ERSAF - Struttura Sviluppo rurale, suoli e supporto alla filiera vitivinicola
Via Copernico, 38 - Milano stefano.brenna@ersaf.lombardia.it marco.pastori@ersaf.lombardia.it carlo.riparbelli@ersaf.lombardia.it www.ersaf.lombardia.it
Inquinamento delle acque 83 Stefano Brenna, Marco Pastori, Carlo Riparbelli
Agricoltura e inquinamento diffuso delle risorse idriche
Le più recenti politiche agricole e ambientali, sia a livello europeo che nazionale (diretti-va 91/676, “diretta acque” 2000/60 e d.lgs 152/99) sono finalizzate allo sviluppo di strate-gie in grado di integrare le problematiche ambientali con la gestione e lo sfruttamento delle risorse naturali e del territorio. Le linee strategiche si sviluppano principalmente in due direzioni:
Sl’identificazione di sistemi di gestione sostenibili in grado di limitare i rilasci di contaminanti
Sil miglioramento delle attività di monitoraggio ambientale al fine di disporre di dati misurati consistenti ed affidabili
In attuazione di queste disposizioni legislative, la Regione Lombardia ha recentemen-te adottato il proprio Programma di Turecentemen-tela e Uso delle Acque (D.G.R. n. 8/2244 del 29/03/06), nell’ambito del quale viene anche affrontata la problematica relativa all’indivi-duazione e designazione delle aree vulnerabili da nitrati di origine agricola e da prodot-ti fitosanitari (Regione Lombardia, 2004).
Considerando in particolare azoto e fitofarmaci, oltre alle classiche attività di monito-Lo sviluppo e la diffusione di sistemi agricoli sostenibili, tecnologica-mente avanzati e in grado di salvaguardare la qualità delle risorse idriche superficia-li e sotterranee è la principale sfida dell’agricoltura di oggi. Il comparto agricolo è in-fatti frequentemente additato quale principale responsabile dell’inquinamento delle acque da fonti diffuse, a causa di un ampio uso di fertilizzanti, reflui zootecnici, fan-ghi, compost, fitofarmaci. In attuazione della direttiva quadro 2000/60/CE la Regio-ne Lombardia ha adottato il proprio Programma di Tutela e Uso delle Acque quale strumento fondamentale per una corretta pianificazione e tutela delle risorse idriche e del territorio circostante. In riferimento alle problematiche agricole ed alla limita-zione dell’inquinamento diffuso la questione si pone principalmente in termini di in-dividuazione delle aree vulnerabili, ossia delle porzioni di territorio ove maggiore è il rischio di perdite dei contaminati e di selezione di itinerari di gestione aziendale (con-cimazioni, trattamenti fitosanitari, sistemi colturali e irrigui) in grado di limitare i ri-lasci. In tale contesto si inquadrano il progetto ARMOSA finalizzato all’attivazione di una rete di monitoraggio dei carichi di nutrienti nelle acque sotterranee provenienti da fonti diffuse e alla messa a punto di modelli previsionali estendibili a scala regio-nale ed il sistema SuSAP, uno strumento di supporto alle decisioni che, integrando mo-delli previsionali e strati informativi agro-ambientali regionali, permette di fare valu-tazioni e approfondimenti utili all’individuazione di aree vulnerabili alla lisciviazio-ne dei fitofarmaci.
A b s t r a c t
raggio ambientale, particolarmente importante diventa la possibilità di individuare speci-fiche aree ove focalizzare le attività di mitigazione e pianificazione e soprattutto disporre di strumenti a supporto dei decisori che permettano di valutare la vulnerabilità da nitrati e fitofarmaci a scale territoriali integrando dati di monitoraggio con strati informativi e mo-delli matematici ambientali. Lo sviluppo e la disponibilità di tali strumenti facilita azioni mirate e può inoltre consentire valutazioni affidabili su diversi scenari gestionali.
