conoscenze attuali del possibile impatto dei cambiamenti climatici sulla produzione agricola roma, 3...
TRANSCRIPT
M. Bindi
DISAT - UNIFI, P.le delle Casc ine 18, 50144 - Firenze
Conoscenze attuali del Conoscenze attuali del possibile impatto dei possibile impatto dei
cambiamenti climatici sulla cambiamenti climatici sulla produzione agricolaproduzione agricola
Roma, 3 - 4 Aprile 2003Roma, 3 - 4 Aprile 2003
II° WORKSHOPII° WORKSHOPProgetto “Cambiamaneti Climatici e Agricoltura - CLIMAGRI”Progetto “Cambiamaneti Climatici e Agricoltura - CLIMAGRI”
Prima SessionePrima Sessione““L’impatto del clima sulla produzione agricola” L’impatto del clima sulla produzione agricola”
Argomenti presentazioneArgomenti presentazione
Relazioni tra cambiamenti climatici Relazioni tra cambiamenti climatici ed ecosistema agricoloed ecosistema agricoloStumenti di studioStumenti di studioRisposta componenti sistema Risposta componenti sistema agricoloagricoloAree vulnerabiliAree vulnerabiliStrategie di adattamentoStrategie di adattamentoAttivita’ future di ricerca e politica Attivita’ future di ricerca e politica agricolaagricola
settori economici e dei sistemi ambientali settori economici e dei sistemi ambientali
THE POSSIBLE EFFECTS OF CLIMATE CHANGE ON VARIOUS EU SECTORS AND SYSTEMS
MINERALS/MINING
MANU-FACTURING
INSURANCE
CONST-RUCTION
FINANCE
TRANSPORT
HEALTH
AGRICULTUREIN S. EU
WATER
SOILS
NATURALECOSYSTEMS
ENERGY
FORESTRY
AGRICULTUREIN N. EU
RECREATION
Changes primarily in supply side
Changes primarily in demand side
Cha
nges
inpo
ten
tials
upp
lyo
rd
eman
din
vari
ous
sect
ors
and
syst
ems
(+) INCREASE
(-) DECREASE
RECREATIONIN N. EU
MINERALS/MINING
MANU-FACTURING
INSURANCE
CONST-RUCTION
FINANCE
TRANSPORT
HEALTH
AGRICULTUREIN S. EU
WATER
SOILS
NATURALECOSYSTEMS
ENERGY
FORESTRY
AGRICULTUREIN N. EU
RECREATION
Changes primarily in supply side
Changes primarily in demand side
Cha
nges
inpo
ten
tials
upp
lyo
rd
eman
din
vari
ous
sect
ors
and
syst
ems
(+) INCREASE
(-) DECREASE
MINERALS/MINING
MANU-FACTURING
INSURANCE
MINERALS/MINING
MANU-FACTURING
INSURANCE
CONST-RUCTION
FINANCE
TRANSPORT
HEALTH
CONST-RUCTION
FINANCE
TRANSPORT
HEALTH
AGRICULTUREIN S. EU
WATER
SOILS
NATURALECOSYSTEMS
ENERGY
FORESTRY
AGRICULTUREIN N. EU
RECREATION
AGRICULTUREIN S. EU
WATER
SOILS
NATURALECOSYSTEMS
ENERGY
FORESTRY
AGRICULTUREIN N. EU
RECREATION
Changes primarily in supply side
Changes primarily in demand side
Cha
nges
inpo
ten
tials
upp
lyo
rd
eman
din
vari
ous
sect
ors
and
syst
ems
(+) INCREASE
(-) DECREASE
RECREATIONIN N. EU
Effetto cambiamenti climatici
Cambiamenti climatici e Cambiamenti climatici e AgricolturaAgricoltura
CO2
Possibili Benefici dei
Cambiamenti Climatici
sull’Agricoltura
Possibili Svantaggi deiCambiamenti
Climaticisull’Agricoltura
Più frequenti e severi
Eventi siccitosi
Allungamento periodo di crescita
Incremento precipitazioni
Innalzamento livello dei mari, incremento alluvioni e salinizzazione
terreni
Crescita più veloce,periodi di crescita più corti
Stress termici
Incremento Assimilazione
Efficienza idrica
Effetto diretto Effetto diretto (var. gas-serra)(var. gas-serra)Effetto indiretto Effetto indiretto (var. climatiche)(var. climatiche)
Effetto diretto + indirettoEffetto diretto + indiretto
Impatto sul sistema agricolo attraverso la loro azione sui vari componenti del sistema agricolocomponenti del sistema agricolo:
Eff etto diretto Eff etto indiretto Componenti Fattori
CO2 Temperature Pioggia/Vento Piante Accumulo s.s.
