Combustione delle stoppie:rischi associati e possibili alternative di nuova generazione

La rivoluzione verde indiana dalla fine degli anni '60 fino agli anni '70 mirava a rafforzare la produzione di cereali alimentari, in particolare negli stati settentrionali del Punjab, Haryana e Uttar Pradesh. Gli agricoltori iniziarono presto ad adottare metodi di coltivazione moderni, come semi di varietà ad alto rendimento (HYV), pesticidi, fertilizzanti, trattori, mietitrebbie e impianti di irrigazione.

Con l'agricoltura praticata su larga scala in queste regioni, la meccanizzazione agricola si è rivelata una manna, risultando in un drammatico aumento della produttività agricola e dello sviluppo economico nei decenni successivi. La meccanizzazione agricola ha anche assicurato che gli agricoltori potessero raccogliere ampi tratti di terra entro la breve finestra di tre settimane.

Tuttavia, uno dei principali inconvenienti dell'agricoltura meccanizzata con cui gli agricoltori ora hanno dovuto fare i conti era la gestione delle stoppie.

Cos'è la stoppia?

La combustione delle stoppie è emersa come un metodo economico, rapido ed efficiente per eliminare enormi volumi di risone e stoppie di grano che la raccolta meccanizzata lascia dietro di sé. Questo residuo è fino a due piedi più alto, rispetto a meno di 6 pollici dopo la raccolta manuale, e impiega circa un mese e mezzo per decomporsi.

Inoltre, le leggi statali del Punjab e dell'Haryana obbligano gli agricoltori a ritardare la semina in vivaio e il trapianto di risaia di un mese, da metà maggio a metà giugno, per proteggere il livello delle acque sotterranee in rapida diminuzione nella regione. La semina ritardata di conseguenza ritarda la raccolta, che lascia agli agricoltori il tempo insufficiente per sgombrare il terreno e preparare il letto del terreno per il raccolto successivo, il grano.

Inoltre, il residuo della risaia (esclusa la varietà basmati) non è adatto come foraggio per animali in quanto è più difficile da masticare, è ricco di silice e ha un basso potere calorifico rispetto ad altri residui colturali. Pertanto, gli agricoltori ricorrono alla combustione strategica delle stoppie di paglia. È anche efficace per rimuovere parassiti, erbe infestanti (in particolare specie resistenti agli erbicidi) e malattie delle colture dall'ultimo ciclo colturale.

Rischi associati di bruciatura delle stoppie

Ecco alcune delle conseguenze più pericolose della bruciatura delle stoppie:

• Inquinamento: Il primo e più importante riguardo al risultato di questa tecnica è che contribuisce in modo significativo all'inquinamento atmosferico. Non solo inquina l'aria con gas nocivi come monossido di carbonio (CO), anidride carbonica (CO₂ ), ossidi di zolfo (SO_x ), ossidi di azoto (NO_x ), metano (CH₄ ), e composti organici volatili (VOC), ma aumenta anche la presenza di particolato (PM₁₀ e PM_2.5 ) in aria. Oltre alle attuali emissioni veicolari e industriali, tra il 20% e il 70% della foschia e dei problemi di inquinamento atmosferico di Delhi sorgono a causa dell'incendio di stoppie negli stati vicini nei mesi di ottobre e novembre di ogni anno. Gli scienziati hanno anche collegato l'inquinamento allo scioglimento dei ghiacciai himalayani.

I dati di imaging satellitare di Cropin, combinati con la tecnologia geospaziale, aiutano a identificare le colture, i confini del terreno, l'area coltivata e forniscono informazioni dettagliate sulle colture

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• Infertilità del suolo: La combustione delle stoppie rimuove i nutrienti essenziali di azoto, fosforo e potassio (NPK) e altri micronutrienti, che influiscono sulla qualità organica del suolo e sulla produttività a lungo termine. Inoltre, riduce notevolmente la capacità di solubilità dei suoi strati superiori. Questo processo di combustione lascia ceneri che ne deteriorano il valore nutritivo e lo asciugano.

