Amelia Caffarra1, Isabelle Chuine3, Alison

Donnelly4, Emanuele Eccel1,  Bridget

O’Neill4, Ilaria Pertot1, Monica Rinaldi1

e Fabio Zottele2

Modellare la fenologiain un clima che cambia

1 FEM Centro Ricerca e Innovazione, San Michele all'Adige (TN)2 FEM Centro Trasferimento Tecnologico, San Michele all'Adige (TN)3 CEFE‐CNRS, Montpellier, (F)4 Trinity College, Dublin, (IRL)

Introduzione

Modelli fenologici

•

Per quantificare l’effetto delle forzanti ambientali  (temperatura, fotoperiodo, ecc…) sullo sviluppo 

fenologico

•

Per simulare il ciclo annuale di piante e animali

•

Per predire l’accadimento di fenofasi

Ipotesi di controllo

ambientale sulla fenologia

Formalizzazione delle ipotesi

Calibrazione del modello

Test del modello

•

Predizioni

a breve

termine

della

vulnerabilità

della pianta

ad attacchi

di

pesti

•

Pianificazione

delle

pratiche

agricole‐

Raccolto

‐

Trattamenti

fitosanitari

‐

…

Esempi di applicazioni – Breve termine

Introduzione

Esempi di applicazioni – Evoluzione climatica

•

Predizione

di

date di

schiusura

gemme

e valutazione

del  rischio di gelo

•

Predizione

dei

cambiamenti

della

sincronia

tra

i livelli trofici

(pianta

e parassita)

•

Predizione

dei

cambiamenti

della

sincronia

tra

richiesta

e  disponibilità

di

cibo

(es. migratori)

•

Predizione

del cambiamento

nella

lunghezza

della stagione

vegetativa

•

Valutazione

delle

modifiche

nei

flussi

di

massa

ed

energia tra

atmosfera

e biosfera

•

…..

Introduzione

Prog. “Climate

Change

Impacts

on Phenology” ‐

2008‐2011

Quali saranno gli impatti attesi del c.c. sulla fenologia di piante spontenee

in Irlanda?

•

Creazione/calibrazione modelli per specie arboree comuni in  Irlanda

•

Proiezione degli impatti del c.c. sulla fenologia delle specie  scelte

CCIP IrlandaCaffarra

et

al. (2011a) ‐

Caffarra

et

al. (2011b) , Climate

Research, in press

Modello “Dormphot” per la schiusura

delle  gemme

•

Integra gli

effetti

complessi

del fotoperiodo

in un  modello

di

schiusura

delle

gemme

orientato

al processo

(Chuine, 2000)

•

Sviluppato

per la betulla, specie sensibile

al fotoperiodo

•

Modello

ecofisiologico

1.

Induzione

della

dormienza

2.

Risposta

alla

forzante

termica

CCIP Irlanda

Proiezione della schiusura

gemme della betulla (mod. ECHAM 5, Valentia)

Termine endodormienza

Induzione Induzione endodormienzaendodormienza

SchiusuraSchiusura

gemmegemme

CCIP Irlanda

Schius. gemme a Valentia: (giorno giuliano)

Modell. Osserv.

Decennio Media SD Media SD

1970‐ 1980 93 7.2 96 10.7

1990‐ 2000 89 4.0 86 6.0

2040‐ 2050 81 2.2

CCIP Irlanda

Siti IPG – osservazioni della schiusura

gemme

CCIP Irlanda

Siti IPG – Proiezioni di “ensemble” per la sch. gemme

‐

Il fotoperiodo e la temperatura agiscono  stabilizzando la data di schiusura

delle gemme

‐

Anticipi maggiori per le date più tardive (loc.  più fredde)

CCIP Irlanda

Fenovitis

Fenovitis

2007‐2009

Come reagisce la vite al riscaldamento  climatico? 

•

Modellistica di fasi fenologiche chiave (sch. gemme, fioritura,  invaiatura)

•

Applicazione dei modelli fenologici ad output downscalato

di  modello climatico

•

Ricerca di legami statistici tra parametri morfo‐climatici

e  trend

Caffarra

& Eccel, (2011) – Austr. J. Grape

and Wine Res.

Caffarra

& Eccel, (2010) – Int. J. Biomet.

