Vai al contenuto| Home page|

   Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricerca
INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • PHYSICS
    • MEASURING (counting G06M); TESTING
      • MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRA-RED, VISIBLE OR ULTRA-VIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY (light sources F21, H01J, H01K, H05B; investigating properties of materials by optical means G01N)
Classificazione geografica
Bibliografia
Asner GP, Nepstad D, Cardinot G, Ray D (2004) Drought stress and carbon uptake in an Amazon forest measured with spaceborne imaging spectroscopy. Proc National Academy of Sciences 101 6039-6044.

Barton CVM, North PRJ (2001) Remote sensing of canopy light use efficiency using the Photochemical Reflectance Index: model and sensitivity analysis. Remote Sensing Envir 78 264-273.

Bernasconi L, Raddi S, Pippi I (2002) Vegetation and biochemical indices retrieved from airborne MIVIS and VIRS hyperspectral images of conifer and hardwood forest stands. SPIE 4484 253-261.

Bilger W, Bjorkman O, Thayer SS (1989) Light induced spectral absorbance changes in relation to photosynthesis and the epoxidation state of xanthophyll cycle components in cotton leaves. Plant Physiol 91 542-551.

Carter GA (1998) Reflectance wavebands and indices for remote estimation of photosynthesis and stomatal conductance in pine canopies. Remote Sensing Envir 63 61-72.

Carter GA, Jones JH, Mitchell RJ, Brewer CH (1996) Detection of solar-excited chlorophyll a fluorescence and leaf photosynthetic capacity using a Fraunhofer line radiometer. Remote Sensing Envir 55 89-92.

Carter GA, Theisen AF, Mitchell RJ (1990) Chlorophyll fluorescence measured using the Fraunhofer line-depth principle and relationship to photosynthetic rate in the field. Plant Cell Envir 13 79-83.

Cheng SX, Robinson DJ (2003) Nondestructive and rapid estimation of hardwood foliar nitrogen status using the SPAD-502 chlorophyll meter. Forest Ecology Manag 181 331-338.

Coops NC, Waring RH, Landsberg JJ (1998) Assessing forest productivity in Australia and New Zealand using a physiologically-based model driven with averaged monthly weather data and satellite-derived estimates of canopy photosynthetic capacity. Forest Ecology Manag 104 113-127.

D'Haese D, Vandermeiren K, Caubergs RJ, Guisez Y, De Temmerman L, Horemans N (2004) Non-photochemical quenching kinetics during the dark to light transition in relation to the formation of antheraxanthin and zeaxanthin. J Theoretical Biology 227 175-186.

Demmig-Adams B, Adams WW, Barker DH, Logan BA, Bowling DR, Verhoeven AS (1996) Using chlorophyll fluorescence to assess the fraction of absorbed light allocated to thermal dissipation of excess excitation. Physiol Plantarum 98 253-264.

Evain S, Flexas J, Moya I (2004) A new instrument for passive remote sensing. 2. Measurement of leaf and canopy reflectance changes at 531 nm and their relationship with photosynthesis and chlorophyll fluorescence. Remote Sensing Envir 91 175-185.

Flexas J, Escalona JM, Evain S, Gulias J, Moya I, Osmond CB, Medrano H (2002) Steady-state chlorophyll fluorescence (Fs) measurements as a tool to follow variations of net CO2 assimilation and stomatal conductance during water-stress in C-3 plants. Physiol Plantarum 114 231-240.

Gamon JA, Field CB, Bilger W, Bjorkman O, Fredeen AL, Penuelas J (1990) Remote sensing of the xanthophyll cycle and chlorophyll fluorescence in sunflower leaves and canopies. Oecologia 85 1-7.

Gamon JA, Field CB, Fredeen AL, Thayer SS (2001) Assessing photosynthetic downregulation in sunflower stands with an optically-based model. Photosynthesis Research 67 113-125.

Gamon JA, Penuelas J, Field CB (1992) A narrow wave band spectral index that tracks diurnal changes in photosynthetic efficiency. Remote Sensing Envir 41 35-44.

Gamon JA, Serrano L, Surfus JS (1997) The photochemical reflectance index: an optical indicator of photosynthetic radiation use efficiency across species, functional types, and nutrient levels. Oecologia 112 492-501.

Gamon JA, Surfus JS (1999a) Assessing leaf pigment content and activity with a reflectometer. New Phytologist 143 105-117.
Gamon JA, Surfus JS (1999b) Assessing leaf pigment content and activity with a reflectometer. New Phytologist 143 105-117.

Genty B, Briantais J-M, Baker NR (1989) The relationship between quantum yield of photosynthetic electron transport and quenching of chlorophyll fluorescence. Biochimica Biophysica Acta 990 87-92.

