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martedì, 6 Dicembre 2022

Contrasto alla siccità/2: step due gestire il suolo

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come rendere i suoli agricoli meno vulnerabili alla siccità e agli eventi estremi? Esistono tecniche agronomiche o strategie in grado di attenuare l’erosione e la perdita di suolo legate l’aggressività climatica? Proprio in tale direzione si sta muovendo il CREA Agricoltura ed Ambiente, che ha avviato da tempo attività di ricerca, volta a quantificare vulnerabilità e resilienza dei suoli associate alle usuali pratiche di gestione ed uso, sollecitate con specifiche tecniche di infiltrazione idrica.  

L’alternanza di periodi di prolungata siccità intervallati da eventi piovosi di forte intensità può determinare gravi danni in termini di erosione e perdita di suolo. Il rischio può aumentare quando il suolo viene gestito in maniera poco razionale, in particolare a causa di operazioni colturali non correttamente effettuate, o condotte magari in periodi inappropriati. Tali evidenze, sempre più frequenti, ci vengono ricordate dai media con puntualità sempre maggiore e la percezione collettiva sulle problematiche connesse è sempre più chiara e diffusa. In questo senso, l’ultima stagione estiva ne è un esempio più che esaustivo. E‘ utile, quindi, approfondire le modalità con cui alcuni fenomeni si verificano per comprendere se e quali opzioni siano disponibili per gestire gli agro-ambienti, specie nell’ottica di mitigare i fenomeni climatici estremi.  

In generale, i principali fattori connessi con la  perdita di suolo per erosione idrica sono: 

  • erosività della pioggia,
  • erodibilità del suolo, 
  • topografia (lunghezza e pendenza del suolo), 
  • colture, tecniche di coltivazione o vegetazione,  
  • pratiche conservative.  

Il primo fattore dipende dalle caratteristiche energetiche della pioggia, definisce l’aggressività climatica dell’evento e non può essere oggetto di azioni di mitigazione da parte dell’uomo. I successivi possono essere ottimizzati, in varia misura, per attenuare gli effetti dell’aggressività della pioggia. Ad esempio, si può intervenire con opportune sistemazioni al fine di ridurre la lunghezza e la pendenza locale della pendice, o si può adottare una lavorazione del suolo che segua le curve di livello, così da ridurre la velocità della corrente ruscellante. Varie opzioni agronomiche relative alle diverse coperture vegetali hanno lo scopo di aumentare la rugosità del suolo mentre l’uso di specie vegetali con apparati radicali più profondi può meglio “imbrigliarlo”, rendendolo meno soggetto all’erosione.  

Questi brevi accenni suggeriscono che, indipendentemente dalle caratteristiche delle piogge intense, sia lo stato del suolo al momento dell’evento che la copertura vegetale possono giocare un ruolo, spesso decisivo, nel mitigare gli eventi erosivi più intensi e su questi si farà un breve focus. 

Un importante fattore nell’erosione idrica del suolo agrario è rappresentato dal “sigillamento” del suolo nudo, sottoposto ad una poggia intensa (erodibilità del suolo). L’impatto meccanico delle gocce d’acqua sul suolo, che si verifica durante eventi piovosi intensi, infatti, può danneggiare le proprietà fisiche del suolo. In particolare, il deterioramento della struttura del suolo, nello strato più superficiale (pochi millimetri di spessore), può verificarsi a causa sia della rottura dei legami chimico-fisici responsabili dell’aggregazione delle particelle del suolo,  che dello spostamento delle particelle di suolo distaccate per effetto dell’impatto e infine come conseguenza della successiva sedimentazione delle particelle di suolo più fini. Questi processi concomitanti possono formare uno strato superficiale di terreno relativamente denso e compatto, generalmente sottile e con bassa permeabilità (la Figura 1 mostra un classico esempio dello stato dopo aver subito le suddette alterazioni fisiche) che, in specifiche condizioni (suolo nudo ed in pendenza), può rappresentare la causa principale del deflusso superficiale e dell’erosione del suolo.  

