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Agrometeorologia a supporto
       dell’Integrated Crop Management
                   Federico Spanna
                   Associazione          Italiana       di    Agrometeorologia
                   (AIAM)
                   federico.spanna@regione.piemonte.it
                   www.agrometeorologia.it

Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
L’ ICM si basa sui principi di: evitare sprechi, aumentare
 l’efficienza energetica, ridurre l’inquinamento.




   La moderna agrometeorologia rappresenta un utile
  supporto per una miglior gestione delle attività agricole:
  strumenti di analisi e previsione che fanno ricorso all'uso
  combinato di conoscenze di tipo meteorologico,
  climatologico, fisiologico, agronomico, epidemiologico,
  tecniche informatiche e modellistiche
Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
DIRETTIVA 2009/128/CE

    Definisce una serie di misure per un uso sostenibile
                  dei prodotti fitosanitari al fine di:


    •ridurre i rischi e gli impatti sulla salute umana,
    sull’ambiente e sulla biodiversità derivanti
    dall’impiego dei fitofarmaci migliorando anche la
    qualità della loro distribuzione;
    •promuovere l’applicazione della difesa integrata e di
    approcci alternativi per gli interventi di difesa.


              Recepita con il DLgs 150/2012

Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
PIANO D’AZIONE NAZIONALE
          PER L’USO SOSTENIBILE DEI
                  PRODOTTI
                FITOSANITARI
   (Art. 6 del decreto legislativo 14 agosto 2012, n. 150)




Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
A.7 Difesa fitosanitaria a basso apporto di prodotti
  fitosanitari
  A.7.2 - La difesa integrata obbligatoria
     - definire le “linee guida nazionali per la difesa integrata
  obbligatoria”;
  - promuovere la ricerca e lo scambio di informazioni ed
  esperienze nel campo della difesa integrata e delle strategie
  fitosanitarie sostenibili;
  -strumenti per far conoscere ed applicare correttamente la
  difesa integrata obbligatoria, le strategie fitosanitarie
                    obbligatoria
  sostenibili
  -- banca dati dei prodotti fitosanitari;
  - reti di monitoraggio sullo sviluppo di patogeni e parassiti, da
  utilizzare a livello regionale;
  - definire i requisiti minimi delle reti di monitoraggio nonché
Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
  l’elenco delle principali avversità;
Climatico”
-attivare iniziative per favorire la realizzazione e
    l’applicazione di sistemi di previsione e avvertimento
    sullo sviluppo delle avversità (fitofagi e patogeni)
                                               patogeni

       o standardizzazione informatica dei modelli previsionali
         esistenti

       o validazione dei diversi modelli nei diversi territori;
         messa a disposizione delle Regioni, di software e di
         una piattaforma informatica, che consenta agli stessi
         Enti di elaborare informazioni utilizzabili per ciascun
         territorio.


                L’AGROMETEOROLOGIA!
Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
NOVITA’
     La
direttiva
quindi
IMPONE
una
QUALIFICAZIONE
DEL
  SISTEMA
AGRICOLO
NAZIONALE,
poiché
si
rende
necessario
      INTRODURRE
SOLUZIONI
SOSTENIBILI
VALIDATE
                       SCIENTIFICAMENTE



               SONO
PREVISTE
ANCHE

AZIONI
DI
RICERCA

      PARTICOLARE
IMPORTANZA
È
DEDICATA
AI
PARASSITI

      SPECIFICO
RIFERIMENTO
A:
      •sistema
di
monitoraggio
      •studi
di
distribuzione
spaziale
      •messa
a
punto
di
modelli
previsionali
      •realizzazione
e/o
ottimizzazione
di
sistemi
di
previsione
e
avvertimento

Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
Inoltre:
         “Principi
e
criteri
generali
per
le
pratiche
         agronomiche
della
produzione
integrata”
                         Gruppo
Tecniche
Agronomiche
   http://www.reterurale.it/flex/cm/pages/ServeBLOB.php/L/IT/IDPagina/2634

 • i
volumi
di
irrigazione
devono
essere
determinati
in
relazione
   alla
 formulazione
 del
 bilancio
 idrico
 che
 tenga
 conto
 delle
   differenti
 fasi
 fenologiche,
 delle
 tipologie
 di
 suolo
 e
   dell’andamento
climatico
nel
periodo
di
coltivazione;
 • le
 aziende
 dovranno
 disporre
 dei
 dati
 termopluviometrici
   aziendali
 o
 di
 quelli
 messi
 a
 disposizione
 dalle
 reti
   agrometeorologiche
regionali.


        MODELLISTICA
AGROECOSISTEMICA
Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
QUALI SONO GLI AMBITI IN CUI
 L’AGROMETEOROLOGIA GIOCA UN
    RUOLO FONDAMENTALE PER
   FORNIRE SUPPORTI E SERVIZI?




Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
AMBITI DI COMPETENZA DELL’AGROMETEOROLOGIA
                                                                           DATI BASE
AMBITO              SCOPO                                   scala SUOL   METE   COLTUR   ALTR
                                                                  O      O      A        I
PRODUTTIVITÀ        stima e previsione produzioni delle     L-M     X      X       X
VEGETALE/           colture e animali (latte, carne…) e
                    relazioni con la qualità
ANIMALE
RISCHIO             rischi per colture e operazioni         L      X      X       (X)
CLIMATICO           colturali, incendi, gelate

FENOLOGICO          stima e previsione fasi fenologiche     L-M    (X)    X       X
VOCAZIONALITÀ indagini sulle caratteristiche, le            L-M    X      X       X
                    potenzialità ed i limiti di un
                    territorio in relazione ad una
                    produzione
FITOSANITARIO       stima e previsioni fasi del ciclo di    L      X      X
ZOOSANITARIO        parassiti; stima danni per le colture
                    stima rischio epidemie
PREVISIONI          previsione di variabili climatiche a    L-M    X      X               X
METEO               medio periodo
NUMERICHE           simulare l’effetto che le
STIMA                                                       L-M    X      X               X
GRANDEZZE           caratteristiche topografiche di
                    terreni complessi producono sul
METEO
                    microclima e su scambi di energia,
                    acqua. Stima di grandezze non
                    misurate o non misurabili
BILANCIO            stima e previsione esigenze             L-M    X      X       X
IDRICO              idriche
APPROCCIO
AGROMETEOROLOGICO
          STUDIO
DEI
SISTEMI
-
MODELLISTICA

    Modello
=
rappresentazione
semplificata
di
un
sistema
    Sistema
=
parte
di
realtà
che
contiene
elementi
intercorrelati


Di
ogni
sistema
si
definiscono:

  confini
  variabili
guida
  (influenzano
il
sistema
ma
non
ne
sono
condizionate)

  funzionamento
interno
  esternalità




  Acutis-UNIMI
Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
LE
RETI
AGROMETEOROLOGICHE
DEVONO
ESSERE
       EFFICIENTI
E
FORNIRE
DATI
COMPLETI:

 • ADEGUATO
NUMERO
STAZIONI
automatiche
tarate
ed
efficienti
in
   grado
di
controllare
un
territorio

 • SISTEMA
di
MANUTENZIONE
E
RIPARAZIONE


• efficiente
RETE
IN
GRADO
DI
ACQUISIRE,
  APPLICARE
E
DIFFONDERE
I
DATI

• PROGRAMMI
PER
LA
TEMPESTIVA
  COPERTURA
DEI
DATI
MANCANTI
  (ricostruzione
dati)

• TECNICHE
DI
SPAZIALIZZAZIONE
  dei
dati
Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
Stima delle grandezze meteo e calcolo di indici
TEMPERATURA            derivati
                    EVAPOTRASPIRAZIONE PRECIPITAZIONI




                           STIMA DELLA RADIAZIONE SOLARE
                          (MJ/m2)
                                           2. Stima della radiazione attraverso:
 1. Modello “Campbell-Donatelli”
                                           Radiazione solare incidente teorica
 stima la radiazione globale a
                                           Pendenza in ogni punto
 partire da precipitazione
                                           Orientamento della parcella
 giornaliera, temperatura
                                           Azimuth di ogni punto
 massima e minima.




Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
Previsioni meteo numeriche
Modello ad area limitata (LAM)  2 corse al giorno (00 e 12 UTC)
                                                                    fino a 72 ore di previsione
                                                                Risoluzione 7Km
                                                                40 livelli verticali
                                                                Dati sui contorni del dominio
                                                                    forniti dal modello globale
                                                                    IFS dell’ECMWF
                                                                    o GME del DWD
                                                                Assimilazione dati continua con la
                                                                    tecnica del nudging



COSMO-I7 modello di riferimento della protezione civile nazionale
Simula l'evoluzione temporale di una serie di variabili meteorologiche su di una griglia
tridimensionale che copre tutto il territorio interessato.
L'evoluzione temporale è dettata da regole fisiche codificate nel modello, eventuali
osservazioni fisiche passate al modello, dallo stato iniziale e dell'evoluzione delle
condizioni al contorno dell'area considerata.

MODELLO PREVISIONALE
Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
COSMO
Climatico”
Rischio Climatico -GELATE
 La previsione meteorologica fornisce stime delle temperature minime
 notturne con un anticipo di:
 qualche giorno valori stimati dal previsore e da algoritmi automatici tipo “random
                      forest”, che post-elaborano gli output dei modelli numerici predittivi
                      del Centro Europeo di Reading (ECMWF).


  qualche ora         algoritmi tradizionali di tipo deterministico e a sistemi di reti neurali
                      che, partendo dalla situazione meteorologica al tramonto, eseguono
                      un ricalcalo con passo orario.




                                            Con un algoritmo del tipo rete neurale
                                            ("Neurogel") vengono calcolate le temperature
                                            minime previste a partire dai dati misurati al
                                            tramonto per un certo numero di stazioni
                                            significative.


Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
Mariani, 2009
                              Produttività vegetale

      LIVELLO
    PRODUTTIVO


    POTENZIALE

   LIMITATO PER
   TEMPERATUR
         A
   LIMITATO PER
     L’ACQUA

   LIMITATO PER
    I NUTRIENTI

    (AVVERSITA’
     BIOTICHE E
     ABIOTICHE)
    PRODUZIONE
       FINALE
   (ripartita tra gli
       organi)
Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
Modelli ecosifiologici di relazione con le
                       caratteristiche qualitative
  o studi per definizione delle variabili necessarie alla creazione di un modello,
   che sia IN GRADO DI COLLEGARE GLI ASPETTI QUALITATIVI DEL
   PRODOTTO NON SOLO ALL’AMBIENTE DI PRODUZIONE, MA ANCHE
   AL COMPORTAMENTO DELLA PIANTA.
La
Iacona
et
al.,2009
                                                                                                           Accumulo                          zuccherino                               -        Cortese                           2008-2009

                                25




                                20



                                15
                        °Babo




                                                                                                                                                                                                                                                                                     Osservati
                                                                                                                                                                                                                                                                                     Stimati
                                10




                                5



                                0
                                     15/08/2008

                                                  20/08/2008

                                                               25/08/2008

                                                                            30/08/2008

                                                                                         04/09/2008

                                                                                                      09/09/2008

                                                                                                                   14/09/2008

                                                                                                                                19/09/2008




                                                                                                                                               30/07/2009

                                                                                                                                                            04/08/2009

                                                                                                                                                                         09/08/2009

                                                                                                                                                                                          14/08/2009

                                                                                                                                                                                                       19/08/2009

                                                                                                                                                                                                                    24/08/2009

                                                                                                                                                                                                                                 29/08/2009

                                                                                                                                                                                                                                              03/09/2009

                                                                                                                                                                                                                                                           08/09/2009

                                                                                                                                                                                                                                                                        13/09/2009
                                                                                                                                                  Data




Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
Fenologia e bilancio idrico
 FENOLOGIA
 Permettono di stimare l’evoluzione
 del ciclo di sviluppo delle colture
 utilizzando le informazioni climatiche
 e meteorologiche -per integrare le
 informazioni fenologiche spesso
 troppo discontinue nel tempo e nello
 spazio o addirittura inesistenti
 (Progetto IPHEN).
 BILANCIO IDRICO
   Utente
                                                                        Sistema
 Dati statici: caratteristiche
                                              Centrale                Stazione meteo
 suolo, coltura, impianto
 irrigazione                                 operativa,
 Dati dinamici: irrigazione               piattaforma web
 effettiva e fase fenologica                                          Componente calcolo
                                                                      del bilancio idrico

                                      Sonde per misura diretta
                                       dell’umidità del suolo

Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
MODELLISTICA PER LA DIFESA FITOSANITARIA
MODELLI
ENTOMOLOGICI
esempio Bactrocera
oleae



                                    Forni
e
Cossu,2009
Regola dei 3-10
                                  Voghera, Italia (1947)       Approccio Empirico
                                  Ètat Potentiel d’Infection model
                                  Bordeaux, Francia (1983)
                                  Downy Mildew foreCast
                                  New York, USA (1997)
                                  Modello UCSC
                                  Piacenza, Italy (2004)            Approccio Meccanicistico


MODELLI FITOPATOLOGICI
esempio Plasmopara viticola
 Caffi et al.,2009




Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
Information and
communications technology
          ICT




Consultazione
cartografia digitale
                                                        Consiglio Irriguo
                                                                                 Alemanno
et.al,
2012

Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento
Climatico”
Monitoraggio microclimatico
                                           Installazione delle stazioni
                                           master
                                           Realizzazione di una rete
                                           wireless     che mette in
                                           comunicazione le stazioni
                                           master e i microsensori
                                           disposti in vigneto trasmissione
                                           Accesso internet e
                                           dati alla centrale operativa.


                             Rete Wireless




  Stazioni Master
                                                                            Centrale
                                                Microsensor
                                                                            Operativa
                                                i
Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management eAlemanno
et.al,
2012
                                                                                   Cambiamento
Climatico”
Sistemi di Supporto alle Decisioni
   Modelli biodecisionali che                 ESEMPIO DI IDEAZIONE DI UN SISTEMA DI GESTIONE
                                                                                      STATO
DEL
  uniscono i modelli biofisici agli                                                   SISTEMA
  approcci decisionali (DSS, SE…)                                                      GENERAZIONE



  La simulazione dell’agrotecnica è
  essenziale in quanto aggiunge al
  sistema la capacità di stimare:                                                       SIMULAZIONE


  -effetti di azioni antropiche
                                                                                       VALUTAZIONE

  -uso delle risorse                                                                        SCELTA


   Puo’ essere impiegata per
  simulare il processo decisionale
  dei produttori sia per una singola
  produzione che a livello aziendale.
   Risultano molto utili per proporre anche nuovi sistemi di conduzione
  agricola.
                      AUMENTANDO L’EFFICIENZA
                   E LA SALVAGUARDIA AMBIENTALE
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Climatico”
L’AGROMETEOROLOGIA E IL
          CAMBIAMENTO CLIMATICO?




