La fertilizzazione di patata e lattughe

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1 Soil health and crop nutrient management Corso di formazione su nutrizione sostenibile delle colture La fertilizzazione di patata e lattughe Maria Gonnella CNR-ISPA, Bari maria.gonnella@ispa.cnr.it Bari, 7 novembre 2013

2 Patata Solanum tuberosum L.

3 cicli produttivi Le condizioni climatiche in Italia consentono di realizzare tre cicli di produzione di patata : vernino primaverile primaverile estivo estivo autunnale per cui il nostro Paese si trova nella favorevole condizione di disporre di patata fresca durante lunghi periodi dell anno

4 fasi fenologiche Ciclo gg germogliamento emergenza stolonizzazione e tuberizzazione sviluppo ingrossamento e maturazione

5 Asportazione cumulata (kg/ha) TUBERI Accumulo di sostanza secca nelle diverse parti della pianta di patata Giorni dal piantamento

6 Accumulo di biomassa secca epigea (g/pianta) Biomassa secca prodotta in patata precoce 1 a data di impianto: 5 gennaio 2 a data di impianto: 30 gennaio Giorni dal piantamento Ierna e Mauromicale, Agricultural Water Management, 82,

7 Asportazioni di N 0,2-0,5 kg/(ha/giorno) 3-5 kg/(ha/giorno) 70% di N

8 Asportazione cumulata (kg/ha) Asportazione cumulata di N, P e K in patata 340 K 2 O N 180 P 2 O Primo mese-- --Sec. mese-- --Ultimi 2 mesi-- Giorni dal piantamento 10% degli elementi

9 Quanto azoto fornire alla coltura?

10 Effetti negativi di carenze ed eccessi di N sulle produzioni di patata Parametri Carenza Eccesso Patata - riduzione pezzatura tuberi - minor numero di tuberi commercializzabili - aumento del contenuto di nitrato - diminuzione sostanza secca e amido - aumento zuccheri riduttori e solanina - aumento imbrunimento tuberi - sapore attenuato - riduzione conservabilità

11 Influenza della dose di azoto sulla produzione e sul contenuto di nitrati della patata (Cv. Spunta) in coltura precoce Dose di Azoto (kg/ha) Produzione (t/ha) Peso medio tuberi (g) Nitrati (mg/kg) 0 27,8 b 121 b 35 c ,7 a 141 a 35 c ,4 a 137 a 66 b ,3 a 147 a 96 a

12 Concentrazione di NO 3- (mg/kg di p.f.) nei tuberi in relazione alla cultivar e alla classe di diametro

13 Influenza della dose di azoto su produzione totale e commerciabile (cv. Asterix) Fontes et al., Potato Research, 53:

14 Dose ottimale di N e produzione Cultivar N rates for maximum marketable yield Maximum marketable yield DM Yield NUE kg/ha t/ha t/ha Kg marketable yield/kg N Agata ,1 6, Asterix ,3 6, Atlantic ,3 8, Monalisa ,9 4, Fontes et al., Potato Research, 53:

15 Fontes et al., Potato Research, 53: Efficienza d uso di N (NUE)

16 Piani di concimazione Il metodo più diffuso di definire un piano di concimazione è quello del bilancio dei nutrienti. Esso si basa su due elementi fondamentali: 1) quantità totale di nutriente asportato 2) quantità di questo elemento disponibile nel terreno Per elaborare i piani di concimazione, quindi, sono prima di tutto indispensabili le informazioni sulle esigenze nutritive della coltura queste ultime sono disponibili in letteratura

