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Federico SpannaFederico Spanna

Associazione Italiana di Agrometeorologia(AIAM)

federico.spanna@regione.piemonte.itwww.agrometeorologia.it

Agrometeorologia a supportoAgrometeorologia a supportodelldell’’IntegratedIntegrated CropCrop Management Management

La moderna agrometeorologiamoderna agrometeorologia rappresenta un utileutilesupporto per una miglior gestione delle attività agricole:supporto per una miglior gestione delle attività agricole:strumenti di analisi e previsione che fanno ricorso all'usocombinato di conoscenze di tipo meteorologico,climatologico, fisiologico, agronomico, epidemiologico,tecniche informatiche e modellistiche

L’ ICMICM si basa sui principi di: evitare sprechi, aumentarel’efficienza energetica, ridurre l’inquinamento.

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DIRETTIVA 2009/128/CE

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

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

Recepita con il DLgs 150/2012

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PIANO DPIANO D’’AZIONE NAZIONALEAZIONE NAZIONALE PER L PER L’’USO SOSTENIBILE DEIUSO SOSTENIBILE DEIPRODOTTIPRODOTTI

FITOSANITARIFITOSANITARI (Art. 6 del decreto legislativo 14 agosto 2012, n. 150)(Art. 6 del decreto legislativo 14 agosto 2012, n. 150)

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A.7 Difesa fitosanitaria a basso apporto di prodottifitosanitari

A.7.2 - La difesa integrata obbligatoria

- definire le “linee guida nazionali per la difesa integrataobbligatoria”;

- promuovere la ricerca e lo scambio di informazioniricerca e lo scambio di informazioni edesperienze nel campo della difesa integrata e delle strategiefitosanitarie sostenibili;

-strumenti per far conoscere ed applicare correttamente laper far conoscere ed applicare correttamente ladifesa integrata obbligatoriadifesa integrata obbligatoria, le strategie strategie fitosanitariefitosanitariesostenibilisostenibili

-- banca dati dei prodotti fitosanitari;

- reti di monitoraggioreti di monitoraggio sullo sviluppo di patogeni e parassiti, dautilizzare a livello regionale;

- definire i requisiti minimi delle reti di monitoraggioreti di monitoraggio nonchél’elenco delle principali avversità;-

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-attivare iniziative per favorire la realizzazione el’applicazione di sistemi di previsione e avvertimentosistemi di previsione e avvertimentosullo sviluppo delle avversità (sullo sviluppo delle avversità (fitofagifitofagi e patogeni e patogeni)

o standardizzazione informatica dei modelli previsionaliesistenti

o validazione dei diversi modelli nei diversi territori;messa a disposizione delle Regioni, di software e diuna piattaforma informatica, che consenta agli stessiEnti di elaborare informazioni utilizzabili per ciascunterritorio.

LL’’AGROMETEOROLOGIA!AGROMETEOROLOGIA!

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LadirettivaquindiIMPONEunaQUALIFICAZIONEDELSISTEMAAGRICOLONAZIONALE,poichésirendenecessario

INTRODURRESOLUZIONISOSTENIBILIVALIDATESCIENTIFICAMENTE

NOVITA’

SONOPREVISTEANCHEAZIONIDIRICERCA

PARTICOLAREIMPORTANZAÈDEDICATAAIPARASSITI

SPECIFICORIFERIMENTOA:•sistemadimonitoraggio•studididistribuzionespaziale•messaapuntodimodelliprevisionali•realizzazionee/oottimizzazionedisistemidiprevisioneeavvertimento

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““PrincipiecriterigeneraliperlepratichePrincipiecriterigeneraliperlepraticheagronomichedellaproduzioneintegrataagronomichedellaproduzioneintegrata””

GruppoTecnicheAgronomicheGruppoTecnicheAgronomichehttp://www.reterurale.it/http://www.reterurale.it/flexflex/cm//cm/pagespages//ServeBLOB.phpServeBLOB.php/L/IT//L/IT/IDPaginaIDPagina/2634/2634

• ivolumidiirrigazionedevonoesseredeterminatiinrelazionealla formulazione del bilancio idrico che tenga conto delledifferenti fasi fenologiche, delle tipologie di suolo edell’andamentoclimaticonelperiododicoltivazione;• le aziende dovranno disporre dei dati termopluviometriciaziendali o di quelli messi a disposizione dalle retiagrometeorologicheregionali.

