Le prospettive della pedologia tra ricerca e applicazioni: la

Le prospettive della pedologia
tra ricerca e applicazioni: la
necessità di chiudere il cerchio
Costanza Calzolari & Fabrizio Ungaro
CNR - IRPI
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Schema dell’intervento
 qualche parola sulla ricerca
 definizioni
 i numeri
 il ciclo della ricerca
 i driver della ricerca sul suolo
 la STS
 millennium goals
 le grandi tematiche ambientali
esempi
 l’erosione del suolo
conclusioni
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Definizione di ricerca
(Manuale di Frascati, OECD)
 Con Ricerca e Sviluppo (R&D) si intende lavoro creativo intrapreso
su base sistematica allo scopo di aumentare la conoscenza e
l’utilizzo di questa conoscenza per concepire nuove applicazioni
 Ricerca di base
 Di base pura: avanzamento della conoscenza, senza sforzi attivi per
l’applicazione dei risultati a problemi pratici o al trasferimento a settori
responsabili per l’applicazione dei risultati
 Di base orientata: avanzamento della conoscenza verosimilmente utile
per affrontarte problemi attuali o futuri
 Ricerca applicata
 Strategica applicata: orientata verso scopi pratici, ma non ancora allo
stadio di applicazione
 Specifica applicata : da cui si attendono risultai specifici e misurati
 Ricerca strategica: di base orientata e strategica applicata
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Key figures
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Il ciclo della ricerca: il punto di vista del ricercatore
 Dall’osservazione
all’idea
 Dall’idea all’ipotesi
 (fondi + risorse)
pianificazione
 Raccolta dati
 Risultati – verifica
ipotesi
 Elaborazione
 Pubblicazione –
confronto con la
comunità scientifica
 Nuove idee
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Il ciclo della ricerca: il punto di vista del committente
Programmazione
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Principali determinanti
 Strategia tematica per la protezione
del suolo COM(2006) 231def:
 Funzioni del suolo
 Minacce al suolo e alle sue funzioni
 Definizione di misure
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Principali determinanti
Gli obbiettivi del millennio
 Sradicare la povertà estrema e la fame
 Aumento della produttività agricola
 Assicurare la sostenibilità ambientale




invertire la tendenza alla perdita di risorse ambientali
ridurer le emissioni di GHG
ridurre la perdita di biodiversità
dimezzare entro il 2015 la percentuale di persone che non
ha accesso all’acqua potabile
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Principali determinanti
Possibili
impatti del
cambiamento
climatico
(fonte: IPCC
WGII, 2007)
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Alcune riflessioni
il problema, politico, di sviluppo, ambientale, crea
necessità di ricerca
 sui processi prima di tutto (ricerca di base)
 essenziale per l’avanzamento della conoscenza
 costituisce il futuro della disciplina
 consente di non arrivare impreparati alle emergenze future
 sulle risposte (ricerca applicata)
 transdisciplinare
 in stretto collegamento con gli utilizzatori
 sulle gli eventuali rimedi e/o gli adattamenti (trasferimento)
 opzioni, più che soluzioni
 in stretto collegamento con gli utilizzatori
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Utilizzatori potenziali

ricercatori
 In scienza del suolo
 In altre discipline
 aziende




Agricoltori
Assistenza tecnica
Professionisti
PMI
 Servizi tecnici
 Servizi del suolo
 Servizi per l’agricoltura
 Consorzi di bonifica
 Attori politici
 Comuni, province, regioni, stato
 Istituzioni internazionali
 EU, UN
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Percezione del suolo (minacce)
Importanza relativa delle minacce al
suolo percepita dagli utenti
percentiles of requests to INRA InfoSol Unit (French national soil data Centre) sorted according to
threats to soil quality: (A) contamination; (B) erosion; (C) soil organic carbon decline; (D) decline in
biodiversity; (E) soil sealing; (F) flood and landslides; (G) compaction; (H) salinization; (I)
acidification.
