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Uso di colture energetiche Uso di colture energetiche per il ripristino ambientaleper il ripristino ambientale
Anna BenedettiAnna Benedetti
Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in AgricolturaAgricoltura
Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle PiantePiante
Via della Navicella 2, - 00184 Roma, ItalyVia della Navicella 2, - 00184 Roma, Italyteltel: 06/7008721 - : 06/7008721 - faxfax: 06/7005711: 06/7005711e-maile-mail: : anna.benedetti@entecra.itanna.benedetti@entecra.it
Colture a scopo energetico e ambienteColture a scopo energetico e ambiente
L’ultimo decennio è stato L’ultimo decennio è stato caratterizzato dalla comparsa a caratterizzato dalla comparsa a livello internazionale di numerosi livello internazionale di numerosi documenti sulla conservazione del documenti sulla conservazione del suolo.suolo.
Strategia tematica per la Strategia tematica per la conservazione del suolo di recente conservazione del suolo di recente approvazioneapprovazione
Multifunzionalità del suolo è stata Multifunzionalità del suolo è stata
messa in relazione alla messa in relazione alla
competizione che le diverse attività competizione che le diverse attività
antropiche portano a fare dell’uso antropiche portano a fare dell’uso
del suolo stesso specie in situazioni del suolo stesso specie in situazioni
di spazi esigui come l’Italia di spazi esigui come l’Italia
Doran e Parkin (1994)
“La capacità del suolo di interagire con l’ecosistema per mantenere la produttività biologica, la qualità ambientale e
promuovere la salute animale e vegetale”
DEFINIZIONI DELLA QUALITÀ DEL SUOLO
Un corretto uso del suolo non può Un corretto uso del suolo non può
prescindere dalla valutazione delle prescindere dalla valutazione delle
potenzialità che ciascun suolo può potenzialità che ciascun suolo può
esprimere in funzione dell’obiettivo esprimere in funzione dell’obiettivo
che ciascuna attività antropica va a che ciascuna attività antropica va a
perseguireperseguire
DEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDESERTIFICAZIONE DEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDESERTIFICAZIONE
erosionecaratteristichechimiche e biologiche
economici
caratteristiche fisiche e idrologiche
caratteristiche biologichefattori socio-
climatici
geologicilitologici
morfologici
EMERGENZA SUOLO
DEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDESERTIFICAZIONE DEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDESERTIFICAZIONE
erosionecaratteristichechimiche e biologiche
economici
caratteristiche fisiche e idrologiche
caratteristiche biologichefattori socio-
erosionecaratteristichechimiche e biologiche
economici
caratteristiche fisiche e idrologiche
caratteristiche biologichefattori socio-
caratteristichechimiche e biologiche
economici
caratteristiche fisiche e idrologiche
caratteristiche biologichefattori socio-
climatici
geologicilitologici
morfologiciclimatici
geologicilitologici
morfologici
EMERGENZA SUOLO
FATTORI ANTROPICIFATTORI NATURALI
DEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDESERTIFICAZIONE DEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDESERTIFICAZIONE
erosionecaratteristichechimiche e biologiche
economici
caratteristiche fisiche e idrologiche
caratteristiche biologichefattori socio-
climatici
geologicilitologici
morfologici
EMERGENZA SUOLO
DEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDESERTIFICAZIONE DEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDEGRADAZIONEDESERTIFICAZIONE
erosionecaratteristichechimiche e biologiche
economici
caratteristiche fisiche e idrologiche
caratteristiche biologichefattori socio-
erosionecaratteristichechimiche e biologiche
economici
caratteristiche fisiche e idrologiche
caratteristiche biologichefattori socio-
caratteristichechimiche e biologiche
economici
caratteristiche fisiche e idrologiche
caratteristiche biologichefattori socio-
climatici
geologicilitologici
morfologiciclimatici
geologicilitologici
morfologici
EMERGENZA SUOLO
FATTORI ANTROPICIFATTORI NATURALI
FisicheFisiche ChimicheChimiche IdrologicheIdrologiche SocialiSociali
Elevati rischi di erosione
Bassa capacità di fissazione di potassio
Bassa capacità di ritenzione idrica
Bassa capacità produttiva
Limitato spessore del profilo
Bassa capacità di scambio cationico
Forte squilibrio idrico
Media capacità produttiva
Difetti di struttura Elevato rischio di tossicità da alluminio
Bassa permeabilità Difficoltà nelle lavorazioni
Elevata pietrosità o rocciosità
Forte carenza di elementi nutritivi
Elevati difetti di drenaggio
Insufficiente viabilità
Morfologia Elevata carenza di sostanza organica
Pericoli di inondazione
Insufficienza di altre strutture
Elevata salinità Inquinamenti
Alcune fra le principali limitazioni della qualità dei suoliAlcune fra le principali limitazioni della qualità dei suoli
La strategia tematica ha focalizzato l’attenzione La strategia tematica ha focalizzato l’attenzione
su una serie di problematiche che spaziano da:su una serie di problematiche che spaziano da:
- erosione idrica- erosione idrica
- perdita di sostanza organica- perdita di sostanza organica
- inquinamento localizzato e diffuso- inquinamento localizzato e diffuso
- salinità - salinità
- compattazione superficiale e profonda - compattazione superficiale e profonda
- perdita di biodiversità- perdita di biodiversità
- rischio idrogeologico ecc. - rischio idrogeologico ecc.
