II Workshop progetto CLIMAGRI
“Cambiamenti Climatici e Agricoltura”
II sessione: L’agricoltura come fattore di equilibrio del clima e
dell’ambiente
L’acqua e l’ambiente: il contributo
della ricerca agronomica
Marcello Mastrorilli
Istituto Sperimentale Agronomico - Bari
indice
• analisi della
consistenza delle
risorse idriche in
Italia
• collaborazione
dell’intera
comunità
scientifica
• il contributo della
ricerca agronomica
– ottimizzazione
dell’uso delle
risorse idriche
– la valutazione
dell’impatto
dell’agricoltura
– studio dei rapporti
tra ambienti
naturali, acqua ed
agricoltura
indice
• analisi della
consistenza delle
risorse idriche in
Italia
• collaborazione
dell’intera
comunità
scientifica
• il contributo della
ricerca agronomica
– ottimizzazione
dell’uso delle
risorse idriche
– la valutazione
dell’impatto
dell’agricoltura
– studio dei rapporti
tra ambienti
naturali, acqua ed
agricoltura
Le risorse idriche
Risorse naturali rinnovabili
[km3 anno-1]
teoriche
interne
esterne
totali
al Paese al Paese
Italia
187
179
8
Disponibilità per
abitante [m3 anno-1]
1990
2025
3277
3531
Le risorse idriche
Risorse naturali rinnovabili
[km3 anno-1]
teoriche
totali
Italia
Francia
Spagna
Malta
Albania
187
185
113
0.07
50
interne
al Paese
179
170
112
0.06
44
esterne
al Paese
8
15
1
0
6
Disponibilità per
abitante [m3 anno-1]
1990
2025
3277
3295
2885
198
15408
3531
3064
2672
180
9973
Le risorse idriche
Italia
Israele
Gaza
Turchia
Algeria
Tunisia
Risorse naturali rinnovabili
[km3 anno-1]
teoriche interne
esterne
totali
al Paese al Paese
187
179
8
2
1
0.5
0.06
0.03
0.035
236
227
9
14
14
0.2
4
4
0.6
Disponibilità per
abitante [m3 anno-1]
1990
2025
3277
370
84
4222
565
511
3531
246
0
2690
271
313
L’agricoltura irrigua
piogge [mm]
80
ETref [mm]
160
60
120
40
80
20
40
0
0
GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC
volumi irrigui decadali (mm)
cumulati durante la stagione irrigua
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
200
1992
1993
100
1994
1995
0
1996
1997
1998
1999
2000
2001
11-22/set
1-10/set
21-31/ago
11-20/ago
1-10/ago
21-31/lug
11-20/lug
1-10/lug
21-30/giu
11-20/giu
1-10/giu
21-31/mag
11-20/mag
1-10/mag
pretrapianto
volumi irrigui
600
500
400
300
2002
11
11 0/ap
-2 r
21 0/a
-3 pr
0
1- /ap
1
r
11 0/m
-2 ag
21 0/m
-3 a g
1/
m
1- ag
1
11 0/g
- 2 iu
21 0/g
-3 iu
0/
1- giu
1
11 0/lu
-2 g
21 0/lu
-3 g
1
1- /lu
1 g
11 0/ag
-2 o
21 0/a
-3 go
1/
1- ago
1
11 0/s
-2 e t
21 0/s
-3 et
0/
1- set
1
11 0/o
-2 tt
21 0/o
-3 tt
1
1- /o
1 tt
11 0/n
-2 o v
0/
no
v
irrigazione (mm)
stagione irrigua
600
500
Anno 2000 : 540 mm
13 adacquamenti
400
300
200
100
Anno 1996 : 218 mm
5 adacquamenti
0
decade
Con la buona pratica irrigua
• si stabilizzano le produzioni
– resa unitaria
– qualità
• settore orto-frutticolo
• industria agro-alimentare
• sementiera
negli ultimi anni l’irrigazione si è
diffusa in tutta la Penisola
Azie nde agricol e in Puglia (3 00.614 )
aziende irri gat e
azi ende non i rri gate
18%
82%
I rischi dell’agricoltura
irrigua
• Crisi quantitativa
• Crisi qualitativa
I rischi dell’agricoltura irrigua
• ineguale distribuzione delle risorse idriche
sul territorio nazionale
Compartimenti
idrografici
Nord
Centro
Sud-Isole
Disponibilità
(milioni di m3)
33.925
7.825
10.058
Utilizzazioni
(%)
