Uso di colture energetiche per il ripristino ambientale Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Piante Via della Navicella 2, - 00184 Roma, Italy tel: 06/7008721 - fax: 06/7005711 e-mail: anna.benedetti@entecra.it Uso di colture energetiche per il ripristino ambientale Anna Benedetti Colture a scopo energetico e ambiente

L’ultimo decennio è stato caratterizzato dalla comparsa a livello internazionale di numerosi documenti sulla conservazione del suolo. Strategia tematica per la conservazione del suolo di recente approvazione

Multifunzionalità del suolo è stata messa in relazione alla competizione che le diverse attività antropiche portano a fare dell’uso del suolo stesso specie in situazioni di spazi esigui come l’Italia

DEFINIZIONI DELLA QUALITÀ DEL SUOLO 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”

Un corretto uso del suolo non può prescindere dalla valutazione delle potenzialità che ciascun suolo può esprimere in funzione dell’obiettivo che ciascuna attività antropica va a perseguire

Alcune fra le principali limitazioni della qualità dei suoli Fisiche Chimiche Idrologiche Sociali 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

La strategia tematica ha focalizzato l’attenzione su una serie di problematiche che spaziano da: - erosione idrica - perdita di sostanza organica - inquinamento localizzato e diffuso - salinità - compattazione superficiale e profonda - perdita di biodiversità - rischio idrogeologico ecc.

Totale aree degradate = 1.193 Degradazione antropica nei diversi Paesi del mondo (ha106) e principali fattori che la determinano Deforestazione Eccessivo pascolo Pratiche agricole Totale aree degradate = 1.193

Subsistenza di suoli organici Totale = 83.3 Forme e diffusione (ha106) dei principali tipi di degradazione fisica di origine antropica nel mondo Compattazione Sommersione Subsistenza di suoli organici Totale = 83.3

Erosione superficiale Erosione profonda Totale = 1093.9 Forme di diffusione (ha106) della degradazione idrica di origine antropica Erosione superficiale Erosione profonda Totale = 1093.9

Erosione superficiale Deformazione del terreno Trasporto Forme e diffusione della degradazione eolica di origine antropica (ha 106) Erosione superficiale Deformazione del terreno Trasporto Totale = 548.3

Perdita di nutrienti Salinizzazione Inquinamento Acidificazione Forme di diffusione (ha106) della degradazione chimica di origine antropica Perdita di nutrienti Salinizzazione Inquinamento Acidificazione Totale = 239.1

I cicli antropici di salinizzazione sono da ricondurre ad una non corretta gestione del territorio da parte dell’uomo (ad esempio: irrigazione con acque improprie o errate tecniche di coltivazione).

il sovrapascolamento, che determina un’alterazione del naturale bilancio e metabolismo dei composti presenti nella vegetazione naturale e nel suolo; deforestazione, che determina un mutamento nella dinamica dell’acqua nel paesaggio e, soprattutto negli ambienti a clima arido, può condurre ad un accumulo di sali nel suolo; la contaminazione chimica per deposizioni atmosferiche, uso di prodotti fitosanitari in agricoltura, fertilizzazioni, sversamenti accidentali, ecc.

Tra gli effetti più importanti dell’incendio ricordiamo (Fisher & Binkley, 2000): la perdita di nutrienti; le variazioni della disponibilità di nutrienti per le piante; l’erosione; le variazioni dell’infiltrazione; l’influenza sull’attività microbica.

F I T O R I M E D I O 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.

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)

Assorbimento di nutrienti ed inquinanti a livello radicale 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.

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.

Rapporto Mineralizz /S.O. Tipologia di Suolo (strato superficiale) Rapporto Mineralizz /S.O. Sostanza Organica (mg C*kg-1suolo) Entità della Mineralizzazione (mg C-CO2*kg-1suolo) 6,07 *10-4 Suoli Forestali 1,51 *104 9,17 Suoli a prato-pascolo 1,55 *104 8,17 5,27 *10-4 Suoli agrari 0,34*104 4,63 13,62 *10-4 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.

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 SERRA CO2 CH4 N2O TOTALE (in Mt CO2 eq. 100) Emissioni nazionali 442 2.5 0.17 548 Emissioni dellUE- 15 3286 24.7 0.93 4091 Peso dell’Italia su UE- 15 (%) 13.5 10.8 18.7 13.4 Emissioni mondiali 20167 375 17.91 33595 Peso dell’UE- 15 sul totale mondiale (%) 16.3 6.6 5.2 12.2 Peso dell’Italia sul totale mondiale (%) 2.2 0.6 1.0 1.6 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-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-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-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?

Modello economico di valutazione del danno-beneficio B’P D’ E° E* Danni Benefici D’ = danno marginale, B’P = beneficio marginale privato; E* = inquinamento ottimale; E° = inquinamento che si manifesta senza intervento

L’ambiente è un bene non rinnovabile che va quindi conservato e questo ha un costo. Nel caso dell’agricoltura ci troviamo di fronte ad una pratica irrinunciabile per l’uomo in quanto da questo ne trae il suo sostentamento e questo ha un costo non solo monetario ma anche di usura dell’ambiente. Nel caso delle colture a scopo energetico questo concetto può essere ribaltato individuando un beneficio laddove normalmente si configura un danno!

D’ = vantaggio marginale, B’P = vantaggio marginale privato; Danni Benefici Sfruttamento Ripristino D’ = danno marginale, B’P = beneficio Marginale Privato; E* = inquinamento ottimale; E° = inquinamento che si manifesta senza intervento D’ = vantaggio marginale, B’P = vantaggio marginale privato; E* = vantaggio ambientale ottimale; E° = vantaggio che si manifesta senza intervento

Grazie per l’attenzione!