                                                                                         IPCC,2007

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VARIAZIONE °C




                                   VARIAZIONE %
                                   DEI TERRENI AGRICOLI
VARIAZIONE DEGLI
ECOSISTEMI                                    IPCC,2007
Federico spanna-fmv-2012
DISTRIBUZIONE DELLE VARIABILI CLIMATICHE
                 (interannuale, mensile e giornaliera)


 Influenza i processi fisici, chimici e biologici che guidano la
       produttività dei sistemi agricoli forestali e acquatici

           DISTRIBUZIONE LATITUDINALE DELLE SPECIE


       In funzione delle condizioni climatiche e del fotoperiodo)

     SOGLIE CLIMATICHE DI SVILUPPO E SOGLIE CRITICHE


Legate a fasi con durata di qualche giorno, una minima variazione
           può condizionare la produttività della specie
                                                                                         IPCC,2007
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IL CAMBIAMENTO E LA VARIABILITÀ CLIMATICA
      AVRANNO UN IMPATTO SULLE COLTURE :

                 ELEVATA CONCENTRAZIONE DI CO2,
                       ALTE TEMPERATURE,
                    PRECIPITAZIONI MODIFICATE
                         EVENTI ESTREMI
                         TRASPIRAZIONE

                                              +
           MODIFICA DELL’IMPATTO DI MALATTIE E
                       PARASSITI



                                                                                         IPCC,2007
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AUMENTO DELLA CO2
• Incremento dei tassi di fotosintesi netta

• Incrementi di biomassa prodotta e di produzione
(se condizioni ottimali di luce, temperatura,
nutrienti, e dotazione idrica dei terreni)

• Aumento e sviluppo anticipato dell’area fogliare
con aumento della traspirazione nelle prime fasi
di sviluppo della pianta             tassi di
respirazione                         invariati
precocità nella riduzione del contenuto idrico del
suolo

•Riduzione della conduttanza stomatica fino ad
un 25% con riduzione della traspirazione

•Aumento dell’efficienza d’uso dell’acqua
    Bisogna anche considerare la risposta all’incremento
        di CO 2: importante parametrizzare qs effetti
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AUMENTO DELLA
            TEMPERATURA
• Anticipo del periodo vegetativo

• Allungamento della stagione vegetativa in zone ora fresche

•Contrazione della stagione vegetativa in aree già calde con riduzione del
periodo di accumulo dei fotosintetati e maturazione

• Espansione in quota ed in latitudine degli areali di coltivazione

• Aumento della produttività (condizioni ottimali di disponibilità idrica e
sostanze nutritive) in zone più fresche

Riduzione della produttività in aree già calde in particolare se si verifica
una crescita delle temperature minime notturne per aumento dei tassi di
respirazione (Fase oscura)
• Aumento dell’evapotraspirazione a causa del mutamento della pressione
di vapore e per l’aumento nella precocità e nell’entità dello sviluppo dell’area
fogliare
• Miglioramento della sopravvivenza degli organi svernanti del
complesso biotico
PRECIPITAZIONI
   ! L’effetto dei cambiamenti descritti dipenderà anche fortemente dallo scenario di
   precipitazioni che si verificherà (il 90% dei simulatori climatici predice un calo):

   in generale l’effetto delle precipitazioni (evaporazione /precipitazione) modifica le
   funzioni dell’ecosistema soprattutto nelle aree marginali.

   In condizioni di maggiore CO2 bisognerà promuovere una maggiore efficienza
   dell’uso dell’acqua e la densità radicale




                                                                                         IPCC,2007
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Climatico”
MALATTIE E PARASSITI
LE     CONDIZIONI   CLIMATICHE   COMPLESSO predire l’effetto, poiché
INFLUENZANO LA DIFFUSIONE, LA    coinvolge aspetti riproduttivi, di dispersione
DINAMICA DI POPOLAZIONE, LA      e l’interazione multispecie
DURATA DEL CICLO, L’INTENSITA’   (diversamente dall’effetto del clima sulla
DI INFESTAZIONE E IN GENERALE    fisiologia delle piante)
LA MANIFESTAZIONE DI MALATTIE
E PARASSITI                      In generale si prevede un maggiore
                                 impatto di alcune malattie/infestanti e la
                                 comparsa di nuove

                          MALATTIE/PARASSITI
                          BASSA DENSITA’




                                                     MALATTIE/PARASSITI ALTA
                                                     DENSITA’
                                                                Garret et. al, 2009 e 2011
FITOPATIE E PARASSITI

