modellare la fenologia in un clima che cambia -...
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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 – 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
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