Multifunzionalità del vicolo temperato - Gruppo passacavo in gomma

Comunicazioni Terra e Ambiente volume 4, numero articolo: 20 (2023) Citare questo articolo

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I terreni coltivati aperti e gestiti in modo intensivo sono altamente produttivi ma spesso hanno impatti ambientali deleteri. L’agroforestazione temperata migliora potenzialmente le funzioni dell’ecosistema, sebbene manchi un’analisi completa. Qui, abbiamo misurato i dati primari su 47 indicatori di sette funzioni ecosistemiche nelle terre coltivate e 16 indicatori di quattro funzioni ecosistemiche nelle praterie per valutare le prestazioni dell’agroforestazione a corsie rispetto alle terre coltivate aperte e alle praterie. Il sequestro del carbonio, l’habitat per l’attività biologica del suolo e la resistenza all’erosione eolica sono migliorati per l’agroforestazione dei terreni coltivati (P ≤ 0,03), mentre solo il sequestro del carbonio è migliorato per l’agroforestazione dei prati (P < 0,01). Nell’agroforestazione dei terreni coltivati, il ciclo dei nutrienti del suolo, l’abbattimento dei gas serra del suolo e la regolazione dell’acqua non sono migliorati, a causa dei consueti tassi elevati di fertilizzazione. L’agroforestazione mediante coltivazione su viali ha aumentato la multifunzionalità, rispetto ai terreni coltivati aperti. Per migliorare i benefici ambientali dell’agroforestazione è necessario un uso più efficiente dei nutrienti. Gli incentivi finanziari dovrebbero concentrarsi sulla conversione dei terreni coltivati aperti in colture agroforestali su corsie e incorporare la gestione dei fertilizzanti.

Le attuali pratiche agricole nei paesi industrializzati si concentrano su un’elevata produttività e profitto a livello aziendale; tuttavia, i costi esterni (ad esempio, degrado del suolo, inquinamento dell'acqua, aumento delle emissioni di gas serra (GHG), perdita di biodiversità)1,2,3,4 non sono inclusi nel prezzo e sono sostenuti dall'intera società. Ciononostante, le monocolture di terreni coltivati a gestione intensiva mostrano senza dubbio risultati straordinari nella produzione agricola5. Diverse conseguenze ambientali dannose hanno aumentato la consapevolezza che i moderni sistemi agricoli non dovrebbero concentrarsi solo su un’elevata produzione ma anche sulla fornitura di importanti funzioni ecosistemiche e caratteristiche paesaggistiche, che stimolano la biodiversità e il sequestro del carbonio e riducono l’inquinamento ambientale e il degrado del suolo. Il mantenimento della salute dei suoli e delle loro funzioni è un requisito fondamentale6,7 nel perseguimento di sistemi agricoli intensificati sostenibili8.

L’agroforestazione è considerata una forma promettente di gestione agroecologica9. Attualmente si discute se includere incentivi finanziari legati alle prestazioni ambientali dell'agroforestazione rispetto alle monocolture dei terreni coltivati, ad esempio, nella Politica agricola comune europea10. Tali incentivi finanziari richiedono una valutazione completa delle funzioni dell'ecosistema, inclusa la loro capacità di fornire diverse funzioni dell'ecosistema contemporaneamente (detta anche "multifunzionalità"11). Il nostro studio colma questa lacuna di conoscenze confrontando la multifunzionalità dell’agroforestazione temperata con coltivazione in viali (vale a dire, la coltivazione meccanizzata combinata di filari di colture o erba alternati con filari di alberi a rotazione breve12,13,14) con terreni coltivati aperti e praterie aperte senza alcuna alberi. Considerando che i singoli studi promuovono una crescente consapevolezza del miglioramento delle proprietà del suolo e delle funzioni dell'ecosistema nell'agroforestazione temperata, ad esempio, l'aumento del carbonio organico nel suolo12, la diversità dei microrganismi e dei macrorganismi del suolo13,15, l'efficienza nell'utilizzo dei nutrienti14, la resistenza all'erosione eolica16 e la riduzione della lisciviazione dei nitrati17, è la mancanza di confronti sistematici delle funzioni ecosistemiche combinate tra l’agroforestazione temperata e le terre coltivate o praterie aperte all’interno di un singolo studio multidisciplinare che impiega una progettazione replicata sul campo.

