Linea 3 - Scenari di sistemi alternativi di produzione con enfasi sulle colture e varietà tipiche ADATTAMENTO DELL AGRICOLTURA AI CAMBIAMENTI CLIMATICI: LA VULNERABILITA DEI SISTEMI DI PRODUZIONE E IL POTENZIALE DELLA BIODIVERSITÀ INTRASPECIFICA Francesca De Lorenzi Silvia Alfieri Angelo Basile Antonello Bonfante CRPV - Centro Ricerche Produzioni Vegetali Eugenia Monaco Maria Riccardi Massimo Menenti francesca.delorenzi@cnr.it
OBIETTIVO Annullare (o ridurre) la vulnerabilità dei sistemi produttivi attuali identificando cvs alternative adatte alle condizioni climatiche attese, senza alterare gli attuali modelli di sistemi produttivi SISTEMA DI INDAGINE 3 FASI 1 per un sistema di produzione determinare indicatori delle condizioni idrologiche e termiche previste 2- identificare le condizioni idrologiche e termiche richieste per la crescita ottimale di un set di cvs rilevanti per il sistema di produzione (requisiti climatici delle cvs) 3 identificare come opzioni di adattamento le cultivars per le quali le condizioni climatiche attese sono compatibili con i requisiti climatici
Variaiblità spaziale ambientale Determinazione degli indicatori Eterogeneità spaziale e forcing climatico Coltur a Suolo Variabilità climatica Clima di riferimento (1961-199) Modello di simulazione SWAP Clima futuro (221-25) Output Modello ( E) T CWSI 1 ( E) T act pot Requisiti climatici delle cultivars Valutazione di compatibilità Risposta produttiva delle cvs BBC 47 unità di suolo Opzioni di adattamento determinazione di adattamento 3 fasi Mappe di adattabilità varietale
SISTEMA DI INDAGINE 3 FASI RISULTATI NELL ULTIMO ANNO 1 per un sistema di produzione determinare indicatori delle condizioni idrologiche e termiche previste Indicatori di condizioni idrologiche: determinazione da proprietà dei suoli stimate; congruenza in area a morfologia complessa 2- identificare le condizioni idrologiche e termiche richieste per la crescita ottimale di un set di cvs rilevanti per il sistema di produzione (requisiti climatici delle cvs) Requisiti climatici: valore di soglia e errore associato 3 identificare come opzioni di adattamento le cultivars per le quali le condizioni climatiche attese sono compatibili con i requisiti climatici Valutazione probabilistica dell adattamento Adattabilità di ibridi di mais Valutazione degli estremi termici in relazione alle fasi fenologiche
CWSI [(1-Ta/Tp)*1] INDICATORI proprietà idrauliche dei suoli Simulazioni eseguite con SWAP - proprietà idrauliche dei suoli misurate o stimate (PTF) CWSI soil - ciclo colturale vite - clima 221-5 suolo 45 1% 8% Shoot Growth (63 days) Flowering (16 days) Berry formation (6 days) Berry ripening (59 days) CWSI soil differenti in grandezza e trend temporale P52 CWSI Meas. P52 CWSI Estimated (PTF) 3 CWSI soil (proprietà stimate) sovrastima 5% (media) CWSI differences (estimated-measured) % 25 6% Harvest 2 4% 2% suolo 52 15 1 % S I W C 5 % 18 36 54 72 9 18 126 144 162 18 198 cycle of grapevine (days) -5-1 -15 CWSI deficit di traspirazione relativa = 1-Tact/Tpot -2 Shoot Growth Flowering Berry Formatiom Berry Ripening CWSI cum
INDICATORI CWSI e RSWD nel clima di riferimento e futuro CWSI relative evapotranspiration deficit RSWD relative soil water deficit Congruenti con proprietà dei suoli e morfologia del paesaggio Range più ampio di RSWD soil : per maggiore sensibilità alla variabilità delle precipitazioni
relative yield REQUISITI CLIMATICI DELLE CVS VALORI SOGLIA E ERRORE Funzioni di risposta produttiva delle cvs al valore di soglia è associato l errore dovuto alla sua determinazione empirica 1. CWSI cv.8.6 errore.4 standard.2 valore di soglia...2.4.6.8 1. Crop Water Stress Index valore di soglia critico cv specifico - CWSI cv.2.4.6.8 pomodoro CULTIVAR VALORE SOGLIA (CWSI CV ) SE brigade.513.5 design.425.45 season.375.92 solerosso.439.61