65
15
20
Italia
51.808
100
I rischi dell’agricoltura irrigua
• diversa presenza
ed efficienza di
consorzi di
bonifica
• in Puglia sono
irrigati 236.000
ettari, di cui circa
il 71% con pozzi
privati
I rischi dell’agricoltura irrigua
• sfavorevoli andamenti meteorologici
1000
mm/anno
800
600
400
200
0
1950
1960
1970
1980
1990
2000
I rischi dell’agricoltura irrigua
mm/stagione invernale
• sfavorevoli andamenti meteorologici
300
250
200
150
100
50
0
-50
-100
1950
1960
1970
1980
1990
2000
I rischi dell’agricoltura irrigua
l’incidenza di periodi pluriennali di aridità non è rara
il rischio è spesso sottovalutato
Pioggia (mm)
Estate
Inverno
norma
2002
norma
2002-2003
79.37
145.2
378.3
512.5
I rischi dell’agricoltura irrigua
• Possibili scenari climatici
• al Sud
– più arido
• si ridurranno le riserve idriche
• aumenteranno i fabbisogni
– aumento dell’evapotraspirazione
• al Nord
– inverno più piovoso
– estate più secca e irregolare
• potrebbero accentuarsi i fabbisogni irrigui
• cambiare il regime delle acque superficiali
– serie storiche per dimensionare le opere di ingegneria
idraulica
I rischi dell’agricoltura
irrigua
• Crisi quantitativa
• Crisi qualitativa
I rischi dell’agricoltura irrigua
• deterioramento della qualità
delle acque sotterranee
8.0
7.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
02
m
ag
-
2
ap
r0
2
fe
b0
01
di
c-
no
v
-0
1
1
t-0
se
01
lu
g-
1
gi
u0
1
ap
r0
1
0.0
fe
b0
dS m-1
6.0
I rischi dell’agricoltura irrigua
• deterioramento della qualità
delle acque sotterranee
8.0
7.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
m
ag
-0
2
di
c01
fe
b02
ap
r-0
2
no
v01
t-0
1
se
lu
g01
gi
u01
0.0
fe
b01
ap
r-0
1
dS m
-1
6.0
indice
• analisi della
consistenza delle
risorse idriche in
Italia
• collaborazione
dell’intera
comunità
scientifica
• il contributo della
ricerca agronomica
• ottimizzazione
dell’uso delle
risorse idriche
• la valutazione
dell’impatto
dell’agricoltura
• studio dei
rapporti tra
ambienti
naturali, acqua
ed agricoltura
I metodi di studio
del sistema
acqua-agricoltura-ambiente
Chi è coinvolto nella protezione
ambientale e delle acque?
L’agricoltura
– Il suo ruolo è stato sancito dalle varie
leggi in vigore
• la loro applicazione pratica è difficile
– mancano le informazioni sul territorio
– la totalità dell’acqua di un bacino idrografico si
ripartisce in diversi compartimenti:
» l’acqua nell’atmosfera
idrosistema
» le acque dolci superficiali
» l’acqua trattenuta dal terreno
» le acque sotterranee
Approccio
multidisciplinasre
Chi è coinvolto nella protezione
ambientale e delle acque?
strumenti giuridici
normativi
economici
quote
tariffe
tasse
vanno ristudiati perché sono stati
concepiti al di fuori dell’approccio
multidisciplinare
A chi interessa lo studio del sistema
acqua-agricoltura-ambiente ?
• La società italiana
• La legislazione
– l’acqua è un bene comune della Nazione
• deve essere gestito in modo da conciliare
– bisogni
– conservazione degli ambienti naturali
– manca il coordinamento tra i testi legislativi
• legge delega sposta l’attenzione
– dalla manutenzione e dalla capacità di gestione del
sistema acqua-agricoltura-ambiente
– alla creazione di nuove “grandi infrastrutture”
A chi interessa lo studio del sistema
acqua-agricoltura-ambiente ?
