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Cambiamenti climatici e sequestro di carbonio

Modelli e scenari di uso del suolo, desertificazione cambiamenti climatici

Valutazione del rischio di salinizzazione dei suoli e di intrusione marina nelle aree costiere delle regioni Meridionali in relazione agli usi irrigui (Attività di assistenza tecnica e supporto agli Enti concessionari nel settore dell’uso irriguo delle risorse idriche) - REL

Coordinatore: Istituto Nazionale di Economia Agraria (INEA). http://www.inea.it

Finanziatore: MIPAAF. http://www.gestcomagensud.it/index.php/it/rel

Date: 30/06/2007 to 31/12/2010

L'irrigazione rappresenta uno dei fattori fondamentali nello sviluppo dell’agricoltura negli ultimi decenni, non solo perché ha consentito di ottenere produzioni elevate e di qualità, ma soprattutto perché ha reso possibile una flessibilità nella scelta degli ordinamenti produttivi da parte degli imprenditori agricoli, svincolandoli dalla scarsità ed incertezza degli apporti idrici derivanti dalle precipitazioni.
L’impiego dell’acqua in agricoltura, quale mezzo tecnico della produzione, pone delle problematiche peculiari rispetto agli altri fattori produttivi in quanto risorsa naturale e pertanto non producibile industrialmente e per la sua caratteristica di escludibilità nel consumo, che comporta una forte competizione con gli altri usi (civili, industriali, potabili, ricreativi, etc.).
L’INEA, con il servizio “Ricerche su ambiente e risorse naturali in agricoltura” ed in coerenza con gli attuali indirizzi comunitari tesi a garantire un approccio sostenibile alle risorse naturali, realizza studi specifici volti a promuovere un’efficiente gestione delle risorse idriche in agricoltura sia dal punto di vista economico che ambientale. Le attività del servizio pertanto, sono mirate allo sviluppo di strumenti agronomico-territoriali di supporto alla pianificazione e programmazione dell’uso delle acque, in un’ottica di contenimento dei consumi, e ad approfondire gli aspetti di carattere tecnico-ingegneristico, per fornire agli Enti gestori della risorsa un supporto per quanto riguarda le innovazioni tecnologiche adottate nei sistemi irrigui.
Questo lavoro in particolare, nasce dalla collaborazione tra INEA e Gestione Commissariale ex Agensud, che hanno dato vita al progetto di “Assistenza tecnica e supporto agli Enti concessionari nel settore dell’uso irriguo delle risorse idriche”.
Il progetto costituisce la prosecuzione e l’approfondimento di precedenti studi effettuati dall’INEA (“Studio sull’uso irriguo della risorsa idrica, sulle produzioni agricole irrigate e sulla loro redditività”, finanziato con le risorse del QCS 1994-1999 nell’ambito del Programma Operativo Multiregionale “Ampliamento e adeguamento della disponibilità e dei sistemi di adduzione e distribuzione delle risorse idriche nelle regioni dell’Obiettivo 1” – sottoprogramma III, misura 3; studio “Assistenza tecnica nel settore delle risorse idriche” linee C, D ed E del Progetto Operativo, facente parte del “Programma Operativo Nazionale Assistenza Tecnica e Azioni di Sistema QCS Obiettivo 1 2000-2006” (PON ATAS) – misura 1.2: Azioni di assistenza tecnica e supporto operativo per l’organizzazione e la realizzazione delle attività di indirizzo, di coordinamento e orientamento delle Amministrazioni Centrali), volti a fornire supporto scientifico, tecnico e operativo alla Gestione Commissariale ex Agensud per ampliare e approfondire le conoscenze sull'agricoltura irrigua nelle regioni meridionali, allo scopo di ottimizzare l’uso delle risorse finanziarie disponibili con l’individuazione degli interventi strutturali a maggiore valenza economica.
Dal punto di vista operativo il progetto è rivolto principalmente al sostegno dell’attività degli Enti operanti nel settore irriguo – Consorzi di Bonifica ed altri soggetti pubblici – ed è articolato nelle seguenti quattro linee direttrici:
- Linea A: studi a carattere territoriale sulle aree irrigue;
- Linea B: studi ed indagini sull’utilizzo della risorsa idrica;
- Linea C: elementi e linee guida per la progettazione di impianti irrigui;
- Linea D: supporto tecnico agli enti concessionari per l’accelerazione degli interventi e per le attività connesse alla gestione degli impianti.