17 Asportazioni di N, P e K delle principali colture orticole Asportazioni (kg t -1 ) Asportazioni (kg t -1 ) Coltura N P 2 O 5 K 2 O Coltura N P 2 O 5 K 2 O Aglio 5,0 1,5 3,0 Fragola 8,8 3,4 14,2 Asparago 25,0 7,0 22,0 Lattuga 2,2 0,8 5,0 Bietola da orto 2,5 0,8 4,6 Melanzana 4,4 2,1 6,0 Carciofo 8,0 5,6 12,0 Melone 5,2 2,0 7,5 Cardo 2,2 1,1 4,0 Patata comune 4,0 1,8 8,1 Carota 4,0 1,7 6,6 Patata primat. 4,8 1,7 7,9 Cavolfiore 4,0 1,6 5,0 Peperone 3,7 1,0 5,0 C. cappuc. bianco 3,6 1,3 4,3 Pisello fresco 12,5 4,5 9,0 C. cappuc. rosso 6,0 1,7 7,0 Pomodoro 2,7 1,0 4,6 C. Bruxelles 3,3 1,0 3,5 Porro 3,3 2,0 4,0 C. rapa 5,0 4,0 8,0 Prezzemolo 2,2 0,8 4,8 C. verza 7,0 3,0 7,5 Rapa 4,5 3,0 4,5 Cetriolo 1,6 0,8 2,6 Ravanello 5,5 3,0 5,0 Cipolla 2,8 1,4 4,0 Sedano 6,5 2,5 10,0 Cocomero 1,7 1,3 3,0 Spinacio 4,7 1,7 5,0 Fagiolino 7,5 2,0 6,0 Zucchino 3,8 1,6 8,5 Le asportazioni della patata primaticcia determinate in Sicilia sono riportate pari a 102, 27 e 197 kg/ha per N, P 2 O 5, K 2 O, rispettivamente. Per una produzione di 20 t/ha corrispondono a 5,1 1,4 e 9,9 kg/t, rispettivamente (Mauromicale et al., 2000)

18 Analisi del terreno e bilancio L altro strumento essenziale per formulare correttamente un piano di concimazione sono le analisi del terreno, realizzate almeno ogni tre anni 1) N totale presente nel suolo 2) Nmin (NO 3- + NH 4+ ) presente nello strato esplorato dalle radici, 0-30 cm, o meglio, 0-60 cm in terreni argillosi N req = N sink - N source N sink : tutte le forme di asportazione o rimozione di N dal pool di N disponibile nel terreno (coltura, lisciviazione, ecc) N source : Nmin iniziale del suolo e Nmin derivante dalla mineralizzazione della sostanza organica del suolo, dei residui colturali e di concimi organici

19 a proposito di residui colturali

20 Concimazione azotata: monitoraggio Analisi N minerale nel suolo: Metodo dell estratto acquoso 1:2 (v:v) proposto da Sonneveld & Voogt Fonte: Incrocci, La concimazione azotata degli ortaggi.

21 L utilizzo di elettrodi iono selettivi (NO 3- ) portatili può consentire il monitoraggio continuo della coltura e una gestione flessibile della concimazione azotata direttamente in azienda Poco costoso ( euro) Semplice e portatile Range di lettura da 0 a 10,000 mg/l Calibrazione a due punti Buona affidabilità Concimazione azotata: monitoraggio

22 Concimazione azotata: monitoraggio La misura della concentrazione di nitrato nella linfa La misura della clorofilla (SPAD) La misura della riflettanza della coltura Tutti i metodi richiedono la conversione del risultato in raccomandazioni di fertilizzazione attraverso equazioni di regressione tra gli indici rilevati e la dose di N da applicare I modelli e gli algoritmi possono giocare un ruolo nel supporto alle decisioni nella gestione della fertilizzazione

23 Concimazione azotata: monitoraggio La misura della concentrazione di nitrato nella linfa di picciolo fogliare su patata eseguita con riflettometro RQflex è risultata veloce, economica e accurata (in relazione alle letture eseguite su estratti preparati da concentrazioni note di nitrato di calcio e alle analisi di laboratorio) Rodriguez et al., European J. of Agronomy, 23, Questo metodo è abbastanza diffuso nella coltivazione della patata nel nord- Europa quando lo scopo è la diagnosi precoce della carenza di N nell applicazione della concimazione di copertura

24 Metodi diagnostici e piano di concimazione La gestione della fertilizzazione azotata della patata può risolversi in: 1) Applicazione di moderate quantità di N al piantamento 2) Integrazioni successive di N in copertura, basate su indici nutrizionali azotati

