RICERCA

Tecniche agronomiche per ridurre le emissioni di gas a effetto serra

RICERCA – Primi risultati ottenuti nell’ambito del Progetto Satregas finanziato dall’Arsia Toscana

L’intensificazione dei processi agricoli e industriali, l’incremento dei trasporti, la variazione dell’uso del suolo (deforestazione), la crescita demografica e l’uso massiccio di combustibili fossili hanno indotto a un aumento, in atmosfera, delle concentrazioni di alcun gas in grado di provocare il riscaldamento del pianeta attraverso quel meccanismo fisico noto come “effetto serra”. Questi gas, detti “gas serra” (GHG = GreenHouse Gas) vengono immessi nell’atmosfera anche durante le ordinarie attività agricole e sono rappresentati essenzialmente da: anidride carbonica (CO2), metano (CH4) e protossido di azoto (N2O). La CO2 è emessa prevalentemente durante la combustione del gasolio e dell’olio lubrificante, la mineralizzazione della sostanza organica del suolo, la decomposizione della lettiera degli allevamenti zootecnici e la combustione dei residui colturali. Il N2O proviene dai suoli agricoli (e dagli allevamenti) come conseguenza dell’impiego dei concimi azotati e dei reflui zootecnici a causa dei processi di denitrificazione. Il CH4 deriva principalmente dagli allevamenti, come conseguenza delle fermentazioni enteriche dei ruminanti, dalla gestione dei reflui zootecnici ma anche dalla coltivazione del riso, dalla degradazione della sostanza organica del suolo in condizioni di anaerobiosi e dalla distribuzione del letame.

A livello mondiale, le attività agricole rilasciano ogni anno una quantità di GHG pari al 10-14% delle emissioni totali stimate dall’IPCC.

L’agricoltura ha quindi il dovere, al pari di altre attività, di contribuire alla riduzione del livello complessivo delle emissioni di GHG (mitigazione) e può farlo sia in modo diretto, che indiretto. Nel primo caso si tratterebbe di utilizzare in modo più razionale i mezzi tecnici (combustibili, lubrificanti, concimi, fertilizzanti, fitofarmaci); nel secondo caso, le attività agricole potrebbero avvalersi di tecniche in grado di sottrarre CO2 dall’atmosfera e trasformarla in altri composti organici che solo nel tempo potranno nuovamente trasformarsi in CO2.

Quest’ultimo processo, noto come “sequestro” del carbonio (C), si basa essenzialmente sulla capacità del mondo vegetale di assorbire anidride carbonica e trasformarla, attraverso la fotosintesi, in biomasse vegetali, e sul trasferimento di quest’ultime (totalmente o in parte) al terreno dove vengono trasformate a loro volta in altri composti organici (sostanza organica del suolo o carbonio organico). Il carbonio organico presente nelle biomasse e nel suolo richiederà tempi più o meno lunghi per entrare nuovamente in atmosfera sottoforma di CO2; tempi di sequestro molto lunghi sono stimabili per la sostanza organica del suolo (almeno per la sua frazione umica), un po’ inferiori nel caso delle biomasse legnose e più brevi per quelle erbacee. Semplificando, ne deriva che le pratiche agricole maggiormente in grado di contribuire alla riduzione dell’emissione dei GHG sarebbero quelle in grado di incrementare la produzione di biomassa dei sistemi agricoli e di incrementare la quantità di C organico del terreno (CO) in modo sufficientemente stabile nel tempo.

In questo articolo saranno analizzate le tecniche agronomiche in grado di influenzare maggiormente le emissioni di gas serra (tab. 1).

Non lavorazione efficace

Le tecniche di lavorazione “conservative” (lavorazione minima – LM, non-lavorazione – NL) sono ormai considerate un valido strumento per contenere le emissioni di GHG e aumentare la capacità di sequestro del C dei suoli agricoli. Queste tecniche, rispetto all’aratura, riducono l’arieggiamento del terreno provocando una diminuzione del tasso di mineralizzazione della sostanza organica, delle perdite di carbonio sottoforma di CO2 e un conseguente aumento del CO nei primi 30 cm di terreno specialmente quando al loro impiego corrisponde un adeguato apporto di carbonio organico (C-input) sottoforma di residui colturali, concimi organici e colture di copertura.

