CarboItaly U.O. 5:

Attività 1 - MISURA DEI FLUSSI E DELLE VARIABILI AMBIENTALI

Alessandro Peressotti, Giorgio Alberti, Gemini Delle Vedove, Emanuele Lugato, Ilaria Inglima, Michel Zuliani, Giuseppe Zerbi

Roma – Carboitaly Meeting 22-23 ottobre 2009

Obiettivi sperimentali unità UniUd

• Misura dei flussi netti di CO2 dal seminativo piu’ rappresentato nella pianura padana orientale (mais)

• Valutare l’ effetto di una conversione di un seminativo a medica sui flussi e sugli stock di carbonio

• Valutare l’ effetto delle lavorazioni (aratura) sui flussi di carbonio del suolo

• Valutare il contributo relativo della respirazione autotrofica ed eterotrofica sui flussi di C dal suolo

• Flussi al sito di La Mandria (IPLA)

Sito di monitoraggio Beano

Latitude 46° 01Longitude 13° 01’Elevation 80 m s.l.m.Mean annual temperature 13.0 °CAnnual precipitation 1200 mmSuolo argilloso-sabbiosoQuota misura EC 2.5 m (alfalfa); 2.5-4 m

(mais)Ecosystem CropEC system Young + Li7500

Inizio monitoraggio: settembre 2007Campo sperimentale di 12 ettariSistema di irrigazioneEsperimento. Land use change (mais alfalfa) e gestione agricola (arato e non arato)Specie coltivate: mais e erba medica

6 ha

6 ha

Grassland

Maize

Eddy station 1

Eddy station 2

Rotazione colturale(mais alfalfa)

Analisi del footprint (modello: Gokede et al., 2008)

% of 30min time step

>95% of flux from target

>80% of flux from target

>50% of flux from target

≤ 30° 10.4 58.2 99.8 100.030°-60° 13.0 1.3 99.8 100.060°-90° 20.9 0.7 99.8 100.0

90°-120° 7.7 6.4 99.7 100.0120°-150° 6.9 0.0 90.3 100.0150°-180° 9.5 98.7 99.9 100.0180°-210° 5.3 0.0 62.9 100.0210°-240° 5.3 1.2 97.7 100.0240°-270° 4.9 0.1 95.6 99.7270°-300° 4.1 0.2 97.4 99.9300°-330° 6.6 0.7 99.3 100.0

≥300° 5.5 43.6 99.7 100.0

CT

% of 30min time step

>95% of flux from target

>80% of flux from target

>50% of flux from target

≤ 30° 10.4 61.0 99.8 100.030°-60° 13.0 1.5 99.8 100.060°-90° 20.9 0.9 100.0 100.0

90°-120° 7.7 7.7 99.7 100.0120°-150° 6.9 91.7 100.0 100.0150°-180° 9.5 98.8 99.9 100.0180°-210° 5.3 66.8 100.0 100.0210°-240° 5.3 1.2 98.0 100.0240°-270° 4.9 0.1 96.0 99.8270°-300° 4.1 0.2 97.7 100.0300°-330° 6.6 0.7 99.4 100.0

≥300° 5.5 49.4 99.7 100.0

GT

Main wind direction

-30.0

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

01/1

2/20

06

01/0

1/20

07

01/0

2/20

07

01/0

3/20

07

01/0

4/20

07

01/0

5/20

07

01/0

6/20

07

01/0

7/20

07

01/0

8/20

07

01/0

9/20

07

01/1

0/20

07

01/1

1/20

07

01/1

2/20

07

01/0

1/20

08

01/0

2/20

08

01/0

3/20

08

01/0

4/20

08

01/0

5/20

08

01/0

6/20

08

01/0

7/20

08

01/0

8/20

08

01/0

9/20

08

01/1

0/20

08

01/1

1/20

08

01/1

2/20

08

gC

m-2

d-1

-30.0

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

01/1

2/20

06

01/0

1/20

07

01/0

2/20

07

01/0

3/20

07

01/0

4/20

07

01/0

5/20

07

01/0

6/20

07

01/0

7/20

07

01/0

8/20

07

01/0

9/20

07

01/1

0/20

07

01/1

1/20

07

01/1

2/20

07

01/0

1/20

08

01/0

2/20

08

01/0

3/20

08

01/0

4/20

08

01/0

5/20

08

01/0

6/20

08

01/0

7/20

08

01/0

8/20

08

01/0

9/20

08

01/1

0/20

08

01/1

1/20

08

01/1

2/20

08

gC

m-2

d-1

STT S H H

Dati giornalieri

T S H

CORN

ALFALFA

CORN NEE ALFALFA NEE

μmol C m-2 s-1μmol C m-2 s-1

y = 0.95x

R2 = 0.98

0

500

1000

1500

2000

2500

0 500 1000 1500 2000 2500

NPP growth analysis (gC ha-1)

CORN ALFALFA

Confronto tra dati eddy + camerette e analisi di crescita

y = 1.01x

R2 = 0.96

0

500

1000

1500

2000

2500

0 500 1000 1500 2000 2500

NPP growth analysis (gC m-2)