Ciascuna Linea è articolata in diverse Azioni secondo lo schema seguente:

Nell’ambito delle diverse Linee del progetto sono state sviluppate le seguenti Azioni:
Azione 1 Uso della risorsa idrica, strutture di distribuzione e tecniche irrigue nelle aree non servite da reti collettive dei Consorzi di Bonifica;
Azione 2 – Monitoraggio qualitativo dei corpi idrici utilizzati a scopo irriguo;
Azione 4 Intrusione marina e possibilità di trattamento delle acque con elevato contenuto salino;
Azione 5 – Utilizzo delle acque delle reti di bonifica;
Azione 6 Controllo delle perdite nelle reti in pressione;
Azione 7 Utilizzazione a fini naturalistici degli invasi a prevalente uso irriguo;
Azione 8 Linee guida sulla scelta e l’impiego delle apparecchiature idrauliche, sugli impianti di sollevamento, sugli impianti di filtraggio;
Azione 11 Efficienza e sicurezza delle dighe e piccoli invasi;
Azione 12 Supporto all’attività di rendicontazione;
Azione 14 Supporto all’attività di progettazione;
Azione 15 Analisi di rilevanti esperienze di progettazione a livello internazionale.
L’azione 4 ha dato luogo a questa ricerca, il cui obiettivo principale è stato quello di analizzare il fenomeno della progressiva salinizzazione dei suoli di molte aree costiere delle regioni Meridionali (Basilicata, Puglia, Sardegna, Sicilia incluso Abruzzo e Molise), fenomeno indotto dall’utiilizzo di acque irrigue con alto tenore in Sali in aree con intrusione marina.
Lo studio si è posto l’obiettivo dunque di simulare scenari di evoluzione del rischio di salinizzazione sul medio-lungo periodo e dell’impatto conseguente sulla capacità di adattamento delle varie colture irrigue a tali scenari. L’analisi dei risultati di scenario si configura come uno strumento molto utile per la pianificazione di investimenti strutturali nel settore irriguo , attraverso indicazioni preziose e puntuali sulla evoluzione temporale del fenomeno e sui principali fattori antropici di rischio.

Organizzazione della linea di ricerca nell’ambito del Progetto REL
L’attività svolta nell’ambito di questa linea ha riguardato lo sviluppo delle seguenti linee tematiche:

INQUADRAMENTO DEL FENOMENO DELL’INTRUSIONE MARINA E DEFINIZIONE DEI RAPPORTI REGIONALI PER SICILIA, PUGLIA E SARDEGNA

In questa parte dello studio è stata approfondita l’ indagine sul fenomeno dell’intrusione marina nelle Regioni meridionali interessate in maniera cospicua ed estensiva dal fenomeno stesso (Puglia, Sicilia, Sardegna). Sono stati quindi realizzati dei rapporti regionali sullo stato dell’arte nello studio del fenomeno salinizzazione delle falde nelle regioni Puglia, Sicilia e Sardegna aventi come argomenti:
× Individuazione delle aree con problemi di intrusione del cuneo salino, di salinizzazione delle falde e di uso irriguo di acque salmastre, in base agli studi svolti o in corso di svolgimento
× Aspetti geologici, idrogeologici delle aree interessate dal fenomeno
× Le dinamiche e gli effetti dell’azione intrusiva sulle caratteristiche idrauliche degli acquiferi interessati dall’intrusione del cuneo salino;
× Altri meccanismi di salinizzazione delle falde
× Utilizzo di acque salmastre
× Individuazione di un area con urgente esigenza di approfondimento e considerazioni conclusive
Tale impostazione è quella seguita per quanto possibile nello svolgimento dell’indagine, compatibilmente con i dati a disposizione recuperati sui vari punti dell’elenco sopracitato.

VALUTAZIONE DI RISCHIO SALINIZZAZIONE SUOLI CON MODELLISTICA SU BASE PLURIENNALE
La valutazione del rischio di salinizzazione dei suoli è stata effettuata sulle Regioni Sicilia, Puglia, Basilicata e Sardegna, dove è stato possibile recuperare i dati relativi alla salinità media delle acque da pozzi. Si è utilizzto il modello SWAP per il calcolo su base decennale dell’accumulo di Sali nei suoli, avendo come presupposto il mantenimento dell’attuale gestione ed assetto delle colture irrigue, a partire da quanto monitorato e calcolato con la linea A1 “stima dei fabbisogni irrigui”.


Figura 1. Aree di studio interessate dal fenomeno della intrusione marina e/o salinizzazione dei suoli in relazione all’uso irriguo attrezzato e non (fonte uso suolo INEA 2005) per le Regioni Puglia e Basili


Figura 2. Aree di studio interessate dal fenomeno della intrusione marina e/o salinizzazione dei suoli in relazione all’uso irriguo attrezzato e non (fonte uso suolo INEA 2005) per la Regione Sicilia


Figura 4. Aree di studio interessate dal fenomeno della intrusione marina e/o salinizzazione dei suoli in relazione all’uso irriguo attrezzato e non (fonte uso suolo INEA 2005) per la Regione Sardegna

