ENEA usa l’intelligenza artificiale per studiare l’impatto del cambiamento climatico sul suolo
Studiare l’impatto dei cambiamenti climatici sulla salute del suolo grazie all’intelligenza artificiale (AI). È l’obiettivo di una ricerca condotta da ENEA e Università degli Studi di Bari, di cui sulla rivista Machine Learning and Knowledge Extraction sono stati pubblicati i primi risultati che aprono nuove prospettive per la gestione sostenibile del suolo, la tutela dell’ambiente e la sicurezza alimentare.
“Le tecniche di machine learning che abbiamo usato ci hanno permesso di identificare una delle principali ‘sentinelle’ della salute del terreno[1], il microbioma, vale a dire l’insieme di batteri, funghi e protisti che popolano il terreno e giocano un ruolo cruciale nella dinamica del carbonio nel suolo in risposta al cambiamento climatico”, spiega Claudia Zoani, ricercatrice della Divisione ENEA Sistemi Agroalimentari Sostenibili e coautrice dello studio insieme al gruppo di lavoro dell’Università degli Studi di Bari[2] coordinato dalla professoressa Sabina Tangaro. “Questa scoperta – prosegue la ricercatrice ENEA – potrebbe avere importanti implicazioni per la mitigazione dei cambiamenti climatici e la gestione sostenibile del suolo”.
Il cambiamento climatico altera i regimi di temperatura e le precipitazioni, influenzando direttamente la temperatura del suolo e la disponibilità di acqua. Questi cambiamenti modificano la distribuzione delle comunità microbiche nel suolo e, di conseguenza, i processi di decomposizione della materia organica. “L’aumento delle temperature accelera i processi di decomposizione del microbioma, incrementando la quantità di gas serra emessi in atmosfera, come l’anidride carbonica e il metano. Il risultato è un peggioramento della qualità del suolo che mette a rischio la produzione agricola e la sicurezza alimentare di milioni di persone nel mondo”, sottolinea Zoani.
Il valore che misura l’aumento dell’attività dei microrganismi nel suolo quando la temperatura sale di 10°C si chiama Q10 e, nello specifico, indica la sensibilità della respirazione microbica alle variazioni di temperatura. Quando la temperatura del suolo aumenta, i microrganismi tendono a lavorare più velocemente e a produrre più anidride carbonica (CO2) che sarà rilasciata in atmosfera. Conoscere questo valore dell’attività del microbioma diventa importante per prevedere come il ciclo del carbonio[3] nel suolo risponderà al riscaldamento globale. E, in questo contesto, “l’intelligenza artificiale può giocare un ruolo fondamentale perché offre strumenti molto efficaci per analizzare dati complessi, fare previsioni e sviluppare soluzioni innovative per mitigare gli effetti del cambiamento climatico e adottare pratiche agricole sostenibili che promuovano la produzione alimentare nel lungo termine”, conclude la professoressa Tangaro.
Autore: ENEA, Ufficio Stampa
Note
[1] I dati si riferiscono a 332 campioni di suolo raccolti in 29 paesi nel mondo che rappresentano una vasta gamma di condizioni climatiche e proprietà del suolo a livello mondiale. Il set di dati include una varietà di fattori ambientali, come la temperatura media annua (MAT), variabile da -7 °C a 30 °C, diversi tipi di vegetazione e proprietà del suolo. Per ogni campione di suolo sono stati identificati 27 fattori di diversa natura, coprendo aspetti ambientali, microbiota del suolo, recalcitranza biochimica, quantità di substrato e fattori di protezione minerale.
[2] Insieme a Pierfrancesco Novielli, Michele Magarelli, Donato Romano, Lorenzo de Trizio, Pierpaolo Di Bitonto, Alfonso Monaco, Nicola Amoroso e Anna Maria Stellacci guidati dalla prof.ssa Sabina Tangaro dell’Università degli Studi di Bari.
[3] Il ciclo del carbonio nel suolo è il processo attraverso il quale il carbonio si muove tra il suolo, le piante, gli animali e l’atmosfera. In sintesi: le piante assorbono il carbonio dall’atmosfera sotto forma di anidride carbonica (CO2) durante la fotosintesi e lo usano per crescere. Quando le piante e gli animali muoiono o lasciano residui (come foglie o escrementi), questa materia organica cade nel suolo e il contenuto di carbonio entra nel terreno. Successivamente, i microrganismi del suolo (batteri, funghi, ecc.) scompongono la materia organica. Durante questa fase, parte del carbonio viene trasformata in nutrienti utili per altre piante, mentre un’altra parte viene rilasciata di nuovo nell’atmosfera sotto forma di CO2 attraverso la respirazione microbica. Il ciclo del carbonio nel suolo è, quindi, come un sistema di ‘stoccaggio naturale’ del carbonio che aiuta a regolare il clima e a sostenere la vita vegetale e animale.
