Soluzioni tecniche per la gestione del territorio. Le buone pratiche agricole per la mitigazione della contaminazione da agrofarmaci delle acque superficiali
Diachem - Chimiberg
Aldo Ferrero Università di Torino
Università degli Studi di Torino
• Relazioni infestanti/colture
• Biologia ed ecologia delle infestanti
• Resistenza delle infestanti agli erbicidi
• Aspetti ambientali degli erbicidi
DISAFA
Dipartimento di Scienze Agrarie, Forestali e Alimentari
Gruppo di Ricerca Gestione Sostenibile della Flora Infestante
Presentazione
• Ruscellamento nei seminativi ed efficacia delle misure di mitigazione pendimetalin; S-metolachlor; terbuthylazine; desethyl-terbuthylazine; flufenacet; isoxaflutole; glyphosate
• Destino ambientale nelle risaie cinosulfuron; pretilachlor; propanil; oxadiazon; imazamox
• Percolazione in sistemi colturali maidicoli terbuthylazine; desethyl-terbuthylazine; S-metolachlor
• Percolazione in cassoni lisimetrici glyphosate, terbuthylazine; desethyl-terbuthylazine; S-metolachlor; cinosulfuron; mesotrione; isoxaflutole
• Ruscellamento in ambienti collinari
Aspetti ambientali degli erbicidi
Presentazione
Contaminazione acque superficiali
• 0,1 µ/L ( singolo p.a.)
• 0,5 µ/L ( somma di pp.aa.)
Limiti agrofarmaci nelle acque
Tenere presente
30 cm 30 km
1 g di principio attivo
Concentrazione > limiti
fosso
Deriva
Inquinamento puntiforme
Ruscellamento
Drenaggio
(da Roettele, 2012)
Fonti contaminazione acque superficiali da prodotti fitosanitari
Sorgenti puntiformi
> 50 %
Sorgenti diffuse
Ruscellamento circa 35 %
Deriva
circa 15%
Campo
Azienda
PUNTIFORMI DIFFUSE
Progetto TOPPS (2006-2008) Life-Ecpa
(2009-2011) Ecpa
Progetto TOPPS - Prowadis (2011-2014)
Progetto TOPPS - WATER (2015-2017)
Fonti contaminazione acque superficiali da prodotti fitosanitari
Progetti ricerca e formazione
TOPPS-Prowadis DERIVA
Train Operator to Promote Practice and Sustainability
to Protect Water from Diffuse Source
RUSCELLAMENTO
Fonti contaminazione acque superficiali da prodotti fitosanitari
Obiettivi del progetto TOPPS-PROWADIS
• Sviluppo di metodologie a livello europeo per individuazione fattori predisponenti e determinazione livello rischio
• Definizione misure di mitigazione del rischio
• Diffusione di Buone Pratiche Agricole (BMP) standardizzate
Formazione Dimostrazione Divulgazione
Corsi specifici - Esame attrezzature (deriva)
- Un’area dimostrativa per paese (ruscellamento)
Pubblicazioni, convegni, media
Topps-Prowadis
DISAFA, Università di Torino DISAFA, Università di Torino
Topps-Prowadis
Fase II 2015-2017
• Ampliamento del progetto ad altri paesi europei: Grecia, Portogallo, Romania, Ungheria, Slovacchia e Paesi Bassi.
• Divulgazione delle Buone Pratiche Agricole allo scopo di favorirne la loro applicazione da parte degli agricoltori.
• Adozione di BMP a livello di DEMO FARM
• Organizzazione di incontri formativi dimostrativi in tutta Italia durante il 2015, 2016 e 2017.
