SCIENZE E TECNOLOGIE AGRARIE
Principi di Agronomia
I - AGROMETEOROLOGIA
docente:
Mauro Mori
Fattori che influenzano la produzione vegetale
agraria (PVA)
Il
processo
produttivo
altera
sempre
il
naturale ecosistema: dove ci sarebbe stata una
vegetazione spontanea, composta da specie
quasi sempre in equilibrio fra loro e con altri
organismi, si sviluppa una coltura che fornirà
risultati tanto più apprezzabili quanto minori
saranno le pressioni competitive o parassitarie
da parte di altre specie.
Fattori che influenzano la Produzione Vegetale
Agraria (PVA)
Le produzioni vegetali sono ottenute dalla combinazione di fattori
naturali, genetici e antropici:
- Naturali = caratteristiche ambientali (clima e terreno)
- 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.
Ad esempio nei confronti di:
clima (protezioni, frangivento....)
terreno (lavorazioni, concimazioni, irrigazioni, sistemazioni..)
competizione con altre specie (lotta alle infestanti)
AGRONOMIA
Articolazione del corso
Il corso si articolerà in:
1) Agronomia: riferimenti di agronomia generale (produzione,
clima e pianta, caratteristiche chimiche e fisiche del suolo,
relazioni
acqua-suolo-pianta-atmosfera,
tecniche
di
coltivazione)
2) Esercitazioni sugli argomenti del corso e visite tecniche
Testi consigliati:
- Agronomia Generale - L. Giardini – Patron
- Agronomia - F. Bonciarelli – Edagricole
- Appunti dalle lezioni
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 riduzione crescente della
risposta
In natura l’andamento di un fenomeno quanti-qualitativo è espresso
con modelli complessi (interagiscono due o più fattori)
PVA = f (x1, x2, ...., xn)
Il clima e le piante agrarie
Radiazione
Vento
Temperatura
Evapotraspirazione
Idrometeore
Umidità
Campo meteorologico con stazione di rilevamento automatica
Radiazione
R* = Ro =Costante solare = Radiazione extra-terrestre
(varia in funzione della distanza del sole, cioè
con il giorno dell’anno)
Rb = Radiazione diretta a onda corta proveniente
direttamente dal Sole (varia con latitudine,
stagione, ora)
Rd = Radiazione diffusa a onda corta (intercettata
dall’atmosfera e riemessa verso la terra)
Rs = Radiazione globale = Rb + Rd ( = 0.3 - 3 m =
UVBIR vicino)
Rl = Radiazione a onda lunga = Rad. Termiche ( = 3 100 m)
Rt = Radiazione totale = Rs + Rl ( = 0.3 - 100 m)
Rp = PAR = Radiazione fotosinteticamente attiva ( =
0.4 - 0.7 m)
s = ALBEDO = Riflettanza di una superficie riferita
alla rad. ad onda corta
= Rs ¯ / Rs (= 0.2-0.25 per le superfici vegetali)
Rn = Radiazione netta = Rad. Incidente- Rad. Emessa
= Rns + Rnl = (1-s)*Rs + (Rl+- Rl¯ )
Radiazione
Da Fabbri
Radiazione
Radiazione
In base alla lunghezza d’onda () la radiazione solare è divisibile:
Banda di
radiazione
( m)
Energia
(%)
7.8
Fenomeno bio-fisico
dannosa, quasi
completamente assorbita
dallo strato di ozono
atmosferico
UV-C
0.20+0.29
UV-B
0.29+0.32
cancro della pelle,
sintesi vitamina D
UV-A
0.32+0.40
abbronzatura
PAR
0.40+0.70
39.8
IR
0.70+1.50
38.8
fotosintesi
rad. termica
Radiazione
PAR=La parte di radiazione che attiva la fotosintesi è solo
quella compresa tra 0.4-0.7 m, cioè la conversione
fotosintetica dell’energia.
Tramite la clorofilla l’energia della radiazione solare è
utilizzata per formare composti al elevato valore energetico
(carboidrati) che fungono da magazzino per poi rifornire,
tramite la respirazione, energia chimica da impiegare nella
sintesi proteica e in tutti i processi di accrescimento della
pianta.
fotosintesi
n H2O + n CO2
n (CHOH) + n O2
respirazione
Radiazione
• Solo la parte assorbita è utile per la fotosintesi
• Il rapporto tra R trasmessa e Rn incidente fornisce una stima
delle dimensioni dell’apparato fogliare
Radiazione
Zero specifico di illuminamento: quantità di luce al di sotto della
quale il processo si arresta;
Livello di saturazione: quantità di luce corrispondente alla massima
attività fotosintetica;
Differenza tra piante C3 e C4.