MODELLISTICAAGROECOSISTEMICAMODELLISTICAAGROECOSISTEMICA

Inoltre:Inoltre:

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QUALI SONO GLI AMBITI IN CUIQUALI SONO GLI AMBITI IN CUILL’’AGROMETEOROLOGIA GIOCA UNAGROMETEOROLOGIA GIOCA UN

RUOLO FONDAMENTALE PERRUOLO FONDAMENTALE PERFORNIRE SUPPORTI E SERVIZI?FORNIRE SUPPORTI E SERVIZI?

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AMBITI DI COMPETENZA DELLAMBITI DI COMPETENZA DELL’’AGROMETEOROLOGIAAGROMETEOROLOGIA

(X)XXLrischi per colture e operazionicolturali, incendi, gelate

RISCHIOCLIMATICO

XX(X)L-Mstima e previsione fasi fenologicheFENOLOGICO

XXXL-Mindagini sulle caratteristiche, lepotenzialità ed i limiti di unterritorio in relazione ad unaproduzione

VOCAZIONALITÀ

XXLstima e previsioni fasi del ciclo diparassiti; stima danni per le colturestima rischio epidemie

FITOSANITARIOZOOSANITARIO

XXXL-Mstima e previsione produzioni dellecolture e animali (latte, carne…) erelazioni con la qualità

PRODUTTIVITÀVEGETALE/ANIMALE

XXXL-Mprevisione di variabili climatiche amedio periodo

PREVISIONIMETEONUMERICHE XXXL-Msimulare l’effetto che le

caratteristiche topografiche diterreni complessi producono sulmicroclima e su scambi di energia,acqua. Stima di grandezze nonmisurate o non misurabili

STIMAGRANDEZZEMETEO

XXXL-Mstima e previsione esigenzeidriche

BILANCIOIDRICO

ALTRI

COLTURA

METEO

SUOLO

scalaSCOPOAMBITO

DATI BASE

APPROCCIOAGROMETEOROLOGICOSTUDIODEISISTEMI-MODELLISTICA

Modello=rappresentazionesemplificatadiunsistemaModello=rappresentazionesemplificatadiunsistemaSistema=partedirealtàchecontieneelementiintercorrelatiSistema=partedirealtàchecontieneelementiintercorrelati

Diognisistemasidefiniscono:

confinivariabiliguida(influenzanoilsistemamanonnesonocondizionate)

funzionamentointernoesternalità

Acutis-UNIMIBari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e CambiamentoClimatico”

LERETIAGROMETEOROLOGICHEDEVONOESSEREEFFICIENTIEFORNIREDATICOMPLETI:

• ADEGUATONUMEROSTAZIONIautomatichetarateedefficientiingradodicontrollareunterritorio

• SISTEMAdiMANUTENZIONEERIPARAZIONE

• efficienteRETEINGRADODIACQUISIRE,APPLICAREEDIFFONDEREIDATI

• PROGRAMMIPERLATEMPESTIVACOPERTURADEIDATIMANCANTI(ricostruzionedati)

• TECNICHEDISPAZIALIZZAZIONEdeidati

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TEMPERATURATEMPERATURA EVAPOTRASPIRAZIONEEVAPOTRASPIRAZIONE PRECIPITAZIONIPRECIPITAZIONI

STIMA DELLA RADIAZIONE SOLARE STIMA DELLA RADIAZIONE SOLARE(MJ/m2)(MJ/m2)

1. Modello “Campbell-Donatelli”stima la radiazione globale apartire da precipitazionegiornaliera, temperaturamassima e minima.

