Achieving food security and improved nutrition, and promote sustainable agriculture are major challenges to be tackled to attain the sustainable development goal “Zero hunger” (SDG 2). These challenges, already difficult by themselves, are complicated by the global change context, whose effects can further worsen already uncertain situations like that of substantial part of the African continent. Furthermore, food production has a great impact on climate through land use change and emissions from livestock breeding and agriculture, strongly affecting the possibility to reach the sustainable development goal “Climate action” (SDG 13). The research for efficient productive systems, able to combine food security and environmental sustainability, requires a multi-disciplinary approach taking into account the role of ecosystems and agro-ecosystems in guaranteeing both provisioning and regulating ecosystem services. The aim of this work is to compare different agricultural practices in terms of provisioning services and regulating services related to the carbon cycle. This approach is applied to the Nosy Mitsio island, in Madagascar, where an ongoing international cooperation project aims to guarantee food security to the local population. The comparison is made between a project of multi-familiar vegetables garden, the most common agricultural practice in the island (the so-called slash and burn) and an agroforestry system. The considered scenarios have been evaluated with a set of indicators that quantify their performances both in terms of food security and diet balancing and in terms of environmental sustainability, focusing on the ecosystem services linked to the carbon cycle (carbon sequestered and carbon stocked in plant biomass). Results shows that both vegetables gardens and agroforestry are valid alternatives to the practice of slash and burn in Nosy Mitsio. Vegetables gardens can guarantee a more stable food production and a more balanced diet while the agroforestry system ensures better environmental performances. Agroforestry could guarantee a food production that, even if with a lesser balanced diet compared to that supplied by vegetables gardens, is higher than the demand of a single village. This opens to the possibility of trading this surplus during the journeys to the mainland. A combination between the two practices could hence be the ideal solution to guarantee optimal performances in both the considered aspects.

Garantire la sicurezza alimentare, migliorare la nutrizione e promuovere l’agricoltura sostenibile sono le tre grandi sfide da affrontare per raggiungere l’obiettivo di sviluppo sostenibile “Fame Zero” (SDG 2). Queste sfide, già di per sé particolarmente ardue, sono ulteriormente complicate nell’attuale contesto di cambiamento globale, i cui effetti vanno ad aggravare situazioni già precarie come quella di alcune zone del continente africano. Inoltre, la produzione alimentare ha a sua volta impatti rilevanti sul clima, attraverso i cambiamenti di uso del suolo e le emissioni climalteranti del settore agricolo e dell’allevamento, e contribuisce quindi in modo fondamentale alla possibilità di raggiungere l’obiettivo di sviluppo sostenibile “Lotta contro il cambiamento climatico” (SDG 13) La ricerca di strategie produttive efficaci, in grado di coniugare gli aspetti di sicurezza alimentare e sostenibilità ambientale, richiede un approccio multidisciplinare che tenga conto degli ecosistemi e degli agro-ecosistemi non solo nel garantire servizi ecosistemici di approvvigionamento (produzione di cibo), ma anche servizi di regolazione fondamentali come quelli dei cicli biogeochimici. L’obiettivo di questo lavoro è il confronto tra diverse pratiche agricole in termini di servizi di approvvigionamento e servizi di regolazione del ciclo del carbonio. L’approccio è stato applicato nell’isola di Nosy Mitsio, in Madagascar, dove è in corso un progetto di cooperazione internazionale volto a garantire la sicurezza alimentare della popolazione locale. Il confronto riguarda un progetto di realizzazione di orti multifamiliari, la pratica agricola maggiormente utilizzata nell’isola, il cosiddetto slash and burn, e un sistema di agroforestazione (un sistema agricolo promiscuo che combina specie erbacee, arbustive e arboree). Gli scenari considerati sono stati valutati mediante l’uso di indicatori che ne quantificano le prestazioni sia nel campo della sicurezza alimentare, in termini di copertura e bilanciamento della dieta sia nel campo della sostenibilità ambientale, in termini di servizi ecosistemici legati al ciclo del carbonio (rimozione e stoccaggio di carbonio nella biomassa vegetale e nel suolo). I risultati mostrano come sia l’orticoltura sia l’agroforestazione siano delle valide alternative alla pratica dello slash and burn nell’isola di Nosy Mitsio. L’orticoltura garantisce maggiore stabilità nella produzione di cibo e nel bilanciamento della dieta e l’agroforestazione fornisce prestazioni ambientali migliori. La pratica dell’agroforestazione garantirebbe una produzione di cibo che, seppur meno varia di quella degli orti, è in grado di superare le necessità di un singolo villaggio aprendo alla possibilità di commerciare i beni in eccesso nelle occasioni di viaggio verso l’entroterra. Una combinazione delle due pratiche potrebbe essere quindi la soluzione ideale, per garantire ottime prestazioni in entrambi gli ambiti considerati.

