Sensori di flusso xilematico per la stima della ... · sap velocity - MrS 2/5 Hour of day 0 2 4 6 8...

Sensori di flusso xilematico per la stima della traspirazione delle piante arboree da frutto

Antonio Motisi

Dipartimento di Colture Arboree, Università di Palermo

• Domanda traspirativa dell’ambiente– Environmental demand

• Architettura idraulica della pianta– Plant hydraulic architecture

• Disponibilità idrica nel terreno– Soil water availability

Diurnal variation of leaf water potential

-12

-10

-8

-6

-4

-2

04,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00

time of day

PSI (

bar)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 5 10 15 20 25 30 35

ora del giorno

Assorbimento

Traspirazione

Dinamica giornaliera dell’acqua nella pianta

Dinamica giornaliera del potenziale idrico

Potenziale idrico nelle ore centrali della giornata(potenziale idrico minimo)

Crescita per distensione cellulare

Effetti del deficit idrico sull’assimilazione netta e sulla crescita nella vite

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Water supply (fraction of consumption)

kg/v

ine

0

1

2

3

4

5

6

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4


kg/v

ine

Produzione (yield)

Legno di potatura (pruning wt)

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4


kg/v

ine

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4


kg/v

ine

Effetti del regime irriguo sulla produttività e sulla crescita vegetativa della viteEffects of irrigation regime on grapevine productivity and vegetative growth

Effetti del regime irriguo sulla produttività dell’olivo Effects of irrigation regime on olive yield

R2 = 0,973

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

8500

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Kc

Frui

t Yie

ld (k

g/ha

)

Accumulated 1998-1999 Yield

From: Girona et al., 2000


Effetti dell’irrigazione a deficit idrico controllato sulla crescita del frutto (pero)Effects of RDI irrigationon fruit growth (pear)

Tecniche di misura dei flussi xilematici

Velocità del flusso xilematico in risposta all’irrigazione

velo

c ity

( mm

/s)

day

Sap flow readings

SAP

FLO

W

Trunk radius

HEARTWOOD BARKSAPWOOD

V

Depth

Heat pulse

Integrazione della velocità di flusso sull’intera sezione interessata al flusso xilematica

3

Variazione radiale del flusso xilematico

Distribuzione radiale flusso xilematico

Heat Field Deformation method (HFD)

Schemi di installazione dei sensori HFDsimmetrico/asimmetrico

Heat balance

Sensori TDP(Thermal disspation probes)

calibrazione

Equazione di Marshall (1958)

Soluzione analitica dell’equazione di Marshall (1958)

Solo in teoria!!

Effetto ferita

Teoria(eq di Marshall)

Dati osservati

Equazione di Marshall (1958)

Coefficienti di correzione

Raffronto con misure lisimetriche

Per la validità del metodo sono state eseguite delle prove di calibratura sulle due stesse piante dove si trovano i sensori.

I dati ottenuti di traspirazione sono stati confrontati con appositi sensori di misura di scambi gassosi effettuati con il “sistema aperto”.

RILIEVI ECOFISIOLOGICIFLUSSO XILEMATICOFLUSSO XILEMATICO

Sap flow sensors

Riscaldatore (=resistenza)Connettori (12 V)

applicazioni

Consumi idrici e vigore delle piante Osservazioni su pesco in

combinazioni di innesto di diverso vigore

Barrier 1

D = 1,62

GF 677

D = 1,54 D = 1,55

Ishtarà MrS 2/5

D = 1,48

Differente struttura xilematica indotta nel nesto dai due portinnesti

GF 677 MrS 2/5

scion/stock combination affected:xylem anatomical charactersxylem hydraulic properties

Limitation of growth by hydraulic constraints

Calibrazione dei sensori HPV attraverso un “sistema aperto”

La prova è stata condotta su entrambe le piante delle due combinazioni di innesto (GF 677 e MrS 2/5) nel mese di agosto

MATERIALI E METODI

IN

OUT I flussi traspirativi giornalieri delle piante sono stati stimati dalla differenza di concentrazione di vapore acqueo tra i flussi in entrata e in uscita dal pallone (CIRAS - 1)

500 1000 1500 2000Ora del giorno

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Tras

pira

zion

e al

bero

(litr

i ora-1

)

Traspirazione rilevata mediante pallone

Traspirazione determinata mediante sensori HPV

500 1000 1500 2000Ora del giorno

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Tras

pira

zion

e al

bero

(litr

i ora-1

)

