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!