FEDERICA ROSSI ANTONIO MOTISI APPROCCIO ECOFISIOLOGICO E MICROMETEOROLOGICO ALLE MISURE DELL EVAPOTRASPIRAZIONE IN COLTURE ARBOREE

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1 FEDERICA ROSSI ANTONIO MOTISI APPROCCIO ECOFISIOLOGICO E MICROMETEOROLOGICO ALLE MISURE DELL EVAPOTRASPIRAZIONE IN COLTURE ARBOREE

2 Misure ecofisiologiche Ruolo fisiologico dell acqua Fotosintesi Bilancio energetico della foglia Rapporti di competizione entro pianta Fisiologia dello stress Validazione misure di flusso La traspirazione è una componente primaria del flusso di acqua nell ecosistema ecosistema Componenti del flusso

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4 Scaling Foglia Pianta Impianto

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6 Regola di Leonardo Architettura idraulica

7 Architettura idraulica ed embolia dei vasi

8 La traspirazione al livello di pianta: flusso xilematico

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10 Termografia del campo di calore in seguito ad un impulso termico (vista radiale)

11 Distribuzione radiale flusso xilematico

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13 Calibrazione: Raffronto con misure lisimetriche

14 RISULTATI flusso xilematico Andamento orario della traspirazione stimata mediante sensori di velocità di flusso xilematico tipo HPV GF 677 = 5 litri/ora Traspirazione albero (litri/ora) Potatura verde MrS 2/5 GF 677 MrS 2/5 = 1 litro/ora Dopo la potatura su GF677 il flusso traspirativo si riduce di circa il 50% lug 9-lug 10-lug 11-lug 12-lug 13-lug 14-lug 15-lug 16-lug 17-lug 18-lug Giorno Flussi xilematici registrati prima e dopo potatura verde

15 Andamento orario del flusso xilematico in prossimità della potatura verde 6.00 nuvolosità MrS 2/5 GF Potatura verde (14 luglio)

16 Olivo, cv. Nocellara del Belice Effetto dell intervento irriguo sui valori di flusso xilematico su 3 piante 6 Intervento Irriguo Traspirazione (litri/ora) P44 P60 P

17 Dinamica oraria dei flussi xilematici (olivo, cv. Nocellara del Belice) 3000 Irrigazione ORA GIORNO P Irrigazione

18 Stime della traspirazione al livello di impianto osservazioni a lungo termine su olivo

19 E stato eseguito un confronto fra il consumo idrico valutato a livello di albero e oliveto: 1 - Approccio ecofisiologico (sensori sap-flow); H Approccio micrometeorologico (eddy covariance). Sono stata eseguiti inoltre delle determinazioni indipendenti di Evapotraspirazione attraverso l uso dell Equazione n 69 (dual crop coefficient approach), contenuta nel quaderno numero 56 Della FAO (Irrigation and drainage paper): Etc = Eto * (K bc + K e ) Oliveto commerciale (cv. Nocellara del Belice) Localizzato in Sicilia CO 2 Scambi di CO 2 misurati a livello di oliveto: eddy covariance

20 Caratteristiche Vegetative Dell oliveto Appezzamento Plot D (NW) Plot D D (NW) Plot D (NW) Stazione eddy covariance Plot C (NE) Appezzamento Plot C (NE) C (NE) Plot C (NE) La percentuale media di copertura del suolo da parte degli alberi è del 45% N Appezzamento Plot B (SW) Plot B (SW) B (SW) Plot B (SW) Sensori sap flow Plot A (SE) Appezzamento Plot A (SE) A (SE) Plot A (SE) Appezzamento (plot) Età (Anni) Densità d impianto (m) Area sezione del tronco (cm 2 ) Area della proiezione della chioma (m 2 ) Altezza albero (m) A 12 5 x B 16 5 x C x D 12 5 x

21 CONFRONTO FRA I DATI (SCAMBI DI ACQUA) RILEVATI A LIVELLO DI PIANTA (SENSORI SAP FLOW) CON QUELLI A LIVELLO DI OLIVETO (EDDY COVARIANCE) Appezzamento Plot D (NW) Plot D D (NW) Plot D (NW) Stazione eddy covariance Plot C (NE) Appezzamento Plot C (NE) C (NE) Plot C (NE) N Appezzamento Plot B (SW) Plot B (SW) B (SW) Plot B (SW) Plot A (SE) Appezzamento Plot A (SE) A (SE) Plot A (SE) Sensori sap flow 1- Operazione di scaling all interno del plot A (sap flow) utilizzando l area della sezione del tronco (AST) come variabile; 2- Operazione di scaling fra i vari plot considerando le caratteristiche vegetative rilevate negli altri 3 plot e i valori di direzione prevalente del vento (intervallo di 30 min)