The grey and white bars are the classifications of the relative importance of soil threats as seen by
citizens and soil specialists, respectively (European Commission, 2006b).
A. C. Richer de Forges & D. Arrouays, 2010
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Ciclo della ricerca: il processo
programmazione
trasferimento
• ricercatori
• istituzioni politiche
• imprese
impatti
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Alcuni esempi sull’erosione del suolo
Cartografia del rischio di erosione: scala di
rappresentazione e utilizzo dell’informazione
 utilizzo per le politiche
 valutazione degli impatti antropici
sull’erosione:
 grandi opere
 effetti delle politiche agricole
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Erosione e frane superficiali
 processi
 Dall’osservazione alla misura
 Dalla misura alla formalizzazione matematica
 modellizzazione
 modelli per evento, continui, fisicamente
basati, empirici …
 integrazione con modelli (macro e micro)
economici
 valutazione del rischio
 La distribuzione spaziale
 Valutazione economica dell’erosione
 nuovi paradigmi
 connettività dei flussi ed esportazione dei
sedimenti
 frane superficiali (soil slip e mudflow)
 rimedi
 prevenzione
 gestione aree a rischio
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Carta del rischio di erosione del territorio collinare e
montano della RER – 1:250.000
A = R*K*LS*C*P
(Mg/ha/anno )
C = valori compresi tra 0.001 per le aree
boschive e 0.9 per i “calanchi”
K = valori compresi tra 0.018 and 0.044 Mg h MJ-1 mm-1
R = valori compresi tra 911 e 2538 MJ mm ha-1h-1
P = “1” per tutta l’area di studio
LS = calcolato a partire dal valore di LS dei pixel a
10m (valore mediano sul pixel 100m)
Bartolini et al, 2005
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Carta del rischio di erosione (RUSLE modificata per
fattore LS) – CNR IRPI, 2006
Cartografia di supporto all’applicazione
e alla valutazione dell’efficacia del PRSR
2007-2013
 Adottata con il Programma di sviluppo
rurale (PSR) 2007-2013
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Studio della dinamica delle aree sorgenti primarie di sedimento
nell’area pilota del Bacino di Bilancino: PROGETTO BABI
 carta dei suoli 1:50.000
 distribuzione attuale del tasso erosione potenziale annuale del bacino del bilancino
valutata con modelli raster USLE-TYPE;
 analisi della distribuzione ed interazione delle aree sorgenti primarie di sedimento
 simulazioni di scenario per eventi estremi
 simulazioni di scenario per costruzione della “variante di valico” e terza corsia A1
Borselli et al. 2008, CATENA
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Final soil erosion risk map applied to entire watershed included three
different situation:
During motorway
construction
Before motorway
construction
y
Class of soil vulnerability
to erosion (t/(ha*y))
E1 <2
During motorway
construction
Class of soil vulnerability
to erosion (t/(ha*y))
E2 2-10
E1 <2
E3 10-20
E2 2-10
E4 >20
E3 10-20
1:200,000 After motorway
construction
E4 >20
1:200,000
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Final soil erosion risk map applied to entire watershed included three
different situation:
During motorway
construction
Before motorway
construction
Class of soil vulnerability
to erosion (t/(ha*y))
E1 <2
E2 2-10
E3 10-20
After motorway
construction
E4 >20
1:200,000
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
During motorway
construction
Before motorway
construction
Final soil erosion risk map applied to entire watershed included three
