UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SASSARI Dipartimento di Agraria
Corso di Laurea Triennale in Scienze e Tecnologie Agrarie
Coltivazione del carciofo Spinoso sardo (Cynara scolymus) in coltura forzata: dinamica della mineralizzazione nella
fase di transizione verso il regime biologico
Relatrice:
Dott.ssa Paola A. Deligios
Correlatori:
Prof. Luigi Ledda
Dott.ssa Maria Teresa Tiloca
Elaborato finale di:
Michela Pinna
Anno accademico 2019/2020
1 1. INTRODUZIONE
Negli ultimi decenni l’intensificazione in ambito agricolo ha determinato un aumento della produttività dei sistemi agricoli, a garanzia della sicurezza alimentare per una popolazione mondiale sempre in crescita.
Tale sistema di produzione, volto ad aumentare il numero di colture sullo stesso terreno o ad aumentare le rese delle produzioni per unità di superficie, ha determinato nel lungo periodo alcuni effetti negativi sugli agroecosistemi. Tra questi si menzionano: la riduzione della biodiversità, determinata dal maggior impiego di input esterni con conseguente alterazione della sostenibilità agronomico-ambientale dei sistemi agricoli; la diminuzione del contenuto in sostanza organica dei suoli, con conseguente generale riduzione della fertilità e ripercussioni sui principali servizi ecosistemici di supporting e regulating e un maggior inquinamento ambientale, con scarsa resilienza del sistema agricolo nei confronti del cambiamento climatico (Hasanuzzaman et al. 2016, Tamburini et al. 2016).
Al fine di garantire la tutela della produttività del suolo nel lungo periodo è necessario riuscire a combinare un’agricoltura intensiva e produttiva con alti performance ambientali (Buckwell et al. 2014). Questo comporta un miglioramento nell’efficienza d’uso delle risorse che si esprime nel concetto più ampio di sostenibilità. Obiettivo dell’agricoltura sostenibile è soddisfare il fabbisogno attuale, alimentare e non, senza compromettere la capacità per le generazioni future di soddisfare a loro volta il proprio fabbisogno (Agricultural Sustainability Institute).
In questo contesto il metodo di produzione biologica, riconosciuto a livello comunitario, rappresenta una forma di gestione agricola sostenibile che combina il mantenimento e miglioramento dello stato di salute e fertilità del suolo, escludendo l’uso di prodotti chimici di sintesi (pesticidi e diserbanti) a vantaggio della biodiversità e dell’equilibrio agroecologico, motore della resilienza nel tempo degli agroecosistemi.
Il concetto di sostenibilità, derivante dall’applicazione dei principi dell’agricoltura biologica, non è sempre di facile definizione e va inteso come il risultato della dialettica tra tre sistemi:
economia, ambiente e società (Bolin, 2003). Esistono tuttavia degli indicatori capaci di monitorare le performance ambientali dei sistemi produttivi gestiti in regime biologico. Fra questi, l’evoluzione del contenuto di sostanza organica del suolo ne rappresenta uno e la sua valutazione avviene mediante il monitoraggio dalla % di carbonio organico al netto dei processi di respirazione.
2 Obiettivo dell’attività condotta nel tirocinio è stato quello di valutare l’evoluzione del contenuto in sostanza organica del suolo, in seguito al cambiamento di gestione agronomica da sistema convenzionale verso il regime biologico.
2. ATTIVITÀ SVOLTA
L’attività di tirocinio è stata svolta presso l’azienda agricola Sarciofo, una realtà aziendale a conduzione familiare ubicata nell’agro del comune di Uri, di proprietà del signor Giovanni Simula, a partire dall’estate 2020.
Sarciofo è un’azienda agricola ad ordinamento orticolo, della superficie complessiva di 14 ha, dedita alla coltivazione del carciofo e coinvolta nel progetto di trasferimento tecnologico Cluster TOP-DOWN “CarBio”, finanziato da Sardegna Ricerche nell’ambito del POR FESR Sardegna 2014-2020.
Il progetto, della durata di 36 mesi, ha avuto come obiettivo principale quello di aumentare la competitività delle imprese cinaricole partecipanti, attraverso l’introduzione in azienda di innovative tecniche agronomiche basate sui principi dell’agricoltura biologica per ottenere e proporre sul mercato un prodotto fresco o semilavorato, ottenuto secondo protocolli di coltivazione in regime biologico.
