Pier Paolo Roggero Università Politecnica delle Marche Ancona Impatto ambientale dei sistemi colturali di collina: problematiche aperte e ipotesi di scenari futuri Pier Paolo Roggero Università Politecnica delle Marche Ancona II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 Introduzione Profondi cambiamenti hanno segnato l’agricoltura della collina italiana dal dopoguerra ad oggi Calo degli addetti Aumento superficie aziendale Cambio generazionale Ulteriori elementi di incertezza mutamento degli indirizzi di politica agricola e territoriale nuovi ruoli assegnati all’agricoltura (Buckwell & Sotte, 1998) impatto dei cambiamenti climatici (Olesen & Bindi, 2002) I sistemi colturali basati su seminativi rappresentano una quota molto rilevante dell’uso del suolo impatto del suolo nudo sul bilancio idrologico e dei nutrienti flessibilità e capacità di adattamento elevate II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 Obiettivo del lavoro Riflessione sulle strategie e gli approcci della ricerca sull’impatto ambientale dei sistemi colturali di collina, nell’ottica di supportare il cambiamento verso sistemi più sostenibili Sintesi su alcune emergenze agroambientali della collina italiana esperienza maturata nelle Marche, supportata da un’analisi della letteratura scientifica II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Sistemi colturali: hard+soft! L’impatto dei sistemi colturali emerge dall’interazione tra sistemi hard e soft (Pearson & Ison, 1997; Roggero & Silvestri, 2001) Hard ambiente biofisico agrotecniche avvicendamenti colturali Soft fattori storico-culturali evoluzione tecnologie contesto politico e socio-economico attitudini, consapevolezza e capacità degli attori II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Impatto ambientale e sistemi colturali in collina Acqua deflusso superficiale ed erosione del suolo bilancio idrico Ciclo dell’azoto e del carbonio Ciclo del fosforo Impatto dei cambiamenti climatici Biodiversità II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 Scala di indagine spazio dalla parcella al microbacino dal microbacino al bacino imbrifero spazializzazione dell’uso del suolo in relazione a fattori ecologici limitanti implicazioni sulle dinamiche sociali ed economiche delle aree rurali tempo analisi degli scenari storici monitoraggio dello stato di salute ambientale ipotesi sugli scenari futuri modelli di simulazione effetti a lungo termine (es. sul suolo) effetti di cambiamenti gestionali ritardati nel tempo sperimentazioni di lunga durata contemporanea evoluzione delle tecnologie (cv, diserbo ecc.) modifica trattamenti speriementali II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Deflusso superficiale ed erosione Modelli di simulazione afflussi-deflussi a livello di bacino precisione variabile con la scala spesso poco sensibili al tipo di coltura, i cui effetti sono limitati alla “scabrezza” esperienze positive nella collina marchigiana con TOPKAPI previsione e prevenzione eventi calamitosi rilevanza della diversificazione spaziale delle colture gestione delle fasce vegetate al margine dei campi coltivati supporto alla progettazione e gestione delle sistemazioni idrauliche II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 Erosione Calibrazione di modelli di simulazione a base fisica per la valutazione comparativa della distribuzione di probabilità di erosione nel tempo (Roggero et al., 2003) Monitoraggio deflusso superficiale a livello parcellare e di bacino (in tempo reale) Esperienze positive nelle Marche con EUROSEM input necessari alla calibrazione/applicazione funzioni pedo-transfer scarse applicazioni a livello nazionale (forte sito specificità) Sperimentazioni parcellari di lunga durata Enfasi non solo sulla perdita di fertilità a monte ma anche sugli effetti a valle (Uri, 2001) es.: 137Cs per studi sulla sedimentazione ed erosione a lungo termine (es.: Sogon et al., 1999) II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Lisciviazione nitrati Vulnerabilità