25 Lattuga Lactuca sativa L.

26 Tipologie la classificazione adottata dal Regolamento CE n. 1543/2001 della Commissione (G.U. n. 203 del 27/07/2001), che stabilisce le norme di commercializzazione applicabili alle lattughe distingue: L. sativa L. var. capitata L. - lattughe cappuccio sia a foglia liscia, tipo trocadero o butterhead, che a foglia riccia, tipo iceberg o brasiliana o Great Lakes, nonché Batavia e Canasta L. sativa L. var. longifolia Lam. - lattuga romana L. sativa L. var. crispa L. - lattughe da foglia o da taglio, dette acefale perché non formano un grumolo vero e proprio, tra cui lollo bionda o lollo verde, lollo rossa, foglia di quercia

27 Ciclo produttivo e periodo di coltivazione Ciclo produttivo: piuttosto breve in condizioni ottimali, si conclude al massimo in circa tre mesi dal trapianto. Periodo di coltivazione - al nord i cicli colturali si avviano dai mesi primaverili fino a quelli autunnali - al centro-sud si inizia con la fine dell estate e si può continuare per tutto il periodo invernale. Per coltivazioni estive si scelgono le cultivar in grado di accrescersi in condizioni di luminosità e di temperature elevate senza dar luogo alla prefioritura. Per le coltivazioni invernali bisogna scegliere le cultivar a giorno corto (che si adattano a condizioni di luminosità ridotta), tolleranti le basse temperature.

28 Lattuga: Alta sensibilità alla carenza di N Radici piuttosto superficiali Ridotta capacità di assorbimento dell N Elevata capacità di accumulo di nitrati (NO 3- ) Raccolta in pieno sviluppo vegetativo

29 Lattuga: radici superficiali

30 Asportazione cumulata (kg/ha) Asportazione cumulata di N, P e K in lattuga a cappuccio K 2 O % nelle ultime 3 settimane N 110 P 2 O 5 40 Giorni dal trapianto

31 Asportazioni Rispetto alle altre colture orticole, ha bisogno di minori quantitativi di elementi nutritivi. Per ogni 1000 kg di prodotto vengono asportati: N: 2,2-3,2 kg P 2 O 5 : 0,8-1,6 kg K 2 O: 5-7 kg Ca: 1,6 kg MgO: 2,0 kg Na: 0,3 kg

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33 Produzione fresca (t ha -1 ) Risposta produttiva (peso fresco) Aruba Exp 1 Aruba Exp 2 Manavert Exp 1 Manavert Exp 2 Max yield Lattuga: prove AZORT Fonte: Di Gioia 2010 Dose N (kg ha -1 )

34 Produzione secca (t ha -1 ) 3,0 Risposta produttiva (peso secco) Lattuga: prove AZORT 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0, Dose N (kg ha -1 ) Fonte: Di Gioia 2010

35 Efficienza d uso dell azoto (NUE) NUE (Nitrogen Use Efficiency) Efficienza di assorbimento: abilità della coltura di asportare N dal suolo Efficienza di assimilazione: abilità della coltura di utilizzare l N assorbito per crescita e produzione

36 Efficienza d uso dell azoto (NUE) NU E Genotipo Caratteristiche biochimiche

37 Efficienza d uso dell azoto (NUE) Indici di NUE Efficienza di recupero dell N applicato: REC N = (A F A 0 ) / N F esprime l incremento di asportazione dell N da parte della coltura per kg di N applicato REC N A F A 0 N F Efficienza di recupero dell N applicato N (kg/ha) assorbito da piante fertilizzate N (kg/ha) assorbido da piante NON fertilizzate Dose di fertilizzante N applicato (kg/ha)

38 Indici di NUE NUE o Fattore di produttività dell N: Efficienza d uso dell azoto (NUE) FP N = P F / N F esprime i kg di prodotto raccolto per kg di N applicato FP N P F N F Fattore di produttività o efficienza d uso dell N generale Produzione ottenuta in piante concimate Dose di fertilizzante N applicato (kg/ha)

39 Apparent N recovery 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Lattuga: prove AZORT REC N (kg of N assorbito per kg di N applicato) Manavert Exp 1 Aruba Exp 1 Manavert Exp 2 Aruba Exp 2 Lineare (Manavert Exp 1) Lineare (Aruba Exp 1) Lineare (Manavert Exp 2) Lineare (Aruba Exp 2) 0 60 N rate (kg ha -1 ) Fonte: Di Gioia 2010

