agrometeorologia a supporto dell’integrated crop management · la moderna agrometeorologia...
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Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e CambiamentoClimatico”
Federico SpannaFederico Spanna
Associazione Italiana di Agrometeorologia(AIAM)
Agrometeorologia a supportoAgrometeorologia a supportodelldell’’IntegratedIntegrated CropCrop Management Management
La moderna agrometeorologiamoderna agrometeorologia rappresenta un utileutilesupporto per una miglior gestione delle attività agricole:supporto per una miglior gestione delle attività agricole:strumenti di analisi e previsione che fanno ricorso all'usocombinato di conoscenze di tipo meteorologico,climatologico, fisiologico, agronomico, epidemiologico,tecniche informatiche e modellistiche
L’ ICMICM si basa sui principi di: evitare sprechi, aumentarel’efficienza energetica, ridurre l’inquinamento.
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DIRETTIVA 2009/128/CE
Definisce una serie di misure per un uso sostenibiledei prodotti fitosanitari al fine di:
•ridurre i rischi e gli impatti sulla salute umana,sull’ambiente e sulla biodiversità derivantidall’impiego dei fitofarmaci migliorando anche laqualità della loro distribuzione;•promuovere l’applicazione della difesa integrata e diapprocci alternativi per gli interventi di difesa.
Recepita con il DLgs 150/2012
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PIANO DPIANO D’’AZIONE NAZIONALEAZIONE NAZIONALE PER L PER L’’USO SOSTENIBILE DEIUSO SOSTENIBILE DEIPRODOTTIPRODOTTI
FITOSANITARIFITOSANITARI (Art. 6 del decreto legislativo 14 agosto 2012, n. 150)(Art. 6 del decreto legislativo 14 agosto 2012, n. 150)
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A.7 Difesa fitosanitaria a basso apporto di prodottifitosanitari
A.7.2 - La difesa integrata obbligatoria
- definire le “linee guida nazionali per la difesa integrataobbligatoria”;
- promuovere la ricerca e lo scambio di informazioniricerca e lo scambio di informazioni edesperienze nel campo della difesa integrata e delle strategiefitosanitarie sostenibili;
-strumenti per far conoscere ed applicare correttamente laper far conoscere ed applicare correttamente ladifesa integrata obbligatoriadifesa integrata obbligatoria, le strategie strategie fitosanitariefitosanitariesostenibilisostenibili
-- banca dati dei prodotti fitosanitari;
- reti di monitoraggioreti di monitoraggio sullo sviluppo di patogeni e parassiti, dautilizzare a livello regionale;
- definire i requisiti minimi delle reti di monitoraggioreti di monitoraggio nonchél’elenco delle principali avversità;-
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-attivare iniziative per favorire la realizzazione el’applicazione di sistemi di previsione e avvertimentosistemi di previsione e avvertimentosullo sviluppo delle avversità (sullo sviluppo delle avversità (fitofagifitofagi e patogeni e patogeni)
o standardizzazione informatica dei modelli previsionaliesistenti
o validazione dei diversi modelli nei diversi territori;messa a disposizione delle Regioni, di software e diuna piattaforma informatica, che consenta agli stessiEnti di elaborare informazioni utilizzabili per ciascunterritorio.
LL’’AGROMETEOROLOGIA!AGROMETEOROLOGIA!
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LadirettivaquindiIMPONEunaQUALIFICAZIONEDELSISTEMAAGRICOLONAZIONALE,poichésirendenecessario
INTRODURRESOLUZIONISOSTENIBILIVALIDATESCIENTIFICAMENTE
NOVITA’
SONOPREVISTEANCHEAZIONIDIRICERCA
PARTICOLAREIMPORTANZAÈDEDICATAAIPARASSITI
SPECIFICORIFERIMENTOA:•sistemadimonitoraggio•studididistribuzionespaziale•messaapuntodimodelliprevisionali•realizzazionee/oottimizzazionedisistemidiprevisioneeavvertimento
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““PrincipiecriterigeneraliperlepratichePrincipiecriterigeneraliperlepraticheagronomichedellaproduzioneintegrataagronomichedellaproduzioneintegrata””
GruppoTecnicheAgronomicheGruppoTecnicheAgronomichehttp://www.reterurale.it/http://www.reterurale.it/flexflex/cm//cm/pagespages//ServeBLOB.phpServeBLOB.php/L/IT//L/IT/IDPaginaIDPagina/2634/2634
• ivolumidiirrigazionedevonoesseredeterminatiinrelazionealla formulazione del bilancio idrico che tenga conto delledifferenti fasi fenologiche, delle tipologie di suolo edell’andamentoclimaticonelperiododicoltivazione;• le aziende dovranno disporre dei dati termopluviometriciaziendali o di quelli messi a disposizione dalle retiagrometeorologicheregionali.
