Il contributo dei sistemi agricoli alla mitigazione dei cambiamenti climatici: l'Azoto

CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

Il contributo dei sistemi agricoli alla mitigazione dei cambiamenti climatici Azoto

Chiara Piccini

22/03/2018

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Le emissioni di N20 CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

Le emissioni di gas serra, che contribuiscono significativamente alla distruzione dello strato di ozono stratosferico, vengono espresse come unità equivalenti di anidride carbonica.

Protossido di azoto

Metano

Anidride carbonica

Gli effetti dei diversi gas serra sono quindi ricondotti a quelli che darebbe l’emissione di CO2.

0

50

100

150

200

250

300

Secondo le più recenti stime dell’IPCC, su un periodo di 100 anni il protossido di azoto (N2O) è un gas serra 296 volte più potente della CO2, il metano (CH4) 25 volte.

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Le emissioni di N20 CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

I suoli agricoli emettono il 50% di metano, il 36 % di N2O e il 14% di CO2; essi possono però anche “consumare” questi tre gas.

Uso di solventi 2%

Anidride carbonica 14% Protossido di azoto 36%

Metano 50%

Altro 7%

Industria 6%

Fonte: FAO Settore energetico 17% Rifiuti 0%

Agricoltura 68%

In Italia l'agricoltura contribuisce per circa il 68% alle emissioni totali di N2O: una parte di queste proviene dalle deiezioni zootecniche (20%), ma la quota più consistente (80%) deriva dai suoli agricoli.

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Le emissioni di N20 CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

L'N2O viene prodotto dalla trasformazione microbica dell’azoto nei suoli e nelle deiezioni animali.

Nei suoli agricoli rappresenta un composto intermedio dei processi di nitrificazione e denitrificazione: in condizioni aerobiche si forma come prodotto secondario del processo di nitrificazione, mentre in condizioni di anaerobiosi si forma come prodotto intermedio del processo di denitrificazione.

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Le emissioni di N20 CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

La concentrazione di N2O nell’atmosfera segue da tempo un trend in crescita che si è impennato negli ultimi decenni, imputabile principalmente a un largo uso di fertilizzanti di sintesi a base azotata, a cui si aggiunge una naturale persistenza a livello atmosferico.

Secondo i rapporti dell’Agenzia Europea per l’Ambiente il settore agricolo contribuisce in modo non trascurabile alle emissioni globali di gas serra, apportando circa il 10% dei 4.721 milioni di tonnellate di CO2-equivalente stimati per l’Europa a 27 paesi.

Nel caso dell’Italia il contributo dell’agricoltura risulta un po’ inferiore, circa il 7%, ma il settore è comunque al secondo posto dopo quello energetico. L'agricoltura gioca quindi un ruolo importante per aiutare a raggiungere gli obiettivi di Kyoto.

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Le emissioni di N20 CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

Emissioni dirette Apporti di N al terreno tramite: • fertilizzanti di sintesi • effluenti zootecnici • decomposizione dei residui colturali • mineralizzazione della SOM

Emissioni indirette Deposizione al suolo di ammoniaca (NH3) e di ossidi di azoto (NOx) emessi in atmosfera

La loro entità è regolata da molte variabili interconnesse, sia di tipo ambientale (suolo e clima), sia di tipo agronomico (coltura e tecniche di produzione, gestione del terreno e delle fertilizzazioni azotate).

