I fattori che influenzano la produzione vegetale agraria

Radiazione

PAR=La parte di radiazione che attiva la fotosintesi è solo



quella compresa tra 0.4-0.7 m, cioè la conversione

fotosintetica dell’energia.

Tramite la clorofilla l’energia della radiazione solare è

utilizzata per formare composti al elevato valore energetico

(carboidrati) che fungono da magazzino per poi rifornire,

tramite la respirazione, energia chimica da impiegare nella

sintesi proteica e in tutti i processi di accrescimento della

pianta. fotosintesi

n H O + n CO n (CHOH) + n O

2 2 2

respirazione

Radiazione

• Solo la parte assorbita è utile per la fotosintesi

• Il rapporto tra R trasmessa e Rn incidente fornisce una stima

delle dimensioni dell’apparato fogliare

Radiazione

Zero specifico di illuminamento: quantità di luce al di sotto della

quale il processo si arresta;

Livello di saturazione: quantità di luce corrispondente alla massima

attività fotosintetica;

Differenza tra piante C3 e C4. C4

C3

Radiazione

Fotos. netta = Fotos. lorda - Fotorespirazione

• PIANTE C3: maggiore fotorespirazione,

cloroplasti solo nel mesofillo

• PIANTE C4: minore fotorespirazione,

fotosintesi netta maggiore (ad alte T e

Radiazioni); cloroplasti di due tipi nel

mesofillo e nelle guaine, Zero specifico più

basso e Punto di saturazione più alto.

Radiazione Portamento delle foglie:

foglie assurgenti (cereali)

maggior penetrazione

della radiazione

(importanza del

miglioramento genetico)

Radiazione

Alcuni indici di riferimento utili per valutare l’accrescimento

LAI (Leaf Area Index): area di superficie fogliare che insiste

sull’unita di area di superficie del suolo. Rappresenta la

superficie assimilatoria Il LAI delle colture

assume valori diversi

nel corso dell’anno e

del periodo in cui si

svolge il ciclo

Da Giardini

Radiazione

LAD (Leaf Area Duration): rappresenta la durata nel tempo

dell’apparato assimilatorio. E’ l’integrale del LAI LAI e LAD

tipici del

mais e della

soia

Da Giardini

CGR (Crop Growth Rate): rappresenta l’Accumulo di sostanza

secca nel tempo (g m oppure kg m )

-2 -2

NAR (Net Assimilation Rate): rappresenta la resa in sostanza

secca nell’unità di tempo per unità di superficie. Rapporto fra

CGR e LAI. Radiazione

Unità di misura

• Flusso: MJ m d (o KJ m d ) o watt m o cal cm d

-2 -1 -2 -1 -2 2 -1

• Fotometria: micromoli di fotoni s m (Einstein s m )

-1 -2 -1 -2

• Illuminazione: lux, basati sulla sensibilità dell’occhio umano

• Eliofania assoluta: n° di ore di insolazione nelle 24 h (n)

• Eliofania relativa: rapporto fra l’eliofania assoluta (n) e le ore di

insolazione teorica (N). Questa dipende da latitudine e

stagione ed è desumibile da tabelle.

Radiazione

• 

Rad. globale (Rs) SOLARIMETRO

o PIRANOMETRO

• 

Rad. totale (Rb) RADIOMETRO

• 

Rad. netta (Rn) Doppio radiometro

Costituito da una lente sferica

che concentra i raggi del sole

su di una striscia di carta

cerata. La traccia della

bruciatura permette di stimare

le ore di insolazione reale

Radiazione

EFFICIENZA DELLA CONVERSIONE FOTOSINTETICA (Ef)

Ef = L / L

so i

dove L (MJ m ) = Energia della S.O. prodotta

-2

so = S.O. (g m ) * 16.7 kJ g *10

-2 -1 -3

Li (MJ m ) = Energia luminosa incidente

-2 VALORI INDICATIVI

PIANTE C3 (grano, erba medica, tabacco....) = 0.02 – 0.03

PIANTE C4 (mais, sorgo, canna da zucchero...) = 0.05 – 0.07

Radiazione

L'EFFICIENZA VARIA IN FUNZIONE DI:

1. INTENSITA' DI LUCE

2. TEMPERATURA (25°C)

3. CONCENTRAZIONE CO2 (vedere figure)

4. STRUTTURA DELLA FOGLIA (es. cloroplasti su 2 strati

in C4)

5. TRASLOCAZIONE E ACCUMULO (feedback negativo dei

sink)

6. RESPIRAZIONE (anche in questo le C4 sono più efficienti)

7. NUTRIZIONE MINERALE E IDRICA

8. ARCHITETTURA FOGLIARE (foglie erette o orizzontali)

Radiazione

INTERVENTI POSSIBILI PER MIGLIORARE

L’EFFICIENZA

• Scelta cultivar

• Tecniche per migliorare la nutrizione e lo sviluppo

della pianta (irrigazione, lavorazioni, concimazioni,...)

• Epoca di semina

• Riduzione traspirazione (frangivento)

• Migliorare intercettazione (densità di semina,

orientamento file (N-S), disposizione equidistante,...)

• Consociazione temporanea

Radiazione

Rispetto al fabbisogno in luce le piante si dividono in:

Sciafile = soffrono eccessi di luce

Eliofile = richiedono elevata quantità di luce

(Eziolatura, allettamento)

Fotoperiodo: durata del periodo di illuminazione giornaliera (varia

con latitudine e stagione.

Fotoperiodismo: comportamento delle piante (induzione a fiore) in

relazione al fotoperiodo Longidiurne Neutrodiurne

Brevidiurne

Fioriscono e Fruttificano Indifferenti

Fioriscono e Fruttificano



con fotoperiodo 12 h: al

con fotoperiodo > 12 h:

Es.: tropicali (mais, fotoperiodo

Es.: frumento, bietola, ....

tabacco) Temperatura

La Temperatura è la manifestazione sensibile del calore, varia in

funzione della radiazione e diminuisce all’aumentare dell’altitudine

(in media circa 0.6 °C ogni 100 m)

Influenza tutte le reazioni biochimiche delle piante e la loro

intensità: Traspirazione, Respirazione, Fotosintesi, Att. enzimatica,

Sintesi della clorofilla, Divisione cellulare, ecc..

Questi processi non avvengono quando si superano, in eccesso

o in difetto, i limiti termici. Tali limiti sono caratteristici della

specie, della cultivar e della fase di crescita in cui si trova la

coltura. Temperatura

INTERAZIONE TRA

TEMPERATURA E RADIAZIONE

SULLA FOTOSINTESI NETTA. (I

numeri indicano intensità della PAR)

• A bassi valori di radiazione prevale

l’effetto della respirazione che

aumenta al crescere della T. (Fn

negativa oltre i 23-24 °C)

• Al crescere della PAR si amplifica

l’effetto della T. ed aumenta il valore

della T. ottimale.

Temperatura

• Temperatura massima (giornaliera o riferita ad un periodo)

• Temperatura minima (giornaliera o riferita ad un periodo)

• Temperatura media (giornaliera o riferita ad un periodo)

• Escursione termica (Tmax – Tmin) (stima dell’eliofania)

ANDAMENTO TIPICO DELLA TEMPERATURA

40

35

30 25 ° h 14

25 cielo limpido

20 18° h 14

15 cielo coperto

14° h 6

13° h 5

10 Escursione = 12°C

5 Escursione = 4°C

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Temperatura

La Temperatura influenza i processi di biologici e, pertanto, si

riflette sull’accrescimento e sulla produttività.

T. Ottimale = per la maggior parte delle specie coltivate in Italia è

compresa tra 20 – 25 °C. Per le specie di origine tropicale (es.

Mais) sale a oltre 30 °C MAIS Da Giardini

Temperatura

Zero di germinazione = caratteristica della specie

Zero vegetativo = T. minima di vegetazione variano con la

T. Massima = oltre la quale si arresta lo sviluppo. specie e con la

Es.: Mais oltre 35 °C, Barbabietola da zucchero fase di sviluppo

25 °C Temperatura

SOMME TERMICHE (ST) = sommatoria delle unità

termiche giornaliere per un intervallo di tempo.

