Agricoltura sostenibile

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Un pianeta sotto stress

La rapida evoluzione tecnologica del 20° secolo ha prodotto sensibili modificazioni ambientali le cui conseguenze non sono ancora oggi completamente prevedibili. È infatti difficile effettuare una precisa analisi quantitativa dei probabili effetti di queste modificazioni sulle diverse componenti dell’ambiente.

La presa di coscienza che un processo degenerativo del pianeta possa essere stato causato dall’attività umana ha indotto i governi mondiali ad interrogarsi e confrontarsi su scala mondiale e a stimolare la ricerca scientifica verso un concreto impegno riguardante lo studio dei processi che vengono comunemente definiti "cambiamenti globali".

Gli studi e le osservazioni effettuate negli anni passati hanno sicuramente contribuito a chiarire l’entità e il tipo di perturbazioni provocate dalle attività umane a livello planetario. Fra queste, possiamo ricordare i cambiamenti climatici dovuti all’incremento della concentrazione di diversi gas atmosferici ed in particolare di quelli con effetto serra (biossido di carbonio, metano, clorofluorocarburi), la modificazione delle caratteristiche chimico-fisiche dell’idrosfera (piogge acide, eutrofizzazione dei mari), i massicci cambiamenti di uso del suolo a causa di attività diverse (deforestazione, agricoltura intensiva, cementificazione delle aree metropolitane).

L’agricoltura è quella che determina una trasformazione del suolo maggiore e costituisce la forma più imponente di sfruttamento delle risorse rinnovabili del nostro pianeta. Praticata a quasi tutte le latitudini, si presenta in forme estremamente varie: da quella primitiva a scarso reddito delle zone più povere della Terra (Africa, Asia e America centro-meridionale), a quella moderna, ad elevata produttività per unità di superficie, delle regioni temperate (Europa e Nord-America).

Nel corso degli ultimi anni, per far fronte alle esigenze alimentari della popolazione mondiale in crescita (senza però poter ampliare la superficie dei terreni coltivabili perché non produttivi o perché occupati dalle città), l’agricoltura ha subito una vera e propria rivoluzione. Essa è diventata intensiva, cioè ad alta produzione per unità di superficie, e specializzata, ossia rivolta verso la coltivazione di poche colture selezionate e migliorate per essere più produttive o qualitativamente migliori. Tutto ciò è stato conseguito grazie al progresso delle tecniche e delle tecnologie agronomiche, all’introduzione di sistemi di irrigazione sempre più efficienti ed al crescente uso di fertilizzanti chimici e di pesticidi di facile impiego ed economicamente convenienti, anche se inquinanti.

I pesticidi sono sostanze tossiche e altamente mobili, che trasportate dalle acque reflue finiscono nei fiumi, nei laghi e nei mari; inoltre possono filtrare nel suolo profondo e arrivare a contaminare le acque di falda, riducendo la loro qualità di acqua potabile. A ciò si devono aggiungere gli effetti deleteri dei pesticidi sulla biodiversità, perché oltre a essere tossici per i parassiti contro cui vengono utilizzati, essi sono nocivi per la stragrande maggioranza dei sistemi biologici. Queste sostanze vengono definite dagli scienziati “xenobiotiche”, proprio perché, essendo totalmente sconosciute ai processi naturali degli ecosistemi, non possono essere rimosse dall’ambiente attraverso la normale degradazione chimica effettuata dai microrganismi.

Questi composti, per giunta, danno luogo a un fenomeno noto come “bioaccumulo”, che riflette la loro tendenza a penetrare negli organismi e ad accumularsi nei loro tessuti via via che risalgono i livelli della catena alimentare, fino ad arrivare all’organismo umano.

Date le loro caratteristiche xenobiotiche e il loro potere di bioaccumulo, i pesticidi sono anche molto persistenti nell’ambiente. Il DDT, un noto pesticida largamente impiegato in agricoltura durante il dopoguerra, fra gli anni ’70 e ’80 è stato vietato in tutti i paesi avanzati per la sua elevata tossicità.

Nonostante ciò, a distanza di 30 anni, la sua presenza viene ancora rilevata nei gusci delle uova e nei tessuti di molte specie animali, soprattutto quelle che vivono a stretto contatto con l’acqua.

