1. Il ciclo dell’azoto ………... 1 1.1. Inquinamento da nitrati, cause ed effetti ………..

III

Indice

Premessa ……… V

1. Il ciclo dell’azoto ………... 1 1.1. Inquinamento da nitrati, cause ed effetti ………..

1.2. Emissioni di gas serra ………...

7 13

2. Le colture di copertura come strumento per il controllo e la gestione

delle risorse azotate nel terreno ………... 16 2.1. Le colture di copertura ………...

2.1.1. Inquadramento normativo ………..

2.1.2. Scopi e vantaggi ……….

2.1.3. Le specie ……….

2.1.4. Effetti sulla fertilità del suolo ……….

2.1.5. Effetti sulla biodiversità ...………..

16 18 19 20 22 23 2.2. L’influenza delle colture di copertura sul ciclo biogeochimico

dell’azoto ………..

2.2.1. Effetti delle colture di copertura sulle emissioni di N

O……

2.2.2. Effetti delle colture di copertura nei confronti dei nitrati…...

28 35 38 2.3. Consociazione di colture di copertura………... 41 2.4. La tecnica agronomica del sovescio………..

2.4.1. Considerazioni di carattere economico………...

44 49

3. Effetti delle colture di copertura sulle dinamiche dell'azoto nel terreno 52 3.1. Obiettivi ………....

3.2. Materiali e metodi ……….

3.2.1. Descrizione del sito e disegno sperimentale ………..

3.2.2. Operazioni colturali ………

3.2.3. Rilievi effettuati e determinazioni analitiche ……….

3.2.3.1. Campioni di terreno ………...

3.2.3.2. Campioni vegetali ………...

52

54

54

60

62

62

68

IV 3.2.4. Analisi dei dati ………... 71 3.3. Risultati ………. 72

3.3.1. Evoluzione della sostanza organica e delle forme dell’azoto nel terreno ………..

3.3.2. Produzione di biomassa, concentrazione di azoto totale nei tessuti ed asportazioni da parte dei vegetali ……….

72

92 3.4. Discussione ………...

3.4.1. Evoluzione della sostanza organica e delle forme dell’azoto nel terreno ………..

3.4.2. Produzione di biomassa, concentrazione di azoto totale nei tessuti ed asportazioni da parte dei vegetali ………..

95

95

102 3.5. Conclusioni ………... 105

Ringraziamenti……… 110

Bibliografia………...

Sitografia………...

111

118

V

Premessa

Immenso è l’impatto dell’agricoltura sullo sviluppo del genere umano e fondamentali sono state le innovazioni in campo agricolo, dalla preistoria ad oggi. Si può affermare, senza tema di essere smentiti, che esse hanno consentito all’umanità di raggiungere il livello di avanzamento sociale, intellettuale, economico, tecnologico e industriale che caratterizza l’era moderna. La “rivoluzione verde” ha permesso di sostentare la sempre crescente popolazione mondiale (oggi circa 6 miliardi). È stato possibile, negli ultimi 40 anni, raddoppiare la produzione mondiale di cereali grazie, oltre che al miglioramento genetico, all’impiego senza precedenti di input come fertilizzanti, acqua e agrofarmaci.

Il conseguente aumento dell’approvvigionamento alimentare pro capite a livello globale ha ridotto il problema della sottonutrizione, da un lato; dall'altro, ha migliorato l’apporto quali-quantitativo di nutrienti, consentendo alle popolazioni di sfruttare al meglio il proprio potenziale mentale e fisico.

Pur tuttavia, l'incremento della popolazione mondiale - pari al 50% - previsto per il

2050 pone serie questioni sistemiche. In primo piano v'è lo stimato aumento del

consumo di carne da cui, a cascata, discenderanno la crescita della quantità di calorie

pro capite e il raddoppiamento della domanda globale di cereali. Il mondo

dell’agricoltura è dunque chiamato ad uno sforzo ulteriore in termini di rifornimento di

beni, al fine di garantire la necessaria stabilità politica e sociale. Soddisfare questa

richiesta senza compromettere l’integrità dell’ambiente e la salute umana è la grande

sfida che, sia a livello locale che globale, si è chiamati a fronteggiare. Il quadro si

presenta estremamente complesso. Chi si occupa di agricoltura si trova a gestire la

risorsa “ambiente”, apportando tramite il processo produttivo cambiamenti e modifiche

alla condizione naturale di ecosistema. L’impiego di fertilizzanti e agrofarmaci, se da un

lato ha permesso il raggiungimento di livelli produttivi elevati, tipici dell’agricoltura

intensiva, dall’altro ha delle ripercussioni ambientali spesso drammatiche e deleterie. A

ciò si aggiunga che il grave danno economico derivante da fenomeni di inquinamento

non sembra sensibilizzare a dovere i soggetti direttamente interessati (policy makers,

consumatori e agricoltori) nella scelta dei metodi produttivi.