Figura 1 – Esempio di un suolo argilloso che ha subito una alterazione fisica (compattamento) al termine di una prova di infiltrazione idrica.

Questo fenomeno si acuisce in particolari agro-ambienti, quali quelli aridi e semiaridi del territorio italiano (Figura 2). In altre parole, il suolo è divenuto meno resiliente agli eventi estremi, l’acqua di pioggia “fa fatica” ad infiltrarsi velocemente, e quindi defluisce sulla sua superficie. Ciò che può avere un ruolo decisivo è, quindi, lo “stato del suolo” al momento dell’evento di pioggia intensa, e pertanto, in tal senso, gestirlo in maniera corretta  diventa essenziale.  

Figura 2 – Esempio di suolo argilloso dell’entroterra collinare siciliano alla fine dell’estate, potenzialmente a rischio se sottoposto a eventi di pioggia intesa.

La vegetazione o la presenza di residui colturali sulla superficie del suolo, rivestono una funzione fondamentale  nella mitigazione di tali fenomeni, nel senso che possono rappresentare anche uno “scudo protettivo” che può essere in grado di “assorbire” l’energia cinetica dell’acqua, evitando che questa venga dissipata sul suolo. Ne consegue che le tecniche colturali diventano determinati nella prevenzione di tali fenomeni. 

La letteratura scientifica su questo tema riporta che, rispetto ai terreni lavorati con modalità più o meno convenzionali (aratura o lavorazione superficiale), la non lavorazione del suolo è una pratica agronomica “conservativa” perché, quando correttamente adottata, tende a preservare le proprietà fisiche naturali del suolo nello strato esplorato dalle radici, e a preservarne quindi la complessità. Ciò consente di promuovere le attività biotiche, aumentare l’infiltrazione d’acqua e il contenuto idrico, sia al punto di appassimento (è definito come la quantità di acqua che è trattenuta con elevate forze dalle particelle terrose, tale che le radici non possono assorbirla) che alla capacità idrica di campo. Diversi studi hanno ampiamente confrontato vari tipi di pratiche di gestione del suolo, includendo nel novero i metodi di lavorazione del terreno e di gestione dei residui colturali rispetto alla non lavorazione del suolo e considerando piogge simulate artificialmente per valutarne gli effetti. In uno studio condotto da Carretta et al. [1], volto a quantificare sia il deflusso idrico che l’erosione del suolo in un terreno non lavorato rispetto a un terreno lavorato, durante il periodo di transizione (cioè alcuni anni dopo la conversione alla non lavorazione ), i risultati hanno mostrato che il suolo eroso nella gestione “non lavorazione” era solo la metà rispetto a quello gestito convenzionalmente. Gli autori hanno concluso che la riduzione osservata del deflusso e della resa di sedimenti nel suolo non lavorato può rappresentare vantaggi sia in termini di conservazione del suolo, che di miglioramento della qualità delle acque superficiali. In un altro studio recente, Rodrigo-Comino et al. [2], prendendo in considerazione vigneti in pendenza di ambienti mediterranei con suolo nudo, hanno evidenziato che i fattori chiave che hanno un impatto negativo sui processi di erosione del suolo sono gli eventi piovosi estremi e le pratiche di gestione, ovvero potatura, aratura e calpestio. Pertanto, una condizione di alto rischio può essere ravvisata quando il terreno è nudo, cioè senza copertura vegetale, oppure quando è stato lavorato di recente. In questi casi, la vulnerabilità del suolo agli agenti piovosi estremi è potenzialmente alta. 