2. Stima della radiazione attraverso:Radiazione solare incidente teoricaPendenza in ogni puntoOrientamento della parcellaAzimuth di ogni punto

Stima delle grandezze meteo e calcolo di indiciStima delle grandezze meteo e calcolo di indiciderivatiderivati

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MODELLO PREVISIONALECOSMO

2 corse al giorno (00 e 12 UTC)fino a 72 ore di previsione

Risoluzione 7Km40 livelli verticaliDati sui contorni del dominio

forniti dal modello globaleIFS dell’ECMWFo GME del DWD

Assimilazione dati continua con latecnica del nudging

Modello ad area limitata (LAM)

COSMO-I7 modello di riferimento della protezione civile nazionale

Previsioni meteo numerichePrevisioni meteo numeriche

Simula l'evoluzione temporale di una serie di variabili meteorologiche su di una grigliatridimensionale che copre tutto il territorio interessato.L'evoluzione temporale è dettata da regole fisiche codificate nel modello, eventualiosservazioni fisiche passate al modello, dallo stato iniziale e dell'evoluzione dellecondizioni al contorno dell'area considerata.

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Rischio Climatico -GELATERischio Climatico -GELATELa previsione meteorologica fornisce stime delle temperature minimenotturne con un anticipo di:

qualche giorno valori stimati dal previsore e da algoritmi automatici tipo “randomforest”, che post-elaborano gli output dei modelli numerici predittividel Centro Europeo di Reading (ECMWF).

qualche ora algoritmi tradizionali di tipo deterministico e a sistemi di reti neuraliche, partendo dalla situazione meteorologica al tramonto, eseguonoun ricalcalo con passo orario.

Con un algoritmo del tipo rete neurale("Neurogel") vengono calcolate le temperatureminime previste a partire dai dati misurati altramonto per un certo numero di stazionisignificative.

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Produttività vegetaleProduttività vegetale

(AVVERSITA’BIOTICHE EABIOTICHE)

PRODUZIONEFINALE

(ripartita tra gliorgani)

LIMITATO PERI NUTRIENTI

LIMITATO PERL’ACQUA

LIMITATO PERTEMPERATUR

A

POTENZIALE

LIVELLOPRODUTTIVO

Mariani, 2009

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Accumulo zuccherino - Cortese 2008-2009

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9

Data

°Babo

Osservati

Stimati

o studi per definizione delle variabili necessarie alla creazione di un modello,che sia IN GRADO DI COLLEGARE GLI ASPETTI QUALITATIVI DELPRODOTTO NON SOLO ALL’AMBIENTE DI PRODUZIONE, MA ANCHEAL COMPORTAMENTO DELLA PIANTA.

Modelli Modelli ecosifiologiciecosifiologici di relazione con le di relazione con lecaratteristiche qualitativecaratteristiche qualitative

LaIaconaetal.,2009

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FENOLOGIAFENOLOGIAPermettono di stimare l’evoluzionedel ciclo di sviluppo delle coltureutilizzando le informazioni climatichee meteorologiche -per integrare leinformazioni fenologiche spessotroppo discontinue nel tempo e nellospazio o addirittura inesistenti(Progetto IPHEN).

UtenteDati statici: caratteristichesuolo, coltura, impiantoirrigazioneDati dinamici: irrigazioneeffettiva e fase fenologica

SistemaStazione meteo

Componente calcolodel bilancio idrico

Sonde per misura direttadell’umidità del suolo

Centraleoperativa,

piattaforma web

BILANCIO IDRICOBILANCIO IDRICO

Fenologia e bilancio idricoFenologia e bilancio idrico

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MODELLISTICA PER LA DIFESA FITOSANITARIAMODELLISTICA PER LA DIFESA FITOSANITARIAMODELLIMODELLIENTOMOLOGICIENTOMOLOGICIesempio esempio BactroceraBactroceraoleaeoleae

FornieCossu,2009

MODELLI FITOPATOLOGICIMODELLI FITOPATOLOGICIesempio esempio PlasmoparaPlasmopara viticola viticola

Regola dei 3-10Regola dei 3-10 Voghera, Italia (1947)ÈtatÈtat PotentielPotentiel d d’’InfectionInfection model model Bordeaux, Francia (1983)

DownyDowny MildewMildew foreCastforeCastNew York, USA (1997)

Modello UCSCModello UCSCPiacenza, Italy (2004)