Topps-Prowadis
Veneto 21-22 Maggio
2013
Puglia 24-25 Settembre
2013
Lazio 7-8 Maggio
2013
Sicilia 19-20 Dicembre
2013
Piemonte 28-29 Novembre
2012
Sedi dei corsi di formazione
Piemonte: Cantina Sociale di Vinchio (AT)
Lazio: Cooperativa Agricola Ortosole, Torrimpietra (RM)
Veneto: Cantina di Soave, Soave (VR)
Puglia: Centro per la Sperimentazione e la Valorizzazione delle Colture Mediterranee, Foggia
Sicilia: Tenuta Regaleali, Palermo
Lombardia: S. A. Ca’ del Bosco, Brescia
Umbria: Fondazione per l’Istruzione Agraria, Deruta (PG)
Sardegna: Istituto Tecnico Agrario Statale Duca Degli Abruzzi, Elmas (CA)
Calabria: ARSAC - Centro Sperimentale Dimostrativo, Mirto Crosia (CS)
Lombardia 18-19 Giugno
2014
Umbria 16-17 Luglio
2014
Calabria 27-28
Novembre 2014
Sardegna 16-17
Settembre 2014
2012-2014
Topps-Prowadis
Piemonte 26 Maggio
2015
Sedi dei corsi di formazione
Piemonte: CReSO - Manta (CN)
Emilia Romagna: PROGEO - Granarolo E. (BO)
Campania: TERREDORA - Montefusco (AV)
Toscana: Baroni Ricasoli - Gaiole di Chianti (SI)
Basilicata: Pantanello ALSIA - Metaponto (MT)
Sicilia: Fichera & Torrisi - Chiaramonte Gulfi (RG)
Emilia Romagna 5 Novembre
2015
Campania 17 Dicembre
2015
2015-2017
Toscana 8 Marzo
2016
Basilicata 29 ottobre 2016
Sicilia 15 novembre 2016
Topps-Prowadis
• Aree di preparazione miscele fitosanitarie
e lavaggio irroratrici
• Guasti meccanici alle attrezzature per la
distribuzione (perdite da guarnizioni,
giunti, ecc.)
• Smaltimento contenitori
• Drenaggi da serre, piattaforme aziendali,
ecc.
esempi
Sorgenti puntiformi
Mitigazione
Fonte: DEIAFA
Possibilità di mitigazione: BIOBED Le acque di lavaggio delle attrezzature vengono raccolte e “filtrate” (una o più volte) utilizzando uno strato ricco di S.O. e flora microbica.
Sorgenti puntiformi
Phytobac© and Biobac©
Fonte: Capri, 2009
Sorgenti puntiformi - biobed
BIOFILTER
biomassa
ricircolo
piazzola di lavaggio
Fonte: Capri, 2009
Sorgenti puntiformi - biobed
HéliosecⓇ– Az. Fontanafredda (Serralunga d’Alba)
Sorgenti puntiformi - biobed
OsmofilmⓇ– Az. Ortosole (Fiumicino)
Sorgenti puntiformi - biobed
“Trasporto di agrofarmaco fuori dell’area trattata a causa dell’aria” (Iso 22866)
deriva primaria (d. vera e propria): spostamento gocce durante irrorazione
deriva secondaria: spostamento successivo all’irrorazione, per volatilizzazione
DERIVA
Sorgenti diffuse
Fattori chiave della deriva
• Velocità vento • Direzione vento • Temperatura • Umidità aria • Vicinanza a corpo idrico • Vicinanza ad area sensibile • Coltura trattata • Area adiacente • Dimensione gocce • Tecnica di applicazione • Regolazione apparecchiatura
Possibilità di controllo
Deriva
Fattori chiave controllabili
Dimensione gocce
Diametro volumetrico delle gocce (VMD)
Deriva
ugello A ugello B
ugello C
ugello D
gocce con diametro < 100 µm: le più soggette a deriva !
VMD alto VMD basso
Fonte: GONDOR® leaflet (www.intrachem.com)
Deriva
Fattori chiave controllabili
Diametro Volumetrico Mediano delle gocce (VMD)
50
cm
Vento 5 km/h
10 micron
20 micron
100 micron
200 micron
500 micron
0.4 1.0 2.8 58 232
Distanza teorica di deriva (m)
velocità sedimentazione [m/s]
0.003
0.012
0.25
0.70
2.0
Fonte: P. Balsari (2008). L’importanza della deriva del prodotto fitosanitario e le misure per prevenirla previste dalla direttiva sull’uso sostenibile degli agrofarmaci. Modificato
Deriva
Dimensione gocce e trasporto
Deriva
Dimensione gocce ed efficacia : Con gocce piccole maggiore copertura, ma quante raggiungono bersaglio?
