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Ricerca 2.5

PROGETTO FINALIZZATO CAMBIAMENTI CLIMATICI E AGRICOLTURA "CLIMAGRI"

SOTTOPROGETTO 2 - Agricoltura italiana e cambiamenti climatici

TEMATICA 2.5:

Ruolo attivo dell'agricoltura nei processi di mitigazione del cambiamento globale ( riduzione dell'emissione di CO₂, sostanza  organica del suolo, ecc.. )

Responsabile della ricerca : Dott.ssa Anna Benedetti - Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Piante

FINALITA DI RICERCA

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.

Crontrollo dei fattori di processo nella metabolizzazione mineralizzativa-umificativa della sostanza organica, includendo la qualità dei substrati, e le condizioni fisiche e chimiche.

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.

Individuare i cicli delle biomasse e necromasse, loro relazioni con i tipi vegetazionali e loro effetti sul sequestro del carbonio.

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.

Sviluppare un'analisi concreta dei mezzi programmatici disponibili per far si che la coltivazione dei suoli possa contribuire alla riduzione dell'effetto serra piuttosto che al suo aumento.

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 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.

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 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

obiettivo dettagliato del 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, NCSoil, 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 (sarà fondamentale, a tale riguardo, la collaborazione delle Regioni al fine di individuare aree sensibili da includere nello studio). Messa a punto ed acquisizione di metodi per lo studio delle cinetiche di accumulo/mineralizzazione della sostanza organica nel suolo; si fa riferimento in particolare all'uso di tecniche isotopiche che si avvalgono dell'analisi dell'abbondanza relativa, nelle diverse frazioni di sostanza organica del suolo, degli isotopi stabili del carbonio e dell'azoto, nonché dell'uso di materiale organico marcato (isotopi stabili) da aggiungere ai terreni per poterne studiare la velocità di turn-over. 

bibliografia essenziale

·        Isermeyer H. (1952). Eine einfache Methode sur Bestimmung der Bodenatmung und der Karbonate im Boden. Z. Pflanzanernah Bodenk. 56: 26-38.

·        Odum E.P. (1969). The strategy of ecosystem development. Science 164: 242-270.

·        Official Methods of Soil Chemical Analysis (1994) Ministero delle Risorse Agricole, Alimentari e Forestali -MiRAAF (Rome), Italy.

·        Riffaldi R., Saviozzi A., Levi-Minzi R. (1996). Carbon mineralization kinetics as influenced by soil properties. Biol. Fertil. Soils. 22: 293-298.

·        Tittarelli F. (1995). Tecniche biochimiche e mineralizzazione della sostenza organica dei reflui zootecnici e delle biomasse di recupero in: Atti del Convegno P.A.N.D.A. "Tecnologie chimiche avanzate per l'agricoltura". Roma, 10-11 Aprile 1995, pp. 137-144.

·        Tate R.L. (1995). Soil Microbiology. John Wiley & Sons, New York, 398pp.

·        Vance E.D., Brookes P.C., Jenkinson D.S. (1987). An extraction method for measuring microbial biomass C. Soil Biol. Biochem. 19: 703-707.

DOCUMENTI

* Ruolo attivo dell'agricoltura nei processi di mitigazione del cambiamento climatico Globale - Workshop Cagliari 16-17 Gennaio 2003

* II° Workshop Roma 3-4 / 04 / 2003
L'effetto delle tecniche agronomiche sul bilancio del carbonio e dell'azoto

* Scheda informativa sull'attività al 30/04/2003

* Relazione II° Anno

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