associata a clima, suolo e sistema colturale (forma di azoto utilizzata Foresta < Prato permanente < Pascolo < Seminativo < < Aratura pascolo/taglio foresta < Orticoltura (Di & Cameron, 2002) Origine NO3 nelle acque non sempre direttamente dai fertilizzanti ma più spesso da mineralizzazione Max perdite suolo lavorato nel periodo autunnale piogge abbondanti subito dopo concimazione pascoli con alti carichi (concentrazione urine) II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Lisciviazione nitrati Prevenzione ridurre il carico di azoto minerale nel suolo prima della stagione piovosa avvicendamento colturale, lavorazioni epoca, dosi e distribuzione nello spazio del fertilizzante gestione dei residui colturali gestione dei reflui zootecnici e dei carichi di bestiame approccio integrato (BPA) con pianificazione della distribuzione delle colture nello spazio e la gestione delle aree non coltivate es.: orticoltura non va concentrata in aree di ricarica delle falde Valorizzazione dell’azotofissazione simbiontica leguminose prative capaci di immobilizzare azoto minerale dal terreno in misura non inferiore alle specie non azotofissatrici II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Lisciviazione nitrati Alcune questioni aperte (Di & Cameron, 2002): come far fronte all’aumento del fabbisogno di cibo a livello globale minimizzando l’impatto dell’azoto sulla qualità delle falde idriche? quali prospettive dall’introduzione di OGM e quali esigenze azotate delle nuove varietà? quali impatti dei cambiamenti climatici sul ciclo dell’azoto? II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 Fosforo Diffusa eutrofizzazione delle acque superficiali nei bacini imbriferi di aree agricole Evoluzione delle fonti di fosforo nelle acque superficiali: da puntiformi (industriali e urbane) a diffuse (agricole, aree verdi suburbane es. golf, giardini ecc.) (Sharpley et al., 2001) Agricoltura: da sink a fonte di P spesso reflui zoot dimensionati per N ed eccedenti in P Deflusso superficiale ed erosione II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 Fosforo Alcune questioni aperte: Quantificazione del contributo all’eutrofizzazione del fosforo legato al particolato Concentrazione dei carichi di bestiame specializzazione dei sistemi produttivi ha spostato le perdite dalle colture alle produzioni zootecniche calibrazione delle razioni alimentari zootecniche BPA nella gestione dei reflui e nella concimazione minerale Ruolo delle fasce vegetate di margine nella mitigazione II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Biodiversità e sistemi colturali di collina Biomonitoraggio della salute degli ecosistemi vegetazione, insetti, anfibi alla portata dell’agricoltore Gestione integrata del diserbo (Mortensen et al., 1999) integrazione diserbanti conoscenza della biologia ed ecologia delle infestanti gestione integrata della popolazione di infestanti modellazione dei processi di competizione accoppiata a sperimentazione sul campo metodi agronomici e tattiche di controllo gestione a lungo termine della dinamica delle successioni vegetali nelle aree non coltivate Approccio sistemico interdisciplinare Tempi lunghi Imparare “insieme” agli agricoltori vs. istruire II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 Problematiche aperte Teoria e pratica pratiche agricole e agrotecniche implementazione regolamenti comunitari disciplinari agroambientali assistenza tecnica e TOT ruolo dei consumatori/fruitori dei prodotti e degli spazi rurali diffusione della cultura agronomica Costruzione sociale di problemi e priorità II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Priorità agroambientali p.d.v. ricercatore Ciclo dell’acqua e dei nutrienti nitrati fosforo deflussi ed erosione gestione fertilità agronomica dei suoli sostenibilità a lungo termine gestione aree non coltivate e interfilari frutteti p.d.v. agricoltore misure agroambientali incertezza climatica fattori ecologici limitanti fertilità del suolo disponibilità di acqua irrigua gestione aree