Traspirazione rilevata mediante pallone

Traspirazione determinata mediante sensori HPV

Calibrazione dei sensori HPV: andamento giornaliero della traspirazione rilevata mediante sistema aperto (“pallone”) e sensori HPV

500 1000 1500 2000Ora del giorno

0

0,15

0,30

0,45

0,60

Tras

pira

zion

e al

bero

(l o

ra-1)

Traspirazione determinata mediante sensori HPVTraspirazione rilevata mediante “pallone”

500 1000 1500 2000Ora del giorno

0

0,15

0,30

0,45

0,60

Tras

pira

zion

e al

bero

(l o

ra-1)

Traspirazione determinata mediante sensori HPVTraspirazione rilevata mediante “pallone”

GF 677 MrS 2/5

MATERIALI E METODI

Andamento orario della traspirazione stimata mediante sensori di velocità di flusso xilematico tipo HPV

Flussi xilematici registrati prima e dopo potatura verde

GF 677 = 5 litri/ora

MrS 2/5 = 1 litro/ora

Dopo la potatura su GF677 il flusso traspirativo si riduce di circa il 50%

Potatura verde

RISULTATI flusso xilematico

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8-lug 9-lug 10-lug 11-lug 12-lug 13-lug 14-lug 15-lug 16-lug 17-lug 18-lug

Giorno

Tra

spir

azio

ne a

lber

o (li

tri/o

ra)

MrS 2/5GF 677

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0


Giorno

Tra

spir

azio

ne a

lber

o (li

tri/o

ra)

MrS 2/5GF 677

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0


Giorno

Tra

spir

azio

ne a

lber

o (li

tri/o

ra)

MrS 2/5GF 677

Andamento orario del flusso xilematico in prossimitàdella potatura verde

194.00 194.50 195.00 195.50 196.00 196.50 197.000.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

MrS 2/5GF 677

Potatura verde (14 luglio)

nuvolosità

Tabella consumi idrici

I minori valori di traspirazione unitaria osservati in MrS 2/5, fanno presupporre una condizione di maggior stress idrico

RISULTATI: relazioni idriche

Portinnesto Prima potatura Dopo potataura

GF 677 Area fogliare: 46 m2 Traspirazione giornaliera: 46,6 litri Traspirazione unitaria: 1,6 mmoli m2 s - 1

Area fogliare: 29 m2 Traspirazione giornaliera: 21,3 litri Traspirazione unitaria: 1,2 mmoli m2 s - 1

MrS 2/5 Area fogliare: 19 m2 Traspirazione giornaliera: 11,5 litri Traspirazione unitaria: 0,8 mmoli m2 s - 1

Area fogliare: 16 m2 Traspirazione giornaliera: 9,1 litri Traspirazione unitaria: 0,75 mmoli m2 s - 1

Andamento giornaliero del potenziale idrico del fusto in condizioni di piena irrigazione

Sui portinnesti meno vigorosi si sono registrati valori di potenziale xilematico costantemente più bassi rispetto a quelli dei portinnesti più vigorosi

Questo indica un maggiore stress idrico dei portinnesti meno vigorosi

Architettura idraulica

RISULTATI:

0 5 10 15 20Ora

-1.5

-1.0

-0.5

0

Pote

nzia

le x

ilem

atic

o(M

Pa)

IshtaràBarrier 1MrS 2/5GF677

Portinnesto

0 5 10 15 20Ora

-1.5

-1.0

-0.5

0

Pote

nzia

le x

ilem

atic

o(M

Pa)


Portinnesto


Portinnesto

Potenziale xilematico

Potenziale idrico e misure dendrometriche

LVDT sensor

Linear VariableDisplacement/DifferentialTransducers/Transformers(LVDT sensors)

Holders of Al and INVAR (alloy of Ni and Fe withminimal thermal expansion)

LVDT sensors

Effetto del deficit idrico sul diametro del fusto

LVDT indicators for irrigation control

GMT

Trun

k D

iam

eter

Flu

ctua

tions

(mm

)

2.8

2.9

3.0

3.1

3.2

12 18 0 6 12 18 0 6 12 18

MXTD

MNTD

MNTD

MXTD

MDS

MXTD trunk growth

MNTD trunk growth

MXTD = Maximum Trunk DiameterMNTD = Minimum Trunk DiameterMDS = Maximum Daily Shrinkage

Variazioni giornaliere del diametro del fusto in piante di pesco innestate su GF677 ed MrS 2/5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

