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Ruolo dell’acqua nei sistemi colturali (I)

o Il 97% di tutta l’acqua è contenuto negli oceani. Della restante parte il

75% è contenuto nei ghiacciai e quindi la quota di acqua dolce disponibile

rappresenta una minima parte del totale

o L’acqua assume un ruolo essenziale nel bilancio energetico. I passaggi di

-1

stato liberano ed assorbono grandi quantità di energia (circa 600 cal g

-1

per l’evaporazione e 80 cal g per la liquefazione).

o L’acqua è il singolo componente più abbondante della biosfera

(rappresenta circa l’80-90% del peso fresco degli organismi), ma è anche

parte integrante del metabolismo delle piante e dei sistemi viventi.

o Si combina con l’anidride carbonica nel corso della fotosintesi per

formare gli idrati di carbonio.

o E’ il reagente di tutti i processi idrolitici che avvengono nelle piante.

Ruolo dell’acqua nei sistemi colturali (II)

o Rende possibile l’assorbimento da parte delle radici delle sostanze

nutritive che si trovano sotto forma di soluzione nel terreno.

o Funziona da veicolo delle sostanze nutritive dalle radici alle foglie e da

queste agli organi di utilizzazione e di riserva.

o Inturgidendo le cellule determina la consistenza e l’aspetto caratteristici

delle varie parti della pianta.

o Impedisce che le parti aeree si riscaldino troppo.

o L’acqua che entra nella costituzione della pianta e che viene fissata nella

sostanza organica nel corso del processo fotosintetico è solo una

piccolissima parte dell’acqua assorbita dall’apparato radicale: il 99% circa

di questa viene eliminata nell’atmosfera con il processo di traspirazione,

vettore dei diluitissimi sali minerali del

dopo essere stata utilizzata come

terreno. -1

o Ad esempio una coltura che abbia prodotto 50 t ha di biomassa verde (10

-1 -1

t ha di sostanza secca) ha consumato circa 4000 t ha di acqua.

Argomenti trattati

Importanza dell’acqua

L’umidità dell’aria

La pioggia

La rugiada e la bagnatura fogliare

La grandine e la difesa

L’evapotraspirazione

L’umidità dell’aria

o L’aria è una miscela di gas che contiene sempre una certa quantità di

acqua allo stato di vapore.

o Questa acqua svolge ruoli importanti quali:

o Assicura la circolazione dell’acqua nell’atmosfera

o E’ un elemento del bilancio energetico

o Condiziona la evapotraspirazione

o E’ determinante in molti processi fitosanitari (bagnatura fogliare)

o Possono essere identificate diverse grandezze per esprimere il

contenuto di vapore nell’atmosfera

o Umidità assoluta

o Pressione di vapore

o Umidità relativa

o Punto di rugiada

Umidità assoluta

o Rappresenta quindi la massa di vapore d’acqua contenuta nell’unità

di volume d’aria umida. Viene anche chiamata densità del vapore

-3 -3

d’acqua e si esprime in g cm oppure kg dm .

o L’umidità assoluta assume i valori più alti durante le ore ed i giorni

più caldi a causa dei più alti tassi di evapotraspirazione che

incrementano il contenuto di vapore nell’atmosfera e soprattutto

della maggiore tensione di saturazione che permette un maggior

accumulo di vapore.

Pressione di vapore

o Poiché la pressione totale di una miscela di gas è la somma delle

pressioni parziali dei singoli componenti, il vapore acqueo dà il suo

contributo alla pressione atmosferica. Di conseguenza il contenuto

di umidità dell’atmosfera può essere espresso in termini di

tensione di vapore

o L’unità di misura è quindi una misura della pressione (Pa, bar)

o Esiste un limite superiore all’umidità presente nell’atmosfera che

viene definito tensione di saturazione, oltre il quale il vapore

acqueo in eccesso si condensa in acqua.

o L’umidità di saturazione dipende dalla temperatura dell’aria

secondo una funzione di tipo esponenziale:

es=610.78*exp((17.269*T)/(T+237.30))

Rapporto far tensione di vapore e

temperatura

Andamento della tensione di vapore

Profilo di T ed ea interno ad una

coltura

L’umidità relativa

o L’umidità relativa è il rapporto fra la tensione reale del vapore e la

tensione di saturazione alla temperatura attuale dell’aria:

UR=ea(T)/es(T)

o Si esprime quindi in percentuale (%)

o Il vantaggio di utilizzare questo parametro è quello di ottenere con

immediatezza indicazioni sull’attitudine del vapore alla produzione di

nebbia e nubi. Un valore del 10% indica quindi che siamo lontani dalla

condensazione, mentre un’umidità relativa del 90% indica che il vapore è

prossimo alla condizione di saturazione.

o La UR assume i suoi valori più alti nelle giornate e nelle ore più fredde

(mesi invernali e ore notturne) per la dipendenza con la temperatura nel

calcolo della es.