Degradazione antropica nei diversi Paesi del mondo Degradazione antropica nei diversi Paesi del mondo (ha10(ha1066) e principali fattori che la determinano) e principali fattori che la determinano
DeforestazioneDeforestazione
Eccessivo pascoloEccessivo pascolo
Pratiche agricolePratiche agricole
Totale aree degradate = 1.193Totale aree degradate = 1.193
Forme e diffusione (ha10Forme e diffusione (ha1066) dei principali tipi di ) dei principali tipi di degradazione fisica di origine antropica nel degradazione fisica di origine antropica nel
mondomondo
CompattazioneCompattazione
SommersioneSommersione
Subsistenza di suoli organiciSubsistenza di suoli organici
Totale = 83.3Totale = 83.3
Forme di diffusione (ha10Forme di diffusione (ha1066) della degradazione ) della degradazione idrica di origine antropicaidrica di origine antropica
Erosione superficiale
Erosione profonda
Totale = 1093.9
Forme e diffusione della degradazione eolica di Forme e diffusione della degradazione eolica di origine antropica (ha 10origine antropica (ha 1066))
Erosione superficiale
Deformazione del terreno
Trasporto
Totale = 548.3
Forme di diffusione (ha10Forme di diffusione (ha1066) della degradazione ) della degradazione chimica di origine antropicachimica di origine antropica
Perdita di nutrientiPerdita di nutrienti
SalinizzazioneSalinizzazione
InquinamentoInquinamento
AcidificazioneAcidificazione
Totale = 239.1Totale = 239.1
I I cicli antropicicicli antropici di di salinizzazionesalinizzazione sono da sono da
ricondurre ad una non corretta gestione ricondurre ad una non corretta gestione
del territorio da parte dell’uomo (ad del territorio da parte dell’uomo (ad
esempio: irrigazione con acque improprie esempio: irrigazione con acque improprie
o errate tecniche di coltivazione). o errate tecniche di coltivazione).
I I cicli antropicicicli antropici di di salinizzazionesalinizzazione sono da sono da
ricondurre ad una non corretta gestione ricondurre ad una non corretta gestione
del territorio da parte dell’uomo (ad del territorio da parte dell’uomo (ad
esempio: irrigazione con acque improprie esempio: irrigazione con acque improprie
o errate tecniche di coltivazione). o errate tecniche di coltivazione).
il il sovrapascolamentosovrapascolamento, che determina un’alterazione , che determina un’alterazione del naturale bilancio e metabolismo dei composti del naturale bilancio e metabolismo dei composti presenti nella vegetazione naturale e nel suolo; presenti nella vegetazione naturale e nel suolo;
deforestazionedeforestazione, che determina un mutamento nella , che determina un mutamento nella dinamica dell’acqua nel paesaggio e, soprattutto negli dinamica dell’acqua nel paesaggio e, soprattutto negli ambienti a clima arido, può condurre ad un accumulo ambienti a clima arido, può condurre ad un accumulo di sali nel suolo;di sali nel suolo;
la la contaminazione chimicacontaminazione chimica per deposizioni per deposizioni atmosferiche, uso di prodotti fitosanitari in atmosferiche, uso di prodotti fitosanitari in agricoltura, fertilizzazioni, sversamenti accidentali, agricoltura, fertilizzazioni, sversamenti accidentali, ecc.ecc.
Tra gli effetti più importanti dell’Tra gli effetti più importanti dell’incendioincendio
ricordiamo (Fisher & Binkley, 2000):ricordiamo (Fisher & Binkley, 2000):
la perdita di nutrienti;la perdita di nutrienti;
le variazioni della disponibilità di nutrienti le variazioni della disponibilità di nutrienti
per le piante;per le piante;
l’erosione;l’erosione;
le variazioni dell’infiltrazione;le variazioni dell’infiltrazione;
l’influenza sull’attività microbica.l’influenza sull’attività microbica.