sottoposte a vincoli ambientali II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Priorità agroambientali p.d.v. ambientalista tutela vegetazione spontanea e fauna selvatica tutela elementi naturalistici del paesaggio gestione dei rifiuti e inquinamento sicurezza alimentare tutela modelli gestionali tradizionali p.d.v. fruitore/consumatore fruibilità degli spazi rurali impatto delle infrastrutture aziendali sul paesaggio impatto sulla qualità dell’aria gestione vegetazione spontanea nei corsi d’acqua selvaggina/pesca tutela elementi del paesaggio “familiari e rassicuranti” sicurezza alimentare II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 Priorità e percezioni Priorità dipendono dalla prospettiva di analisi Percezione del “pubblico” spesso più rilevante sulle scelte politiche del p.d.v. di attori (agricoltori) e ricercatori Confusione sul concetto di “sostenibilità” Rapidi cambiamenti in corso richiedono nuove strategie, approcci e organizzazioni Ruolo della conoscenza scientifica agronomica II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Ruoli della ricerca agronomica Supportare con conoscenze scientifiche il cambiamento verso sistemi colturali più sostenibili Imparare dagli insuccessi Imparare ad imparare “con” gli agricoltori II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Supportare il cambiamento verso sistemi colturali più sostenibili ricerca riduzionistica (scala parcellare) per la corretta interpretazione dei processi biofisici monitoraggio biofisico su scala idonea (es. di lungo termine a livello di bacino) “pensare sistemico”: attori e i fattori che li condizionano sono parte integrante dei sistemi colturali coinvolgimento degli stakeholder sin dalle prime fasi della ricerca, con ruolo attivo (es monitoraggio) integrazione con analisi del contesto politico-istituzionale uso dei risultati delle ricerche sui processi biofisici per facilitare il dialogo tra stakeholder II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Imparare dagli insuccessi regolamenti, tasse, sanzioni e altre azioni coercitive o di monitoraggio “di stato” generano forti resistenze (Walker et al., 1996) sussidi per azioni volontarie poco efficaci nelle aree con sistemi colturali più impattanti (Roggero et al., 2003) definire COSA si DOVREBBE fare (Olesen & Bindi, 2002) non aiuta a definire COME non tiene conto dell’attitudine degli attori poco efficace per le molteplici interazioni tra fattori, difficilmente formalizzabili in un modello universale la consapevolezza non è sufficiente a generare un cambio di atteggiamento (Wilkinson & Cary, 1993) Per un cambio di atteggiamento non bastano i sussidi, bisogna che l’agricoltore sia consapevole, abbia familiarità e sia convinto dell’utilità della tecnologia. II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 Imparare ad imparare pensare “sistemico” (Pearson & Ison, 1993) facilitare comunicazione e dialogo tra stakeholders (Ison & Russell, 2000) rendere visibili gli effetti what if…agli attori del sistema nel loro specifico contesto (Joerin et al, 2001; ) sperimentare su scala spazio-temporale che tenga conto di tutti gli elementi di complessità (Roggero & Silvestri, 2002) Valorizzare le specifiche conoscenze degli attori (Wilkinson & Cary, 1993) Creare spazi per l’apprendimento sociale (Maarleveld & Dangbègnon, 1999) II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 Esempi di attività Monitoraggio pluriennale a livello di bacino imbrifero dei principali processi biofisici che controllano le relazioni agricoltura-ambiente acque superficiali e profonde (nitrati, fosforo, erosione) pratica dei sistemi colturali bilancio dei nutrienti a livello di campo, azienda e bacino dinamica dell’azoto minerale nel terreno parametri climatici serie storiche (dati meteo, avvicendamenti, bilanci nutrienti) analisi della vegetazione spontanea e della fauna selvatica delle aree non coltivate Calibrazione e validazione di diversi modelli di simulazione per l’analisi di scenario a livello di bacino