Agronomia ed Ecologia Agraria

Agronomia e
Ecologia Agraria
Prof. Fabrizio QUAGLIETTA CHIARANDA’
http://www.docenti.unina.it/fabrizio.quaglietta_chiaranda’
Dipartimento di Agraria – Sez. di Biologia e Produzione vegetale
[email protected]
Tel. 081 2539123
cell. 331 8541992
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NOME: Quaglietta Chiarandà
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• Agronomia ed Ecologia Agraria
OBIETTIVI
CONOSCERE LE BASI DELL’AGRO-ECOSISTEMA
(clima, terreno, piante, acqua)
IMPARARE A GESTIRE I SISTEMI COLTURALI ERBACEI DEGLI
ECOSITEMI FORESTALI (tecniche di coltivazione)
conoscere le tecniche di misura dei fenomeni
(saper usare e convertire le unità di misura)
per poter dare risposte quantitative
Il corso si articola in::
1.
L’ATMOSFERA
2.
AGROMETEOROLOGIA
3.
TERRENO (propedeuticità: PEDOLOGIA)
4.
AGROTECNICA
5.
SISTEMI COLTURALI ERBACEI per gli ecosistemi
forestali
1. AGROMETEOROLOGIA
•
Introduzione: Definizioni, caratteristiche dell'atmosfera
•
Radiazione solare
•
Temperatura
•
Precipitazioni, Umidità dell’aria, Vento
•
Evapotraspirazione (ET)
•
Cenni su tipologie climatiche Esempi di analisi climatica.
2. Il TERRENO
A) CARATTERISTICHE FISICHE
• La granulometria del suolo
• La sostanza organica e la struttura
• Idrologia: relazioni tra terreno ed acqua.
• Funzioni di pedotransfer
• Aria nel suolo: suo ruolo e cenni alla dinamica degli scambi gassosi.
B) CARATTERISTICHE CHIMICHE
• CSC, Macro e microelementi, pH
C) CARATTERISTICHE BIOLOGICHE
• La vita nel suolo: macrofauna, microfauna, funghi, batteri, protozoi.
• Rizosfera.
3. L’AGROTECNICA
• Sistemi colturali: Rotazioni. Agricoltura Biologica
• Lavorazioni del terreno
• Sistemazioni di collina
• Fertilizzazione
• Semina
• Irrigazione
• Diserbo
4. SISTEMI COLTURALI ERBACEI
per gli ecosistemi forestali
4.1 Inerbimenti Tecnici
Ri-vegetazione cave e frane, bande parafuoco, piste da sci, coperture
antierosive
4.2 Foraggere
• Caratteristiche delle specie foraggere e qualità dei foraggi
• Classificazione delle formazioni foraggere
• Prati (graminacee e Leguminose da prato)
• Erbai (Autunno-vernini: cereali, loiessa, veccia, pisello, favino, trifogli
annuali,miscugli e Primaverili-estivi :mais, sorgo, soia, vigna)
• Conservazione: fienagione, insilamento;
• Pascolamento: p. continuo, turnato, tecniche di gestione
• Arbusti foraggeri
4.3.Altre colture erbacee
• Cereali
• Leguminose da granella
• (Patata)
VECCHI APPROCCI:
VISIONE RIDUZIONISTA (o ANALITICA):
- ANALIZZARE L’EFFETTO (es. crescita, produzione) DI UN SINGOLO
FATTORE (es. temperatura, pioggia, concimazione) SULLA SINGOLA
COLTURA:
a) non veniva considerata l’azienda nel suo complesso:
rotazioni, biodiversità, equilibrio tra le varie componenti (animalevegetale, forestale-zootecnica-foraggera),
b) né l’ecosistema nel quale è presente l’azienda:
parchi, zone protette, aree peri-urbane, collina, aspetti
paesaggistici
c) né le problematiche dell’ambiente:
inquinamento attivo e passivo, gas-serra, risparmio energetico
d) né le nuove esigenze dei consumatori:
prodotti biologici, turismo rurale, tutela ambientale
NUOVI APPROCCI:
VISIONE OLISTICA (o SISTEMICA):
- l’azienda è solo una parte dell’ecosistema nel quale è inserita
(contesto fisico-biologico, paesaggistico, socio-economico)
sistema colturale = le interazioni tra le piante (coltivate e non), le
tecniche colturali e le condizioni pedoclimatiche
COMPATIBILITÀ AMBIENTALE
- La produzione agricola (sopravvivenza economica dell’azienda) DEVE
ESSERE in equilibrio con l’ambiente per essere sostenibile
PRODUZIONI PREGIATE
- tipiche legate al territorio, agricoltura biologica, integrata
NUOVI OBIETTIVI DELL’AGRICOLTURA:
• PRODUZIONI DI QUALITA’ (riduzione irrigazione e concimazione)
• SOSTENIBILITA’ (lasciare intatta la fertilità per le generazioni
future)
• RIDUZIONE IMPATTO AMBIENTALE (nitrati, fitofarmaci,…)
• DIFESA DEL PAESAGGIO RURALE (erosione, biodiversità)
• SERVIZI AMBIENTALI (C nel suolo, intercettazione nitrati,
aumento della biodiversità, difesa del suolo,…..)