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Le emissioni di N20 CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

Contenuto di N nel suolo

Tessitura e caratteristiche idrologiche del terreno

Emissioni di N2O pH UmiditĂ del suolo Temperatura del suolo

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I fattori agronomici CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

Tra i fattori agronomici che influenzano maggiormente le emissioni di N2O sono da evidenziare: la coltura, la specie coltivata condiziona le emissioni di protossido sia in funzione della sua capacità di assorbire l’azoto che in relazione al tipo di pratiche colturali che essa richiede

la fertilizzazione azotata, che influisce in termini di quantità di fertilizzante, per la modalità di frazionamento e per la tipologia di fertilizzante azotato distribuito

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I fattori agronomici CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

le lavorazioni, la modalità di lavorazione del terreno (p.es. la profondità della lavorazione principale) condiziona la struttura del suolo, la capacità di infiltrazione dell’acqua e di conseguenza l’umidità e la concentrazione di ossigeno.

l’irrigazione, il volume di acqua somministrato con l’irrigazione e la tecnica di distribuzione possono influenzare le condizioni idriche del suolo, sia in caso di irrigazioni con volumi eccessivi di acqua sia in caso di irrigazioni in condizioni di notevole carenza idrica.

Lo stesso si verifica a seguito di un intenso evento piovoso.

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I fattori agronomici CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

Pratiche colturali

Max efficienza d’uso dell’N

favorire la conservazione della sostanza organica e ridurre il tasso di mineralizzazione

allontanamento acque in eccesso – no ristagni idrici La sola gestione della fertilizzazione azotata può portare a buoni progressi nella mitigazione delle emissioni, ma l’ottimizzazione complessiva del sistema colturale, che tenga conto della rotazione delle colture, delle pratiche colturali e del livello di input, può garantire risultati più efficaci.

L’applicazione di alcune buone pratiche può non solo mitigare le emissioni di N2O ma anche, grazie alla promozione di un più efficiente uso dell’N, contribuire a ridurre i costi di produzione.

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Ottimizzare la fertilizzazione CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

L’efficienza d’uso dell’N si può incrementare attraverso le seguenti pratiche:

Riduzione della dose di azoto: utilizzare quantità di N strettamente correlate al fabbisogno della coltura e alla resa attesa; Frazionamento della fertilizzazione: distribuzione dell’azoto in corrispondenza delle fasi di maggiore necessità della coltura, miglioramento delle tecniche di distribuzione, considerare la probabilità di pioggia nei 10 giorni successivi ed evitare di dare alte dosi di azoto a terreni molto umidi e con temperature medio/alte; Scelta del fertilizzante: il tipo di fertilizzante può influenzare le emissioni di N2O dal suolo; l’utilizzo di fertilizzanti a lento rilascio o fertilizzanti addizionati con inibitori della nitrificazione e dell’ureasi può mitigare le emissioni.

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Ottimizzare le lavorazioni del terreno CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

A seconda della natura dei terreni la gestione delle lavorazioni deve avvenire in modo da:

assicurare un buon drenaggio superficiale e prevenire il ristagno idrico; evitare il compattamento del terreno; ridurre le lavorazioni, soprattutto la profondità della lavorazione principale, per evitare un eccessivo arieggiamento dei terreni, che può causare una intensa mineralizzazione della SOM. Tecniche conservative ridurre l’impatto meccanico sul terreno preservare la struttura del suolo prevenire la degradazione della SOM Ne consegue un effetto positivo sulla fertilità biologica del terreno e una minore suscettibilità a fenomeni di ruscellamento superficiale o erosione idrica ed eolica.

Nei terreni tenaci il ripetersi della non lavorazione può determinare una notevole compattazione dei suoli ed una eccessiva riduzione del volume di macropori, con diminuzione degli scambi gassosi.

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Ottimizzare l’irrigazione CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

Le modalità di gestione dell’irrigazione possono influire sui fenomeni chimici e biologici che si svolgono nel suolo e condizionare sia l’entità delle emissioni dirette che di quelle indirette ristagno idrico lisciviazione in entrambi i casi per un eccesso nei volumi di acqua distribuiti. È quindi importante per una efficiente irrigazione: determinare i volumi irrigui da distribuire sulla base delle effettive esigenze della coltura in relazione alle condizioni pedoclimatiche, attraverso l’adozione di bilanci idrici; utilizzare sistemi irrigui che garantiscano una buona uniformità di distribuzione dell’acqua e che permettano di mantenere un ambiente aerobico negli strati superficiali del suolo.

