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Evoluzione dei sistemi colturali a seguito di cambiamenti climatici (CLIMESCO) Linea 3 -OTTIMIZZAZIONE DELLE RISORSE IDRICHE Linea 3 - OTTIMIZZAZIONE DELLE.

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1 Evoluzione dei sistemi colturali a seguito di cambiamenti climatici (CLIMESCO) Linea 3 -OTTIMIZZAZIONE DELLE RISORSE IDRICHE Linea 3 - OTTIMIZZAZIONE DELLE RISORSE IDRICHE -Evoluzione dei coefficienti colturali e delle resistenze colturali in relazione ai cambiamenti climatici Attivita Evoluzione dei coefficienti colturali e delle resistenze colturali in relazione ai cambiamenti climatici Linea 4 – SIMULAZIONE DI SCENARI COLTURALI Attività 4.1/3 – Simulazione di scenari irrigui Bari novembre 2007 Dipartimento di Scienze dei Sistemi Colturali, Forestali e dellAmbiente, Università della Basilicata. Dipartimento di Scienze dei Sistemi Colturali, Forestali e dellAmbiente, Università della Basilicata. (Perniola Michele, Lovelli Stella, Caponio Tommaso, Di Tommaso Teo) Collaborazione con CRA-istituto Sperimentale per la Cerealicoltura, Sop di Foggia, commessa esterna di UNIFG. (Troccoli Antonio)

2 La conduttanza stomatica diminuisce del 22% circa; Non si osserva alcuna differenza significativa della densità stomatica. (Ainsworth and Rogers, 2007) CONDUTTANZA STOMATICA -Evoluzione dei coefficienti colturali e delle resistenze colturali in Attivita Evoluzione dei coefficienti colturali e delle resistenze colturali in relazione ai cambiamenti climatici

3 Effetto dei cambiamenti climatici sulla TRASPIRAZIONE a livello fogliare Si ha una riduzione della conduttanza stomatica Gli effetti contrapposti si compensano tra di loro La minore traspirazione determina un aumento della temperatura fogliare Vpd allinterno delle foglie, aumenta e conseguentemente aumentando il gradiente del Vpd la traspirazione aumenta

4 Nel processo di scaling a livello di canopy intervengono numerose altre variabili. Al fine di valutare i consumi idrici complessivi di una coltura, dobbiamo considerare anche leffetto del mutato regime termico sulla fenologia e sulla durata complessiva del ciclo colturale.

5 ET = Dati colturali: Resistenza del manto vegetale (s m -1 ) Resistenza aerodinamica (s m -1 ) Leffetto dei cambiamenti climatici sui consumi idrici delle colture vengono complessivamente considerati dalla equazione di Penman-Monteith Dati climatici: Umidità dellaria (KPa) Radiazione (MJ m -2 d -1 ) Temperatura dellaria (°C) Velocità del vento (m s -1 )

6 -Evoluzione dei coefficienti colturali e delle resistenze colturali in relazione ai cambiamenti climatici Attivita Evoluzione dei coefficienti colturali e delle resistenze colturali in relazione ai cambiamenti climatici Calcolo dellETc secondo lapproccio two steps FAO Irrigation and Drainage Paper n.56 (Allen et al., 1998) ET =x Kc

7 Modifica dei parametri resistivi della Penman-Monteith per il calcolo dellevapotraspirazione di riferimento (Allen et al., FAO paper #56) (Con d=2/3 h e h=0,12m, r a =208/U 2 ) (Con r s =100 s m -1 e LAI attivo =1,44, r c =70 s m -1 ) Considerando un aumento della r s del 22% e del LAI attivo del 4% r s =128 s m -1 e LAI attivo =1,50, r c =85 s m -1 )

8 Correzione dei coefficienti colturali per il calcolo dellEvapotrasirazione massima della coltura (Allen et al., FAO paper #56) Effetto della velocità del vento, dellaltezza della coltura e dellumidità dellaria sul valore del Kc Kc=Kc tab +[0,04(U2-2)-0,004(RHmin-45)](h/3) 0,3

9 Allen et al., 1998 Correzione dei coefficienti colturali per il calcolo dellEvapotrasirazione massima della coltura (Allen et al., FAO paper #56) La correzione della durata delle 4 fasi è stata effettuata considerando la somma termica delle singole fasi calcolata secondo il metodo NOAA