L’azienda Sarciofo ha da subito manifestato interesse ad innovare il proprio sistema colturale carcioficolo, per migliorare la sostenibilità del sistema orticolo attraverso pratiche agronomiche che puntino al mantenimento della fertilità del suolo nel lungo periodo; a ridurre l’utilizzo di input esterni quali diserbanti e fitofarmaci, con benefici economici e ambientali per l’imprenditore agricolo, a garanzia per il consumatore di un prodotto coltivato nel rispetto dell’ambiente e caratterizzato da basso residuo.
2.1 Materiali e metodi
Le operazioni di impianto della carciofaia nell’azienda Sarciofo sono iniziate nel luglio del 2020 in maniera completamente meccanizzata, con l’ausilio di una trapiantatrice trainata che consentiva la localizzazione degli ovoli secondo un sesto d’impianto di 60 cm lungo le file e 150 cm nell’interfila.
Le attività condotte hanno previsto un monitoraggio di due dispositivi sperimentali a confronto, un sistema convenzionale e uno in transizione verso il regime biologico. Il sistema convenzionale è stato gestito secondo le tradizionali pratiche agronomiche della
3 carcioficoltura sarda, che prevedono la concimazione minerale di fondo e in copertura, abbinata alle tecniche di diserbo chimico e gestione dei parassiti con mezzi fitoiatrici convenzionali. Inoltre, è stata adottata una gestione dei residui colturali che prevedeva l’interramento, poco prima dell’impianto (maggio), allo stadio di senescenza. Invece nel sistema in transizione è stato adottato un protocollo di gestione alternativo, che prevede la sostituzione dei concimi chimici con la semina di una coltura di copertura o cover crop di pisello proteico (Pisum sativum L.) e una gestione dei residui colturali (residui di carciofo e cover crop) anticipata rispetto allo stadio di senescenza della coltura effettuata alla fine della raccolta commerciale dei capolini (aprile). Inoltre, sono state abbinate tecniche agronomiche di diserbo meccanico e trattamenti con micoparassiti per il contenimento delle principali patologie.
Nei sistemi a confronto, nell’agosto dello stesso anno, sono state inserite delle camere di esclusione radicale in PVC secondo la metodologia di Alberti et al. (2010) e dei collari per il monitoraggio della respirazione del suolo, che è avvenuto a cadenza settimanale mediante l’ausilio dello strumento EGM 4 PP Systems. In contemporanea è stata anche monitorata la temperatura e l’umidità del suolo tramite il TDR 300 della FieldScout.
Inoltre, durante il ciclo colturale del carciofo, a partire dall’emissione dei capolini di primo ordine, sono stati effettuati anche dei rilievi di tipo agronomico che hanno consentito di determinare il numero medio di capolini (I, II e ordini successivi) per ettaro. I rilievi sono stati condotti su aree di saggio determinate casualmente sui dispositivi sperimentali, contenenti ciascuna sei piante secondo un dispositivo sperimentale a blocchi randomizzati con quattro repliche.
3. RISULTATI
3.1 Dinamica della respirazione del suolo
Nel grafico 1, sotto riportato, è evidenziato l’andamento della respirazione del suolo per i due dispositivi a confronto, per il periodo di monitoraggio seguito durante l’attività di tirocinio.
In rosso viene riportato l’andamento del flusso di respirazione eterotrofa del suolo per il sistema in gestione convenzionale, mentre in verde quello del sistema in transizione verso il sistema in biologico.
4 Grafico 1: Andamento della respirazione del suolo nei due dispositivi a confronto
Dal grafico si evince come la respirazione del suolo sia influenzata dall’andamento stagionale, nello specifico dalla dinamica della temperatura e dell’umidità del suolo. Si osservano picchi di flusso di CO2 elevati dal suolo nel periodo autunnale e primaverile in entrambi i sistemi a confronto, determinati dalle temperature del suolo relativamente favorevoli l’attività microbica in queste due stagioni, per poi ridursi durante i mesi invernali per effetto dell’abbassamento delle temperature e innalzamento dell’umidità, che determina una riduzione dell’attività di mineralizzazione operata da microrganismi del suolo (Almagro et al.
2009).
Nel sistema gestito in regime di transizione verso il biologico, i tassi di respirazione dal suolo sono risultati mediamente superiori rispetto al sistema gestito in regime convenzionale, con valori che si attestano intorno a 0.54 g CO2 m2 s-1 (autunno) e 0.44 g CO2 m2 s-1 (primavera) che si riducono durante i mesi invernali a 0.16 g CO2 m2 s-1.