Il CREA Agricoltura ed Ambiente (AA) ha avviato da qualche tempo una linea di ricerca volta a quantificare la vulnerabilità e resilienza associata alle usuali pratiche di gestione ed uso del suolo, in relazione a sollecitazioni  indotte con specifiche tecniche infiltrometriche. In sostanza, è stata perfezionata una tecnica (nella denominazione in inglese, “multi-height beerkan run methodology” [3]) in grado di indurre alterazioni del suolo nel corso di semplici esperimenti di infiltrazione idrica, ed è applicata per quantificare, sperimentalmente, la resilienza associata a diversi tipi di gestione o uso del suolo (tipi di lavorazione, inerbimento, ecc.) [4]. In pratica: l’esperimento consiste nel versare, all’interno di un cilindro infisso nel suolo, volumi noti di acqua da una altezza predeterminata per poi misurare il tempo che impiega l’acqua ad infiltrarsi nel terreno. Ad oggi, è stata studiata la risposta idrologica di suoli recentemente lavorati o indisturbati o investiti con varie coperture vegetali (frutteti, seminativi, pioppeti, o suoli inerbiti), quando vengono sottoposti a “eventi” di relativa intensità e capaci di modificare le proprietà fisiche dello strato superficiale del suolo. 

Per un caso studio condotto presso il campo sperimentale del CREA AA di Bari su un suolo medio-sabbioso che era stato sia recentemente lavorato che non lavorato da diversi anni (suolo indisturbato), ad esempio, la Figura 3 mostra la relazione funzionale ottenuta tra la permeabilità del suolo saturo (conducibilità idraulica alla saturazione, Ks) e l’effetto perturbativo indotto (ovvero il compattamento determinato sul suolo nel corso degli esperimenti “multi-height beerkan runs”), sintetizzato in termini di energia cinetica della acqua dissipata al suolo, dopo l’impatto. L’esempio mostra come il suolo indisturbato si mostra più resiliente di quello recentemente lavorato (differenze di fattore 2, ad esempio, per valori dell’energia della pioggia di circa 1500 J/m2), riuscendo in tal caso a rispondere in maniera più efficiente alle sollecitazioni esterne (eventi piovosi più intensi) e limitando, in definitiva, i rischi di deflusso idrico superficiale e degradazione del suolo.  

In conclusione, i suoli agricoli italiani possono mostrarsi vulnerabili agli eventi piovosi estremi, ma le razionali pratiche di gestione del suolo, possono rappresentare un elemento di mitigazione dei cambiamenti climatici in atto. L’attualità ci ricorda che, ricerche in questo campo, sono necessarie oltre che urgenti.

Riferimenti bibliografici  

1. Carretta, L.; Tarolli, P.; Cardinali, A.; Nasta, P.; Romano, N.; Masin, R. Evaluation of runoff and soil erosion under conventional tillage and no-till management: A case study in northeast Italy. Catena 2021, 197, 104972.  

2. Rodrigo-Comino, J.; Senciales, J.M.; Ramos, M.C.; Martínez-Casasnovas, J.A.; Lasanta, T.; Brevik, E.C.; Ries, J.B.; Ruiz-Sinoga, J.D. Understanding soil erosion processes in Mediterranean sloping vineyards (Montes de Málaga, Spain). Geoderma 2017, 296, 47–59. 

3. Castellini, M.; Stellacci, A.M.; Di Prima, S.; Iovino, M.; Bagarello, V. Improved beerkan run methodology to assess water impact effects on infiltration and hydraulic properties of a loam soil under conventional- and no-tillage. Soil Sci. Soc. Am. J. 2021, 85, 235–248.  

4. Castellini, M.; Stellacci, A.M.; Sisto, D.; Iovino, M. The Mechanical Impact of Water Affected the Soil Physical Quality of a Loam Soil under Minimum Tillage and No-Tillage: An Assessment Using Beerkan Multi-Height Runs and BEST-Procedure. Land 2021, 10, 195.  

Mirko Castellini
CREA Centro di ricerca Agricoltura e Ambiente

Dottore di ricerca in Idronomia Ambientale, abilitazione scientifica nazionale in Ingegneria Agraria, Forestale e dei Biosistemi, svolge la sua attività di ricerca presso il Centro Agricoltura e Ambiente nel campo dell’idrologia del suolo.

#lafrase Se vi è una magia su questo pianeta, è contenuta nell’acqua (Loren Eiseley)

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