Anche i fertilizzanti sintetici, che contengono i principali nutrienti delle piante, cioè l’azoto (N) e il fosforo (P), devono essere ritenuti degli inquinanti a pieno titolo, perché una volta penetrati nelle acque superficiali causano alterazioni della loro composizione chimica e biologica: le alghe e le piante acquatiche, avendo a disposizione grandi quantitativi di nutrienti, aumentano in modo spropositato la loro massa biologica (biomassa). Quando poi tutta questa biomassa vegetale muore, viene decomposta dai microrganismi dell’acqua attraverso reazioni chimiche che modificano le proporzioni dei gas disciolti. In pratica viene consumata gran parte dell’ossigeno disponibile nell’acqua, e così viene a ridursi la possibilità di respirare per tutti gli organismi acquatici, che quindi muoiono.

Il tipo di inquinamento idrico che è alla base di queste morie biologiche è noto come “eutrofizzazione”.

Anche l’irrigazione, elemento indispensabile per l’attività agricola, è a sua volta causa di notevoli modificazioni ambientali: la costruzione di dighe, di canali di derivazione e di invasi è all’origine di fenomeni quali l’erosione e l’instabilità del suolo. L’estrazione di acque, per usi irrigui, dalle falde freatiche determina il fenomeno della subsidenza: un abbassamento del suolo dovuto al compattamento del terreno che, a sua volta, è causato dalla sottrazione di acqua dagli interstizi delle particelle che compongono il terreno stesso. Un altro effetto devastante, causato dall’irrigazione, è rappresentato dal processo di salinizzazione che porta alla sterilità del suolo e al suo conseguente abbandono. Il processo di salinizzazione è provocato dalla prolungata irrigazione che, col tempo, porta all’innalzamento della falda freatica e all’affioramento dell’acqua in superficie che, una volta evaporata, lascia sul terreno un deposito di sali (cloruri, carbonati e solfati) che non permette la coltivazione. I fenomeni sopra descritti, in aggiunta ai cambiamenti climatici, contribuiscono tutti ad aggravare il gravissimo problema della desertificazione; un dato allarmante: ogni anno circa 20 milioni di ha., vale a dire una superficie di terreno pari a quella della Spagna, non sono più redditizi per le coltivazioni e per il pascolo e un terzo di questa terra si trasforma, in maniera irreversibile, in deserto.

Il deserto avanza non solo in Europa dove sono presenti circa il 6% delle regioni aride del pianeta ma anche in Italia dove il 30% del territorio, soprattutto nelle regioni meridionali, è a rischio desertificazione. Il fenomeno è grave poiché determina a sua volta altre crisi ambientali, quali la perdita della biodiversità ed il riscaldamento della temperatura su scala planetaria.

La maggior parte degli esperti concorda sul fatto che, oltre all’aumento delle temperature, ci troveremo davanti ad un aumento delle precipitazioni e dell’intensità di eventi climatici estremi, alla continua diminuzione dei ghiacci e alla crescita del livello del mare. Il riscaldamento globale della bassa atmosfera e della superficie terrestre può comportare un aumento a livello globale delle precipitazioni perché aumenterà l’evaporazione e di conseguenza il vapore acqueo contenuto nell’atmosfera e il ciclo dell’acqua subirà una intensificazione. In altre parole eventi di siccità e/o alluvione si intensificheranno.

La siccità comporta la riduzione della fertilità del suolo e scatena incendi; tale degrado dei suoli intensifica il problema della desertificazione comportando variazioni consistenti anche alle rese agricole modificando il quadro delle produzioni agricole.

La furia delle precipitazioni, invece, provoca ingenti danni alle produzioni agricole, non solo perché vengono distrutte, ma rischiano anche di "soffocare" per l’asfissia dell’apparato radicale determinata dal ristagno dell’acqua nei campi.

Ignorare l’effetto serra contribuirà a indebolire il nostro tenore di vita e a nuocere alla crescita economica: saremmo ostacolati dallo scioglimento dei ghiacciai, dalle temperature più elevate, da uragani violenti, siccità lunghe, inondazioni frequenti e dall’innalzamento del livello del mare che costerebbero sempre più in termini di benessere sociale e di vite umane.

