in caso di elevata piovosità. Il lisimetro a drenaggio prevede che il terreno sia posto in vasche con ghiaia sul fondo e punti di drenaggio. Si misura l'acqua in uscita dal lisimetro e la differenza tra l'acqua in entrata e quella drenata rappresenta l'acqua evapotraspirata. Questo metodo è meno preciso rispetto al lisimetro a pesata, ma viene comunque utilizzato. Ogni Kc racchiude molte informazioni sulla bilancio energetico eradiativo.pianta e dipende da: caratteristiche geometriche della coltura (come intercetta la radiazione, la rugosità della superficie...), scabrosità della coltura (presenza di file e distanza tra esse), fisiologia, età, bagnatura della superficie. Il valore del Kc non è costante in quanto: ha un valore quando la pianta è piccola (poca traspirazione e più evaporazione del terreno), cresce (ci sono più foglie e continua a crescere la biomassa, quindi più traspirazione) con la maturazione e rimane più o meno costante (non c'è crescita di biomassa) fino alla senescenza in cui si verifica un calo (generalmente non si irriga o si irriga poco). Il Kc aumenta con l'aumentare della richiesta evapotraspirativa, quindi con la secchezza, un clima più umido (entro certi limiti) avrà Kc minori in quanto la richiesta sarà inferiore. I Kc sono stati ricavati dal rapporto tra ETc misurato (con lisimetro o per...bilancio energetico)ed ETo stimato.Per irrigare efficientemente è bene conoscere la lunghezza dei 4 periodi e i corrispondenti valori dei vari Kc.per calcolare l'incremento giornaliero si deve fare la differenza tra Kc attuale ed iniziale, diviso la durata della fase.A volte si può associare al Kc un Ks nel caso si vogliano prevedere interventi di stress controllato per indurre miglior qualità in determinati prodotti.I valori forniti dalla FAO si riferiscono a condizioni di umidità e vento medio.Kc aumenta all'aumentare della velocità del vento e alla diminuzione della umidità relativa.Per correggere il dato in funzione delle condizioni ambientali si utilizza un'equazione.Effettuare un bilancio idrico significa stimare le entrate e le uscite di acqua da un sistema considerato chiuso (es. terreno). La differenza tra entrate e uscite è la riserva idrica ossia l'umidità del terreno.Equazione del bilancio, i

termini devono avere tutti la stessa unità di misura (mm) devorapportarli alla stessa unità di tempo e alla porzione di terreno (quella esplorata dalle radici).

Ete= P+ F+I+∆0 -Pr -RE

Te: evapotraspirazione effettiva. mm

P: precipitazioni, dati dal pluviometro

F: apporti di falda, non sempre presente, ma misurabile. Se la falda è troppo profonda, inrelazione alla coltura non ne teniamo conto nell’equazione o si considera fino a dove arrivanole radici.

I: apporti irrigui, spesso rappresenta il dato incognito poiché, noto ETe, si apporta tanta acqua3con l’irrigazione da colmare la carenza idrica. m /ettaro

Pr: percolazione, dipende da diversi fattori, ma con determinati accorgimenti può esserelimitata. Dipende dalle caratteristiche del terreno, umidità, lavorazioni, sistemazioni (influisceanche sul ruscellamento), copertura vegetale (riduce l’azione battente e l’infiltrazione èmaggiore).