Il caso dei nitrati
La Regione Lombardia, ha individuato le aree vulnerabili ai nitrati attraverso l’adozione di una metodologia che, conformandosi alle indicazioni guida stabilite dallo stesso D.Lvo 152/99 (Allegato VII/A), ha previsto l’integrazione tra vulnerabilità idrogeologica degli ac-quiferi (metodo CNR_GNCDI, 1996), capacità protettiva dei suoli (Brenna et al., 1999) , ca-richi effettivi di azoto (considerando il carico zootecnico quale indicatore delle “pressio-ni” di origine agricola) e dati sullo stato di qualità delle acque. Sono state così identifica-te quattro diverse tipologie di situazioni:
a) aree vulnerabili ai nitrati di prevalente origine agrozootecnica;
b) aree vulnerabili, con carichi di prevalente origine urbana;
c) aree di attenzione, ove vi è o una predominante vulnerabilità intrinseca elevata o un alto carico zootecnico, ma non, attualmente, uno scadente stato di qualità delle acque;
d) aree non vulnerabili.
Le aree vulnerabili così determinate coprono complessivamente il 13% del territorio regionale, superficie che sale al 23% se si considera il solo territorio di pianura e al 26%
della Superficie
Inquinamento delle acque 85 Stefano Brenna, Marco Pastori, Carlo Riparbelli
tivi di qualità delle acque prefissati e rende necessari, a tale scopo, ulteriori studi ed in-dagini che, completando ed approfondendo il quadro delle conoscenze, permettano la verifica dei risultati delle politiche attuate e l’adozione di azioni mirate; è infatti fonda-mentale poter individuare le priorità degli interventi e quindi conoscere le reale fonti di alti carichi; l’agricoltura gioca certamente un ruolo importante nel determinare alti cari-chi di nitrati, ma è peraltro vero che il rilascio di nitrati è in certa misura un fenomeno naturale che avviene in tutti i terreni, compresi quelli non destinati alla produzione agri-cola. Inoltre i dati sulla qualità delle acque, che in particolare per i nitrati nelle acque sot-terranee frequentemente indicano il superamento dei limiti di legge (50 mg/l), non sono di per sé in grado di discriminare tra un’origine agricola della contaminazione e una ori-gine invece industriale o civile; anzi, è probabile che queste due ultime fonti abbiano un peso rilevante, soprattutto in aree densamente popolate come il nord Milanese dove in-fatti molti comuni denotano acque di falda eccessivamente arricchite in nitrati.
La necessità di approfondire gli effettivi rilasci di azoto da diversi ambienti e sistemi colturali e soprattutto l’importanza di migliorare e mettere a punto la modellistica relativa alla simulazione del movimento dei nutrienti verso le risorse idriche ha portato all’attiva-zione del progetto ARMOSA (Brenna et al., 2003 e 2005), realizzato da ERSAF con la col-laborazione delle Università di Milano e Napoli e del CNR di Napoli e sostenuto dalla Re-gione Lombardia (Direzioni Generali Reti, Servizi di Pubblica Utilità e Agricoltura). La re-te di monitoraggio messa a punto nel progetto è costituita da 10 siti, caratre-terizzati per pe-dologia, comportamento idrologico (ritenzione idrica, conducibilità idraulica, densità ap-parenti, analisi della struttura, ecc.), e attrezzati per la misura del contenuto idrico dei suo-li, del potenziale matriciale, dei contenuti di azoto nel suolo ed in soluzione circolante e monitorate anche per i dati meteorologici e per le normali pratiche di gestione colturale.
A conclusione del progetto (2007) sarà disponibile il completo dataset per i 10 siti di monitoraggio e la modellistica ambientale opportunamente calibrata. In questo articolo vengono invece presentati i dati per uno dei 10 siti, attivo ormai dal 2003 in provincia di Lodi; il suolo che lo caratterizza è franco sabbioso (con più del 70% di sabbia negli oriz-zonti più profondi), è ben drenato, moderatamente acido, con una discreta capacità di ri-tenzione idrica (i contenuti d’acqua non superano mai il 40%) e gli orizzonti superficiali evidenziano una buona strutturazione. La coltura praticata dal 2003 al 2005 è il mais da trinciato, e vengono normalmente adottate pratiche di minima lavorazione del suolo. I da-ti sperimentali rilevada-ti hanno permesso di ottenere buoni risultada-ti nella calibrazione di di-versi modelli matematici (SWAP, MACRO, CROPSYST, LEACH-N), testati per individuarne potenzialità e limiti al fine di selezionare quelli maggiormente rispondenti alle diverse re-altà lombarde.
