Le modalità di applicazione che massimizzano l'efficienza fertilizzante degli effluenti

(1)

Achieving good water quality status in intensive animal production areas

LIFE09 ENV/IT/000208 - AQUA

CONVEGNO

Il contributo della ricerca per l'applicazione della

direttiva nitrati

Fiera Internazionale del bovino da latte 28 ottobre 2011 Cremona

Le modalità di applicazione che massimizzano l'efficienza

fertilizzante degli effluenti

Dimostrare come inquinare meno senza rinunciare alla produttività

Carlo Grignani e Stefano Monaco – Università di Torino

Paolo Mantovi – Fondazione CRPA - Reggio Emilia

(2)

(3)

(4)

Quali sono i processi che causano la perdita di azoto zootecnico?

1. Lisciviazione dei nitrati (NO ₃ ^- )

2. Volatilizzazione dell’ammoniaca (NH ₃ ) 3. Emissione di protossido di azoto (N ₂ O) 4. Emissione di ossidi di azoto (NOx)

Oltre a causare una perdita di rilevanti quantità di azoto, la dispersione

nell’ambiente di questi elementi è

fortemente contrastata dalle politiche

ambientali

(5)

Perdite di azoto dai suoli agricoli in

EU 27 nel 2008

(6)

Volatilizzazione dell’ammoniaca

Effluenti Pascolo Concime Stalla e stoccaggio

2.7 milioni di t all’anno

30% dalla gestione degli effluenti in campo 40 kg N ha ^-1 in media in Nord Italia

 Direttiva Nitrati, NEC (National emission

Ceilings) Directive, Normativa sulla Qualità

dell’aria (NH ₃ precursore PM)

(7)

Diminuire le perdite di azoto:

obiettivo complesso - problema globale

• Input di N nella dieta → primo stadio

• Applicazione in campo → ultimo stadio

– Anche in questo caso bisogna considerare che un’azione volta a ridurre una specifica perdita può causare l’aumento di un’altra (es. volatilizzazione vs lisciviazione)

→ obiettivo complessivo: aumentare

l’efficienza agronomica

(8)

Aumento dell’efficienza agronomica

Alcuni concetti fondamentali:

• Perché?

1. Per ridurre le perdite nell’ambiente 2. Per risparmiare in concimi minerali

• Efficienza “amministrativa” vs efficienza “reale”

• Efficienza del primo anno vs efficienza

su lungo periodo

(9)

Efficienza “amministrativa”

(10)

EFFICIENZE NON SOLO DI PRIMO ANNO ! Efficienza dell’azoto dei principali fertilizzanti

organici e minerali alle normali condizioni di utilizzo agronomico (dati tabulari)

anni successivi primo anno

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

letame liq. bovino liq. suino pollina

ef fi ci en za N (% )

urea 59 % 61 % 58 % 59 %

80 %

(11)

Effetto della concimazione organica e minerale su mais granella: efficienze effluenti pari a urea?

Dati medi 1994-2000, Centro Sper. del Dip. Agronomia .

0 5 10 15 20 25 30

0 100 200 300 400 500

fertilizzazione (N kg ha ^-1 ) p ro d o tt o ( t s. s. h a -1 )

urea liquame letame pianta intera

granella

(12)

Integrazione minerale

Coltura

Apporto massimo

Fattore correttivo

kg N/ha kg N/ t

Erbacee di pieno campo

Frumento tenero 180 6,5 gran 22

Frumento duro e grani di forza 190 6,0 gran 25

Orzo 150 6,0 gran 20

Avena 110 4,5 gran 20

Riso 160 7,0 gran 18

Mais irriguo da granella 280 13,0 gran 17

Mais non irriguo da granella 210 10,4 gran 10

Mais irriguo da insilato 280 23,0 ss 17

Mais non irriguo da insilato 210 18,4 ss 10

Sorgo da insilato 220 16,0 ss 11

Erbaio invernale di loiessa 120 7,0 ss 14

Erbaio estivo di panico 110 7,0 ss 13

Prati avvicendati o permanenti 300 13,0 ss 18

Prati avvicendati di sole leguminose 170 Leguminose da granella (pisello,

soia) 30

Colza 150 4,0 gran 30

Resa t/ha

Valori dei maximum application standards (MAS)

(13)

Strategia per aumentare l’efficienza agronomica

• Caratteristiche effluenti utilizzati

(ed eventuale trattamento)

• Colture (ad alto asporto e lunga stagione di crescita)

• Epoche e modalità di

distribuzione (Tabelle DM 7 aprile, Periodo di divieto spandimento)

• Integrazione minerale (piani di concimazione e MAS)

P ia n i d i u ti li zz az io n e ag ro n o m ic a e P ia n i d i co n ci m az io n e c o lt u ra le

(14)

Caratteristiche liquami utilizzabili

pH

Sostanza Secca (% t.q.)

