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Distribuzione e gestione delle malerbe nel contesto dei cambiamenti climatici

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Academic year: 2022

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(1)

Distribuzione e gestione delle malerbe nel contesto dei

cambiamenti climatici

Francesco Vidotto

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TORINO

Dipartimento di Scienze Agrarie,

Forestali ed Alimentari - Università di Torino francesco.vidotto@unito.it

(2)

250 270 290 310 330 350 370 390 410 430

1,800 1,850 1,900 1,950 2,000

Concentrazione CO 2(ppmv)

Fonte: https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/gl_data.html

Trends in Atmospheric Carbon Dioxide provided by National oceanic and atmospheric administration (NOAA)

Variazione dal 1800 al 2019

+1.54 ppmv/anno=

incremento medio dal 1950

Concentrazione CO

2

atmosferica

2019:

409.85 ppmv

(3)

2nd1st3rd

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8

1850 1854 1858 1862 1866 1870 1874 1878 1882 1886 1890 1894 1898 1902 1906 1910 1914 1918 1922 1926 1930 1934 1938 1942 1946 1950 1954 1958 1962 1966 1970 1974 1978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006 2010 2014 2018

Temperature anomaly(°C)

Temperature medie globali 1850-2019

http://www.cru.uea.ac.uk

2016: anno più caldo in assoluto

2019: terzo anno più caldo (+0.736 °C)

(4)

Temperature medie Italia 1800-2020

http://www.isac.cnr.it/climstor/climate_news.html

anomalie rispetto a periodo 1981-2010

(5)

Temperature medie Italia 1990-2020

http://www.isac.cnr.it/climstor/climate_news.html anomalie rispetto a periodo 1981-2010

primavera estate autunno inverno

(6)

Precipitazioni Italia 1990-2020

http://www.isac.cnr.it/climstor/climate_news.html anomalie rispetto a periodo 1981-2010

primavera estate autunno inverno

(7)

Effetti dei cambiamenti climatici sulle malerbe

Aumento [CO

2

]

Aumento temperatura

Effetti indiretti es. salinizzazione Variazione eventi

meteorici

(8)

Aumento concentrazione CO

2

comparsa delle foglie

350 milioni di anni fa: glaciazione carbonifera drastica riduzione di CO

2

15 grandi glaciazioni negli ultimi 2 milioni anni:

cicli di riduzione di CO

2

comparsa pathway C

4

(9)

C3 vs C4: il paradigma dei cambiamenti climatici C

3

favorite da aumento [CO

2

]

C

4

favorite da aumento di temperatura

C

3

C

4

Intercellular carbon dioxide (µl l-1)

Quantum yieldof photosynthesis (molCO2photon-1 )

C

4

C

3

Ehleringer et al. (1991). Climate change and the evolution of C4 photosynthesis. Trends in Ecology & Evolution, 6: 95–99.

(10)

C3 vs C4: il paradigma debole

Bazzaz FA et al (1989) Oecologia 79:223–235.

350 µl/l 500 µl/l 700 µl/l

AMARE ABUTH

Abutilon theophrasti (C

3

) e Amaranthus retroflexus (C

4

) – produzione biomassa

Nessuna differenza a seguito incremento [CO

2

] quando cresciuti in competizione

(11)

C3 vs C4: aumento concentrazione CO

2

e rapporto colture - infestanti

Percent reduction in seed yield from weeds.

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0

Ambient Carbon Dioxide

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0

Elevated Carbon Dioxide

*

*

*

Sorghum

Sorghum

Soybean

Soybean

Velvetleaf

Red-root pigweed

Lambsquarters

Red-root pigweed

Velvetleaf

Red-root pigweed

Lambsquarters

Red-root pigweed

Aumento di CO

2

favorisce anche la coltura

C

3

C

4

chi trae maggior vantaggio?