• Comunità Europea
– direttiva quadro sull’acqua per il periodo
2000-2015
• si basa su
– decentralizzazione per grandi bacini
– concertazione tra i vari utilizzatori
– spese di decontaminazione ambientale a carico di
chi inquina
Cosa si chiede
alla comunità scientifica ?
• valutare i rischi a corto e a lungo
termine
– sull’entità delle risorse
– sulla qualità dell’acqua
• prevedere le conseguenze delle attuali
tecniche colturali
• proporre soluzioni appropriate per
preservare gli ambienti naturali e di
mettere un freno al loro degrado
• fornire informazioni ai “decision makers”
A chi è indirizzata
la domanda di ricerca ?
•
•
•
•
Università
CNR
MiPAF
ed inoltre
– autorità di bacino
– agenzie
ambientali
regionali
– i consorzi di
bonifica
• azioni di ricerca
– ampliamento delle
conoscenze di
base
– applicazioni
pratiche
indice
• analisi della
consistenza delle
risorse idriche in
Italia
• collaborazione
dell’intera
comunità
scientifica
• il contributo della
ricerca agronomica
– ottimizzazione
dell’uso delle
risorse idriche
– la valutazione
dell’impatto
dell’agricoltura
– studio dei rapporti
tra ambienti
naturali, acqua ed
agricoltura
ottimizzazione dell’uso
delle risorse idriche
n.s.
resa in granella
(% del controllo)
90
n.s.
70
50
30
**
fioritura
allegagione
riempimento
non-stress
l’influenza di uno stress idrico
sulla resa finale delle colture
ottimizzazione dell’uso
delle risorse idriche
1.6
1.4
WUEg [g/kg]
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
L1
L2
L3
L4
L5
L6
ECe [dS/m]
0
0
2
4
6
8
10
valutazione di varietà che si adattano al peggioramento
della qualità e a volumi ridotti dell’acqua nel terreno
9
ottimizzazione dell’uso
delle risorse idriche
ET
(mm/d)
ET stagionale
(mm)
I epoca
351
II epoca
135
6
culmi secchi
( t/ha)
7,6
4,7
3
0
130
160
190
220
250
280
giorni dell'anno
adattamento delle tecniche colturali
(lavorazioni, epoca di semina, frangivento, pacciamatura, ecc.)
alle effettive disponibilità di acqua
ottimizzazione dell’uso
delle risorse idriche
acqua nel terreno (mm)
C.I.C. 1° strato
140
P.A. 1° strato
100
C.I.C. 2° strato
60
P.A. 2° strato
20
45
55
65
TDR da -0.3 a -0.6 m
gravimetrico da -0.3 a -0.6 m
75
85
95
giorni dalla semina (mais)
TDR da 0 a -0.3 m
gravimetrico da 0 a -0.3 m
determinazione del momento irriguo
(prendendo in considerazione le riserve idriche del terreno)
ottimizzazione dell’uso
delle risorse idriche
2
1.5
girasole
patata
pomodoro
frumento
1
0.5
mais
0
-1.4
-1.2
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
potenziale idrico fogliare "pre-dawn" (MPa)
fisiologia della pianta
conduttanza stomatica (cm/s)
fava
ottimizzazione dell’uso
delle risorse idriche
valori monetari / ha
produzione/ha
P
produzione massima/ha
Pm
costi propri alla
produzione
costi di
irrigazione
costi proporz.
al vol. di irrigaz.