ApproccioApproccio EmpiricoEmpirico

ApproccioApproccio MeccanicisticoMeccanicistico

Caffi et al.,2009

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Consultazione Consultazione cartografia digitalecartografia digitale

Consiglio IrriguoConsiglio Irriguo

InformationInformation and andcommunicationscommunications technologytechnology

ICTICT

Alemannoet.al,2012

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Microsensori

Rete Wireless

CentraleOperativa

Installazione delle stazionimasterRealizzazione di una retewireless che mette incomunicazione le stazionimaster e i microsensoridisposti in vigneto

Stazioni Master

Monitoraggio microclimaticoMonitoraggio microclimatico

Accesso internet e trasmissionedati alla centrale operativa.

Alemannoet.al,2012Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e CambiamentoClimatico”

Sistemi di Supporto alle DecisioniSistemi di Supporto alle Decisioni

STATODELSISTEMAGENERAZIONE

SIMULAZIONE

VALUTAZIONE

SCELTA

ESEMPIO DI IDEAZIONE DI UN SISTEMA DI GESTIONE

Risultano molto utili per proporre anche nuovi sistemi di conduzioneagricola. AUMENTANDO LAUMENTANDO L’’EFFICIENZAEFFICIENZA

E LA SALVAGUARDIA AMBIENTALEE LA SALVAGUARDIA AMBIENTALE

Modelli biodecisionali cheuniscono i modelli biofisici agliapprocci decisionali (DSS, SE…)

La simulazione dell’agrotecnica èessenziale in quanto aggiunge alsistema la capacità di stimare:

-effetti di azioni antropiche

-uso delle risorse

Puo’ essere impiegata persimulare il processo decisionaledei produttori sia per una singolaproduzione che a livello aziendale.

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LL’’AGROMETEOROLOGIA E ILAGROMETEOROLOGIA E ILCAMBIAMENTO CLIMATICO?CAMBIAMENTO CLIMATICO?

IPCC,2007

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VARIAZIONE %VARIAZIONE %DEI TERRENI AGRICOLIDEI TERRENI AGRICOLI

VARIAZIONE °CVARIAZIONE °C

VARIAZIONE DEGLI VARIAZIONE DEGLI ECOSISTEMIECOSISTEMI IPCC,2007

DISTRIBUZIONE DELLE VARIABILI CLIMATICHEDISTRIBUZIONE DELLE VARIABILI CLIMATICHE(interannuale, mensile e giornaliera)(interannuale, mensile e giornaliera)

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

DISTRIBUZIONE LATITUDINALE DELLE SPECIEDISTRIBUZIONE LATITUDINALE DELLE SPECIE

In funzione delle condizioni climatiche e del fotoperiodo)

SOGLIE CLIMATICHE DI SVILUPPO E SOGLIE CRITICHESOGLIE CLIMATICHE DI SVILUPPO E SOGLIE CRITICHE

Legate a fasi con durata di qualche giorno, una minima variazionepuò condizionare la produttività della specie

IPCC,2007Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e CambiamentoClimatico”

IL CAMBIAMENTO E LA VARIABILITÀ CLIMATICAIL CAMBIAMENTO E LA VARIABILITÀ CLIMATICAAVRANNO UN IMPATTO SULLE COLTURE :AVRANNO UN IMPATTO SULLE COLTURE :

ELEVATA CONCENTRAZIONE DI CO2,ALTE TEMPERATURE,

PRECIPITAZIONI MODIFICATEEVENTI ESTREMITRASPIRAZIONE

+MODIFICA DELLMODIFICA DELL’’IMPATTO DI MALATTIE EIMPATTO DI MALATTIE E

PARASSITIPARASSITI

IPCC,2007Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e CambiamentoClimatico”

• 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 fogliarecon aumento della traspirazione nelle prime fasidi sviluppo della pianta tassi direspirazione invariatiprecocità nella riduzione del contenuto idrico delsuolo

•Riduzione della conduttanza stomatica fino adun 25% con riduzione della traspirazione

•Aumento dell’efficienza d’uso dell’acqua

AUMENTO DELLA COAUMENTO DELLA CO22

Bisogna anche considerare la risposta allBisogna anche considerare la risposta all’’incrementoincrementodi CO di CO 22: importante : importante parametrizzareparametrizzare qsqs effetti effetti