Uso acqua Durata ciclo Areali coltivazione
Accumulo s.s.
Animali Produzione f oraggio
Crescita e riproduzione
Salute
Acqua Riserve idriche suolo
Richieste idriche Salinizzazione
Altezza f alda
Suolo Decomposizione s.o. Ciclo N,K,P
Erosione eolica ed idrica
Fitopatie e insetti
Qualita’ biomassa pianta ospite
Prolif erazione insetti Diff usioni batteri e f unghi
I nf estanti Competizione con colture
Effi cienza erbicidi
Componenti del sistema agricolo Componenti del sistema agricolo
Effetto cambiamenti climaticiEffetto cambiamenti climatici
Indiretti
-
-
I ndici Bio- climaticiGCMs
ModificheArealicoltivazione
Indiretti
-
-
I ndici Bio- climaticiGCMs
ModificheArealicoltivazione
I ndici Bio- climaticiGCMs
ModificheArealicoltivazione
Gennaio Tmed. > 4°CLuglio Tmed > 22°C e < 30°C
Precip. Ann. > 200 mmBindi e Ferrini, 1992
Gennaio Tmed. > 4°CLuglio Tmed > 22°C e < 30°C
Precip. Ann. > 200 mmBindi e Ferrini, 1992
Variazioni variabili clim. (Temp., Rad., Precip.)
Variazioni variabili clim. (Temp., Rad., Precip.)
GCMsGCMs Fattori ambientali lim. crescitaFattori ambientali lim. crescita
Variazione areale coltivazioneVariazione areale coltivazione
CO2 esperimenti(laboratorio,serre,FACE)
Eff etti CO2
e altri fattorilimitanti suirisposta fisiologicacolture
Diretti
CO2 esperimenti(laboratorio,serre,FACE)
Eff etti CO2
e altri fattorilimitanti suirisposta fisiologicacolture
CO2 esperimenti(laboratorio,serre,FACE)
Eff etti CO2
e altri fattorilimitanti suirisposta fisiologicacolture
DirettiCamere di crescita (ambiente controllato)
FACE (condizioni di campo)Tunnel (CO2 temperatura)
Sistema di arricchimentoFACE
Sistema di arricchimentoCO2
Modelli Circolazione GenaraleModelli Circolazione Genarale Esperimenti effetto CO2Esperimenti effetto CO2
Variazioni variabili climatiche(Temp., Rad., Precip.)
Variazioni variabili climatiche(Temp., Rad., Precip.)
Modelli di simulazioneFrumento e Girasole
Modelli di simulazione
Variazioni quantita’ prod.Variazioni quantita’ prod. Variazione qualita’ prod.Variazione qualita’ prod.
Modifiche gestione colturale (varieta’, fertiliz., ecc.)Modifiche gestione colturale (varieta’, fertiliz., ecc.)
11
44
22
33
Diretti +Indiretti
-
-
-
ModellicrescitaGCMsesperimenti
CO2
Sviluppo,rese,produzione
Strumenti
Obiettivi
Impatti
Strumenti e obiettivi di studioStrumenti e obiettivi di studio
Risposta colture agricoleRisposta colture agricole
Frumento
500070009000
11000
- 2 0 2 4 6Temperature (°C)
gran
ella
(k
g/ha
)
Trifoglio
5000
60007000
8000
- 2 0 2 4 6
Temperature (°C)s.
s.