C3 C4

C3 riduzione riduzione

C4 nessun effetto riduzione

malerba

C3

C4

C3

C4

C4 C3

C4 C3

Produzione semi da parte di infestanti in competizione

coltura

(12)

Aumento concentrazione CO

2

– altri effetti

• diversa allocazione della biomassa

• riduzione densità e apertura stomatica

• diverso rapporto C:N

• diversa produzione di strutture legate alla riproduzione (polline)

Li Y., Xu J., Haq N.U., Zhang H., Zhu X.-G. (2014). Was low CO2 a driving force of C4 evolution: Arabidopsis responses to long-term low CO2 stress. Journal of Experimental Botany, 65: 3657–3667. doi:10.1093/jxb/eru193

(13)

Aumento concentrazione CO

2

– effetti sugli organi di riproduzione Es. Ambrosia artemisiifolia: aumento produzione polline

Rogers et al. (2006). Environ Health Perspectives 114:865–869. Ziska et al. (2003). Journal of Allergy and Clinical Immunology 111:290–295.

(14)

Aumento della temperatura

• dinamiche degli areali di distribuzione

• dinamiche della banca semi

• lunghezza complessiva del ciclo vitale e durata relativa delle fasi vegetativa e riproduttiva

• sincronizzazione tra foto e termo periodo

• sincronizzazione con organismi mutualistici (pronubi)

• efficacia tecniche di gestione

(15)

Aumento della temperatura poleward shift

In USA, previsto poleward shift in Sorghum halepense di 200-600 km entro 2100

: areale SORHA

Mc’Donald et al.; http://www.newss.org/symposium/mcdonald_climate_symposium.pdf

ATTUALE PREVISTO

(scenario A1fi)

A1fi: dipendenza da fonti fossili, rapida crescita economica, [CO2] 940 ppmv 2100

Spostamento verso N di 6.5 km/anno osservato in 1700 organismi

Hickling R, et al. (2006). Global Change Biology 12:450–455.

(16)

Aumento della temperatura spostamento altitudinale

Chown et al. (2013) Biology Letters 9:20120806.

0 1 2 3 4

0 500 1000 0 500 1000 0 500 1000

Log (Ricchezza specifica)

Altitudine (m s.l.m.)

NATIVE ALIENE TOTALE

es: Marion Island (Isole del Principe Edoardo)

limitato effetto antropico

http://up

load.wikimedia.org/wi kipedia/commons/a/a4/Pr_Edw ard_Isl-pos.png

: 1965-1966 : 2006-2010

(17)

Aumento della temperatura

effetto sull’epoca di emergenza (modello AlertInf)

Masin et al. (2012) Weed Science 60:254–259

T attuale T + 1°C

T + 2°C T + 5°C

• riduzione finestra di inizio emergenze

• anticipo delle emergenze nelle

specie con maggiori esigenze

termiche

(18)

Variazioni delle precipitazioni

effetto combinato disponibilità acqua x [CO

2

]

Valerio et al (2011) Weed Research 51:591–600.

NO stress idrico stress idrico

*

* espressa come PRY

PRY = biomassa A in competizione con B biomassa A da sola

C3 C4 C3 C4

(19)

Daliakopoulos et al., 2016

saltwater intrusion

• quasi tutti i paesi europei hanno problemi di salinizzazione di

acqua e suolo

• maggiori problemi in aree costiere (intrusione marina)

• peggioramento futuro a causa di aumento utilizzo risorse idriche

Ulteriori conseguenze dei cambiamenti climatici: aumento salinità

(20)

• la salinità ha effetti sulle colture…ma anche sulle infestanti

Ulteriori conseguenze dei cambiamenti climatici: aumento salinità

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0

50 100 150 200 250 300 350 400

Giorni da inizio test

NaCl concentration (mM)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0

50 100 150 200 250 300 350 400

Giorni da inizio test

NaCl concentration (mM)

Popolazioni Resistenti Popolazioni Sensibili

anticipo di 2 giorni inizio germinazione assenza germinazione

semi in germinazione

Interazione con fenomeni di resistenza agli erbicidi es. Echinochloa crus-galli

Fogliatto S., Serra F., Patrucco L., Milan M., Vidotto F. (2019). Agronomy, 9: 658.

variabilità fra popolazioni es. riso crodo

Vidotto F., Serra F., Fogliatto S., Ferrero A. (2016). XLV Convegno SIA.