Gilmore AM, Shinkarev VP, Hazlett TL, Govindjee (1998) Quantitative analysis of the effects of intra-thylakoid pH and xanthophyll cycle pigments on Chlorophyll a fluorescence lifetime distributions and intensity in thylakoids. Biochemistry 37 13582-13593.

Holt NE, Zigmantas D, Valkunas L, Li X-P, Niyogi KK, Fleming GR (2005) Carotenoid cation formation and the regulation of photosynthetic light harvesting. Science 307 433-436.

Jacquemoud S, Ustin SL, Verdebout J, Schmuck G, Andreoli G, Hosgood B (1996) Estimating leaf biochemistry using the PROSPECT leaf optical properties model. Remote Sensing Envir 56 194-202.

Krause GH, Weis E (1991) Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: the basics. Annual Review Plant Physiol Plant Molecular Biology 42 313-349.

Lamb DW, Steyn-Ross M, Schaare P, Hanna MM, Silvester W, Steyn-Ross A (2002) Estimating leaf nitrogen concentration in ryegrass (Lolium spp.) pasture using chlorophyll red-edge: theoretical modelling and experimental observations. Int J Remote Sensing 23 3619-3648.

Landsberg JJ, Prince SD, Jarvis PG, McMurtrie RE, Luxmoore RJ, Medlyn BE (1996) Energy conversion and use in forests: an analysis of forest production in terms of radiation utilisation efficiency (e). In:The Use of Remote Sensing in the Modeling of Forest Productivity (eds Gholz HL, Nakane K, Shimoda H), pp. 273-298. Kluwer Academic, Dordrecht.

Moya I, Camenen L, Evain S, Goulas Y, Cerovic ZG, Latouche G, Flexas J, Ounis A (2004) A new instrument for passive remote sensing. 1. Measurements of sunlight-induced chlorophyll fluorescence. Remote Sensing Envir 91 186-197.

Müller P, Li XP, Niyogi KK (2001) Non-photochemical quenching. A response to excess light energy. Plant Physiol 125 1558-1566.

Nichol CJ, Huemmrich KF, Black TA, Jarvis PG, Walthall CL, Grace J, Hall FG (2000) Remote sensing of photosynthetic-light-use efficiency of boreal forest. Agricultural Forest Meteorology 101 131-142.

Penuelas J, Gamon JA, Fredeen AL, Merino J, Field CB (1994) Reflectance indices associated with physiological changes in nitrogen- and water-limited sunflower leaves. Remote Sensing Envir 48 135-146.

Penuelas J, Inoue Y (2000) Reflectance assessment of canopy CO2 uptake. Int J Remote Sensing 21 3353-3356.

Rohácek K (2002) Chlorophyll fluorescence parameters: the definitions, photosynthetic meaning, and mutual relationships. Photosynthetica 40 13-29.

Rohácek K, Barták M (1999) Technique of the modulated chlorophyll fluorescence: basic concepts, useful parameters, and some applications. Photosynthetica 37 339-363.

Rosema A, Snel JFH, Zahn H, Buurmeijer WF, Van Hove LWA (1998) The relation between laser-induced chlorophyll fluorescence and photosynthesis. Remote Sensing Envir 65 143-154.

Rosema A, Verhoef W, Schroote J, Snel JFH (1991) Simulating fluorescence light canopy interaction in support of laser-induced fluorescence measurements. Remote Sensing Envir 37 117-130.

Stylinski CD, Oechel WC, Gamon JA, Tissue DT, Miglietta F, Raschi A (2000) Effects of lifelong [CO2] enrichment on carboxylation and light utilisation of Quercus pubescens Willd. examined with gas exchange, biochemistry and optical techniques. Plant Cell Envir 23 1353-1362.

Zarco-Tejada PJ, Miller JR, Mohammed GH, Noland TL, Sampson PH (2000) Chlorophyll fluorescence effects on vegetation apparent reflectance: II. Laboratory and airborne canopy-level measurements with hyperspectral data. Remote Sensing Envir 74 596-608.

