Bioremediation. Marco Errani Azienda Sperimentale Vittorio Tadini. Insiders meetup Agricoltura Sostenibile di Precisione visioni e pratiche del futuro

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1 Insiders meetup Agricoltura Sostenibile di Precisione visioni e pratiche del futuro Bioremediation Marco Errani Azienda Sperimentale Vittorio Tadini Parma, 7 dicembre 2016

2 L'agricoltura di precisione è una strategia gestionale Si avvale dell uso complementare di moderne strumentazioni Mirata all'esecuzione di interventi agronomici Tenendo conto delle effettive esigenze colturali e delle caratteristiche biochimiche e fisiche del suolo considerando i sistemi colturali non come grandi insiemi ma come piccole entità con comportamenti diversi. Strumento per la ricostruzione dei terreni agrari

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4 Contenuto di sostanza organica nei primi 30 cm di suolo in pianura La sostanza organica è uno dei componenti principali del suolo ed è costituita per quasi il 60% di carbonio (C). La presenza della sostanza organica influenza enormemente la fertilità chimica, fisica e biologica dei suoli, oltre ad essere parte integrante dei cicli bio-geo-chimici degli ecosistemi terrestri.

5 Scarsa (< 1%) Normale (2%) Elevata (> 3%) 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Piacenza CO (Mt) Parma CO (Mt) Superficie investita dalle aziende per tipo di coltivazione, nella zona altimetrica di pianura (ISTAT 2010)

6 Terra Preta genesis

7 Suolo comune amazzonico (a sinistra) e la Terra Preta (a destra) (Glaser 2001). Diverse ricerche hanno dimostrato che il biochar stimola le attività biologiche del terreno, soprattutto nel breve e medio periodo. Stimola l attività della comunità microbica (Kolb et al. 2009, incrementando l attività enzimatica e i tassi di respirazione (Steiner et al., 2011). Riduce le perdite di nutrienti (Dias et al. 2010). Tramite la sua struttura porosa incrementa la diversificazione degli habitat per le varie specie microbiche Schulz e Glaser (2011) hanno visto che in presenza del biochar la ritenzione di fertilizzanti minerali era significativamente più efficiente sebbene questo non aumentasse particolarmente la capacità di scambio cationico.

8 Biochar sequestration a carbon-negative technology (adapted from Lehmann 2007) Il contenuto medio del SOC Stock è di 51 Mg*ha -1 per un totale su tutta la pianura di 61Mt di CO considerando i primi 30 cm di suolo. Ciò significa che nella pianura nello strato più superficiale del suolo sono stoccati circa 223Mt di CO 2. (CARTA DEL CARBONIO ORGANICO IMMAGAZZINATO NEI SUOLI DELLA PIANURA EMILIANO-ROMAGNOLA DA 0 A 30 cm RER) Parma e Piacenza sottrazione con biochar 1.3% di CO 2 rispetto alla CO 2 della Pianura ER Parma e Piacenza sono 15% della SAU ER

9 scambio (flusso) atmosfera-oceani: Gt C anno -1 scambio atmosfera ecosistemi terrestri: Gt C anno -1 Fotosintesi Lorda GPP Riserva Mondiale di Carbonio (Lal, 2004) (1 Gt = 1000 milioni di tonnellate) Atmosfera 600 Gt C (1800) 760 Gt C (2003) Riserva biotica Gt C 560 Gt C Organico 1550 Gt fino a 1 m di profondità C Inorganico 950 Gt fino a 1 m di profondità Il carbonio atmosferico sta globalmente aumentando di 3,5 Gt/anno (IPCC, 2007; WMO, 2008), cosa dovuta soprattutto all utilizzo di combustibili fossili e alle conversioni d uso delle terre. La sostanza organica del suolo SOM Produzione Primaria Netta NPP Produzione Netta dell Ecosistema NEP

10 Misura pacchetti di CO 2 che entrano ed escono dall ecosistema Gli strumenti collocati al di sopra della vegetazione in cima ad una torre misurano i pacchetti di aria che entrano nelle chiome e quelli che ne escono, impoveriti della CO 2 catturata dalle piante. I dati raccolti consentono di dare un giudizio sullo stato dell ecosistema e sulle diverse risposte in ordine agli stress ambientali (siccità, temperature estreme, etc)

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13 La rete FLUXNET

14 Lehmann nel 2007 ha stimato che quando la biomassa è convertita in biochar, lo stoccaggio potenziale netto di carbonio rappresenta il 20% del carbonio catturato attraverso la fotosintesi (GPP). Lehmann e altri nel 2006 hanno stimato che il passaggio dalle pratiche correnti taglia-ebrucia alle pratiche taglia-e-carbonizza (cioè con pirolisi del materiale tagliato che altrimenti sarebbe stato bruciato nella foresta), potrebbe stabilizzare un ulteriore 0,2 Gt di carbonio, pari a 0,7 Gt di CO 2 equivalente a livello globale. Inoltre il biochar derivante da rifiuti agricoli e da rifiuti derivanti da foreste (come residui di foresta, residui di segatura, materiale derivante da raccolti agricoli e rifiuti urbani), potrebbe stabilizzare in via conservativa 0,16 Gt di carbonio, pari a 0,6 Gt di CO 2 equivalente all anno.

15 Che ruolo giocheranno gli ecosistemi terrestri nel futuro? Comprendere e fare previsioni sugli ecosistemi terrestri rappresenta una delle principali sfide che oggi si trova ad affrontare la scienza

16 Agricoltura 4.0: dai sistemi di intelligence ai sistemi di predictive analytics Nel medio e lungo termine, il terreno rappresenterà un serbatoio per l accumulo di carbonio con la capacità di compensare le emissioni antropiche (Swift, 2001). Il sequestro di carbonio nel suolo porta aumento di fertilità e benefici ambientali che dovranno essere misurati per mezzo di strumenti specifici predittivi (e.g.: bilanci dell humus, software di simulazione, indicatori appropriati, ecc ). Gli strumenti di predictive analytics dell Agricoltuar 4.0 porteranno: nuove implementazioni, in particolare basate su soluzioni cloud e/o integrate con sistemi di gestione di big data; rappresentano il passo successivo rispetto all implementazione di sistemi di intelligence in quanto in grado di fornire la base dati di partenza per elaborare modelli predittivi con indici di verifica derivati dai sensori nel territorio.

17 Grazie