CASI DI STUDIO NEL METAPONTINO: SCAROLA INVERNALE E SORGO DA GRANELLA Domenico Ventrella, Luisa Giglio Bari, 18-19 ottobre 27 Unità di ricerca per i sistemi colturali degli ambienti caldo aridi (UR-SCA), Bari Unità di ricerca per lo studio dei sistemi colturali (UR-SSC), Metaponto (MT)
Questo studio nasce dall esigenza di prevedere gli effetti che le variazioni del clima potrebbero avere sulle produzioni agrarie Il territorio italiano, date le sue diversificate caratteristiche, manifesta una variabile vulnerabilità ai cambiamenti climatici Nell area meridionale, il problema va affrontato considerando l interazione tra il clima e la gestione delle scarse risorse idriche, con l intento di individuare strategie di adattamento per una gestione sostenibile dei sistemi colturali
La modellizzazione permette di riprodurre un sistema colturale reale nel tempo e nello spazio e di riprodurre lo stesso sistema in condizioni estreme. In questo lavoro si combinano: i risultati dei modelli di previsione di cambiamenti climatici (Modelli di circolazione Generale) l applicazione di un modello di simulazione del bilancio idrico e crescita colturale, che attraverso una codificazione matematica, riproduce il sistema suolo-pianta-atmosfera (SWAP).
Scenari climatici I dati climatici sono stati forniti dal prof. M. Bindi dell Università di Firenze. Derivano dall applicazione di un modello di circolazione dell atmosfera HadCM3 e di un modello regionalizzato HadRM3P, che ha consentito un downscaling di tipo statistico per una risoluzione spaziale di.44 di lat per.44 di long. E stata utilizzata la cella più vicina all areale di riferimento dell Arco Jonico Metapontino. Dall IPCC: RIF : scenario climatico relativo al periodo 1961-199, utilizzato come scenario di riferimento. B2 e A2 : scenari climatici futuri, entrambi relativi al periodo 271-21; A2 considerato più pessimistico di B2
Temperatura massima media mensile T max ( C) 45 4 35 3 25 2 15 1 5 RIF B2 A2 Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic
Temperatura minima media mensile 5 RIF B2 A2 4 T min ( C) 3 2 1 Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic
Pioggia media mensile Pioggia (mm) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 RIF B2 A2 Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic
SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant) radiazione irrigazione traspirazione pioggia intercettazione evaporazione scorrimento infiltrazione risalita capillare assorbimento radicale drenaggio E un modello fisicamente basato che simula il trasporto dell acqua, dei soluti e del calore in suoli saturi o insaturi. Il modello si adatta ad una applicazione su scala di campo.
Suolo Il modello utilizza l equazione di Richard s per simulare i movimenti dell acqua nel suolo, in funzione delle specifiche condizioni iniziali e al contorno, e delle funzioni idrauliche (θ(h) e K(θ)). Coltura Il modello prevede due procedure alternative per l accrescimento della coltura: un modello semplice: un modello dettagliato (WOFOST);
Modello semplice La pianta è intesa come la copertura vegetale che traspira, ombreggia il suolo e intercetta le precipitazioni. Parametri di input relativi alla coltura: LAI (leaf area index) o soil cover fraction (SCF); altezza della pianta; profondità delle radici; In funzione dello stadio di sviluppo (D s ) fattore relativo alla risposta di resa; parametri relativi all uso dell acqua da parte della pianta.
Modello dettagliato Il modello dettagliato richiede numerosi parametri di input Presenta il vantaggio di sviluppare in modo accurato il processo di accrescimento Calcola la resa potenziale ed effettiva in sostanza secca prodotta.