221 222 223 224 225 226 227

trun

k di

amet

er c

hang

e(m

m)

GF677MrS 2/5

Trunk sap-flow velocity (by HPV) in trees grafted onGF677 and MrS 2/5

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

221 222 223 224 225 226 227

velo

city

(mm

/s)

GF677MrS 2/5

diurnal changes in sap-flow velocity and trunk diameterin trees grafted on GF677 and MrS 2/5

GF677 MrS 2/5

Hour of day

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

sap

velo

city

(mm

/s)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

diameter - MrS 2/5 sap velocity - MrS 2/5

Hour of day

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

diam

eter

(mm

)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

diameter - GF677 sap velocity - GF677

Effetti della dimensione dell’albero

xylem sap-flow velocity (mm/s)

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

trunk

dia

met

er c

hang

e (m

m)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0:00

1:002:00

3:004:005:006:007:00

8:00

9:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:0016:0017:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

23:00

GF677

Mr. S. 2/50:002:004:006:00

8:009:00

10:00

11:0012:00

13:0014:0015:00

16:0017:0018:0019:00

20:00

21:0022:00

23:00

Hour of day

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

sap

velo

city

(mm

/s)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

diameter - MrS 2/5 sap velocity - MrS 2/5

Hour of day

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

diam

eter

(mm

)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

diameter - GF677 sap velocity - GF677

xylem water potential (bar)

-11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4

trunk

dia

met

er c

hang

e (m

m)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

GF677y = 0.61 + 0.06xR2 = 0.92

Mr.S. 2/5y = 0.20 + 0.02xR2 = 0.96

Xylem water potential vs. diameter changes (lag: 3 hours)

Stime della traspirazione al livello di impianto

osservazioni a lungo termine su olivo

Scambi di CO2 misurati a livello di oliveto: eddy covariance

Oliveto commerciale (cv. Nocellara del Belice)Localizzato in Sicilia

E’ stato eseguito un confronto fra il consumo idrico valutato a livello di albero e oliveto:

1 - Approccio ecofisiologico (sensori sap-flow);

2 - Approccio micrometeorologico (eddy covariance).

Sono stata eseguiti inoltre delle determinazioni indipendenti di Evapotraspirazione attraverso l’uso dell’Equazione n° 69 (dual crop coefficient approach), contenuta nel quaderno numero 56 Della FAO (Irrigation and drainage paper): Etc = Eto * (Kbc + Ke )

H20

CO2

Open path CO2-

H2O analyzer

3-D anemometrosonico

Radiometronetto

Approccio micrometeorologico: stazione eddy covariance

Caratteristiche Vegetative Dell’oliveto

La percentuale media di copertura del suoloda parte degli alberi èdel 45%

Appezzamento (plot)

Età (Anni)

Densità d’impianto

(m)

Area sezione del tronco (cm2)

Area della proiezione della

chioma (m2)

Altezza albero

(m) A 12 5 x 8 321 13 3.7 B 16 5 x 8 463 22.97 3.5 C 150 7 x 7 873 20.71 3.4 D 12 5 x 8 225 13.25 3.7

Plot A (SE)

Plot C (NE)Plot D (NW)

Plot B (SW)

N Plot A (SE)


Plot B (SW)N

Plot A (SE)


Plot B (SW)

NAppezzamento A (SE)

Appezzamento C (NE)Appezzamento D (NW)

Appezzamento B (SW)

NSensori sap flow

Stazione eddycovariance

Plot A (SE)


Plot B (SW)

N Plot A (SE)


Plot B (SW)N

Plot A (SE)


Plot B (SW)

NPlot A (SE)


Plot B (SW)

NSensori sap flow


Plot A (SE)


Plot B (SW)

N Plot A (SE)


Plot B (SW)N

Plot A (SE)


Plot B (SW)



Appezzamento B (SW)

NSensori sap flow


Plot A (SE)


Plot B (SW)

N Plot A (SE)


Plot B (SW)N

Plot A (SE)


Plot B (SW)

NPlot A (SE)


Plot B (SW)

NSensori sap flow


1- Operazione di “scaling”all’interno del plot A (sapflow) utilizzando l’areadella sezione del tronco(AST) come variabile;

CONFRONTO FRA I DATI (SCAMBI DI ACQUA) RILEVATI A LIVELLO DI PIANTA (SENSORI SAP FLOW) CON QUELLI A LIVELLO DI OLIVETO(EDDY COVARIANCE)

