Aspetti agronomici delle prove MESCOSAGR Portici 15062009 Mariana

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Aspetti agronomici delle prove MESCOSAGR Portici 15/06/2009 Mariana AMATO Giuseppe CELANO Francesco ALLUVIONE Chiara

Aspetti agronomici delle prove MESCOSAGR Portici 15/06/2009 Mariana AMATO Giuseppe CELANO Francesco ALLUVIONE Chiara BERTORA Carlo GRIGNANI Laura ZAVATTARO Massimo FAGNANO Nunzio FIORENTINO Fabrizio QUAGLIETTA Rosa RUSSO

Obiettivo delle sperimentazioni Incrementare il C organico del suolo Ø attraverso un’opportuna gestione agronomica

Obiettivo delle sperimentazioni Incrementare il C organico del suolo Ø attraverso un’opportuna gestione agronomica delle colture Ø mantenendo i livelli produttivi delle tecniche tradizionali Ø in diverse condizioni pedo-climatiche di pieno campo … fornendo il complesso di risultati sperimentali utili per gli approfondimenti specifici (fisica e chimica del suolo, microbiologia, emissioni gassose)

Strumenti agronomici per il sequestro del C nel suolo Aspetti della gestione agronomica presi

Strumenti agronomici per il sequestro del C nel suolo Aspetti della gestione agronomica presi in considerazione: • lavorazione del suolo • fertilizzazione • sovescio intercoltura • utilizzo di molecole innovative in grado di contribuire alla stabilizzazione della s. o. del suolo

M&M - Agroecosistemi di riferimento • Condizioni pedo-climatiche Località Altitudine slm] [m Tessitura p.

M&M - Agroecosistemi di riferimento • Condizioni pedo-climatiche Località Altitudine slm] [m Tessitura p. H C org [%] Torino (TO) 232 Franco limoso 8. 1 1. 2 Napoli (NA) 39 Franco argilloso 7. 4 1. 0 Potenza (PZ) 65 Franco-limo argilloso 8. 1 1. 1 • Colture (variazione dei trattamenti valutati con le colture) • mais e frumenti: TO e NA • sorgo: PZ (2007 -2008) (2006 -2008)

M&M Trattamenti (1) MAIS e SORGO (TO, NA e PZ) Valutazione di diverse tecniche

M&M Trattamenti (1) MAIS e SORGO (TO, NA e PZ) Valutazione di diverse tecniche colturali e matrici come fonte di carbonio al suolo Trattamento Lavorazione suolo Fertilizzante Apporto N Coltura aratura urea 130 MAIS, SORGO minima lav. urea 130 MAIS COM 1 aratura compost 130 MAIS, SORGO COM 2 aratura compost 260 MAIS, SORGO SOV aratura sovescio veccia (130) MAIS CONTR aratura / 0 MAIS, SORGO TRA (riferimento) MIN [kg N ha-1]

M & M – Compost distribuito (TO) 2006 2007 2008 Sostanza secca [%] 56.

M & M – Compost distribuito (TO) 2006 2007 2008 Sostanza secca [%] 56. 9 61. 0 61. 6 Sostanza organica [% ss] 52. 1 51. 1 45. 4 C organico [% ss] 30. 2 25. 6 22. 7 NDF [% ss] 35. 76 33. 9 30. 5 ADF [% ss] 23. 36 23. 2 21. 1 ADL [% ss] 12. 77 11. 2 12. 7 Ceneri [% ss] 33. 7 39. 1 47. 9 1. 9 2. 1 2. 3 23. 7 12. 2 9. 8 5. 7 7. 3 4. 9 C apportato [kg ha-1] 1729 1877 1123 N apporto [kg ha-1 ] 109 154 110 N totale [% ss] C: N Quantità distribuita [Mg ss ha-1] Compost: progressivamente più maturo negli anni

M&M- Trattamenti (2) FRUMENTO (TO e NA) Trattamento NOPOR (riferimento) POR Lavorazione Fertilizzante suolo

M&M- Trattamenti (2) FRUMENTO (TO e NA) Trattamento NOPOR (riferimento) POR Lavorazione Fertilizzante suolo aratura Metalloporfirine Urea 0 (130 kg N ha-1) Urea (130 kg N ha-1) 1 g/m 2 -emergenza pre