VI Oltre però alla produzione delle commodities agricole, è bene ricordare che i ruoli dell’agricoltore in quanto “manager” dell’agroecosistema sono molteplici. L’agricoltura offre infatti alla società numerosi e fondamentali servizi ecologici ( e.g.

l’immobilizzazione della CO

nella biomassa vegetale, la copertura del suolo che consente il contenimento dei fenomeni erosivi, il ruolo positivo nella regimentazione delle acque etc). Essa, se da un lato può determinare fenomeni di alterazione dell’ambiente, dall’altro è in grado di gestire i benefici apportati dagli ecosistemi, e, nel caso, quelli apportabili dagli agroecosistemi. È qui che si inserisce il concetto di agricoltura sostenibile inteso come l’insieme delle pratiche agricole (ma non solo) che consentono di incontrare i bisogni alimentari ed energetici, nonché di fornire gli stessi servizi ecologici e la stessa salubrità dell’ambiente alle generazioni presenti e alle future allo stesso modo. Il concetto di sostenibilità fu enunciato da Lady Balfour, uno dei fondatori del movimento per l’agricoltura organica: ”... il criterio per definire un’agricoltura sostenibile può essere riassunto in una parola: permanenza, che significa adottare tecniche che mantengono indefinitamente la fertilità del terreno, che utilizzano per quanto possibile risorse rinnovabili, che non inquinano massicciamente l’ambiente e che favoriscano l’energia vitale (o se si preferisce l’attività biologica) all’interno del suolo e attraverso i cicli di tutte le catene alimentari interessate all’attività agricola.” Per poter perseguire l’obiettivo della “permanenza” è necessario che la società si impegni maggiormente nella determinazione dei costi e dei benefici che derivano da ogni pratica agricola, e più accuratamente consideri il bilancio globale dei diversi sistemi agricoli, in modo da fornire le basi per delineare e attuare nuove politiche sostenibili. L'azione in campo agricolo non è tuttavia scindibile da un’attenta revisione di tutti i comparti produttivi: quello energetico, manifatturiero, dei trasporti e di altri settori economici che hanno un significativo impatto sull’ambiente.

Per quanto riguarda il settore agricolo, è ormai consolidato nella comunità scientifica

come le attuali tecniche adottate nella cosiddetta agricoltura intensiva (intensive o

conventional agriculture) non siano sostenibili. Un primo passo da compiere in questo

senso riguarda gli input che hanno consentito l’aumento della produttività negli ultimi

decenni. Al fine di limitarne e/o eliminarne gli effetti negativi sull’ambiente, si impone

poi il ricorso a tecniche alternative che consentano di aumentare l’efficienza degli input

stessi mediante un'azione triplice: in particolare la Water-use Efficiency, in modo da

VII preservare la risorsa idrica; l’efficienza d’uso dei fertilizzanti (Nutrient-use efficiency), in particolare quelli azotati e potassici; razionalizzare l’uso degli agrofarmaci per il controllo dei patogeni e delle infestanti, senza dimenticare il ruolo dell’allevamento nell’impatto globale del comparto agricolo sull’ambiente. Fondamentale è anche la riduzione degli input, mediante l’adozione di tecniche che consentano il controllo dei fattori limitanti la produzione senza dover ricorrere al massiccio uso di prodotti di sintesi. In questo contesto l'agricoltura biologica può fornire un contributo fondamentale. Recentemente la comunità scientifica si è dedicata allo studio di pratiche agronomiche - in certi casi abbandonate con l’avvento della “rivoluzione verde” - aprendo un importante canale di ricerca sulle tecniche alternative. Tra queste si può citare l’introduzione delle colture di copertura all’interno dell’avvicendamento produttivo. Pur trattandosi infatti di una pratica adottata sin da tempi remoti, ancora non sono completamente conosciute le dinamiche che si svolgono a livello del terreno. Il panorama delle Cover Crops è quanto mai ampio e comprende un insieme di numerose varianti (si pensi all’uso delle specie, nella gestione della biomassa epigea, permettendo il raggiungimento di obiettivi diversi a seconda della combinazione delle varie tecniche).

Nell’ambito delle tecniche alternative, si possono trovare nuove risorse al fine di

incrementare il potenziale del settore agricolo nella mitigazione del cambiamento

climatico. Mediante l’uso della non lavorazione, ad esempio, è infatti possibile

l’inserimento di specie a ciclo pluriennale nella rotazione e l’immobilizzazione di

consistenti quantità di CO

. Altro fronte significativo di impegno è quello della

riduzione delle emissioni di gas serra, a cui ad oggi il settore agricolo contribuisce in

maniera consistente. Abbassare il livello di input di sintesi sicuramente costituisce una

opzione da percorrere, realizzabile peraltro integrando tecnologie proprie dei diversi

sistemi agricoli. L’impatto delle colture di copertura sull’immobilizzazione della CO

ed

ancor di più sull’emissione di gas serra (in particolare ossidi di azoto), costituisce un

argomento di dibattito all’interno della comunità scientifica, anche se i dati disponibili

in letteratura su questo argomento sono ancora piuttosto scarsi. La questione rimane

controversa ed è forte la necessità di ulteriori studi per comprendere le dinamiche che

portano alla liberazione di dannosi gas serra. Fondamentale è l’approccio olistico che

deve caratterizzare lo studio di questo argomento, evitando di limitare le indagini ad

VIII ambiti temporali ristretti, ovvero cercando di mantenere una visione organica del problema, basando la determinazione dell’impatto delle diverse tecniche non sulle singole pratiche o su singoli eventi, ma sull’intero sistema colturale. È infatti un approccio di tipo “globale” che permette di rispettare il principio di sostenibilità sul lungo termine.

Questo lavoro si propone di studiare gli effetti delle colture di copertura sull’ambiente.

In primo luogo, sarà analizzata la tecnica del sovescio in relazione allo sfruttamento

della biomassa prodotta e all’azoto fissato dalle leguminose come green manure. Di

seguito, la disamina avrà ad oggetto il destino dell’azoto apportato principalmente dalla

specie leguminosa, valutando le perdite del sistema in termini di nitrati lisciviati e

mettendo a confronto due sistemi colturali. Si completerà infine la ricerca servendosi

della letteratura disponibile sull’argomento e in particolare sulle emissioni gassose

riscontrate a seguito dell’adozione di cover crops.