Inquadramento o premesse
Le coste delle Regioni Sardegna, Sicilia e Puglia, come la maggior parte delle aree costiere italiane, sono in qualche modo interessate dall’intrusione salina, la cui causa è generalmente attribuita al sovrasfruttamento degli acquiferi. Per far fronte ai fabbisogni di una crescente popolazione particolarmente pressanti nei periodi estivi, quando ai ridotti afflussi meteorici corrispondono le richieste di punta per gli usi civili della popolazione residente e dei turisti, si ricorre alle eduzioni di acque sotterranee, creando depressioni della piezometrica che richiamano acque salate.
La proporzione della popolazione residente nelle aree costiere del sud, proiettato com’è sul mare, raggiunge il 45%, mentre nell’Italia settentrionale il dato è dell’11.5%, ma nel paragonare le due situazioni si deve considerare che nel settentrione le coste sono meno sviluppate e l’entroterra è più densamente popolato che nel meridione.
Lo sviluppo di nuove aree urbane e l’espansione degli insediamenti storici ha comportato la perdita di aree agricole di primario interesse e spesso l’insorgere di conflitti fra gli utenti per l’allocazione delle risorse idriche. In genere l’equilibrio naturale fra acque superficiali e sotterranee in rapporto con il mare è stato stravolto. A causa di una cattiva gestione la salinità delle acque costiere è aumentata e di ciò hanno risentito i suoli a contatto con esse per effetto dell’irrigazione o per risalita per capillarità da falde di acque salate.
Il problema è molto complesso, perché l’intrusione salina, come si dirà, non è tanto dovuta ad un flusso laterale dal mare attuale, ma è avvenuta anche per effetto delle variazioni eustatiche conseguenti ai cambiamenti climatici.
Localmente il deterioramento qualitativo delle acque ha prodotto anche salinazione dei suoli, il che ha costretto gli agricoltori a tralasciare colture pregiate e dedicarsi a quelle di prodotti più resistenti alla salinità o addirittura all’abbandono delle terre.
Il solo rimedio possibile nell’immediato per contrastare e controllare la salinazione delle acque costiere è la gestione integrata delle risorse superficiali e sotterranee per sopperire ai fabbisogni delle diverse utenze con acque di diversa salinità in funzione delle loro effettive necessità per i diversi usi.
E’ certezza comune di tutti gli specialisti che non sia possibile contrastare efficacemente la salinazione delle acque sotterranee costiere senza far ricorso ad altre risorse.

Obiettivi
Il fenomeno della salinizzazione in aree costiere dovuto a utilizzo di acque saline o parzialmente saline derivanti da intrusione salina marina è sicuramente un fenomeno importante dal punto di vista della sua entità ed estensione geografica nelle Regioni Meridionali. In particolare le regioni Puglia, Sicilia e Sardegna (e subordinatamente Basilicata) sono affette da questo problema in maniera estensiva e sicuramente di grande impatto sulla gestione della agricoltura irrigua di grandi porzioni del loro territorio. In questo contesto il problema non è stato valutato nelle regioni Campania e Calabria sia per mancanza di dati sufficienti, sia per la ridotta estensione del fenomeno in relazione alle scale di riconoscimento e di riferimento di questo studio. Le Regioni Abruzzo e Molise non sono state considerate a causa della totale assenza del problema.
E’ stato, quindi, ritenuto opportuno di avviare una indagine in queste aree finalizzata alla comprensione di scenari di evoluzione del fenomeno in un arco temporale medio-lungo, compatibile con i meccanismi di accumulo dei sali nei suoli utilizzati dall’agricoltura irrigua, dove vengono utilizzate attualmente acque considerate “saline”. Le metodologie di valutazione territoriale adottate hanno cercato di determinare, quindi, non solo lo stato attuale, ma anche gli effetti che il “rischio” di salinizzazione del territorio a lungo termine potrebbe apportare in termini di perdita di aree coltivabili con colture irrigue, continuando a mantenere una gestione irrigua ed un assetto colturale come l’attuale.
Per fare ciò sono state utilizzate le basi dati già realizzate e messe a punto per il calcolo dei fabbisogni irrigui di tipo pedologico, colturale e di tecniche irrigue prevalenti, i dati climatici, in aree in cui si utilizzano acque irrigue saline o parzialmente saline. Il metodo di valutazione per “scenario” è stato gestito con un modello puntuale di calcolo dinamico su base giornaliera che ha fornito dati di “previsione” di accumulo di Sali nel suolo, opportunamente rapportato alla geografia delle aree interessate dal problema; tale valutazione ha preso in considerazione tutta la casistica di variabilità suolo-clima-coltura-tecnica irrigua presente nelle aree oggetto di studio.
La finalità dello studio è quella di fornire uno strumento conoscitivo su base geografica, utile alla conoscenza della evoluzione di questo fenomeno in relazione a possibili scenari di degradazione del territorio e perdita di aree potenzialmente irrigue per le varie colture. Tali risultati possono essere fondamentali per orientare in maniera corretta una pianificazione di un eventuale potenziamento e/o espansione delle aree irrigue, distinguendo i territori a rischio e valutando anche gli effetti di modifiche di gestione sul medio-lungo termine.
Lo studio si è basato solo sulla valutazione territoriale del rischio di salinizzazione; si rimanda a studi successivi anche il maggiore impatto economico in termini di gestione delle reti di distribuzione, in caso di utilizzo di acque salmastre o saline, per i conseguenti effetti di corrosione e degradazione a carico delle strutture. E’ noto che già attualmente in molte aree meridionali (es. Puglia e Sicilia) l’utilizzo di acque ad alto tenore di Sali comporta un costo economico notevole di rinnovo degli impianti (tubazioni, raccordi, valvole, pompe, etc.) a causa dei tempi di degradazione molto rapidi (pochi anni), che spesso va ad incidere pesantemente sulla economia agricola aziendale.

