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I
suoli rappresentano il maggiore serbatoio terrestre di carbonio
organico. Stime riportate in letteratura attribuiscono al suolo un
contenuto all'incirca di 1400-1500 Pg di C, rispetto ai circa 700
Pg presenti nell'atmosfera ed ai 500-600 Pg stimati per gli
organismi viventi terrestri. (Houghton R.A., 1995) E' opinione
diffusa è che le attività agricole contribuiscono ad alimentare il
contenuto atmosferico di CO2, ma la situazione reale è
che attualmente non si è in grado di definire esattamente le
dimensioni dei flussi di carbonio attraverso le piante, e quindi
attraverso il suolo.
Effettivamente,
osservando le stime riportate nella Seconda Comunicazione Nazionale
per la Convenzione Quadro sui Cambiamenti Climatici (1997), appare
evidente che il settore agricolo contribuisce largamente alle
emissioni antropogeniche di CH4 e N2O,
soprattutto a livello nazionale, dove rappresentavano
rispettivamente il 46% ed il 49% del totale nel 1990 (30% e 38% a
livello globale). Ci si riferisce ai dati del 1990 perché anno base
del Protocollo di Kyoto e lo stesso IPCC stimava per il 1996 che
l'agricoltura avrebbe contribuito al 50% ed al 70% delle emissioni
antropogeniche su scala globale, rispettivamente di CH4 e
N2O, e che sarebbe stata causa di un quinto
dell'aumento annuale delle emissioni di gas serra (UN-FCCC, 1997;
OECD, 1997). In figura 1
si possono osservare rispettivamente, la distribuzione delle
emissioni antropogeniche di gas serra (GHG) ai vari settori (a)
e specificamente per il settore agricolo, dovute alle diverse
attività (b).
Nella
già citata Comunicazione, quando si parla di emissioni
dall'agricoltura, si intendono tutte le emissioni di gas serra
connesse all'attività agricola, fatta eccezione per le emissioni
dovute alla combustione del carburante utilizzato nelle macchine
agricole, ed alle emissioni da liquami, comprese rispettivamente nel
settore energetico e dei rifiuti. Le emissioni del settore agricolo
sono state distinte in sei categorie principali:
·
fermentazione enterica: produzione di metano
nel corso della digestione di animali erbivori ruminanti: quella dei
non ruminanti è esigua;
·
gestione delle deiezioni: metano
e protossido di azoto generati dalla decomposizione delle deiezioni in
condizioni anaerobie o di scarsità di ossigeno;
·
coltivazione del riso: la decomposizione anaerobica del
materiale organico delle coltivazioni di riso soggette ad
inondazione produce metano,
che si propaga in atmosfera per ebollizione lungo la colonna
d'acqua, per diffusione attraverso l'interfaccia acqua/aria e
per trasporto attraverso le piante di riso;
·
suoli agricoli: le pratiche di irrigazione, le variabili
climatiche, la temperatura e l'umidità del suolo influenzano i
suoi livelli di emissione ed assorbimento di gas serra, soprattutto CH4
e N2O.
In queste categorie sono comprese anche le emissioni di protossido
d'azoto dovute all'uso di fertilizzanti azotati nella
coltivazione del riso. Non ci sono a tutt'oggi dati ufficiali da cui risultino le emissioni
di CO2 dai suoli;
·
incendi controllati: generalmente questo fenomeno è tipico
dei climi tropicali e viene utilizzato per la conversione delle
foreste a pascolo o suolo agricolo. Di solito sono fenomeni
positivi: controllano la crescita della vegetazione, rimuovono i
parassiti e le erbe infestanti, favoriscono i cicli dei nutrienti e
stimolano la crescita di nuova vegetazione per il pascolo.
