Bonfante, Antonello (2006) Determinazione della capacità protettiva dei suoli dall’inquinamento da nitrati di origine agricola: confronto fra modelli di simulazione. [Tesi di dottorato] (Unpublished)

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Item Type: Tesi di dottorato
Language: Italiano
Title: Determinazione della capacità protettiva dei suoli dall’inquinamento da nitrati di origine agricola: confronto fra modelli di simulazione
Creators:
CreatorsEmail
Bonfante, AntonelloUNSPECIFIED
Date: 2006
Date Type: Publication
Number of Pages: 329
Institution: Università degli Studi di Napoli Federico II
Department: Scienze del suolo, della pianta e dell'ambiente
PHD name: Valorizzazione e gestione delle risorse agro-forestali
PHD cycle: 18
PHD Coordinator:
nameemail
Cioffi, AntonioUNSPECIFIED
Tutor:
nameemail
Terribile, FabioUNSPECIFIED
Date: 2006
Number of Pages: 329
Uncontrolled Keywords: Modelli; Nitrati; Suoli
MIUR S.S.D.: Area 07 - Scienze agrarie e veterinarie > AGR/14 - Pedologia
Date Deposited: 03 Sep 2008
Last Modified: 30 Apr 2014 19:34
URI: http://www.fedoa.unina.it/id/eprint/2907