Tra le tecniche “conservative” la non-lavorazione del terreno è risultata quella più efficace; secondo la letteratura internazionale, la sua introduzione potrebbe produrre, nei primi 20-30 anni di impiego, un incremento del CO del suolo di circa 0,45-0,50 t C/ha/anno. In genere gli incrementi del CO si evidenziano dopo 5-10 anni dall’introduzione di questa tecnica e dopo 20-30 tendono a ridursi stabilizzandosi su valori superiori a quelli iniziali a seguito del raggiungimento di un nuovo stato di equilibrio del sistema. Studi condotti in Francia hanno segnalato incrementi di circa 0,20 t C/ha/anno a seguito dell’adozione della non-lavorazione (Arrouays et al., 2002). In Italia, Borin e collaboratori hanno stimato la capacità di sequestro della NL nella pianura veneta in 0,57 t C/ha/anno. Secondo gli studi condotti nella Toscana litoranea da Mazzoncini e Bonari, la non lavorazione del terreno sarebbe in grado di “sequestrare” da 0,75 a 0,28 t C/ha/anno in relazione all’avvicendamento considerato.

Inoltre, i vantaggi delle tecniche di lavorazione conservative si concretizzano anche in un minor impiego di energia per l’impianto delle colture, con conseguente riduzione delle emissioni di CO2 connesse al ridotto impiego delle trattrici (o all’impiego di trattrici di minore potenza).

Rotazioni strategiche

Poiché l’incremento del CO nel suolo è strettamente correlato alla quantità di carbonio che vi giunge sottoforma di carbonio organico contenuto nelle radici, negli essudati radicali, nei residui colturali e nei fertilizzanti organici, la capacità di un sistema colturale di contribuire alla riduzione delle emissioni di GHG sarà tanto maggiore quanto più C esso riuscirà a immagazzinare nella biomassa vegetale, e sarà in grado di trasferire da questa al suolo sottoforma di sostanza organica stabile. Diviene allora importante programmare una successione di colture che garantisca un adeguato apporto di residui colturali al terreno sia in termini quantitativi sia qualitativi, evitare che il terreno rimanga non coltivato per troppo tempo e/o che sia gestito con avvicendamenti troppo semplificati o caratterizzati da una scarsa diversificazione della qualità dei residui colturali (monosuccessioni).

Esperimenti condotti da McConkey et al. hanno mostrato che la rotazione può condurre a un aumento del CO di 0,27-0,43 t/ha/anno rispetto al terreno tenuto a maggese nudo. West e Post (2002) riportano incrementi di CO di circa 0,20 t/ha/anno passando da avvicendamenti semplificati (inclusa la monosuccessione) ad avvicendamenti più complessi. Questi stessi ricercatori hanno evidenziato che la capacità di sequestro del C da parte dell’avvicendamento è decisamente più prolungata nel tempo rispetto a quella della non-lavorazione.

Anche l’inserimento nella rotazione di colture leguminose potrebbe determinare, nel tempo, una riduzione delle emissioni di GHG attraverso l’aumento della produttività del sistema, il minore ricorso ai fertilizzanti azotati e l’aumento dell’efficienza di utilizzazione dei nutrienti.

Oltre all’impiego delle leguminose, l’incremento della complessità degli avvicendamenti può prevedere anche l’inserimento di colture intercalari da sovescio e da “copertura”. Generalmente si ritiene che l’introduzione di queste colture consenta di arricchire il terreno in CO. In Francia, le colture intercalari hanno determinato un aumento di CO di circa 0,15 t/ha/anno, in climi aridi l’adozione delle colture intercalari potrebbe riflettersi in un aumento del CO di 0,07-0,51 t/ha/anno e in una diminuzione delle emissioni di N2O di 0,1 t di CO2-eq/ha/anno; in climi umidi 0,51-1,25 t di C/ha/anno e un’analoga diminuzione delle emissioni di N2O.