• Instabilità termica: La combustione di un'enorme quantità di stoppie in una volta provoca una penetrazione accelerata del calore nel terreno, elevando la temperatura del suolo a circa 42 °C. Di conseguenza, porta alla perdita di umidità e all'instabilità termica, rendendo difficile la crescita delle colture successive. Uccide anche i microrganismi del suolo presenti a una profondità di 2,5 cm, che sono fondamentali per la fertilità del suolo.

• Perdite di carbonio :Le stoppie bruciate rilasciano anche circa l'80% della componente di carbonio sotto forma di anidride carbonica atmosferica. Sebbene questo rilascio di carbonio sia spesso solo leggermente superiore rispetto alla decomposizione naturale del residuo, è immediato.

La pandemia di COVID-19 ha minacciato il mondo intero socialmente, economicamente e, soprattutto, dal punto di vista sanitario. Considerando che le condizioni respiratorie sono una delle comorbidità che provocano la mortalità correlata al COVID-19, il deterioramento della qualità dell'aria può rendere la pandemia di COVID-19 più letale per le aree colpite da bruciature delle stoppie.

La bruciatura delle stoppie è ancora praticata?

Diversi paesi hanno normative in vigore per la combustione delle stoppie. Mentre il Regno Unito e la Cina vietano la pratica e l'Unione Europea la scoraggia come parte della politica agricola comune, alcuni stati nordoccidentali degli Stati Uniti regolano la pratica. In Australia, tuttavia, sebbene la maggior parte degli agricoltori preferisca bruciare le stoppie, è consentito e consigliato in determinate circostanze.

Nelle pianure indo-gangetiche settentrionali dell'India, nonostante abbiano sollevato diverse preoccupazioni ambientali e che i governi statali abbiano vietato e persino criminalizzato la pratica, alla fine delle stagioni di Kharif e Rabi è ancora praticata bruciare le stoppie per vari motivi. Nei paesi tropicali come l'India, le condizioni climatiche non favoriscono sempre gli agricoltori. Per coltivare i raccolti, soprattutto durante gli inverni, gli agricoltori ottengono intervalli molto brevi per completare l'intero processo. A volte, condizioni meteorologiche impreviste, come pioggia o freddo estremo, ostacolano il processo di semina.

Alcune colture tendono a ridurre la fertilità della terra. Pertanto, diventa necessario rimuovere i residui dal terreno. Pertanto, tecniche come la combustione delle stoppie sono pratiche per eliminare più rapidamente il residuo colturale precedente e ridurre il legame di azoto.

Alternative migliori e più sicure alla combustione delle stoppie

Di seguito sono riportate alcune pratiche alternative per bruciare le stoppie per prevenire l'inquinamento e altri rischi per la salute. Tuttavia, queste alternative non sono ancora prevalenti. Gli agricoltori spesso devono sostenere spese aggiuntive o le attrezzature necessarie per queste pratiche non sono prontamente disponibili. Anche i centri di noleggio personalizzati sono riluttanti ad acquistare i macchinari considerando che rimarranno inutilizzati per la maggior parte dell'anno, ad eccezione dei 15 giorni una o due volte l'anno.

Trattamento in situ delle stoppie: La gestione in situ dei residui colturali è una delle migliori tecniche di conservazione dell'ecosistema. Aiuta a liberarsi dei residui colturali, mantenendo intatte le sostanze nutritive del terreno.

• Seminatrice felice:è una seminatrice senza lavorazione montata su trattore per la gestione in situ delle stoppie di risone. Può tagliare e sollevare la paglia di riso e seminare il grano direttamente nel terreno senza previa preparazione del letto di semina. Quindi deposita il residuo di paglia sull'area coltivata come pacciame, aggiungendo alla terra il valore organico tanto necessario. La macchina riduce i costi, i tempi e gli sforzi necessari per eseguire manualmente questo processo. Sebbene i governi statali forniscano queste macchine a un valore agevolato, negli ultimi anni diversi agricoltori hanno segnalato una carenza di attrezzature.