Piano delle attività
Le attività di questa linea di studio che prevedevano la costruzione di una mappa delle aree a rischio di intrusione del cuneo salino attraverso l’utilizzazione e integrazione di dati provenienti da diversa fonte si sono svolte nelle seguenti fasi:
1. Raccolta monografie e dati per le regioni Sicilia, Puglia e Sardegna con maggiore rilevanza del fenomeno
2. Raccolta dati nelle restanti regioni Obiettivo 1
3. Integrazione GIS tra diversi strati cartografici, con particolare riferimento all’uso del suolo irriguo, la presenza di aree con utilizzo di acque sotterranee, la vicinanza alla linea di costa e le caratteristiche idrogeologiche delle aree in questione; in questa fase sono stati inoltre valorizzati ed integrati in una mappa del rischio di intrusione del cuneo marino salino gli studi effettuati presso le tre regioni che maggiormente soffrono di questo problema (figura 4).
4. Mappatura delle aree a rischio di di salinizzazione dei suoli:


Figura 4. Esempio di elaborazione cartografica: Spazializzazione delle acque di pozzo (TDS in mg/l) riportata su base dei Sottosistemi di Terre nelle aree di studio della Regione Puglia

E’ stato messo a punto un sistema di valutazione che si basa sulla determinazione del grado di accumulazione dei sali nei vari tipi di suolo, mantenendo costante l’assetto di gestione irrigua attualmente in corso (tipi di colture irrigue, tecniche, scheduling, salinità delle acque di irrigazione). Tale valutazione si basa sulla applicazione, all’interno dei Sottosistemi di Terre individuati come potenzialmente soggetti a questo fenomeno, del modello di simulazione Soil, Water, Plant and Atmosphere (SWAP, Van Dam, 2000).
Il cuore del modello SWAP consiste nella implementazione di una descrizione matematica del flusso d’acqua nel suolo, del conseguente trasporto di soluti e dell’andamento della temperatura (sottoforma di flussi di calore), con speciale riferimento alla eterogeneità del suolo. Una schematizzazione generale del sistema modellizzato è data in figura 5.


Figura 5. Schema della modellizzazione del sistema suolo-acqua-atmosfera-pianta (da Reference Manual SWAP Version 3.0.3, 1993, modificato)

Risultati
Rapporti regionali sullo stato dell’intrusione salina
Sulla base della ricognizione bibliografica e da una serie di interviste a esperti del settore, oltre che dai database nazionali presenti (CNCP dei suoli CRA-CRAP, Rapporto Progetto RIADE), sono state evidenziate le aree di studio oggetto della raccolta dati ed informazioni sui fenomeni in atto di intrusione salina, riprotate nel report finale Valutazione del rischio di salinizzazione dei suoli e di intrusione marina nelle aree costiere delle regioni Meridionali in relazione agli usi irrigui (download).

Risultati della applicazione del modello SWAP per la valutazione del rischio di salinizzazione dei suoli

Periodo di simulazione
Il processo di salinizzazione dei suoli causato dall’utilizzo ripetuto di acque irrigue con elevato contenuto salino è osservabile in un arco temporale di medio-lungo periodo (non meno di 10 anni), in quanto l’andamento stagionale del deficit e del surplus idrico (che causano accumulo e dilavamento ciclico dei sali) e la variabilità climatica di breve periodo possono occultare il processo di salinizzazione. Per tale motivo, si è optato per il periodo di simulazione più lungo possibile in base ai dati meteorologici disponibili per le stazioni di riferimento: sono stati quindi presi in considerazione i dati per il periodo 1996-2007 (11 anni), con dati provenienti dalla attività già effettuata dal gruppo di lavoro (CRA-RPS e CRA-ABP) di elaborazioni e costruzione del data base climatico delle aree omogenee effettuata nell’ambito della Linea A, Azione 1 del progetto “Attività di assistenza tecnica e supporto agli Enti concessionari nel settore dell’uso delle risorse idriche”.
Soglie di salinità nel suolo per le varie colture adottate nella valutazione
Per determinare le soglie di salinità nella interazione suolo-tipo di coltura è stato preso come riferimento lo studio fatto dal Perniola nell’ambito del progetto POM-OTRIS INEA (Perniola et alii, 1999). Generalmente la tolleranza alla salinità nel suolo e nelle acque di irrigazione viene espressa con diversi criteri, a seconda dello stadio della pianta: infatti, durante la fase di emergenza è basata sulla sopravvivenza della pianta, mentre dopo l'emergenza è basata sulla diminuzione di produzione. Tale diminuzione può essere valutata sia in termini assoluti che relativi. La valutazione in senso assoluto, pur consentendo la stima diretta del reddito in termini economici, è influenzata da diversi parametri produttivi e non consente di valutare il comportamento delle diverse specie rispetto alla salinità, in quanto le loro produzioni sono di natura diversa e talvolta espresse anche con unità diverse. Si procede allora ad una valutazione in termini relativi, cioè come riduzione relativa (%) di produzione rispetto alle condizioni non saline.
Numerosi sono i tentativi volti alla determinazione della produzione relativa, ma il più accreditato è quello proposto da Maas e Hoffman (1977; 1984), i quali hanno valutato il comportamento produttivo in funzione della salinità della maggior parte delle specie di interesse economico, fornendo una classifica del loro grado di tolleranza, da cui scaturiscono le possibili limitazioni d'uso di un'acqua irrigua.
La relazione tra la salinità dell’acqua irrigua, espressa con la sua conducibilità elettrica (ECw), del terreno, espressa come conducibilità elettrica dell’estratto di pasta satura (ECe), e la produzione relativa viene espressa con l’uso di due parametri (Barbieri e De Pascale, 1992) (Fig. 2.1):