Interramento dei residui

Al fine di ridurre le emissioni di GHG in atmosfera e aumentare la quantità di CO sequestrata nel terreno, qualsiasi forma di interramento dei residui colturali è da preferirsi alla combustione o alla vendita.Talvolta però, l’interramento dei residui può portare, in alcune particolari condizioni, all’aumento delle emissioni di N2O, e quindi potrebbe ridurre il potenziale di mitigazione di questa pratica; Smith e collaboratori sostengono comunque che in Europa l’interramento della paglia di cereali avrebbe un effetto netto positivo anche in termini di emissioni di N2O.

Concimazione minerale

Una gestione disattenta della concimazione azotata si può riflettere negativamente sull’emissione di N2O in atmosfera dato il forte legame esistente tra la quantità di N distribuita e le emissioni di protossido di azoto (N2O). Diviene quindi di fondamentale importanza ridurre le quantità di concime azotato da distribuire utilizzando tecniche mirate, come l’agricoltura di precisione. Il contenimento delle quantità da distribuire potrebbe ridurre le emissioni di N2O in Europa di 4,2 Mt di CO2-eq/anno (Progetto PICCMAT-D7).

Anche la tipologia di concime utilizzato riveste, al riguardo, notevole importanza. È stato dimostrato che in ambienti umidi l’impiego di N sottoforma di nitrato o nitrato ammonico determina un incremento delle emissioni di N2O rispetto all’impiego di fertilizzanti a base di solo ammonio. Un effetto positivo sembra essere esercitato dai fertilizzanti a lento rilascio che ridurrebbero le emissioni di N2O del 26-78% in funzione del tipo meccanismo di rilascio.

Cambi nell’uso del suolo

Dato che l’utilizzazione intensiva dei seminativi risulta spesso connessa all’incremento delle emissioni di GHG e alla riduzione del CO del terreno, la conversione dei terreni da seminativi a prati pascoli o pascoli e l’introduzione dell’agro-forestazione potrebbero contribuire ad aumentare la capacità di mitigazione dei sistemi agricoli. Le colture perenni, infatti, contribuiscono all’aumento del CO del terreno attraverso la riduzione del tasso di mineralizzazione della sostanza organica e l’incremento del C delle biomasse di ritorno al terreno. Post e Kwon indicano tassi medi di accumulo del CO molto simili sia per il cambiamento dell’uso del suolo verso colture permanenti (0,33 t di C/ha/anno) che verso la riforestazione (0,34 t di C/ha/anno).

Anche se questa breve nota ha evidenziato quali potrebbero essere le tecniche agronomiche maggiormente in grado di svolgere un ruolo significativo nella mitigazione dei cambiamenti climatici, non è assolutamente scontato che queste stesse tecniche possano essere considerate tutte “sostenibili” secondo il significato più ampio del concetto di sostenibilità. Il trasferimento diretto delle tecniche “mitigatrici” nelle aziende italiane potrebbe, infatti, trovare dei limiti ambientali, tecnici, strutturali, economici e sociali dai quali non possiamo prescindere per un’attenta valutazione della loro sostenibilità (tab. 2).

Appare evidente che ciascun agricoltore deve progressivamente trovare nella propria azienda quel modello di sviluppo dei sistemi colturali in grado di sortire gli effetti voluti a scala globale con il minimo dei sacrifici e il massimo della soddisfazione a scala locale.

 

*Centro Interdipartimentale di Ricerche
AgroAmbientali  "Enrico
Avanzi” – Università di Pisa
**Dipartimento di Scienze delle
Produzioni Vegetali, del Suolo e dell’Ambiente
Agroforestale – Università
di Firenze
***Scuola Superiore di Studi Universitari
e di Perfezionameno S. Anna
– Pisa
Ricerca realizzata nell’ambito del
Progetto SATREGaS – (Sistemi
Agricoli Toscani per la Riduzione
delle Emissioni di Gas Serra) – Progetto
Finanziato da ARSIA – Regione
Toscana.

La bibliografia è disponibile presso
gli autori.

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