C4
C3
Radiazione
Fotos. netta = Fotos. lorda - Fotorespirazione
• PIANTE C3: maggiore fotorespirazione,
cloroplasti solo nel mesofillo
• PIANTE C4: minore fotorespirazione,
fotosintesi netta maggiore (ad alte T e
Radiazioni); cloroplasti di due tipi nel
mesofillo e nelle guaine, Zero specifico più
basso e Punto di saturazione più alto.
Radiazione
Portamento delle foglie:
foglie assurgenti (cereali)
maggior penetrazione
della radiazione
(importanza del
miglioramento genetico)
Radiazione
Alcuni indici di riferimento utili per valutare l’accrescimento
LAI (Leaf Area Index): area di superficie fogliare che insiste
sull’unita di area di superficie del suolo. Rappresenta la
superficie assimilatoria
Il LAI delle colture
assume valori diversi
nel corso dell’anno e
del periodo in cui si
svolge il ciclo
Da Giardini
Radiazione
LAD (Leaf Area Duration): rappresenta la durata nel tempo
dell’apparato assimilatorio. E’ l’integrale del LAI
LAI e LAD
tipici del
mais e della
soia
Da Giardini
CGR (Crop Growth Rate): rappresenta l’Accumulo di sostanza
secca nel tempo (g m-2 oppure kg m-2)
NAR (Net Assimilation Rate): rappresenta la resa in sostanza
secca nell’unità di tempo per unità di superficie. Rapporto fra
CGR e LAI.
Radiazione
Unità di misura
• Flusso: MJ m-2 d-1 (o KJ m-2 d-1) o watt m-2 o cal cm2 d-1
• Fotometria: micromoli di fotoni s-1 m-2 (Einstein s-1 m-2)
• Illuminazione: lux, basati sulla sensibilità dell’occhio umano
• Eliofania assoluta: n° di ore di insolazione nelle 24 h (n)
• Eliofania relativa: rapporto fra l’eliofania assoluta (n) e le ore di
insolazione teorica (N). Questa dipende da latitudine e
stagione ed è desumibile da tabelle.
Radiazione
• Rad. globale (Rs) SOLARIMETRO
o PIRANOMETRO
• Rad. totale (Rb) RADIOMETRO
•Rad. netta (Rn) Doppio radiometro
Costituito da una lente sferica
che concentra i raggi del sole
su di una striscia di carta
cerata. La traccia della
bruciatura permette di stimare
le ore di insolazione reale
Radiazione
EFFICIENZA DELLA CONVERSIONE FOTOSINTETICA (Ef)
Ef = Lso/ Li
dove Lso (MJ m-2) = Energia della S.O. prodotta
= S.O. (g m-2) * 16.7 kJ g-1 *10-3
Li (MJ m-2) = Energia luminosa incidente
VALORI INDICATIVI
PIANTE C3 (grano, erba medica, tabacco....) = 0.02 – 0.03
PIANTE C4 (mais, sorgo, canna da zucchero...) = 0.05 – 0.07
Radiazione
L'EFFICIENZA VARIA IN FUNZIONE DI:
1.
INTENSITA' DI LUCE
2.
TEMPERATURA (25°C)
3.
4.
CONCENTRAZIONE CO2 (vedere figure)
STRUTTURA DELLA FOGLIA (es. cloroplasti su 2 strati
in C4)
TRASLOCAZIONE E ACCUMULO (feedback negativo
dei sink)
RESPIRAZIONE (anche in questo le C4 sono più
5.
6.
efficienti)
7.
NUTRIZIONE MINERALE E IDRICA
8.
ARCHITETTURA FOGLIARE (foglie erette o orizzontali)
Radiazione
INTERVENTI POSSIBILI PER MIGLIORARE
L’EFFICIENZA
•
Scelta cultivar
•
Tecniche per migliorare la nutrizione e lo sviluppo
della pianta (irrigazione, lavorazioni, concimazioni,...)
•
Epoca di semina
•
Riduzione traspirazione (frangivento)
•
Migliorare intercettazione (densità di semina,
orientamento file (N-S), disposizione equidistante,...)
