Aggregate stability 2024

Introduzione

Fornire informazioni di base e riferimenti chiave a supporto dell'obiettivo e della portata del singolo studio pilota. Introdurre il problema e descrivere in che modo il lavoro andrà oltre lo stato dell'arte per supportare la valorizzazione dei servizi ecosistemici delle leguminose, sviluppare la nostra comprensione dei servizi ecosistemici derivanti dalle leguminose o migliorare la valutazione della fornitura di servizi ecosistemici delle leguminose.

La gestione della fertilità nei sistemi agricoli mediterranei, a causa delle loro peculiari caratteristiche climatiche e pedologiche, è ricca di difficoltà e complicazioni. In primo luogo, questi sistemi sono caratterizzati da un basso contenuto di sostanza organica nel suolo, a causa della contemporanea presenza di ossigeno, alte temperature e umidità da aprile a ottobre. In secondo luogo, il periodo invernale nei sistemi agricoli mediterranei è troppo freddo per la crescita della maggior parte delle colture, quindi il terreno viene spesso lasciato arido. Il periodo invernale è normalmente il periodo dell'anno in cui si verifica il drenaggio più elevato, a causa della bassa evaporazione e, in molte aree, delle elevate precipitazioni. I nutrienti vegetali (principalmente nitrati) disponibili nel suolo possono quindi essere dilavati verso il basso con l'acqua di percolazione e infine persi dalla successiva zona radicale della coltura (Thorup-Kristensen et al., 2003) .

L'impatto sulle rese è quindi molto grave, soprattutto quando si tratta di sistemi colturali biologici mediterranei (Bonciarelli et al., 2016), poiché l'ipotesi di un sistema colturale mirato all'autosufficienza di N potrebbe essere disattesa dall'elevata complessità della gestione dell'N (Fagnano e Bàrberi, 2007). L'introduzione di specie leguminose in questi sistemi colturali è quindi altamente raccomandata, poiché le leguminose potrebbero svolgere un ruolo importante non solo come colture cerealicole, ma anche come colture che aumentano la fertilità (Thorup-Kristensen et al., 2012) .

Negli ultimi anni, in tutto il mondo si è assistito a una generale semplificazione dei sistemi colturali e della rotazione. Ciò ha avuto effetti negativi su una serie di impatti ambientali e sociali: maggiore dipendenza da apporti chimici come fertilizzanti e pesticidi (Mortensen e Smith, 2020; van der Werf et al., 2020) , perdita di biodiversità e riduzione del ciclo dei nutrienti (Goglio et al., 2017; Tuomisto et al., 2012) . Pertanto, nel 1971 è stata avviata una specifica sperimentazione di campo per valutare gli effetti della rotazione sulle prestazioni colturali presso l'Azienda Sperimentale del Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali (Papiano, 42,96 N, 12,38 E, 163 m slm) su terreni pianeggianti in condizioni di irrigazione a pioggia. L'esperimento è ancora in corso. L'obiettivo dell'esperimento è confrontare diverse rotazioni con frumento invernale continuo ( Triticum aestivum L.). Da allora, il disegno sperimentale è stato modificato in diverse occasioni. Dall'inizio del progetto LegumES, le rotazioni basate sui legumi (fava ( Vicia faba var. minor L.)-frumento invernale e ceci ( Cicer arietinum L.)-pisello da foraggio ( Lathyrus sativus Lam.)-frumento) con due livelli di fertilizzazione azotata per il frumento (0, 150 kg di N ha -1 ) (vw 0, vw 150, cw-fp-w 0, cw-fp-w 150)) saranno valutate in confronto al frumento continuo (w150) con 150 kg di N ha -1 e a un girasole-frumento con 150 kg di N ha -1 (sw 150), che sono rotazioni comuni nella zona.

Obiettivi

Gli obiettivi principali di questo studio pilota sono valutare e dimostrare i benefici complessivi delle leguminose nella rotazione colturale in zone a clima mediterraneo, in assenza di pioggia. Questi obiettivi consentiranno di quantificare i benefici in termini di sostenibilità ambientale (SE) dovuti alla presenza di fava, ceci e pisello da foraggio nella rotazione e di confrontarne le prestazioni complessive con la rotazione comune nella zona (girasole, grano).

Gli obiettivi specifici sono:

Valutare la resa della coltura di leguminose nella rotazione

Valutare la resa della coltura cerealicola dopo la leguminosa nella rotazione

Valutare l'impatto ambientale dei legumi in un sistema colturale

Valutare come la disponibilità di N, P e K è influenzata dai legumi

Valutare i benefici della fissazione biologica dell'N nei sistemi colturali

Valutare come la fertilità del suolo è influenzata dai legumi

Valutare come la stabilità degli aggregati è influenzata dai legumi nella rotazione

Descrizione del lavoro

Questo studio pilota si compone di 4 attività principali. Le attività 12.2 sono finanziate da fonti di finanziamento in corso. Le attività 12.2-12.5 sono finanziate specificamente dal progetto LegumES.