La pianta per passare da una fase fenologica all’altra deve

“incamerare” una certa quantità di calore, la durata del ciclo

e/o di singole fasi può essere espressa in ST anziché in giorni



(

T max T min)



i n

ST = 

i cardinale min

 

i 1 2

• T max e Tmin = Temp. massima e minima giornaliera

• cardinalemin = Zero vegetativo

•se T max > Temp. massima di vegetazione, si considera questa per

il calcolo della media

Temperatura

Fenologia = studia le interazioni tra ambiente e fenomeni

di vita vegetale e animale;

Fasi vegetative = momenti del ciclo biologico della pianta

(germinazione, accrescimento, riproduzione – fioritura,

maturazione – raccolta).

Quando i periodi del ciclo sono messi in relazione

all’andamento stagionale si parla di fenofasi o di fasi

fenologiche Temperatura

Danni

Eccesso di T. Da freddo

 

Rallentamento o arresto dei Rallentamento o arresto dei

processi biologici vitali processi biologici vitali

influenza sulla crescita

influenza sulla crescita  Se < 0 °C può ghiacciare l’acqua

 Aumento della traspirazione all’interno dei tessuti o delle cellule

(che le piante utilizzano per la

regolazione della temperatura

interna) aumento del volume con danni

irreversibili

perdita di turgore cellulare

Temperatura

Tecniche per ovviare i danni = Scelta idonea di cultivar ed epoche di

coltura irrigazione climatizzante, ombreggiamento, imbiancatura dei tronchi con

calce

Protezioni: Pacciamatura (copertura del terreno con film plastici o altro),

Tunnel, Serre, ecc.. (usati anche per colture arboree ed ortaggi anticipati)

Da Giardini Da Giardini

Tunnels plastici per difesa dal freddo

Un tipo di pacciamatura e/o anticipo della epoca di semina

Temperatura

La Temperatura è influenzata dall’emissione di calore del terreno

(rad. ad onda lunga). Pertanto, soprattutto di notte tende ad essere

più alta al livello del suolo che non in quota (gradiente termico

negativo). In alcune situazioni si può avere inversione termica

(gradiente positivo) con l’aria più fredda a livello del suolo.

Se la temperatura scende al si sotto di 0 °C si hanno le brinate.

INVERSIONE TERMICA per IRRAGGIAMENTO

Nelle notti calme e serene [cioè in assenza di rimescolamento

(vento), e di nubi che intrappolino le radiazioni termiche

provenienti dal terreno (effetto serra) ] l’aria fredda (più pesante)

tende a stratificarsi in basso.

Fenomeno frequente in pianura, specialmente in Pianura Padana.

Temperatura

INVERSIONE TERMICA per CONVEZIONE

Fenomeno frequente nei fondovalle L’aria fredda della montagna

(più pesante)] scende lungo il

crinale e si stratifica nel

fondovalle .

Si genera quindi una corrente

ascensionale di aria calda

(corrente di compensazione)

Da Fabbri

Temperatura

Difesa antibrina

Stufe Ventilatori

costosi, poco efficienti

Da Fabbri Da Fabbri

Temperatura

Irrigazione antibrina

 In uso su arboree e a volte su

tunnel e serre;

 L’acqua congelando libera

calore (80 Kcal/l);

 Sui rami e germogli si forma

ininterrottamente uno strato di

ghiaccio che liberando calore

mantiene gli organi della pianta

a T. non dannose intorno a 0 °C;

 Importante è la corretta

gestione dell’impianto;

 L’impianto può essere usato

per il normale intervento Da Fabbri

irriguo estivo. Idrometeore

Pioggia: è la principale fonte di acqua per l’agricoltura –

parametro climatico fondamentale per definire l’idoneità del clima

alla produzione vegetale -

Si definiscono i seguenti parametri

Altezza Intensità Frequenza Distribuzione

Quantità di Quantità di acqua n° di giorni Periodi di pioggia,

acqua caduta in caduta nell’unità piovosi in un (caratteristica di un

un evento (mm) di tempo (mm/h) – periodo (anno, ambiente)

erosione - mese, ecc.)

Pioggia Utile = frazione di pioggia che può essere utilizzata dalle

piante: varia in relazione a molti fattori (es.: intensità di P., tipo di

terreno, coltura, umidità del suolo, ecc..). In genere utile se > 10

mm in 24 h.