(kg/
ha)
Effetto variazioni Effetto variazioni climaticheclimatiche
• Modifica areali di coltivazione (espansione areale di coltivazione olivo e vite)
Effetto COEffetto CO22
• Incremento rese unitarie delle maggiori colture agrarie ( tasso fotosintetico; efficienza WUE):
• C3 30 %• C4 10%
Risposta delle componenti del sistema Risposta delle componenti del sistema agricolo:agricolo: PiantePiante
• Variazione lunghezza periodo crescita
• Riduzione rese unitarie colture a ciclo determinato
• Aumento rese unitarie colture a ciclo indeterminato
Risposta delle componenti del sistema Risposta delle componenti del sistema agricolo: agricolo: PiantePiante
Effetto combinato (CO2 + variazioni climatiche)• Produzione mediaProduzione media
• Specie C3Specie C3 (ortaggi, frumento, vite) • Specie C4 e colture estiveSpecie C4 e colture estive (mais, girasole)
• Variabilita’ produzioneVariabilita’ produzione • Qualita’ produzioneQualita’ produzione
-20 -10 0 10 20
vegetable
wheat
grape
sunflower
maizeYield impact (%) *
(V+)
Q= quality; V= yield variability
(V+; Q-)
Risposta delle componenti del sistema Risposta delle componenti del sistema agricolo:agricolo: SuoloSuolo
Fertilità del suolo ed erosioneFertilità del suolo ed erosione
• Incremento temperature: decomposizione sostanza organica e conseguente
riduzione di fertilità ciclo degli elementi nutritivi (carbonio, azoto, fosforo,
potassio) nel sistema suolo-pianta-atmosfera (aumento emissione gas serra, es. CO2 and N2O).
• Aumento CO2: processi di fissazione dell’azoto per l’aumento sviluppo
radicale sequestro sostanza organica per l’aumento biomassa
accumulata• Variazioni Precipitazioni:
erosione eolica per una riduzione crescita radicale e decomposizione s.o (minori precip. estive).
erosione idrica (aumento frequenza ed intensita’ di eventi piovosi estremi)
Risposta delle componenti del sistema Risposta delle componenti del sistema agricolo:agricolo: AcquaAcqua
Disponibilità acquaDisponibilità acquaLa disponibilità di acqua () per la contemporanea variazione delle
precipitazione e per l’aumento dell’evapotraspirazione (altri fattori degradazione suoli e sedimentazione per erosione) (es. –20% precip. aumento del rischio di approvvigionamento di acqua dal 1% al 38%; <1000 m3 a persona in vaste aree del sud ed est del Med.)
La domanda di acqua per irrigazione () determinando una piu’ accentuata competizione con gli altri settori (civile, industriale) (es. aumento domanda del 7% con riduzioni precip. 10% e aumenti temp. 2°C)
Picchi di domanda per irrigazione () per una piu’ accentuata presenza di ondate di calore
Qualità acquaQualità acquaRischio di salinizzazione delle acque () a causa di maggiori livelli
evaporativi, aumento livello mare, aumento prelievi (es. 1 m. aumento livello mare riduzione del 40% riserve idriche, Malta)
Inquinamento delle acque () a causa della riduzione livello fiumi e laghi.
Fitopatie incremento temperature potrà favorire la proliferazione degli insetti
parassiti (stagione di crescita più lunga, maggiori probabilità di sopravvivenza durante il periodo invernale)
Aumento concentrazioni CO2 potrà influire sui fabbisogni nutritivi dei insetti parassiti attraverso una azione sulla quantità e la qualità della biomassa della pianta ospitante (aumento del rapporto C/N)
Alterazioni delle caratteristiche dei venti potranno cambiare la diffusione sia dei parassiti che dei batteri e dei funghi agenti delle malattie delle colture.
InfestantiLa diversa risposta delle specie coltivate e di quelle infestanti potrà portare ad alterazioni delle interazioni competitive infestante-coltura:
L’incremento di concentrazione del CO2 stimolerà la fotosintesi nelle specie C3, sia coltivate che infestanti, ed aumenterà il risparmio di uso dell'acqua sia nelle specie C3 che in quelle C4
Variazioni di temperatura, precipitazioni, vento e umidità dell’aria potrà interferire con l’azione di controllo degli erbicidi
Risposta delle componenti del sistema Risposta delle componenti del sistema agricolo:agricolo: Fitopatie e InfestantiFitopatie e Infestanti
Effetti diretti azione sulla salute, sviluppo e riproduttività degli animali
Effetti indiretti variazioni della disponibilità e dei prezzi degli alimenti vegetali
(cereali, leguminose, ecc.) variazioni della produttività dei pascoli e delle colture foraggere
(impatto positivo dell’aumento delle concentrazioni di CO2 sulla produzione di latte ottenuto da animali con una alimentazione a base di leguminose, es. trifoglio)
Spese di alloggiamento del bestiame (isolamento ambienti e condizionamento dell ’aria)
Turn-over e perdite delle sostanze nutritive per la produzione di concime animale (aumento della volatilizzazione dell'ammoniaca con l'aumento della temperatura)
Variazioni della distribuzioni delle malattie che agiscono sul bestiame
Risposta delle componenti del sistema Risposta delle componenti del sistema agricolo:agricolo: Allevamento di bestiameAllevamento di bestiame
Risposte sistema agricoloRisposte sistema agricolo:: Aree VulnerabiliAree Vulnerabili
Aree settentrionali Benefici
introduzione nuove colture incremento produzioni espansione aree utilizzabili per la coltivazione
Svantaggi incremento della protezione delle piante incremento rischio di lisciviamento accelerazione decomposizione s.o.