Deriva
Dimensione gocce ed efficacia
Gocce grandi: maggiore penetrazione (energia) Gocce piccole: più sensibili a vento ed evaporazione
Dienstleistungszentrum RP Neustadt
turbolenza dovuta a erogazione
altri fattori
Fattori aerodinamici
Deriva
umidità e temperatura aria (effetto su evaporazione gocce)
altri fattori
Fattori atmosferici
Alta Umidità Bassa Temperatura
Bassa Umidità Alta Temperatura
Deriva
Produzione gocce
Pressione
Volume
Tipo di ugello
antideriva
a specchio a bassa pressione
a iniezione d’aria
Aspetti aerodinamici
barre con manica d’aria
barre con ugelli inclinati
ugelli di fine barra
schermature
Trasporto gocce
Aree di rispetto
Aspetti meteorologici locali
vento
temperatura aria e profilo termico
umidità relativa
Intercettazione deriva
Altezza barra
senza barriere
con barriere (siepi, vegetazione)
Riduzione della formazione di deriva
Riduzione della quantità che arriva alle superfici
da proteggere
Additivi antideriva
Deriva
Misure di mitigazione
1. Fattori ambientali (5 linee guida)
2. Condizioni meteorologiche (4 linee guida)
3. Generazione dello spray (7 linee guida)
4. Attrezzatura per l’irrorazione (15 linee guida)
5. Regolazione dell’irroratrice (7 linee guida)
6. Utilizzo dell’irroratrice (4 linee guida)
42 Linee guida suddivise in 6 categorie di riferimento
sono inoltre state definite ulteriori 15 misure per ridurre la deriva generata da barre irroratrici ed atomizzatori
Deriva
Misure di mitigazione: linee guida TOPPS PROWADIS
1. Fattori ambientali
Deriva- misure mitigazione
Esempi linee guida TOPPS PROWADIS
Seguire istruzioni etichette riguardo aree rispetto
2. Condizioni meteorologiche
Non trattare con vento > a 3 m/s
3. Generazione dello spray
Deriva- misure mitigazione
Esempi linee guida TOPPS PROWADIS
es. ugelli (antideriva, iniezione d’aria) e pressioni con gocce <100 μm
liquido
aria aria
liquido
Ugelli antideriva
4. Attrezzatura per l’irrorazione
Deriva- misure mitigazione
Esempi linee guida TOPPS PROWADIS
A manica d’aria/a braccio
Con ugelli schermati
Irroratrici a tunnel
5. Regolazione irroratrice
Deriva- misure mitigazione
Esempi linee guida TOPPS PROWADIS
Adattamento al profilo impianto • Miglioramento efficacia • Riduzione volumi impiegati • Riduzione deriva
vigneto
frutteto
Pressione idonea
6. Utilizzo irroratrice
Deriva- misure mitigazione
Esempi linee guida TOPPS PROWADIS
Ø gocce (µm)
150÷-250
200÷250
200÷400
Tipo prodotto
Fungicida
Insetticida
Erbicida
Gocce / cm²
min 50÷70 gocce/cm2
min 20÷30 gocce/cm2
min 20÷40 gocce/cm2
Barra instabile
deriva Non idonea copertura
Il ruscellamento
Movimento dell’acqua sulla superficie o negli strati sottosuperficiali del terreno dovuto a piogge o irrigazioni
Determina il trasporto di:
sostanze disciolte nell’acqua (ruscellamento)
particelle solide di suolo (erosione)
Ruscellamento superficiale
strato a permeabilità ridotta
Ruscellamento sottosuperficiale
Pioggia Irrigazione
Riduzione infiltrazione Saturazione
Strato impermeabile
Saturazione
Ruscellamento concentrato
- Suoli superficiali - Soprattutto autunno/inverno
- Forti pendenze - Trasporto terreno
Tipologie di ruscellamento
- Crostosità e compattazione - Intense precipitazioni - Scarsa copertura vegetale -Soprattutto primavera/estate
Fattori che influenzano il ruscellamento
Distribuzione delle piogge: intensità, frequenza
Pendenza, forma del versante
Capacità di ritenzione idrica e infiltrazione del suolo
Profondità del suolo e copertura vegetale
Il ruscellamento
Alta permeabilità
Superficie del suolo
Percolazione
Assenza di ruscellamento
Strato permeabile
Permeabilità del suolo
No ruscellamento superficiale
No ostacoli a infiltrazione
fattore chiave per l’infiltrazione dell’acqua nel suolo