• Bio-decompositore Pusa:è una soluzione di bioenzima microbico a basso costo che converte i residui delle colture in letame, secondo quanto riferito in 15-20 giorni. Un giorno o due dopo l'applicazione della soluzione, gli agricoltori dissoderanno e irrigheranno i campi, il che attiverà la decomposizione accelerata del residuo.

Alcune delle altre macchine agricole che aiutano a gestire i residui colturali in situ sono:

• Rotavator, per la preparazione del terreno e per incorporare i residui colturali nel terreno
• Seminatrice zero-till per la preparazione del terreno e la semina diretta nelle stoppie della coltura precedente
• Rotopressa, per raccogliere e comprimere i residui in balle compatte
• Trinciapaglia-spandi-paglia di risone, per tagliare le stoppie di risone e distribuirle sul campo
• Raccoglitore mietitore, per raccogliere le stoppie di riso e farne fasci

Gestione ex situ dei residui colturali :Anche la conservazione e il trattamento dei residui colturali ex situ o "fuori sito" sono efficaci. Elimina i raccolti avanzati dalla terra dal suo habitat naturale. Inoltre, questo processo è molto più ecologico della combustione delle stoppie.

• Conversione della paglia in biochar:il biochar è carbone generato dalla pirolisi della biomassa in assenza di ossigeno. La biomassa include materiale organico proveniente dai rifiuti agricoli e forestali ed è una fonte di carbonio verde e rinnovabile. La produzione di biochar dalla biomassa rilascia energia quasi priva di zolfo e quantità insignificanti di azoto. I residui delle colture sono abbondantemente disponibili e contengono un alto contenuto di carbonio. Quindi, il loro utilizzo per produrre biochar aiuta a sequestrare grandi quantità di carbonio in forma stabile ogni anno e, di conseguenza, a ridurre gli effetti negativi sull'ambiente. Il biochar si distingue anche per il suo potenziale valore nel migliorare la qualità del suolo.

• Uso alternativo per le stoppie del risone:altre applicazioni innovative ma commerciali per i residui colturali includono il riutilizzo per realizzare prodotti come carta e materiali da imballaggio, trattandolo come una fonte di combustibile alternativa per generare energia nel cemento, zuccherifici o oleari e trasformandolo in pasta per la produzione di stoviglie sostenibili.

• 2G Etanolo da rifiuti agricoli:cresce la domanda di combustibili rinnovabili per sostituire quelli di origine fossile. In particolare, le colture di cereali immagazzinano solo la metà dell'energia che catturano nel grano raccolto, il che offre un potenziale significativo per estrarre energia dai residui delle colture. La produzione di bioetanolo di seconda generazione (2G) da biomassa lignocellulosica sosterrà il duplice obiettivo di prevenire la combustione delle stoppie e sostituire i combustibili fossili con un'alternativa più pulita e rinnovabile.

Modifica del modello di ritaglio: Oltre ai trattamenti in situ ed ex situ, un'alternativa efficace a questo processo sta cambiando il modello di coltivazione delle colture. Frutta, verdura o altre colture a basso residuo che non richiedono acqua, sono ottimi sostituti del grano e del risone.

Anche le varietà di colture geneticamente modificate sono vantaggiose per gli agricoltori. Ad esempio, le varietà di risone di breve durata, come Pusa Basmati-1509 e PR-126, hanno una maturità da seme a seme di circa 120–125 giorni. Consentono agli agricoltori di raccogliere durante la terza settimana di settembre stessa, allargando così la finestra fino all'inizio della stagione del grano. Lo svantaggio principale della produzione di basmati, ortaggi, frutta, legumi o altri raccolti è che il governo non li elenca nel sistema di approvvigionamento basato su MSP. Quindi priva gli agricoltori di un reddito assicurato.