Aree meridionaliBenefici
introduzione nuove specieSvantaggi
riduzione produzioni incremento variabilita’ produzione riduzione aree utilizzabili per colture tradizionali
Le aree marginali Settentrionali e MeridionaliLe aree marginali Settentrionali e Meridionali per la produzioni di colture tradizionali risulteranno particolarmente sensibili e vulnerabili ai cambiamenti climatici:
Strategie di adattamentoStrategie di adattamento
Strategie agronomiche Aggiustamenti a breve-termine Adattamenti a lungo-termine
Strategie Economiche e AgronomicheStrategie Economiche e Agronomiche avranno un ruolo rilevante per ridurre le perdite o accentuare i guadagni dovuti ai cambiamenti climatici:
Strategie economicheStrategie economiche prevedono di rendere i costi agricoli inferiori in funzione delle variazioni che si verificheranno a carico delle produzioni
Strategie agronomicheStrategie agronomiche prevedono di evitare totalmente o parzialmente la riduzione delle produzioni agricole
Primi interventi di difesa contro gli effetti dei cambiamenti Primi interventi di difesa contro gli effetti dei cambiamenti climatici che climatici che prevedono di ottimizzare la produzione con prevedono di ottimizzare la produzione con variazioni minime (come costi) del sistema agricolovariazioni minime (come costi) del sistema agricolo, , attraverso modifiche:attraverso modifiche:
gestione dei sistemi colturaligestione dei sistemi colturali conservazione dell'umidità del suoloconservazione dell'umidità del suolo
• Gestione dei sistemi colturaliGestione dei sistemi colturali::• impiego contemporaneo di varietà con caratteristiche
diverse (ridurre variabilità produzione)•cambio varietà•cambio pratiche agronomiche (data di semina)•cambio tipo e/o modalità di impiego di fertilizzanti e
pesticidi
• Conservazione umidità del suoloConservazione umidità del suolo::• introduzione tecniche di conservazione dell'umidità (no
tillage, pacciamatura, ecc. )•gestione irrigazione (ammontare ed efficienza)
Strategie di adattamento: Aggiustamenti a breve-termine
Interventi che prevedono di ovviare alle avversità determinate dai cambianti climatici attraverso modifiche strutturali del sistema produttivo agricolo:
• Cambio dell’uso-suoloCambio dell’uso-suolo per ottimizzare o stabilizzare produzione (es. Sostituzione di colture con alta variabilità inter-annuale (frumento) con colture a più bassa variabilità (pascoli))
• Sviluppo di nuove cultivarSviluppo di nuove cultivar per adattarsi agli stress indotti dai cambiamenti climatici piu’ velocemente (miglioramento genetico tradiz. o biotecnologie)
• Sostituzione coltureSostituzione colture per conservare meglio l'umidità del suolo (es. mais con sorgo)
• Modifiche del microclimaModifiche del microclima per migliorare l’efficienza dell’uso dell’acqua (es. frangivento, colture intercalari, ecc.)
Strategie di adattamento: Adattamenti a lungo-termine
Valutazione Valutazione dell’effetto strategie dell’effetto strategie
di adattamentodi adattamento
Source: Rosenzweig and Parry, 1994.