22 Sensori Sap flow (Green and Clothier 1988) Plot: A Età (anni): 12 distanza fra alberi (m): 5 x 8 Area media sezione tronco (AST): 321 cm 2 (valore misurato su 40 piante) Percentuale media di copertura del suolo: 40% Due sensori sap flow per pianta sono stati applicati su 3 piante, individuate queste come rappresentative dell intero del plot (A): (AST = 154 cm 2 ; 316 cm 2 ; 412 cm 2 )

23 CALIBRAZIONE DEI SENSORI SAP FLOW Sistema aperto Sessioni di misura giornaliere del flusso di linfa (sensori sap flow) e traspirazione

24 Regression between daily water consumption measured by the sap flow sensors and by open system balloon on the three trees and during the two calibration sessions. L/day (Balloon) Winter session y = 1.02 x R 2 = 0.99 TREE A B C L/day (sap flow) Summer session correction factor for 2.6 mm wound width

25 Procedura di scaling dal livello albero a livello del plot A Consumo idrico giornaliero (litri/giorno) y = x R 1 2 = (albero più piccolo) 20 AST = 154 cm Area della sezione del tronco (cm 2 ) 2 3 Per ogni giorno è stata determinata la relazione tra l area della sezione del tronco e il consumo idrico giornaliero, a mezzo di regressione lineare Area media della sezione del tronco (plot A): 321 cm 2 (valore ottenuto da 40 piante) (albero più grande) AST = 412 cm2 Count PLOT A Proportion per Bar Area della sezione del tronco (cm 2 )

26 Scaling up operations among plots (From Plot A to plots B, C and D), of transpiration data from sap flow sensors Sap flow Plot Age (years) Tree spacing (m) Trunk cross sectional area (cm 2 ) Canopy land area projected on the ground (m 2 ) Tree height (m) A 12 5 x B 16 5 x C x D 12 5 x Tree leaf area (m 2 ) Old trees (Plot C) Young trees (Plot A,B and D) Trunk cross sectional area (cm 2 ) Scaling up operation from plot A to plot B and D (young plots): use of multipliers obtained from plot mean trunk cross sectional area ratios: From Plot A to B, use of 1,4 as multiplier (460/320); From Plot A to D, use of 0,7 as multiplier (220/320) Scaling up operation from plot A to plot C (old plot): use of multiplier obtained from orchard leaf area (LAI2000) ratio: From Plot A to D, use of 1,2 as multiplier (0,91/0,75).

27 Operazione di scaling fra i vari plot Stazione Eddy covariance Plot B (SO) Plot D (NO) Plot D (NW) covariance station Plot D (NW) Direzione del vento: Sud - ovest Plot B (SW) Plot B Copertura suolo = 58% K cb = 0.46 Sap flow sensors Plot C (NE) Plot C (NE) Plot C (NE) Direzione vento Sud - est Plot A (SE) Plot A (SE) Copertura suolo = 40% K cb = 0.4 Plot A (SE) Per ogni intervallo di tempo (30 minuti), caratterizzato da una definita direzione del vento, gli scambi di vapor d acqua misurati dalla stazione eddy covariance (intero oliveto), sono stati confrontati con i valori di scambio di ciascun plot: 1 - Confronto dati da Eddy Covariance (intero oliveto) con sensori sap flow: caratteristiche vegetative rilevate nei 4 plot direzione del vento 2 - Confronto dati da Eddy Covariance (intero oliveto) con la Etc (FAO): differenti K cb direzione del vento

28 Evapotranspiratione da eddy covariance ed evapotranspiratione da quaderno 56 FAO Perdite di acqua dovuto a rotture dell impianto di irrigazione Irrigazione a goccia Eventi piovosi 6 5 mm/giorno Eddy covariance Etc (sapflow) Giorno dell anno

29 6 5 4 Sap flow plus soil evaporation Eddy Covariance Etc FAO mm/day / / Day of year

30 Questione di scala: delimitare il sistema!!! Individuare l acqua l in gioco!!! livello di impianto livello territoriale

31 Scaling Andamento dei processi diverso in rapporto alla scala (lineari/non-lineari) lineari) Complessità spaziale Architettura della chioma Struttura dell impianto Scala temporale

32 Architettura della chioma

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34 - Il profilo di radiazione all interno della chioma -L interazione aerodinamica delle foglie con l ambiente Flusso traspirativo e CO 2

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39 Dual crop coefficient: : Kc = Kcb + Ke Traspirazione Evaporazione dalla choma (Intercettazione) Evaporazione dal suolo Evaporazione dal suolo (irrigazione)

40 Struttura dell impianto e competizioni

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