Agrometeorologia agraria

Effetti dell'agricoltura sull'ecosistema

Riduzione della biodiversità, solo le specie coltivate sono volute; questo si traduce in una:

• Modifica dei rapporti competitivi a favore della specie coltivata rispetto alle altre specie: miglioramento genetico, diserbo, irrigazione localizzata, ...
• Modifica dei bilanci di massa e di energia: input per compensare gli output (asportazione di biomassa e di energia)

Fattori che influenzano la produzione:

Le produzioni vegetali dipendono dalla combinazione di fattori:

• Naturali, caratteristiche ambientali (clima, terreno, altre specie)
• Genetici, caratteristiche delle specie e cultivar (risposte quali-quantitative, adattabilità...)
• Antropici, tutto ciò che l'uomo è in grado di fare per condizionare la vita delle piante

Fattori limitanti:

I fattori limitanti al di sopra della soglia massima o al di sotto della minima di tolleranza sono ad esempio la radiazione solare, l'acqua, i nutrienti.

N.B.: I fattori limitanti cambiano nel tempo.

interagiscono tra di loro

Non dimenticare il fattore economico che può stare a monte!

Non tutti i fattori ambientali hanno la medesima importanza: es azoto e ferro.

Le risposte ai fattori ecologici si possono suddividere in 2 tipi:

• Risposta a saturazione, non hanno massimo, crescono asintoticamente e dopo un certo livello senza cambiare più in modo significativo (fotosintesi e luce, CO2)
• Risposta ottimale, mostra un massimo detto optimum e dei limiti inferiori o superiori, andamento a gaussiana relazione generale tra dose di un fattore e resa.

I modelli in natura sono più complessi, perché risultato di interazioni tra diversi fenomeni, e soggetti a continue modifiche.

RADIAZIONE: La velocità di crescita della pianta varia in funzione dell'energia che riceve. La radiazione incidente varia con la latitudine.

TEMPERATURA: Esistono valori soglia: max e min letale. Esistono delle temperature ottimali. La pianta sottoposta a temperature ottimali ha

unacrescita più veloce.- PRODUTTIVITA’ PRIMARIA NETTA: quantità di sostanza organica prodottanell’unità di tempo espressa in g/m2 di superficie, è specifica per ogniecosistema

INDICI DI ACCRESCIMENTO PIANTA:

1. Crescita nel numero di cellule
2. Crescita in massa
3. Crescita in volume
4. Crescita in complessità

N.B. crescita diverso da sviluppo, crescita è accumulo di sostanze, sviluppo èdifferenziazione di sostanza organica in tessuti

La crescita della pianta comporta l’aumento del numero delle cellule dell’individuo el’aumento della sua complessità. L’aumento di peso e di volume dipende anche dallaquantità di acqua contenuta nei tessuti cellulari. E’ interessante valutare l’aumento dimassa secca. L’accrescimento delle piante si valuta tramite gli indici di crescita, chederivano da due grandezze: Peso secco della pianta (sink, produzione), weightSuperficie assimilatoria (source)

CRESCITA RELATIVA (RGR), Rapporto tra la crescita della massa secca della pianta e lamassa secca iniziale, per unità di tempo. RGR è espressa in g g-1 d-1.RGR=(G/M1)*(1/T)Il RGR è un indicatore dell'efficienza di utilizzo delle risorse da parte della pianta. Piùalto è il valore di RGR, maggiore è la capacità della pianta di convertire le risorse inmateria vegetale.TASSO DI ASSIMILAZIONE NETTA (NAR), Rapporto tra la crescita della massa secca dellapianta e l'area fogliare, per unità di tempo. NAR è espressa in g m-2 d-1.NAR=G/AIl NAR è un indicatore dell'efficienza fotosintetica della pianta. Più alto è il valore diNAR, maggiore è la capacità della pianta di convertire la luce solare in materia vegetale.TASSO DI EFFICIENZA FOTOSINTETICA (E), Rapporto tra la crescita della massa secca dellapianta e la quantità di luce solare assorbita, per unità di tempo. E è espressa in g MJ-1.E=G/QIl tasso di efficienza fotosintetica è influenzato dalla genetica della pianta, dallaquantità di luce solare disponibile e dalla capacità della pianta di utilizzare la luce solareper la fotosintesi.

CRESCITA RELATIVA (RGR), è la crescita della massa secca della pianta per unità di massa, per unità di tempo. Questo perché piante piccole crescono meno di piante grandi, a parità di CGR. Si misura in grammi di sostanza secca formata per unità di tempo su grammi di sostanza secca della pianta => g d-1 g-1 = d-1. RGR = (ln M2 - ln M1)/(T2-T1). RGR è utile per confrontare tra di loro tassi di crescita di piante diverse, ad esempio infestanti e piante coltivate o consociazioni.

TASSO DI ASSIMILAZIONE NETTA (NAR), il ragionamento è il seguente: - La sostanza secca prodotta dalle piante attraverso la crescita ha una concentrazione di carbonio di circa il 45%, - La concentrazione di C varia poco con la specie o le condizioni ambientali. Questo significa che il 90-95% della biomassa vegetale è formata da composti del carbonio, la cui quantità è il risultato del bilancio tra la CO2 assimilata con la fotosintesi (fotosintesi lorda).