I dati così rielaborati ed integrati nei modelli hanno permesso di evidenziare l’esisten-za di eventi di leaching dell’azoto e soprattutto di stimarne le quantità riscontrate oltre il suolo agrario, diventando in questo modo potenziale fonte di inquinamento per le acque sotterranee. Nel caso del sito in provincia di Lodi si rilevano importanti perdite di azoto in tutte le annate agrarie monitorate (2003-2005); questo è probabilmente dovuto alla “sen-sibilità ambientale” del suolo, che favorisce i processi di movimento verticale di acqua e soluti, ma anche a causa delle tecniche irrigue (a scorrimento) che apportando alti volu-mi d’acqua (eventi di 150-200 mm cad.) favoriscono processi di dilavamento del suolo. In
figura ben si evidenziano gli apporti delle precipitazioni più intense e delle irrigazioni, che comportano un rapido aumento dei contenuti idrici lungo tutto il profilo (aree colo-rate in blu scuro), a dimostrazione del verificarsi dei flussi idrici; inoltre è importante os-servare come nel periodo di maggiore assorbimento radicale da parte della coltura (giu-gno, luglio e agosto) i valori di contenuto idrico nel suolo si mantengano generalmente bassi (aree più chiare).
Figura 3 - Grafico di confronto delle precipitazioni con i contenuti idrici nel suolo
Figura 2 - Contenuto di azoto nitrico nel suolo a diverse profondità
Inquinamento delle acque 87 Stefano Brenna, Marco Pastori, Carlo Riparbelli
Le analisi di azoto nitrico nel suolo e in soluzione circolante hanno evidenziato ra-pidi decrementi negli orizzonti più superficiali, soprattutto in concomitanza degli eventi irrigui (periodo giugno-luglio); questo potrebbe indicare l’instaurarsi di processi di tra-sporto del nutriente nel suolo, anche se proprio in questo periodo l’assorbimento radi-cale è attivo. Inoltre si osservano valori estremamente elevati di contenuti di azoto nel periodo seguente la raccolta e soprattutto nei mesi di ottobre e novembre: questi valori possono essere dovuti ai processi di mineralizzazione della sostanza organica, particolar-mente attivi in questo periodo, ed inoltre alla mancanza di una coltura al suolo e quin-di quin-di assorbimento colturale. I contenuti quin-di azoto decrescono in genere molto rapidamen-te dopo importanti eventi merapidamen-teorici che possono verificarsi nel periodo autunno inver-nale. Gli eventi di leaching più importanti sembrano quindi concentrarsi, per questa ti-pologia pedo ambientale e agronomica, in estate e in autunno (post raccolta): nel primo caso sono legati alle irrigazioni, mentre nel secondo alle precipitazioni. Possibili soluzio-ni gestionali sono pratiche irrigui maggiormente efficienti e adozione di colture di co-pertura in post raccolta.
Il caso dei fitofarmaci
Le acque, sia superficiali che sotterranee sono tra i comparti ambientali sottoposti più fre-quentemente a fenomeni di contaminazione da fitofarmaci e il suolo costituisce la prima e più importante barriera alla diffusione di queste sostanze nei corpi idrici. In questo com-parto infatti si verificano i primi e più significativi processi di degradazione degli
inquinan-Tabella 1. Dati di sintesi del monitoraggio dei rilasci di azoto nel sito ARMOSA del Lodigiano
MONITORAGGIO ANNI
Sito ARMOSA del Lodigiano 2003 2004 2005
Tipo coltura - mais (trinciato) mais (trinciato) mais (trinciato)
Produzione T SS / ha 15.5 18.7 18.4
Precipitazioni mm/anno 605 760 740
Assorbimento di azoto* kg / ha 220 257 238
Irrigazioni mm/anno =˜ 750/800 mm =˜ 200 mm =˜ 300 mm
(5 applicazioni) (2 applicazioni) (3 applicazioni)
Evapotraspirazione Pot/Effettiva mm/anno 1055/664 920/660 945/788
T media annua aria °C 14.2 13.3 13.1
T media annua suolo 15 cm °C 14.6 15.1
-T media annua suolo 50 cm °C 14.9 14.3
-Input di N totale kg / ha 242 305 316
Input di N minerale kg / ha 26 33 11
Input di N organico kg / ha 216 272 305
Acqua percolata* mm 130 271 206
Perdite di azoto (lisciviato*) kg / ha 42 160 184
* valori derivati da modello di crescita e bilancio idrico e dei nutrienti
ti, in particolare dei prodotti fitosanitari che su di esso vengono distribuiti direttamente o vi giungono provenienti dai trattamenti fogliari.
