Agroecosistemi: i campi come ecosistemi semplificati
Un agroecosistema è un ecosistema gestito per ottenere cibo, fibre o combustibile. Rispetto a un ecosistema naturale ha:
- Poca biodiversità: spesso una monocoltura (una sola coltura), con erbacce, parassiti e concorrenti eliminati.
- Catene alimentari corte: coltura → persone, oppure coltura → animali → persone. Ogni passaggio in una catena alimentare fa perdere circa il 90% dell'energia, quindi il cibo vegetale sfama più persone per ettaro della carne.
- Input aggiuntivi: energia da combustibili fossili (macchine, produzione di fertilizzanti), acqua, nutrienti e pesticidi. Efficienza energetica = energia del cibo prodotto ÷ energia immessa; i sistemi intensivi spesso immettono più energia di quelli tradizionali.
- Cicli dei nutrienti aperti: il raccolto porta via i nutrienti, che quindi vanno rimessi.
I sistemi agricoli vanno da estensivi (pochi input per ettaro, per esempio la pastorizia nomade) a intensivi (molti input, rese alte per ettaro), e da di sussistenza (per la famiglia) a commerciali (per la vendita).
Migliorare la genetica di piante e animali
- Selezione artificiale: si scelgono genitori con tratti utili (alta resa, steli corti, resistenza alle malattie, più latte) e li si fa riprodurre per molte generazioni.
- Varietà ad alta resa (HYV): grano e riso a stelo corto che mettono più energia nei chicchi e non si piegano quando sono molto concimati.
- Modifica genetica (OGM): si sposta un gene da un'altra specie, per esempio il cotone Bt produce da solo un insetticida; il Golden Rice produce vitamina A.
- Banche dei geni e dei semi conservano parenti selvatici e varietà antiche come fonte di geni utili.
Preoccupazioni: perdita di diversità genetica (se molte aziende coltivano la stessa varietà, una sola malattia le colpisce tutte), dipendenza dall'acquisto dei semi ogni anno, passaggio di geni alle piante selvatiche e discussione sulla sicurezza degli OGM e sul controllo delle grandi aziende.
La Rivoluzione verde
La Rivoluzione verde (iniziata negli anni Quaranta in Messico e diffusa in Asia e America Latina negli anni Sessanta e Settanta) era un pacchetto di:
- semi HYV di grano, riso e mais
- irrigazione (canali, pozzi tubolari)
- fertilizzanti sintetici (soprattutto azotati)
- pesticidi ed erbicidi
- meccanizzazione (trattori, trebbiatrici)
Vantaggi: le rese dei cereali sono circa raddoppiate o triplicate, le carestie sono diventate più rare, i prezzi del cibo sono scesi e paesi come l'India sono diventati autosufficienti per i cereali. Più cibo dalla stessa terra ha anche ridotto la spinta a disboscare.
Problemi: hanno guadagnato di più i contadini ricchi con acqua e credito; i piccoli contadini si sono indebitati; l'alimentazione si è ridotta a pochi cereali; le falde sono scese; i suoli hanno perso sostanza organica; sono aumentati inquinamento e resistenza dei parassiti.
Impatto ambientale dell'agricoltura
- Eutrofizzazione: nitrati e fosfati in eccesso finiscono in laghi e fiumi → fioritura di alghe → le alghe muoiono → i batteri consumano l'ossigeno → i pesci muoiono.
- Salinizzazione: nei luoghi caldi e secchi l'acqua di irrigazione evapora e lascia i sali nello strato superficiale del suolo, così le colture soffrono.
- Ristagno d'acqua e abbassamento della falda per troppa irrigazione e troppo pompaggio.
- Erosione e degrado del suolo: aratura, campi nudi, pascolo eccessivo e rimozione delle siepi lasciano che vento e acqua portino via lo strato fertile; le macchine pesanti compattano il suolo; la sostanza organica diminuisce.
- Problemi dei pesticidi: resistenza dei parassiti, danni alle api e ad altre specie non bersaglio, bioaccumulo e biomagnificazione lungo le catene alimentari.
- Perdita di biodiversità e di habitat: disboscamento, bonifica delle zone umide, monocolture.
- Gas serra: CO₂ da carburanti e disboscamento, metano da bovini e risaie allagate, protossido di azoto dai fertilizzanti.
Influenze sociali ed economiche sull'agricoltura
Cosa coltivano i contadini e come lo fanno dipende da più cose del suolo e del clima:
- Mercati e prezzi: prezzi alti per una coltura da reddito spingono a passare a quella.