R: ruscellamento derivante

dalla mancata infiltrazione dell'acqua, dipende da pendenza, lavorazioni, sistemazioni, copertura vegetale, tipo di terreno e umidità. Il ruscellamento è inassoluto da evitare poiché determina l'erosione del terreno. Δθ: variazione di contenuto idrico del terreno nel periodo considerato, è il termine più difficile da calcolare perché, si misura in %, non in mm, può essere positivo o negativo in funzione dell'aumento o della diminuzione dell'umidità del terreno. Non dà informazioni su come è trattenuta l'acqua, ma su quella presente, si cerca di mantenere un'umidità simile alla capacità di campo. Per determinare il contenuto idrico del terreno si usano: - umidità del terreno: contenuto di acqua liquida all'interno dei pori. È definita come il rapporto tra massa d'acqua (ml) e massa del terreno secco (ms) dove la massa d'acqua.è data dalladifferenza tra massa del campione di terreno e massa del terreno secco. Sono disponibilisoftware per la determinazione dell’umidità di saturazione, di capacità di campo (CIC) e diappassimento.l’umidità del terreno si può esprimere comeDensità apparente: massa secca / volume, è detta apparente in quanto nel volume ècompresa anche l’aria.-potenziale idrico: l’energia potenziale per unità di massa d’acqua, esprime la facilità dimovimento dell’acqua del suolo. Dipende dalla posizione del terreno rispetto ad un livello diriferimento, nel campo gravitazionale, dalle forze adsortive che lo legano alla matrice, allaconcentrazione di soluti e dalla pressione idrostatica dell’acqua.Il modello non tiene conto di eventi che possono fermare il ciclo colturale (es.: fortigrandinate…), in quel caso bisogna riportare manualmente l’interruzione.Calcolo dellabagnatura del terreno: equazione empirica, quindi non è importante avere un'unità di misura univoca.
I(mm) = h(dm) x (CIC - U) x r = h(dm) x Δθ
pesoMeteorologia: esprime le condizioni meteo attuali di un determinato luogo (previsioni del tempo), cambia continuamente.
Climatologia: condizioni meteo statistiche più probabili in una determinata regione, frutto di un lungo periodo (almeno 30 anni) di misurazioni. Dal clima dipende come si vive in una zona, e ha influenza sulla vegetazione ed ecosistemi. Se in una zona ci sono determinate specie, è dovuto al fatto che sono adattate a quelle condizioni.
Aridità: situazione climatologica, caratteristica tipica che dipende dal confronto tra quantità di piogge ed evapotraspirazione, quindi può piovere molto, ma evapotraspirare molto, con bilancio negativo.
Siccità: situazione meteorologica, periodo in cui l'acqua disponibile è più bassa del necessario e puòavvenire in zone che non sono aride. Fattori del clima: Fattori cosmici: movimento di rivoluzione della terra, eccentricità dell'orbita terrestre, movimento di rotazione, incidenza dei raggi solari e forma sferica della terra. Questi determinano le stagioni. La quantità di radiazione diversa, innesca i movimenti nell'atmosfera, influenzati anche dal moto della terra. Latitudine: esprime l'angolo formato tra la retta perpendicolare al suolo in un punto e la retta perpendicolare al suolo passante per il punto sull'equatore, avente stessa longitudine del punto di cui si vuol conoscere la latitudine (divide Nord e Sud). Si esprime in ° ed è un importante fattore proprio del sistema in quanto, all'aumentare della latitudine, diminuisce l'intensità dell'energia della radiazione solare poiché diminuisce l'angolo di incidenza della radiazione stessa che, all'equatore, è perpendicolare (maggior

energia). Fattori geografici: distribuzione delle terre e dei mari (Il mare, come le altre grandi masse idriche, influenza il clima perché assorbe il calore durante il giorno, soprattutto in estate, e lo emana la notte e l'inverno. Quindi un clima continentale, come quello dell'Italia sarà più freddo in inverno), correnti marine, orientamento delle masse continentali e dei sistemi montuosi (con l'altitudine l'atmosfera è progressivamente più rarefatta, quindi immagazzina meno calore), rilievi ed esposizione topografica, laghi, caratteristiche del suolo, vegetazione (aumenta l'ombreggiamento e consuma energia per il suo metabolismo, quindi diminuisce la temperatura), uomo come agente modificatore.

I fattori geografici e cosmici si mescolano: Venti globali e locali, dovuti alla differenza di temperatura tra mare e terra, distribuiscono calore e umidità attorno alla Terra. La mattina ver