Il ruscellamento
Ridotta permeabilità superficiale
Permeabilità del suolo
Ruscellamento per riduzione infiltrazione
Azione erosiva della pioggia
Crostosità superficiale (capping)
Il ruscellamento
Ridotta permeabilità sottosuolo
Permeabilità del suolo
Superficie del suolo
Percolazione
Ruscellamento superficiale e
sotto- superficiale
Strato impermeabile (es. suola aratura)
Ruscellamento per saturazione del
suolo
Saturazione del suolo
CORPEN, 2007
linea spartiacque Approccio a livello di bacino idrografico
Il contenimento degli effetti del
ruscellamento (mitigazione) può
essere ottenuto adottando pratiche
che interessano tutto il bacino.
Il ruscellamento si genera e produce
effetti su scala TERRITORIALE.
L’inquinamento di un corpo idrico
può derivare sia da campi adiacenti,
sia da campi a monte.
Il ruscellamento
Diagnosi del rischio di ruscellamento
• diagnosi di bacino
• diagnosi di campo
schema decisionale (DASHBOARD)
LIVELLO e TIPOLOGIA
DI RISCHIO
Procedura TOPPS-Prowadis per analisi del rischio e applicazione misure di mitigazione
Definizione e applicazione linee guida
BMP LIVELLO e TIPOLOGIA
DI RISCHIO
Misure di
Mitigazione
Diagnosi di bacino: raccolta informazioni territoriali
Raccolta e analisi delle mappe: suolo, pendenza, idrografia, geologia, ecc…
Informazioni topografiche del territorio
Rete idrografica, rete di drenaggio (fiumi, canali, torrenti)
Direzione dei flussi d’acqua nel contesto del bacino idrografico
Mappe di campo, dimensione degli appezzamenti, rotazioni colturali
Diagnosi del rischio di ruscellamento
Diagnosi di campo: sopralluoghi in campo
Tessitura e permeabilità del suolo, presenza di crostosità, ecc..
Pendenza
Idrografia (torrenti, canali, ecc.)
Direzione dei flussi d’acqua
Pratiche agricole: copertura del suolo, intensità di lavorazione, rotazioni colturali, ecc..
Caratteristiche del territorio: lunghezza e forma del versante, talweg (linee di impluvio), strutture di mitigazione presenti, vie preferenziali
Diagnosi del rischio di ruscellamento
Diagnosi del rischio di ruscellamento
Colorazione verde/grigia per riduzione del ferro: saturazione permanente
Screziature/concrezioni rosse e nere per accumulo di ferro e manganese: alternanza ossidazione/riduzione
Saturazione del suolo Crostosità del suolo
Scarsa stabilità della struttura del suolo
Elevata presenza di limo e bassa quantità si sostanza organica
Valutazione rischio di ruscellamento: elementi da rilevare
• segni di ruscellamento/erosione • determinazione del percorso dei flussi di ruscellamento • individuazione eventuale corpo idrico vulnerabile • determinazione tipologia di ruscellamento
Ruscellamento per RIDUZIONE INFILTRAZIONE
permeabilità suolo (soprattutto presenza crosta)
Ruscellamento per SATURAZIONE
suola aratura o strati a ridotta permeabilità
water holding capacity (WHC)
In ogni caso serve una STIMA DELLA TESSITURA DEL SUOLO
Tessitura: metodo pratico
Stima WHC (capacità di immagazzinare acqua infiltrata)
Tessitura WHC (mm/cm di profilo)
Sabbioso 0.4 Sabbioso franco (s. grossolana) 0.8 Sabbioso franco (s. fine) 1.0 Franco sabbioso 1.3 Franco Franco limoso Limoso
1.7
Franco argilloso Franco sabbioso argilloso Franco limoso argilloso
1.8
Argilloso sabbioso Argilloso limoso Argilloso
1.7
Esempio: a) tessitura: franco sabbioso b) profondità: 100 cm Water Holding Capacity stima: 1,3 mm/cm x 100cm=130mm
Informazioni su tessitura del terreno e valutazione rischio ruscellamento
Strumenti per diagnosi
Schemi decisionali (Dashboards) per la valutazione del rischio di ruscellamento
Supporto a valutazione grado di rischio ruscellamento ed erosione e a definizione BMP. Basati su dati oggettivi e su esperienza di tecnici e agricoltori.