Questo studio mirava a quantificare la multifunzionalità dell’agroforestazione a corsie con alberi a rotazione breve rispetto ai terreni coltivati aperti e alle praterie aperte in diversi tipi di terreno e condizioni climatiche in Germania. I terreni coltivati aperti nel nostro studio erano rotazioni gestite convenzionalmente di colture monocolture (che ricevevano applicazioni consuete di fertilizzanti e prodotti agrochimici; Tabella supplementare 1) senza alberi; le praterie aperte erano praterie permanenti senza alberi. Abbiamo utilizzato più indicatori distinti di diverse funzioni ecosistemiche9 raccolti nel corso di quattro anni in cinque siti per valutare la multifunzionalità dell'agroforestazione dei terreni coltivati abbinati a terreni coltivati aperti e dell'agroforestazione delle praterie abbinata a praterie aperte (Figura 1 supplementare). Tutti i sistemi agroforestali sono stati istituiti tra il 2007 e il 2010 mediante conversioni di terreni coltivati o prati aperti (Tabella supplementare 1). Abbiamo ipotizzato che l’agroforestazione mediante coltivazione a corsie promuoverà funzioni benefiche dell’ecosistema rispetto ai terreni coltivati aperti o alle praterie aperte e favorirà la multifunzionalità. Sulla base delle funzioni ecosistemiche considerate vitali nella valutazione dei benefici dell’agroforestazione9, abbiamo quantificato 47 indicatori di sette funzioni ecosistemiche nelle terre coltivate e 16 indicatori di quattro funzioni ecosistemiche nelle praterie (Tabelle supplementari 2-4), che includevano quanto segue: fornitura di cibo, fibre e carburante, sequestro del carbonio, ciclo dei nutrienti del suolo, habitat per l’attività biologica del suolo, abbattimento dei gas serra del suolo, regolazione dell’acqua e resistenza all’erosione.

0.05, Supplementary Table 4). Conversion of open cropland to agroforestry improved the soil biological habitat (P = 0.03, Fig. 1) as shown by greater earthworm biomass (P < 0.01, Supplementary Fig. 2b) and soil bacterial and fungal population sizes (P ≤ 0.03, Supplementary Table 4). In cropland agroforestry, the tree rows greatly reduced wind speed and number of days with wind erosion risk compared to open cropland (Supplementary Fig. 2c), which resulted in a substantial increase in wind erosion resistance (P < 0.01, Fig. 1). Although soil nutrient cycling, soil GHG abatement and water regulation functions did not change following conversion of open cropland or grassland to agroforestry (P > 0.05, Supplementary Table 5), two indicators improved: larger plant-available P in grassland agroforestry than in open grassland (P = 0.02) and greater gross rates of nitrous oxide (N2O) uptake in the soil under cropland agroforestry compared to open cropland (P = 0.01, Supplementary Table 4). In summary, conversion to agroforestry enhanced carbon sequestration, habitat for soil biological activity and erosion resistance functions in croplands (Fig. 1) and improved carbon sequestration in grasslands (Fig. 2). Implementation of agroforestry did not lead to a decrease in any of the measured indicators of ecosystem functions (Figs. 1 and 2 and Supplementary Tables 4 and 5)./p> 0.05, Supplementary Table 5), which we attribute to the fact that both systems have perennial plants, manifesting permanent roots28 and high plant species diversity29 combined with low fertilizer application at the studied sites30. Third, susceptibility of soil to wind erosion is not only common in Central Europe31 but is a serious global problem32 that reduces SOC, nutrient stocks, and agricultural productivity33,34. The strong reduction of wind speeds to levels below risk of wind erosion (Supplementary Fig. 2c) was a direct result of the introduction of tree rows (Fig. 1), a positive effect that is well known from shelterbelts35. This is a major motivation mentioned by farmers for their acceptance of agroforestry36./p>

6)75. The water sub-model inputs of Expert-N were climate (global radiation, temperature, precipitation, relative humidity and wind speed), soil (texture, bulk density, and Ks), all measured at our study sites, and vegetation characteristics (root biomass and leaf area index), specific to the crops or trees at the sites. Modeled soil water contents were validated with measured soil moisture contents, conducted monthly by gravimetric measurements. Nutrient leaching fluxes were calculated by multiplying the nutrient concentrations with the water drainage fluxes during the sampling period and summed for the entire year74,76./p>