Nonostante ciò, determinano emissioni di CH4,
CO, N2O e NOX, nonché CO2,
che però non viene considerata in quanto si assume che la stessa
quantità emessa dall'incendio sia poi riassorbita dalla
vegetazione ricresciuta l'anno successivo. In Italia, però, gli
incendi sono fenomeni non naturali attribuibili ad azioni antropiche
che portano conseguenze gravi (perdita di biomassa vegetale, facilità
di dilavamento dei nutrienti, perdita di humus, in sintesi
degradazione del substrato terrestre);
·
bruciatura
dei residui agricoli: anche in questo caso e per lo stesso motivo
riportato sopra si considerano soltanto le emissioni non-CO2
e comunque se i residui agricoli sono usati come combustibile,
devono essere riportati nel settore energetico.
Non
avendo a disposizione dati relativi alle emissioni di anidride
carbonica dai suoli, si sono finora limitate le considerazioni sulle
emissioni riguardanti il settore agricolo al metano ed al protossido
di azoto, per quanto riguarda le sostanze, mentre, per quanto
riguarda le fonti, alla fermentazione enterica, alle risaie e alla
bruciatura delle biomasse, lasciando nell'ombra la gestione del
territorio ed i suoi effetti sul ciclo del carbonio.
Gli
impegni che l'Italia si è assunta nell'ambito del protocollo di
Kyoto, sono stati resi ufficiali dalla Delibera CIPE 137/98. La
stessa delibera conferma quanto espresso nell'articolo 2 della
Convenzione, ossia: ".contribuire al raggiungimento
dell'obiettivo ultimo della Convenzione, ovvero di raggiungere la
stabilizzazione delle concentrazioni in atmosfera di gas ad effetto
serra ad un livello tale da prevenire interferenze antropogeniche
pericolose al sistema climatico; tale livello dovrebbe essere
raggiunto in un tempo sufficiente per permettere agli ecosistemi di
adattarsi naturalmente ai cambiamenti climatici, in modo da
assicurare che la produzione di cibo non sia messa in pericolo ed in
modo da permettere allo sviluppo economico di procedere in maniera
sostenibile".
In
base al suddetto articolo l'Italia ha adottato le "Linee
Guida" per la realizzazione di politiche e misure nazionali per la
riduzione delle emissioni dei gas serra. Le " Linee Guida",
approvate il 19 novembre 1998 dal Comitato Interministeriale per la
Programmazione Economica, individuano come obiettivi entro l'anno
2008 - 2012, la riduzione del 6,5% delle emissioni di CO2
rispetto a quelle del '90. Le " Linee Guida" prevedono una
serie di misure di mitigazione (sei azioni nazionali in tutto), tra
cui, interessanti per i nostri scopi, la riduzione delle emissioni
nei settori non energetici e l'assorbimento delle emissioni di
carbonio dalle foreste. I contenuti e le prospettive delle azioni
individuate dalle "Linee Guida" rendono chiaro come il
protocollo di Kyoto rappresenti, anche per l'Italia, una
possibilità per orientare le scelte del prossimo secolo su uno
sviluppo di qualità.
finalita'
della ricerca
Date
queste premesse e considerate le effettive necessità a livello
nazionale di uno studio approfondito sulle conseguenze delle
variazioni climatiche sull'agricoltura in Italia e del ruolo
stesso dell'agricoltura sul bilancio globale della CO2,
l'Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Piante ha proposto
la tematica trattata in questo progetto, nell'intento di offrire
un contributo nella costruzione di uno strumento utile per la
pianificazione dell'uso del suolo in funzione anche della
sostenibilità ambientale.
Le
motivazioni di questa ricerca si fondano, dunque, sulla necessità
di:
1)
definire quantitativamente, per l'ambiente mediterraneo, il ruolo
dell'agricoltura e del tipo di gestione del suolo sul bilancio
globale della CO2 e sui cambiamenti climatici globali;
2)
sviluppare un'analisi concreta delle potenzialità
dell'agricoltura come mezzo per la riduzione della concentrazione
di CO2 nell'atmosfera;
3)
finalizzare l'agricoltura e la gestione dei suoli italiani ad un
uso non dissipativo delle risorse, tale da risultare sostenibile ai
fini della conservazione degli equilibri globali e dei singoli
ecosistemi.