(21)

Implicazioni per la gestione delle malerbe: diserbo chimico

pre-emergenza post-emergenza

(“precoce”)

post-emergenza (“tardivo”)

interazioni diverse a seconda dell’epoca di applicazione

prodotti applicati al suolo

(in assenza di vegetazione infestante) prodotti applicati alla vegetazione infestante

(22)

Implicazioni per la gestione delle malerbe: diserbo chimico

“ATTIVAZIONE” degli erbicidi di pre-emergenza

• richiesta pioggia di 5-10 mm entro 2-3 settimane dal trattamento

• l’erbicida viene traslocato lungo i primi cm di suolo

stagioni a decorso particolarmente asciutto: scarsa efficacia degli interventi di pre-emergenza

(23)

Implicazioni per la gestione delle malerbe: diserbo chimico

“ATTIVAZIONE” degli erbicidi di pre-emergenza

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

1-mar 11-mar 21-mar 31-mar 10-apr 20-apr 30-apr

Probabilità (%)

Probabilità di una pioggia di almeno 10 mm nei 20 gg successivi (provincia di Como)

diserbando prima dell’11-12 marzo il diserbo di pre non viene attivato un anno su quattro

(24)

Implicazioni per la gestione delle malerbe: diserbo chimico

• aumento siccità primaverile

rischio riduzione attivazione e carry over colture in successione

• aumento umidità e temperatura autunnale

mantenimento efficacia trattamenti colture autunno-vernine (ma minore persistenza?)

• fenomeni piovosi violenti

possibili effetti sul destino ambientale (percolazione, ruscellamento) e fitotossicità degli erbicidi.

diserbo di PRE-EMERGENZA

(25)

Implicazioni per la gestione delle malerbe: diserbo chimico

diserbo di POST-EMERGENZA

• riduzione disponibilità idriche

ridotto assorbimento e traslocazione per cuticole più spesse, diversa morfologia cere e ridotta attività metabolica

• aumento[CO

2

]

minore assorbimento per riduzione densità stomatica

• diversa allocazione biomassa

possibili variazioni di efficacia verso le perenni a sviluppo organi ipogei

• concentrazione emergenze e più rapidi tassi accrescimento

modifica timing applicazione (anticipo), finestre di intervento più ridotte

(26)

Implicazioni per la gestione delle malerbe: diserbo chimico diserbo di POST-EMERGENZA

Archambault (2007) In: Agroecosystems in a Changing Climate.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

23 °C 26 °C 29 °C

Efficacia (%)

Temperatura

CO2 amb. CO2 amb. + 160 ppm CO2

es. effetto aumento temperatura + [CO

2

] su efficacia glufosinate ammonio

(27)

Implicazioni per la gestione delle malerbe: diserbo chimico diserbo di POST-EMERGENZA

Xu et al.. (2010). Transactions of the ASABE, 53(1), 13–20.

l’aggiunta di coadiuvanti può

aumentare la superficie di contatto...

..senza aumentare la velocità di evaporazione

evaporazione lenta = maggiore assorbimento

gocce “più piatte” = maggior superficie di contatto

S θ ≈ 90°

θ

S

θ ≈ 120°

θ

(28)

Altre conseguenze dei cambiamenti climatici: attenzione alle esotiche invasive

Foto F. Vidotto

Ailanthus altissima Buddleja davidii Phytolacca americana

Sicyos angulatus Impatiens glandulifera Broussonetia papyrifera

(29)

Altre conseguenze dei cambiamenti climatici: attenzione alle esotiche invasive

Foto F. Vidotto

• Originaria sud-ovest asiatico e bacino Mediterraneo

• Tra le 20 peggiori infestanti al mondo

• In progressiva espansione nell’Europa continentale

• Segnalata in diverse regioni italiane

• Inserita nella lista EPPO delle specie aliene invasive

• Specie C

4

• Geofita di difficile gestione

Cyperus esculentus

(30)

Conclusioni – cambiamenti climatici

• effetti significativi su biologia delle piante (e delle malerbe!)

• modifiche nei rapporti competitivi: spesso a favore delle infestanti

• anticipo periodo di emergenza specie estive

• spostamento degli areali di distribuzione: espansione esotiche invasive

• possibile variazione efficacia metodi di gestione

• maggiore criticità dei sistemi di gestione basati esclusivamente sul mezzo chimico

• necessaria maggiore integrazione dei metodi (meccanici + chimici + agronomici)

• ridurre sensibilità degli interventi alle condizioni climatiche (es. uso coadiuvanti)

• approfondire interazioni con fattori extra-climatici (es. resistenze agli erbicidi)

(31)

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