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