Il contributo dei sistemi agricoli alla mitigazione dei cambiamenti climatici: il carbonio

Il contributo dei sistemi agricoli alla mitigazione dei cambiamenti climatici: il carbonio Roberta Farina

CREA, Consiglio per la ricerca e l’analisi dell’economia agraria, Centro di ricerca agricoltura e ambiente, Roma

Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

L’agricoltura gioca un duplice ruolo nei cambiamenti climatici.

Contribuisce alle emissioni di gas serra considerati i principali

responsabili del riscaldamento globale -SOURCE Dal 1990 al 2015 le emissioni da agricoltura si sono ridotte del 15.5%.

Nel 2015 le emissioni totali sono state 30 Mt di CO2 eq.

(7% emissioni nazionali) Fonte ISPRA

Può mitigare il cambiamento climatico assorbendo gas clima-alteranti dall’atmosfera sequestrandoli nel

suolo e nelle piante - SINK

Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

L’agricoltura contribuisce ai cambiamenti climatici Deforestazione, abbandono delle colture permanenti e dei pascoli naturali, agricoltura intensiva e specializzata (meccanizzazione, massiccio uso di fertilizzanti e prodotti fitosanitari), incendi

150 Gtonnellate (109 t) di CO2 nell’ultimo secolo

Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

Mitigazione: il ciclo del carbonio in agricoltura -sequestro del C atmosferico nei suoli agricoli (C organico) CO2

CO2

-azioni volte alla riduzione delle emissioni di CO2 dalle attivitĂ agricole

Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

Il sequestro del carbonio nei suoli

fotosintesi

Per sequestro del C nei suoli si intende il processo di rimozione della CO2 atmosferica da parte della pianta con la fotosintesi e la sua fissazione negli organi delle piante e quindi nel suolo sottoforma di sostanza organica.

 

Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

Il bilancio del carbonio Riduzione delle perdite di C organico sottoforma di CO2 (uscite) Aumento del materiale organico di input (entrate)

Lavorazioni del terreno

Roma, Seminario coalizione clima

sabbia

Meccanismo di degradazione della S.O. e emissione della CO2

acqua sabbia

limo argilla

sostanza organica batteri

ife fungine Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

Risultati applicazione della semina su sodo Ancona Frumento duro 0-30 cm

30-50 cm

50-100 cm

0-100 cm

Layer: Treatment

SOC

CO2

SOC

CO2

SOC

CO2

SOC

CO2

SN90

34.3±1.7a

126±6

16.8±1.0

62±4

23.6 3.2

87 13

74.7 5.3

274 19

SN0

33.1±1.7a

121±6

18.1 1.0

66 4

20.9 3.2

77 13

72.1 5.3

264 19

CN90

28.6±1.7b

105±6

19.0 1.0

70 4

25.5 3.2

94 13

73.1 5.3

268 19

CN0

28.1±1.7b

103±6

16.2 1.0

59 4

18.8 3.2

69 13

63.1 5.3

231 19

CV

16%

17%

26%

21%

S= semina su sodo C= lavorazione tradizionale con aratura, N0 e N90 sono due livelli di concimazione azotata. Lettere uguali mostrano differenze non significative -1 D96 96-06 (t ha )

t ha-1 year-1

SOC

CO2

SOC

CO2

SN90

3.1

11

0.3

1.1

CN90

-3.0

-11

-0.3

-1.1

Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

Diversificazione colturale e uso di cover-crop

CT= lavorazione tradizionale NT= semina su sodo DW= frumento duro TB= favino

Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

Sistemi colturali

In generale l’intensificazione colturale (incremento delle rese per ettaro e le colture multiple) determina un incremento degli input di C Modificato da Rosa Francaviglia

Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

Vigneto gestito in convenzionale e in biologico Bilancio del carbonio del sistema vigneto Bilancio netto del carbonio

Area collina interna Convenzionale

- (6,28 ± 1,39)

Bilancio del carbonio del sistema vigneto (tC∙ha1∙anno-1) Bilancio netto del carbonio - (5,72 ± 0,07)

C Input Biomassa epigea - (5,54 1,42)

Area collina interna Biologico C Input Biomassa epigea - (5,17 0,08)

C Output KgC ha1∙anno-1 Respirazione radicale 20,30 6,05

C Output KgC ha1∙anno-1 Respirazione radicale 20,25 9,60

Respirazione microbica (0,2 m profondità) 0,022 0,001 KgC ha1∙giorno-1 (8,03 0,4 KgC ha1∙anno-1)

Respirazione microbica (0,2 m profondità) 0,047 0,013 KgC ha1∙giorno-1 (17,6 0,04 KgC ha1∙anno-1)

C Input Biomassa ipogea - (0,74 0,03) Serbatoi Iniziale di C 44,16 tC ha-1

Carbonio labile Biomassa Microbica 44,49 8,95 kgC ha-1

BIOLOGICO PIANTA 2011 2012 MEDIA UNITÀ VITATA 2011 2012 MEDIA

B

B

(tC∙ha1∙anno-1)

CONVENZIONALE

gC p.ta-1 anno-1 1012,67 ± 60,91 954,24 ± 151,74 1030,24 ± 43,84 1296,47 ± 210 1021,46 ± 102,21 1120,85 ± 112,6

Carbonio labile Biomassa Microbica 35,46 6,39 kgC ha-1

C Input Biomassa ipogea - (0,55 0,15) Serbatoi Iniziale di C 73,35 tC ha-1

Il vigneto è un sistema con grande capacità di stoccare C sia nella vegetazione che nel suolo e può contribuire a mitigare gli effetti dei CC

(tC ha-1 anno-1 )

5,67 ± 1,46 5,77 ± 0,77 5,7 ± 1,1

5,29 ± 1,09 7,26 ± 1,11 6,3 ± 1,1

Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

Brunori, E., Farina, R., Biasi, R., 2016. Sustainable viticulture: The carbon-sink function of the vineyard agro-ecosystem.