MODELLISTICAAGROECOSISTEMICAMODELLISTICAAGROECOSISTEMICA
Inoltre:Inoltre:
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QUALI SONO GLI AMBITI IN CUIQUALI SONO GLI AMBITI IN CUILL’’AGROMETEOROLOGIA GIOCA UNAGROMETEOROLOGIA GIOCA UN
RUOLO FONDAMENTALE PERRUOLO FONDAMENTALE PERFORNIRE SUPPORTI E SERVIZI?FORNIRE SUPPORTI E SERVIZI?
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AMBITI DI COMPETENZA DELLAMBITI DI COMPETENZA DELL’’AGROMETEOROLOGIAAGROMETEOROLOGIA
(X)XXLrischi per colture e operazionicolturali, incendi, gelate
RISCHIOCLIMATICO
XX(X)L-Mstima e previsione fasi fenologicheFENOLOGICO
XXXL-Mindagini sulle caratteristiche, lepotenzialità ed i limiti di unterritorio in relazione ad unaproduzione
VOCAZIONALITÀ
XXLstima e previsioni fasi del ciclo diparassiti; stima danni per le colturestima rischio epidemie
FITOSANITARIOZOOSANITARIO
XXXL-Mstima e previsione produzioni dellecolture e animali (latte, carne…) erelazioni con la qualità
PRODUTTIVITÀVEGETALE/ANIMALE
XXXL-Mprevisione di variabili climatiche amedio periodo
PREVISIONIMETEONUMERICHE XXXL-Msimulare l’effetto che le
caratteristiche topografiche diterreni complessi producono sulmicroclima e su scambi di energia,acqua. Stima di grandezze nonmisurate o non misurabili
STIMAGRANDEZZEMETEO
XXXL-Mstima e previsione esigenzeidriche
BILANCIOIDRICO
ALTRI
COLTURA
METEO
SUOLO
scalaSCOPOAMBITO
DATI BASE
APPROCCIOAGROMETEOROLOGICOSTUDIODEISISTEMI-MODELLISTICA
Modello=rappresentazionesemplificatadiunsistemaModello=rappresentazionesemplificatadiunsistemaSistema=partedirealtàchecontieneelementiintercorrelatiSistema=partedirealtàchecontieneelementiintercorrelati
Diognisistemasidefiniscono:
confinivariabiliguida(influenzanoilsistemamanonnesonocondizionate)
funzionamentointernoesternalità
Acutis-UNIMIBari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e CambiamentoClimatico”
LERETIAGROMETEOROLOGICHEDEVONOESSEREEFFICIENTIEFORNIREDATICOMPLETI:
• ADEGUATONUMEROSTAZIONIautomatichetarateedefficientiingradodicontrollareunterritorio
• SISTEMAdiMANUTENZIONEERIPARAZIONE
• efficienteRETEINGRADODIACQUISIRE,APPLICAREEDIFFONDEREIDATI
• PROGRAMMIPERLATEMPESTIVACOPERTURADEIDATIMANCANTI(ricostruzionedati)
• TECNICHEDISPAZIALIZZAZIONEdeidati
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TEMPERATURATEMPERATURA EVAPOTRASPIRAZIONEEVAPOTRASPIRAZIONE PRECIPITAZIONIPRECIPITAZIONI
STIMA DELLA RADIAZIONE SOLARE STIMA DELLA RADIAZIONE SOLARE(MJ/m2)(MJ/m2)
1. Modello “Campbell-Donatelli”stima la radiazione globale apartire da precipitazionegiornaliera, temperaturamassima e minima.
2. Stima della radiazione attraverso:Radiazione solare incidente teoricaPendenza in ogni puntoOrientamento della parcellaAzimuth di ogni punto
Stima delle grandezze meteo e calcolo di indiciStima delle grandezze meteo e calcolo di indiciderivatiderivati
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MODELLO PREVISIONALECOSMO
2 corse al giorno (00 e 12 UTC)fino a 72 ore di previsione
Risoluzione 7Km40 livelli verticaliDati sui contorni del dominio
forniti dal modello globaleIFS dell’ECMWFo GME del DWD
Assimilazione dati continua con latecnica del nudging
Modello ad area limitata (LAM)
COSMO-I7 modello di riferimento della protezione civile nazionale
Previsioni meteo numerichePrevisioni meteo numeriche
Simula l'evoluzione temporale di una serie di variabili meteorologiche su di una grigliatridimensionale che copre tutto il territorio interessato.L'evoluzione temporale è dettata da regole fisiche codificate nel modello, eventualiosservazioni fisiche passate al modello, dallo stato iniziale e dell'evoluzione dellecondizioni al contorno dell'area considerata.