Andamento della T , ea e UR

Andamento stagionale T e UR

120 30

25

100

(%) (°C)

20

relativa 80 Temperatura

15

60 10

Umidità 40 5

20 0

0 -5

1 25 49 73 97 121 145 169 193 217 241 265 289 313 337 361

giorno giuliano

Temperatura di rugiada

o E’ la temperatura alla quale un volume di aria deve essere

raffreddato per provocare la condensazione del suo vapore

acqueo. In altre parole rappresenta la temperatura alla quale la

pressione di vapore attuale corrisponde a quella di saturazione.

o Si esprime quindi in °C, °K, °F

Analisi del regime igrometrico

o Il valore orario è importante soprattutto per processi specifici

quali lo sviluppo delle malattie fungine.

o Generalmente sono calcolati i valori medi su periodi diversi (giorno,

settimana, decade, mese, anno).

o Di un certo interesse sono i valori estremi, massimi e minimi,

rilevati su di un certo intervallo, sia in termini di medie del periodo

che di punte estreme.

Misura dell’umidità

o In generale vengono utilizzati strumenti meccanici od elettronici

per misurare l’umidità relativa: igrometri od igrografi.

o La tensione di vapore può essere invece misurata utilizzando lo

psicrometro Psicrometro

o Due sensori di temperatura dello stesso tipo

sono montati all’interno di due tubi separati,

a doppio schermo di materiale riflettente o

verniciati di bianco per minimizzare gli

errori dovuti all’irraggiamento.

o Uno dei due termometri è rivestito da una

garza di cotone mantenuta umida talvolta

collegata a un serbatoio di acqua

(termometro a bulbo umido).

o Normalmente sono utilizzate le versioni ad

aspirazione forzata con una velocità del

flusso compresa fra 3 e 10 m/s.

Termoigrografo

Sensori Capacitivi

o La parte sensibile del

sensore è una lamina

polimerica molto fine inclusa

fra due elettrodi

o Il valore di capacità

elettrica (picofarad) varia

con il tasso di umidità

ambiente

o Un circuito elettrico

provvede a trasformare il

segnale in una tensione

continua

Schermi da pioggia e radiazione solare

Argomenti trattati

Importanza dell’acqua

L’umidità dell’aria

La pioggia

La rugiada e la bagnatura fogliare

La grandine e la difesa

L’evapotraspirazione

Il fabbisogno irriguo

La pioggia

o Rappresenta la precipitazione di acqua liquida sotto forma di gocce

di diametro variabile da cui dipende la velocità di caduta terminale

-1

.

compresa fra 2 e 9 m sec

o Le piogge sono la principale sorgente d’acqua per il terreno e

quindi determinano in larga misura l’idoneità di un clima locale a

produrre colture.

o La pioggia è prodotta dalla condensazione del vapore acqueo

quando l’aria si raffredda. Poiché si abbia pioggia non è sufficiente

lo stato di saturazione, che si evidenzia con la formazione di nubi,

ma è necessario che l’aria contenga nuclei di condensazione

(pulviscolo, cristalli di ghiaccio) che promuovono la coalescenza

dell’acqua in gocce di una certa dimensione, che per la forza di

gravità vincono le correnti ascensionali presenti nei corpi nuvolosi

e cadono a terra.

Utilizzazione dei valori di pioggia

I valori di precipitazione vengono utilizzati per molteplici scopi, tra i

quali si annoverano:

- la programmazione dell'irrigazione, per il calcolo relativo alla

costruzione di invasi per l’agricoltura;

- la stima del rendimento delle colture in combinazione con

radiazione solare e temperatura;

- - la stima delle risorse idriche (acqua potabile, per usi civili ed

industriali);

- il calcolo delle portate dei fiumi, per la stima del rischio

alluvionale;

- la stima di risorse idroelettriche;

- calcoli d'ingegneria civile, per il dimensionamento di fogne,

docce, canali, drenaggi, strade, fondazioni, ecc.

