Osserviamo da vicino le diverse
possibilità energetiche di origine agricola. Iniziamo con la biomassa. Uno
dei maggiori sink di carbonio sulla superficie terrestre è rappresentato dal
regno vegetale. Questo carbonio assorbito dall’anidride carbonica atmosferica è
fissato, assorbito e immobilizzato nella struttura stessa del vegetale: la sua
biomassa.
La quantità di materia secca formata dalla vegetazione su una
determinata area è chiamata produzione primaria di una comunità vegetale.
Il tasso di produzione detto anche tasso
di crescita della coltivazione s'esprime con il Crop Growth Rate o CGR .
CGR=ULR*LAI
ULR
è il tasso d'assimilazione netta per unità di superficie fogliare e LAI è indice di copertura fogliare
totale per unità di superficie del suolo.
L'unità di misura è rappresentata dai
grammi di sostanza secca per m2 di superficie coperta, nell'unità di tempo.
I valori sono diversi per specie e situazione: si va da
piante C4 che produce 50-60 g.s.s/m²d
nei tropici e 20 g, 30 g nelle zone temperate a piante C3 con valori di 20 g di s.s come massimo, ma spesso con metà o un
terzo di questi valori.
Il tasso di produzione d'una pianta è in
funzione del LAI per la quale c'è un LAI ottimale per una pianta erbacea con
foglie orizzontali, mentre nelle graminacee a taglia più piccola il valore
raggiunge 8-10 come massimo.
Per quanto concerne la produzione
primaria netta delle coperture vegetali, si può dire che sul 41% della
superficie il fattore limitante è la carenza idrica e per 8% è la temperatura
sfavorevole (periodo di crescita corto).
La più elevata
produzione di materia secca conosciuta è stata ottenuta dalle alghe in coltura
(10 kg/ m² /anno).
Per le piante terrestri, la produzione annuale
di biomassa può essere accresciuta di due volte sopra il valore normale,
tramite irrigazione o fertilizzazione opportunamente aggiustate agli stadi di
crescita.
La produzione agricola è sotto il suo
potenziale perché l'uso della terra è
estensivo anziché intensivo, ma anche per l'incompleta utilizzazione dei
periodi di produzione e per uso di semi
di bassa qualità.
La grande potenzialità di alcune specie
vegetali a produrre elevati quantitativi di biomassa ha aperto la prospettiva
del loro impiego come fonti energetiche rinnovabili. Secondo ciò che si produce
non tutta la biomassa, può essere usata, ”harvest
index” va dai 30% nel caso dei semi, 85%nel caso della biomassa verde, al
70% per legno.
In ogni modo è da tenere presente che
con la moderna agricoltura è possibile ottenere produzioni di biomassa più
elevate per unità di superficie ma con più dispendio di mezzi, perciò
l'efficienza degli investimenti produttivi è sempre minore.
La produzione primaria lorda in una comunità
vegetale si stima sommando la produzione primaria netta e la perdita dovuta
alla respirazione.
il costo respiratorio è di circa il
20-50% del carbonio assorbito per le comunità di consistenza erbacea, mentre
per le piante legnose che hanno una larga massa legnosa improduttiva, s'arriva al 40-60% nelle zone temperate e al
70% nelle zone tropicali.
L'efficienza fotosintetica lorda varia
invece tra il 24 % delle C4 e il 14 %
delle C3.
Negli ambienti naturali questi picchi
s'abbassano al 10 % o meno.
Infatti, i picchi d'efficienza fotosintetica
li troviamo nella Zea Mais col 3 % e
nel Panicum maximum col 6% e nelle leguminose col 2%, e 2 %per cereali e
4%per piante da radici.
Di ciò dobbiamo tenere conto nella scelta
della coltura energetica, anche in presenza di lauta efficienza fotosintetica e
d'accumulo di metabolici, le condizioni ambientali la faranno sempre da padrone
e determineranno l'esito della coltura (Alpi, 2005).
Prima d’accenare alla colture occorre
fare un confronto con la produzione di
biomassa e produzione netta primaria dei principali ecosistemi della biosfera
(Tab.4.1.1 e Tab.4.1.2) che producono in assenza di flussi energetici
ausiliari.
Da quest’analisi emerge come il primato
spetti alla foresta pluviale che raggiunge produzioni che l’uomo non potrà mai
eguagliare nonostante l’utilizzo di f.energetici ausiliari. A tal fine è utile
tra l’altro rilevare che a differenza della stabilità intrinseca agli
ecosistemi naturali, in agricoltura secondo la Fao dal 1950 ad oggi gli input
energetici siano sensibilmente aumentati mentre la resa energetica è continuata
a calare.
I
dati indicano infatti che mentre nei paesi emergenti un’unità d’energia
commerciale immessa (fertilizzanti, combustibili, pesticidi, irrigazioni)
consente una produzione (output) di 12 unità energetiche equivalenti. Negli Usa
il rapporto input–output era ½ già nel 1986.
Nonostante un aumento complessivo degli
input agricoli la resa produttiva è calata in maniera progressiva dimimuendo
per il mais (coltura da bio-energia) già dell’11% nel lontano 1982 per Pimental
(Bonsembiante, 1983).