Il suolo esercita una fondamentale funzione protettiva dal punto di vista chimico e biologico; infatti il contenuto in sostanza organica e argille degli orizzonti più superficia-li tende a diminuire la mobisuperficia-lità di molti principi attivi attraverso il processo denominato adsorbimento e a favorirne così la trasformazione e degradazione ad opera dei microrga-nismi. Il pH, la temperatura, l’umidità del suolo influenzano l’attività dei microrganismi in esso presenti, determinando la capacità di auto-purificazione del sistema e conseguente-mente la persistenza dei fitofarmaci. La tessitura del suolo, unitaconseguente-mente alla permeabilità, forniscono indicazioni sulla velocità con cui si muove l’acqua, potenziale veicolo delle so-stanze inquinanti.
Se gli orizzonti superficiali non sono in grado di trattenere e neutralizzare completa-mente queste sostanze, esse possono percolare in profondità nel sottosuolo e raggiunge-re le falde acquiferaggiunge-re contaminandole. Invece, in seguito a processi di erosione, ruscella-mento e deriva i prodotti fitosanitari possono provocare la contaminazione di corpi idri-ci superfiidri-ciali adiacenti alle superfiidri-cie trattate.
La previsione della concentrazione di prodotti fitosanitari nei diversi comparti ambien-tali è dunque indispensabile per la valutazione e la gestione dei possibili rischi derivanti dall’utilizzo di queste sostanze in agricoltura.
La comunità scientifica si occupa da tempo di queste problematiche e a tale proposi-to, sono stati sviluppati numerosi strumenti conoscitivi quali indicatori di rischio e model-li matematici che descrivono i vari processi fisici e chimici che si verificano sulla superfi-cie e nel suolo; essi rappresentano ormai uno strumento indispensabile e riconosciuto an-che a livello normativo europeo e nazionale (D.Lgs. 152/99) per valutare i processi di mi-grazione di queste sostanze verso le acque sotterranee.
L’applicazione di questi strumenti modellistici richiede la raccolta e l’archiviazione di grandi quantità di dati, molti dei quali sono caratterizzati da una componente territoriale, tipicamente gestita dai Sistemi Informativi Territoriali.
Nell’ambito di un progetto LIFE Ambiente, ERSAF ha realizzato un sistema di suppor-to alle decisioni chiamasuppor-to SuSAP – Supplying Sustainable Agriculture Production – per la valutazione dei possibili rischi ambientali, derivanti dall’utilizzo dei prodotti fitosanitari in agricoltura. Tali valutazioni sono realizzate grazie all’integrazione di modelli matematici, database agro-ambientali e un sistema informativo territoriale; i database riguardano dati pedologici, meteo-climatici e colturali, unitamente alle proprietà chimico-fisiche dei fito-farmaci e alle strategie di trattamento.
SuSAP prevede due diversi livelli di indagine: regionale e aziendale.
A livello regionale, obiettivo di SuSAP è la protezione delle falde acquifere dai poten-ziali fenomeni di contaminazione derivanti dall’uso dei prodotti fitosanitari. Tramite SuSAP è così possibile elaborare carte di vulnerabilità dei suoli alla lisciviazione di specifici prin-cipi attivi. ERSAF e la Regione Lombardia nella redazione del Programma di Tutela e Uso delle Acque (D.G.R. 8/2244 2006) hanno realizzato una prima applicazione del sistema SuSAP che ha fornito una definizione preliminare delle aree vulnerabili alla percolazione di specifici fitofarmaci.
Come si può osservare dall’illustrazione (Fig. 4) il grado di vulnerabilità dei suoli
Inquinamento delle acque 89 Stefano Brenna, Marco Pastori, Carlo Riparbelli
cresce al crescere dei valori di concentrazione di ciascuna sostanza previsti alla base del suolo espressi in una legenda che va dai toni del verde, bassa vulnerabilità ai toni del giallo, arancione e rosso, corrispondenti a livelli di vulnerabilità sempre più elevati con concentrazioni di prodotti fitosanitari previste superiori a 0,1 Ìg/l, limite di potabilità delle acque.
Queste cartografie sono indispensabili in una moderna gestione sostenibile dell’agri-coltura per identificare quali sono i principi attivi a maggiore rischio di contaminazione, al variare degli scenari pedoclimatici e idrogeologici, contribuendo a meglio indirizzare le azioni di monitoraggio e gestione delle pratiche agricole.