2- Operazione di “scaling” fra i vari plot considerando lecaratteristiche vegetative rilevate negli altri 3 plot e ivalori di direzione prevalente del vento (intervallo di 30 min)

Plot A (SE)


Plot B (SW)

N Plot A (SE)


Plot B (SW)N

Plot A (SE)


Plot B (SW)



Appezzamento B (SW)

N


Plot A (SE)


Plot B (SW)

N Plot A (SE)


Plot B (SW)N

Plot A (SE)


Plot B (SW)

NPlot A (SE)


Plot B (SW)

N


Sensori sap flow

Plot: “A” Età (anni): 12 distanza fra alberi (m): 5 x 8 Area media sezione tronco (AST): 321 cm2 (valore misurato su 40 piante) Percentuale media di copertura del suolo: 40%

Sensori Sap flow (Green and Clothier 1988)

Due sensori sap flow per pianta sonostati applicati su 3 piante, individuate queste come rappresentative dell’intero del plot (A): (AST = 154 cm2; 316 cm2; 412 cm2)

APPROCCIO ECOFISIOLOGICO

Campbell Scientific's 229-L water Matric Potential Sensor

Sensori di temperatura del suolo

Plot A: misura dell’umidità e temperatura del suolo

CS616 (reflectometers sensor)

Punto intermedio fra le file

Da 5 a 60 cm Di profondità

Sensori Sap flow

1 m

CALIBRAZIONE DEI SENSORI SAP FLOW

Sistema aperto “pallone”

Sessioni di misura giornaliere del flusso di linfa (sensori sap flow) e traspirazione (Pallone)

0 20 40 60L/day (sap flow)

0

20

40

60

L/da

y (B

allo

on)

CBA

TREE

0 20 40 60L/day (sap flow)

0

20

40

60

L/da

y (B

allo

on)

CBA

TREE

y = 1.02 x - 1.53R2 = 0.99

Regression between daily water consumption measured by the sap flow sensors and by open system “balloon” on the three trees and during the two calibration sessions.

Summer session

Winter session

correction factorfor 2.6 mm wound width

Sistema aperto “pallone”Sensori sap flow

- Corrispondenza del consumo idrico giornaliero misurato con sensori sap flow e con il sistema aperto “pallone”;

- Il “ritardo” del flusso di linfa orario (da sensori sap flow) rispetto il tasso di traspirazione, èfunzione della dimensione della pianta e quindi della “capacitanza idraulica”

5.00 10.00 15.00 20.00Time

1

2

3

4

5

6

7

8L/

hour

1

5.00 10.00 15.00 20.00Time

1

2

3

4

5

6

7

8L/

hour

5.00 10.00 15.00 20.001

2

3

4

5

6

7

8

Time

L/ho

ur

2

5.00 10.00 15.00 20.001

2

3

4

5

6

7

8

Time

L/ho

ur5.00 10.00 15.00 20.001.

2

3

4

5

6

7

8

Time

L/ho

ur

3

5.00 10.00 15.00 20.001.

2

3

4

5

6

7

8

Time

L/ho

ur

AST = 154 cm2 AST = 316 cm2

AST = 412 cm2

(pianta più piccola)

CALIBRAZIONE DEI SENSORI SAP FLOW

Area media della sezione del tronco (plot A): 321 cm2 (valore ottenuto da 40 piante)

Per ogni giorno è stata determinata la relazione tra l’area della sezione del tronco e il consumo idrico giornaliero, a mezzo di regressione lineare

Procedura di “scaling” dal livello albero a livello del plot “A”

1

2 3

PLOT “A”

y = 0.1059x + 36.632R2 = 0.9985

0102030405060708090

100 150 200 250 300 350 400 450

y = 0.1059x + 36.632R2 = 0.9985

0102030405060708090

100 150 200 250 300 350 400 450

Area della sezione del tronco (cm2)

Con

sum

o id

rico

gior

nalie

ro (l

itri/g

iorn

o)

(albero più piccolo)AST = 154 cm2

(albero più grande)AST = 412 cm2

200 250 300 350 400 4500

2

4

6

8

10

12

Cou

nt

0.0

0.1

0.2

0.3

Proportionper Bar

200 250 300 350 400 450

Cou

nt

0.0

0.1

0.2

0.3

200 250 300 350 400 4500

2

4

6

8

10

12

Cou

nt

0.0

0.1

0.2

0.3

Proportionper Bar

200 250 300 350 400 450

Cou

nt

0.0

0.1

0.2

0.3

Area della sezione del tronco (cm2)