Valutazione dei servizi ecosistemici di regolazione del ciclo del carbonio : confronto fra pratiche agricole nell'isola di Nosy Mitsio, Madagascar

COLOMBO, MARCO
2020/2021

Abstract

Achieving food security and improved nutrition, and promote sustainable agriculture are major challenges to be tackled to attain the sustainable development goal “Zero hunger” (SDG 2). These challenges, already difficult by themselves, are complicated by the global change context, whose effects can further worsen already uncertain situations like that of substantial part of the African continent. Furthermore, food production has a great impact on climate through land use change and emissions from livestock breeding and agriculture, strongly affecting the possibility to reach the sustainable development goal “Climate action” (SDG 13). The research for efficient productive systems, able to combine food security and environmental sustainability, requires a multi-disciplinary approach taking into account the role of ecosystems and agro-ecosystems in guaranteeing both provisioning and regulating ecosystem services. The aim of this work is to compare different agricultural practices in terms of provisioning services and regulating services related to the carbon cycle. This approach is applied to the Nosy Mitsio island, in Madagascar, where an ongoing international cooperation project aims to guarantee food security to the local population. The comparison is made between a project of multi-familiar vegetables garden, the most common agricultural practice in the island (the so-called slash and burn) and an agroforestry system. The considered scenarios have been evaluated with a set of indicators that quantify their performances both in terms of food security and diet balancing and in terms of environmental sustainability, focusing on the ecosystem services linked to the carbon cycle (carbon sequestered and carbon stocked in plant biomass). Results shows that both vegetables gardens and agroforestry are valid alternatives to the practice of slash and burn in Nosy Mitsio. Vegetables gardens can guarantee a more stable food production and a more balanced diet while the agroforestry system ensures better environmental performances. Agroforestry could guarantee a food production that, even if with a lesser balanced diet compared to that supplied by vegetables gardens, is higher than the demand of a single village. This opens to the possibility of trading this surplus during the journeys to the mainland. A combination between the two practices could hence be the ideal solution to guarantee optimal performances in both the considered aspects.
ING I - Scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale
7-ott-2021
2020/2021
Garantire la sicurezza alimentare, migliorare la nutrizione e promuovere l’agricoltura sostenibile sono le tre grandi sfide da affrontare per raggiungere l’obiettivo di sviluppo sostenibile “Fame Zero” (SDG 2). Queste sfide, già di per sé particolarmente ardue, sono ulteriormente complicate nell’attuale contesto di cambiamento globale, i cui effetti vanno ad aggravare situazioni già precarie come quella di alcune zone del continente africano. Inoltre, la produzione alimentare ha a sua volta impatti rilevanti sul clima, attraverso i cambiamenti di uso del suolo e le emissioni climalteranti del settore agricolo e dell’allevamento, e contribuisce quindi in modo fondamentale alla possibilità di raggiungere l’obiettivo di sviluppo sostenibile “Lotta contro il cambiamento climatico” (SDG 13) La ricerca di strategie produttive efficaci, in grado di coniugare gli aspetti di sicurezza alimentare e sostenibilità ambientale, richiede un approccio multidisciplinare che tenga conto degli ecosistemi e degli agro-ecosistemi non solo nel garantire servizi ecosistemici di approvvigionamento (produzione di cibo), ma anche servizi di regolazione fondamentali come quelli dei cicli biogeochimici. L’obiettivo di questo lavoro è il confronto tra diverse pratiche agricole in termini di servizi di approvvigionamento e servizi di regolazione del ciclo del carbonio. L’approccio è stato applicato nell’isola di Nosy Mitsio, in Madagascar, dove è in corso un progetto di cooperazione internazionale volto a garantire la sicurezza alimentare della popolazione locale. Il confronto riguarda un progetto di realizzazione di orti multifamiliari, la pratica agricola maggiormente utilizzata nell’isola, il cosiddetto slash and burn, e un sistema di agroforestazione (un sistema agricolo promiscuo che combina specie erbacee, arbustive e arboree). Gli scenari considerati sono stati valutati mediante l’uso di indicatori che ne quantificano le prestazioni sia nel campo della sicurezza alimentare, in termini di copertura e bilanciamento della dieta sia nel campo della sostenibilità ambientale, in termini di servizi ecosistemici legati al ciclo del carbonio (rimozione e stoccaggio di carbonio nella biomassa vegetale e nel suolo). I risultati mostrano come sia l’orticoltura sia l’agroforestazione siano delle valide alternative alla pratica dello slash and burn nell’isola di Nosy Mitsio. L’orticoltura garantisce maggiore stabilità nella produzione di cibo e nel bilanciamento della dieta e l’agroforestazione fornisce prestazioni ambientali migliori. La pratica dell’agroforestazione garantirebbe una produzione di cibo che, seppur meno varia di quella degli orti, è in grado di superare le necessità di un singolo villaggio aprendo alla possibilità di commerciare i beni in eccesso nelle occasioni di viaggio verso l’entroterra. Una combinazione delle due pratiche potrebbe essere quindi la soluzione ideale, per garantire ottime prestazioni in entrambi gli ambiti considerati.
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