Conoscenze attuali del possibile impatto dei cambiamenti climatici sulla produzione agricola

1. II° WORKSHOP Progetto “Cambiamaneti Climatici e Agricoltura - CLIMAGRI” Prima Sessione “L’impatto del clima sulla produzione agricola” Conoscenze attuali del possibile impatto dei cambiamenti climatici sulla produzione agricola Roma, 3 - 4 Aprile 2003

2. Argomenti presentazione • Relazioni tra cambiamenti climatici ed ecosistema agricolo • Stumenti di studio • Risposta componenti sistema agricolo • Aree vulnerabili • Strategie di adattamento • Attivita’ future di ricerca e politica agricola

3. Effetto cambiamenti climatici settori economici e dei sistemi ambientali

4. Effetto diretto + indiretto Effetto indiretto (var. climatiche) Effetto diretto (var. gas-serra) Cambiamenti climatici e Agricoltura CO2 Allungamento periodo di crescita Possibili Benefici dei Cambiamenti Climatici sull’Agricoltura Incremento precipitazioni Incremento Assimilazione Efficienza idrica Più frequenti e severi Eventi siccitosi Crescita più veloce,periodi di crescita più corti Possibili Svantaggi dei Cambiamenti Climatici sull’Agricoltura Innalzamento livello dei mari, incremento alluvioni e salinizzazione terreni Stress termici

5. Effetto cambiamenti climatici Impatto sul sistema agricolo attraverso la loro azione sui vari componenti del sistema agricolo: Componenti del sistema agricolo

6. Risposta colture agricole Camere di crescita(ambiente controllato) GCMs Fattori ambientali lim. crescita Variazioni variabili clim. (Temp., Rad., Precip.) Gennaio Tmed. > 4°C Luglio Tmed > 22°C e < 30°C Precip. Ann. > 200 mm Bindi e Ferrini, 1992 Variazione areale coltivazione FACE(condizioni di campo) Tunnel (CO2 temperatura) Strumenti e obiettivi di studio Impatti Strumenti Obiettivi

7. Risposta delle componenti del sistema agricolo:Piante Effetto CO2 • Incremento rese unitarie delle maggiori colture agrarie ( tasso fotosintetico;  efficienza WUE): • C3  30 % • C4  10% Effetto variazioni climatiche • Modifica areali di coltivazione (espansione areale di coltivazione olivo e vite) • Variazione lunghezza periodo crescita • Riduzione rese unitarie colture a ciclo determinato • Aumento rese unitarie colture a ciclo indeterminato

8. Risposta delle componenti del sistema agricolo: Piante Effetto combinato (CO2 + variazioni climatiche) • Produzione media • Specie C3(ortaggi, frumento, vite)  • Specie C4 e colture estive(mais, girasole)  • Variabilita’ produzione  • Qualita’ produzione

9. Risposta delle componenti del sistema agricolo:Suolo Fertilità 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)

10. Risposta delle componenti del sistema agricolo:Acqua Disponibilità acqua • La 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 acqua • Rischio 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.

11. Risposta delle componenti del sistema agricolo:Fitopatie e Infestanti Fitopatie • incremento temperaturepotrà favorire la proliferazione degli insetti parassiti(stagione di crescita più lunga, maggiori probabilità di sopravvivenza durante il periodo invernale) • Aumento concentrazioni CO2potrà influire sui fabbisogni nutritivi dei insetti parassitiattraverso una azione sulla quantità e la qualità della biomassa della pianta ospitante (aumento del rapporto C/N) • Alterazioni delle caratteristiche dei ventipotranno cambiare la diffusione sia dei parassiti che dei batteri e dei funghi agenti delle malattie delle colture. Infestanti La diversa risposta delle specie coltivate e di quelle infestanti potrà portare ad alterazioni delle interazioni competitive infestante-coltura: • L’incremento di concentrazione del CO2stimolerà 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’ariapotrà interferire con l’azione di controllo degli erbicidi

12. Risposta delle componenti del sistema agricolo:Allevamento di bestiame 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

13. Risposte sistema agricolo:Aree Vulnerabili Le aree marginali Settentrionali e Meridionaliper la produzioni di colture tradizionali risulteranno particolarmente sensibili e vulnerabili ai cambiamenti climatici: 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 meridionali Benefici • introduzione nuove specie Svantaggi • riduzione produzioni • incremento variabilita’ produzione • riduzione aree utilizzabili per colture tradizionali