- la valutazione dello stato delle falde idriche e della loro

alimentazione.

Classificazione

delle

precipitazioni

Origine delle piogge

o Il raffreddamento del vapore può avvenire principalmente nei seguenti

modi, originando diversi tipi di precipitazioni:

o Convettivo. Si hanno a seguito di convezione di aria calda umida verso l’alto

e suo susseguente raffreddamento con formazione di cumuli e cumulonebi.

Originano violenti acquazzoni.

o Turbolento. La turbolenza meccanica dovuta allo spostamento delle masse

d’aria determina il rimescolamento degli strati di aria con conseguente

condensazione alla sommità dello strato di rimescolamento. Dà origine agli

strati.

o Ciclonico. Si formano dallo scontro di masse d’aria con caratteristiche

termiche ed igrometriche diverse, con formazione di zone di bassa

pressione e di nembostrati. E’ tipica delle zone temperate dove si

incontrano masse d’aria di origine polare e tropicale.

o Orografico. Sono determinate dall’innalzamento forzato dell’aria che si

muove al di sopra dei rilievi topografici. E ‘ tipica del versante sud

dell’Himalaya che intercetta i monsoni e delle Alpi Apuane.

Le nubi

o Le nubi si classificazioni in base alla:

o altezza. Distanza della base dalla superficie del terreno

o Altitudine. Distanza della base alla superficie del mare

o Estensione verticale. Distanza fra la base e la sommità della nube

o La determinazione del tipo di nube può essere fatta mediante

confronto con appositi atlanti

o Oggigiorno i satelliti meteorologici possono permettere una stima

molto precisa e rapida.

o Esiste una stretta dipendenza fra il tipo di nube e le precipitazioni

Classificazioni delle nubi

Relazione fra tipi di nubi e precipitazioni

Unità di misura della pioggia

o La pioggia viene misurata in millimetri, che esprimono lo spessore

che raggiungerebbe l’acqua caduta se si depositasse su di una

superficie piana, impermeabile e senza evaporazione.

o Si ottiene quindi una misura unidimensionale, non riferita a

nessuna unità di superficie.

o Si precisa che: -2 3 -1

1 mm di pioggia corrisponde a 1 l m ed a 10 m ha

Pluviometro Totalizzatore

o E’ costituito da un

contenitore (che può

avere forma e dimensioni

variabili) con una bocca

tarata

o Sulle pareti è segnata una

scala per la lettura

diretta della quantità di

pioggia caduta

o In altri tipi insieme al

contenitore è fornito un

recipiente graduato in cui

versare l’acqua raccolta Pluviografo

• E’ costituito da un sistema

meccanico collegato ad un

imbuto di raccolta (bocca

tarata)

• Sul tamburo a orologeria è

montato un diagramma di carta

per la registrazione della

quantità di pioggia caduta

• Il sistema di conteggio è a

vaschette oscillanti. Ogni

variazione corrisponde a 0.2

mm di pioggia Pluviometro

• Il contenitore può

avere dimensioni

variabili

• Il sistema di

raccolta è simile a

quello del

pluviografo

• Il sensore è un

piccolo interruttore

magnetico che a ogni

movimento delle

vaschette invia un

impulso al sistema di

acquisizione

Caratteristiche delle piogge: la quantità

o Si esprime in millimetri di acqua caduta nell’intervallo di tempo

pari alla durata dell’evento.

o In media cadono su tutta la terra 1.000 mm di acqua, ma vi sono

zone dove si raggiungono i 12.000 mm ed altre dove non piove mai.

o In Italia varia da 2.500-3.000 mm nelle Alpi orientali e nelle

Apuane, a meno di 500 mm nel Tavoliere pugliese, nelle coste sud-

occidentali della Sicilia ed in provincia di Cagliari.

o La quantità consente solo una stima grossolana delle potenzialità

agricole di una area, in quanto altri parametri influiscono sulla sua

capacità di soddisfare le esigenze evapotraspirative della coltura.

