L'Efficienza d'Uso della Radiazione Solare nel Sorgo da ... - Siagr.org

XXXIX Convegno Nazionale della Società Italiana di Agronomia
Roma, 20-22 settembre 2010
L’Efficienza d’Uso d
della Radiazione
Solare nel Sorgo da Biomassa
Pasquale Garofalo, , Alessandro Vittorio Vonella,
Sergio Ruggieri, Michele Rinaldi
CRA-SCA, Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura
Unità di ricerca per i Sistemi Colturali degli Ambienti caldo-aridi, Bari

Introduzione
L’aumentato fabbisogno energetico (World Energy
Outlook dell’Energy Information Administration).
10602 Mtep nel 2003
12884 Mtep nel 2010
15447 Mtep nel 2020
stanno spingendo la ricerca scientifica verso forme di
approvvigionamento energetico alternative.

Introduzione
Sempre maggiore interesse stanno suscitando le
biomasse dedicate per scopi energetici:
Ridotto impatto ambientale
CO 2 assorbita
CO 2 emessa

Introduzione
La creazione di nuove opportunità di sviluppo per zone
marginali e la ricerca di colture da inserire negli attuali
sistemi colturali, con sostituzione di colture tradizionali
con “colture energetiche” dedicate
Utilizzo di residui di lavorazione di
prodotti agricoli o colturali

Introduzione
• Le colture energetiche, per avere una validità
agronomica, devono avere un’alta efficienza di
produzione di biomassa, in funzione dei diversi fattori:
• Acqua
• Radiazione solare
Unico a costo zero
• Elementi nutritivi
• L’efficienza d’uso della radiazione solare, è un parametro
importante per la stima della biomassa potenziale in molti
modelli di simulazione (CERES, EPIC, CROPSYST)

Obiettivi
• Valutare le potenzialità “produttive” del sorgo da
biomassa (Sorghum bicolor L. Moench) in
ambiente Mediterraneo
• Determinare la capacità di conversione
dell’energia solare in biomassa (Radiation Use
Efficiency; RUE, g MJ -1 ), in condizioni di diverso
rifornimento idrico

Metodologia
• Esperimento condotto a Foggia (lat. 41° 8’ 7’’ N; long. 15°
83’ 5’’ E, alt. 90 m s.l.m) nelle annate 2008 e 2009
• Il sorgo da biomassa (ibrido BIOMASS 133) è stato
seminato nella prima decade di maggio, con un
investimento alla raccolta di circa 12 piante m -2
• E’ stato raccolto nella prima decade di Agosto, prima
della fioritura

Metodologia
Irrigazione:
Sono stati confrontati 4 regimi irrigui, con restituzione del:
125 % (I_125) 75% (I_75)
100 % (I_100) 50 % (I_50)
dell’acqua evapotraspirata dalla coltura calcolata come prodotto tra ETo
(stimata con la formula di Penman-Monteith) e Kc (misurati nel 2008 con
lisimetri a pesata).

Metodologia
Rilievi sperimentali:
Sostanza secca epigea (ADM)
culmi
Foglie verdi
Foglie secche
Indice di area fogliare (LAI, m 2 m -2 ) e coefficiente
estinzione solare (LI-COR 2000)

Metodologia
Rilievi sperimentali:
Radiazione Fotosinteticamente Attiva Intercettata
(IPAR)
Radiazione Globale (Rg), misurata con piranometro a termopila
(305–2800 nm)
PAR = Rg * 0.48
IPAR = PAR * 1-exp
(-k * LAI)
RUE = pendenza della retta di regressione tra
ADM e IPAR cumulati

Risultati
Andamento climatico:
Temperatura media
35
30
°C
25
20
15
0 20 40 60 80 100 120
Giorni dalla semina
L.T 2008 2009
Piogge cumulate
900
750
Piogge cadute
durante il ciclo
colturale: 68 mm per
il 2008 e 91 nel 2009.
mm
600
450
300
150
0
0 40 80 120 160 200 240
Giorno dell'anno
L.T 2008 2009

Risultati
Bilancio idrico:
ET0 and ETm (mm d -1 )
12
9
6
3
1.8
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
kc
Anno
Regimi
irrigui
Volume irriguo
stagionale
mm
Consumo
idrico
mm
2008 I_125 550 791
I_100 460 633
I_75 370 611
0
0.0
0 20 40 60 80 100
Giorni dalla semina
I_50 280 566
Media 415 650
kc Misurato FAO
Valore Durata (d) Valore Durata (d)
Iniz 0.51 25 0.3 20
2009 I_125 365
I_100 305
I_75 245
I_50 185
891
768
702
594
Dev 0.51-1.49 25 0.3-1.2 35
Max 1.49 45 1.2 40
Media 275 739
Media biennio 345 695

Risultati
Efficienza d’uso della radiazione:
0
-2
k = -0.7524
R 2 = 0.79
ln (F)
-4
-6
0 3 6 9 12
LAI (m 2 m -2 )
Efficienza d'intercettazione
(EI )
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
40 gds 0.9 EI
0 3 6 9 12
LAI (m 2 m -2 )

Efficienza d’uso della radiazione:
Anno
Risultati
Regimi
irrigui
RUE LAI Peso secco foglie
verdi
g MJ -1 m 2 m -2 g m -2
2008 I_125 3.07 a 5.98 a 423 a
I_100 2.92 a 5.86 a 401 a
I_75 2.59 b 5.39 ab 342 b
I_50 2.27 b 4.85 b 320 b
Media 2.75 5.52 371
2009 I_125 3.81 a 6.24 a 437 a
I_100 3.29 a 5.52 a 365 b
I_75 2.67 b 4.59 b 268 c
I_50 1.79 b 3.79 b 211 c
Media 2.89 5.01 320
Media biennio 2.86 5.26 345

Risultati
Valutazione produttività:
5000
ADM (g m -2 )
4000
3000
2000
3341 g m -2 tesi ottimale
2105 g m -2 tesi stressata
1000
0
0 30 60 90 120
Giorni dalla semina
Ottimale Stressata
ADM (g m -2 )
4000
3000
2000
1000
0
y = 3,279 x
R 2 = 0,937
Ottimale
y = 2,352 x
R 2 = 0,964
Stressata
0 250 500 750 1000
IPAR cum (MJ m -2 )

Conclusioni
• Il sorgo da biomassa si dimostra una valida
coltura a scopi energetici in ambiente
Mediterraneo
• Elevata capacità di intercettazione della radiazione solare
(rapido accrescimento e canopy molto sviluppata)
• Elevata capacità di convertire la radiazione luminosa in
biomassa, soprattutto se supportata da buoni
rifornimenti idrici

Grazie per l’attenzionel