10 Correzione dei coefficienti colturali per il calcolo dellEvapotrasirazione massima della coltura (Allen et al., FAO paper #56) Rielaborato da Rubino et al., 1985 Rielaborato da Rubino e Tarantino, 1984 Andamento dei coefficienti colturali misurati da lisimetro a Policoro su frumento e pomodoro Somma termica (GDD) Frumento (T 0 =5 °C) I fase = 252 II fase = 345 III fase = 401 IV fase = 492 Totale =1490 Pomodoro (T 0 =10 °C I fase, 15°C succ.) I fase = 60 II fase = 99 III fase = 198 IV fase = 285 Totale = 642

11 Attività 4.1/3 – Simulazione di scenari irrigui SCENARI Località: Metaponto Scenari climatici: dati misurati del 1985 del 2006 e scenario A2 (900 ppm CO 2 ) del 2071 Colture: Frumento e Pomodoro Indicazioni attese Trend climatico dellarea metapontina Bilancio idrico semplificato dei tre scenari Consumi idrici ed irrigui e deficit idrici delle due colture nei tre scenari Effetto del deficit idrico sulla produzione potenziale

12 Attività 4.1/3 – Simulazione di scenari irrigui Trend Climatico Temperature medie e precipitazioni totali annue del periodo misurate a Metaponto e previste per lo scenario A2 Evapotraspirazione di riferimento e piogge totali e utili mensili secondo il trend osservato nel 1985 e 2006 e quello previsto nello scenario A2 del 2071 Bilancio idrico semplificato

13 Attività 4.1/3 – Simulazione di scenari irrigui Trend Climatico mensile

14 Attività 4.1/3 – Simulazione di scenari irrigui Trend delle precipitazioni Trend delle precipitazioni in funzione della latitudine elaborato da vari modelli per i prossimi 70 anni connessi ad un raddoppio della concentrazione di CO2. La linea viola tratteggiata indica landamento delle precipitazioni osservato nellultimo secolo (fonte CIMIP-2, coupled model intercomparison Project 2).

15 Attività 4.1/3 – Simulazione di scenari irrigui Consumi idrici ed irrigui e deficit idrici di frumento e pomodoro nei tre scenari Modello CropWat (Clarke e Smith, 1998) Parametri relativi al suolo: Sabbia: 2,2% Limo: 46,7 Argilla: 51,1 C.I.C.=38,5% (-0,03 MPa) P.A. = 18,7% (-1,50 MPa) T.A.W.=180 mm/m M.I.R.=40 mm/d Parametri relativi alla coltura: Frumento Data di semina: 20 Novembre Profondità radicale: cm Riserva facilmente utilizzabile: 50-80% T.A.W Ky: 0,4; 0,6; 0,8; 0,4; (1,0). Irrigazione per aspersione (E.M.=70%) Pomodoro Data di trapianto: 20 Aprile Profondità radicale: cm Riserva facilmente utilizzabile: 30; 40; 50% T.A.W Ky: 0,5; 0,6; 1,1; 0,1; (1,05). Irrigazione a microportata di erogazione (E.M.=90%)

16 Attività 4.1/3 – Simulazione di scenari irrigui Consumi idrici ed irrigui e deficit idrici di frumento e pomodoro nei tre scenari Parametri relativi alla coltura: Coefficienti colturali

17 Consumi idrici ed irrigui e deficit idrici del frumento nei tre scenari 1985 (Y.R. in assenza di irrigazione 10,4%) 2006 (Y.R. in assenza di irrigazione 14,4%) A (Y.R. in assenza di irrig. 12,1%) Bilancio idrico e risposta produttiva del frumento secondo il trend osservato nel 1985 e 2006 e quello previsto nello scenario A2 del 2071

18 Consumi idrici ed irrigui e deficit idrici del Pomodoro nei tre scenari 1985 (Y.R. in assenza di irrigazione 56,1%) 2006 (Y.R. in assenza di irrigazione 59,5%) A (Y.R. in assenza di irrig.65,3%) Bilancio idrico e risposta produttiva del Pomodoro secondo il trend osservato nel 1985 e 2006 e quello previsto nello scenario A2 del 2071