•
Consociazione temporanea
Radiazione
Rispetto al fabbisogno in luce le piante si dividono in:
Sciafile = soffrono eccessi di luce
Eliofile = richiedono elevata quantità di luce
(Eziolatura, allettamento)
Fotoperiodo: durata del periodo di illuminazione giornaliera (varia
con latitudine e stagione.
Fotoperiodismo: comportamento delle piante (induzione a fiore) in
relazione al fotoperiodo
Brevidiurne
Fioriscono e Fruttificano
con fotoperiodo 12 h:
Es.: tropicali (mais,
tabacco)
Longidiurne
Fioriscono e Fruttificano
con fotoperiodo > 12 h:
Es.: frumento, bietola, ....
Neutrodiurne
Indifferenti
al
fotoperiodo
Temperatura
La Temperatura è la manifestazione sensibile del calore, varia in
funzione della radiazione e diminuisce all’aumentare dell’altitudine
(in media circa 0.6 °C ogni 100 m)
Influenza tutte le reazioni biochimiche delle piante e la loro
intensità: Traspirazione, Respirazione, Fotosintesi, Att. enzimatica,
Sintesi della clorofilla, Divisione cellulare, ecc..
Questi processi non avvengono quando si superano, in eccesso
o in difetto, i limiti termici. Tali limiti sono caratteristici della
specie, della cultivar e della fase di crescita in cui si trova la
coltura.
Temperatura
INTERAZIONE TRA
TEMPERATURA E RADIAZIONE
SULLA FOTOSINTESI NETTA. (I
numeri indicano intensità della PAR)
• A bassi valori di radiazione prevale
l’effetto della respirazione che aumenta
al crescere della T. (Fn negativa oltre i
23-24 °C)
• Al crescere della PAR si amplifica
l’effetto della T. ed aumenta il valore
della T. ottimale.
Temperatura
• Temperatura massima (giornaliera o riferita ad un periodo)
• Temperatura minima (giornaliera o riferita ad un periodo)
• Temperatura media (giornaliera o riferita ad un periodo)
• Escursione termica (Tmax – Tmin) (stima dell’eliofania)
ANDAMENTO TIPICO DELLA TEMPERATURA
40
35
30
25 ° h 14
25
cielo limpido
20
18° h 14
15
10
5
13° h 5
14° h 6
cielo coperto
Escursione = 12°C
Escursione = 4°C
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Temperatura
La Temperatura influenza i processi di biologici e, pertanto, si
riflette sull’accrescimento e sulla produttività.
T. Ottimale = per la maggior parte delle specie coltivate in Italia è
compresa tra 20 – 25 °C. Per le specie di origine tropicale (es.
Mais) sale a oltre 30 °C
MAIS
Da Giardini
Temperatura
Zero di germinazione = caratteristica della specie
Zero vegetativo = T. minima di vegetazione
T. Massima = oltre la quale si arresta lo sviluppo.
Es.: Mais oltre 35 °C, Barbabietola da zucchero
25 °C
variano con la
specie e con la
fase di sviluppo
Temperatura
SOMME TERMICHE (ST) = sommatoria delle unità
termiche giornaliere per un intervallo di tempo.
La pianta per passare da una fase fenologica all’altra deve
“incamerare” una certa quantità di calore, la durata del ciclo
e/o di singole fasi può essere espressa in ST anziché in giorni
ST =
i n
i 1
(T max T min) i
cardinale min
2
• T max e Tmin = Temp. massima e minima giornaliera
• cardinalemin = Zero vegetativo
•se T max > Temp. massima di vegetazione, si considera questa per
il calcolo della media
Temperatura
Fenologia = studia le interazioni tra ambiente e fenomeni
di vita vegetale e animale;
Fasi vegetative = momenti del ciclo biologico della pianta
(germinazione, accrescimento, riproduzione – fioritura,
maturazione – raccolta).
Quando i periodi del ciclo sono messi in relazione
all’andamento stagionale si parla di fenofasi o di fasi
fenologiche
Temperatura
Danni
Eccesso di T.