Young trees (Plot A,B and D)

0 500 1000 1500 20000

40

80

120

Tree

leaf

are

a (m

2 )

Trunk cross sectional area (cm2)

Old trees (Plot C)

Plot Age (years)

Tree spacing

(m)

Trunk cross sectional area (cm2)

Canopy land area projected on the

ground (m2)

Tree height (m)

A 12 5 x 8 320 13 3.7 B 16 5 x 8 460 23 3.5 C 150 7 x 7 870 21 3.4 D 12 5 x 8 220 13 3.7

• Scaling up operation from plot A to plot B and D (young plots):use of multipliers obtained from plot mean trunk cross sectional area ratios:From Plot A to B, use of 1,4 as multiplier (460/320);From Plot A to D, use of 0,7 as multiplier (220/320)

• Scaling up operation from plot A to plot C (old plot):use of multiplier obtained from orchard leaf area

(LAI2000) ratio:From Plot A to D, use of 1,2 as multiplier (0,91/0,75).

Sap flow

Scaling up operations among plots (From Plot A to plots B, C and D), of transpirationdata from sap flow sensors

Evaporazione del suolo

Velocità del ventoResistenza alla diffusionedell’acqua dal suolo all’atmosfera: funzione dell’umidita del suolo(di superficie)

Umidità specifica di saturazione alla temperatura del suolo (Ts)

Diffusività molecolaredel vapor d’acquaDensità dell’aria

Umidità specifica dell’aria

=E ρ C e u DatmFuCe

qTsq/)(**1

)(θ+−

(Kondo et al, 1986)

EVAPORAZIONE DEL SUOLO (mm/giorno)

EVAPORAZIONE DEL SUOLO

Misure dirette:Sistema chiuso di respirazione del suolo (CIRAS 1)

Componente evaporativa: Eto*Ke , dove Ke: coefficiente di evaporazione del suolo

(Quaderno numero 56 della FAO)

Traspirazione (da sap flow) e evaporazione del suolo(Plot “A”)

A B

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

-2

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

-2

A B

Giorno dell’anno Giorno dell’anno

Traspirazione giornaliera

Evaporazione giornaliera

Media giornaliera del Deficit di pressione di vapore

Media giornaliera della radiazione solare

mm

/gio

rno

A B

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

-2

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

-2

A B






mm

/gio

rno

A B

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

-2

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700.0

0.5

1.0

1.5

2.0

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

180 190 200 210 220 230 240 250 260 2700

1

2

3

4

KPa

0

100

200

300

400

W m

-2

A B






mm

/gio

rno

1 - Eddy covariance: footprint (Schuepp et al. 1990)

La “fetch area” copre una superficie interna all’oliveto

y = 1.0926xR2 = 0.9129

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

-200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700

H0+LE(W m-2)

Rn-

G(W

m-2

)

1:1 line

(Flussi turbolenti)

(Ene

rgia

dis

p on i

b ile

)

2 - Eddy covariance : bilancio energetico

L’elevato valore di correlazione indica un basso grado di dispersione

Plot A (SE)


Plot B (SW)

Sap flow sensors

covariancestation

Plot A (SE)


Plot B (SW)

Sap flow sensors

covariancestation

Plot A (SE)


Plot B (SW)

Sap flow sensors

covariancestation

Plot A (SE)

Plot C (NE)Plot D (NO)

Plot B (SO)

Sap flow sensors

Per ogni intervallo di tempo (30 minuti), caratterizzato da una definita direzione del vento, gli scambi di vapor d’acqua misurati dalla stazione eddy covariance (intero oliveto), sono stati confrontati con i valori di scambio di ciascun plot:

1 - Confronto dati da Eddy Covariance (intero oliveto) con sensori sap flow:

caratteristiche vegetative rilevate nei 4 plot – direzione del vento

2 - Confronto dati da Eddy Covariance (intero oliveto) con la Etc (FAO): differenti

Kcb – direzione del vento

Sud - estDirezione vento

Copertura suolo = 40%

Kcb = 0.4

Sud - ovestDirezione del vento:

Copertura suolo = 58%

Kcb = 0.46

Stazione Eddy covarianceOperazione di “scaling” fra i vari plot

Evapotranspiratione da eddy covariance ed evapotranspiratione da quaderno 56 FAO

Perdite di acqua dovuto a rotture dell’impianto di irrigazione

Irrigazione a goccia

Eventi piovosi

0

1

2

3

4

5

6

185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255

Giorno dell’anno

mm

/gio

rno

Eddy covarianceEtc (Approccio FAO)