1. Soglia critica di salinità che rappresenta il livello massimo di salinità tollerato senza perdita di produzione, al di sotto del quale, quindi, la produzione relativa è del 100%;
2. Pendenza che rappresenta un fattore che lega linearmente le riduzioni produttive con gli incrementi di salinità al di sopra del valore soglia (pendenza della linea che rappresenta la relazione del decremento di produzione relativa in funzione della ECw o ECe, come da figura 100).

L’equazione di Maas e Hoffman (1977) utilizzata definisce la funzione della relazione tra produzione e salinità y = 100 - b(CE -a), dove a = soglia di tolleranza alla salinità, corrispondente al valore di salinità dell’estratto di pasta satura del terreno o dell’acqua irrigua oltre il quale comincia a verificarsi una riduzione produttiva rispetto alle condizioni non saline; b = pendenza, ovvero riduzione della produzione relativa per ogni incremento unitario di salinità; CE = conducibilità elettrica dell’acqua irrigua o dell’estratto di pasta satura del terreno.
Attraverso tali parametri è possibile definire il grado di tolleranza delle diverse specie e formulare, così, una loro classificazione. Dalla tabella 26a si può notare, per esempio, come fagiolino dall’occhio, carciofo, zucchino, asparago e bietola da orto manifestano il valore soglia più elevato rispetto a finocchio, lattuga, ravanello, cipolla, melanzana, carota, fagiolo, melone e fragola, che mostrano i valori più bassi.
Tuttavia, la classificazione delle diverse specie in base al loro grado di tolleranza alla salinità non è univoca rispetto ai due parametri menzionati. Infatti, ad alti valori soglia, indice di buona tolleranza, non sempre corrispondono bassi valori della pendenza.


Figura 5. Relazione generale della produzione relativa in funzione della salinità secondo l’equazione di Maas e Hoffman (1977).

Pertanto, per valutare il grado di tolleranza con un unico parametro che combini i valori della soglia e della pendenza, si può prendere in considerazione il valore della CE in corrispondenza del quale si verifica una riduzione produttiva del 50% (Botrini et al., 1996).

Nel presente studio tale valore è stato giudicato eccessivo, in termini di percentuale di riduzione della produttività; si è preferito attestarsi su un valore-soglia corrispondente ad una riduzione di produttività colturale del 40% nella verifica e valutazione dei risultati del rischio di salinizzazione effettuato con il modello di accumulo di sali SWAP. Ciò vuole dire che ogni combinazione suolo-coltura-tecnica è stata valutata in relazione a questa soglia per definire le percentuali di aree che a fine simulazione risulteranno inadatte all’uso per le colture irrigue prese in considerazione (erbacee ed arboree).
Strumenti operativi

Le fasi operative in cui si articola l’implementazione del modello SWAP all’interno dell’applicativo MODELLO_REL sviluppato ad hoc dal CRA-RPS per il progetto si possono sinteticamente così riassumere:

1) Delimitazione delle aree soggette a rischio di salinizzazione su base Sottosistemi di Terre (pedopaesaggi);
2) Quantificazione del contenuto salino nelle acque di falda e spazializzazione del dato;
3) Individuazione della matrice dei casi da input simulare e preparazione dei dati di input per il modello;
4) Esecuzione in batch delle simulazioni;
5) Importazione dei risultati di swap nel database MODELLO_REL;
6) Analisi dei risultati (geografici ed alfanumerici) e valutazione sulla base delle soglie proposte del rapporto salinità suolo e produttività (%).

Per l’applicazione del modello di rischio di salinizzazione è stato necessario, come primo passo, effettuare una prima analisi geografica necessaria all’individuazione delle aree “potenzialmente” a rischio per fenomeni di salinizzazione dei suoli.
Tale indagine è stata effettuata incrociando i risultati dei rapporti relativi a individuazione e monitoraggio di fenomeni di intrusione salina con le aree con suoli particolarmente sensibili e/o già interessati da fenomeni di salinizzazione, sia antropici che naturali, interrogando la base dati pedologica nazionale in possesso al CRA. Sono stati quindi selezionati una serie di “pedopesaggi” a livello di Sottosistemi di Terre, estratti dalla base dati già preparata per la linea di studio Azione 1 – “fabbisogni irrigui”. Sono state escluse, al momento, le aree collinari con fenomeni di salinizzazione dovuti a materiale parentale naturalmente salini (es. colline della Sicilia interna con suoli su formazione gessoso-solfifera o colline lucane su sedimenti argillosi pliocenici ricchi in sodio).
In figura 6 e tabella 1 vengono rispettivamente riportate le area di studio (SST di terre identificati e selezionati) nelle regioni meridionali e le principali statistiche delle aree per Regione