Rallentamento o arresto dei
processi biologici vitali
influenza sulla crescita
Aumento della traspirazione (che
le piante utilizzano per la
regolazione della temperatura
interna)
perdita di turgore cellulare
Da freddo
Rallentamento o arresto dei
processi biologici vitali
influenza sulla crescita
Se < 0 °C può ghiacciare l’acqua
all’interno dei tessuti o delle cellule
aumento del volume con danni
irreversibili
Temperatura
Tecniche per ovviare i danni = Scelta idonea di cultivar ed epoche di
coltura irrigazione climatizzante, ombreggiamento, imbiancatura dei tronchi con
calce
Protezioni: Pacciamatura (copertura del terreno con film plastici o altro),
Tunnel, Serre, ecc.. (usati anche per colture arboree ed ortaggi anticipati)
Da Giardini
Un tipo di pacciamatura
Da Giardini
Tunnels plastici per difesa dal freddo
e/o anticipo della epoca di semina
Temperatura
La Temperatura è influenzata dall’emissione di calore del terreno
(rad. ad onda lunga). Pertanto, soprattutto di notte tende ad essere
più alta al livello del suolo che non in quota (gradiente termico
negativo). In alcune situazioni si può avere inversione termica
(gradiente positivo) con l’aria più fredda a livello del suolo.
Se la temperatura scende al si sotto di 0 °C si hanno le brinate.
INVERSIONE TERMICA per IRRAGGIAMENTO
Nelle notti calme e serene [cioè in assenza di rimescolamento
(vento), e di nubi che intrappolino le radiazioni termiche
provenienti dal terreno (effetto serra) ] l’aria fredda (più pesante)
tende a stratificarsi in basso.
Fenomeno frequente in pianura, specialmente in Pianura Padana.
Temperatura
INVERSIONE TERMICA per CONVEZIONE
Fenomeno frequente nei fondovalle
L’aria fredda della montagna
(più pesante)] scende lungo il
crinale e si stratifica nel
fondovalle .
Si genera quindi una corrente
ascensionale di aria calda
(corrente di compensazione)
Da Fabbri
Temperatura
Stufe
Difesa antibrina
Ventilatori
costosi, poco efficienti
Da Fabbri
Da Fabbri
Temperatura
Irrigazione antibrina
In uso su arboree e a volte su
tunnel e serre;
L’acqua
congelando
calore (80 Kcal/l);
libera
Sui rami e germogli si forma
ininterrottamente uno strato di
ghiaccio che liberando calore
mantiene gli organi della pianta
a T. non dannose intorno a 0 °C;
Importante è la corretta gestione
dell’impianto;
L’impianto può essere usato per
il normale intervento irriguo
estivo.
Da Fabbri
Idrometeore
Pioggia: è la principale fonte di acqua per l’agricoltura –
parametro climatico fondamentale per definire l’idoneità del clima
alla produzione vegetale Si definiscono i seguenti parametri
Altezza
Quantità
di
acqua caduta in
un evento (mm)
Intensità
Quantità di acqua
caduta nell’unità
di tempo (mm/h) –
erosione -
Frequenza
n° di giorni
piovosi in un
periodo (anno,
mese, ecc.)
Distribuzione
Periodi di pioggia,
(caratteristica di un
ambiente)
Pioggia Utile = frazione di pioggia che può essere utilizzata dalle
piante: varia in relazione a molti fattori (es.: intensità di P., tipo di
terreno, coltura, umidità del suolo, ecc..). In genere utile se > 10
mm in 24 h.
Idrometeore
Probabilità che un determinato valore di pioggia (es. piogge
mensili, annuali, stagionali,…) venga superato (Hazen).
• Occorrono i dati di un certo numero di anni (meglio 30 o 50)
• La probabilità di ogni singolo anno è data da:
Fa = 100 * (2n – 1)
2N
dove:
n = numero d’ordine per valori decrescenti
N = numero totale degli anni
Esempio:
La probabilità che vengano
superati i 75 mm è del 20%
cioè in 1 solo anno su 5.
(E’ utile, per esempio, per
progettare con maggiore
sicurezza un impianto
irriguo consortile)
Idrometeore
Neve: in genere fenomeno positivo per la produzione vegetale
– strato coibente e lenta infiltrazione Rugiada: l’abbassamento notturno della T. provoca la condensazione
del vapore acqueo (positivo)
Brina: la rugiada a T. < di 0° C gela e origina le brinate (negativa,
specie se tardiva) – Inversione termica Grandine: effetto meccanico sempre dannoso. Difesa attiva = razzi,
nucleazione, reti antigrandine, consorzi di difesa (L. 25/5/70-364)
Reti
antigrandine
Da Fabbri
Vento
Velocità = m s-1
Vento filato km d-1
Direzione venti prevalenti
Azione meccanica = allettamento, stroncamento, ecc.