             CO2                                                  TEMPERATURA
 ALCUNE INFESTANTI RISPONDONO +POSITIVAMENTE            PIU’ SPECIE NOCIVE SARANNO IN GRADO DI SUPERARE
  DELLE PIANTE COLTIVATE                                  GLI INVERNI
 CONTROLLO PIU’ DIFFICILE CON ERBICIDI (Ziska et al.    SVILUPPO PIU’ RAPIDO IN ESTATE
  1999)                                                  MAGGIORE RESISTENZA AGLI INSETTICIDI
 MAGGIOR C/N NELLE PIANTE: PABULUM MENO                 MAGGIOR TASSO DI RIPRODUZIONE
  NUTRIENTE PER GLI INSETTI DANNOSI                      ALTE TEMPERATURE POSSONO ANCHE RIDURRE
 MAGGIORI DIFESE A BASE SI CARBONIO: FOGLIE PIU’         CAPACITA’ RIPRODUTTIVE
  SPESSE, PIU’ TANNINI E FENOLI
 MENO MICRONUTRIENTI NELLE PIANTE




            PRECIPITAZIONI
 ALCUNE INFESTANTI ESTIVE SI GIOVERANNO DELLA
  DIMIUZIONE DELLE PRECIPITAZIONI
 CONDIZIONI PIU’ OTTIMALI PER DITTERI
 EVENTI ESTREMI POSSONO FAVORIRE LA DIFFUSIONE
  DI NUOVE INFESTANTI
Come può rispondere
Lavorare    in l’agrometeorologia? gli
                  modo integrato con tutti               “attori”
 dell’agroecosistema

Simulare scenari di crescita delle colture e di sviluppo e
 distribuzione delle fitopatie e insetti

Approfondire la dinamica delle interazioni ospite-patogeno.

Migliorare e diffondere tecniche, reti di monitoraggio e servizi
 operativi

Contribuire alla costruzione di Sistemi di Supporto alle
 Decisioni per la programmazione delle scelte e
 l’ottimizzazione delle risorse.

Informare correttamente evitando inutili catastrofismi od
13° Convegno nazionale di agrometeorologia - AIAM 2010
  AGROMETEOROLOGIA NELLA GESTIONE
INTEGRATA NEI SISTEMI AGRO-FORESTALI E
           DELL’AMBIENTE

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Federico spanna-fmv-2012

  • 1. Agrometeorologia a supporto dell’Integrated Crop Management Federico Spanna Associazione Italiana di Agrometeorologia (AIAM) federico.spanna@regione.piemonte.it www.agrometeorologia.it Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 2. L’ ICM si basa sui principi di: evitare sprechi, aumentare l’efficienza energetica, ridurre l’inquinamento. La moderna agrometeorologia rappresenta un utile supporto per una miglior gestione delle attività agricole: strumenti di analisi e previsione che fanno ricorso all'uso combinato di conoscenze di tipo meteorologico, climatologico, fisiologico, agronomico, epidemiologico, tecniche informatiche e modellistiche Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 3. DIRETTIVA 2009/128/CE Definisce una serie di misure per un uso sostenibile dei prodotti fitosanitari al fine di: •ridurre i rischi e gli impatti sulla salute umana, sull’ambiente e sulla biodiversità derivanti dall’impiego dei fitofarmaci migliorando anche la qualità della loro distribuzione; •promuovere l’applicazione della difesa integrata e di approcci alternativi per gli interventi di difesa. Recepita con il DLgs 150/2012 Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 4. PIANO D’AZIONE NAZIONALE PER L’USO SOSTENIBILE DEI PRODOTTI FITOSANITARI (Art. 6 del decreto legislativo 14 agosto 2012, n. 150) Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 5. A.7 Difesa fitosanitaria a basso apporto di prodotti fitosanitari A.7.2 - La difesa integrata obbligatoria - definire le “linee guida nazionali per la difesa integrata obbligatoria”; - promuovere la ricerca e lo scambio di informazioni ed esperienze nel campo della difesa integrata e delle strategie fitosanitarie sostenibili; -strumenti per far conoscere ed applicare correttamente la difesa integrata obbligatoria, le strategie fitosanitarie obbligatoria sostenibili -- banca dati dei prodotti fitosanitari; - reti di monitoraggio sullo sviluppo di patogeni e parassiti, da utilizzare a livello regionale; - definire i requisiti minimi delle reti di monitoraggio nonché Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento l’elenco delle principali avversità; Climatico”
  • 6. -attivare iniziative per favorire la realizzazione e l’applicazione di sistemi di previsione e avvertimento sullo sviluppo delle avversità (fitofagi e patogeni) patogeni o standardizzazione informatica dei modelli previsionali esistenti o validazione dei diversi modelli nei diversi territori; messa a disposizione delle Regioni, di software e di una piattaforma informatica, che consenta agli stessi Enti di elaborare informazioni utilizzabili per ciascun territorio. L’AGROMETEOROLOGIA! Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 7. NOVITA’ La
direttiva
quindi
IMPONE
una
QUALIFICAZIONE
DEL SISTEMA
AGRICOLO
NAZIONALE,
poiché
si
rende
necessario INTRODURRE
SOLUZIONI
SOSTENIBILI
VALIDATE SCIENTIFICAMENTE SONO
PREVISTE
ANCHE

