Dinamiche dell’azoto in un bacino idrografico ad alto carico zootecnico:
bilanci di massa, export fluviale, accumulo nelle acque di falda
e riciclo attraverso acque di risorgenza
Elisa Soana*, Alex Laini, Erica Racchetti, Marco Bartoli, Pierluigi Viaroli
Dipartimento di Bioscienze - Università degli Studi di Parma
*[email protected]
Fiume Oglio sublacuale
156 km
~ 1.200.000 abitanti
~ 3.800 km2
~ 650.000 bovini
province BG, BS, CR e MN
~ 2.100.000 suini
> 60% terre coltivate
Estate 2009
N-NO3- (µM)
“anomalia del NO3
-”
Lago
d’Iseo
Progressiva chilometrica (km)
Confluenza
in Po
Incremento marcato delle
concentrazioni (fino a ~ 500 µM)
in un tratto di circa 25 km

Non imputabile a ingressi
puntiformi (scarichi, tributari, etc.)
Analisi di sorgenti, sink e trasformazioni dell’azoto
a scala di bacino idrografico
- input e output (bilancio di massa)
- carico esportato tramite trasporto fluviale
- rimozione tramite denitrificazione negli ambienti acquatici
- acque di falda come sink di N
- fontanili come hotspot per il riciclo di N in superficie
Soil system budget
OUTPUT
INPUT
(Oenema et al., 2003)
- reflui zootecnici
- fertilizzanti chimici
- deposizioni atmosferiche
- fissazione biologica
- fanghi di depurazione
- asportazione colture
- volatilizzazione di NH3
- denitrificazione
∑ INPUT - ∑ OUTPUT
=
(+) SURPLUS
(-) DEFICIT
Dati: Censimento Generale dell’Agricoltura – ISTAT
Sistema Informativo Agricolo – Regione Lombardia
Bilancio dell’azoto nel bacino dell’Oglio sublacuale
50%
35%
Carico N civile ~ 5.800 t N anno-1
INPUT
Anno 2008
a)
OUTPUT
SURPLUS
b)
c)
kg N ha-1 anno-1
<100
101 - 170
171 - 240
241 - 340
341 - 400
401 - 550
>550
Carico di azoto
esportato dal bacino
tramite trasporto
fluviale
Relazione tra densità di
popolazione e carico di nitrato
esportato in diversi bacini
idrografici
(modificato da
Caraco & Cole, 1999)
90% in forma di nitrato
4,5
km-2
N-NO3- export (kg N km-2 yr-1)
333 abitanti
vs
2,950 kg N-NO3- km-2
~ 13.000 ton N anno -1
4,0
Mella
3,5
lower
Oglio
Oglio
Po
3,0
Chiese
Cherio
2,5
2,0
1,5
1,0
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
Population density (inhabitants km-2)
2,8
3,0
Campagne di campionamento
2007-2010
Diffusa contaminazione da azoto in tutti i
comparti acquatici del bacino
INPUT
ton N anno-1
100.000
OUTPUT
60.000
SURPLUS
40.000
EXPORT
13.000
“MISSING NITROGEN”
26.000
Quali processi possono spiegare la discrepanza
tra surplus ed export?
Rimozione dei azoto negli ecosistemi acquatici (zone umide)
12 zone umide
(lanche, bodri, stagni, paludi, etc.)
connesse idraulicamente al fiume o isolate
misura di tassi di denitrificazione in carote
intatte di sedimento
(Racchetti et al., 2011 - Biogeochemistry)
Modificato da
Pina-Ochoa et
al., 2006
Tasso medio di denitrificazione 400 kg N ha-1 anno-1
(range 150–1260)
INPUT
Potenziale massimo di
rimozione delle zone
umide nel bacino
dell’Oglio sublacuale
~ 250 t N yr-1
(<1% “missing N”)
ton N anno-1
100.000
OUTPUT
60.000
SURPLUS
40.000
EXPORT
13.000
“MISSING NITROGEN”
Estensione zone umide ~ 200 ha
↓
Estensione terre coltivate ~ 250.000 ha
26.000
Rimozione di azoto negli ecosistemi acquatici
(reticolo idrografico secondario)
Reticolo minore > 12.000 km
Densità media ~ 5,5 km km-2 SAU
Fasce riparie > 9.500 km
Basi Ambientali della Pianura – Idrologia
Regione Lombardia
Reticolo idrografico secondario
Modello di Christensen et al. (1990)
Dati di input: ossigeno, nitrato, domanda
sedimentaria di ossigeno

Tassi teorici di denitrificazione
0,6 – 23,8 mg N m-2 h-1

Rimozione massima ~5.500 t N anno-1
Fasce
riparie
Tassi massimi di denitrificazione
dalla letteratura
~ 22,4 mg N m-2 h-1
(Mander et al., 1997)
Rimozione massima

~3.000 t N anno -1
INPUT
ton N anno-1
100.000
OUTPUT
60.000
SURPLUS
40.000
EXPORT
13.000
“MISSING NITROGEN”
26.000
N-SINKS
Zone umide
Reticolo idrografico secondario
250 (<1% “missing N”)
8.500 (32% “missing N”)
Possono le acque di falda rappresentare un
potenziale sink di azoto nel bacino dell’Oglio?
Confine bacino Oglio subla
Corso fiume Oglio sublacu
Confini provinciali
N
W
E
S
mg N_NO3- l-1
Concentrazione del nitrato ne
0
5
10
15
20
Rete di monitoraggio ARPA delle acque sotterranee
(dati 2002 – 2008)
Elaborazione ArcGIS - Spatial Analyst
fontanili,
risorgive
Laini et al., 2011
Chemistry & Ecology
Carico medio in
uscita dai fontanili:
~ 170 kg N-NO3- d-1
(max 450)
700 fontanili censiti
in Lombardia
… Concludendo …
 tentativo di includere la dimensione verticale nei bilanci di N
 necessità di studi interdisciplinari
 acquifero superficiale: accumulo temporaneo di NO3- e N2O
 fontanili: hot-spot di riciclo di N
 politiche mirate alla riduzione dei carichi azotati nell'agroecosistema possono risultare inefficaci nel breve termine
 potenzialità del reticolo secondario quale sink di azoto
GRAZIE!
Dr. Elisa Soana
Dipartimento di Bioscienze
Università degli Studi di Parma
[email protected]
Fiume Oglio, Palazzolo sull’Oglio (BS)