DOY 240

0 800 1600 2400TIME

0.00

0.05

0.10

0.15

Evap

otra

nspi

ratio

ne(m

m/ 3

0 m

in)

Evapotranspirationeda sensori sap flowe evaporazione del suolo

Evapotranspirazione da Eddy Covariance

0 800 1600 2400TIME

0.00

0.05

0.10

0.15

Evap

otra

nspi

ratio

ne(m

m/ 3

0 m

in)

0 800 1600 2400TIME

0

1

2

3

DOY 245

0 800 1600 2400TIME

0

200

400

600

800

1000

Rad

iazi

one

Tota

le (W

m-2

)

0 800 1600 2400TIME

0

1

2

3

Def

icit

di p

ress

ione

di v

apor

e (K

Pa)

0 800 1600 2400TIME

0

200

400

600

800

1000

Rad

iazi

one

Tota

le (W

m-2

)

Def

icit

di p

ress

ione

di v

apor

e (K

Pa)

Evapotraspirazione da eddy covariance ed evapotraspirazione da sap flow

0

1

2

3

4

5

6

200/06 220 240 260 280 300 320 340 360 15/07 35 55

Day of year

mm

/day

Sap flow plussoil evaporation

EddyCovariance

Etc

Over 224 days, 96 daily eddy covariance evapotranspiration data (43%) did not match FAO and sapflow estimates for the following resons: • 16 days for rain (excluded);• 75 days with dew;• 5 days for both

Trends of daily evapotranspiration evaluated by the dual crop coefficient approach (ETc), measured by the eddy covariance station, and evaluated by sap flow probe plus

soil evaporation from DOY 235 to 260.

0

1

2

3

4

235 240 245 250 255 260

Day of year

Wat

er c

onsu

mpt

ion

(mm

/day

)

Sap flow plus soilevaporationEddy Covariance

Etc

Relazione fra i valori di consumo idrico giornaliero valutati a mezzo dell’approccio FAO (Etc), e quelli ottenuti a mezzo di sap flow (riferitiall’intero oliveto)

0 1 2 3ETc (mm/giorno)

0

1

2

3

Eva

potra

spira

z ion

e (m

m/g

iorn

o)

Ottobre - GennaioLuglio - Settembre

y = 0,954x - 0,097

R2 = 0,89

Profili di velocita’ di flusso xilematico nel fusto di palme Phoenix canariensis in rapporto ad

infestazioni da punteruolo rosso (Rhynchophorus ferrugineus)

Antonio Motisi, Fulvio Pernice, Felice RomoloDipartimento di Colture Arboree, University of Palermo, Italy

Effects

Control strategies:endotherapy

Palm xylem anatomy

The probe

The probe

Upper (downstream):heater (0.1W)thermocouple

Lower:2 thermocouples(1 for DeltaT, 1 for stem temperature)

on-off behaviour of the probe in stirred water

DeltaT

-5

0

5

10

15

20

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

time (sec)

Del

taT

(°C)

18.5 °C, 50 seconds

16.6 °C (90% of max), 20 seconds

Time to equilibrium after a change in probe depth

10.2

10.4

10.6

10.8

11

11.2

11.4

16.19 16.33 16.48 17.02 17.16 17.31 17.45 18.00

time

Del

taT

T 90% = 17:00 (20 min)

T 100% = 17:10 (30 min)

T 0 = 16:40

Probe behaviour in the palm

Changes in DeltaT along stem radiusdeltaT

0

2

4

6

8

10

12

14

0.00 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00 12.00 0.00

time

Del

taT

Probe depth:

15 cm 12 cm 9 cm 6 cm

K=(dTM-dT)/dT

dTM ?? K1

K2

Granier K changes within palm stemK=(dTM-dT)/dT(peak values)

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0246810121416

Inside …………...<<<<<<<<<……………………….. Probe depth (cm) ………………………>>>>>>>>>>…….. Outside

K

K1K2

Palms grow from inside out

Thermal gradients

Thermal gradientsExternal (wiring junction box temperature) and stem temperature diurnal change

0

5

10

15

20

25

30

35

9.36 10.48 12.00 13.12 14.24 15.36 16.48 18.00

hour

stem

tem

pera

ture JunctionTemp

TWood_WTWood_NTWood_ETWood_S

Sensori di flusso xilematico per la stima della ... · sap velocity - MrS 2/5 Hour of day 0 2 4 6 8...

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