Figura 6. Aree di studio rimodulate sulla base dei Sottosistemi di Terre selezionati per le 6 Regioni meridionali considerate (da database progetto REL)
Tabella 1. Numero di delineazioni (poligoni) di Sottosistemi valutati e loro estensione complessiva in ha per Regione

RegioneNumero Poligoni SSTArea (ha)
Basilicata10738.051
*Campania197119.440
*Calabria232101.381
Puglia17951.573.792
Sicilia251141.960
Sardegna575314.113

(*) aree non elaborate per dati insufficienti su acque di irrigazione e su salinità suoli

Relazione tra conducibilità elettrica e contenuto salino
Tutti i dati raccolti, nelle loro diverse forme, si riferiscono alle misure di conducibilità elettrica delle acque. SWAP tuttavia richiede il dato in forma di contenuto salino. Per eseguire la conversione abbiamo adottato la relazione empirica:

TDS(mg/L)=640*ECw(dS/m)
TDS: Total Dissolved Solids
ECw: Electrical Conductivity of Water

comunemente indicata in molti testi di riferimento e pubblicazioni.
Dal momento che si stanno analizzando in particolare i sali disciolti derivanti nella maggior parte dei casi da processi di intrusione di acqua marina, sono state ricercate delle relazioni più dirette tra conducibilità e sali disciolti, assunti nell'unica forma di NaCl.
Dai grafici presenti nel manuale di riferimento del Soil Salinity Laboratory dell'USDA (USDA, 1954), sono state ricavate, tramite interpolazione polinomiale delle singole coppie di valori conducibilità/concentrazione, le relazioni tra conducibilità elettrica in acqua e contenuto salino. Applicando le opportune trasformazioni dimensionali si è ottenuta la seguente relazione:

CONT = (-0,3381042+((COND*10-3)*8,1934012)+((COND*10-3)^2*0,1341386))*58,49/1000

CONT = contenuto di NaCl in g/l
COND = conducibilità elettrica in μS/cm

L'equazione è stata adottata per tutti i set di dati elaborati.

Individuazione dei casi da simulare e preparazione dei file di input per il modello nel database
La matrice dei casi da simulare deriva dalla combinazione di suoli, colture e climi presenti nelle aree di ogni regione individuate nel paragrafo precedente. Vale a dire quei Sottosistemi di Terre che hanno acque irrigue utilizzate con valore medio superiore alla soglia di salinità corrispondenti a ECe > 0,7 dS (> 480 TDS mg/l); ognuna di queste combinazioni è stata riprodotta per 12 anni (dal 1996 al 2007), per i 2 livelli di salinità delle acque irrigue (medio e massimo) e per i 2 scenari di strategia irrigua. I risultati della simulazione di ogni anno vengono utilizzati come input dell’anno successivo. In questo modo, il contenuto salino nel suolo nell’ultimo anno della serie simulata rappresenta il presumibile risultato di medio-lungo periodo, in termini di rischio di salinizzazione, della combinazione di suolo, coltura, clima, strategia irrigua e contenuto salino dell’acqua irrigua.
Durante la simulazione, applicata quindi per i 365 giorni di ognuno degli anni del periodo considerato (1996-2007), i dati di input relativi ai parametri colturali e allo scenario di gestione irrigua (tipo di sistema irriguo, numero degli interventi e loro disposizione temporale, intensità e durata dell’evento), nonché la qualità di acqua irrigua (contenuto in sale NaCl ottenuto da spazializzazione del dato medio su Sottosistema di terre, come da precedente capitolo), sono stati considerati costanti. L’andamento climatico del decennio preso in considerazione si riferisce al passato: si è considerato preferibile utilizzare l’ultimo decennio di dati misurati, piuttosto che applicare uno scenario futuro da ottenere con modellistica (weather generator), che a nostro giudizio avrebbe potuto avere una affidabilità minore. Si considera quindi il trend dell’ultimo decennio come affidabile e rappresentativo di un possibile scenario per questo tipo di valutazione territoriale.
Il database MODELLO REL ha fornito i dati di input per il riaggancio ai Sottosistemi di terre considerati oggetto dello studio, vale a dire quelli in cui è stato assegnato un valore di acque irrigue da pozzi “saline” (ECe > di 0,7 dS/m). Dal codice di Sottosistema sono stati recuperati i dati di suoli (STS), colture, tecniche, e tipi di clima afferenti. E’ stata quindi costruita la matrice di casi-studio da simulare.
Il diagramma di flusso delle operazioni di pre-processing dei dati nella base dati MODELLO REL è schematizzata nella figura 7 seguente.
Figura 112. Diagramma di flusso delle varie fasi operative di pre-processing dei dati, esecuzione delle simulazioni e riaggancio geografico dei risultati.