costi fissi di irrigazione
volume stagionale / ha
Vop
Vmce
la convenienza economica
ottimizzazione dell’uso
delle risorse idriche
le tecniche più efficienti per distribuire l’acqua
alle aziende e alle colture
indice
• analisi della
consistenza delle
risorse idriche in
Italia
• collaborazione
dell’intera
comunità
scientifica
• il contributo della
ricerca agronomica
– ottimizzazione
dell’uso delle
risorse idriche
– la valutazione
dell’impatto
dell’agricoltura
– studio dei rapporti
tra ambienti
naturali, acqua ed
agricoltura
impatto dell’attività agricola
• migliorare le conoscenze sugli inquinanti di
origine agricola
• (nitrati e pesticidi)
– il loro ciclo nei diversi comparti
dell’idrosistema
– la loro tossicità
– le conseguenze sui sistemi biologici
• la capacità di autodepurazione dell’ambiente
impatto dell’attività agricola
• restituzione in atmosfera degli inquinanti
agricoli
– quantificazione dei flussi
– distribuzione spaziale
– influenza sull’ambiente
• nutrizione riorientato alla riduzione dei rilasci
nell’ambiente
– colture
– animali
• prodotti fitosanitari
• esame critico
– le attuali pratiche agricole
– certe pratiche agricole concepite per limitare la
contaminazione ambientale
impatto dell’attività agricola
16
0.8
12
0.6
8
0.4
4
0.2
0.0
temp, rad, pioggia
emissioni di NH4 (valori relativi)
1.0
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
giorni dal sovescio
pioggia (mm d-1)
emissione di NH4
temp. aria (°C)
rad. globale (MJ m-2 d-1)
impatto dell’attività agricola
• restituzione in atmosfera degli inquinanti agricoli
– quantificazione dei flussi
– distribuzione spaziale
– influenza sull’ambiente
• nutrizione
(orientata alla riduzione dei rilasci nell’ambiente)
– colture
– animali
• prodotti fitosanitari
• esame critico
– le attuali pratiche agricole
– certe pratiche agricole concepite per limitare la
contaminazione ambientale
indice
• analisi della
consistenza delle
risorse idriche in
Italia
• collaborazione
dell’intera
comunità
scientifica
• il contributo della
ricerca agronomica
– ottimizzazione
dell’uso delle
risorse idriche
– la valutazione
dell’impatto
dell’agricoltura
– studio dei rapporti
tra ambienti
naturali, acqua ed
agricoltura
agricoltura - acqua - ambienti naturali
• ruolo degli ambienti naturali nel ridurre
l’inquinamento agricolo
• conseguenze delle trasformazioni rurali
–
–
–
–
–
lottizzazioni o accorpamenti
viabilità di campagna
drenaggio di zone umide
terrazzamenti
irrigazione
sulla degradazione dell’ambiente naturale
agricoltura - acqua - ambienti naturali
• conseguenze della degradazione dell’ambiente
naturale su:
– dinamica delle popolazioni
– biodiversità
• bio-indicatori
– definizione
– messa a punto dei protocolli per rilevarli
• cambiamenti del clima sugli ecosistemi
• naturali
• coltivati
– conseguenze sulla produttività
– strategie adatte ai futuri scenari
indice
• analisi della
consistenza delle
risorse idriche in
Italia
• collaborazione
dell’intera
comunità
scientifica
• il contributo della
ricerca agronomica
– ottimizzazione
dell’uso delle
risorse idriche
– la valutazione
dell’impatto
dell’agricoltura
– studio dei rapporti
tra ambienti
naturali, acqua ed
agricoltura
Conclusione
• la consistenza delle riserve idriche italiane
non è drammatica
• vulnerabilità
– diffondersi incontrollato dell’irrigazione privata
– particolari congiunture meteorologiche
• le informazioni acquisite circa la risposta
delle principali colture all’irrigazione non
sono tutte applicabili a causa delle
condizioni climatiche sempre più instabili
Anno
2000
2001
1994
1992
1993
1986
1985
1999
1998
1990
1951-2002
°C
23.2
22.2
22.2
22.1
22.1
22.0
22.0
22.0
22.0
22.0
21,0 °C
Conclusione
• Preoccupante è il peggioramento
della qualità dell’acqua
– il futuro non sembra migliore
– le ricerche sono in forte ritardo
• variabilità delle unità di studio
• delicatezza delle misure
•
dei campionamenti
Conclusione
L’agronomia
• finora ha corretto i processi di produzione
– per contenere
i consumi idrici
la dispersione degli inquinanti nell’ambiente
• in una visione globale, partecipa alla
gestione sostenibile delle risorse idriche
• prevenzione attiva
– durata
– integrità
II Workshop progetto CLIMAGRI
“Cambiamenti Climatici e Agricoltura”
II sessione: L’agricoltura come fattore di equilibrio del clima e
dell’ambiente
L’acqua e l’ambiente: il contributo
della ricerca agronomica
Marcello Mastrorilli
Istituto Sperimentale Agronomico - Bari
Grazie per la Vostra attenzione