Definizione livello di rischio
Disponibili 3 schemi decisionali
3. ruscellamento concentrato
2. ruscellamento per saturazione
1. ruscellamento per riduzione infiltrazione
Vicinanza al corpo idrico
Permeabilità del suolo
Pendenza Classe di rischio
I4
I4
I3
I4
I3
I2
I3
I2
I1
T3
T2
T1
ALTA (>5%)
MEDIA (2-5%)
BASSA (<2%)
ALTA (>5%)
MEDIA (2-5%)
BASSA (<2%)
ALTA (>5%)
MEDIA (2-5%)
BASSA
MEDIA
Campo adiacente al corpo idrico
Trasferi-mento verso i
campi a valle
SI
ALTA
NO
BASSA (<2%)
SI
NO
Campo non adiacente al corpo idrico
Il ruscella-mento
raggiunge i corpi idrici?
RISCHIO ALTO
RISCHIO MEDIO
RISCHIO BASSO
RISCHIO MOLTO BASSO
Schema decisionale 1: Riduzione infiltrazione
I 4
colore: Livello di rischio
lettera: tipo di ruscellamento
numero: indicazioni specifiche
Vicinanza al corpo idrico
Drenaggio
S4
T3
T2
T1
Fondo valle
Il ruscellamento raggiunge i corpi idrici?
Campo adiacente al corpo idrico
Trasporto verso i campi a valle SI
Drenaggio artificiale
NO
SI
NO
Campo non adiacente al corpo idrico
Strati impermeabili Posizione
topografica Classe di rischio
WHC*
Pendio
Tutte le posizioni
Assenza di drenaggio artificiale
Suola aratura + interruzione permeabilità
Suola aratura o interruzione permeabilità
Assenti
Suola aratura + interruzione permeabilità
Suola aratura o interruzione permeabilità
Assenti
Suola aratura + interruzione permeabilità
Suola aratura o interruzione permeabilità
Assenti
Tutti i valori
<120 mm
>120 mm
<120 mm
>120 mm
<120 mm
>120 mm
<120 mm
>120 mm
<120 mm
>120 mm
<120 mm
>120 mm
Tutti i valori
S4
S4
S3
S3
S2
S3
S2
S2
S1
SD3 Tutti i valori
SD3
SD2
SD2
SD1
Tutti i suoli: se drenati, vedere le indicazioni per *SD
Schema decisionale 2: Saturazione
*: WHC= capacità di campo
C1 Ruscellamento da campi posti a monte
Classe di rischio
Ruscellamento proveniente dalle aree poste a monte del bacino
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
C9
C10
C11
Provenienza del ruscellamento
Caratteristiche del ruscellamento concentrato
Ruscellamento concentrato nelle carreggiate
Ruscellamento concentrato negli angoli del campo
Ruscellamento concentrato nelle aree di accesso ai campi
Suolo non idromorfo
Suolo idromorfo
Suolo non idromorfo
Suolo idromorfo
Alta infiltrazione nel suolo nelle fasce tampone
Bassa infiltrazione nel suolo nelle fasce tampone
Ruscellamento moderatamente concentrato in rivoli
Ruscellamento moderatamente concentrato nei talweg
Ruscellamento molto concentrato
Solchi entro i talweg
Ruscellamento originato nel campo
Solchi non all'interno dei talweg
Schema decisionale 3: Ruscellamento concentrato
Misure di mitigazione
Gestione del suolo (7 misure interne al campo)
Pratiche colturali (6 misure interne al campo)
Fasce tampone vegetate (7 misure interne ed esterne al campo)
Strutture di ritenzione (4 misure esterne al campo)
Corretto uso dei prodotti fitosanitari (3 misure interne al campo)
Irrigazione (2 misure interne al campo)
• Minima lavorazione • Preparazione del letto di semina • Compattazione del suolo • Compattazione del sottosuolo