Tab.1.Produzione
netta primaria e relative caratteristiche della biosfera
(Cortesemente fornita dal prof. Lenzi
Grillini Università agraria Firenze, dati del 1966).
Produzione netta primaria
(materia secca).
|
Biomassa
(materia secca).
|
Clorofilla.
|
Area copertura fogliare.
|
||||||||
Tipi ecosistema.
|
Area.
10
alla 6
|
Interval. normale
(g/m²/a)
|
Pioggie
(g/m²/a).
|
Totale
(10*9 t/a)
|
Interval. normale
(kg/m²)
|
Valori
kg/m².
|
Total.
=10*9 t.
|
Valore
(g/m²)
|
Total
10*9t.
|
Valore m²/m²
|
Total 10*6 t.
|
Foresta pluviale
tropicale
|
17
|
1.000-3.500
|
2.200
|
37,4
|
6-80
|
45
|
765
|
3
|
51
|
8
|
136
|
Foresta
stagionale tropicale
|
7,5
|
100-2.500
|
1.600
|
12
|
6-60
|
35
|
260
|
2,5
|
18
|
5
|
38
|
Foresta temperata
sempre-verde.
|
5
|
600-2.500
|
1.300
|
6,5
|
6-200
|
35
|
175
|
3,5
|
17,5
|
12
|
60
|
Foresta temperata
decidua
|
7
|
600-2.500
|
1.200
|
8,4
|
6-60
|
30
|
210
|
2
|
14
|
5
|
35
|
Savana
|
15
|
200-2.000
|
900
|
13,5
|
0,2-1.5
|
4
|
60
|
1,5
|
22,5
|
4
|
60
|
Praterie temperate
|
9
|
200-1.500
|
600
|
5,4
|
0,2-5
|
1,6
|
14
|
1,3
|
11,7
|
3,6
|
32
|
Terre coltivate
|
14
|
100-4.000
|
650
|
9,1
|
0,4-12
|
1
|
14
|
1,5
|
21
|
4
|
56
|
Totale terre contine-
ntali
|
149
|
782
|
117,5
|
12,2
|
1.837
|
1,5
|
226
|
4,3
|
644
|
||
Estuari
|
1,4
|
200-4.000
|
1.500
|
2,1
|
0,01-4
|
1
|
1,4
|
1
|
1,4
|
||
Letti di alghe, reefs
|
0,6
|
500-4.000
|
2.500
|
1,6
|
0,04-4
|
2
|
1,2
|
2
|
1,2
|
||
Totale marino
|
361
|
155
|
55,0
|
0,01
|
3,9
|
0,05
|
18,0
|
||||
Totale completo
|
510
|
336
|
172,5
|
3,6
|
1.841
|
0,48
|
243
|
||||
La
tabella 2, redatta sempre nel 1966, confronta le varie tipologie d’ecosistema
in termini di produzione netta primaria copertura e energia.
Tab.2.Produzione e energia degli ecosistemi
naturali (Grillini, 1996).
Tipologia ecosistema
|
Copertura vegetale
(g/ m²)
|
Energia netta primaria
(g/m²)
|
%
sulla superficie terrestre totale.
|
%
sulla
prod.
primaria totale.
|
||
Ecosistemi
naturali
|
||||||
Foresta
|
Tropicale
|
Umida
|
42.000
|
2.300
|
6,7
|
17,5
|
Stagionale
|
25.000
|
1.600
|
3,0
|
5,4
|
||
Mangrovia
|
30.000
|
1.000
|
0,2
|
0,2
|
||
Temperata
|
Decidua
|
28.000
|
1.300
|
2
|
2,9
|
|
Conifere
|
30.000
|
1.500
|
2
|
3,4
|
||
Prateria.
|
Tropicale
|
Savana arbustiva
|
9.000
|
1.500
|
11
|
19,2
|
Savana erbacea
|
2.200
|
2.300
|
4
|
10,4
|
||
Temperata
|
Prat.Boscosa
|
18.000
|
1.500
|
1,3
|
2,3
|
|
Temperata
|
Prato umido
|
2.100
|
1.200
|
3,3
|
4,5
|
|
Prato secco
|
1.300
|
500
|
5
|
2,8
|
||
Palude
|
15.000
|
4.000
|
1
|
4,5
|
||
Foresta gestita
|
20.000
|
1.750
|
1
|
2
|
||
Agricolturali
|
Tropicale
|
Annuali
|
60
|
700
|
6
|
4,7
|
Perenni
|
6.000
|
1.600
|
0,3
|
0,3
|
||
Temperati
|
Annuali
|
100
|
1.200
|
4
|
5,4
|
|
Perenni
|
5.000
|
1.500
|
0,3
|
0,6
|
||
Aree
desertificate
|
500
|
100
|
8
|
0,9
|
||
Aree umane
|
4.000
|
500
|
1,3
|
0,3
|
1 grammo di carbonio = 45 g s.s
1kcal = 10g
1kg/ m² = 10
t/ha
1g/ m² = 0,1t/ha. Le terre coltivate sono un 10-11% della
superficie nel 1966
La tabelle sono schematizzate affinché la prima dicitura
rappresenti l'ecosistema più vicino al livello di climax. L’ecosistema più giovane è la savana che infatti ha la
produttività primaria netta maggiore.
G.N.
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