Solidi

Volatili (% SS)

Azoto (kg t ^-1

t.q.)

N-NH 4

(%

NTK)

C/N

Fosforo (kg t ^-1

t.q.)

Potassio (kg t ^-1

t.q.)

Bovini da latte 10-16 75-85 3.9-6.3 1.0-1.6 3.2-5.2

Bovini da carne 7-10 75-85 3.2-4.5 1.0-1.5 2.4-3.9

Vitelli a carne bianca 0.6-2.9 60-75 1.3-3.1 0.1-1.8 0.4-1.7

Suini 6-7.5 1.5-6.0 65-80 1.5-5.0 34-66 6-7 0.5-2.0 1.0-3.1

Ovaiole 6.7-8.5 19-25 70-75 10-15 4-30 7.5-8.5 4.0-5.0 3.0-7.5 Liquame suino chiarificato ^8.5 ^1.3 ^15.6 ^2.15 ⁹² ^0.90 ^0.17 ^3.3

Liquame bovino chiarificato ^7.3 ^2.5 ⁶³ ^1.90 ⁶⁴ ^5.6 ^0.33 ^2.8

Liquame bovino + colture energetiche + scarti

agroindustriali

7.8 4.3 66 3.9 60

Principali caratteristiche fisico-chimiche di alcune tipologie di effluente zootecnico.

Fonte: C.R.P.A. e Università di Torino

7.5-8.5 40-66 7-8

(15)

Controllare i quantitativi di

nutriente distribuiti

(16)

Garantire una sufficiente uniformità

di distribuzione

(17)

Colture

Sistemi colturali ad alto asporto e lunga stagione di crescita del Nord

Italia (Fonte: documento tecnico-scientifico a supporto della richiesta italiana di Deroga alla Direttiva Nitrati)

Produzione Asporto di azoto

In

ZVN Deroga Fuori ZVN (s.s t/ha) (kg/ha)

Mais irriguo (FAO 600-700) asporto di granella + stocchi

11 (granella),

23 (insilato) 280 170 250 340

Mais o sorgo dopo erbaio autunno-vernino

9 (granella mais),

7 (erbaio inv.) 340 170 250 340

Cereale autunno vernino seguito da erbaio estivo

5 (gran. cereale),

7 (erbaio estivo) 270 170 250 340

Prati irrigui permanenti e

temporanei 13 300 170 250 340

Coltura

Azoto zootecnico

(kg/ha)

(18)

Epoche e modalità di distribuzione

Definizione dell’efficienza dell’azoto da liquami (Fonte: DM 7 aprile 2006)

Efficienza Coltura Epoca Modalità

Prearatura primaverile

su terreno nudo o stoppie Copertura con

interramento Estiva preparazione

del terreno Estiva in

copertura

con interramento Prearatura

primaverile

su paglie e stocchi Dopo i tagli

primaverili e estivi

con interramento Mais, Sorgo da granella ed

erbai primaverili ed estivi

Colture di secondo raccolto Alta

Prati di graminacee misti o

medicai

(19)

Epoche e modalità di distribuzione

Definizione dell’efficienza dell’azoto da

liquami (Fonte: DM 7 aprile 2006)

Efficienza Coltura Epoca Modalità

Prearatura estiva o autunnale

su paglie o stocchi Copertura senza

interramento Cereali autunno-vernini ed

erbai autunno-primaverili

Prearatura estiva

su paglie e stocchi Fine inverno-

primavera copertura copertura senza

interramento fertirrigazione copertura

prearatura primaverile

su terreno nudo o stoppie prearatura

estiva o autunnale

su paglia o stocchi dopo i tagli

primaverili o estivi

senza interramento autunno

precoce

con interramento Mais, Sorgo da granella ed

erbai primaverili ed estivi

Colture di secondo raccolto

Prati di graminacee misti o medicai

Media

(20)