Sempre tramite l’utilizzo di SuSAP, ma a livello aziendale, gli agricoltori attraverso in-ternet, accedendo al sito www.ersaf.lombardia.it, hanno a disposizione uno strumento per valutare il potenziale rischio per l’ambiente dei prodotti fitosanitari che vengono usati più comunemente nell’azienda confrontando differenti strategie di trattamento fitosanitario e scegliendo la più sostenibile per l’ambiente, in relazione al preciso contesto territoriale in cui si trovano le aziende. La possibilità per gli agricoltori di operare questo tipo di anali-si sui prodotti utilizzati per il diserbo e la difesa dalle malattie potrà risultare oltre che van-taggiosa per la conservazione dell’ambiente, di particolare aiuto nella prospettiva della certificazione ambientale delle aziende.
Figura 4 - vulnerabilità dei suoli della pianura lombarda alla percolazione della Terbutilazina utilizzata sul mais
Riferimenti bibliografici
SBrenna S., Pastori M., Acutis M. (2005). “Nitrate leaching monitoring from cropping systems in Lombardy (North Italy)”. Proceedings of the “14th N-Workshop” 24-26 Ottobre 2005 – Maastricht (Olanda).
SBrenna S., Malucelli F., Andreoli L., Albani G., Sanpietri W., de Mascellis R., Basile A., Terribile F. e Acutis M., (2003). “Il Progetto ARMOSA: monitoraggio del flussi di azoto nell’agroecosistema e verso la falda”. Atti del XXXV Convegno della Società Italiana di Agronomia, Portici (NA) 16-18 settembre 2003.
SBrenna S., Rasio R., Riparbelli C., (1999): “La valutazione della capacità protettiva dei suoli nell’individuazione di aree vulnerabili alla percolazione dei prodotti fitosanitari: stato dell’arte in Lombardia”. Quaderni di Geologia Applicata, 1999, Pubblicazione GNDCI-CNR n.2000, Pitagora Editrice, Bologna.
SERSAL – Regione Lombardia. (2000). SuSAP, Manuale Metodologico LIFE98/ENV/IT/00010.
SRegione Lombardia, Deliberazione Giunta Regionale 29 Marzo 2006 – n° 8/2244. “Approvazione del Programma di Tutela e Uso delle Acque”, ai sensi dell’art. 44 del d.lgs. 152/99 e dell’articolo 55, comma 19 della l.r. 26/2003.
IndiceDICE
SPresentazione di Francesco Mapelli e Viviana Beccalossi pag. 3
SPresentazione di Paolo Lassini pag. 4
SIntroduzione pag. 5
SIl contesto regionale pag. 7
SVariabilità e cambiamenti climatici nel corso degli ultimi due secoli:
evidenze osservative e problemi aperti pag. 15
SSiccità nel clima lombardo. L’esperienza del 2003 pag. 25
SIl sistema irriguo lombardo pag. 31
SSistemi colturali ed irrigazione pag. 43
SI ghiacciai lombardi. Variazione di una risorsa idrica pag. 53
SUn sistema di simulazione per la pianificazione
dell’irrigazione a scala di bacino pag. 63
SRisposta della vegetazione al cambiamento climatico:
sinergie tra osservazioni dallo spazio e misure di campo pag. 73
SL’inquinamento delle acque superficiali e sotterranee da fonti diffuse pag. 81
Tel. 02.67404.1 Fax. 02.67404299 www.ersaf.lombardia.it AGRITEAM
Agricoltura Territorio Ambiente Via Camperio, 1 - Milano Tel. 02.85154323
Fax. 02.85154478 www.agriteam.it
Responsabile
Sdott. Antonio Tagliaferri
antonio.tagliaferri@ersaf.lombardia.it Sdott. Alessandro Merlo
merlo.alessandro@mi.camcom.it
Coordinamento linea editoriale SLorenzo Craveri, Lorena Verdelli lorenzo.craveri@ersaf.lombardia.it lorena.verdelli@ersaf.lombardia.it
Progetto grafico e impaginazione the C’ comunicazione S.R.L.
La riproduzione delle informazioni e dei dati pubblicati in questa pubblicazione è consentita previa autorizzazione e citando la fonte. Non si assumono responsabilità per uso improprio delle informazioni pubblicate.