Sistema Innovativo per il Ripristino Biochimico e il Monitoraggio dei suoli degradati

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1 Questo progetto è stato cofinanziato dell Unione Europea nell ambito del programma LIFE+ THE PARTNER Progetto LIFE11/ENV/IT 113 LIFE BIOREM ISE-CNR Sistema Innovativo per il Ripristino Biochimico e il Monitoraggio dei suoli degradati CSIC ALSIA- REGIONE BASILICATA AMEK s.c.ar.l PEDRIN CONTATTO: Dr. Grazia Masciandaro CNR-ISE Via Moruzzi 1, Pisa-Italia Tel.: Mail: grazia.masciandaro@ise.cnr.it R E P O R T 12

2 OBIETTIVI Il progetto denominato LIFE11ENV / IT / 113 LIFE Biorem, dedicato alla metodologia integrata innovativa per il restauro e il monitoraggio biochimico dei suoli degradati si è conclusa dopo 2 anni di attività. Obiettivo dello studio è quello di valutare l'assunzione ambientale, sociale ed economica di materiale organico e la messa a dimora dei pini e cespugli di lentisco su terreni degradati, al fine di aumentare la fertilità agricola e sequestrare il CO2. Biorem contribuirà agli obiettivi ambientali europei al fine di evitare alcuni dei problemi ambientali di cui sopra, con lo sviluppo di azioni di attuazione previste. Il contributo previsto: 1. Uso sostenibile e gestione di ammendanti organici: una significativa riduzione di rifiuti organici impedendo l accumulo nelle discariche, grazie all alternativa offerta per il riciclaggio di tali rifiuti in terreni degradati in gestione corretta 2. Protezione del suolo: il nostro approccio consiste nel combinare l'uso di ammendanti organici e copertura vegetale che permetterà il ripristino dei terreni degradati, e tutto questo proteggerà importanti risorse naturali come il suolo. Per quanto riguarda il ripristino del suolo, l obiettivo del progetto è di dimostrare che l innovativa strategia proposta da BIOREM può ripristinare con successo i terreni degradati, migliorandone le proprietà fisico-chimiche, l attività biochimica ed aumentandone la fertilità fino al 25%. Questo risultato verrà ottenuto grazie all aggiunta di materia organica esogena e rigenerazione vegetale, con piante studiate per la bonifica e adattate a condizioni semiaride. Riguardo invece al monitoraggio del suolo, l obiettivo del progetto è di dimostrare che l innovativo sistema proposto in BIOREM può fornire un mezzo per il monitoraggio più veloce (eliminando la necessità di coltivare campioni in laboratorio), più accurato e dinamico rispetto ai metodi esistenti. La nuova tecnica si rivelerà di grande utilità per lo sviluppo di strategie e politiche ben indirizzate e lungimiranti nell ambito del ripristino dei terreni degradati. 3. Natura e biodiversità: Promuovere l'uso sostenibile del territorio, con particolare attenzione per prevenire il deterioramento e la contaminazione; questo obiettivo sarà raggiunto quando un nuovo status del suolo è promosso con l'alta qualità ambientale. Ciò comporta vantaggi per la biodiversità e la funzionalità del suolo. 4. Cambiamento climatico: Direttamente, anche se Biorem non è legato ai cambiamenti climatici, va detto che considererà il protocollo di Kyoto, e le emissioni saranno ridotte il più possibile se la valorizzazione di rifiuti organici come emendamento organico Aumenta C fissazione in terreni, evitando così l'effetto serra. DISSEMINAZIONE Il recupero di suoli degradati è stato ottenuto attraverso tre diverse modalità: 1. apporto di materiale organico costituito da compost o concime animale; 2. piantagione di pini e lentisco; 3. contributo di materiale organico e di piantagione Per lo studio sono stati considerati due diversi scopi: 1. Il recupero dei terreni agricoli; in questo caso si presume che se il trapianto è effettuato, i moduli forestali possono essere utilizzati come biomassa per produrre energia. 2. recupero finalizzato alla creazione di una foresta perenne naturale. (Studio LCA del recupero di suoli degradati-unimore, Italia) In ciascun sito sono state studiate tre differenti modalità di recupero del suolo stesso e una modalità con recupero zero, finalizzata alla creazione di un bosco naturale. ISE-CNR ha sviluppato il sito web brochures e volantini 5 posters 3500 gadgets: 1000 tazze, 1000 block notes, 500 adesivi, 500 agende, 500 pen-drives 1 roll up 28 articoli 1 intervista tv Partecipazione a 28 Eventi Internazionali BIOREM Integreted Soil Restoration Manual BIOREM Monitoring Manual 100 copie del video di progetto in inglese, italiano e spagnolo After-Life Communication Plan 2 11

