Per rispondere a uno degli obiettivi del progetto, ovvero quello di ridurre le emissioni di gas serra dal suolo tramite sistemi colturali più efficienti in termini di stoccaggio del carbonio e di uso dell’azoto, è necessario prima di tutto avere misure precise dei gas serra (GHG) dal suolo e testare il potenziale di mitigazione di pratiche e sistemi colturali.
La misura e la raccolta di questi dati è il cuore dell’attività della Scuola Superiore Sant’Anna . I dati raccolti saranno anche utilizzati per calibrare e validare un modello per la stima delle emissioni di GHG dal suolo a scala di campo e territoriale che verrà implementato nel DSS sviluppato dall’Università Cattolica del Sacro Cuore.
Collaudo delle stazioni e dell’infrastruttura informatica
Prima di sviluppare il modello per la stima delle emissioni è necessario collaudare il prototipo per la misura in continuo delle emissioni, che si basa su:
- Stazioni per la misura in continuo delle emissioni di GHG dal suolo. Leggi l’articolo dedicato all’installazione delle stazioni nei campi dimostrativi
- Una infrastruttura informatica per (i) l’integrazione dei dati derivanti dalle due stazioni GHG e dalle stazioni meteo, (ii) l’elaborazione e l’analisi statistica dei dati.
L’obiettivo è sviluppare uno strumento informatico per gestire e processare la grande quantità di dati che verrà raccolta dalle due stazioni GHG. Le principali funzioni di questa infrastruttura saranno:
-controllo in remoto e trasmissione in tempo reale dei dati;
-elaborazione dei dati;
-integrazione di altre tipologie di dati (es. dati meteo, caratteristiche del suolo, calendario delle pratiche colturali, resa delle colture);
-produrre risultati sintetici che potranno essere usati per le attività di disseminazione.
Lo strumento integrerà procedure automatiche e standardizzate per il controllo di qualità e l’elaborazione dei dati, adattabili in base alle esigenze dell’utilizzatore, ad esempio:
-media giornaliera dei flussi per i due sistemi agricoli e calcolo delle emissioni cumulate di GHG (es. per stagione di crescita delle colture, per anno etc.);
-studiare le relazioni tra condizioni del suolo e meteorologiche, pratiche agricole e flussi di GHG dal suolo;
-calcolare indici sintetici (es. N2O emesso per unità di prodotto) utili ai fini della disseminazione.
Monitoraggio delle emissioni e raccolta dati
Le due stazioni di monitoraggio, in Emilia Romagna e Puglia, misureranno le emissioni di CO2 e N2O durante i tre anni del progetto, sia nei sitemi CCS che negli ECS.
L’infrastruttura IT del sistema prototipo elaborerà i dati grezzi del flusso di GHG eseguendo controlli di qualità e calcoli del flusso giornaliero di ciascun gas, delle emissioni cumulative mensili e annuali, e di aggregazioni basate sulle richieste dell’utente. I dati di sintesi saranno calcolati e pubblicati qui, sul sito web del progetto.
Tutti i dati raccolti verranno utilizzati per la valutazione delle relazioni tra le emissioni di GHG e le principali attività agricole, e le emissioni di gas a effetto serra e le caratteristiche del suolo. I dati verranno utilizzati anche per calibrare il modello GHG da implementare nel DSS.
Il modello per la stima delle emissioni
Quindi, con i dati raccolti nei siti dimostrativi in Emilia-Romagna e in Puglia, verrà calibrato un modello biogeochimico per la stima dei gas serra da implementare nel DSS per migliorare la gestione dei nutrienti e mitigare le emissioni di gas a effetto serra nella rotazione delle colture in diversi contesti.
Diversi modelli sono stati sviluppati per stimare le emissioni di GHG dal suolo attraverso equazioni che descrivono i processi di produzione di GHG nel suolo e integrano tutte le variabili influenti. Il modello biogeochimico è necessario per integrare il set di misurazioni dirette, per fornire dati su scala di campo quando non sono praticabili misurazioni dirette (come nel caso del sito dimostrativo in Toscana) e per fornire scenari regionali di mitigazione delle emissioni di gas a effetto serra.
La scelta del modello di simulazione verrà fatta sulla base:
- della possibilità di adattare il modello a una vasta gamma di colture e opzioni di gestione;
- della possibilità di raccogliere i dati di input richiesti in modo economicamente conveniente;
- della possibilità di accedere al codice sorgente del modello e di integrarlo nell’infrastruttura DSS;
- della possibilità di applicare il modello non solo su scala di campo ma a livello più ampio.
I modelli richiedono vari input dati, quali condizioni meteorologiche, caratteristiche iniziali del suolo, dati sulla gestione delle colture e resa delle colture, e forniscono risultati come emissioni di gas a effetto serra del suolo, dinamica dell’azoto nel suolo, temperatura del suolo, contenuto idrico del suolo, e dinamica della materia organica.
Il confronto tra i risultati del modello sulle emissioni nel sito dimostrativo in Toscana e i dati su azoto, sostanza organica e altri parametri, raccolti con altre strumentazioni predisposte in ciascun sito, consentirà di testare la validità del modello e quindi la sua replicabilità in altri contesti.