Agriculture, Ecosystems & Environment, 223, 10-21

Uso di ammendanti : compost

Sistema orticolo biologico: C sempre in crescita Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

L’importanza della stima degli stock di C a livello territoriale

Climate data AGRI4CAST

Crop sequence (6827 land parcels) 20yrs AGRIT/RICA/ISTAT

EBK Clay/Silt/SOC

RothCIS tool RothC10N La stima degli stock di C dovrebbe essere alla base di tutte le politiche per il sequestro del carbonio

Soil database CREA 280 profiles

Final SOC and CO2 for each land parcel after 20 years

Spatial interpolation with EBK for regional estimation Validation

SOC stock assessment GSOC17, 21-23 March 2017, FAO HQ Rome

Results

Final regional SOC stock (Mg C ha-1) obtained spatializing the RothC10N output by the EBK procedure in Foggia Province in 2013.

Total agricultural area

427,665 ha

EBK Total SOC stock

19.0 Tg C

EBK SOC stock

42,6 Mg C ha-1

SOC stock change (1994-2013)

0,3 Tg C

ERRORS* SE=-0.3 Mg C ha-1 SRMSE=1.01 Mg C ha-1

*validation with an independent set of data (78 profiles collected in 2013)

A livello territoriale Empirical Bayesian Kriging (EBK) final spatialization of SOC stock in the agricultural land use categories, in Foggia Province (Apulia Region, Italy).

Land use Arable crops Rainfed rotations Irrigated rotations Woody crops Vines Olives

Surface* (ha)

EBK spatialization Mean SOC stock SD (Mg ha-1)

Amount of SOC (Tg)

261,000 105,245

45.38 43.86

6.41 4.95

11.85 4.62

31,408 23,365

39.33 42.27

5.70 7.51

1.24 0.99

44.95

5.76

0.29

42.55 39.50 42.55

5.70 5.50 5.93

0.01 0.004 18.98

Grasslands Pastures 6,342 Land use change A2P 200 P2A 105 Total 427,665 *Source: CORINE land cover 2012 map GSOC17, 21-23 March 2017, FAO HQ Rome

Uso di compost e cover crop: scenario territoriale Sistemi cerealicoli nella provincia di Foggia

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Azioni di mitigazione dei cambiamenti climatici

La strategia win-win della riduzione delle lavorazioni CO2

CO2

Agricoltura Conservativa •minima lavorazione •semina su sodo

Con la minima lavorazione il consumo di carburante si riduce del 37.6% per ora di esercizio; si riduce dell’83.6% per ettaro (Fagniulo et al., 2012)

Le emissioni di CO2 si riducono in ML rispetto al CT del 30% nei tre mesi dopo l’aratura in autunno -del 28% nei tre mesi dopo l’aratura in primavera (Forte et al., 2016) I suoli hanno una capacità più o meno limitata nel sequestro del C nel suolo.

La riduzione delle emissioni non ha limiti e quindi ha effetto più duraturo rispetto Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

Irrigazione

L’irrigazione agisce su due fronti: 1) incrementa la mineralizzazione della sostanza organica e quindi le emissioni di CO 2 2) utilizza energia per il pompaggio e la distribuzione dell’acqua

Sistemi di irrigazione efficienti, uso di sistemi digitali per l’apertura e chiusura e calcolo dei volumi d’adacquata (riduzione energia dal 16 al 20%) Sostituire il tipo di energia che alimenta le pompe: dal diesel alle energie rinnovabili Irrigazione in deficit: aumentare la distanza tra un a dose e quella successiva. Irrigare al 60-70% della evaporazione totale invece che al 100%

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Conclusioni Aumentare la produttività per unità di superficie Convertire le aree degradate con colture permanenti

Razionalizzare la concimazione per aumentare le rese

Inserire rotazioni e cover crops

Gestire i residui colturali

Ridurre la profondità e l’intensità delle lavorazioni

Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

Utilizzare ammendanti come compost e biochar

Adottare sistemi di risparmio idrico e aumentare l’efficienza d’uso dell’acqua

Adattamento ai cambiamenti climatici

L’agricoltura subisce più di altri settori gli effetti dei cambiamenti climatici Manifestazione

Effetti negativi per l’agricoltura

Eventi piovosi estremi, allagamenti e alluvioni

Perdita raccolti, ritardo semine e trapianti, erosione, lisciviazione

Modifica della quantità di pioggia Ritardo/anticipo semine e trapianti, riduzioni rese e e del regime delle precipitazioni qualità dei prodotti Aumento delle temperature e siccità

Maggiore consumo idrico (irrigazione climatizzante), danni biotici alle colture, perdita di sostanza organica dai suoli

Manifestazione

Effetti positivi per l’agricoltura

Aumento concentrazione CO2

Aumento efficienza fotosintesi nelle specie C3 (grano, pomodoro, etc.)

Aumento delle temperature

Aumento della lunghezza del ciclo colturale

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