Zarco-Tejada PJ, Pushnik JC, Dobrowski S, Ustin SL (2003) Steady-state chlorophyll a fluorescence detection from canopy derivative reflectance and double-peak red-edge effects. Remote Sensing Envir 84 283-294.
Parole Chiave
FORESTE; PRODUTTIVITÀ PRIMARIA; BILANCIO DEL CARBONIO; TELERILEVAMENTO; FOTOSINTESI; FLUORESCENZA; PHOTOCHEMICAL REFLECTANCE INDEX; MODELLISTICA

Verso il telerilevamento del bilancio del carbonio della vegetazione: sviluppo di metodi innovativi

Università degli Studi di Bologna
Abstract
In base al Protocollo di Kyoto, tutte le Nazioni europee sono tenute a sviluppare un sistema per la stima dell'assorbimento di carbonio da parte della vegetazione. Tale quantificazione risulta però complessa a livello territoriale e regionale.
Le tecniche di telerilevamento (RS) si sono dimostrate di grande utilità nel monitoraggio delle risorse forestali a larga scala. L'analisi telerilevata si è peraltro in genere limitata alla quantificazione della struttura forestale, dell'indice di area fogliare e della frazione di luce intercettata.
Due nuovi sviluppi nel settore del telerilevamento potrebbero costituire però un più valido ausilio nello studio del bilancio del carbonio della vegetazione. Numerosi studi stanno a suggerire che misure dell'indice PRI (Photochemical Reflectance Index) e della fluorescenza naturale della clorofilla nelle bande di Fraunhofer possano essere impiegate per la quantificazione dell'efficienza di uso della luce e quindi della produttività primaria lorda, una componente importante del bilancio del carbonio.
Il progetto si ripropone di valutare criticamente entrambe le metodologie, attraverso una combinazione di studi ecofisiologici e telerilevamento. Modelli funzionali della foglia e dell'ecosistema verranno impiegati per formulare e testare ipotesi di lavoro quantitative. La riflettanza e la fluorescenza della vegetazione verranno misurate in continuo a livello di copertura tramite lo sviluppo di spettrometri da campo >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Federico MAGNANI Università degli Studi di BOLOGNA
Obiettivo del Programma di Ricerca
In ottemperanza al protocollo di Kyoto, tutti i paesi dell'Unione Europea sono tenuti a sviluppare un sistema nazionale per la stima dei sink e dei source di origine naturale o antropica (Art. 5). Inoltre l'inclusione degli assorbimenti di carbonio legati ad alcuni sistemi forestali, prevista dall' art. 3.3, richiede specificatamente la predisposizione di metodi trasparenti e verificabili di quantificazione del carbonio fissato. A riguardo, diversi problemi esistono tuttavia ancor oggi nella quantificazione dell' assorbimento di CO2 da parte della vegetazione forestale a scala territoriale e regionale.
Benché una griglia di stazioni di "eddy-covariance" copra oggi i diversi sistemi forestali europei, l'estrapolazione dei dati puntiformi di scambio netto dell'ecosistema (NEE) così raccolti è risultata di difficile realizzazione. Diversi modelli sono stati elaborati a tale scopo per produrre stime sia a livello nazionale che europeo. Questi tentativi hanno evidenziato pero' una carenza informativa soprattutto circa la variabilità interspecifica e il ruolo giocato da alcune variabili locali, in particolare la fertilità del suolo. Le tecniche di telerilevamento (RS) hanno dimostrato da tempo le loro potenzialità per il monitoraggio della funzionalità dei sistemi forestali sia su scala locale che regionale. In questo contesto, le tecniche di RS si sono però limitate finora a stime di struttura forestale, indice di area fogliare (LAI) e intercettazione della luce. Bench >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La stima della produttività primaria lorda (PPL) a livello regionale e globale è stata spesso basata sull'osservazione che la fotosintesi è il prodotto della luce assorbita e dell'efficienza d'uso della luce (epsilon; Landsberg et al. 1996). Tecniche di Remote sensing (RS) sono state ampiamente utilizzate per stimare il primo termine dell'equazione. L'efficienza d'uso della luce al contrario è generalmente considerata essere costante o più realisticamente modellata come funzione di parametri ambientali (Coops et al. 1998). Questo approccio, comunque, è noto per essere difficilmente praticabile a causa della mancanza di informazioni spaziali sulla fertilità e sulle potenzialità fotosintetica. Benché quest'ultima possa essere valutata sulla base del contenuto fogliare di azoto e clorofilla, sulla base dei dati di RS, l'approccio prevede errori ed incertezze metodologiche. In particolare, il contenuto di azoto fogliare può essere stimato tramite misure nella regione 1500-2500 nm (Jacquemoud et al. 1996; Bernasconi et al. 2002), con considerevoli difficoltà tecniche, mentre le misure di clorofilla forniscono una stima approssimativa che sembra essere più idonea per colture agrarie che per la vegetazione naturale (Lamb et al. 2002; Cheng et al. 2003).

Due approcci funzionali alternativi al problema sono stati proposti negli ultimi anni, basati su conoscenze dettagliate circa l'uso nei processi fotochimici della radiazione assorbita.
In condizioni di >>>