- Politica del governo: sussidi, prezzi minimi garantiti, elettricità o fertilizzanti a buon mercato possono spingere a usare troppa acqua o una sola coltura.
- Proprietà della terra: appezzamenti minuscoli o in affitto scoraggiano la cura del suolo nel lungo periodo.
- Accesso a credito, tecnologia e conoscenze.
- Alimentazione e domanda: se cresce la richiesta di carne servono molta più terra e acqua che per il cibo vegetale.
- Commercio e supermercati: richiesta di prodotti uniformi e a basso prezzo.
Rendere l'agricoltura più sostenibile
- Rotazione delle colture e legumi (fagioli, lenticchie, trifoglio) fissano l'azoto e interrompono i cicli dei parassiti.
- Lotta integrata ai parassiti (IPM): si controllano i parassiti; si usano predatori naturali, varietà resistenti e trappole; si spruzza solo quando serve.
- Lavorazione conservativa / semina su sodo, colture di copertura, pacciamatura, aratura a girapoggio e terrazzamenti riducono l'erosione.
- Irrigazione efficiente: a goccia e a pioggia invece che a inondazione; irrigare in base all'umidità del suolo.
- Agricoltura di precisione: GPS e sensori distribuiscono il fertilizzante solo dove serve.
- Agroforestazione e siepi: gli alberi proteggono il suolo, immagazzinano carbonio e ospitano animali selvatici.
- Agricoltura biologica: niente fertilizzanti o pesticidi sintetici; spesso rese più basse ma suolo più vivo.
L'obiettivo è l'intensificazione sostenibile: più cibo dalla stessa terra con meno danni.
Prova tu: l'esperimento del fertilizzante
Metti semi di crescione o di senape in quattro vasetti di terra. Annaffiali con acqua semplice e con acqua contenente un pizzico piccolo, medio e grande di fertilizzante per piante. Dopo 10 giorni confronta le altezze: la crescita sale, poi si ferma (rendimenti decrescenti), e troppo fertilizzante può bruciare le radici. Nel passo 3D di gioco libero cerca il livello di fertilizzante in cui il raccolto è alto ma lo stagno resta pulito.
Formule e definizioni chiave
- Agroecosistema = ecosistema semplificato e gestito, con input umani
- Efficienza energetica dell'agricoltura = energia del cibo prodotto ÷ energia immessa
- Pacchetto della Rivoluzione verde: semi HYV + irrigazione + fertilizzanti + pesticidi + macchine
- Eutrofizzazione: nutrienti → fioritura di alghe → decomposizione → poco ossigeno → i pesci muoiono
- Salinizzazione: l'acqua di irrigazione evapora → i sali restano nello strato superficiale del suolo
Esempi svolti
1. Spiega perché il grano HYV a stelo corto era adatto a un uso abbondante di fertilizzante.
Il fertilizzante rende pesanti le spighe. Il grano tradizionale, alto, si piegherebbe (allettamento) e il chicco marcirebbe. Gli steli corti e rigidi reggono le spighe pesanti e la pianta mette più energia nel chicco invece che nel gambo.
2. Un fiume a valle di campi coltivati diventa verde in estate e i pesci muoiono. Spiega la catena di eventi.
La pioggia porta nitrati e fosfati in eccesso dai campi al fiume. Le alghe crescono in fretta (fioritura) e bloccano la luce. Quando muoiono, i batteri le decompongono e consumano l'ossigeno disciolto. Pesci e altri animali soffocano. Questa è l'eutrofizzazione.
3. Valuta la Rivoluzione verde in India.
Aspetti positivi: la produzione di grano e riso è aumentata molte volte, la carestia è stata evitata e l'India è diventata autosufficiente. Aspetti negativi: i guadagni si sono concentrati nelle regioni irrigate e tra i contadini più ricchi; la falda in Punjab è scesa molto; i suoli sono diventati salini e poveri di sostanza organica; l'uso di pesticidi è aumentato. Nel complesso ha salvato milioni di persone dalla fame, ma ha creato problemi di sostenibilità che oggi richiedono nuovi metodi.
Errori comuni
- Dire che il fertilizzante aumenta sempre il raccolto. La resa si ferma (rendimenti decrescenti) e l'eccesso per lo più inquina.
- Confondere la salinizzazione (sale lasciato dall'acqua di irrigazione che evapora) con il ristagno d'acqua (troppa acqua nel suolo).
- Scrivere solo i vantaggi o solo i problemi della Rivoluzione verde. Nelle risposte d'esame serve una valutazione equilibrata.
- Dimenticare i fattori sociali ed economici. Politica, prezzi e proprietà della terra influenzano l'agricoltura quanto il clima.