Tale andamento può essere spiegato in seguito alla diversa gestione agronomica adottata nel sistema in conversione verso il biologico rispetto al convenzionale. Infatti, la maggiore disponibilità di biomassa allo stadio fresco, caratterizzata da un alto rapporto C:N di questo sistema, risulta più facilmente mineralizzabile dai microrganismi del suolo (Badagliacca et al.
2017, Deligios et al. 2017). A sua volta la spinta mineralizzazione, nel sistema in transizione verso il regime biologico, determina una maggiore disponibilità di elementi nutritivi, soprattutto N di natura organica derivante dalla mineralizzazione della cover crop, con conseguente incremento della produttività della coltura.
5 3.2 Produzione della carciofaia
Nel grafico 2 è stata invece riportata la produzione media delle carciofaie di carciofo Spinoso sardo per l’annata 2020-2021, per i due sistemi a confronto. Come si può osservare, la produzione, espressa in kg ha-1 di capolini, risulta superiore nel sistema in transizione verso il regime biologico rispetto al sistema convenzionale, con un surplus misurato di + 25%.
Grafico 2: Produzione di capolini (kg ha-1) del carciofo Spinoso sardo
Questo andamento è probabilmente dovuto al fatto che, il maggior tasso di mineralizzazione osservato nel sistema in transizione determina a sua volta una maggiore e pronta disponibilità di elementi nutritivi per la coltura del carciofo, particolarmente avida di N derivante dal sovescio della cover crop, con conseguente incremento della biomassa fotosintetizzante della specie, che ha determinato una maggiore produttività della coltivazione.
4. CONCLUSIONI
I risultati delle operazioni di trasferimento tecnologico, ottenuti con il progetto Cluster CarBio, hanno permesso di identificare una gestione agronomica innovativa, adottabile in pieno campo, che sia in grado di combinare sostenibilità agronomica e ambientale, riducendo l’impiego di input esterni.
I tassi di mineralizzazione più elevati del sistema di gestione in transizione verso il biologico hanno permesso di evidenziare come la corretta gestione dei residui colturali (interramento
6 allo stadio fresco) determini una biomassa prontamente disponibile per i microrganismi del suolo, determinando maggiori disponibilità di elementi nutritivi per la coltura, soprattutto di N organico, fattore determinate per il mantenimento della sostenibilità agronomico-ambientale ed economica del sistema carciofo Spinoso sardo.
5. BIBLIOGRAFIA
Alberti, G, Delle Vedove, G, Zuliani, M, Peressotti, A, Castaldi, S, Zerbi G (2010) Changes in CO2 emissions after crop conversion from continuous maize to alfalfa. Agr. Ecosyst.
Environ, 136: 139-147.
Almagro M, López J, Querejeta-Mercader JI, Hernández T (2009) Temperature dependence of soil CO2 efflux is strongly modulated by seasonal patterns of moisture availability in a Mediterranean ecosystem. Soil Biol Biochem 41:594–605. https://doi.org/10.
1016/j.soilbio.2008.12.021
Badagliacca, G., Ruisi, P, Rees, R, Saia S (2017) An assessment of factors controlling N2O and CO2 emissions from crop residues using different measurement approaches. Biology and Fertility of Soils 53:547-561.
Bolin, K, Lindgren, B, Lindström, M, Nystedt P (2003) Investments in social capital—
implications of social interactions for the production of health. Social Science &
Medicine 56:2379-2390.
Buckwell, A, Uhre, AN, Williams, A, Poláková, J, Blum, WEH, Schiefer, J, Lair, GJ, Heissenhuber, A, Schieβ, P, Krämer, C, Haber, W (2014) Sustainable Intensification of European Agriculture. RISE Foundation, Brussels.
Deligios, P.A., Tiloca, M.T., Sulas, L. et al. Stable nutrient flows in sustainable and alternative cropping systems of globe artichoke. Agron. Sustain. Dev. 37, 54 (2017).
https://doi.org/10.1007/s13593-017-0465-3
Hasanuzzaman M, Malek, ABMA, Islam, MM, Pandey, AK, Rahim, NA, (2016) Global advancement of cooling technologies for PV systems: A review. Sol Energy 137:25-45 Tamburini G, De Simone S, Sigura M, Boscutti F, Marini L (2016) Soil management shapes
ecosystem service provision and trade-offs in agricultural landscapes. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 283:20161369.