Non solo, ma il numero dei morti da inquinamento atmosferico in tutto il mondo aumenterebbe notevolmente, causato dalle malattie respiratorie, ma anche da quelle cardiache che colpiranno non solo i bambini, gli anziani e i malati cronici, ma anche le persone relativamente sane. È necessario, pertanto, iniziare a considerare che se si vuole parlare di buona salute dell’uomo, si deve poter parlare di buona salute di tutto l’ecosistema in cui egli vive, respira e si alimenta.

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La sostenibilità è una sfida globale

Appare chiaro che l’epoca che stiamo vivendo rappresenta un momento critico in cui l’umanità deve scegliere il proprio futuro portando avanti una società globale sostenibile, basata sullo sviluppo economico compatibile con la salvaguardia e la conservazione delle risorse ambientali.

Pertanto il concetto di sostenibilità, che prevede il preservare le risorse non rinnovabili per una equità generazionale, rappresenta oggi il riferimento di ogni azione decisionale relativa allo sviluppo, ed è quindi facilmente prevedibile che i rapporti tra sviluppo e tecnologia saranno sempre più stringenti, con quest’ultima indirizzata a sostanziare il concetto di sostenibilità, in quanto non esiste di fatto scienza (o tecnologia derivata) buona o cattiva, ma uso proprio (o improprio) del conoscere.

La tecnologia produce cambiamenti nella società umana sempre rilevanti, cambiamenti che se hanno creato problemi (inquinamento ambientale, sfruttamento eccessivo di risorse non rinnovabili ecc.), solo attraverso l’incremento di conoscenza/tecnologia si potranno trovare soluzioni adeguate.

L’agricoltura del 21° secolo ha due priorità sequenziali dettate da una crescita prevedibile della popolazione mondiale nei prossimi anni: l’incremento della produzione e la salvaguardia dell’ambiente.

Ci sono poche vie da seguire per raggiungere questi risultati. Incrementare le produzioni senza utilizzare nuove terre (i terreni produttivi in effetti si stanno riducendo ed il pianeta non sopporterebbe nuove deforestazioni) richiede la costituzione di varietà più produttive con riduzione delle perdite dovute a stress biotici (parassiti) ed abiotici (stati climatici sfavorevoli).

L’ambiente si può proteggere solo con una sostanziale riduzione della chimica, anche se mantiene inalterato il suo contributo nel trovare molecole più salubri per l’ambiente e per la salute dell’uomo, con composti biodegradabili.

Qualsiasi strategia si voglia seguire bisogna tenere presente che la sicurezza dell’approvvigionamento alimentare è un obbiettivo/conquista della società umana e non è perseguibile alcuna via che riduca le produzioni oltre la soglia efficace a nutrire la popolazione mondiale.

L’agricoltura oggi è attraversata da profondi cambiamenti, ed è chiamata a nuove responsabilità di fronte alla società, alla domanda di alimenti si aggiungono nuove aspettative, la qualità e la sicurezza alimentare, la protezione dell’ambiente, l’equilibrato sviluppo territoriale.

Di fatto questa crescente sensibilità dell’opinione pubblica verso la sicurezza e la salubrità degli alimenti e verso una maggiore compatibilità tra agricoltura e ambiente, nonché le preoccupazioni che derivano da variazioni climatiche e dalla conseguente limitazione delle risorse idriche, mettono in luce una serie di problematiche la cui soluzione dipende da conoscenze sulle piante che potranno essere generate solo attraverso lo studio della struttura e funzione dei genomi vegetali: la genomica. Essa è nata dall’integrazione di genetica, biologia molecolare, informatica e robotica, e studia i meccanismi biologici e i loro determinanti genetici a livello dell’intero patrimonio genetico di un organismo. La genomica offre quindi potenzialità uniche per la comprensione di meccanismi che regolano la vita di piante e animali; non solo ma fornisce una visione globale delle proprietà alimentari delle piante (proteine, amidi, grassi, metabolici secondari).

Lo sviluppo di un’agricoltura sostenibile è legato alla riduzione dell’uso di pesticidi e a una maggiore efficienza nell’uso dei fertilizzanti, dei fitofarmaci e delle risorse idriche. Ciò richiede lo sviluppo di nuove varietà di piante con minori esigenze di fertilizzanti dotate di resistenze genetiche verso i patogeni e lo stress ambientale.