Più
in dettaglio gli obiettivi della ricerca prevedono:
Studiare
l'impatto dei differenti tipi di gestione del territorio sul ciclo
del carbonio e le emissioni di anidride carbonica dal suolo,
quantificando il fenomeno per diverse tipologie di ambiente
(copertura forestale naturale, pratiche di riforestazione,
coltivazioni, set-aside, zone marginali, etc.) e clima.
Individuare,
per l'ambiente mediterraneo ed in particolare per i suoli
italiani, un modello statistico-matematico che permetta di stimare
il coinvolgimento dei differenti comparti ambientali (biotici ed
abiotici) nel ciclo della sostanza organica e, nello specifico, nel
processo di mineralizzazione del carbonio organico. Il modello potrà
costituire un'indispensabile chiave di lettura per comprendere il
ruolo dei suoli di ambiente mediterraneo nello stoccaggio di
carbonio organico e quindi nel sequestro del carbonio dal comparto
atmosferico.
Fornire
dati validi sul contenuto in carbonio organico dei suoli italiani e
sulle dimensioni dei fenomeni di mineralizzazione/accumulo che hanno
avuto luogo in questo secolo e che caratterizzeranno i differenti
ecosistemi presenti sul territorio nei prossimi secoli.
Pervenire
all'individuazione delle pratiche e degli schemi di gestione dei
suoli che maggiormente permettano, da una parte, di ridurre le
emissioni di CO2 e, dall'altra, di aumentare la
potenzialità dei suoli di sequestrare e conservare il carbonio in
forma umificata.
Costruire
i modelli
previsionali sull'evoluzione dei potenziali di sequestro del
carbonio in suoli agrari e forestali ambientali, sulla base della
integrazione di dati climatici, pedologici e biochimici.
BREVE
descrizione della ricerca articolata nei tre anni
Primo
anno
Realizzazione
di un database per l'acquisizione di dati sulla quantità e la
qualità della sostanza organica dei suoli italiani. Acquisizione di
modelli statistico-matematici (es: Century Model, etc.) per
l'analisi delle dinamiche del ciclo del carbonio in suoli agricoli
e forestali. Individuazione
di aree significative (parcelle sperimentali preesistenti, sistemi
naturali ed artificiali di cui si conosce la gestione pregressa) su
cui portare avanti prove di campo per la validazione dei modelli.
Messa a punto ed acquisizione di metodi per lo studio delle
cinetiche di accumulo/mineralizzazione della sostanza organica nel
suolo.
Secondo
anno
Prove
in laboratorio ed in campo per lo studio delle cinetiche di
accumulo/mineralizzazione della sostanza organica in suoli di
diversa origine e vocazione. Applicazione dei modelli statistico -
matematici per lo studio delle capacità di
dissipazione/acquisizione di carbonio dei diversi ecosistemi in
esame.
Terzo
anno
Analisi
dell'influenza sui fenomeni di accumulo/mineralizzazione del
materiale organico nei suoli delle differenti variabili chimiche,
fisiche e biotiche (caratteristiche pedologiche, temperatura umidità,
esposizione, caratteristiche chimiche della matrice organica,
diversità di composizione delle comunità microbiche di saprofiti,
etc.). Calibrazione dei modelli con i dati relativi agli esperimenti
di campo. Validazione dei modelli e studio della loro applicabilità
nelle diverse realtà italiane. Applicazione dei modelli per la
valutazione (e la previsione) dell'efficacia di pratiche e schemi
di gestione dei suoli nel ridurre, a livello nazionale, le emissioni
di CO2 e nel "sequestrare" CO2 atmosferica
.