M&M – Rilievi sulle colture • produzione (mais, frumento, sorgo) • asporto azoto (mais,

M&M – Rilievi sulle colture • produzione (mais, frumento, sorgo) • asporto azoto (mais, frumento, sorgo) • azoto minerale nel suolo (mais, sorgo) • sequestro del C nelle porzioni epigee ed ipogee (mais e sorgo) • ricambio del C ipogeo (sorgo) • . . • 180 -210 cm;

M&M - Approfondimenti • Misure gassose (TO, NA e PZ) • Isotopia per studio

M&M - Approfondimenti • Misure gassose (TO, NA e PZ) • Isotopia per studio dinamica N e C (TO, NA, PZ) • Fito-tossicità compost (TO e NA) • Mineralizzazione potenziale compost (TO e NA) • Ruolo delle porzioni ipogee nel sequestro del C (PZ) • Evoluzione della fertilità fisica del suolo

Produzioni mais Interazione Località x Anni x Trattamenti (P=0. 0006) NA TO

Produzioni mais Interazione Località x Anni x Trattamenti (P=0. 0006) NA TO

Asporti azotati mais Interazione Località x Anni x Trattamenti (P≤ 0. 0001) NA TO

Asporti azotati mais Interazione Località x Anni x Trattamenti (P≤ 0. 0001) NA TO

M & M – Approfondimento test di fitotossicità Obiettivi: • valutazione del possibile effetto

M & M – Approfondimento test di fitotossicità Obiettivi: • valutazione del possibile effetto fitotossico del compost • valutazione di una possibile diversa espressione della fitotossicità a seconda del suolo (spiegazione diverso comportamento COM 1 -2 fra TO e NA)

M & M – Approfondimento test di fitotossicità • TEST IN VASO (Astori, 1998)

M & M – Approfondimento test di fitotossicità • TEST IN VASO (Astori, 1998) : Lactuca sativa (L. ) • TRATTAMENTI: 2 suoli (TO e NA) x 6 dosi (x 4 ripetizioni) • DOSI COMPOST: [t/ha] [g/kg suolo] 0 0 10 2. 2 20 4. 4 50 10. 9 100 21. 8 150 32. 7 • RISPOSTA: peso secco piantine dopo 30 giorni

Risultati – test di fitotossicità Assenza di una relazione dose risposta: • possiamo escludere

Risultati – test di fitotossicità Assenza di una relazione dose risposta: • possiamo escludere fitotossicità compost nei due suoli • bassa mineralizzazione del compost

Azoto minerale nel suolo – mais N totale nel suolo (TO 2006) • Bassa

Azoto minerale nel suolo – mais N totale nel suolo (TO 2006) • Bassa mineralizzazione del compost • Riduzione disponibilità N nel suolo in 0 N e COM 1 -2 alla raccolta

Azoto minerale nel suolo – mais N totale nel suolo alla raccolta Effetto medio

Azoto minerale nel suolo – mais N totale nel suolo alla raccolta Effetto medio dei trattamenti • N minerale superiore a NA: possibile ritardo della mineralizzazione • Ridotta mineralizzazione del compost

Azoto minerale nel suolo – mais N ammoniacale nel suolo alla raccolta Effetto medio

Azoto minerale nel suolo – mais N ammoniacale nel suolo alla raccolta Effetto medio dei trattamenti N-NH 4+: • rappresenta quasi la metà dell’N minerale a NA (suolo asfittico con minore mineralizzazione? ) • è insignificante a TO

Bilancio dell’azoto - mais Obiettivo: • comprendere le dinamiche influenzano la disponibilità dell’N apportato

Bilancio dell’azoto - mais Obiettivo: • comprendere le dinamiche influenzano la disponibilità dell’N apportato nei diversi trattamenti • interpretare le produzioni e gli asporti azotati osservati Bilancio N = N mineralizzazione + N fertilizzante – N asportato

Stima della mineralizzazione dell’ N organico (Shepherd et al. 1996 ) BILANCIO DELL’ AZOTO

