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Applicazioni informatiche e modellistiche sulla tutela dell'ambiente agricolo e forestale

Personale di ricerca

Obiettivo prioritario delle ricerche in corso è la promozione della qualità dell'ambiente mediante l'ottimizzazione dell'impiego dei prodotti chimici in agricoltura. E questa ottimizzazione può essere conseguita anche mediante alcune delle ricerche cui si è precedentemente accennato. E' indispensabile, infatti, conoscere preventivamente il territorio sul quale si opera, al fine di calibrare gli interventi agronomici in modo da evitare ogni danno all'ambiente. Sostanzialmente le attività seguono tre linee di indagine:

1. valutazione dell'impatto ambientale dei fitofarmaci;
2. studio dell'impatto dei sistemi colturali sull'ambiente;
3. inquinamento da fonti diffuse di origine extra-agricola.

Relativamente alla prima linea, l'attività è indirizzata principalmente alla valutazione del rischio di inquinamento delle acque sotterranee e superficiali dovuto all'impiego di prodotti fitosanitari in agricoltura, che si realizza tramite l'impiego di modelli matematici di simulazione su dataset rappresentativi delle condizioni pedoclimatiche di aree ad agricoltura intensiva. Infatti, nonostante gli sforzi compiuti per sviluppare strategie di gestione colturale in grado di ridurre i carichi di agrochimici nelle acque a livelli accettabili, la dissipazione nell'ambiente di queste sostanze è regolata da alcuni fattori quali il clima, le condizioni idrogeologiche ed il tipo di suolo, propri di ogni scenario, che impongono una corretta scelta delle sostanze da impiegare previa valutazione del rischio ambientale che ne potrebbe derivare. L'attività è stata indirizzata principalmente alla valutazione del rischio di inquinamento delle acque sotterranee dovuto alla lisciviazione di alcuni erbicidi oltre la zona radicale utilizzando un impianto lisimetrico della stazione sperimentale di Tor Mancina.

Nel corso delle ricerche è stato sviluppato un protocollo per gli studi in lisimetro, idoneo per l'ambiente Mediterraneo (di solito si adotta quello della BBA tedesca basato su lisimetri monolitici), e sono stati valutati preliminarmente alcuni modelli di leaching per i fitofarmaci. Dall'esame dei risultati è emerso che l'uso di modelli che non considerano il movimento nei macropori e i flussi preferenziali nelle fratture del profilo può essere poco idoneo in un ambiente caratterizzato da siccità estiva come quello mediterraneo. La ricerca è stata inserita COST Azione 66, sottogruppi "Outdoor experiments and monitoring" e "Modelling". In questo ambito la modellizzazione del percolamento dei fitofarmaci è stato un argomento prioritario, svolto da un apposito Working Group: in particolare il data-set dell'Istituto è stato inserito in un gruppo ristretto di 4 data-set che sono stati sottoposti ad una procedura comune di calibrazione e validazione per un raffronto coordinato di modelli.

Recentemente, è stata studiata un'area campione in Umbria (Alta Valle del Tevere, Città di Castello) ad elevata attività agricola, dove è stato valutato il pericolo potenziale di contaminazione della falda derivante dai trattamenti fitosanitari sulle colture di mais e tabacco. Allo scopo sono stati utilizzati due approcci uno di tipo parametrico, utilizzando gli indici di pericolo agricolo (IPA) e uno di tipo deterministico, utilizzando un modello matematico come PELMO (Pesticide Leaching Model). I risultati ottenuti hanno permesso di creare delle carte di vulnerabilità specifica come richiesto dalla recente normativa (D.L. 152/99) evidenziando come nell'area oggetto di studio il pericolo di contaminazione da attività agricola sia basso.