Abstract

Il lavoro di tesi si è posto l’obbiettivo di analizzare la capacità protettiva dei suoli, alla scala territoriale, relativa all’inquinamento delle falde da nitrati di origine agricola attraverso l’utilizzo di modelli di simulazioni I modelli utilizzati nel lavoro di ricerca (SWAP-ANIMO e Cropsyst) simulano il moto dell’acqua ed il ciclo dell’azoto nel suolo e rappresentano ampiamente il panorama dei modelli presenti in letteratura dal punto di vista della concettualizzazione dei processi a carico della soluzione circolante nel suolo e del ciclo dell’azoto. La funzionalità e la sensibilità dei modelli è stata valutata attraverso la calibrazione e la validazione in due siti di studio(Mantova e Lodi) con caratteristiche pedologiche e gestionali diverse. Il sito di Mantova è un ambiente sottoposto ad agricoltura intensiva con lavorazioni classiche (aratura a 45 cm), produzioni di mais elevate (>30 t/ha di biomassa) in presenza di falda al contorno inferiore mentre il sito di Lodi è un ambiente gestito a minimum tillage (lavorazioni a 20 cm) in assenza di falda al contorno inferiore per la produzione di mais (produzioni di poco superiori alle 21 t/ha di biomassa). I modelli sono stati calibrati e validati nei due siti confrontando le misure dei contenuti idrici e dei contenuti di azoto nitrico (misure, effettuate nell’ambito del progetto ARMOSA dell’ERSAF negli anni 2002-2003-2004 per il sito di Mantova e nel 2002-2003 nel sito i Lodi) a diversa profondità ed i valori di stimati dalle simulazioni. La valutazione delle applicazioni modellistiche è effettuata attraverso l’uso di indici di efficienza (RMSE;R;CD;CRM;EF). I modelli, una volta calibrati e validati, sono stati applicati in due schemi alternativi proposti per la determinazione della capacità protettiva dei suoli nella provincia di Lodi. Un primo schema basato su un approccio classico di land evaluation in cui viene integrato l’utilizzo dei modelli (approccio integrato) dei suoli, mentre il secondo sarà un approccio unicamente modellistico entrambi i metodi utilizzeranno un indice di inefficienza protettiva dei suoli dall’inquinamento dei nitrati e dei soluti non reattivi proposto. Il lavoro svolto ha dimostrato quanto sia importante la calibrazione territoriale dei modelli di simulazione del ciclo dell’acqua e dell’azoto nel suolo nelle loro applicazioni territoriali. Lo studio ha messo in evidenza come modelli deterministici “complessi” (SWAP) calibrati ed applicati spazialmente diano migliori risultati rispetto a modelli deterministici “semplici” (Cropsyst). Ma allo stesso tempo ha fornito informazioni sui processi di calibrazione necessari per un utilizzo areale ottimale dei modelli deterministici “semplici” che con le dovute attenzioni riescono a fornire delle buone stime a fronte di una meno spinta parametrizzazione. Da questi risultati si evince l’esigenza di avere delle (buone) misure delle proprietà idrologiche dei suoli. Esse invece sono generalmente assenti o molto rare nelle banche dati (georeferenziate) dei suoli (Carta dei suoli) delle regioni italiane che pur utilizzano tali banche dati quali strumenti di pianificazione regionale. Il lavoro ha evidenziato l’importanza che assume la variabilità spaziale dello spessore degli orizzonti pedogenetici nel moto dell’acqua nella relativa fase di calibrazione dei modelli e della variazione delle proprietà idrologiche degli orizzonti superficiali dopo le lavorazioni profonde (aratura). Inoltre nel caso studio del sito di Lodi è stata evidenziata l’importanza della modellizzazione delle vie preferenziali, che si formano nei sistemi stabili (macroporosità). Si è visto come nel ciclo dell’azoto nei due siti di studio (diversa gestione agricola, classica Mantova e di minimum tillage Lodi), i processi a carico dell’azoto (mineralizzazione, nitrificazione, denitrificazione) siano modellizzati e quantificati in modo diverso, nei due modelli a confronto (ANIMO e Cropsyst) Tali differenze mettono in evidenza i limiti sulla conoscenza dei processi a carico dell’azoto negli areali italiani e sui metodi di misura per le quantificazioni degli stessi. L’applicazione del modello ANIMO, ha mostrato come i processi a carico dell’azoto siano processati meglio da un modello deterministico con una elevata base meccanicistica e quindi fortemente parametrizzato rispetto ad un modello con una debole base meccanicistica e quindi meno parametrizzato (Cropsyst) il quale comunque fornisce buoni risultati, nelle incertezze della quantificazione dei processi. Il lavoro di ricerca ha proposto metodiche alternative agli approcci standard di indagine sulla capacità protettiva dei suoli in relazione alla vulnerabilità delle aree dall’inquinamento da nitrati di origine agricola, fornendo uno schema di land evaluation integrato che è risultato più conservativo confrontandolo con l’applicazione classica della Regione Lombardia. In tale approccio è stato sviluppato un indice di inefficienza protettiva dei suoli (all’inquinamento da nitrati) per determinare la classe di permeabilità. Tale indice è stimato dal deflusso al contorno inferiore prodotto dalle simulazioni, migliorando la stima del comportamento del suolo in relazione al moto dell’acqua (permeabilità). Tale metodo, imperniato sull’introduzione del parametro (determinato su base fisica) “inefficienza protettiva dei suoli all’inquinamento” nello schema di land evaluation, non risolve la problematica dell’empirismo del risultato finale della procedura. Il secondo approccio proposto, completamente modellistico, è stato prodotto con SWAP che ha tenuto conto delle condizioni specifiche al contorno inferiore. Mettendo a nudo dei limiti attuali delle informazioni territoriali (es. oscillazioni annuali della falda) ma allo stesso tempo fornendo prospettive future d’indagine territoriali molto interessanti. In conclusione l’autore, alla luce di questa esperienza di ricerca, vuole confermare che i modelli rappresentano il presente ed il futuro per le indagini territoriali in ambito di pianificazione, ma essi vanno utilizzati con cautela calibrandoli e validandoli, ponendo punti di controllo strategici sul territorio e non perdendo il contatto con la realtà pedologica attraverso misure delle proprietà idrologiche e con verifiche di campo relative alla variabilità spaziale dei suoli, il tutto per evitare una cattiva gestione del territorio.

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