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Corretta gestione delle colture CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

Rotazioni con colture poliennali che richiedono un minor apporto di fertilizzanti azotati rispetto a molte colture erbacee annuali, possono contribuire alla riduzione delle emissioni di N2O; Introduzione di leguminose le colture azoto-fissatrici richiedono un minor apporto di azoto e rappresentano una fonte di azoto per la coltura che segue, contribuendo alla riduzione delle emissioni di N2O; Cover crops le colture di copertura a rapida crescita eseguite nell’intervallo tra due colture principali migliorano la struttura del suolo, incrementano il contenuto di SOM, riducono il rischio di erosione del suolo e di lisciviazione dei nutrienti in eccesso lasciati dalla coltura principale, favorendo la riduzione delle emissioni di gas serra, ed in particolare di N2O; Residui colturali le modalità di gestione dei residui colturali possono ridurre le emissioni di N2O a seconda della qualità del materiale da incorporare nel suolo.

Residui con alto rapporto C/N, come la paglia dei cereali, favoriscono l’immobilizzazione di azoto nella SOM, mentre l’aggiunta al suolo di residui ricchi in N (es. sovesci di leguminose) può provocare emissioni elevate.

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Ottimizzare le sistemazioni idraulico-agrarie dei terreni CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

L’esecuzione di operazioni che assicurano un’idonea sistemazione dei terreni, come livellamento, baulatura, creazione e ripristino delle scoline, assume fondamentale importanza per garantire una appropriata aerazione del terreno, evitare i ristagni idrici, limitare l’erosione e ridurre la lisciviazione di nutrienti.

In generale, sono da promuovere le azioni per il ripristino ed il mantenimento delle sistemazioni idraulico agrarie (p.es. muretti a secco, fossi acquai) che favoriscono idonee condizioni per la coltivazione dei terreni agricoli.

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Sintesi delle buone pratiche CENTRO DI RICERCA AGRICOLTURA E AMBIENTE

Tecnica colturale

Aspetto specifico

Efficacia

Dose di fertilizzante azotato

***

Localizzazione del fertilizzante

**

Epoca di distribuzione

**

Scelta del fertilizzante

**

Tecniche di lavorazione

**

Volumi irrigui

**

Tecniche di irrigazione

**

Rotazioni colturali

**

Colture di copertura

*

Residui colturali

**

Esecuzione di operazioni di manutenzione e ripristino

***

Fertilizzazione

Lavorazione del terreno

Irrigazione

Gestione colturale

Sistemazioni idraulico-agrarie

Tecnica consigliata Contenere le quantità di azoto rispetto alle effettive esigenze della coltura (piano di concimazione) Distribuire i fertilizzanti azotati in prossimità delle piante e provvedere, laddove possibile, al loro interramento Distribuire i fertilizzanti azotati in corrispondenza delle fasi di attiva crescita della coltura L’uso di fertilizzanti a lento rilascio e di fertilizzanti con inibitori della nitrificazione può ridurre sensibilmente le emissioni di N2O Ridurre la profondità di lavorazione in terreni sciolti o franchi; assicurare un buon drenaggio nei terreni argillosi, evitando il compattamento e i ristagni idrici Determinare i volumi irrigui da distribuire in relazione alle effettive esigenze della coltura (bilancio idrico) Utilizzare tecniche di irrigazione che garantiscano una elevata uniformità di distribuzione e una buona efficienza irrigua Inserire nella rotazione colture poliennali (es. foraggere) e con un fabbisogno in azoto limitato (es. leguminose) Inserire colture di copertura tra due colture principali Interrare i residui colturali, evitando lavorazioni profonde nel caso di residui di leguminose Mantenere l’efficienza delle opere per evitare i ristagni idrici e garantire il drenaggio nei suoli

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per la cortese attenzione 22/03/2018

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