Nell'ambito della seconda si studia l'impatto dei sistemi colturali sulla qualità delle acque sotterranee per la valutazione della produttività delle colture, della percolazione di acqua e della lisciviazione di nitrati. Infatti le stime di pericolosità dei sistemi colturali, e quindi le pratiche agricole e gli interventi agrotecnici consigliati per limitare i rischi ambientali, sono spesso basati su informazioni che non tengono conto dell'interazione specifica tra clima dell'annata e sistemi colturali in atto. I modelli di simulazione dei sistemi colturali consentono invece: a) di valutare quantitativamente le conseguenze di differenti scelte di gestione colturale; b) verificare le scelte eseguite su periodi medio-lunghi, tenendo conto della variabilità climatica; c) stimare gli effetti su variabili non misurabili sperimentalmente; d) esaminare numerose combinazioni suolo-clima-sistema colturale. In questa ottica è stata considerata un'area della Regione Lazio in provincia di Frosinone, della superficie di circa 58 000 ha, con precipitazioni atmosferiche medie di circa 1200 mm. Con il modello per sistemi colturali CropSyst sono state simulate per un cinquantennio alcune rotazioni colturali tradizionalmente attuate nell'area in esame, esaminando prevalentemente il bilancio idrico e dell'azoto nei diversi sistemi.

Lo studio ha consentito di produrre sia la cartografia di base (carta dei suoli e delle pendenze), sia una cartografia derivata per ogni combinazione suolo-rotazione colturale-livello di concimazione (carte della percolazione di acqua e della lisciviazione di azoto), quest'ultima ottenuta associando i risultati delle simulazioni del modello CropSyst con il software GIS ArcView. I risultati ottenuti hanno evidenziato che il fenomeno della lisciviazione di azoto presenta un'elevata variabilità annuale e non deve essere attribuito necessariamente a tutti i sistemi colturali, anche in caso di somministrazioni di azoto elevate e di condizioni pedologiche e climatiche sfavorevoli. Questo risultato indica come l'uso di modelli può fornire indicazioni utili a minimizzare l'impatto ambientale delle pratiche agricole, senza rischiare di penalizzare la potenzialità produttiva.

La terza linea di ricerca riguarda l'inquinamento da fonti diffuse di origine extra-agricola mediante la valutazione della vulnerabilità all'acidificazione del terreno, che ha lo scopo di evidenziare eventuali rischi e/o processi di degradazione in atto. Lo studio si realizza mediante il monitoraggio delle deposizioni atmosferiche umide e secche, con successiva valutazione e mappatura a livello territoriale dei carichi critici di acidità, e delle eccedenze delle deposizioni atmosferiche. Per definizione il carico critico (CL) è la quantità di una data sostanza che un determinato comparto ambientale (terreno, acque, ecc.) può tollerare senza che avvengano effetti negativi. Comunemente il CL esprime una quantità di sostanza inquinante (moli o equivalenti), riferita ad una superficie (ettari o chilometri quadrati) e ad un intervallo temporale (generalmente un anno), ed è un concetto applicabile alla maggior parte degli inquinanti atmosferici.

Il termine eccedenza, ormai largamente accettato, sta ad indicare l'eccesso del carico delle deposizioni atmosferiche rispetto ai carichi critici. I carichi critici sono suddivisi in 5 classi con livello crescente di sensibilità: >2000, 1000-2000, 500-1000, 200-500 e 0-200 eq H+ ha-1, che possono essere classificate con la seguente scala di vulnerabilità: molto vulnerabili, vulnerabili, mediamente vulnerabili, poco vulnerabili e non vulnerabili. Le eccedenze delle deposizioni sono invece divise in 6 classi con livello crescente di eccedenza: <0, 0-200, 200-500, 500-1000, 1000-2000 e >2000 eq H+ ha-1 anno-1, classificabili con la seguente scala di rischio: assente, basso, medio, elevato, molto elevato, elevatissimo.

Lo studio, a cui si affianca anche il monitoraggio dei metalli pesanti nelle deposizioni atmosferiche che è di notevole importanza per verificare l'impatto delle diverse attività antropiche sull'ambiente e la loro tossicità assoluta o potenziale per l'uomo e gli altri organismi viventi, viene effettuato nella Tenuta Presidenziale di Castelporziano nell'ambito del Programma di Monitoraggio Ambientale della Tenuta finanziato dall'Accademia dei XL.

Pubblicazioni

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