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Rischio Climatico -GELATERischio Climatico -GELATELa previsione meteorologica fornisce stime delle temperature minimenotturne con un anticipo di:
qualche giorno valori stimati dal previsore e da algoritmi automatici tipo “randomforest”, che post-elaborano gli output dei modelli numerici predittividel Centro Europeo di Reading (ECMWF).
qualche ora algoritmi tradizionali di tipo deterministico e a sistemi di reti neuraliche, partendo dalla situazione meteorologica al tramonto, eseguonoun ricalcalo con passo orario.
Con un algoritmo del tipo rete neurale("Neurogel") vengono calcolate le temperatureminime previste a partire dai dati misurati altramonto per un certo numero di stazionisignificative.
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Produttività vegetaleProduttività vegetale
(AVVERSITA’BIOTICHE EABIOTICHE)
PRODUZIONEFINALE
(ripartita tra gliorgani)
LIMITATO PERI NUTRIENTI
LIMITATO PERL’ACQUA
LIMITATO PERTEMPERATUR
A
POTENZIALE
LIVELLOPRODUTTIVO
Mariani, 2009
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Accumulo zuccherino - Cortese 2008-2009
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Data
°Babo
Osservati
Stimati
o studi per definizione delle variabili necessarie alla creazione di un modello,che sia IN GRADO DI COLLEGARE GLI ASPETTI QUALITATIVI DELPRODOTTO NON SOLO ALL’AMBIENTE DI PRODUZIONE, MA ANCHEAL COMPORTAMENTO DELLA PIANTA.
Modelli Modelli ecosifiologiciecosifiologici di relazione con le di relazione con lecaratteristiche qualitativecaratteristiche qualitative
LaIaconaetal.,2009
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FENOLOGIAFENOLOGIAPermettono di stimare l’evoluzionedel ciclo di sviluppo delle coltureutilizzando le informazioni climatichee meteorologiche -per integrare leinformazioni fenologiche spessotroppo discontinue nel tempo e nellospazio o addirittura inesistenti(Progetto IPHEN).
UtenteDati statici: caratteristichesuolo, coltura, impiantoirrigazioneDati dinamici: irrigazioneeffettiva e fase fenologica
SistemaStazione meteo
Componente calcolodel bilancio idrico
Sonde per misura direttadell’umidità del suolo
Centraleoperativa,
piattaforma web
BILANCIO IDRICOBILANCIO IDRICO
Fenologia e bilancio idricoFenologia e bilancio idrico
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MODELLISTICA PER LA DIFESA FITOSANITARIAMODELLISTICA PER LA DIFESA FITOSANITARIAMODELLIMODELLIENTOMOLOGICIENTOMOLOGICIesempio esempio BactroceraBactroceraoleaeoleae
FornieCossu,2009
MODELLI FITOPATOLOGICIMODELLI FITOPATOLOGICIesempio esempio PlasmoparaPlasmopara viticola viticola
Regola dei 3-10Regola dei 3-10 Voghera, Italia (1947)ÈtatÈtat PotentielPotentiel d d’’InfectionInfection model model Bordeaux, Francia (1983)
DownyDowny MildewMildew foreCastforeCastNew York, USA (1997)
Modello UCSCModello UCSCPiacenza, Italy (2004)
ApproccioApproccio EmpiricoEmpirico
ApproccioApproccio MeccanicisticoMeccanicistico
Caffi et al.,2009
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Consultazione Consultazione cartografia digitalecartografia digitale
Consiglio IrriguoConsiglio Irriguo
InformationInformation and andcommunicationscommunications technologytechnology
ICTICT
Alemannoet.al,2012
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Microsensori
Rete Wireless
CentraleOperativa
Installazione delle stazionimasterRealizzazione di una retewireless che mette incomunicazione le stazionimaster e i microsensoridisposti in vigneto
Stazioni Master
Monitoraggio microclimaticoMonitoraggio microclimatico
Accesso internet e trasmissionedati alla centrale operativa.