different situation:
Class of soil vulnerability
to erosion (t/(ha*y))
E1 <2
E2 2-10
During motorway
construction
After motorway
construction
y
E3 10-20
E4 >20
1:200,000
Class of soil vulnerability
to erosion (t/(ha*y))
E1 <2
E2 2-10
E3 10-20
E4 >20
1:200,000
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
MEA-SCOPE: valutazione degli impatti della riforma della CAP sui servizi ambientali dell’agricoltura
Name
CAP scenarios
Scenario adaptation in
the MEA-Scope tool
BAS
Agenda 2000
Implementazione
completa Agenda 2000
AEP per pascoli
estensivi
REF
Mid-term review
(2003)
Disaccoppiamento
Pagamenti (3 anni
media)
Condizionalità
AEP su pascoli estensivi
Cross-compliance
S01
Liberalizzazione +
AEP
Nessun pagamento
diretto
AEP per pascoli
estensivi
Cross-compliance
S02
Liberalizzazione
Nessun sussidio
htpp:\\ www.mea-scope.eu\
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Rischio di erosione del suolo nel Mugello: effetti dei cambiamenti d’uso legati alla riforma della
Politica Agricola Comunitaria. Ungaro, F. et al, 2009
Soil map
CLC
LCC
11 Agro-pedo paesaggi
ha
1 Arable high hills
Reticolo
idrografico
1174
% UAA
8.39
cropping pattern initial state (BAS00) (ha)
%
tot
others
100%
4.42
90%
2 Arable low hills
4044
28.89
15.21
80%
3 Arable low mountain
84
0.60
0.32
70%
4 Arable plain
1084
7.74
4.08
5 Arable terraces
7614
6 Grassland high hills
6377
7 Grassland low hills
54.39
50.67
28.64
23.99
Rel. share
DEM
Urbano,
infrastrutture
60%
40%
30%
14.40
6.82
20%
8 Grassland low mountain 2658
21.12
10.00
10%
4.97
2.35
0%
8.70
4.12
0.14
0.07
625
10 Grassland high mountain1095
11 Grassland plain
18
13
250
1881
95
545
573
35
159
151
1291
336
683
651
280
Triticum spelta
704
Triticum durum
87
145
1211
46
124
106
255
2096
3160
170
1875
811
95
1099
255
2215
832
29
VL
VH
HL
HH
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Medicago sativa
Hordeum vulgare
Helianthus annus
Field been forage
713
268
Zea mays
2131
2144
50%
1813
9 Grassland terraces
7
Mugello
Set aside
Driver politici
driver economici
cambiamenti d’uso del suolo
effetti su erosione idrica
C factor BAS09
0.001 – 0.0324
C factor BAS00
0.001 – 0.324
K factor
0.0001 – 0.05
Mg h MJ-1 mm-1
0.001
0.001
0.001 – 0.103
0.001 – 0.130
0.103 – 0.151
0.130 – 0.172
0.151 – 0.187
C factor REF09
0.001 –0.019
0.187 – 0.324
0.172 – 0.221
0.221 – 0.324
0.001
LS factor
0.01 – 60 (-)
0.001 – 0.099
0.099 – 0.101
0.101 – 0.155
0.155 – 0.190
C factor S0109
0.001 – 0.400
R factor
1101 – 2603
MJ mm-1 ha-1 hr-1 y-1
C factor S0209
0.001 – 0.400
0.001
0.001
0.001 – 0.120
0.001 – 0.159
0.120 – 0.158
0.159 – 0.175
0.158 – 0.202
0.175 – 0.347
0.202 – 0. 400
0.347 – 0.400
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Situazione attuale
(BAS0)
Agenda 2000, AEP
(BAS09)
Disaccoppiamento,
AEP (REF09)
Liberalizzazione
(S0209)
100%
90%
27%
80%
70%
60%
50%
18%
35%
14%
10%
6%
9%
15%
12%
18%
11%
30%
20%
11%
50%
46%
13%
31%
10%
BAS9
REF9
18%
> 40
20 - 40
10 - 20
2 - 10
<2
12%
14%
10%
6%
S019
S029
0%
BAS0
51%
9%
9%
40%
48%
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia
Conclusioni
 Opportunità per la ricerca in risposta a
grandi problematiche ambientali/politiche
 Necessità di ricerca transdisciplinare
 Apertura alle richieste che vengono dalla
società
 Il coinvolgimento degli utilizzatori e degli
stakeholder può e deve rappresentare un
arricchimento scientifico
 Capacità di identificazione di nuovi obbiettivi
scientifici e proposte di nuovi temi di ricerca
Firenze, 27 Ottobre 2010, Nuove prospettive per la pedologia