NP

P e

dd

y a

nd

SR

ch

am

be

rs (

gC

m-2

)

La rotazione ha determinato una perdita netta di C

ΔNBP = - 129 gC m-2 yr-1

Bilancio complessivo del C1st year

473

-613

-484

-11

616

-584

-793

-177

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

NEP Rh Harvest NBP

gC

m-2

yr-1

C-C C-A

2st year

343

-601

-428

-85

481

-495

-658

-177

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

NEP Rh Harvest NBP

gC

m-2

yr-1

C-C C-A

NEP = - NEE

NBP = NEP - Harvest

NEP Rh Harvest NBP

-200

-150

-100

-50

0

50

100

ago-99 gen-01 mag-02 ott-03 feb-05 lug-06 nov-07 mar-09

C (k

g/ha

)

NEE_mis NEE_dndc

0

20

40

60

80

100

120

ago-99 giu-00 apr-01 feb-02 dic-02 ott-03 ago-04 mag-05 mar-06 gen-07 nov-07 set-08 lug-09 mag-10

C (k

g/ha

)

rh_mis rh_dndc

Modellizzazione NEE e SR con DNDC (mais till)

Cambiamento della gestione agricola

(aratura vs. non aratura)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

01

/12

/20

06

01

/01

/20

07

01

/02

/20

07

01

/03

/20

07

01

/04

/20

07

01

/05

/20

07

01

/06

/20

07

01

/07

/20

07

01

/08

/20

07

01

/09

/20

07

01

/10

/20

07

01

/11

/20

07

01

/12

/20

07

01

/01

/20

08

01

/02

/20

08

01

/03

/20

08

01

/04

/20

08

01

/05

/20

08

01

/06

/20

08

01

/07

/20

08

01

/08

/20

08

01

/09

/20

08

01

/10

/20

08

01

/11

/20

08

gC

m-2 CT

CNT

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

01/1

2/20

06

01/0

1/20

07

01/0

2/20

07

01/0

3/20

07

01/0

4/20

07

01/0

5/20

07

01/0

6/20

07

01/0

7/20

07

01/0

8/20

07

01/0

9/20

07

01/1

0/20

07

01/1

1/20

07

01/1

2/20

07

01/0

1/20

08

01/0

2/20

08

01/0

3/20

08

01/0

4/20

08

01/0

5/20

08

01/0

6/20

08

01/0

7/20

08

01/0

8/20

08

01/0

9/20

08

01/1

0/20

08

01/1

1/20

08

gC

m-2

d-1

CT

CNT

CNT vs CT

- 74 gC m-2 - 106 gC m-2

SH

SH

614 601

477 469

0

100

200

300

400

500

600

700

1st year 2nd year

gC

m-2

CT CNT

Respirazione eterotrofica

137 gC ha-1 132 gC ha-1

CNT reduced CO2 fluxes from soil (-135 gC m-2 yr-1)

Il cambiamento nella gestione ha modificato il

bilancio senza intaccare le produzioni

ΔNBP = + 103 gC m-2 yr-1

NEP = NPP – Rh

NBP = NEP - Harvest

Bilancio del C

Fis

saz

ion

eF

iss

azio

ne

1st year

-613

-484-477 -493

23

507

140

633

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

gC

m-2

yr-1

CT CNT

2nd year

-601

-428-469

-96

332

-8

-379

371

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

NEP Rh Harvest NBP

gC

m-2

yr-1

CT CNT

NEP Rh Harvest NBP

Ma bisogna considerare le emissioni di N2O (GWP = 296)

1.32 1.09

6.81

8.97

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

CNT CT GNT GT

kg N

2O h

a-1

yea

r-1

+ 72 gC m-2

(15% Rh)

+ 55 gC ha-2

(9% Rh) + 17 gC m-2

ΔNBP = + 86 gC m-2 yr-1

Conclusioni Beano• Buona corrispondenza tra dati eddy+camerette e analisi

di crescita• Buona corrispondenza tra dati modellizzati (DNDC) e

dati misurati• La non aratura ha consentito di risparmiare circa 103 gC

m-2 yr-1 in due anni (NBP)• Bisogna considerare I gas non CO2 nel budget (in

particolare N2O che può rappresentare fino al 13% di Rh) • Il mais arato è vicino allo steady state (NBP = - 48 gC m-

2 yr-1)• Alfalfa è ancora (dopo 2 anni) una fonte di emissioni di C

(NBP = - 177 gC m-2 yr-1)

Sito forestale La Mandria

Petrella F. et al. (IPLA)

Misure effettuate

• Misure eddy covariance (2003-2007 [già nel database]; 2008-2009)

• Temperatura suolo, umidità, G, etc.

• Metadati (biomassa epigea, NPP, etc.)

• Descrizione e campionamento delle due principali tipologie di suolo presenti nella footprint

-1400

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

2003 2004 2006 2007

Anno

gC

m-2

GPP Reco NEE

Risultati: flussi