Azione rimescolante dell’atmosfera, elimina i gradienti
(stratificazioni) di CO2 , O2, vapore acqueo, ecc.
Influenza la domanda evaporativa dell’atmosfera
Trasporto di semi, infestanti, parassiti, polline (imp. anemofila)
Ostacolo ad alcune pratiche – irrigazione, irrorazioni, ecc.
Venti salsi, Erosione eolica
Vento (scala BEAUFORT)
velocità (km/h)
tipo di vento
velocità
(nodi)
caratteri
velocità (m/s)
0
0-1
calma
0-1
il fumo ascende verticalmente; il mare è
uno specchio.
< 0.3
1
1-5
bava di vento
1-3
il vento devia il fumo; increspature
dell'acqua.
0.3 - 1.5
2
6 - 11
brezza leggera
4-6
le foglie si muovono; onde piccole ma
evidenti.
1.6 - 3.3
3
12 - 19
brezza
7 - 10
foglie e rametti costantemente agitati;
piccole onde, creste che cominciano ad
infrangersi.
3.4 - 5.4
4
20 - 28
brezza vivace
11 - 16
il vento solleva polvere,foglie secche,i rami
sono agitati; piccole onde che diventano
più lunghe.
5.5 - 7.9
5
29 - 38
brezza tesa
17 - 21
oscillano gli arbusti con foglie; si formano
piccole onde nelle acque interne; onde
moderate allungate.
8 - 10.7
6
39 - 49
vento fresco
22 - 27
grandi rami agitati, sibili tra i fili telegrafici;
si formano marosi con creste di schiuma
bianca, e spruzzi.
10.8 - 13.8
7
50 - 61
vento forte
28 - 33
interi alberi agitati, difficoltà a camminare
contro vento; il mare è grosso, la schiuma
comincia ad essere sfilacciata in scie.
13.9 - 17.1
8
62 - 74
burrasca
moderata
34 - 40
rami spezzati, camminare contro vento è
impossibile; marosi di altezza media e più
allungati, dalle creste si distaccano
turbini di spruzzi.
17.2 - 20.7
9
75 - 88
burrasca forte
41 - 47
camini e tegole asportati; grosse ondate,
spesse scie di schiuma e spruzzi, sollevate
dal vento, riducono la visibilità.
20.8 - 24.4
10
89 - 102
tempesta
48 - 55
rara in terraferma, alberi sradicati, gravi
danni alle abitazioni; enormi ondate con
lunghe creste a pennacchio.
24.5 - 28.4
11
103 - 117
fortunale
56 - 63
raro, gravissime devastazioni; onde enormi
ed alte, che possono nascondere navi di
media stazza; ridotta visibilità.
28.5 - 32.6
12
oltre 118
uragano
64 +
distruzione di edifici, manufatti, ecc.; in
mare la schiuma e gli spruzzi riducono
assai la visibilità.
32.7 +
grado
Vento (2)
BARRIERE FRANGIVENTO
• Vive o morte
• Direzione, densità
Distanza a cui si
avverte l’effetto
della barriera
Da Giardini
Umidità dell’aria
Umidità assoluta (Ua) = Grammi di Vapore acqueo in 1 m3 di aria
Umidità massima (Umax) = presente alla pressione di saturazione ad
una data temperatura.
(col crescere della Temp. aumenta, in ragione esponenziale, la pressione di
vapore saturo e, quindi, la quantità massima di vapore che può essere
contenuta in 1 m3 d’aria)
Umidità relativa (Ur) = rapporto percentuale tra Ua e Umax ad una
data temperatura.
UR% = Ua / Umax *100
= pva / pvs * 100
con pva = press. di vapore attuale e pvs = press. vapore saturo
Deficit di pressione di vapore (VPD) = pvs – pva
Il VPD è legato con una complessa relazione al potenziale idrico
dell’atmosfera (a)
Potenziale idrico
Il potenziale idrico esprime la forza con cui l’acqua è trattenuta in
un punto, o anche la pressione negativa (suzione) che si deve
applicare per allontanare una quantità unitaria di acqua da un punto.