Sorgo (Sorghum ibrido NK 18 ) Azienda: Campo 7 dell Unità di Ricerca per i sistemi colturali di Metaponto (MT) Ciclo: primaverile-estivo Data di emergenza: 11 maggio Data di raccolta: 7 settembre Tipo di suolo: argilloso Criterio irriguo: ripristino del 5% dell acqua prontamente disponibile
La conformità delle previsioni ottenibili dipende dalla qualità dell input utilizzato e dalla calibrazione. Misurati Calibrati TSUMEA Temperature sum from emergence to anthesis SPAN Life span of leaves under optimum condition TSUMAM Temperature sum from anthesis to maturity EFF Light use efficiency single leaf RGRLAI Maximum relative increase in LAI AMAX Instantaneous gross assimilation rate at light saturation SLATB Specific leaf area RML, RMO, RMR, RMS TDWI Initial total crop dry weight CVL, CVO, CVR, CVS Relative maintenance respiration of leaves, storage organs, roots and stems Efficiency of conversion of assimilates into leaves, storage organs, roots and stems CH Crop height RDC Maximum rooting depth of crop FRTB, FLTB, FSTB, FOTB Partitioning factors of dry matter into root, leaves, stems and storage organs. rc Minimum canopy resistance
Calibrazione: accrescimento del sorgo 2 8 6 4 2 LAI R 2 =.96 a= -.5 ns b= 1.13 ns RMSE= 14.14% 3 2 1 BIOMASSA (kg ha -1 ) R 2 =.98 a= -5.95 kg ha -1 ns b=.9 ns RMSE= 15.24% 4-mag 23-giu 12-ago 1-ott
Validazione: accrescimento del sorgo 1993 8 6 4 2 3 LAI R 2 =.91 a=.35 ns b=.98 ns RMSE= 16.39% 2 1 BIOMASSA (kg ha -1 ) R 2 =.97 a= 363.68 kg ha -1 ns b=.75 ns RMSE= 31.4% 4-mag 23-giu 12-ago 1-ott
Validazione: accrescimento del sorgo 1994 8 6 4 2 3 LAI R 2 =.89 a= -.28 ns b= 1.32 ns RMSE= 45.64% 2 1 BIOMASSA (kg ha -1 ) R 2 =.94 a= 292.2 kg ha -1 ns b=.84 ns RMSE= 25.71% 4-mag 23-giu 12-ago 1-ott
Validazione: accrescimento del sorgo 1995 8 6 4 2 3 LAI R 2 =.92 a= -.81 ns b= 1.1 ns RMSE= 18.88% 2 1 BIOMASSA (kg ha -1 ) R 2 =.94 a= -177.15 kg ha -1 ns b=.68 ** RMSE= 42.75% 4-mag 23-giu 12-ago 1-ott
Previsioni ottenute con l applicazione degli scenari climatici pluriennali
Bilancio idrico variazioni percentuali rispetto allo scenario di riferimento -1 Lc P I Teff Eeff -2-3 -4-5 -6-7 -8 B2 A2 Lunghezza ciclo Pioggia Irrigazione Traspirazione Evaporazione effettiva effettiva
Evapotraspirazione media giornaliera ETp (mm/d) 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 8.3 8.6 5.6 RIF B2 A2
Produzioni areiche variazioni percentuali rispetto allo scenario di riferimento -1-2 s.s. Granella -3-4 B2 A2-5 -6-7
Fasi fenologiche Fase vegetativa Fase riproduttiva Resa in granella 1 3 Giorni dal trapianto 8 6 4 2 RIF B2 A2 25 2 15 1 5 Granella (q/ha)
Coefficiente di variazione 1,,9,8,7,6,5,4,3,2,1, Cl P Etp s.s. Granella RIF B2 A2
Scarola (Cichorium endivia var. latifolium Hegi cv Grovers Giant) Azienda agricola: Ginosa (lat. 4 28 48.4 N long. 16 47 37.97 E) Ciclo: invernale Data di trapianto: 15 ottobre Data di raccolta: 3 marzo Superficie coltivata: 2 ha Suolo: sabbioso-limoso (18% di argilla e 14% di limo) Criterio irriguo: ripristino del 5% dell acqua prontamente disponibile
Modello utilizzato: SWAP versione semplificata Si confrontano per tutti gli scenari 3 date di trapianto: 1 ottobre 15 ottobre (data tipica di trapianto) 3 ottobre Parametri analizzati: lunghezza del ciclo (Lc) pioggia (P) evapotraspirazione effettiva (ETeff) drenaggio (D) volume irriguo stagionale (I)
Bilancio idrico variazioni percentuali rispetto allo scenario di riferimento 1 5-5 -1-15 -2-25 -3-35 -4 Lc P I ETeff D B2 A2 Lunghezza del ciclo Pioggia Irrigazione Evapotraspirazione effettiva Drenaggio
3 2 1 Un esempio di adattamento Bilancio idrico: scenario B2 variazioni percentuali -1 Lc P I ETeff D -2-3 anticipo posticipo
Bilancio idrico: scenario A2 variazioni percentuali 3 2 1-1 Lc P I ETeff D -2-3 anticipo posticipo
Conclusioni L uso combinato dei modelli climatici con un modello agroidrologico si conferma essere un valido approccio per supportare la gestione dei sistemi agricoli in situazioni di variabili condizioni ambientali Il modello SWAP è risultato un mezzo veloce e flessibile per analizzare e valutare l impatto degli scenari climatici futuri sulla fisiologia e sulla produttività di due colture relative al territorio meridionale interessato L accorciamento del ciclo colturale, causato dell aumento della temperatura media, rappresenta un effetto significativo per entrambe le colture, determinando riduzioni di ET, fabbisogni irrigui e rese Pertanto, è emersa l importanza di individuare strategie di adattamento agronomico, quali ad esempio l anticipo della data di trapianto, che per la scarola potrebbe ridurre il volume irriguo da somministrare, con un risparmio idrico di circa il 2% e l inserimento di varietà a ciclo più lungo
Grazie per l attenzione