Valutazione dell'impatto ambientale della combustione delle stoppie e mitigazione del rischio mediante il telerilevamento

I progressi significativi nelle applicazioni di telerilevamento forniscono una soluzione su larga scala per mappare e monitorare le aree di coltivazione di riso e grano e i modelli di combustione delle stoppie nella regione. Cropin sta conducendo ricerche approfondite per utilizzare soluzioni basate sul telerilevamento per la mitigazione del rischio associato alla combustione dei residui delle colture e generare statistiche che gli enti governativi potrebbero utilizzare per semplificare le politiche. L'iniziativa mira anche a fornire informazioni supportate dai dati di cui le aziende emergenti potrebbero trarre vantaggio nel processo di mobilitazione delle stoppie dei raccolti, riducendo così il rischio di danni ambientali.

Il framework AI/ML geospaziale di Cropin utilizza immagini satellitari quasi in tempo reale e genera vari indici di telerilevamento da bande multispettrali da visive a termiche per esaminare l'impatto ambientale della combustione dei residui colturali. I modelli ML aiutano ad analizzare il sistema Riso-Grano (RWS) che gli agricoltori seguono attraverso il tratto di 630 milioni di acri della pianura indo-gangetica. Questi dati fungeranno da riferimento per monitorare l'attività di combustione dei residui colturali sui campi.

Il rilevamento delle colture basato sul telerilevamento di SmartRisk evidenzierà i modelli di semina del raccolto e le fasi del raccolto dell'RWS per i diversi villaggi. I dati VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) della NASA forniscono una mappatura attiva del fuoco integrata da vari altri indici di telerilevamento, come l'indice dell'area di combustione (BAI) e il rapporto di combustione normalizzato (NBR), derivati ​​dalle bande termiche e a onde corte dell'infrarosso. Insieme, accelerano l'identificazione della stoppia, sia attuale che storica. Le informazioni storiche, quando integrate con i modelli di semina, le fasi colturali e i parametri di stagionalità meteorologica, contribuiscono a progettare il modello di verosimiglianza che prevede le aree di combustione delle stoppie.

Inoltre, il monitoraggio satellitare dei gas velenosi e delle particelle nell'atmosfera (monossido di carbonio, biossido di azoto e particolato) ci consente di ricavare un indice di inquinamento per la regione.

In sintesi, la piattaforma di Cropin monitora i dati di telerilevamento quasi in tempo reale e analizza le statistiche a diversi livelli di confini amministrativi per consentire un processo decisionale intelligente e basato sui dati. Consentirebbe alle entità interessate di intraprendere misure di mitigazione sostenibili, sostenendo nel contempo gli agricoltori per aumentare le loro entrate e preservare la loro produttività agricola e anche la fertilità della terra.

Ci sono diversi possibili risultati di questo sforzo.

• Le entità possono contrassegnare i villaggi in base alla probabilità e all'intensità del loro contributo all'inquinamento e pianificare le azioni appropriate per la mitigazione del rischio in base alla priorità.
• I governi possono attuare programmi di sensibilizzazione per politiche, sussidi e altre misure per ridurre la combustione dei residui delle colture. Possono anche sostenere la creazione di progetti e gruppi di auto-aiuto (SHG) che procurano le stoppie del raccolto per un uso alternativo.
• Le imprese private e le compagnie petrolifere coinvolte nella produzione di bioetanolo 2G possono utilizzare queste informazioni per identificare le aree di coltivazione di riso e grano con settimane di anticipo e pianificare l'approvvigionamento efficiente delle stoppie dei raccolti.
• Allo stesso modo, le imprese che acquistano stoppie di colture per altri usi, come menzionato sopra, possono utilizzare la piattaforma di Cropin per monitorare la fase del raccolto e connettersi direttamente con gli agricoltori durante il periodo di raccolta.

Piattaforma Cropin Intelligence per la valutazione dell'impatto della combustione dei residui delle colture

Con la rapida industrializzazione e urbanizzazione, il riscaldamento globale e il cambiamento climatico sono già diventati problemi critici. In una situazione del genere, bruciare le stoppie è una pratica pericolosa che può avere un impatto enorme sull'intero ecosistema. Pertanto, è certamente giunto il momento di chiedere un divieto totale di tali pratiche di combustione e scegliere alternative più ecologiche.

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