Viene misurato in unità di pressione (bar, pascal ecc.), è di segno
negativo ed è indicato con il simbolo
E’ intuitivo, quindi, che se vengono a contatto sistemi con potenziale
() idrico diverso si avrà una migrazione si avrà una migrazione di
acqua da quello meno negativo (più alto) verso quello più negativo
(più basso).
A
(A = -20 bar)
H2O
B
(B = -100 bar)
Potenziale idrico (2)
Il flusso di acqua (g cm-2 s-1) in movimento tra due punti è
regolato dalla Legge Generale del Trasporto (trasp. passivo):
ΔΨ
Flux
R
dove:
Δ = differenza di Potenziale
R = Resistenza al passaggio
(analoga alla lagge di
Ohm per l’intensità
elettrica)
Posto che il potenziale dell’acqua libera (acqua ) = 0 per
definizione, il flusso evaporativo da una superficie di acqua libera
dipende dal potenziale idrico dell’atmosfera:
Evap. da sup. di acqua = -acqua- a / R ;
dove acqua = 0
Pertanto l’evaporazione da superficie libera = -a / R
R dipende dall’umidità relativa dell’aria nello “strato limite”
(barriera di diffusione)
a quindi costituisce “la domanda evaporativa” dell’atmosfera
Potenziale idrico (3)
Se i due sistemi a contatto sono la foglia e l’atmosfera, il passaggio
di acqua da un sistema all’altro è la traspirazione.
Questo flusso, quindi, dipenderà dal potere evaporante (domanda
evaporativa) dell’atmosfera a, da potenziale interno della foglia f
e da una serie di resistenze interne (es.: meccanismo stomatico) ed
esterne (barriera di diffusione):
Flusso trasp.
a f
R est R int
La quantità totale di acqua persa per trasipirazione da una pianta
nell’unità di tempo sarà = Flusso traspirativo X Superficie traspirante
Potenziale idrico (4)
Tale concetto può essere esteso anche all’interfaccia radici – terreno.
I potenziali in gioco, in tal caso, saranno quello radicale e quello del
terreno (Ψt, ne parleremo più avanti), le resistenze sono quelle che
l’acqua (soluzione circolante) incontra muovendosi nel terreno e nel
passaggio da questo alla pianta.
Così anche il passaggio all’interno della pianta dalle radici, al fusto,
fino ad arrivare alle foglie.
In tal senso si parla di continuum suolo-pianta atmosfera , cioè
un sistema unico in cui il passaggio dell’acqua (traspirazione) è
segue la Legge Generale del Trasporto ed è regolato da un
complesso equilibrio di potenziali e resistenze.
Potenziale idrico (5)
Il processo evapotraspirativo
nel continuum S-P-A può
essere descritto da un
modello che segue le leggi
dell’elettrologia
Perché vi sia traspirazione
ed evaporazione si deve
avere un gradiente di
potenziali: dal più alto –
meno negativo – al più basso
– più negativo.
Così se il t dovesse scendere sotto il rad si arresterebbe la
traspirazione, la stessa cosa avverrebbe in condizioni di saturazione
dell’atmosfera (UR = 100%)
Evapotraspirazione (ET)
Il consumo idrico totale di una coltura lo possiamo considerare
come la risultante di due componenti che interagiscono:
AMBIENTALE
Domanda evaporativa
determinata da:
temperatura, radiaz., UR, vento,
disponobilità idrica,
caratteristiche del terr.
EVAPORAZIONE
DAL TERRENO
COLTURALE
Sviluppo vegetativo
determinato da:
Clima, fertilità del terr.,
disponibilità idriche,
caratteristiche della pianta
(LAI), fase fenol.
TRASPIRAZIONE
DELLA PIANTA
EVAPOTRASPIRAZIONE
Evapotraspirazione (2)
Il consumo idrico totale è funzione della superficie traspirante e,
quindi, dipende dalla stadio di sviluppo in cui si trova la pianta.
L’ET, pertanto, per poter essere considerata espressione dello
stato idrico di un determinato ambiente climatico (cioè per far sì
che questo possa essere confrontato con altri ambienti), deve
essere STANDARDIZZATA nella sua componente traspirativa.
Si ottiene così l’ Evapotraspirazione Potenziale
Evapotraspirazione Potenziale (ETP)
ET potenziale o ET di riferimento (ETP o ETo) = acqua consumata
(mm) da un prato di festuca (o altra coltura simile con grado di
copertura 100%) tenuta ad una altezza costante di 10 cm, in
condizioni idriche e colturali ottimali.