Figura 7. Diagramma di flusso delle varie fasi operative di pre-processing dei dati, esecuzione delle simulazioni e riaggancio geografico dei risultati.

Riaggancio risultati in base dati MODELLO REL
Sulla base della parametrizzazione di input generata per ogni caso collegato alla matrice, il modello di simulazione SWAP restituisce come risultati una serie di files di testo *.end, secondo una numerazione legata alla matrice di variabilità stessa. E’ possibile quindi, per ogni caso suolo-clima-coltura-tecnica, leggere sia le parametrizzazioni in ingresso relative al bilancio idrico (water balance), che all’accumulo finale di soluti, sottoforma di concentrazione di soluto (mg/cm3) per i vari strati predisposti (z, in cm).
Una procedura, scritta in Open Source (Pithon), accede ai file di output di SWAP *.end (scritti anch’essi in formato testo), legge i valori finali di contenuto in sali nei vari orizzonti del suolo e li trascrive in una tabella *.dbf che è poi stata reimportata nel db MODELLO_REL, con nome di RISULTATI_SWAP.
In questa tabella i dati di accumulo a fine simulazione sono riportati con il riferimento al codice ID_SWAP numerico univoco e sono espressi per ogni strato discretizzato in:
1. z – spessore in cm dello strato
2. h – contenuto in acqua % a fine simulazione
3. Cml – contenuto in soluti in mg/cm3 di suolo

Per procedere al “riaggancio” di questi risultati alla casistica suolo-clima-coltura-tecnica e poterli così utilizzare per la valutazione finale, sono state effettuate varie trasformazioni:

a) innanzitutto il valore di contenuto di Sali è stato riportato alla condizione di saturazione (pasta satura) della matrice di suolo;
b) successivamente si è trasformato il valore da mg/cm3 a ECe (dS/cm);
c) infine è stato riagganciato il dato tramite il legame ID_SWAP con la chiave di sviluppo alla singola combinazione di suolo (STS), area climatica, coltura e scenario (tabella ELENCO_CASI_SWAP). I dati così “normalizzati” sono stati utilizzati per il ricollegamento geografico ai Sottosistemi di Terre per la valutazione finale.

Nella valutazione di superamento della soglia critica di valori di ECe nel suolo per ogni situazione di coltura e di gestione data, i criteri utilizzati per l’aggregazione del dato dei singoli strati discretizzati sono stati interrogati tenendo conto del superamento della soglia fino ad un massimo di 50 cm di profondità del suolo per le colture di tipo “Erbacee” e fino a 80 cm per le colture di tipo “Arboree”.

Determinazione dell’area potenzialmente non idonea per superamento delle soglie di salinità dei suoli

Sulla base della analisi delle basi dati pedologiche e del rapporto tra Tipologia di Suolo (STS) e percentuale media provinciale di distribuzione delle colture secondo l’ISTAT (dati INEA), tratti dal database Colture e Pedologia del Modello REL, è stato possibile definire l’ubicazione e l’estensione delle aree “potenzialmente” non idonee per livelli di salinità del suolo eccessivi per le varie colture, secondo le percentuali di distribuzione ISTAT provinciali riprese dal database Modello REL (tabella 27). Ci si è inoltre riferiti, per l’introduzione di diversi scenari di tecniche irrigue, alla suddivisione proposta nella pubblicazione riguardante la Stima dei fabbisogni irrigui nelle aree non servite da reti collettive dei Consorzi di Bonifica nelle Regioni Meridionali (Nino, 2009 - progetto REL linea A1), nella quale si riportano i risultati di un’altra linea di studio effettuata all’interno del medesimo Progetto. In tale studio si sono “costruiti” i seguenti scenari di tecniche irrigue:

1. Scenario a basso input tecnologico aziendale, caratterizzato dall’utilizzo diffuso di tecniche irrigue più estensive e meno efficienti;
2. Scenario ad alto input tecnologico aziendale, caratterizzato dall’utilizzo diffuso di tecniche irrigue più intensive ed efficienti.

Per ogni coltura e per ogni scenario irriguo si sono definite, in termini di tipo, durata e intensità, le caratteristiche degli interventi irrigui standard. Le caratteristiche irrigue non variano in funzione dell’ambito territoriale, in quanto non erano disponibili informazioni sufficienti a differenziare le caratteristiche ad un maggiore livello di dettaglio. Per ogni ulteriore e dettagliato approfondimento, si rimanda allo studio sopracitato (Nino, 2009).

La non idoneità è stata rapportata, a tre casi di riferimento:

1) Caso attuale: superficie potenzialmente non idonea a causa di suoli già salini ed irrigati con acque saline. Vale a dire quanta superficie è già non idonea in una data Provincia per una data coltura a causa del livello attuale di salinità dei suoli;
2) Caso di simulazione con scenario a basso input tecnologico aziendale (scenario 1): superficie potenzialmente non idonea per una determinata coltura nella Provincia considerata, mantenendo quello scenario di tecnica irrigua costante per tutto l’arco temporale della simulazione (medio-lungo periodo);
3) Caso di simulazione con scenario ad alto input tecnologico aziendale (scenario 2): superficie potenzialmente non idonea per una determinata coltura nella Provincia considerata, mantenendo quello scenario di tecnica irrigua costante per tutto l’arco temporale della simulazione (medio-lungo periodo).

