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Ricerca 2.4 PROGETTO FINALIZZATO CAMBIAMENTI CLIMATICI E AGRICOLTURA "CLIMAGRI" SOTTOPROGETTO
2 - Agricoltura italiana e cambiamenti climatici Impatto ambientale dei principali sistemi colturali in aree di collina in relazione ai cambiamenti climatici Responsabile della ricerca : Dott. Pierpaolo Roggero - Dip. di Scienza Ambientali e delle produzioni Vegetali - Università Politecnica delle Marche Via Brecce Bianche 60131 Ancona Finalità
della ricerca In
Italia si svolgono numerose ricerche sulle relazioni quantitative tra
sistemi colturali e processi bio-fisici legati all'impatto ambientale
(erosione del suolo, lisciviazione dei nutrienti) in ambienti collinari.
Nelle Marche, sono operativi alcuni dispositivi per il monitoraggio, su
scala parcellare e di sottobacino imbrifero, dell'erosione del suolo, del
deflusso superficiale e delle perdite dei nutrienti. In Emilia Romagna,
sono disponibili su alcuni bacini imbriferi serie storiche di dati
climatici e dettagliate informazioni sull'uso del suolo nel territorio
collinare. I
processi biofisici coinvolti nelle interazioni tra sistemi colturali e
risorse naturali (suolo e acqua) costituiscono un elemento essenziale, pur
non esclusivo, per la definizione di strategie decisionali finalizzate a
valorizzare gli aspetti ecologici dell'attività agricola, come emerge
dalla crescente consapevolezza nella società dei nuovi ruoli assegnati
all'agricoltura. La
novità della ricerca proposta, rispetto all'attività finora svolta,
consiste nella formalizzazione delle conoscenze acquisite con la
sperimentazione di campo, attraverso modelli matematici sulle relazioni
tra sistemi colturali e ambiente bio-fisico nella collina italiana e la
loro applicazione a specifiche realtà territoriali. L'obiettivo
finale è quello di realizzare uno
strumento di supporto alle decisioni per la pianificazione dell'uso
sostenibile delle risorse agricole e territoriali in collina, con
particolare riferimento ai futuri scenari climatici ipotizzati per il
nostro paese. Gli
strumenti disponibili per la realizzazione di studi quantitativi sulle
interazioni tra clima, sistemi colturali e risorse naturali sono
normalmente costituiti da campi sperimentali e modelli matematici di
simulazione dei sistemi colturali. In questa ricerca, i due approcci
saranno integrati con sistemi
informativi geografici (GIS) e con simulazioni relative ai possibili
scenari climatici riferiti a specifici contesti ambientali e
socio-economici. In tal modo si intendono anche valorizzare le
informazioni già disponibili sul territorio, riservando alla
sperimentazione parcellare e al monitoraggio agro-ambientale il ruolo di
favorire la comprensione dei processi bio-fisici che regolano l'impatto
del clima e dei sistemi colturali sulle risorse naturali. Descrizione
della ricerca La
ricerca è orientata all'uso di modelli per la simulazione dei sistemi
colturali, integrati attraverso sistemi informativi geografici con banche
di dati territoriali, agronomici e climatici. Le
unità di ricerca che operano sugli scenari
di cambiamento climatico forniranno i dati su cui eseguire le
simulazioni, mentre i dati pedologici e ambientali saranno acquisiti
attraverso le banche dati regionali e i risultati di progetti già
realizzati dai gruppi di ricerca coinvolti nella scheda. Le
aree oggetto di studio ricadono
in alcune zone vulnerabili della collina
emiliana e marchigiana caratterizzate da dissesto idrogeologico, come
conseguenza di massicce distribuzioni di fertilizzanti e/o insufficiente
sistemazione idraulica dei terreni, che predispone il suolo a fenomeni di
ruscellamento, erosione e movimenti di massa. Già oggi questi fenomeni
costituiscono emergenze ambientali insostenibili per la società, che i
futuri scenari climatici potrebbero ulteriormente aggravare. Per
lo studio dell'impatto dei sistemi colturali sugli equilibri
idrogeologici, si utilizzeranno due modelli di simulazione:
"Criteria" e "CropSyst watershed". Il primo è adatto per
applicazioni a scala territoriale, il secondo è più efficace per analisi
di dettaglio alla scala di campo. La taratura dei modelli verrà
effettuata utilizzando i dati sperimentali acquisiti dal DIBIAGA e dall'ISCI
nel corso del P.F. "PANDA" e dall'ARPA-SMR nel corso del progetto
SINA. Il DIBIAGA utilizzerà anche una raccolta di dati su sistemi
colturali, deflusso superficiale, erosione del suolo e perdite di
nutrienti, ottenuti da un monitoraggio in corso da oltre tre anni in due
sottobacini imbriferi della collina interna marchigiana. Per
applicare i modelli alla scala di territorio in ambiente collinare si
provvederà a realizzare, per i modelli citati, le funzioni necessarie
alla gestione integrata dei flussi idrici, attraverso lo sviluppo di