• Gestione e orientamento delle carreggiate • Arginature trasversali • Lavorazione lungo le curve di livello
• Rotazione colturale • Coltivazione a strisce alternate • Colture di copertura annuali
• Doppia semina • Inerbimento in frutteti e vigneti • Ampliamento delle capezzagne
• Fasce tampone all’interno del campo • Fasce tampone ai margini del campo • Fasce tampone ripariali • Fasce tampone nei talweg (linee di impluvio)
• Siepi • Aree boschive • Aree di accesso ai campi
• Canali e fossi vegetati • bacini di ritenzione/aree umide
• Barriere protettive a bordo campo • Strutture di dispersione
• Ottimizzazione del calendario di applicazione • Ottimizzazione della distribuzione stagionale • Scelta del prodotto fitosanitario più adatto
• Scelta di tecnologie di irrigazione appropriate • Ottimizzazione dei tempi e dei volumi di irrigazione
29 misure (6 categorie)
GESTIONE DEL SUOLO E PRATICHE COLTURALI
Misure di mitigazione
Colture di copertura annuali (terreno sempre coperto da vegetazione)
• Intercalari (tra colture principali
Migliorare struttura suolo, aumentare contenuto SO e ritenzione idrica
Minima lavorazione
• residui organici in superficie • riduzione passaggi sul terreno e
assenza di suola di lavorazione
• Disposte perpendicolarmente al flusso di ruscellamento
• Vegetazione uniforme e permanente (erbacea, arbustiva, arborea)
• Sfalcio e manutenzione regolare
Misure di mitigazione
FASCE TAMPONE VEGETATE • Per rallentare runoff, aumentare infiltrazione, stabilizzare argini,
aumentare biodiversità
FASCE TAMPONE VEGETATE
Fasce tampone all’interno del campo
Per evitare flussi preferenziali e concentrati
• posizionare fasce lungo curve di livello per interrompere pendenze lunghe e scoscese
Fasce tampone ai margini del campo
Per interrompere flussi a monte del campo
• posizionare fasce a valle campi a protezione campi a valle e strade
Misure di mitigazione
FASCE TAMPONE VEGETATE
Misure di mitigazione
Fasce tampone nelle linee di impluvio (talweg)
Per frenare ruscellamento ed erosione lineare
• doppia semina
• strisce di colture più fitte o di essenze (erbacee o arbustive) idonee
Per trattenere acqua ruscellata e favorire infiltrazione e evaporazione
• posizionare e dimensionare adeguatamente
• regolare tempo e permanenza acque (stramazzi)
• rimuovere sedimenti e inerbire
Misure di mitigazione
BACINI DI RITENZIONE
Riempimento e lavaggio botti, deriva e ruscellamento principale causa contaminazionei corpi idrici superficiali da PF
TOPPS prowadis nella mitigazione del rischio di ruscellamento:
• Individuazione dei fattori predisponenti la contaminazione condizioni ambientali e atrezzature per la deriva
• condizioni ambientali e gestione del suolo e delle colture per il ruscellamento
Scelta e applicazione di misure interne o esterne al campo più adatte al tipo di rischio e compatibili con l’ordinamento colturale delle aziende
Conclusioni
Grazie per l’attenzione
www.topps.unito.it