Stima della mineralizzazione dell’ N organico (Shepherd et al. 1996 ) BILANCIO DELL’ AZOTO TESTIMONE NON CONCIMATO N mineralizzazione = N asportato + N raccolta – N semina Perdite per lisciviazione e volatilizzazione assunte pari a 0 (ambiente mediterraneo in un ciclo primaverile estivo) 2006 2007 2008 (kg N ha-1) TO 235 146 114 NA 173 50 69

Bilancio dell’azoto - mais TO NA

Bilancio dell’azoto - mais TO NA

Efficienza della concimazione con urea o compost: valori cumulati sul triennio Urea TO NA

Efficienza della concimazione con urea o compost: valori cumulati sul triennio Urea TO NA Compost kg N asporto/kg N 1. 6 fertilizzazione 1. 2 1. 4 (87%) kg N asporto/kg N 0. 4 disponibilità 0. 4 0. 3 (75%) 0. 4 (33%) 0. 1 (25%)

Produzioni sorgo a b c a ab bc d c

Produzioni sorgo a b c a ab bc d c

M&M – Approfondimento radici PRELIEVO RADICI METODO DEL CAROTAGGIO Ø 2 PRELIEVI FILA-INTERFILA Ø

M&M – Approfondimento radici PRELIEVO RADICI METODO DEL CAROTAGGIO Ø 2 PRELIEVI FILA-INTERFILA Ø INTERVALLI PROFONDITA’ • 0 -15 cm; • 15 -30 cm; • 30 -50 cm; • . . • 180 -210 cm;

Biomassa radicale sorgo

Biomassa radicale sorgo

M&M – Approfondimento radici APPLICAZIONE STRUMENTAZIONI üVisualizzazione Strutture Radicali 3 8 MINIRIZOTRONI - 4

M&M – Approfondimento radici APPLICAZIONE STRUMENTAZIONI üVisualizzazione Strutture Radicali 3 8 MINIRIZOTRONI - 4 FILA - 4 INTERFILA CPT 2 20 0 cm 23° 60 cm

M&M – Approfondimento radici q Studio del turnover radicale 1, 8 cm POSIZIONE MONITORATA

M&M – Approfondimento radici q Studio del turnover radicale 1, 8 cm POSIZIONE MONITORATA NEL TEMPO Superficie ispezionata 2, 43 cm 2 1, 35 cm T 4 -03 -07 -07 -S 3 T 4 -13 -07 -07 -S 3 T 4 -06 -07 -07 -S 3 T 4 -20 -07 -07 -S 3 T 4 -10 -07 -07 -S 3 T 4 -23 -07 -07 -S 3

Risultati – Approfondimento radici 2, 0 TRA 2 CPT 2 1, 5 RLD cm/cm

Risultati – Approfondimento radici 2, 0 TRA 2 CPT 2 1, 5 RLD cm/cm 2 1, 5 1, 0 totali 0, 5 bianche RLD cm/cm 2 0, 0 0 1 Giorni dalla Semina bianche totali 0, 5 0 0 50 Giorni dalla Semina 100 50 100 150

Risultati – Approfondimento radici Radici totali minirizotrone TRA 0 -60 cm 2, 0 CPT

Risultati – Approfondimento radici Radici totali minirizotrone TRA 0 -60 cm 2, 0 CPT 2 0 -60 cm RLD cm/cm 2 1, 5 1, 0 0, 5 0, 0 0 50 100 Giorni dalla Semina 150

M&M- Trattamenti FRUMENTO (TO e NA) Lavorazione suolo Fertilizzante Metalloporfirine NOPOR (riferimento) aratura urea

M&M- Trattamenti FRUMENTO (TO e NA) Lavorazione suolo Fertilizzante Metalloporfirine NOPOR (riferimento) aratura urea 0 POR aratura urea 1 g/m 2 pre-emergenza Trattamento

Produzioni frumento Interazioni Significative Località x Anni x POR • Diversa fertilità fra i

Produzioni frumento Interazioni Significative Località x Anni x POR • Diversa fertilità fra i suoli • Assenza di differenze fra trattamenti

M&M – Approfondimento fertilità fisica • granulometria suolo e aggregati • carbonati • C

M&M – Approfondimento fertilità fisica • granulometria suolo e aggregati • carbonati • C e N suolo e aggregati (10 -5, 5 -2, <2 mm) • densità apparente (10 -5, 5 -2, <2 mm)