DETERMINAZIONE PROBABILISTICA DELL ADATTAMENTO probabilità P di adattamento una cv un suolo- un anno 7 6 5 Probability Between Limits =.7923 L indicatore (CWSI soil ) è confrontato con il requisito della cv (valore soglia CWSI cv - e errore associato). 4 3 2 SE La valutazione è ripetuta per ogni cv, suolo e anno 1.25.3.35.4.45.5.55.6.65 CWSI soil CWSI cv DESCRIZIONE DELL ADATTAMENTO: PROBABILITA E DISTRIBUZIONE SPAZIALE 1) per ogni cv e suolo, sono calcolate le mediane di P entro uno scenario climatico 2) è creata un unica distribuzione di mediane (tutte cvs suoli - climi) e ne sono determinati i quartili 3) i quartili sono usati per la definizione dell adattamento scenario 212-5 cv Season irrigation 8% quartili
ADATTABILITA DI IBRIDI DI MAIS - DESTRA SELE Hybrid CWSIc St Err FAO Class Experim. site Reference W64AHTxSD15,88,1 2 USA, Utha Retta (198) PX42,85,29 2 USA, Utha Retta (198) A632HTxA619HT,189,36 3 USA, Utha Retta (198) W64AHTxW117NRFHT,14,29 3 USA, Utha Retta (198) MO1xN28HT,12,33 4 USA, Utha Retta (198) A632HTxH99,36,3 4 USA, Utha Retta (198) Delkalb 58,58, 5 USA, Nebraska Payero (26) Pioneer3394,61, 5 USA, Nebraska Payero (26) Pioneer3245,59,2 5 USA, Nebraska Payero (26) Bojac63,6,23 5 USA, Nebraska Schneekloth (1991) Pioneer3184,57,26 6 USA, Texas Eck (1984) Pioneer3737,54,6 6 USA, Texas Tolk (1999) KaystarKX8615BT,63,6 6 USA, Nebraska Payero (28) Manuel,158,14 6 Lebanon Karam (23) NS64,174,37 6 Serbia Pejic (211) Tevere,86, 6 Italy Di Paolo (28) Malthus,55,16 6 Italy Katerji (21) Pioneer3245,84,12 6 USA, Texas Yazar (1999) PX2GRENVILLE,35,9 7 USA, Utha Wenda (1981) SandoxPX74,13,21 7 Turchia Istanbulluoglu (22) PP7,151,13 7 Italy Armosa project Prisma,3,8 7 Spain Farre (26) Zhongdan2,96,12 8 China Liu (27) PannarKX89BT,6,17 8 USA, Nebraska van Donk (212) Kaystar89,15,9 8 USA, Nebraska van Donk (212) DelkabC57,7,18 8 USA, Nebraska Payero (26b) Pioneer35k4,561 1,145 8 USA, Nebraska van Donk (212) Renze9363Bt,82,14 8 USA, Nebraska Payero (26b) Pioneer33B51,63,15 8 USA, Nebraska Suyker (29) TC513,3,43 4/5 Turchey Kiziloglu (29) TMV1ST,27,1 5-6 Tanzania Igbadun (28) Ibrido PP7 Irrigazione in deficit (8% dell ottimale) 1961-199 221-5
PDF Eventi climatici estremi, fasi fenologiche e adattabilità 221-25 Kioto 1961-199 221-25 Portici 1961-199 221-25 Goldrich (Sungiant) 1961-199 1 Rest Bud development and inflorescence emergence Flowering Fruit development Ripening Later completion of winter rest Earlier flowering 221-25 Bora 1961-199 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.45.4 Start Flowering 1961-199.35.3.25 5 1 15 2 25 3 35 DoY Phenological stages of 4 Apricot cultivars Average 1961-199 and 221-25.2.15.1.5 4 12 DoY Interannual variability of phenological stage
PDF Daily Frequency (n of events/total of years) PDF Daily Frequency (n of events/total of years) Evaluating the impact of extreme events on Apricot an example: Bora cultivar 1.7.6.5.4.3 9T<Tf First flowering min.5 1961-199 1961-199 8 221-25 221-25.45 Earlier Flowering increases the Full bloom 7 1961-199.4 221-25 6.35 5 4 3.3.25.2 probability of the occurrence of critical low temperatures. Climate change reduces the frequency of frost events.2 2.15.1 4 1 5 6 7 48 9 1 12 9 DoY.8.7.6.5.4.3.2.1 1.5 2 4 6 8 1 1 9 8 7 6 5 8 7 6 5 4 3 2 1 Start of Ripening 1961-199 221-25 End of Ripening 1961-199 221-25 T>Tmax (36 C) 1961-199 221-25.15 2 4 6 8 1 4 14 2 DoY 3.1.5.45.4.35.3.25.2.1.5 Earlier ripening reduces the impact of high critical temperatures. Climate change increases very significantly the frequency of maximum critical temperature during ripening Tf min = critical minimum temperature at flowering = -3 C T max = critical maximum temperature (apricot) = 36 C
Frequency of low and high temperatures Apricot Peach 619 (frequency *1) 21-5 (frequency *1) fruit developme fruit developme flowering std nt std flowering std nt Bora 9.8 26.9.. 1.7 7.2.3 1.3 Goldrich 17.2 49.6.. 2. 9.6.3 1.3 Portici 8.5 27....8 3.9.2 1. Kioto 6.9 23.2...3 2.3.. Royal Glory.....3 2.4.. Bigtop.....8 5.6.. Maycrest.... 1.9 9.4.. std Stark Red Gold.....5 3.4.. From reference to future climate frequency of risk of low T at flowering risk of high T at fruit development Apricot Decrease Slight increase Peach Slight increase No effect
PROSPETTIVE PER LA CHIUSURA PROGETTUALE adattabilità delle cultivars di vite e frumento simulazioni del bilancio idrico in funzione delle fasi fenologiche definizione di opzioni di adattamento integrando valutazione economica e biofisica (Destra Sele DEAR VT)