Il miglioramento qualitativo dei prodotti alimentari richiede conoscenze delle basi molecolari dello sviluppo delle piante e delle vie metaboliche dei composti fondamentali per le caratteristiche nutrizionali degli alimenti. I cambiamenti climatici rendono necessario lo sviluppo di varietà vegetali in grado di crescere in condizioni ambientali diverse rispetto al passato (maggiori escursioni termiche, maggior livello di CO₂, siccità, ecc).

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La genomica e i suoi studi sul genoma vegetale permetterà il rilascio di varietà più produttive che consentiranno di mantenere gli attuali livelli produttivi utilizzando minore superficie agricola, contribuendo quindi a tutelare ed incrementare il patrimonio naturale esistente.

Le conoscenze derivate dalla genomica permetteranno di modificare l’architettura delle piante, di introdurre nuove vie metaboliche per la produzione di composti utili: vitamine ed altre sostanze che migliorino le caratteristiche nutritive, farmaci, sostanze di interesse industriale (ad es. plastiche biologiche, nuovi olii ed amidi per uso industriale, ecc.) e di salvaguardare al meglio i nostri patrimoni forestali.

La genomica produrrà strumenti di alta efficienza e di facile uso, per lo studio del germoplasma, per individuare, analizzare e utilizzare singoli geni di interesse agrario, ecc.

Le potenzialità della genomica, riassunte nelle brevi note sopra riportate, mettono chiaramente in evidenza il ruolo strategico di questo settore della ricerca nello sviluppo agricolo ed economico dei prossimi anni.

L’agricoltura è chiamata, inoltre, a svolgere un ruolo fondamentale per lo sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili. Sul fronte degli sviluppi delle rinnovabili, un ruolo molto importante è riservato all’uso delle biomasse. L’agricoltura può allora a ragione rappresentare la principale fonte di energia rinnovabile, anche se le agrobioenergie non sono la soluzione, ma una soluzione per il loro minor impatto ambientale e le sue conseguenze sulla salute umana ma anche sulla vivibilità degli agglomerati urbani.

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Meteorologia, climatologia e sviluppo sostenibile

I dati e le previsioni meteorologiche svolgono un ruolo sempre più determinante nella gestione delle attività umane, spesso condizionate, seppure in misura diversa, dalla variabile “condizioni del tempo”.

L’agricoltura, nonostante i notevoli progressi tecnologici degli ultimi decenni, resta il settore economico maggiormente influenzato dagli eventi meteorologici. L’agrometeorologia è una branca della meteorologia che studia le relazioni tra i fattori meteoclimatici e la dinamica dell’agro-ecosistema, ossia l’interazione tra le pratiche agronomiche e le condizioni meteo-climatiche.

L’agrometeorologia svolge funzioni di equilibrio e di ottimizzazione dell’attività agricola, facilitando quel processo di riorientamento strategico in atto, nel quale l’agricoltura rappresenta lo strumento applicativo di precisi indirizzi di politica ambientale. Sono indirizzi che mirano all’utilizzo, più economicamente conveniente, dei mezzi di produzione e alla riduzione del loro impatto sugli agroecosistemi, attraverso servizi di assistenza tecnica innovativi (fra cui i servizi di agrometeorologia) in grado di cogliere la domanda di tutela ambientale, di sicurezza e di qualità della vita.

Nonostante l’incertezza e la difficoltà che si incontrano nel tentativo di valutare i vari aspetti che regolano le interazioni tra agricoltura-clima-ambiente, emerge il ruolo fondamentale svolto dall’agrometeorologia nella guida del processo di transizione agricola, orientato verso un modello produttivo sostenibile.

L’utilità dell’impiego della meteorologia applicata all’agricoltura si sostanzia in due tipi di interventi:

• Le applicazioni agrometeorologiche di “lungo periodo” si basano sulla disponibilità di serie storiche di dati meteorologici, dalla cui elaborazione, combinata con l’applicazione di modelli di simulazione, si possono trarre indicazioni utili sulla correlazione fra il clima di un territorio e