M&M – Approfondimento fertilità fisica • curva di ritenzione (vasca Stachman) • curva di

M&M – Approfondimento fertilità fisica • curva di ritenzione (vasca Stachman) • curva di ritenzione (piastre Richards) • infiltrazione con infiltrometro a tensione

M&M – Approfondimento fertilità fisica • penetrografia 0 -30 (accompagnata di umidità suolo) •

M&M – Approfondimento fertilità fisica • penetrografia 0 -30 (accompagnata di umidità suolo) • stabilità degli aggregati • micromorfometria (10 -5, 5 -2, <2 mm)

Fertilità fisica Ripartizione fra gli aggregati – TO (2008) MIN tende a stabilizzare (aggregati

Fertilità fisica Ripartizione fra gli aggregati – TO (2008) MIN tende a stabilizzare (aggregati di maggiori dimensioni) in modo uniforme gli aggregati in tutto il suolo (minore variabilità)

Fertilità fisica Infiltrometria - NA • COM 1, SOV e MIN incrementano la velocità

Fertilità fisica Infiltrometria - NA • COM 1, SOV e MIN incrementano la velocità di infiltrazione dell’acqua a basse tensioni • Le analisi del diametro degli aggregati stabili all’acqua e delle caratteristiche idrologiche dei suoli sono in corso di svolgimento

CONCLUSIONI ü Compost: o o o o capacità di immobilizzare C e N nel

CONCLUSIONI ü Compost: o o o o capacità di immobilizzare C e N nel suolo diverso comportamento nei suoli ridotta mineralizzazione richiede una valutazione sul lungo periodo della capacità del compost di sopperire alla nutrizione azotata delle colture effetto concimante variabile (20 -80% equivalente urea) compost simile a concime a lento rilascio ? miglioramento della fertilità fisica suolo (infiltrometria) stimolo sviluppo radicale ü Veccia: o miglioramento della fertilità fisica suolo (infiltrometria) o capacità di sopperire alla fertilizzazione del mais simile all’urea

CONCLUSIONI – MAIS e SORGO ü Minima lavorazione: o miglioramento della fertilità fisica del

CONCLUSIONI – MAIS e SORGO ü Minima lavorazione: o miglioramento della fertilità fisica del suolo (infiltrometria, dimensioni aggregati) o capacità di sequestrare C nel suolo o capacità di mantenere le produzioni pari alla tesi con aratura

CONCLUSIONI – FRUMENTO ü POR: o assenza di differenze fra il frumento tradizionale e

CONCLUSIONI – FRUMENTO ü POR: o assenza di differenze fra il frumento tradizionale e quello trattato con metallo-porfirine sia in termini produttivi che di asporti N

Prove in corso – Valutazioni fertilità residua Verifica dell’ effetto residuo dei trattamenti effettuati

Prove in corso – Valutazioni fertilità residua Verifica dell’ effetto residuo dei trattamenti effettuati nel triennio 2006 -2008 su: • Produzione di silomais • Asportazioni di azoto della coltura • Mineralizzazione dell’ N organico del suolo (bilancio del testimone non concimato applicato a diversi momenti del ciclo colturale) • Dinamica di accumulo del N del compost nella s. o. del suolo: valutazione dell’effetto residuo e verifica della validità dei modelli di interpretazione proposti

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

Azoto minerale nel suolo – mais (TO) Nitrati nel suolo (2008)

Azoto minerale nel suolo – mais (TO) Nitrati nel suolo (2008)

Dinamica di accumulo di C nel suolo - NA La mettiamo o no? Positivo

Dinamica di accumulo di C nel suolo - NA La mettiamo o no? Positivo incremento del C organico in COM 1 -2 e MIN, tendenza in SOV

Dinamica di accumulo dell’N La mettiamo o no? nel suolo - NA Confermata la

Dinamica di accumulo dell’N La mettiamo o no? nel suolo - NA Confermata la ridotta mineralizzazione del compost Rapida mineralizzazione della veccia La minima lavorazione favorisce la conservazione del N nel suolo

Asporti azotati mais • Asporti decrescenti nel tempo (come produzioni) • COM 1 -2:

Asporti azotati mais • Asporti decrescenti nel tempo (come produzioni) • COM 1 -2: • TO: asporti non diversi da TRA, ma tendenza verso riduzione • NA: riduzione degli asporti legata a minore produzione • MIN e SOV: asporti non diversi da TRA

M & M – Approfondimento prova di mineralizzazione potenziale compost Verificare se l’effetto del

M & M – Approfondimento prova di mineralizzazione potenziale compost Verificare se l’effetto del compost sulle produzioni di mais di Torino e Napoli è attribuibile alle differenze fra suoli Obiettivi: • Stima dell’effetto dei diversi suoli e trattamenti di fertilizzazione sulla mineralizzazione netta dell’N organico • Stima N potenzialmente mineralizzabile e K mineralizzazione • Stima dell’ “effetto pianta” sulle dinamiche di mineralizzazione • Definizione di un protocollo sperimentale alternativo a quello normalmente utilizzato

M & M – Approfondimento prova di mineralizzazione potenziale compost TESI A CONFRONTO: (2

M & M – Approfondimento prova di mineralizzazione potenziale compost TESI A CONFRONTO: (2 TERRENI x 3 TRATTAMENTI x 3 RIPETIZIONI) TERRENI TRATTAMENTI Franco-limoso (Torino) Franco-Argilloso (Napoli) Compost Concime minerale Controllo non concimato SISTEMA PIANTA: Lolium Perenne EPOCHE DI PRELIEVO: 0, 1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 24 SETTIMANE DALL’ INIZIO DELLA PROVA FUNZIONE DI RIFERIMENTO PER LA STIMA DEI PARAMETRI DI MINERALIZZAZIONE N min (t) = N fast [1 – exp(- k fast t)] + N slow [1 – exp(-k slow t)]

PARAMETRI CLIMATICI T°C = 30 °C UR (ARIA) = 75 % I VASETTI SONO

PARAMETRI CLIMATICI T°C = 30 °C UR (ARIA) = 75 % I VASETTI SONO TENUTI A CAPACITA’ DI CAMPO CON IL METODO DELLA PESATA Campionamento METODO UFFICIALE (Wang et al. , 2003) CONFRONTATO CON METODO DISTRUTTIVO

M&M – Lavorazioni e qualità fisica del suolo Lavorazione principale Aratura Discissura Discatura Fresatura

M&M – Lavorazioni e qualità fisica del suolo Lavorazione principale Aratura Discissura Discatura Fresatura X Lavorazione complementare Discatura Fresatura Penetrometro Sonico, Distribzuione dimensionale pori (F. Terribile) Dimensione aggregati stabili all’acqua (A. Piccolo) Umidità %; N e C; Densità Apparente (M. Fagnano).

Bilancio dell’azoto - TO • Surplus in COM 1 pari agli altri trattamenti fertilizzati:

Bilancio dell’azoto - TO • Surplus in COM 1 pari agli altri trattamenti fertilizzati: questo spiega l’assenza di differenze in termini di produzioni e asporti • Surplus in COM 2 indice di una lenta mineralizzazione del compost • Surplus tendono a diminuire nel tempo: riduzione fertilità suolo

Bilancio dell’azoto - NA • Surplus in COM 1 superiore o pari all’N apportato:

Bilancio dell’azoto - NA • Surplus in COM 1 superiore o pari all’N apportato: riduzione produzioni e asporti rispetto agli altri trattamenti fertilizzati • Differenza fra COM 1 e COM 2 pari alla differenza di N apportato • Surplus più costanti nel tempo rispetto a TO; 0 N = mineraliz s. o.

Risultati produttivi – mais (TO) Produzione di silomais Interazione Località x Anni x Trattamenti

Risultati produttivi – mais (TO) Produzione di silomais Interazione Località x Anni x Trattamenti (P=0. 0006) • Produzioni decrescenti nel tempo • COM 1 -2: produzioni non diverse da TRA, ma tendenza verso riduzione • MIN: produzioni inizialmente più basse, ma recupera

Risultati produttivi – mais (NA) Produzione di silomais • Produzioni decresenti nel tempo •

Risultati produttivi – mais (NA) Produzione di silomais • Produzioni decresenti nel tempo • COM 1 -2: riduzione delle produzioni, ma progressivo recupero nel tempo • MIN e SOV: non diversi da TRA