Livello 1 di adattamento:Livello 1 di adattamento:• data di semina di data di semina di
meno di un mese,meno di un mese,• cultivar,cultivar,• irrigazione (+ acqua) irrigazione (+ acqua)
Livello 2 di adattamento:Livello 2 di adattamento:• data di semina di piu’ data di semina di piu’
di un mese,di un mese,• cultivar nuove,cultivar nuove,• irrigazione irrigazione
(installazione) (installazione) • fertilizzantifertilizzanti
Variazioni regionali (%) nella produzione di cereali e altre colture per uno scenario f uturo UKMO
Cereali Altre colture
Solo eff etto clima - 23 - 13 + eff etto C02 - 4 - 1 + livello 1 adattamento * +2 +3 + livello 2 adattamento ** +4 +5
Attività di RicercaAttività di Ricerca::
Aspetti da esaminare in dettaglioAspetti da esaminare in dettaglio Sviluppo di scenari climatici futuri che forniscano informazioni
sull’incidenza degli eventi isolati estremidegli eventi isolati estremi (grandine, forti venti, alluvioni, stress termici) e della variabilità climaticae della variabilità climatica
Impatto sui fattori secondari delle produzione agricolafattori secondari delle produzione agricola (es. suolo, infestanti, agenti patogeni, ecc.)
Impiego delle tradizionali tecniche genetichetradizionali tecniche genetiche o delle nuovenuove biotecnologiebiotecnologie per rispondere alle variazioni climatiche (siccità, salinizzazione acque, ondate di caldo, gelate tardive, ecc.)
Studio dell’impatto dei cambiamenti climatici a livello di sistema sistema colturale e aziendalecolturale e aziendale e non solo a livello di singola coltura
Strategie politicheStrategie politiche::
Risorse su cui agire Risorse su cui agire Riformare la Riformare la politica agricolapolitica agricola per incoraggiare un uso per incoraggiare un uso
flessibile dei terreni agricoli flessibile dei terreni agricoli (Risorsa: Terreno).(Risorsa: Terreno). Riformare la Riformare la gestione acqua gestione acqua per incoraggiare un più prudente per incoraggiare un più prudente
uso delle risorse idriche uso delle risorse idriche (Risorsa: acqua)(Risorsa: acqua) Migliorare l’efficienza della Migliorare l’efficienza della produzione di ciboproduzione di cibo ed esplorare ed esplorare
nuove fonti energetiche alternative nuove fonti energetiche alternative per aumentare per aumentare accumulo di carbonio nelle piante e nel suolo accumulo di carbonio nelle piante e nel suolo (Risorsa: energia)(Risorsa: energia)
Conservare il germoplasma di Conservare il germoplasma di piante ed animalipiante ed animali (Risorsa: (Risorsa: biodiversita’)biodiversita’)
Incoraggiare la ricerca per l’adattamento e sviluppo di Incoraggiare la ricerca per l’adattamento e sviluppo di nuovi nuovi sistemi aziendali e lo sviluppo di nuove varietà, specie sistemi aziendali e lo sviluppo di nuove varietà, specie ecc. ecc. (Risorsa: capacita’ di ricerca)(Risorsa: capacita’ di ricerca)
ConclusioniConclusioni
Le correnti Le correnti differenze di capacita’ produttivedifferenze di capacita’ produttive tra le aree tra le aree settentrionali e meridionali si accentueranno sempre di piùsettentrionali e meridionali si accentueranno sempre di più
La variabilita’ delle produzioni agricole La variabilita’ delle produzioni agricole crescerà, in special crescerà, in special modo nelle aree più meridionali dove si accentueranno del modo nelle aree più meridionali dove si accentueranno del condizioni di stress idricicondizioni di stress idrici
Le strategie di adattamentoLe strategie di adattamento potranno essere impiegate per potranno essere impiegate per ridurre gli svantaggi introdotti di cambiamenti climaticiridurre gli svantaggi introdotti di cambiamenti climatici
L’attività di ricerca L’attività di ricerca dovrà orientarsi verso l’analisi dettagliata dovrà orientarsi verso l’analisi dettagliata degli effetti sui fattori secondari della produzione e su studi a degli effetti sui fattori secondari della produzione e su studi a livello di sistema colturale ed aziendalelivello di sistema colturale ed aziendale
La futura politica agricolaLa futura politica agricola dovrà favorire un impiego delle dovrà favorire un impiego delle risorse piu’ flessibile (terreno) ed adeguato (acqua) in modo tale risorse piu’ flessibile (terreno) ed adeguato (acqua) in modo tale da sopperire alla diminuzione produzione quali-quantitativa e ad da sopperire alla diminuzione produzione quali-quantitativa e ad aumenti della variabilità produttivaaumenti della variabilità produttiva