DOSAGGIO SITO-SPECIFICO DEGLI EFFLUENTI ZOOTECNICI

DOSAGGIO SITO-SPECIFICO DEGLI EFFLUENTI ZOOTECNICI

Daniele Cavalli, Martina Corti, Luca Bechini, Pietro Marino Gallina

Dipartimento di Scienze Agrarie ed Ambientali, Università degli Studi di Milano, Via Celoria 2, 20133, Milano

Operazione 1.2.01 del Programma di Sviluppo Rurale 2014-2020 - Regione Lombardia

Carico di N da effluenti al campo

Carico in kg/ha, su base comunale (SIARL settembre 2018)

Carico di N da effluenti al campo _MAIS

• 38% di utilizzo della SAU a seminativi

• Asportazione media di N = 240 kg/ha

COMPROMESSO TRA RESA E PERDITE DI AZOTO

Variazione da dose ottimale di N (%)

NO

lisciviato (kg N ha

) Variazione di resa (% )

Quemada et al. (2013)

• L’azoto da effluenti può soddisfare

completamente o per una parte rilevante il bisogno delle colture agrarie

• Se attraverso la gestione si riesce a

massimizzarne l’assorbimento allora si può:

− Minimizzare l’impiego di concimi minerali

− Aumentare la redditività delle colture

− Minimizzare l’impatto ambientale della

concimazione

COMPOSIZIONE DEGLI EFFLUENTI ZOOTECNICI

Frazione liquida (Urine) Frazione solida (Feci) Effluente

Lignina 10 (4–18) Solubile (VS)

47 (13–70)

Cellulosa 27 (21–44) Emicellulose

16 (5–25)

% s.org s.org (%SS)

76 (61–88)

19

9 28 70

C/N org.

16 C/N org.

Van Kessel et al. (2000)

Lettiera e residui di

cibo Acqua, ioni e

sostanza organica solubile

Cibo parzialmente digerito e prodotti

della digestione Cellule

microbiche e residui

Cellule animali e

residui

Non metabolica (70% SS) Metabolica (30% SS)

Uptake

MIT NH

N

Effluente zootecnico

NH

N

O N

NO

Trasformazioni e destino dell’N da effluente

Carozzi et al. (2013)

VOLATILIZZAZIONE AMMONIACA

Perego et al. (2012)

LISCIVIAZIONE NITRATI

119 kg ha^-1 y^-1 321 kg ha^-1 y^-1

184 kg ha^-1 y^-1 88 kg ha^-1 y^-1

RELAZIONE TRA DOSE DI AZOTO, RESA E LISCIVIAZIONE

Variazione da dose ottimale di N (%)

NO 3– lisciviato (kg N ha–1 ) Variazione di resa (%)

Quemada et al. (2013) Perego et al. (2012)

y = 0,7868x - 30,416 R² = 0,8929

0 250 500 750

0 250 500 750

Leaching (kg NO3-N ha-1 y-1 )

Surplus (kg N ha^-1 y^-1)

Evoluzione nella modalità di distribuzione

Irrorazione

Deposizione rasoterra

Iniezione in presemina

Iniezione in copertura

Riduzione

perdite di N-NH₃

Riduzione

perdite di N-NO₃

Applicazione sito-specifica degli effluenti

• Mappe di resa

• Caratteristiche del suolo

• Mappe di resa

• Caratteristiche del suolo

• Indici vegetazionali

Trasformazioni e destino dell’N da effluente

Tempo (giorni)

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60

0 30 60 90 120 150 180

MineralizzazionenettaN (mg N/g C)

MINERALIZZAZIONE DELL’N ORGANICO DEGLI EFFLUENTI

Cavalli et al. (2019)

Uptake

MIT NH

N

Effluente zootecnico

NH

N

O N

NO

Fertilizzante

minerale

Come stimiamo la dose di azoto?

N = ( A + C + D ) - ( B + E + F + G )

Dove (in kg/ha):

N = Dose netta di azoto (concimazione azotata) A

= Fabbisogni N della coltura

C

= N lisciviato

D

= N immobilizzato, volatilizzato, denitrificato

B

= N da fertilità del suolo (N "pronto" e mineralizzazione S.O)

= N da residui coltura in precessione

F

= N da fertilizzazioni organiche eseguite negli anni precedenti

= N da deposizioni atmosferiche e N-fissazione biologica

Perdite

N proveniente da fonti diverse dalla concimazione diretta

IL METODO DEL BILANCIO DELL’AZOTO

(BURL SERIE ORDINARIA 6 DEL 08/02/2018)

0 5 10 15 20 25

<30 30-60 60-90 90-120 120-150 150-180 180-210 210-240 >240

AZOTO FORNITO DAL SUOLO E DA ALTRE FONTI NATURALI

Frequenza %

Kg[N]/ha

Regione Lombardia (2019): 537 UC Cabassi et al. (2005): 465 punti

QUANTO AZOTO APPORTARE CON I FERTILIZZANTI?