1)      Raccolta dati delle prove sul campo

2)      Gestione colturale della prova di campo

3)      Monitoraggio della biomassa e della resa

4)      Monitoraggio dei dati del suolo

5)      Osservazioni fenologiche

6)      Osservazioni sulla gestione delle colture

PS Task 12.1 Raccolta dati sul campo

La sperimentazione di rotazione è stata avviata nel 1974, ma nel tempo sono state apportate diverse modifiche, ridefinendone gli obiettivi e le finalità. Le rotazioni che saranno considerate nell'ambito della sperimentazione LegumES includono la rotazione continua del frumento con 150 kg ha-1 di N, la rotazione girasole-frumento con 150 kg ha-1 per il frumento, e la rotazione fava-frumento con 150 kg ha-1 di N per il frumento. I dati relativi alla biomassa e alla resa, insieme ai dati di analisi del suolo, saranno raccolti e organizzati per il progetto LegumES.

PS Task 12.2 Gestione delle colture nella prova sul campo

La gestione colturale della prova di campo sarà effettuata sulla base di un protocollo stabilito man mano che le diverse rotazioni sono state stabilite (Bonciarelli et al., 2016) e qui brevemente riassunto. Tutte le colture sono state gestite utilizzando sia pesticidi che fertilizzanti minerali come nell'agricoltura convenzionale. Per tutte le rotazioni, tutte le fasi vengono coltivate simultaneamente ogni anno, per un totale di 66 parcelle (33 parcelle per ciascuna delle 33 possibili sequenze colturali con due livelli di gestione dei residui) in ciascuno dei tre blocchi (198 parcelle in totale), disposte secondo uno schema a parcelle separate, con gestione dei residui colturali sulle parcelle principali e rotazioni colturali/fertilizzanti sulle sottoparcelle (24 m² ciascuna ). Questa gestione colturale sarà effettuata anche per la nuova rotazione che verrà stabilita: fava-frumento con 0 kg di ha -1 per il frumento, cece-frumento-pisello-frumento con 150 kg di N ha -1 per il frumento e con 0 kg ha -1 di N per la coltura del frumento.

PS Task 12.3 Monitoraggio della biomassa e della resa

Il monitoraggio della biomassa e della resa è stato effettuato raccogliendo la biomassa raccolta meccanicamente e la resa in granella utilizzando una mietitrebbia combinata su scala pilota, ad eccezione delle colture estive (ad esempio, girasole) in cui ogni pianta è stata raccolta manualmente (Bonciarelli et al., 2016) . Dopo aver misurato il peso dei residui e la resa in granella, è stato prelevato un campione di <200 g per misurare la biomassa e l'umidità della resa. Il contenuto di umidità della biomassa e della resa è stato stimato come differenza tra il peso secco e quello fresco del campione che è stato precedentemente essiccato in forno a 100 °C per almeno 48 ore.

PS Task 12.4 Analisi dei dati del suolo

Per ciascuna parcella (24 m 2 ), sono stati prelevati casualmente due campioni di terreno a diverse profondità (0-15 cm, 15-30 cm) che sono stati poi miscelati per formare un campione misto di peso umido inferiore a 500. Il campionamento del terreno sarà effettuato dopo la raccolta di tutte le colture presenti nella prova. Per ogni campione misto saranno effettuate le seguenti analisi fisiche e chimiche: C organico con (Wikley-Black) (RI, 1999) , P scambiabile (metodo Olsen), K scambiabile (metodo di assorbimento atomico), N ammoniacale (metodo spettrofotometrico con reattivo di Nessler), N nitrico (metodo spettrofotometrico con salicilato di sodio), N totale  metodo Kieldahl, capacità di scambio cationico (RI, 1999) e stabilità degli aggregati del suolo (Le Bissonnais, 2016) . Il campionamento del terreno è stato effettuato con il metodo della densità apparente sul profilo (0-30 cm) utilizzando il metodo della carota (Blake, 1965) . All'inizio dell'esperimento, la granulometria del terreno sarà misurata con il metodo gravimetrico.

PS Task 12.5 Osservazioni fenologiche

Saranno effettuate osservazioni fenologiche in relazione alla data di semina, emergenza, inizio spigatura/fioritura, fine spigatura/fioritura, raccolto per tutte le colture presenti nelle rotazioni chiave identificate ( vw 0, vw 150, cw-fp-w 0, cw-fp-w 150, vw 150, s-w150).

PS Task 12.6 Osservazioni sulla gestione delle colture

Per ogni appezzamento, verrà registrata la gestione colturale. Ciò include data e tipo di lavorazioni del terreno, interventi di fertilizzazione, trattamenti fitosanitari, semina e raccolta.   Per quanto riguarda gli interventi di fertilizzazione, verranno registrati tipo e quantità di fertilizzante e fitosanitari (Bonciarelli et al., 2016) .