Fenovitis

•

Considera il fabbisogno di freddo per la rottura della  dormienza invernale

•

Realismo biologico, descrizione di risposte fenologiche  misurate sperimentalmente

•

Miglior approssimazione nella previsione fenologica  rispetto a modelli empirici e a gradi Winkler, anche in 

anni particolarmente caldi

Modello FENOVITIS

Proiezioni climatiche

Fenovitis

89

101112131415161718

1990 2010 2030 2050 2070 2090

Anno

Temp. m

edia ann

uale °C A

2

B 2

Cembra

89

101112131415161718

1990 2010 2030 2050 2070 2090

Anno

Temp. m

edia ann

uale °C

Temperature: proiezioni 1990‐2098

San Michele Cembra

Fenovitis

80

100

120

140

160

180

200

220

2005 2025 2045 2065 2085

Anno

Giorno de

ll'anno

La fenologia dello chardonnay simulata per i prossimi decenni  secondo lo scenario       B2

e …                       A2

San Michele: fenologia 2000‐2098

Invaiatura

Fioritura

Ap. gemme

Fenovitis

Anno

La fenologia dello chardonnay simulata per i prossimi decenni  secondo lo scenario       B2

e …                       A2

Cembra: fenologia 2000‐2098

80

100

120

140

160

180

200

220

2005 2025 2045 2065 2085

Anno

Giorno de

ll'anno

Invaiatura

Fioritura

Ap. gemme

Fenovitis

Estensione dello studio: 10 località trentine

•

Valle (aree viticole  attuali)

•

Montagna (aree  viticole potenziali)

•

Che impatto potrebbe avere il  riscaldamento climatico sulla 

fenologia della vite? 

•

Come potrebbero cambiare le  aree adatte alla viticoltura?

Fenovitis

Siti Altezza (m)

San Michele 

all'Adige 228

Cembra 600

Avio 131

Borgo Valsugana 386

Rovereto 204

Storo 409

Fondo 982

Lomaso 500

Sant'Orsola 1022

Zortea 1028

Altezza e uso suolo

Fenovitis

A2

B2

Clima abbastanza caldo perché   l’invaiatura

avvenga entro il 1° 

Settembre:

• 2020 ‐

Lomaso

• 2057 ‐

S. Orsola

• 2058 ‐

Fondo

• 2082  ‐

Zortea

Fenovitis

Località di montagna

11 12 13 14 15

-0.4

5-0

.35

-0.2

5-0

.15

A2

Mean temperature (°C)

Reg

ress

ion

coef

ficie

nt

10 11 12 13 14

-0.4

5-0

.35

-0.2

5-0

.15

B2

Mean temperature (°C)

200 400 600 800 1000

-0.4

5-0

.35

-0.2

5-0

.15

Elevation(m)

Reg

ress

ion

coef

ficie

nt

200 400 600 800 1000

-0.4

5-0

.35

-0.2

5-0

.15

Elevation(m)

Trend d’anticipo nella fioritura e invaiatura

Quota

Temp. media 2000‐2098

Coeff. Regressione

 del tren

d 

di fior. (o)

e invaiatura

() A maggiori quote (e climi più 

freddi) c’è un trend d’anticipo più  accentuato

zone di montagna più sensibili a  variazioni climatiche

Fenovitis

Envirochange

Envirochange

2009‐2012

Come cambia il rischio fitosanitario in  dipendenza dal cambiamento climatico?

•

Modelli agro‐fenologici in area alpina

•

Modelli per le fenologia dei patogeni/parassiti 

•

Simulazione del rischio di attacchi

•

Spazializzazione dei risultati

Caffarra

et

al. –

subm. to

Agric. Ecos. and Envir.

RISCHIO ATTACCO

Modelli agro‐ fenologici

Modelli fenol. di  patogeni/parassiti

Simulazione delle  fenofasi

vulnerabili 

(vulnerabilità)

Simulazione fenologia  del patogeno/parassita  (potenziale di attacco)*

Envirochange

Vite:  quali fenofasi

vulnerabili?

Envirochange

Patogeno/parass. Inizio  vulnerabilità

Fine vulnerabilità

Erysiphe

necator

(oidio)Schius. Gemme 6 settimane prima di 8 

°Brix

Botrytis

cinerea

(botrite)(1)

Fioritura

(inizio)

(1)   Fioritura

(fine)

(2)   Invaiatura (2)   Bacche mature

Plasmopara

viticola

(peronospora)Germogli di 10 

cmBacche mature

Lobesia

botrana

(tignoletta)Fioritura Bacche mature

Botrytis cinerea

Envirochange

•

Due “finestre” vulnerabili: fioritura e maturazione

•

Rischio elevato con alta umidità e temperature miti

•

Modello del patogeno secondo Broome et

al. 1995

Temp °C

15

20

25

Wet

ness

hou

rs

5

10

15

20

Proportion of infected berries

0.2

0.4

0.6

0.8

Proportion of infected berries

Envirochange

Modellistica spaziale

DormienzaSch. gemmeGerm. 10 cm

FiorituraInvaiatura

Maturazione

Nessun rischioRischio basso

Rischio moderatoRischio alto

Fenologia vite

Modello botrite

Shamar Droghetti

Grazie a:

Riccardo De Filippi

Calogero Zarbo

PAT (prog. Envirochange)

Fond. CARITRO (prog. Fenovitis)