AZIONI
DI
RICERCA PARTICOLARE
IMPORTANZA
È
DEDICATA
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PARASSITI SPECIFICO
RIFERIMENTO
A: •sistema
di
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di
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e/o
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di
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di
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avvertimento Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 8. Inoltre: “Principi
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integrata” Gruppo
Tecniche
Agronomiche http://www.reterurale.it/flex/cm/pages/ServeBLOB.php/L/IT/IDPagina/2634 • i
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AGROECOSISTEMICA Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 9. QUALI SONO GLI AMBITI IN CUI L’AGROMETEOROLOGIA GIOCA UN RUOLO FONDAMENTALE PER FORNIRE SUPPORTI E SERVIZI? Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 10. AMBITI DI COMPETENZA DELL’AGROMETEOROLOGIA DATI BASE AMBITO SCOPO scala SUOL METE COLTUR ALTR O O A I PRODUTTIVITÀ stima e previsione produzioni delle L-M X X X VEGETALE/ colture e animali (latte, carne…) e relazioni con la qualità ANIMALE RISCHIO rischi per colture e operazioni L X X (X) CLIMATICO colturali, incendi, gelate FENOLOGICO stima e previsione fasi fenologiche L-M (X) X X VOCAZIONALITÀ indagini sulle caratteristiche, le L-M X X X potenzialità ed i limiti di un territorio in relazione ad una produzione FITOSANITARIO stima e previsioni fasi del ciclo di L X X ZOOSANITARIO parassiti; stima danni per le colture stima rischio epidemie PREVISIONI previsione di variabili climatiche a L-M X X X METEO medio periodo NUMERICHE simulare l’effetto che le STIMA L-M X X X GRANDEZZE caratteristiche topografiche di terreni complessi producono sul METEO microclima e su scambi di energia, acqua. Stima di grandezze non misurate o non misurabili BILANCIO stima e previsione esigenze L-M X X X IDRICO idriche
  • 11. APPROCCIO
AGROMETEOROLOGICO STUDIO
DEI
SISTEMI
-
MODELLISTICA Modello
=
rappresentazione
semplificata
di
un
sistema Sistema
=
parte
di
realtà
che
contiene
elementi
intercorrelati Di
ogni
sistema
si
definiscono: confini variabili
guida (influenzano
il
sistema
ma
non
ne
sono
condizionate) funzionamento
interno esternalità Acutis-UNIMI Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 12. LE
RETI
AGROMETEOROLOGICHE
DEVONO
ESSERE EFFICIENTI
E
FORNIRE
DATI
COMPLETI: • ADEGUATO
NUMERO
STAZIONI
automatiche
tarate
ed
efficienti
in grado
di
controllare
un
territorio • SISTEMA
di
MANUTENZIONE
E
RIPARAZIONE • efficiente
RETE
IN
GRADO
DI
ACQUISIRE, APPLICARE
E
DIFFONDERE
I
DATI • PROGRAMMI
PER
LA
TEMPESTIVA COPERTURA
DEI
DATI
MANCANTI (ricostruzione
dati) • TECNICHE
DI
SPAZIALIZZAZIONE dei
dati Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 13. Stima delle grandezze meteo e calcolo di indici TEMPERATURA derivati EVAPOTRASPIRAZIONE PRECIPITAZIONI STIMA DELLA RADIAZIONE SOLARE (MJ/m2) 2. Stima della radiazione attraverso: 1. Modello “Campbell-Donatelli” Radiazione solare incidente teorica stima la radiazione globale a Pendenza in ogni punto partire da precipitazione Orientamento della parcella giornaliera, temperatura Azimuth di ogni punto massima e minima. Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 14. Previsioni meteo numeriche Modello ad area limitata (LAM) 2 corse al giorno (00 e 12 UTC) fino a 72 ore di previsione Risoluzione 7Km 40 livelli verticali Dati sui contorni del dominio forniti dal modello globale IFS dell’ECMWF o GME del DWD Assimilazione dati continua con la tecnica del nudging COSMO-I7 modello di riferimento della protezione civile nazionale Simula l'evoluzione temporale di una serie di variabili meteorologiche su di una griglia tridimensionale che copre tutto il territorio interessato. L'evoluzione temporale è dettata da regole fisiche codificate nel modello, eventuali osservazioni fisiche passate al modello, dallo stato iniziale e dell'evoluzione delle condizioni al contorno dell'area considerata. MODELLO PREVISIONALE Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento COSMO Climatico”