Asporti azotati – mais (TO) Asporto silomais Interazione Località x Anni x Trattamenti (P≤

Asporti azotati – mais (TO) Asporto silomais Interazione Località x Anni x Trattamenti (P≤ 0. 0001) • Asporti decrescenti nel tempo (come produzioni) • COM 1 -2: asporti non diversi da TRA, ma tendenza verso riduzione • MIN e SOV: produzioni non diversi da TRA

Asporti azotati – mais (NA) Asporto silomais • Asporti simili fra le due località,

Asporti azotati – mais (NA) Asporto silomais • Asporti simili fra le due località, ma a NA presenza effetto trattamento COM 1 -2 • COM 1 -2: nel tempo recuperano i minori asporti rispetto agli altri trattamenti

Produzioni sorgo

Produzioni sorgo

Fissazione C nella biomassa – sorgo

Fissazione C nella biomassa – sorgo

Asporti azotati sorgo

Asporti azotati sorgo

Produzioni mais • Produzioni decrescenti nel tempo in entrambe le località • COM 1

Produzioni mais • Produzioni decrescenti nel tempo in entrambe le località • COM 1 -2: − TO: produzioni non diverse da TRA, ma tendenza verso riduzione − NA: riduzione delle produzioni, ma progressivo recupero nel tempo • MIN: − TO: produzioni inizialmente più basse, ma recupera − NA: produzioni non diverse da TRA • SOV: produzioni non diverse da TRA in entrambe le località

CONCLUSIONI – Approfondimento radici ü La produzione di biomassa epigea è risultata notevole con

CONCLUSIONI – Approfondimento radici ü La produzione di biomassa epigea è risultata notevole con il trattamenti che prevedevano apporto di azoto prontamente disponibile (minerale) o in elevata quantità (azoto organico 260 unità). ü L’apporto di azoto sotto forma organica ha evidenziato un effetto sullo stato nutrizionale e sulla produzione di biomassa più lento rispetto alla concimazione minerale. ü L’apparato radicale del sorgo è risultato costituire un notevole sink di carbonio, presentando strutture fino a 200 cm di profondità, ed un elevato accumulo di biomassa, anche nelle strutture più fini. La maggiore densità di lunghezza radicale per le radici fini si è riscontrata nello strato arato, e la densità di biomassa nei primi 60 cm di suolo. ü Il trattamento concimato con 260 unità di azoto sotto forma di compost vegetale ha mostrato una maggiore produzione di radici fini, ed un maggiore tasso di conversione delle radici fini in radici mature rispetto al trattamento con 130 unità di azoto minerale.

CONCLUSIONI – Approfondimento radici ü La concimazione azotata, oltre ad aumentare la biomassa epigea

CONCLUSIONI – Approfondimento radici ü La concimazione azotata, oltre ad aumentare la biomassa epigea accresce anche il sequestro di carbonio nelle porzioni ipogee della pianta, ed incrementa la trasformazione delle radici fini, appartenenti al compartimento più labile del carbonio conservato nelle strutture vegetali, in radici più mature. ü Le radici hanno mostrato di permanere nel suolo alcuni mesi dopo la raccolta, quindi il loro contributo alla sottrazione di CO 2 va valutato su tempi più lunghi rispetto alle porzioni epigee. ü La coltura del sorgo è capace di sequestrare velocemente carbonio dall’atmosfera, con produzioni di biomassa fino a circa 20 tonellate ad ha. La tecnica colturale può significativamente influenzare la capacità di sequestro in tutti i comparti e variarne la dinamica di accumulo.

Produzioni frumento Interazioni Anni x POR Positiva assenza di un chiaro effetto sulle produzioni

Produzioni frumento Interazioni Anni x POR Positiva assenza di un chiaro effetto sulle produzioni

Asporti azotati frumento NA Possibile riduzione dell’aporto N della granella in POR

Asporti azotati frumento NA Possibile riduzione dell’aporto N della granella in POR

Asporti azotati frumento TO

Asporti azotati frumento TO

Fertilità fisica Densità – TO (2008) • La densità aumenta passando dall’orizzonte 0 -15

Fertilità fisica Densità – TO (2008) • La densità aumenta passando dall’orizzonte 0 -15 al 15 -30 • Come atteso, minore densità nei suoli arati