Alemannoet.al,2012Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e CambiamentoClimatico”
Sistemi di Supporto alle DecisioniSistemi di Supporto alle Decisioni
STATODELSISTEMAGENERAZIONE
SIMULAZIONE
VALUTAZIONE
SCELTA
ESEMPIO DI IDEAZIONE DI UN SISTEMA DI GESTIONE
Risultano molto utili per proporre anche nuovi sistemi di conduzioneagricola. AUMENTANDO LAUMENTANDO L’’EFFICIENZAEFFICIENZA
E LA SALVAGUARDIA AMBIENTALEE LA SALVAGUARDIA AMBIENTALE
Modelli biodecisionali cheuniscono i modelli biofisici agliapprocci decisionali (DSS, SE…)
La simulazione dell’agrotecnica èessenziale in quanto aggiunge alsistema la capacità di stimare:
-effetti di azioni antropiche
-uso delle risorse
Puo’ essere impiegata persimulare il processo decisionaledei produttori sia per una singolaproduzione che a livello aziendale.
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LL’’AGROMETEOROLOGIA E ILAGROMETEOROLOGIA E ILCAMBIAMENTO CLIMATICO?CAMBIAMENTO CLIMATICO?
IPCC,2007
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VARIAZIONE %VARIAZIONE %DEI TERRENI AGRICOLIDEI TERRENI AGRICOLI
VARIAZIONE °CVARIAZIONE °C
VARIAZIONE DEGLI VARIAZIONE DEGLI ECOSISTEMIECOSISTEMI IPCC,2007
DISTRIBUZIONE DELLE VARIABILI CLIMATICHEDISTRIBUZIONE DELLE VARIABILI CLIMATICHE(interannuale, mensile e giornaliera)(interannuale, mensile e giornaliera)
Influenza i processi fisici, chimici e biologici che guidano laproduttività dei sistemi agricoli forestali e acquatici
DISTRIBUZIONE LATITUDINALE DELLE SPECIEDISTRIBUZIONE LATITUDINALE DELLE SPECIE
In funzione delle condizioni climatiche e del fotoperiodo)
SOGLIE CLIMATICHE DI SVILUPPO E SOGLIE CRITICHESOGLIE CLIMATICHE DI SVILUPPO E SOGLIE CRITICHE
Legate a fasi con durata di qualche giorno, una minima variazionepuò condizionare la produttività della specie
IPCC,2007Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e CambiamentoClimatico”
IL CAMBIAMENTO E LA VARIABILITÀ CLIMATICAIL CAMBIAMENTO E LA VARIABILITÀ CLIMATICAAVRANNO UN IMPATTO SULLE COLTURE :AVRANNO UN IMPATTO SULLE COLTURE :
ELEVATA CONCENTRAZIONE DI CO2,ALTE TEMPERATURE,
PRECIPITAZIONI MODIFICATEEVENTI ESTREMITRASPIRAZIONE
+MODIFICA DELLMODIFICA DELL’’IMPATTO DI MALATTIE EIMPATTO DI MALATTIE E
PARASSITIPARASSITI
IPCC,2007Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e CambiamentoClimatico”
• Incremento dei tassi di fotosintesi netta
• Incrementi di biomassa prodotta e di produzione(se condizioni ottimali di luce, temperatura,nutrienti, e dotazione idrica dei terreni)
• Aumento e sviluppo anticipato dell’area fogliarecon aumento della traspirazione nelle prime fasidi sviluppo della pianta tassi direspirazione invariatiprecocità nella riduzione del contenuto idrico delsuolo
•Riduzione della conduttanza stomatica fino adun 25% con riduzione della traspirazione
•Aumento dell’efficienza d’uso dell’acqua
AUMENTO DELLA COAUMENTO DELLA CO22
Bisogna anche considerare la risposta allBisogna anche considerare la risposta all’’incrementoincrementodi CO di CO 22: importante : importante parametrizzareparametrizzare qsqs effetti effetti
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• Anticipo del periodo vegetativo
• Allungamento della stagione vegetativa in zone ora fresche
•Contrazione della stagione vegetativa in aree già calde con riduzione delperiodo di accumulo dei fotosintetati e maturazione
• Espansione in quota ed in latitudine degli areali di coltivazione
• Aumento della produttività (condizioni ottimali di disponibilità idrica esostanze nutritive) in zone più fresche
Riduzione della produttività in aree già calde in particolare se si verificauna crescita delle temperature minime notturne per aumento dei tassi direspirazione (Fase oscura)
• Aumento dell’evapotraspirazione a causa del mutamento della pressionedi vapore e per l’aumento nella precocità e nell’entità dello sviluppo dell’areafogliare
• Miglioramento della sopravvivenza degli organi svernanti delcomplesso biotico
AUMENTO DELLAAUMENTO DELLATEMPERATURATEMPERATURA
PRECIPITAZIONIPRECIPITAZIONI! L’effetto dei cambiamenti descritti dipenderà anche fortemente dallo scenario diprecipitazioni che si verificherà (il 90% dei simulatori climatici predice un calo):
in generale l’effetto delle precipitazioni (evaporazione /precipitazione) modifica lefunzioni dell’ecosistema soprattutto nelle aree marginali.