  • 15. Rischio Climatico -GELATE La previsione meteorologica fornisce stime delle temperature minime notturne con un anticipo di: qualche giorno valori stimati dal previsore e da algoritmi automatici tipo “random forest”, che post-elaborano gli output dei modelli numerici predittivi del Centro Europeo di Reading (ECMWF). qualche ora algoritmi tradizionali di tipo deterministico e a sistemi di reti neurali che, partendo dalla situazione meteorologica al tramonto, eseguono un ricalcalo con passo orario. Con un algoritmo del tipo rete neurale ("Neurogel") vengono calcolate le temperature minime previste a partire dai dati misurati al tramonto per un certo numero di stazioni significative. Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 16. Mariani, 2009 Produttività vegetale LIVELLO PRODUTTIVO POTENZIALE LIMITATO PER TEMPERATUR A LIMITATO PER L’ACQUA LIMITATO PER I NUTRIENTI (AVVERSITA’ BIOTICHE E ABIOTICHE) PRODUZIONE FINALE (ripartita tra gli organi) Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 17. Modelli ecosifiologici di relazione con le caratteristiche qualitative o studi per definizione delle variabili necessarie alla creazione di un modello, che sia IN GRADO DI COLLEGARE GLI ASPETTI QUALITATIVI DEL PRODOTTO NON SOLO ALL’AMBIENTE DI PRODUZIONE, MA ANCHE AL COMPORTAMENTO DELLA PIANTA. La
Iacona
et
al.,2009 Accumulo zuccherino - Cortese 2008-2009 25 20 15 °Babo Osservati Stimati 10 5 0 15/08/2008 20/08/2008 25/08/2008 30/08/2008 04/09/2008 09/09/2008 14/09/2008 19/09/2008 30/07/2009 04/08/2009 09/08/2009 14/08/2009 19/08/2009 24/08/2009 29/08/2009 03/09/2009 08/09/2009 13/09/2009 Data Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 18. Fenologia e bilancio idrico FENOLOGIA Permettono di stimare l’evoluzione del ciclo di sviluppo delle colture utilizzando le informazioni climatiche e meteorologiche -per integrare le informazioni fenologiche spesso troppo discontinue nel tempo e nello spazio o addirittura inesistenti (Progetto IPHEN). BILANCIO IDRICO Utente Sistema Dati statici: caratteristiche Centrale Stazione meteo suolo, coltura, impianto irrigazione operativa, Dati dinamici: irrigazione piattaforma web effettiva e fase fenologica Componente calcolo del bilancio idrico Sonde per misura diretta dell’umidità del suolo Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 19. MODELLISTICA PER LA DIFESA FITOSANITARIA MODELLI ENTOMOLOGICI esempio Bactrocera oleae Forni
e
Cossu,2009
  • 20. Regola dei 3-10 Voghera, Italia (1947) Approccio Empirico Ètat Potentiel d’Infection model Bordeaux, Francia (1983) Downy Mildew foreCast New York, USA (1997) Modello UCSC Piacenza, Italy (2004) Approccio Meccanicistico MODELLI FITOPATOLOGICI esempio Plasmopara viticola Caffi et al.,2009 Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 21. Information and communications technology ICT Consultazione cartografia digitale Consiglio Irriguo Alemanno
et.al,
2012 Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 22. Monitoraggio microclimatico Installazione delle stazioni master Realizzazione di una rete wireless che mette in comunicazione le stazioni master e i microsensori disposti in vigneto trasmissione Accesso internet e dati alla centrale operativa. Rete Wireless Stazioni Master Centrale Microsensor Operativa i Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management eAlemanno
et.al,
2012 Cambiamento Climatico”
  • 23. Sistemi di Supporto alle Decisioni  Modelli biodecisionali che ESEMPIO DI IDEAZIONE DI UN SISTEMA DI GESTIONE STATO
DEL uniscono i modelli biofisici agli SISTEMA approcci decisionali (DSS, SE…) GENERAZIONE La simulazione dell’agrotecnica è essenziale in quanto aggiunge al sistema la capacità di stimare: SIMULAZIONE -effetti di azioni antropiche VALUTAZIONE -uso delle risorse SCELTA  Puo’ essere impiegata per simulare il processo decisionale dei produttori sia per una singola produzione che a livello aziendale.  Risultano molto utili per proporre anche nuovi sistemi di conduzione agricola. AUMENTANDO L’EFFICIENZA E LA SALVAGUARDIA AMBIENTALE Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 24. L’AGROMETEOROLOGIA E IL CAMBIAMENTO CLIMATICO? IPCC,2007 Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 25. VARIAZIONE °C VARIAZIONE % DEI TERRENI AGRICOLI VARIAZIONE DEGLI ECOSISTEMI IPCC,2007
