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PROGETTO FINALIZZATO CAMBIAMENTI CLIMATICI E AGRICOLTURA "CLIMAGRI"

SOTTOPROGETTO 3 :  Siccità, desertificazione e gestione delle risorse idriche.

TEMATICA 3.5:

Impatto del cambiamento climatico sui sistemi agricoli: ricerca di indicatori di tolleranza alla siccità.

Responsabile della ricerca : Dr. Enrico Brugnoli - Istituto per l'Agroselvicoltura (CNR)

FINALITA' DELLA RICERCA

A) per l'intera durata del progetto

L'obiettivo principale della ricerca consiste nello studio e nell'individuazione di indicatori di tolleranza a stress ambientali, in particolare alla siccità ed alle elevate temperature, al fine di formulare modelli previsionali di produttività agraria in ambienti caratterizzati da differente disponibilità idrica o deficit di saturazione di vapore. A tal fine, saranno verificate le relazioni esistenti tra composizioni isotopiche 13C/12C e 18O/16O, efficienza d'uso idrico, conduttanza delle colture e produttività al fine di ottenere una calibrazione iniziale da utilizzare per gli studi successivi.

L'influenza della temperatura e della disponibilità idrica sulle diverse fasi fenologiche e sulla loro durata e la verifica delle relazioni esistenti fra intensità di stress idrico, attività fotosintetica, lunghezza e peso dell'apparato epigeo, indice di area fogliare (LAI) e velocità relativa di crescita (RGR) (Gratani, 1996), consentiranno di formulare ipotesi sull'efficienza nell'uso delle risorse, sulla capacità produttiva e sulla resistenza di specie naturali e coltivate. Queste relazioni saranno verificate su specie spontanee e coltivate, in siti divergenti per condizioni climatiche e per grado di aridità, ed in condizioni controllate (elevato stress idrico, elevata radiazione, elevata temperatura, elevata CO2). I dati di composizione isotopica ottenuti verranno correlati con i gradienti di aridità e di produttività agraria di specie diverse nelle stesse aree e tra aree diverse. Questo approccio consentirà di caratterizzare alcuni scenari a diverso grado di aridità e vulnerabilità e, al tempo stesso, fornirà un indice per la classificazione di specie e cultivars in relazione alla tolleranza alla siccità. Si ritiene di poter individuare indici funzionali e strutturali utilizzabili per il monitoraggio. Sarà inoltre effettuata una analisi di serie di dati fenologici, strutturali e fisiologici relativi a specie coltivate come i cereali e specie naturali come alcune sempreverdi mediterranee, già in possesso del Dipartimento di Biologia Vegetale, e di dati meteorologici disponibili all'UCEA.

B) risultati attesi per singolo anno di studio

Nel primo anno del progetto verranno caratterizzati i siti sperimentali in studio attraverso la determinazione delle composizioni isotopiche 13C/12C e 18O/16O delle specie selezionate (coltivate e naturali) e della CO2 atmosferica che verrà collezionata annualmente in tali ambienti al fine di ottenere la calibrazione iniziale come discusso. L'analisi fenologica, l'analisi della fotosintesi netta, del potenziale idrico e dell'efficienza di traspirazione, la determinazione del LAI e del RGR, di specie spontanee e coltivate in campo, saranno misurate per evidenziare le relazioni esistenti fra parametri climatici e fasi fenologiche e valutare il peso dei diversi parametri nel determinare la durata delle fenofasi.

 

Nel secondo anno, si otterranno risultati relativi alle composizioni isotopiche dei diversi organi e dei prodotti fotosintetici (es. saccarosio ed amido) nei cereali e nelle specie mediterranee nei siti sperimentali in studio. Si otterranno inoltre dati circa la risposta fenologica allo stress idrico, all'elevata radiazione ed all'elevata temperatura, fattori che determinano danni all'apparato fotosintetico e quindi riduzione della produttività.

 

Nel terzo anno anno verrà completato il modello finalizzato ad accertare l'importanza dei fattori (temperatura, disponibilità idrica, radiazione) maggiormente implicati nel processo di accrescimento, nell'ampiezza delle fasi fenologiche e nell'attività fotosintetica delle specie considerate.

I dati ottenuti nel corso dei tre anni del progetto saranno utilizzati al fine di formulare modelli di previsione della produttività e per descrivere alcuni scenari di siccità e/o aridità. Inoltre saranno messi a punto indici sintetici per descrivere la tolleranza alla siccità in specie e genotipi di piante coltivate, mediante discriminazione isotopica, velocità di fotosintesi e analisi fenologica.

I risultati della presente proposta di ricerca potranno essere di grande importanza dal punto di vista tecnico-scientifico in quanto permetteranno di prevedere le variazioni di produttività in specie agrarie principali ed in ambienti caratteristici.

L'uso degli isotopi stabili come indicatori di tolleranza/resistenza alla siccità permetterà di definire metodologie per la classificazione di specie e genotipi in base ad efficienza d'uso idrico, produttività ed efficienza fotosintetica in ambienti selezionati lungo un gradiente naturale di aridità. Inoltre l'analisi quantitativa degli stadi fenologici in relazione a condizioni diverse di stress idrico e temperatura rappresenta un valido metodo di valutazione della capacità produttiva delle specie e della loro adattabilità. Sarà particolarmente rilevante studiare in questi ambienti le relazioni tra fenologia e 13C/12C come sono state verificate finora in condizioni controllate (Brugnoli e Farquhar 1999).

 La velocità di fotosintesi, che varia nel corso delle diverse fenofasi ed in risposta ai fattori di stress, può essere usata come indice di produzione di biomassa. Ad esempio, sarà possibile valutare le variazioni di produttività di specie importanti (es. cereali) in alcuni scenari caratteristici individuando le specie e le cultivars a rischio e la loro capacità adattativa. Si prevede che le specie caratterizzate da una maggiore adattabilità possano permanere nelle aree a maggiore aridità anche in considerazione del previsto cambiamento climatico. Quindi, in ultima analisi i dati ottenuti dalla seguente proposta di ricerca potranno essere utilizzati al fine di individuare le specie ed i genotipi in grado di adattarsi a vivere e produrre in ambienti caratterizzati da condizioni climatiche contrastanti, valorizzando tali ambienti e permettendone un loro efficiente uso, con notevoli ricadute economico/sociali sui territori in studio. Inoltre, saranno formulati modelli di previsione sulla desertificazione e sulla vulnerabilità di specie ed ambienti.

DOCUMENTI

* Relazione I° Anno.

* Impatto del cambiamento climatico sui sistemi agricoli: ricerca di indicatori di tolleranza alla siccità - Workshop Cagliari 16-17 Gennaio 2003.

* -  II Workshop Roma 3-4 / 04 / 2003
   Ricerca di indicatori di tolleranza delle piante all'effetto dei cambiamenti climatici  

* Scheda informativa sull'attività al 30/04/2003

* Relazione II° Anno

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