Epoche e modalità di distribuzione

Efficienza Coltura Epoca Modalità

Mais, Sorgo da granella ed erbai primaverili ed estivi

prearatura estiva o autunnale

su terreno nudo o stoppie Cereali autunno-vernini ed

erbai autunno-primaverili

prearatura estiva

su terreno nudo o stoppie prearatura

estiva o autunnale

su terreno nudo o stoppie autunno

precoce

senza interramento Bassa

Prati di graminacee misti o medicai

Definizione dell’efficienza dell’azoto da liquami (Fonte: DM 7 aprile 2006)

(21)

Epoche e modalità di distribuzione:

durata stagione vegetativa: solo mais

Mais a ciclo lungo (da insilato e da granella)

Jan Dec

Semina

Liquame Liquame

N minerale

Feb Mar Apr May Ju Jul Aug Sep Oct Nov

Irrigazioni Fertilizzazione

Raccolta

insilato Raccolta granella Liquame in

copertura

(22)

Mais a ciclo breve - dopo erbaio di loiessa ^Mais

Erbaio

Divieto spandimento

Liquame Liquame

N minerale Fertilizzazione

Jan Dec

Semina mais Raccolta mais

Feb Mar Apr May Ju Jul Aug Sep Oct Nov

Irrigazioni

Semina erbaio Raccolta erbaio

Liquame in copertura

Epoche e modalità di distribuzione: durata

stagione vegetativa: mais - loiessa

(23)

Cereali autunno vernini + erbaio estivo

Prati

Semina

Jan Dec

4° taglio

Liquame Liquame

N minerale

Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov

Irrigazione

Fertilizzazione

1° taglio 2° taglio 3° taglio

Jan Dec

Raccolta Liquame

Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov

Fertilizzazione N minerale

Raccolta erbaio Semina erbaio

Liquame Liquame

Epoche e modalità di distribuzione

(24)

Epoche e modalità di distribuzione

(25)

Epoche e modalità di distribuzione

• La strategia più efficace per aumentare l’efficienza è la riduzione della

volatilizzazione

•Maggiori perdite nelle prime 6 ore

• SS aumenta emissione (imbrattamento residui, separazione, ecc.)

• Interramento immediato riduce del 90%

l’emissione

Tassi di volatilizzazione dopo

l’applicazione su terreno di effluenti

(26)

Epoche e modalità di distribuzione

(27)

Epoche e modalità di distribuzione

(28)

VANTAGGI: Ampliamento del calendario di distribuzione, minor necessità di stoccaggio, azoto distribuito con alta efficienza per la

nutrizione della coltura, pochi odori.

Fertirrigazione

SVANTAGGI: Solo per colture irrigue, solo con reflui omogenei e con scarso tenore di s.s., vincoli di sistemazione del campo

(arginelli, stradini), tecnica di distribuzione del refluo da pianificare in anticipo.

STRATEGIA : 170 kg N ad ettaro

-> 85 in presemina + 85 in fertirrigazione.

85 kg N = circa 30 m ³ di liquame con 0.3 % N

(29)

QUALE TECNICA PER LA DISTRIBUZIONE IN FERTIRRIGAZIONE?

FERTIRRIGAZIONE A SCORRIMENTO

Efficienza irrigua=

40-50%

Volume di adacquamento=

4500 m ³ /ha anno Adacquate= 3 Capacità di lavoro

teorica= 0.3 ha/h

(30)

Frazione liquida: distribuita in copertura sulle

superfici inerbite e in fertirrigazione estiva al

mais? Possibile ma proibito in Piemonte

(31)

(32)

(33)

FERTIRRIGAZIONE A PIOGGIA

Efficienza irrigua=

70-80%

Volume di

adacquamento=

1600 m ³ /ha anno Adacquate= 4

Capacità di lavoro

teorica= 0.2 ha/h

Ogni intervento= 400 m ³ /ha di acqua irrigua

+ 15 m ³ /ha di liquame (diluizione: 4%)

(34)

(35)

Conclusioni

Perdita di nitrati : una faccia del problema

Diminuire le perdite di N : un obiettivo globale Efficienza agronomia di utilizzazione :

Le modalità di applicazione che massimizzano l'efficienza fertilizzante degli effluenti

Achieving good water quality status in intensive animal production areas

CONVEGNO

Il contributo della ricerca per l'applicazione della

direttiva nitrati

Fiera Internazionale del bovino da latte 28 ottobre 2011 Cremona

Le modalità di applicazione che massimizzano l'efficienza

fertilizzante degli effluenti

Dimostrare come inquinare meno senza rinunciare alla produttività

Carlo Grignani e Stefano Monaco – Università di Torino

Paolo Mantovi – Fondazione CRPA - Reggio Emilia

Quali sono i processi che causano la perdita di azoto zootecnico?