Caratteristiche delle piogge: l’intensità

-1

o E’ espressa in quantità nell’unità di tempo (mm h ).

o Ha grande importanza in idrologia per la previsione delle piene e

nel campo della conservazione del suolo in quanto il fenomeno del

ruscellamento in collina o del ristagno in pianura si verificano

quando l’intensità è superiore alla velocità di infiltrazione nel

terreno.

o Le piogge intense hanno quindi una efficacia molto limitata e

possono provocare gravi danni alla conservazione del suolo ed

anche alle colture (asfissia radicale, etc.)

o Dall’intensità dipende l’erosività, cioè la capacità di una pioggia di

provocare erosione.

o La maggiore efficacia si ha con piogge di leggera intensità, attorno

-1

ai 2 mm h

Caratteristiche delle piogge: la durata

o Rappresenta l’intervallo di tempo durante il quale si verifica

l’evento.

o E’ in relazione inversamente proporzionale alla intensità:

i=14.3/√d

Caratteristiche delle piogge: la frequenza

o Rappresenta l’intervallo di tempo medio dopo il quale di può

pensare di avere nuovamente un evento di una certa quantità od

intensità. Questa grandezza viene generalmente indicata come

tempo di ricorrenza.

o La frequenza indica anche il numero di eventi in un certo intervallo

di tempo (decade, mese, anno), indipendentemente dalla sua durata

od intensità.

o Il numero di giorni piovosi è un’informazione assai utile per

l’effettuazione delle operazioni colturali e può servire per il

dimensionamento del parco macchine.

o Generalmente l’attività agricola è favorita quando le piogge sono

più frequenti e meglio distribuite durante l’arco dell’anno.

o Gli studi della frequenza permettono di determinare la probabilità

delle piogge, utilizzabile per determinare i volumi di affossatura,

le stime delle produzioni, etc.

Distribuzione stagionale delle

precipitazioni

Caratteristiche delle piogge: l’estensione

o Rappresenta l’area su cui si estende un singolo evento

o E’ generalmente inversamente correlata alla intensità.

o A causa della elevata variabilità spaziale delle precipitazioni è

necessario porre molta attenzione al dimensionamento ed alla

collocazione della rete di stazioni pluviometriche.

o Esistono al momento strumenti di telerilevamento che permettono

di ottenere una buona stima dei valori di pioggia distribuiti sul

territorio.

o Inoltre è possibile applicare metodi di spazializzazione od

interpolazione che riportano sul territorio i valori di pioggia

misurati puntualmente da una rete di stazioni.

Uso del radar pluviometrico

La pioggia utile

o La determinazione della pioggia utile presenta numerose difficoltà

legate al fatto che l'efficacia dell'evento piovoso varia in

funzione:

o della quantità di acqua precipitata

o della sua intensità

o delle caratteristiche del terreno

o Nel quaderno FAO n. 25 sono riportati diversi metodi empirici,

formule e relazioni semi-empiriche ed empiriche per la stima delle

piogge efficaci. La pioggia utile

o In generale si può dire che empiricamente possono ritenersi validi

i seguenti criteri:

o - Le precipitazioni di un giorno preceduto da un giorno senza

precipitazioni possono ritenersi efficaci se sono uguali o maggiori a

due volte il valore della evaporazione di quel giorno.

o - Le precipitazioni di un periodo piovoso si possono ritenere efficaci

se il totale del periodo è più che doppio rispetto all'evaporazione

giornaliera.

o - Ogni precipitazione che determina il superamento del valore della

capacità di campo nella zona interessata dalle radici si considera

perduta. Metodo USDA

o Il metodo sviluppato dall'USDA (Dipartimento di agronomia e

conservazione del suolo - Stati Uniti) si basa sui dati mensili di

precipitazione e di evapotraspirazione delle colture.


PAGINE

94

PESO

6.39 MB

AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

Materiale didattico per il corso di Agroclimatologia tropicale e subtropicale a cura del Prof. Simone Orlandini, all'interno del quale sono affrontati i seguenti argomenti: il rapporto tra le idrometeore e le colture; il ruolo dell'acqua nei sistemi colturali; l'umidità e la pioggia; la rugiada e la bagnatura fogliare; la grandine e la difesa dal fenomeno; il fenomeno dell'evapotraspirazione; il fabbisogno irriguo.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in scienze agrarie
SSD:
Università: Firenze - Unifi
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Agroclimatologia tropicale e subtropicale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Firenze - Unifi o del prof Orlandini Simone.

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