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• Anticipo del periodo vegetativo

• Allungamento della stagione vegetativa in zone ora fresche

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

• Espansione in quota ed in latitudine degli areali di coltivazione

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

Riduzione della produttività in aree già calde in particolare se si verificauna crescita delle temperature minime notturne per aumento dei tassi direspirazione (Fase oscura)

• Aumento dell’evapotraspirazione a causa del mutamento della pressionedi vapore e per l’aumento nella precocità e nell’entità dello sviluppo dell’areafogliare

• Miglioramento della sopravvivenza degli organi svernanti delcomplesso biotico

AUMENTO DELLAAUMENTO DELLATEMPERATURATEMPERATURA

PRECIPITAZIONIPRECIPITAZIONI! L’effetto dei cambiamenti descritti dipenderà anche fortemente dallo scenario diprecipitazioni che si verificherà (il 90% dei simulatori climatici predice un calo):

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

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

IPCC,2007Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e CambiamentoClimatico”

MALATTIE E PARASSITIMALATTIE E PARASSITICOMPLESSO predire l’effetto, poichécoinvolge aspetti riproduttivi, di dispersionee l’interazione multispecie(diversamente dall’effetto del clima sullafisiologia delle piante)

In generale si prevede un maggioreimpatto di alcune malattie/infestanti e lacomparsa di nuove

Garret et. al, 2009 e 2011

MALATTIE/PARASSITIBASSA DENSITA’

MALATTIE/PARASSITI ALTADENSITA’

LE CONDIZIONI CLIMATICHELE CONDIZIONI CLIMATICHEINFLUENZANO LA DIFFUSIONE, LAINFLUENZANO LA DIFFUSIONE, LADINAMICA DI POPOLAZIONE, LADINAMICA DI POPOLAZIONE, LADURATA DEL CICLO, LDURATA DEL CICLO, L’’INTENSITAINTENSITA’’DI INFESTAZIONE E IN GENERALEDI INFESTAZIONE E IN GENERALELA MANIFESTAZIONE DI MALATTIELA MANIFESTAZIONE DI MALATTIEE PARASSITIE PARASSITI

ALCUNE INFESTANTI RISPONDONO +POSITIVAMENTE

DELLE PIANTE COLTIVATE

CONTROLLO PIU’ DIFFICILE CON ERBICIDI (Ziska et al.

1999)

MAGGIOR C/N NELLE PIANTE: PABULUM MENO

NUTRIENTE PER GLI INSETTI DANNOSI

MAGGIORI DIFESE A BASE SI CARBONIO: FOGLIE PIU’

SPESSE, PIU’ TANNINI E FENOLI

MENO MICRONUTRIENTI NELLE PIANTE

COCO22

PRECIPITAZIONIPRECIPITAZIONI

ALCUNE INFESTANTI ESTIVE SI GIOVERANNO DELLA

DIMIUZIONE DELLE PRECIPITAZIONI

CONDIZIONI PIU’ OTTIMALI PER DITTERI

EVENTI ESTREMI POSSONO FAVORIRE LA DIFFUSIONE

DI NUOVE INFESTANTI

TEMPERATURATEMPERATURA

PIU’ SPECIE NOCIVE SARANNO IN GRADO DI SUPERARE

GLI INVERNI

SVILUPPO PIU’ RAPIDO IN ESTATE

MAGGIORE RESISTENZA AGLI INSETTICIDI

MAGGIOR TASSO DI RIPRODUZIONE

ALTE TEMPERATURE POSSONO ANCHE RIDURRE

CAPACITA’ RIPRODUTTIVE

FITOPATIE E PARASSITIFITOPATIE E PARASSITI

Come può rispondereCome può risponderell’’agrometeorologia?agrometeorologia?Lavorare in modo integrato con tutti gli “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

allarmismi o “mode e tendenze”

13° Convegno nazionale di agrometeorologia - AIAM 2010AGROMETEOROLOGIA NELLA GESTIONE

INTEGRATA NEI SISTEMI AGRO-FORESTALI EDELL’AMBIENTE