  • 27. DISTRIBUZIONE DELLE VARIABILI CLIMATICHE (interannuale, mensile e giornaliera) Influenza i processi fisici, chimici e biologici che guidano la produttività dei sistemi agricoli forestali e acquatici DISTRIBUZIONE LATITUDINALE DELLE SPECIE In funzione delle condizioni climatiche e del fotoperiodo) SOGLIE CLIMATICHE DI SVILUPPO E SOGLIE CRITICHE Legate a fasi con durata di qualche giorno, una minima variazione può condizionare la produttività della specie IPCC,2007 Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 28. IL CAMBIAMENTO E LA VARIABILITÀ CLIMATICA AVRANNO UN IMPATTO SULLE COLTURE : ELEVATA CONCENTRAZIONE DI CO2, ALTE TEMPERATURE, PRECIPITAZIONI MODIFICATE EVENTI ESTREMI TRASPIRAZIONE + MODIFICA DELL’IMPATTO DI MALATTIE E PARASSITI IPCC,2007 Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 29. AUMENTO DELLA CO2 • Incremento dei tassi di fotosintesi netta • Incrementi di biomassa prodotta e di produzione (se condizioni ottimali di luce, temperatura, nutrienti, e dotazione idrica dei terreni) • Aumento e sviluppo anticipato dell’area fogliare con aumento della traspirazione nelle prime fasi di sviluppo della pianta tassi di respirazione invariati precocità nella riduzione del contenuto idrico del suolo •Riduzione della conduttanza stomatica fino ad un 25% con riduzione della traspirazione •Aumento dell’efficienza d’uso dell’acqua Bisogna anche considerare la risposta all’incremento di CO 2: importante parametrizzare qs effetti Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 30. AUMENTO DELLA TEMPERATURA • Anticipo del periodo vegetativo • Allungamento della stagione vegetativa in zone ora fresche •Contrazione della stagione vegetativa in aree già calde con riduzione del periodo di accumulo dei fotosintetati e maturazione • Espansione in quota ed in latitudine degli areali di coltivazione • Aumento della produttività (condizioni ottimali di disponibilità idrica e sostanze nutritive) in zone più fresche Riduzione della produttività in aree già calde in particolare se si verifica una crescita delle temperature minime notturne per aumento dei tassi di respirazione (Fase oscura) • Aumento dell’evapotraspirazione a causa del mutamento della pressione di vapore e per l’aumento nella precocità e nell’entità dello sviluppo dell’area fogliare • Miglioramento della sopravvivenza degli organi svernanti del complesso biotico
  • 31. PRECIPITAZIONI ! L’effetto dei cambiamenti descritti dipenderà anche fortemente dallo scenario di precipitazioni che si verificherà (il 90% dei simulatori climatici predice un calo): in generale l’effetto delle precipitazioni (evaporazione /precipitazione) modifica le funzioni dell’ecosistema soprattutto nelle aree marginali. In condizioni di maggiore CO2 bisognerà promuovere una maggiore efficienza dell’uso dell’acqua e la densità radicale IPCC,2007 Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e Cambiamento Climatico”
  • 32. MALATTIE E PARASSITI LE CONDIZIONI CLIMATICHE COMPLESSO predire l’effetto, poiché INFLUENZANO LA DIFFUSIONE, LA coinvolge aspetti riproduttivi, di dispersione DINAMICA DI POPOLAZIONE, LA e l’interazione multispecie DURATA DEL CICLO, L’INTENSITA’ (diversamente dall’effetto del clima sulla DI INFESTAZIONE E IN GENERALE fisiologia delle piante) LA MANIFESTAZIONE DI MALATTIE E PARASSITI In generale si prevede un maggiore impatto di alcune malattie/infestanti e la comparsa di nuove MALATTIE/PARASSITI BASSA DENSITA’ MALATTIE/PARASSITI ALTA DENSITA’ Garret et. al, 2009 e 2011
  • 33. FITOPATIE E PARASSITI CO2 TEMPERATURA  ALCUNE INFESTANTI RISPONDONO +POSITIVAMENTE  PIU’ SPECIE NOCIVE SARANNO IN GRADO DI SUPERARE DELLE PIANTE COLTIVATE GLI INVERNI  CONTROLLO PIU’ DIFFICILE CON ERBICIDI (Ziska et al.  SVILUPPO PIU’ RAPIDO IN ESTATE 1999)  MAGGIORE RESISTENZA AGLI INSETTICIDI  MAGGIOR C/N NELLE PIANTE: PABULUM MENO  MAGGIOR TASSO DI RIPRODUZIONE NUTRIENTE PER GLI INSETTI DANNOSI  ALTE TEMPERATURE POSSONO ANCHE RIDURRE  MAGGIORI DIFESE A BASE SI CARBONIO: FOGLIE PIU’ CAPACITA’ RIPRODUTTIVE SPESSE, PIU’ TANNINI E FENOLI  MENO MICRONUTRIENTI NELLE PIANTE PRECIPITAZIONI  ALCUNE INFESTANTI ESTIVE SI GIOVERANNO DELLA DIMIUZIONE DELLE PRECIPITAZIONI  CONDIZIONI PIU’ OTTIMALI PER DITTERI  EVENTI ESTREMI POSSONO FAVORIRE LA DIFFUSIONE DI NUOVE INFESTANTI
  • 34. Come può rispondere Lavorare in l’agrometeorologia? gli modo integrato con tutti “attori” dell’agroecosistema Simulare scenari di crescita delle colture e di sviluppo e distribuzione delle fitopatie e insetti Approfondire la dinamica delle interazioni ospite-patogeno. Migliorare e diffondere tecniche, reti di monitoraggio e servizi operativi Contribuire alla costruzione di Sistemi di Supporto alle Decisioni per la programmazione delle scelte e l’ottimizzazione delle risorse. Informare correttamente evitando inutili catastrofismi od
  • 35. 13° Convegno nazionale di agrometeorologia - AIAM 2010 AGROMETEOROLOGIA NELLA GESTIONE INTEGRATA NEI SISTEMI AGRO-FORESTALI E DELL’AMBIENTE