N = (F

x K

) + (F

x K

)

Dove, in kg/ha:

N = dose netta di azoto da apportare con fertilizzanti

F

e F

= dosi di N da effluente e da concime, rispettivamente K

e K

= coefficienti di efficienza

Vincoli:

• Quantità massime di N zootecnico consentite (kg N ha

anno

):

− 340

per ZNVN

− 170

per ZVN

− 250

per ZVN con deroga

• MAS (Massima Applicazione Standard di azoto efficiente)

• K

= 1

DM 5046 del 25/02/2016; d.g.r X/5171 del 16/05/2016 ; d.g.r X/5418 del 18/7/2016

Effluente Concime

APPLICAZIONE SITO-SPECIFICA EFFLUENTI IN MENTAL

• Azienda in ZVN

• Mappe delle proprietà del suolo

• Coltura beneficiaria: mais dopo loiessa

• Dose di effluente: 170 kg[N totale]/ha

• Applicazione E.: presemina, iniezione VR

• Concimazione minerale: con urea in copertura, adattamento della dose tramite indici

vegetazionali, distribuzione con sarchiatrice VR

APPLICAZIONE SITO-SPECIFICA EFFLUENTI IN MENTAL

• Distinzione in 3 zone omogenee

• Variazione della dose di concimazione ±30%

Moshia et al. (2014)

Strategie di distribuzione sito-specifica degli effluenti

Strategia Dose totale di azoto Dose di liquame

Uniforme Costante Costante

Resa costante

Variabile, per eliminare il gap di resa tra ZO* di resa

Proporzionale al gap di resa

Resa variabile

Variabile, per

sostenere la resa

media delle diverse ZO di resa

Proporzionale alla resa

Resa variabile + riduzione perdite (MENTAL)

Come sopra

Inversamente

proporzionale alle perdite potenziali ed alla

saturazione di C del suolo

* ZO = Zone Omogenee

Mappe utilizzate

Mappa di resa Mappa di suscettibilità alle

perdite e protezione della S.O.

Mzuku et al., 2005

C org . (%)

Prod. bassa Prod. media

Prod. alta

STIMA DELLE ZONE OMOGENEE DI RESA (non avendo dati misurati)

Bassa Media Alta Bassa Media Alta Bassa Media Alta

ESEMPIO: RESE ATTESA PROPORZIONALE ALLA

SOSTANZA ORGANICA DEL SUOLO

ZONE OMOGENEE IDENTIFICATE E ASPORTAZIONI DI AZOTO ATTESE (kg N ha

)

300

230

160

COSTRUZIONE MAPPA DI SUSCETTIBILITA’ ALLE PERDITE E PROTEZIONE DELLA SOSTANZA ORGANICA

Tessitura fine

>

> adsorbimento NH₄⁺

> denitrificazione (N₂O/N₂)

< lisciviazione NO₃^-

Tessitura grossolana

<

< adsorbimento NH₄⁺

< denitrificazione (N₂O/N₂)

> lisciviazione NO₃^-

> protezione s.org.

> denitrificazione > lisciviazione

CAPACITÀ DEL SUOLO DI PROTEGGERE LA SOSTANZA ORGANICA

Macro-aggregati 2000-250 µm

Micro-aggregati 250-2 µm

Nano-aggregati 2 µm – nm

Strutture molecolari nm-Å

Protezione chimico-fisica Protezione

fisica

Protezione biochimica Nessuna

protezione

Quarzo

Ossidi di Fe

Minerali argillosi 2:1

Minerali argillosi 2:1

Rowleyet al. (2017)

CALCOLO DEL POTENZIALE DI STOCCAGGIO E DEL DEFICIT DI C

C

(g kg

) = 7.2 + 0.2 × (% terra Ø < 50 µm) (Six et al., 2002) C

≈ 78–85% C

(Gregorich et al., 2006; Angers et al., 2011) C

= 1 – C

/ C

(Steward et al., 2007)

Limo + argilla (%) C (g kg–1 )

INDICI DI CLASSIFICAZIONE IN FUNZIONE DELLE PROPORIETA’ DEL SUOLO

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-200 -150 -100 -50 0 50 100

C deficit (%)

Indice C def .

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

1 2 3 4 5 6

Classe di permeabilità

Indice perm .

DEFINIZIONE DELLE ZONE IN FUNZIONE DEGLI INDICI AGGREGATI

Frequenza cumulata (%)

Valore dell’indice combinato

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Area 1

Area 2

Area 3

ZONE OMOGENEE IDENTIFICATE

Moshia et al. (2014)

Strategie di distribuzione sito-specifica degli effluenti

Strategia Dose totale di azoto Dose di liquame

Uniforme Costante Costante

Resa costante Variabile, per eliminare il

gap di resa tra ZO di resa Proporzionale al gap di resa

Resa variabile

Variabile, per sostenere la resa media delle

diverse ZO di resa

Proporzionale alla resa

Resa variabile +

riduzione perdite Come sopra

Inversamente proporzionale alle perdite potenziali ed alla saturazione di C del suolo

Confronto delle strategie

0 50 100 150 200 250 300

Asporti Suolo Effluente Concime

N (kg/ha)

0 50 100 150 200 250 300

Asporti Suolo Effluente Concime

N (kg/ha)

Resa costante

ZONE OMOGENEE IDENTIFICATE

Resa variabile

Resa variabile + riduzione perdite

-50 0 50 100 150 200 250 300

Asporti Suolo Effluente Concime

N (kg/ha)

-50 0 50 100 150 200 250 300

Asporti Suolo Effluente Concime

N (kg/ha)

0 50 100 150 200 250 300

Asporti Suolo Effluente Concime

N (kg/ha)

-50 0 50 100 150 200 250 300

Asporti Suolo Effluente Concime

N (kg/ha)

CONCLUSIONI E PROSPETTIVE

– La crescente adozione dell’iniezione degli effluenti nel suolo ridurrà le perdite di ammoniaca

– La disponibilità di azoto nitrico nel suolo di conseguenza aumenterà – Governare il destino dell’azoto nel suolo è la sfida della gestione sito

specifica degli effluenti

– Occorre sviluppare e validare strumenti di supporto alle decisioni

– Senza questa evoluzione verosimilmente aumenteranno le immissioni di nitrati nelle acque e di protosssido d’azoto in atmosfera

Grazie per l’attenzione