LAVORO
SVOLTO
In
generale il lavoro del I anno del Progetto, è stato quello di
studiare gli scambi di anidride carbonica tra i microrganismi del
suolo e l'atmosfera, attraverso l'osservazione approfondita
degli indicatori biochimici, generalmente utilizzati per l'analisi
della fertilità dei suoli. Sono stati trattati dati relativi a
suoli agrari (lavorazione profonda e superficiale) e suoli
forestali, a diversa copertura vegetale (aree naturali, riforestate,
prati- pascoli, ecc.) relativi ad alcune aree del Nord, Centro e Sud
Italia e corrispondenti a circa 160 campioni. Ognuno dei suoli
considerati è stato classificato con un'opportuna scheda
identificativa, che permette di ricavare informazioni relativamente
al tipo di suolo, al sito di giacitura e alla coltura o specie
vegetale presente, alla località e alla profondità in cui il
prelievo è stato effettuato.
È
stata inoltre effettuata una prima analisi statistica dei dati,
suddivisi in base al sito ed alla profondità del prelievo, tesa a
calcolare un insieme di indicatori statistici di tipo descrittivo
(media campionaria e deviazione standard), supportati da misure di
correlazione empirica (figura
3), calcolate relativamente ad alcuni dei parametri rilevati
(sostanza organica, misure di respirazione basale e cumulativa).
OBIETTIVI
RAGGIUNTI
Completamento
della realizzazione di un database per l'acquisizione di dati
sulla quantità e la qualità della sostanza organica dei suoli
italiani: sono state individuate aree significative sparse in tutto
il territorio italiano e raccolti circa 500 campioni in totale,
comprensivi di aree a diversa destinazione d'uso e con copertura
vegetativa variabile. Sono state effettuate prove in laboratorio per
lo studio delle cinetiche di accumulo/mineralizzazione della
sostanza organica in suoli di diversa origine e vocazione
utilizzando le metodologie classiche di caratterizzazione della
fertilità dei suoli.
Acquisizione
e applicazione di modelli statistico - matematici per l'analisi
delle dinamiche del ciclo del carbonio in suoli agricoli e
forestali: è stata effettuata una approfondita ricerca
bibliografica sull'applicazione dei più comuni modelli utilizzati
per l'analisi del bilancio del carbonio nel suolo. Per gli stessi
modelli sono state effettuate delle prove di applicazione scegliendo
differenti variabili chimiche della matrice organica, fisiche e
biotiche (caratteristiche pedologiche, temperatura, umidità,
esposizione, diversità di composizione delle comunità microbiche,
etc.), con lo scopo di ottenere informazioni sulla loro influenza
sui fenomeni di accumulo/mineralizzazione del materiale organico nei
suoli.
Il
lavoro svolto durante il primo anno di attività del progetto
Climagri è stato oggetto di una elaborazione presentata ad Erice
(TP) nell'ambito del Convegno del Cinquantenario SISS - Società
Italiana della Scienza del Suolo -"L'Emergenza Suolo- Erice,
16-22 maggio 2001. Il titolo del lavoro è"Protocollo
di Kyoto: prime valutazioni a livello nazionali sul contributo di
suoli agrari e forestali all'arricchimento di CO2
dell'atmosfera" (allegato
1) ed entrato a far parte della Collana Climagri come
Pubblicazione n°2.
bibliografia
essenziale
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1-10 December 1997) Kyoto protocol to the united nations framework
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Houghton
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Vance
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Soil Biol. Biochem. 19: 703-707.
DOCUMENTo
- PRESENTAZIONE
PROTOCOLLO DI
KYOTO :
PRIME VALUTAZIONI A LIVELLO NAZIONALE SUL CONTRIBUTO DI SUOLI AGRARI E FORESTALI
ALL'ARRICCHIMENTO DI CO2 DELL'ATMOSFERA
[280 kb]
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