Simulazione di flussi di carbonio da ecosistemi pratensi: applicazione del modello colturale ARMOSA al sito di Laqueuille (Francia)

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1 Simulazione di flussi di carbonio da ecosistemi pratensi: applicazione del modello colturale ARMOSA al sito di Alessia Perego, Mattia Sanna, Gianni Bellocchi, Marco Acutis

2 Background: Nelle aree di montagna, prati e pascoli sono gli unici sistemi produttivi che assicurino: -continuità nella produzione di foraggio; -fornitura di servizi ecosistemici; -gestione del paesaggio. Ipotesi: aumento [CO 2 ], Prati e pascoli: ruolo rilevante nella carbon sequestration. Obiettivo: Valutazione della performance di ARMOSA nel simulare i flussi di C e carbon sequestration nel sistema suolo-pianta-animale (progetto europeo FACCE MACSUR).

3 Sito di Laqueuille (45.63 N 2.73 E), 1040 m s.l.m, Massiccio Centrale francese Pascolo (Poaceae: Alopecurus pratensis L., Dactylis glomerata L. e Phleum pratense) Vacche da carne (manzo) kg carico ~ 2 capi/ha

4 Dati disponibili : -epoca e durata di ogni turno sulla singola parcella -carico bestiame -R: C-CO 2 emessa dal sistema suolo-pianta-animale (g C m -2 ) (misure con Eddy Covariance) NEE (= scambio netto di C, g C m -2 ) -GPP: assimilazione lorda di C (g C m -2 ) -temperatura del suolo (T suolo 10 cm, C) -umidità del suolo (U suolo 10 cm) -ET c (mm, misure con Eddy Covariance) -dati meteo (Tmedia=10C, Pioggia=1000 mm) -dati suolo (argilloso)

5 Perego et al., 2013 Dati di suolo Dati colturale Modello di simulazione ARMOSA Dati meteorologici Simulazione di flussi di carbonio da ecosistemi pratensi: Dati della fertilizzazione N ARMOSA «process based model» Contenuto idrico del suolo Percolazione N-NO 3 -nel suolo N-NH 4 nel suolo T suolo Mineralizzazione N, C Assorbimento N Lisciviazione N Nitrificazione Denitrificazione Volatilizzazione N Fissazione N N, C humus Biomassa aerea e radicale Prodotto utile LAI HI ET Indice di stress idrico Indice di stress N

6 -Contenuto idrico del suolo: equazione di Richards (SWAP, Van Dam et al., 1997; Van Dam and Feddes, 2000) -Evapotraspirazione: Allen et al., Temperatura del suolo: SWAT (Arnold et al., 1988) -Crescita colturale: assorbimento lordo di CO 2 e perdite C per mantenimento e respirazione (WOFOST, Van Keulen and Wolf, 1986) -calcolo orario dell intercettazione della radiazione in 5 strati della canopy fotosintesi simulata accuratamente -Dinamiche C, N: SOILN (Eckersten et al., 1996); ogni pool organico ha una propria caratterizzazione

7 Applicazione di ARMOSA al sistema prato-pascolo Calibrazione sui dati giornalieri delle variabili relative ai processi del C Unica coltura per riprodurre l ensemble delle specie prative Numero ridotto di parametri calibrati: 8-2 parametri della curva di ritenzione idrica del suolo, -il coefficiente colturale massimo per il calcolo di ET, -2 temperature cardinali per la crescita vegetativa, -il tasso di assorbimento massimo potenziale di C, -2 tassi di mineralizzazione di radici e foglie Carico animale in funzione di numero di capi e peso

8 8 Evapotraspirazione reale Osservato Simulato 6 mm g EF CRM b R 2 Media Osservati Media Simulati ET EF=Nash and Sutcliffe, 1970 EF 1 n i n 1 i 1 Si Oi Oi O 2 2

9 20 15 GPP - Organicazione di C Lorda [g C m -2 g -1 ] Osservato Simulato EF CRM b R 2 Media Osservati Media Simulati GPP

10 20 R eco - C-CO 2 emesso dal sistema [g C m -2 g -1 ] Osservato Simulato EF CRM b R 2 Media Media Osservati Simulati R eco

11 10 NEE - Flusso netto di carbonio [g C m -2 g -1 ] Osservato Simulato -20 EF CRM b R 2 Media Media Osservati Simulati NEE

12 Discussioni - Affidabilità del modello ARMOSA nel prevedere le dinamiche del C nel sistema prato. Assunzioni dimostrate attendibili per rappresentare il sistema suolopianta-animale. - Flusso medio del periodo negativo g C m -2 - In terreni declivi e aree marginali, i sistemi possono garantire C sequestration - Ottobre 2014: esito performance della validazione (dati misurati «blind», ) e applicazione modello a scenari futuri

13 Grazie