3 Grazie alla tecnica Biorem in futuro sarà possibile impiegare ripristino biochimico dei suoli degradati che a sua volta preverrà gli effetti a lungo termine di erosione del suolo e l esaurimento delle sostanze nutritive, come la desertificazione. Positivo impatto economico che agisce come stimolo per pratiche di corretta gestione del territorio e di monitoraggio. Strategia Biorem offre numerosi vantaggi per le imprese promuovendo l'innovazione, riducendo le terre no-profit, tagliando i costi per la protezione dei suoli in emergenza (inondazioni, incendi, frane, ecc..), la creazione di posti di lavoro. Biorem sta affrontando questo problema attraverso la promozione di un incremento del 20-25% nella fertilità dei suoli coinvolti, fornendo un modo innovativo, veloce ed efficace per controllare dinamicamente condizioni del suolo, processi di degradazione e di recupero attraverso una combinazione di parametri chimici e biologici Gli agricoltori possono contribuire a rendere redditizieterreni molto poveri utilizzati come terra arabile, e arrivare a proficue vaste aree di terra con una migliore qualità con la nostra strategia. È possibile effettuare aree marginali economicamente più attraenti, contribuendo a preservare la desertificazione trasformandole in aree ricreative degradate. L'implementazione di soluzioni adeguate renderà i terreni aride e semiaride più produttivi e possono aumentare la loro fertilità tra il 25-70%, contribuendo così a proteggere zona rurale e alcuni sistemi agricoli nazionali; questo potrebbe dare una spinta economica, ecologica e sociale alla gestione sostenibile del territorio. I metodi per la valutazione delle condizioni del suolo attualmente in uso forniscono solamente dati statici sulle condizioni fisiche, chimiche e biologiche del suolo in un dato momento, consentendo perciò di attuare solo interventi a breve termine. Il progetto dimostrerà che, basandosi su un analisi molecolare quantitativa e qualitativa del profilo del suolo, l innovativo metodo di monitoraggio proposto da BIOREM permette di ottenere una valutazione dettagliata del suolo, individuando ed analizzando la presenza e lo stato dei processi enzimatici. Le azioni proposte sono in linea con gli obiettivi europei (indicati nella Strategia Te matica per la Protezione del Suolo Thematic Strategy for Soil Protection) e con i quattro pilastri fondamentali, e forniranno un contributo decisivo al loro consegui mento. In particolar modo, l implementazione di questo progetto sarà cruciale per il conseguimento di: Ripristino del suolo degradato ad una condizione di produttività coerente con l impiego e l uso che si intende farne, considerando anche le implicazioni dettate dal costo del ripristino del suolo: BIOREM metterà a disposizione una serie di strategie e buone prassi economicamente convenienti per il ripristino dei suoli degradati, impiegando una combinazione di metodologie all avanguardia che vanno dall aggiunta di materiale organico e umificazione in situ alla rigenerazione vegetale controllata. Quando verrà applicata in tutta Europa, la metodologia proposta in BIOREM aiuterà i contadini, così come i manager, a contrastare efficacemente la contaminazione e l impoverimento dei terreni, sia recente che di vecchia data. Prevenzione di ulteriore degrado del suolo e mantenimento delle sue funzioni: il progetto BIOREM prevede una componente cruciale di monitoraggio che aiuterà sia i decisori politici che i gestori del suolo. CONTESTO Il degrado del suolo rappresenta un problema in tutta Europa, anche se il suo livello di gravità varia notevolmente da stato a stato. E' stato stimato che più di 100 milioni di ettari di suolo, cor-rispondenti al 12% della superficie totale dell'europa, sono soggetti a erosione idrica, mentre circa 40 milioni di ettari sono espo-sti a erosione per opera del vento. E' stato inoltre calcolato che il 45% dei suoli europei, in particolare quelli del Mediterraneo, ha uno scarso con-enuto di materia organica; ma-teria organi-ca che è in progressiva diminuzione a causa delle pratiche di agricoltura intensi-va e di lavorazione impropria del terreno, con conseguente generale declino della qua-lità del suolo. 10 3