e quella persa attraverso la respirazione,- Questa quantità si chiama tasso di assimilazione netta della CO2 (Net Assimilation Rate, NAR) per unità di superficie fogliare e di tempo NAR: velocità di accumulo di sostanza secca riferita all'unità di area fotosintetizzante. Si esprime in g di sostanza secca al giorno per m2 di superficie fogliare. NAR = (M2-M1)/((L2-L1)(T2-T1)), dipende da velocità di fotosintesi e traspirazione INDICE DI AREA FOGLIARE (LAI), è l'area fogliare totale della pianta per unità di superficie su cui la pianta insiste. LAI = L / A (m2 foglie/m2 terreno). Dipende dal numero di strati fogliari. Il terreno appare completamente coperto quando LAI = 3. Mais raggiunge 6/7, frumento anche 10. L'andamento stagionale della LAI è caratteristico di ogni specie. LEAF AREA DURATION (LAD), integrale della curva del LAI in funzione del tempo espresso in giorni. Utile per il confronto tra specie diverse, esprime lapotenzialità fotosintetica di una coltura durante tutto il suo ciclo o parte di esso. La crescita è lineare, LED=trapezio assumendo... Il LAI e il NAR, ovvero l'area fogliare e la capacità di assimilazione delle foglie, determinano la velocità di accumulo della sostanza organica, per unità di superficie di terreno su cui insiste la pianta (CGR). Il LAI dipende dalla genetica della pianta, mentre sul CGR si può agire agronomicamente per ottimizzarlo con opportune operazioni colturali. In questo modo si può aumentare la resa della coltura. RESA = LAD*NAR = L/A*T*M/T*1/L = M/A, espressa in kg/m2 o t/ha Quando interessa solo una parte della pianta (semi, frutti, radici): Indice di raccolta (harvest index) = HI, può dipendere da fattori climatici o da altri stress. Rappresenta la frazione di S.O. contenuta nel prodotto. RESA ECONOMICA= RESA*HI HI = RESA ECONOMICA / RESA IN SS 16. FENOLOGIA studio dei tempi e dei periodi degli eventi o fasi del ciclo di vita di una pianta.

ciclo vitale, negli anni è diventata sempre più popolare, e suscitato maggiore interesse; ciò può essere dovuto alla sua grande interdisciplinarità e al fatto che i suoi dati siano ottimi indicatori del cambiamento climatico. Ovviamente l'agrometeorologia presenta un solido legame con la fenologia, infatti lo sviluppo delle piante è dovuto principalmente alle temperature primaverili-estive. Abbiamo anche collegamenti con climatologia, le osservazioni fenologiche possono aiutare a definire la stagione di crescita e il periodo in cui vi è fissazione o rilascio di anidride carbonica. Ogni anno abbiamo oscillazioni nei valori di CO2 nell'aria, dovute all'alternanza di fasi vegetative e di dormienza. Le osservazioni fenologiche sono uno dei più sensibili indicatori dell'impatto climatico sulla vegetazione delle medie latitudini. Possono farci comprendere le interazioni tra l'atmosfera e la biosfera. Ogni sfumatura

del cambiamento climatico ha un impatto sulle colture (da frutto e non), anche se pur minimo, pertanto differenze fenologiche rispetto alla normalità, sono specchio di variazioni a livello climatico. A questo fine assumono importanza le osservazioni fenologiche. Due problematiche portate dal surriscaldamento globale: 1. anticipo di fioriture rischio brina 2. autunni e inverni miti rischio mancanza vernalizzazione SCALA CLASSIFICAZIONE FENOLOGICA – BBCH Stadi di sviluppo principali ➔ da 0 a 9, entro ciascuno stadio: stadi secondari (da 0 a 9) 0 Germinazione / germogliamento / sviluppo delle gemme 1 Sviluppo delle foglie (fusto principale) 2 Formazione dei germogli laterali (accestimento) 3 Allungamento del fusto principale o crescita della rosetta / sviluppo del germoglio principale 4 Sviluppo delle parti vegetative che andranno raccolte o sviluppo degli organi per la propagazione vegetativa 5 Emergenza delle infiorescenze (fusto principale) 6 Fioritura (fusto principale) 7 Sviluppo dei frutti 8 Maturazione dei frutti 9 Fine del ciclo vegetativo / caduta delle foglie

1. Maturazione dei frutti e dei semi
2. Senescenza, inizio della dormienza

Ogni stadio principale presenta i suoi corrispettivi stadi secondari, i quali variano a seconda della famiglia di appartenenza della coltura. Per poter passare da uno stadio all'altro la pianta deve aver cumulato una certa quantità di calore, dipende pertanto dal tempo di esposizione a determinate temperature, e non dal numero di giorni in generale. Ad esempio, fioritura a 780°C, BBCH 67; maturazione fisiologica 1400°C, BBCH 89.

Per monitorare le fasi fenologiche esistono le cosiddette stazioni agrofenologiche, nelle quali si hanno più piante, che vengono analizzate ogni settimana, e si mettono in relazione i dati con quelli degli anni precedenti, e con quelli delle altre stazioni (ovviamente stesse cultivar). Global Phenological Monitoring Programme (GPM), phenological data of 8 fruit trees and 8 ornamental plants.

Ad oggi abbiamo 78 giardini fenologici internazionali (IPG), che analizzano 23

speciediverse.GRADI GIORNO E SOMME TERMICHE

Il passaggio da una fase fenologica all'altra è legata al tempo fisiologico (non cronologico), e questo è più rapido se fa caldo. In sostanza l'organismo deve aver percepito una determinata quantità di calore per poter passare da una fase fenologica all'altra. I gradi giorno (°D, GDD) sono quindi una misura del tempo fisiologico; sono anche un indice sintetico che descrive l'andamento meteorologico dell'ambiente nel periodo considerato. GDD: sono la somma dei gradi ora in un giorno, si cumulano nella stagione GDD: permettono di capire a quale soglia si verificano determinate fenofasi, e nel futuro prevederle

Il numero di gradi giorno °D è uguale alla somma dei gradi ora °H in un giorno diviso per 24 ore. Un °D è un grado sopra la soglia nelle 24 ore.

- Tl, temperatura media giornaliera