19 Attività 4.1/3 – Simulazione di scenari irrigui (area del metapontino) Prime parziali conclusioni Prime parziali conclusioni Il modello di simulazione climatica conferma la tendenza misurata nellultimo decennio ad un significativo aumento delle temperature (dellordine 0,06 °C/anno) e ad una riduzione delle precipitazioni totali annue di circa il 15% (rispetto al 1985) di cui si modifica la distribuzione durante lanno a favore dei periodi autunnali e primaverili. Laumento delle temperatura e la concomitante prevista riduzione delle precipitazione porta ad un aumento del deficit idrico potenziale annuo. Per le colture a ciclo autunno-primaverile, come il frumento, non si prevede un ulteriore aumento del deficit idrico rispetto allattualità. La riduzione dei consumi idrici (per la riduzione della durata del ciclo colturale e, in parte, per la parziale chiusura stomatica) in concomitanza con la più favorevole distribuzione delle piogge, andranno probabilmente a compensare la maggiore domanda evapotraspirativa dellambiente determinata dallaumento della temperatura. Per le colture a ciclo primaverile-estivo, come il pomodoro, si prevede invece un consistente aumento del deficit idrico e, quindi, dei fabbisogni irrigui. Per le colture che svolgono il loro ciclo in questo periodo dellanno, infatti, il consistente aumento della domanda evapotraspirativa dellaria non riesce ad essere compensato dalla riduzione del ciclo colturale e dalla parziale chiusura stomatica.

20 Consumi idrici ed irrigui e deficit idrici del frumento in funzione dellepoca di semina 2006 (Y.R. in assenza di irrigazione 14,4%) Bilancio idrico e risposta produttiva del frumento secondo il trend osservato nel 2006 in funzione dellepoca di semina 2006 (Y.R. in assenza di irrigazione 3,9%) Semina Ciclo: 205 gg ETc: 537 mm Pu 299 mm Semina 1-11 Ciclo: 212 gg ETc: 459 mm Pu 345 mm Evoluzione dei sistemi colturali a seguito di cambiamenti climatici

21 Bilancio idrico e risposta produttiva del pomodoro secondo il trend osservato nel 2006 in funzione dellepoca di trapianto Consumi idrici ed irrigui e deficit idrici del pomodoro in funzione dellepoca di trapianto 2006 (Y.R. in assenza di irrigazione 59,5%) 2006 (Y.R. in assenza di irrigazione 57,7%) trapianto 20-4 Ciclo: 93 gg ETc: 557 mm Pu: 77 mm V.I.: 480 trapianto 1-4 Ciclo: 111 gg ETc: 558 mm Pu: 83 mm V.I.: 475 Evoluzione dei sistemi colturali a seguito dei cambiamenti climatici

22 Scelta delle colture e avvicendamenti: Colture erbacee e orticole: più indicate le microterme, colture da energia, areali di colt. per le macroterme, scelta varietale etc. Colture arboree: per i nuovi impianti scelta del sito di coltivazione per il fabbisogno in freddo, scelta varietale. Sistemazioni idrauliche agrarie: Sistemazioni in piano: per il modificato regime delle precipitazioni maggiore ristagno Sistemazioni in pendio: maggiore erosione e minore imagazzinamento idrico Lavorazioni: Aratura: valutare bene i pro (regimazione idraulica, immagazzinamento idrico, controllo infestanti etc.) e i contro (s. organica, bilancio energetico, economico) Impianto delle colture: Epoca di impianto: Concimazione: C. azotata: rivedere i piani di concimazione in funzione delle reali asportazioni, della mineralizzazione, del regime delle precipitazioni (lisciviazione) etc-

23 Evoluzione dei sistemi colturali a seguito dei cambiamenti climatici Sostanza organica: Maggiore temperatura più elevato tasso di mineralizzazione, rivedere i bilanci della S.O In funzione del sistema colturale. Irrigazione: Per le colture estive: consumi più elevati, minori apporti naturali (piogge e falda), attingimento più elevato da falda, subsidenza e salinizzazione. Azioni per incentivare il risparmio della risorsa idrica. Azioni di razionalizzazione delle attività irrigue, al fine di ridurre il rischio di salinizzazione delle falde e di conseguenza dei suoli; Azioni per un corretto uso delle acque saline; Azioni finalizzate ad incentivare il riuso in agricoltura delle acque reflue depurate; Azioni tese alla ricarica della falda; Azioni per il ripristino degli equilibri e della funzionalità del sistema idrogeologico; Azioni per limitare lemungimento delle acque sotterranee;


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