4 Da un punto di vista ambientale ed economico, molte regioni nel sud dell Europa hanno raggiunto un livello critico di materia organica contenuta nel suolo, al di sotto del quale la produzione agricola potrebbe precipitare. Nelle regioni mediterranee, i bassi livelli di materia organica di alcune aree densamente popolate stanno già avendo allarmanti conseguenze sulla produttività. Lo sfruttamento e l impoverimento del suolo sono la causa di tre problemi ambientali e sociali: 1) erosione del suolo nelle aree agricole, 2) marginalizzazione e abbandono dei terreni agricoli, 3) impermeabilizzazione dei suoli. 1. L erosione del suolo dovuta all acqua è un problema diffuso in tutta Europa. Fattori fisici come il clima, la topografia e le caratteristiche del suolo sono fattori importanti nel processo di erosione. L area mediterranea è particolarmente soggetta all erosione del suolo perché soggetta a lunghi periodi di siccità, seguiti da forti piogge erosive che interessano pendii scoscesi con terreni particolarmente fragili. Essendo il processo di formazione del suolo molto lento, una perdita pari a 1 t/ha/anno può essere considerata irreversibile in un periodo che va dai 50 ai 100 anni. La velocità di erosione del suolo in queste regioni si assesta fra l 1 e le 10 t/ha/anno (dati dal progetto IRENA-PESERA). 2. La marginalizzazione delle aree agricole è causata da una combinazione di fattori sociali, economici, politici e ambientali. La marginalizzazione rende l agricoltura più ardua, con il conseguente abbandono delle aree agricole. Gli effetti ambientali della marginalizzazione sono legati all abbandono di questi terreni, che porta ad un paesaggio più uniforme con conseguente diminuzione della biodiversità e ad un aumentata vulnerabilità agli incendi e, in alcuni casi, erosione del suolo. Questo è dovuto alla rigenerazione di arbusti, cespugli e successivamente boschi su terreni agricoli abbandonati che rimpiazzano un ecosistema erboso ricco di biodiversità e aumentano il rischio di incendi nelle aree del Mediterraneo. 3. La conversione di terreni agricoli in superfici artificiali, anche conosciuta come impermeabilizzazione del suolo, può avere un impatto sulle risorse del suolo, su quelle idriche e sulla biodiversità. L impermeabilizzazione accresce il rischio di erosione del suolo e inquinamento dell acqua, disturba gli habitat agricoli, ha effetti negativi sugli spostamenti degli animali e sul ciclo idrogeologico (aumento del ruscellamento e diminuzione della capacità del suolo di trattenere acqua) il che porta ad un maggiore rischio di alluvioni. Oltre a questo l impermeabilizzazione diminuisce il valore estetico delle aree agricole accrescendo la loro frammentazione, il che causa un maggiore inquinamento acustico e ambientale dovuto all aumento di traffico nella zona. Tutte le tematiche sopra descritte sono fortemente legate alle politiche ambientali e alle leggi europee, considerando che l impoverimento del suolo e le conseguenze che ne derivano non presentano solo una dimensione biofisica ma anche una socioeconomica. Dai policy maker ci si attende un grande impegno a far sì che queste due dimensioni coincidano. Lo dimostra, ad esempio, il fatto che la Politica Agricola Comune (Common Agricultural Policy) ha progressivamente incluso più requisiti ambientali. Un altro esempio: una gestione appropriata delle risorse del suolo è essenziale in molti siti Natura 2000 e gli impatti limitanti della marginalizzazione dei terreni agricoli saranno anch essi rilevanti per raggiungere i requisiti delle Birds and Habitats Directives, per non parlare naturalmente della Thematic Soil Strategy e delle innumerevoli connessioni con altri campi di importanza strategica. 