modelli digitali del terreno (DEM) e la messa a punto di funzioni proprie
della dinamica di bacino. Le simulazioni saranno effettuate su due serie
di 50 anni, di cui la prima ricavata dalla climatologia corrente e la
seconda dagli ipotetici futuri scenari meteorologici. L'analisi
statistica dei risultati, ove attuabile, sarà orientata a valutare la
sensibilità dei sistemi colturali considerati e a ricercare le tecniche
di produzione a minor impatto ambientale per le aree vulnerabili. L'integrazione
di modelli matematici con modelli per la gestione del territorio (Criteria)
permetterà di definire aree vulnerabili alla luce delle nuove situazioni
agro-climatiche e di fornire strumenti decisionali per la definizione di
strategie per lo sviluppo di nuovi sistemi colturali sostenibili. La
ricerca prevede un periodo di lavoro di tre anni, secondo una successione
descritta sinteticamente di seguito: 1°
anno Attività
di progetto e coordinamento con le UR addette allo studio di scenari
climatici (FMA Firenze); Definizione
degli standard operativi in relazione all'organizzazione degli archivi
dati e dei modelli; Adattamento
dei modelli di simulazione alle caratteristiche delle aree geografiche
oggetto di studio; Struttura
e sviluppo del SW operativo; Aggiornamento
degli archivi di dati agronomici ed ambientali, attraverso il rilevamento
nei siti Marchigiani ed Emiliani di nuovi dati sulle colture (produzioni e
contenuto di N e P) e sui deflussi superficiali. 2°
anno Sviluppo
del SW operativo; Acquisizione
dati provenienti dalle UR addette allo studio di scenari climatici e
previsioni stagionali; Taratura
delle procedure; Simulazioni
di possibili scenari agronomici. 3°
anno Analisi
dei risultati delle simulazioni; Trasferimento
della metodologia e dei prodotti della ricerca all'unità di
coordinamento e documentazione; Produzione
di cartografie e rapporti; Divulgazione
dei risultati sarà curata da una specifica linea di ricerca nell'ambito
del Sottoprogetto 3 e anche tramite convegni e riviste specializzate. L'integrazione
di modelli di simulazione, banche dati territoriali, sistemi informativi
territoriali, previsioni meteorologiche e modelli di comportamento,
consente di valutare la sensibilità dei diversi sistemi colturali a nuovi
scenari e la dinamica spazio-temporale delle aree vulnerabili. La messa a
punto di metodologie e di strumenti SW, la realizzazione di nuove banche
dati e strati informativi territoriali, costituiranno un patrimonio
tecnologico utile per l'applicazione di studi analoghi in altre aree del
territorio nazionale e per la valutazione di nuovi scenari relativi alle
interazioni clima-suolo-sistema colturale. Obiettivi
del primo anno Verifica
della funzionalità dei modelli "Criteria"
e "Cropsyst
watershed"
per estrapolazioni su scala territoriale (bacino del Reno in Emilia
Romagna e sottobacini del Misa nelle Marche) dei dati sperimentali e di
monitoraggio acquisiti dal DIBIAGA, dall'ISCI e dall'ARPA-SMR. Aggiornamento
e adattamento delle basi di dati agronomici ed ambientali, attraverso il
rilevamento di nuovi dati sulle colture (produzioni e contenuto di N e P)
e il monitoraggio dei deflussi superficiali nei siti marchigiani. Sviluppo
di modelli digitali del terreno (DEM) e messa a punto di funzioni proprie
della dinamica di bacino per i modelli matematici, necessarie per
l'integrazione con il GIS. Interazione
con la UR sulle "Analisi climatiche e scenari futuri" proposta dalla Fondazione per
la Meteorologia Applicata (FMA) di Firenze per l'acquisizione dei dati
climatici. Bibliografia
essenziale Petersen
G.W., Bell J.C., Nielsen G.A., Robert P.C., 1995. Geographic Information
Systems in Agronomy. Advances
in Agronomy.
Vol. 55, 67-111. Roggero
P.P. e Bellon S., 1999. Sistemi colturali di collina e problemi
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Relazione introduttiva presentata al XXXII Convegno annuale della Società
Italiana di Agronomia, Ancona, 15-18 settembre 1998. Roggero,
P.P., Pistelli, E., Toderi, M., 1997. Perdite di fosforo per erosione
idrica: stima della frazione biodisponibile con il "Pi test". Rivista di Agronomia, 3 suppl., 799-807. Roggero,
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J., 1997. La qualité de l'eau : quels problèmes et quelles
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Riou, C. Bonhomme, R., Chassin, P., Neveu, A., Papy, F. (ed.),
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C.O., Martin S.A., Campbell G.S. 1992. CROPSYST, a cropping system
simulation model: water/nitrogen budgets and crop yield. Agric. Syst. 46, 335-349. DOCUMENTI *
II°
Workshop Roma 3-4 / 04 / 2003 * Scheda informativa sull'attività al 30/04/2003
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