Negli ultimi venti anni numerosi studi hanno
permesso di stabilire che le piante sono in grado di
svolgere funzioni utili per rimuovere sostanze
inquinanti da suolo, terreni umidi, acque ed aria.
F I T O R I M E D I OF I T O R I M E D I O
Piante con funzione di tolleranza verso la tossicità degli
inquinanti
Piante dotate di meccanismi che permettono di assorbire un
inquinante, trasportandolo nel suo interno e confinandolo in
un compartimento per disattivare la sua tossicità sia mediante
la sua completa o parziale degradazione metabolica, oppure
mediante il suo sequestro (per esempio attraverso
complessazione ed insolubilizzazione)
Gli inquinanti entrano nelle piante attraverso un
processo di assorbimento sulla superficie radicale. In
una prima fase le molecole che sono vicine a zone di
questa superficie, in cui si trovano derivati di fosfati,
pectine, altri polisaccaridi e proteine, sono sottoposte a
varie forze attrattive che le avvicinano e le concentrano
trattenendole con debolissimi legami chimici.
Assorbimento di nutrienti ed inquinanti a livello radicale
Gli impegni che l’Italia si è assunta nell’ambito del protocollo di Kyoto, sono stati resi ufficiali dalla
Delibera CIPE 137/98.
L’obiettivo nazionale di riduzione delle emissioni dei
gas serra stabilito dal Protocollo di Kyoto impone che
nel periodo 2008-2012 le emissioni di gas serra siano
ridotte del 6.5%, rispetto al 1990, ossia non potranno
superare i 487,1 Mt CO2 eq, a fronte di una stima
tendenziale delle emissioni al 2010 di 579,7 Mt CO2
eq.
L’entità dei processi di mineralizzazione NON dipende dalla quantità di sostanza organica contenuta nel terreno, ma più frequentemente da altri fattori che influenzano le condizioni in cui operano i microrganismi (principalmente temperatura e umidità). I valori dell’ultima colonna in Tabella, rappresentano il rapporto tra l’attività di mineralizzazione in campo e la quantità di sostanza organica del suolo. Tali valori mostrano una mineralizzazione spinta nei terreni agrari sottoposti a pratiche agronomiche, al contrario i fenomeni di mineralizzazione appaiono limitati tanto più fortemente quanto più i sistemi sono naturali.
0,34*104
1,55 *104
1,51 *104
Sostanza Organica
(mg C*kg-1suolo)
4,63
8,17
9,17
Entità della Mineralizzazione
(mg C-CO2*kg-1suolo)
Suoli agrari
Suoli a prato-pascolo
Suoli Forestali
Tipologia di Suolo (strato
superficiale)
Rapporto Mineralizz /S.O.
6,07 *10-4
5,27 *10-4
13,62 *10-4
Agricoltura e sequestro del carbonio nel suolo
Per quanto riguarda l’Italia è previsto un “gap” da colmare di
92,6 Mt CO2 eq. E’ sorprendente fare due conti: se 1 ha (strato
arabile di 40 cm) è composto da 5x106 kg di suolo e se la SAU in
Italia corrisponde a 13x106 ha, la diminuzione o l’incremento di
un semplice 0,1% di C nel suolo (corrispondente a 5x103 kg di C,
ossia 1,83x104 kg di CO2 per ettaro) equivale, a livello dei soli
suoli agricoli nazionali, a 238 Mt CO2 eq, che come ordine di
grandezza è circa la metà delle emissioni totali nazionali previste
come obiettivo.
La situazione in Italia
GAS SERRAGAS SERRA COCO22 CHCH44 N2ON2OTOTALETOTALE
(in Mt CO(in Mt CO22 eq. eq. 100)100)
Emissioni nazionaliEmissioni nazionali 442442 2.52.5 0.170.17 548548
Emissioni dellUE- 15Emissioni dellUE- 15 32863286 24.724.7 0.930.93 40914091
Peso dell’Italia su UE- 15 Peso dell’Italia su UE- 15 (%)(%) 13.513.5 10.810.8 18.718.7 13.413.4
Emissioni mondialiEmissioni mondiali 2016720167 375375 17.9117.91 3359533595
Peso dell’UE- 15 Peso dell’UE- 15 sul totale mondiale (%)sul totale mondiale (%) 16.316.3 6.66.6 5.25.2 12.212.2
Peso dell’Italia Peso dell’Italia sul totale mondiale (%)sul totale mondiale (%) 2.22.2 0.60.6 1.01.0 1.61.6
Emissioni Nazionali, Europea e Mondiale dei tre principali gas serra. (Fonte: Libro bianco del Ministero dell’ambiente, 1997).