Vedi CONDIZIONALITA’ dei nuovi contributi previsti dalla PAC
ECOSISTEMA
- tutti gli organismi viventi
- tutte le componenti fisiche e chimiche
- tutte le interazioni tra essi e il livello di organizzazione autonoma
DI UN DETERMINATO TERRITORIO.
ATMOSFERA
BIOSFERA
IDROSFERA
LITOSFERA
AGRO-ECOSISTEMA
Effetti dell’agricoltura sugli ecosistemi naturali
• Riduzione della biodiversità: solo le specie coltivate sono volute
• Modifica dei rapporti competitivi a favore della specie coltivata
rispetto alle altre specie (miglioramento genetico, diserbo,
irrigazione localizzata,…)
• Modifica dei bilanci di massa e di energia (input per
compensare gli output (asportazione di biomassa e di
energia)
Fattori che influenzano la
Produzione Vegetale Agraria
Le produzioni vegetali sono ottenute dalla combinazione di
fattori naturali, genetici e antropici:
Naturali = caratteristiche ambientali (clima, terreno, altre specie)
Genetici = caratteristiche delle specie e cultivar (risposte
quali-quantitative, adattabilità ecc..)
Antropici = tutto ciò che l’uomo è in grado di realizzare per
migliorare le condizioni di vita delle piante.
AGRONOMIA
Relazione generale tra dose di un fattore e resa
modelli descrittivi
a = dose insufficiente per una risposta
b = risposta con produttività marginale
crescente
c = risposta con produttività
marginale decrescente
d = senza variazione di risposta
e = risposta con riduzione crescente
della resa
In natura l’andamento di un fenomeno quanti-qualitativo è espresso
con modelli complessi (interagiscono due o più fattori)
PVA = f (x1, x2, ...., xn)
I PRINCIPALI FLUSSI NELL’ECOSISTEMA
CICLO DELL’AZOTO
Atmosfera, proteine, inquinamento nitrati, gas serra (N2O)
vedi anche fertilizzazione
CICLO DEL CARBONIO
Fotosintesi, Biomassa, SOM, gas serra (CO2)
vedi anche effetto serra
Le principali reazioni nel suolo sono:
Nitrificazione (ossidazione)
Denitrificazione (riduzione)
Per quanto riguarda l’inquinamento da N, il principale problema è
rappresentato dalla zootecnia, in quanto gli animali hanno una bassa
efficienza di uso dell’N ingerito.
Maiale all’ingrasso
EFFICIENZA DELL’USO DELL’AZOTO INGERITO
Vacche in lattazione = 20-25%
Vacche da carne = 15-30%
Pecore =10-15%
Capre = 20-25%
Maiali = 35%
Polli = 50%
Tacchini 45%
Ciclo del Carbonio (vedi effetto serra)
PER STUDIARE I FENOMENI DOBBIAMO IMPARARE A MISURARLI
BISOGNA IMPARARE A CONVERTIRE LE UNITA’ DI MISURA CHE
CI CONSENTONO DI QUANTIFICARE I FENOMENI
g/m2, kg/ha, q/ha, t/ha
=
g m-2, kg ha-1, q ha-1, t ha-1
unità di misura
METODI DI MISURA DELLE RISPOSTE
Analisi di crescita
Per misurare la crescita delle colture si definiscono alcuni indici,
che derivano da 2 grandezze di base:
peso secco della pianta (SINK, produzione)
W (weight)
superficie assimilatoria (SOURCE)
LA (leaf area)
Ad intervalli regolari di tempo (es. 1 mese) si prelevano le piante
su 1 m2 si pesano (foglie, steli, spighe) e si misura la superficie
delle foglie
CURVE DI CRESCITA: es. Coltura autunno-vernina
Oltre la metà dell’accumulo di biomassa
è concentrato in un mese
CURVE DI CRESCITA: es. Coltura primaverile-estiva
CGR: crop growth rate: incremento di peso secco per unità di
area del suolo e unità di tempo.
C GR 
W 2  W1
t 2  t 1 
W1 = peso secco al momento t1 (g m-2); W2= peso secco al
momento t2
Espresso in g m-2 d-1 o in kg ha-1 d-1.
Quantifica la capacità della coltura a produrre materiale
vegetale
(intensità di crescita, velocità)
Da un punto di vista funzionale CGR = δW/δt
W e CGR
LAI: Leaf Area Index: rapporto tra la superficie fogliare della pianta
e la superficie di terreno su cui essa insiste :
m2 foglie * m-2 terreno
Il terreno appare completamente coperto quando il LAI vale 3.
Il mais in condizioni ottimali raggiunge LAI di 6 - 7, il frumento in
certi momenti del suo ciclo può superare 10.
LAD: Leaf Area Duration: integrale della curva del LAI in funzione
del tempo espresso in GIORNI.
Utile per il confronto tra specie diverse, esprime la potenzialità
fotosintetica di una coltura durante tutto il suo ciclo o parte di
esso.
Analisi di crescita
LAI = m2 foglie/m2 terreno
LAD = (LAI2-LAI1/2) x (T2-T1)
LAI = 4 (4 m2 di foglie per m2 di terreno)
Lai.xls
esempio
Rapporti
(proporzioni della pianta, ripartizione degli assimilati):
LWR (Leaf Weight Ratio) = fogliosità
LW/W
StWR (Stem Weight Ratio) = “stelosità”
StW/W
SeWR (Seed Weight Ratio) = indice di raccolto
SeW/W
esempio: Ratio.xls