L’idoneità potenziale non fa riferimento alla percentuale reale (nel nostro caso dell’anno di riferimento 2005) di estensione in ettari delle colture irrigue in ogni provincia considerata, ma si riferisce ad una ipotesi di scenario previsionale su tutto il territorio provinciale per ogni singola coltura. Quindi il valore determinato in ettari fa riferimento alla perdita di area provinciale su ogni singolo caso specifico, considerando l’ipotesi di possibile espansione di quella coltura su tutta l’area provinciale potenzialmente irrigabile. Gli scenari previsti sono tre, come sopra riportato per i casi di riferimento.

Per esempio la superficie in ha della Provincia di Bari non è idonea per l’olivo irriguo attualmente (caso 1, per suoli già salini e irrigati con acque saline con tecnica attuale) per 5.529,6 ha, vale a dire questa superficie ha una casistica di salinità dei suoli e/o delle acque irrigue per i quali si ritiene attualmente già superata la soglia di perdita di produttività del 40%, secondo il modello di Maas e Hoffman (1977, tabelle 26a-b-c), precedentemente citato, con una riduzione tale da rendere anti-economica la messa in atto di questa coltura irrigua.
I risultati ottenuti in termini di superfici con uso di acque saline, suoli salini, e perdita potenziale di aree per colture erbacee e arboree, si possono riportare in estrema sintesi nelle tabelle 2, 3 e 4 seguenti.

Tabella 2. Superfici per regione interessate da utilizzo acque saline


Tabella 3. Perdita percentuale potenziale di area irrigabile per regione e gruppi di colture colture (erbacee ed arboree) con scenario di tecniche irrigue a basso input (1) tecnologico nel medio-lungo termine, a causa di uso di acque saline (i valori si riferiscono al totale dell’area attualmente irrigata con acque saline oggetto della simulazione)


Tabella 4. Perdita percentuale potenziale di area irrigabile per regione e gruppi di colture colture (erbacee ed arboree) con scenario di tecniche irrigue ad alto input (2) tecnologico nel medio-lungo termine, a causa di uso di acque saline (i valori si riferiscono al totale dell’area potenzialmente irrigabile)


La valutazione attitudinale su base geografica mette in evidenza alcuni risultati significativi che è possibile commentare analizzando il dato disaggregato su base provinciale, per ogni regione. Tale analisi dettagliata evidenzia una differente distribuzione dei risultati della simulazione rispetto alle tabelle generali per i due scenari di tecniche 1 = basso input tecnologico-aziendale e 2 = alto input tecnologico-aziendale (tabelle 3 e 34) riportate qui sopra.
Per capire come poter utilizzare la valutazione su base della analisi previsionale modellistica collegata via GIS alle Aree Omogenee di studio (Sottosistemi di Terre), si presentano alcuni risultati specifici estratti su base geografica dalle tabelle informative dello strato poligonale GIS da cui sono state prodotte le cartografie riportate a titolo di esempio nelle successive figure 8-9.


Figura 8. Classi di valutazione attitudinale delle Aree Omogenee (Sottosistemi di terre) per le Colture Erbacee, in relazione al rischio del superamento della soglia di salinità dei suoli da modello SWAP su decennio 1996-2007, con scenario di tecnica irrigua a alto input – Regione Puglia e Basilicata.


Figura 9. Classi di valutazione attitudinale delle Aree Omogenee (Sottosistemi di terre) per le Colture Arboree, in relazione al rischio del superamento della soglia di salinità dei suoli da modello SWAP su decennio 1996-2007, con scenario di tecnica irrigua a alto input – Regione Puglia e Basilicata

Nel grafico di figura 10 seguente si sono rappresentati i valori massimi percentuali di area non adatta per le quattro combinazioni gruppi di colture/scenari, per ogni poligono di Area Omogenea valutata (SST) all’interno delle province oggetto della valutazione stessa. Quindi un livello di disaggregazione specifica del dato su base geografica provinciale, che mostra come i risultati medi regionali possano non rappresentare in maniera adeguata le risposte dei diversi territori.


Figura 10. Risultati della valutazione geografica sulle aree omogenee (SST) delle varie Provincie, in termini di valore massimo di area percentuale non adatta su simulazioni di lungo periodo, per i due scenari di tecniche adottati e per i due gruppi di colture erbacee ed arboree

Pubblicazioni chiave

Napoli R., Allegri G., Barrocu G, D’Egidio G., Ghiglieri G., Laruccia N., Sodde M., Vernier A.. (2010). Valutazione del rischio di salinizzazione dei suoli e di intrusione marina nelle aree costiere delle regioni Meridionali in relazione agli usi irrigui. A cura di R.Napoli, ed. INEA, ISBN XXXX, pp. 240.