4 L'elevato valore di C umico che viene rilevato nei terreni recuperati permette di preservare enzimi extracellulari stabili, come confermato dall attività b-glucosidasi extracellulare. L aumento dell'attività enzimatica e dell carbonio umico è rilevante per la non degradazione del suolo. BENEFICI A LUNGO TERMINE Il progetto Biorem fornisce una metodologia innovativa per il restauro e il monitoraggio biochimico dei suoli degradati. La scelta dei parametri funzionali di monitoraggio del suolo fisico, chimico, biologico, è principalmente legata alla loro utilità nel definire processi degli ecosistemi del suolo sotterranee e la loro sensibilità alle pratiche di restauro. Gli obiettivi a lungo termine del progetto Biorem saranno pertanto contribuire a conseguire gli obiettivi fissati dalla Commissione: Ripristino del suolo degradato ad una condizione di produttività coerente con l impiego e l uso che si intende farne, considerando anche le implicazioni dettate dal costo del ripristino del suolo: BIOREM metterà a disposizione una serie di strategie e buone prassi e- conomicamente convenienti per il ripristino dei suoli degradati, impiegando una combinazione di metodologie all avanguardia che vanno dall aggiunta di materiale organico e umificazione in situ alla rigenerazione vegetale controllata. Quando verrà applicata in tutta Europa, la metodologia proposta in BIOREM aiuterà i contadini, così come i manager, a contrastare efficacemente la contaminazione e l impoverimento dei terreni, sia recente che di vecchia data. Prevenzione di ulteriore degrado del suolo e mantenimento delle sue funzioni: il progetto BIOREM prevede una componente cruciale di monitoraggio che aiuterà sia i decisori politici che i gestori del suolo. 9

5 SOTTO -LOTTI IL PROGETTO EXPERIMENTAL LAYOUT Temperate - humid climate South of Italy Sub-arid climate La sperimentazione si svolge in dieci siti: in Emilia Romagna in Basilicata in Spagna South East of Spain Semi-arid climate Biorem Schema del campo I risultati indicano che i suoli degradati possono essere recuperati dopo l'applicazione di ammendanti organici con un inerbimento (OM + P) o senza reimpianto (OM), migliorando le proprietà chimiche dei suoli degradati, insieme con il loro metabolismo microbico. Dopo un anno e mezzo, il trattamento solo le piante (P), può fornire nutrienti, e potrebbe essere in grado di stimolare la funzionalità del suolo, in particolare nei settori quali Cartagena (Esana) e Albicocco (Italia). Il valore più alto di carbonio degli acidi umici e attività enzimatica legata a questi acidi umici in OM e OM + P rispetto al controllo trattamenti del suolo, indica che l'impatto potenziale dell'aggiunta di materia organica nel mantenimento del pool C è stabile. 8 LOTTI 5

6 I 10 lotti sono stati suddivisi in 40 sotto-lotti: 10 non trattati e serviti come campione di controllo; (LOTTO1) 10 trattati con aggiunta di materia organica esogena; (LOTTO 2) 10 con rivegetazione; (LOTTO 3) 10 trattati con una combinazione di aggiunta di materia organica esogena con rivegetazione secondo il metodo Biorem. LOTTO 4 LOTTO 3 LOTTO 2 LOTTO 1 Esempio Fontana Field - Alsia AASD Pantanello- (feb. 2015) Ciascun campione di terreno composto da tre sottocampioni raccolti a 0-20 e cm, mista, omogeneizzato, setacciato (2 mm) e memorizzati essiccati a temperatura ambiente fino al momento dell'analisi chimica, e conservati a -80 C fino al momento dell'analisi biologica. RESULTATI 0-20 cm cm Parametri fisico-chimici: Carbonio organico totale, carbonio umico, isotopo stabile Parametri biologici: Struttura della comunità microbica (analisi genomica) Proteina espressa da microrganismi (analisi metaproteomic) Parametri biochimici: Attività enzimatiche (attività b-glucosidasi, deidrogenasi) 6 7