14. Strategie di adattamento Strategie Economiche e Agronomicheavranno un ruolo rilevante per ridurre le perdite o accentuare i guadagni dovuti ai cambiamenti climatici: • Strategie economicheprevedono di rendere i costi agricoli inferiori in funzione delle variazioni che si verificheranno a carico delle produzioni • Strategie agronomicheprevedono di evitare totalmente o parzialmente la riduzione delle produzioni agricole Strategie agronomiche • Aggiustamenti a breve-termine • Adattamenti a lungo-termine

15. Strategie di adattamento:Aggiustamenti a breve-termine Primi interventi di difesa contro gli effetti dei cambiamenti climatici che prevedono di ottimizzare la produzione con variazioni minime (come costi) del sistema agricolo, attraverso modifiche: • gestione dei sistemi colturali • conservazione dell'umidità del suolo • Gestione 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 suolo: • introduzione tecniche di conservazione dell'umidità (no tillage, pacciamatura, ecc. ) • gestione irrigazione (ammontare ed efficienza)

16. Strategie di adattamento:Adattamenti a lungo-termine Interventi che prevedono di ovviare alle avversità determinate dai cambianti climatici attraverso modifiche strutturali del sistema produttivo agricolo: • Cambio dell’uso-suoloper ottimizzare o stabilizzare produzione (es. Sostituzione di colture con alta variabilità inter-annuale (frumento) con colture a più bassa variabilità (pascoli)) • Sviluppo di nuove cultivarper adattarsi agli stress indotti dai cambiamenti climatici piu’ velocemente (miglioramento genetico tradiz. o biotecnologie) • Sostituzione coltureper conservare meglio l'umidità del suolo (es. mais con sorgo) • Modifiche del microclimaper migliorare l’efficienza dell’uso dell’acqua (es. frangivento, colture intercalari, ecc.)

17. Valutazione dell’effetto strategie di adattamento Livello 1 di adattamento: • data di semina di meno di un mese, • cultivar, • irrigazione (+ acqua) Livello 2 di adattamento: • data di semina di piu’ di un mese, • cultivar nuove, • irrigazione (installazione) • fertilizzanti

18. Attività di Ricerca: Aspetti da esaminare in dettaglio • Sviluppo di scenari climatici futuri che forniscano informazioni sull’incidenzadegli eventi isolati estremi(grandine, forti venti, alluvioni, stress termici)e della variabilità climatica • Impatto suifattori secondari delle produzione agricola(es. suolo, infestanti, agenti patogeni, ecc.) • Impiego delletradizionali tecniche geneticheo dellenuovebiotecnologieper rispondere alle variazioni climatiche (siccità, salinizzazione acque, ondate di caldo, gelate tardive, ecc.) • Studio dell’impatto dei cambiamenti climatici a livello disistema colturale e aziendalee non solo a livello di singola coltura

19. Strategie politiche: Risorse su cui agire • Riformare la politica agricola per incoraggiare un uso flessibile dei terreni agricoli (Risorsa: Terreno). • Riformare la gestione acqua per incoraggiare un più prudente uso delle risorse idriche (Risorsa: acqua) • Migliorare l’efficienza della produzione di cibo ed esplorare nuove fonti energetiche alternative per aumentare accumulo di carbonio nelle piante e nel suolo (Risorsa: energia) • Conservare il germoplasma di piante ed animali(Risorsa: biodiversita’) • Incoraggiare la ricerca per l’adattamento e sviluppo di nuovi sistemi aziendali e lo sviluppo di nuove varietà, specie ecc. (Risorsa: capacita’ di ricerca)

20. Conclusioni • Le correnti differenze di capacita’ produttivetra le aree settentrionali e meridionali si accentueranno sempre di più • La variabilita’ delle produzioni agricole crescerà, in special modo nelle aree più meridionali dove si accentueranno del condizioni di stress idrici • Le strategie di adattamentopotranno essere impiegate per ridurre gli svantaggi introdotti di cambiamenti climatici • L’attività di ricerca dovrà orientarsi verso l’analisi dettagliata degli effetti sui fattori secondari della produzione e su studi a livello di sistema colturale ed aziendale • La futura politica agricoladovrà favorire un impiego delle risorse piu’ flessibile (terreno) ed adeguato (acqua) in modo tale da sopperire alla diminuzione produzione quali-quantitativa e ad aumenti della variabilità produttiva