1. Lisciviazione dei nitrati (NO 3 - )

2. Volatilizzazione dell’ammoniaca (NH 3 ) 3. Emissione di protossido di azoto (N 2 O) 4. Emissione di ossidi di azoto (NOx)

Oltre a causare una perdita di rilevanti quantità di azoto, la dispersione

nell’ambiente di questi elementi è

fortemente contrastata dalle politiche

ambientali

Perdite di azoto dai suoli agricoli in

EU 27 nel 2008

Volatilizzazione dell’ammoniaca

Effluenti Pascolo Concime Stalla e stoccaggio

2.7 milioni di t all’anno

30% dalla gestione degli effluenti in campo 40 kg N ha -1 in media in Nord Italia

 Direttiva Nitrati, NEC (National emission

Ceilings) Directive, Normativa sulla Qualità

dell’aria (NH 3 precursore PM)

Diminuire le perdite di azoto:

obiettivo complesso - problema globale

• Input di N nella dieta → primo stadio

• Applicazione in campo → ultimo stadio

– Anche in questo caso bisogna considerare che un’azione volta a ridurre una specifica perdita può causare l’aumento di un’altra (es. volatilizzazione vs lisciviazione)

→ obiettivo complessivo: aumentare

l’efficienza agronomica

Aumento dell’efficienza agronomica

Alcuni concetti fondamentali:

• Perché?

1. Per ridurre le perdite nell’ambiente 2. Per risparmiare in concimi minerali

• Efficienza “amministrativa” vs efficienza “reale”

• Efficienza del primo anno vs efficienza

su lungo periodo

Efficienza “amministrativa”

EFFICIENZE NON SOLO DI PRIMO ANNO ! Efficienza dell’azoto dei principali fertilizzanti

organici e minerali alle normali condizioni di utilizzo agronomico (dati tabulari)

anni successivi primo anno

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

letame liq. bovino liq. suino pollina

ef fi ci en za N (% )

urea 59 % 61 % 58 % 59 %

80 %

Effetto della concimazione organica e minerale su mais granella: efficienze effluenti pari a urea?

Dati medi 1994-2000, Centro Sper. del Dip. Agronomia .

0 5 10 15 20 25 30

0 100 200 300 400 500

fertilizzazione (N kg ha -1 ) p ro d o tt o ( t s. s. h a -1 )

urea liquame letame pianta intera

granella

Integrazione minerale

Coltura

Apporto massimo

Fattore correttivo

kg N/ha kg N/ t

Erbacee di pieno campo

Frumento tenero 180 6,5 gran 22

Frumento duro e grani di forza 190 6,0 gran 25

Orzo 150 6,0 gran 20

Avena 110 4,5 gran 20

Riso 160 7,0 gran 18

Mais irriguo da granella 280 13,0 gran 17

Mais non irriguo da granella 210 10,4 gran 10

Mais irriguo da insilato 280 23,0 ss 17

Mais non irriguo da insilato 210 18,4 ss 10

Sorgo da insilato 220 16,0 ss 11

Erbaio invernale di loiessa 120 7,0 ss 14

Erbaio estivo di panico 110 7,0 ss 13

Prati avvicendati o permanenti 300 13,0 ss 18

Prati avvicendati di sole leguminose 170 Leguminose da granella (pisello,

soia) 30

Colza 150 4,0 gran 30

Resa t/ha

1. Lisciviazione dei nitrati (NO ₃ ^- )

2. Volatilizzazione dell’ammoniaca (NH ₃ ) 3. Emissione di protossido di azoto (N ₂ O) 4. Emissione di ossidi di azoto (NOx)

30% dalla gestione degli effluenti in campo 40 kg N ha ^-1 in media in Nord Italia

dell’aria (NH ₃ precursore PM)

fertilizzazione (N kg ha ^-1 ) p ro d o tt o ( t s. s. h a -1 )

Azoto (kg t ^-1

Fosforo (kg t ^-1

Potassio (kg t ^-1

Ovaiole 6.7-8.5 19-25 70-75 10-15 4-30 7.5-8.5 4.0-5.0 3.0-7.5 Liquame suino chiarificato ^8.5 ^1.3 ^15.6 ^2.15 ⁹² ^0.90 ^0.17 ^3.3

Liquame bovino chiarificato ^7.3 ^2.5 ⁶³ ^1.90 ⁶⁴ ^5.6 ^0.33 ^2.8