imbrifero EUROSEM, TOPKAPI, CROPSYST, CRITERIA Analisi per la valutazione multicriteriale delle opzioni II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 Esempi di attività Sessioni interattive di “GIS” partecipativo, utilizzando i modelli non solo “a supporto delle decisioni” ma anche “a supporto della riflessione collettiva” Interviste semi strutturate, focus group e workshop interattivi con i principali stakeholder Analisi della percezione dei problemi da parte degli stakeholder Attività interattive di comunicazione di massa per aiutare il pubblico a riflettere sulle questioni di interesse e a costruire le priorità di intervento II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03 FARMERS OWNERS CONTRACTORS PART-TIME POLICY MAKERS PLATFORMS TAVOLO FARMERS TECHNICIANS OTHER ECONOMIC ACTIVITIES INDUSTRY SERVICES EU ITALIAN GOVT LOCAL AUTHORITY REGIONAL GOVT CLIENTS INHABITANTS CONSUMERS REGULATORS ATO FARMERS’ UNIONS ARPAM ASSAM BASIN AUTHORITY Mappa sistemica dei principali attori del sistema individuato per il problema “nitrati nelle acque” II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Strumenti di analisi utilizzati per lo studio della questione SOFT-SYSTEM PP-GIS NEWSLETTERS SEMINARS “TAVOLO” SEMINAR IN MONTECAROTTO SH ANALYSIS HARD SYSTEM CROPPING SYSTEMS MONITORING WELLS SOIL WATER RUNOFF MEASUREMENTS CLIMATE BIO-INDICATORS MATH MODELLING MULTICRITERIAL ANALYSIS SOCIO-ECONOMIC ANALYSIS FARM SURVEYS ANALYSIS OF RURAL POLICIES SOCIO-ECONOMIC PROFILE SEMINARS, PP-GIS, MEETINGS,... MULTICRITERIA Strumenti di analisi utilizzati per lo studio della questione “inquinamento da nitrati di origine agricola” nella collina marchigiana II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03

Riferimenti bibliografici Buckwell A., Sotte F., 1997. Coltivare l’Europa. Per un nuova politica agricola e rurale comune. Associazione “Alessandro Bartola”, Ancona. Di & Cameron, 2002. Nitrate leaching in temperate agroecosystems: sources, factors and mitigating strategies. Nutrient cycling in agroecosystems, 46. 237-256. Ison, R.L., Russel, D.B. (eds.), 2000. Agricultural extension and rural development: breaking out of traditions. Cambridge University Press, Cambridge, UK. Joerin, F., M. Theriault, and A. Musy. 2001. Using GIS and outrankingmulticriteria analysis for landuse suitability assessment. InternationalJournal of Geographical Information Systems 15(2), p. 153-174.  Lichtenberg E., Penn T.N., 2003. Prevention versus treatment under precautionary regulation: a case study of groundwater contamination under uncertainty. Amer. J. Agr. Econ. 85(1): 44-58. Maarleveld & Dangbegnon, 1999. Managing natural resources: a social learning perspective. Agriculture and human values 16: 267-280. Mortensen, Bastiaans & Sattin, 2000. The role of ecology in the development of weed management systems: an outlook. Weed research, 40, 49-62. Olesen & Bindi, 2002. Consequences of climate change for European agricultural productivity, land use and policy. Eur. J. Agron., 16, 239-262. Pearson, C.J., Ison, R.L., 1997. Agronomy of grassland systems. In: Pearson, C.J., Ison, R.L. (eds), Agronomy of grassland systems, Cambridge University Press 1-189. Robinson & Sutherland, 2002. Post-war changes in arable farming and biodiversity in Great britain. J. Appl. Ecol., 39, 157-176. Roggero P.P., Silvestri N., 2002. Elementi per un’analisi integrata dei sistemi colturali. In: “Verso un approccio integrato allo studio dei sistemi colturali”, a cura di Bonari E. e Ceccon P., Franco Angeli ed., Milano, 121-144. Sharpley et al., 2001. Phosphorus loss from land to water: integrating agricultural and environmental land management. Plant & Soil, 237; 287-307. Uri N., 2001. A note on soil erosion and its environmental consequences in the United States. Water, Air and soil Pollution, 129. 181-197. Wilkinson & Cary, 1993. Monitoring soilcare in North East Victoria. Report of the School of Agriculture and Forestry, University of Melbourne, Australia II Workshop CLIMAGRI 3-4/4/03