Corrisponde, dunque, alla quantità di acqua consumata in dipendenza
della sola condizione climatica ed è una stima del Potere evaporante
dell’atmosfera.
Può essere stimata mediante:
• metodi diretti = misurata (bilancio idrico, atmometro)
• metodi indiretti = calcolata tramite formule empiriche o modelli
basati sui fattori che la influenzano (elementi del clima:
radiazione, temperatura e umidità dell’aria - VPD -, vento)
Pianta e domanda evaporativa
Perché nella pianta avvengano le funzioni vitali, queste
devono essere in condizione di turgore (sufficiente
quantità di acqua all’interno delle cellule). Pertanto le
piante devono mantenere il bilancio idrico al loro
interno inalterato, per quanto possibile.
Dovendo rispondere
alla domanda
evaporativa
dell’atmosfera, sulla quale non possono agire, le piante
possono adottare meccanismi fisiologici e/o morfologici
per conservare al meglio il loro stato idrico.
Meccanismi di adattamento allo stress
Aumentando il potere
assorbente delle radici
(abbassamento del radicale)
Aumentando il flusso
in ingresso
(Assorbimento radicale)
Aumentando la superficie
assorbente con lo sviluppo e
approfondimento degli
apparati radicali (rapporto
chioma radici)
Aumentando
le resistenze
Riducendo il flusso in
uscita
(Traspirazione)
Modifiche morfologiche
(peli, cere, cuticole, ecc. )
Meccanismo stomatico
Riducendo la differenza di potenziale
( a - f ) con abbassamenti del
potenziale fogliare
Radiazione
Radiazione
• Ai tassi attuali di CO2 le piante C4 sono più efficienti sia per una
maggiore attività fotosintetica, sia per una minore fotorespirazione.
• Con l’aumentare della concentrazione di CO2 aumenta l’efficienza
delle C3, soprattutto perchè diminuisce la foterospirazione.
• Ad un tasso doppio di CO2 rispetto a quello attuale le C3 dovrebbero
diventare più efficienti delle C4
Umidità dell’aria
Al variare della Temp. lo stesso valore di Ua determina valori di UR
molto diversi (quasi il 100% a 12 °C e circa il 35% a 30°C)
Barriera di diffusione
UR bassa
Vapor d’acqua
UR 100%
Strato limite
Acqua libera
Durante l’evaporazione si crea uno strato limite tra acqua ed
atmosfera dove l’UR è quasi del 100%, quindi un VPD
minimo che rallenta (o impedisce) l’evaporazione.
Barriera di diffusione (2)
Al di sopra delle aperture stomatiche si crea una barriera di
diffusione del tutto analoga a quella vista in precedenza che
normalmente viene rimossa dal vento. Quando questo manca la
traspirazione diminuisce o si arresta.
Barriera di diffusione (3)
L’esistenza della barriera di
diffusione è dimostrata dal
grafico qui a fianco.
A parità di apertura stomatica
con aria ferma la
traspirazione è molto
inferiore.
Meccanismo stomatico
L’apertura e chiusura degli
stomi è comandata dalle
cellule di guardia che in
condizione di turgore (τ) - si
inarcano ed aprono lo stoma.
Il turgore si ottiene favorendo
l’ingresso dell’acqua in
seguito ad un aumento della
concentrazione di ioni K+
(pompa protonica)
Così si abbassa il osmotico
(π) del succo cellulare.
Potenziale fogliare (f)
f = - m – π + τ
-m = potenziale matriciale, negativo, dipende dalle forze di adesione che
uniscono le molecole d’acqua alla parte solida del citoplasma,
varia in funzione della quantità di acqua presente.
-π = o = potenziale osmotico del succo cellulare, negativo, diminuisce
all’aumentare della concentrazione degli osmoliti presenti nella
cellula
+ τ = t = pressione di turgore, positiva.
Camera a pressione di
Scholander per la misura
del fogliare
Misura del potenziale idrico ()
Unità di misura del
1 bar = 100 kPa 1 atm ( 1 kg cm-2) 10 m
1 MPa (megaPascal) = 10 bar
1 kPa (kiloPascal) = 1 cbar
1 mbar = 1 hPa (ettoPascal)