Quanto possono contribuire le formazioni forestali al bilancio complessivo della CO2 nell’atmosfera?
le micro-retimicro-reti, dove si trovano i microrganismi (batteri, alghe,
lieviti e funghi) e la microfauna, legati alla pellicola d’acqua
nelle porosità del suolo, alla rizosfera e alla lettiera. Queste
reti svolgono un ruolo fondamentale a livello locale,
partecipando alla formazione di associazioni simbiotiche di
specie ed esercitando funzioni indispensabili per
l’ecosistema, sebbene in un’area d’azione assai ristretta,
nell’ordine di qualche centimetro cubico. Il tempo di sviluppo
di una sequenza successionale (“tempo ecologico”) è
nell’ordine di giorni o mesi; il “tempo di turnover biologico” .
le meso-retimeso-reti, dove interagiscono i cosiddetti “trasformatori della lettiera” (mesofauna, forme larvali di macrofauna), che hanno funzioni di regolazione e disseminazione delle micro-reti, di apertura e rivestimento dei microcanali di aerazione del suolo, di triturazione e digestione della materia organica in decomposizione (che aumenta la superficie attaccabile dalle micro-reti) e di formazione di complessi organici ed organo-minerali, sequestrando alcune sostanze e mobilizzandone altre. L’ordine di grandezza spaziale varia da qualche centimetro a pochi metri; il tempo ecologico varia da una settimana a qualche mese, il tempo di turnover biologico da giorni a mesi.
le macro-retimacro-reti, che includono i cosiddetti “ingegneri del suolo”
(come termiti, formiche e lombrichi), in grado di spostarsi
liberamente nel suolo. Essi hanno la capacità di poter
modificare in modo notevole anche ampi tratti di terreno (si
pensi all’impatto sul territorio di un termitaio), scavando cavità
che permettono una circolazione agevolata dell’acqua,
consumando in misura rilevante la sostanza organica in
decomposizione e controllando in numero e qualità le
sottostanti reti. Il tempo ecologico varia da qualche settimana a
mesi, quello di turnover biologico impiega dei mesi, anche degli
anni.
Quanto possono contribuire le colture a scopo energetico ed in particolare l’arboricoltura da legno al :
- alla conservazione della biodiversità del suolo?
- al contrasto di erosione di sostanza organica? - alla formazione di nuovo suolo?
- al disinquinamento di suoli e acque interessati dalla presenza di inquinanti chimici (metalli pesanti, composti organici di sintesi, eccesso di nutrienti ecc.)?
- al ripristino ambientale per scopi ricreativi?
B’PD’
E°E*
D’ = danno marginale, B’P = beneficio marginale privato; E* = inquinamento ottimale; E° = inquinamento che si manifesta senza intervento
DanniBenefici
Modello economico di valutazione del danno-beneficio
L’ambiente è un bene non rinnovabile che va quindi L’ambiente è un bene non rinnovabile che va quindi
conservato e questo ha un costo. Nel caso conservato e questo ha un costo. Nel caso
dell’agricoltura ci troviamo di fronte ad una pratica dell’agricoltura ci troviamo di fronte ad una pratica
irrinunciabile per l’uomo in quanto da questo ne trae irrinunciabile per l’uomo in quanto da questo ne trae
il suo sostentamento e questo ha un costo non solo il suo sostentamento e questo ha un costo non solo
monetario ma anche di usura dell’ambiente.monetario ma anche di usura dell’ambiente.
Nel caso delle colture a scopo energetico questo Nel caso delle colture a scopo energetico questo
concetto può essere ribaltato individuando un concetto può essere ribaltato individuando un
beneficio laddove normalmente si configura un beneficio laddove normalmente si configura un
danno! danno!
B’PD’
E°E*
D’ = danno marginale, B’P = beneficio Marginale Privato; E* = inquinamento ottimale; E° = inquinamento che si manifesta senza intervento
Sfruttamento Ripristino
DanniBenefici
D’ = vantaggio marginale, B’P = vantaggio marginale privato;
E* = vantaggio ambientale ottimale;
E° = vantaggio che si manifesta senza intervento
Grazie per l’attenzione!
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