In condizioni di maggiore CO2 bisognerà promuovere una maggiore efficienzadell’uso dell’acqua e la densità radicale
IPCC,2007Bari, 13 Dicembre 2012- 24° FORUM MEDICINA VEGETALE- “Integrated Crop Management e CambiamentoClimatico”
MALATTIE E PARASSITIMALATTIE E PARASSITICOMPLESSO predire l’effetto, poichécoinvolge aspetti riproduttivi, di dispersionee l’interazione multispecie(diversamente dall’effetto del clima sullafisiologia delle piante)
In generale si prevede un maggioreimpatto di alcune malattie/infestanti e lacomparsa di nuove
Garret et. al, 2009 e 2011
MALATTIE/PARASSITIBASSA DENSITA’
MALATTIE/PARASSITI ALTADENSITA’
LE CONDIZIONI CLIMATICHELE CONDIZIONI CLIMATICHEINFLUENZANO LA DIFFUSIONE, LAINFLUENZANO LA DIFFUSIONE, LADINAMICA DI POPOLAZIONE, LADINAMICA DI POPOLAZIONE, LADURATA DEL CICLO, LDURATA DEL CICLO, L’’INTENSITAINTENSITA’’DI INFESTAZIONE E IN GENERALEDI INFESTAZIONE E IN GENERALELA MANIFESTAZIONE DI MALATTIELA MANIFESTAZIONE DI MALATTIEE PARASSITIE PARASSITI
ALCUNE INFESTANTI RISPONDONO +POSITIVAMENTE
DELLE PIANTE COLTIVATE
CONTROLLO PIU’ DIFFICILE CON ERBICIDI (Ziska et al.
1999)
MAGGIOR C/N NELLE PIANTE: PABULUM MENO
NUTRIENTE PER GLI INSETTI DANNOSI
MAGGIORI DIFESE A BASE SI CARBONIO: FOGLIE PIU’
SPESSE, PIU’ TANNINI E FENOLI
MENO MICRONUTRIENTI NELLE PIANTE
COCO22
PRECIPITAZIONIPRECIPITAZIONI
ALCUNE INFESTANTI ESTIVE SI GIOVERANNO DELLA
DIMIUZIONE DELLE PRECIPITAZIONI
CONDIZIONI PIU’ OTTIMALI PER DITTERI
EVENTI ESTREMI POSSONO FAVORIRE LA DIFFUSIONE
DI NUOVE INFESTANTI
TEMPERATURATEMPERATURA
PIU’ SPECIE NOCIVE SARANNO IN GRADO DI SUPERARE
GLI INVERNI
SVILUPPO PIU’ RAPIDO IN ESTATE
MAGGIORE RESISTENZA AGLI INSETTICIDI
MAGGIOR TASSO DI RIPRODUZIONE
ALTE TEMPERATURE POSSONO ANCHE RIDURRE
CAPACITA’ RIPRODUTTIVE
FITOPATIE E PARASSITIFITOPATIE E PARASSITI
Come può rispondereCome può risponderell’’agrometeorologia?agrometeorologia?Lavorare in modo integrato con tutti gli “attori”
dell’agroecosistema
Simulare scenari di crescita delle colture e di sviluppo e
distribuzione delle fitopatie e insetti
Approfondire la dinamica delle interazioni ospite-patogeno.
Migliorare e diffondere tecniche, reti di monitoraggio e servizi
operativi
Contribuire alla costruzione di Sistemi di Supporto alle
Decisioni per la programmazione delle scelte e
l’ottimizzazione delle risorse.
Informare correttamente evitando inutili catastrofismi od
allarmismi o “mode e tendenze”
13° Convegno nazionale di agrometeorologia - AIAM 2010AGROMETEOROLOGIA NELLA GESTIONE
INTEGRATA NEI SISTEMI AGRO-FORESTALI EDELL’AMBIENTE