40 PFP N Lattuga: prove AZORT NUE (kg di peso fresco prodotto per kg di N applicato) Manavert Exp 1 Aruba Exp 1 Manavert Exp 2 Aruba Exp Fonte: Di Gioia 2010 N rate (kg ha -1 )

41 PFP N 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 Lattuga: prove AZORT NUE (kg di peso secco prodotto per kg di N applicato) Manavert Exp 1 Aruba Exp 1 Manavert Exp 2 Aruba Exp 2 15,00 10,00 5,00 0, N rate (kg ha -1 ) Fonte: Di Gioia 2010

42 Soil residual NO 3 -N (kg ha -1 ) Lattuga: prove AZORT Exp 1 Residuo di NO 3 -N nel suolo (0-30 cm) 40 Exp Fonte: Di Gioia 2010 N rate (kg ha -1 )

43 Soil N losses (kg ha -1 ) Exp 1 Exp 2 Stima della perdita di N dai primi 30 cm di suolo Lattuga: prove AZORT Fonte: Di Gioia N rate (kg ha -1 )

44 Efficienza d uso dell azoto (NUE)

45 Concimazione azotata: monitoraggio Analisi N minerale nel suolo: nel momento in cui si riscontra un elevato contenuto di N minerale nel terreno in pre-impianto la risposta produttiva all applicazione di fertilizzanti N si riduce o è nulla e l applicazione di fertilizzanti N si traduce in un accumulo di nitrati

46 Concimazione azotata: monitoraggio Analisi dello stato nutrizionale della pianta: attraverso la relazione tra indice di nutrizione azotata (NNI = %Ndw / Ncr) e il contenuto di NO 3 - è possibile definire un range ottimale di contenuto di NO 3 - nella pianta per ogni specie e fase colturale e quindi gestire la concimazione anche in funzione dello stato nutrizionale della coltura

47 NO 3 - (mg kg -1 of FW) CARENZA LUSSO Concimazione azotata: monitoraggio Aruba Exp 1 Manvert Exp 1 Aruba Exp 2 Manavert Exp 2 Optimal NNI N luxury boundary N deficiency boundary OTTIMO Range ottimale per lattuga tra 500 e 1500 ppm 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 Nitrogen nutrition index

48 Produzione (t ha -1 ) Concimazione azotata: effetto della forma Aruba Exp 1 Manavert CA Tesi N

49 Sostanza secca (%) Concimazione azotata: effetto della forma Qualità: contenuto di sostanza secca Exp CA Tesi N Aruba Manavert

50 NO 3 - (mg kg -1 di p.f.) Concimazione azotata: effetto della forma Qualità: contenuto di nitrati Exp 1 Aruba Manavert CA Tesi N

51 Effetti negativi di carenze ed eccessi di N sulle produzioni di lattuga Parametri Carenza Eccesso Lattuga - riduzione peso cespi - diminuzione ß-carotene - accumulo nitrati nelle foglie - sapore amaro - diminuzione vitamine B1 e B2 - aumento necrosi marginale foglie

52 Eccesso di N su lattuga: necrosi marginale + N - N

53 Effetti dell N su alcuni caratteri della qualità della lattuga (sulla base del peso fresco) (medie di 2 anni, 3 date di semina e 2 cultivar) Caratteristica N (kg/ha) MDS 0,05 P Produzione (g pianta -1 ) Sostanza secca (g 100 g -1 ) 4,49 4,22 4,09 4,05 0,11 vit. C (mg kg -1 ) 64,8 55,5 51,9 51,5 5,2 NO 3- (mg kg -1 ) Proteine (g 100 g -1 ) 0,61 0,65 0,69 0,71 0,01 Fruttosio (g 100 g -1 ) 1,44 1,38 1,33 1,31 0,07 Glucosio (g 100 g -1 ) 1,16 1,10 1,08 1,05 0,04 Fonte: Sorensen et al., 1994.

54 Lattuga: N e qualità Variazione della [NO 3- ] e SS in funzione del genotipo e della dose di N

55 Fonte: Di Gioia et al., 2010 Lattuga: N e qualità

56 Eccesso di N: accumulo di nitrato Limiti del contenuto di nitrati - Reg. EC n /2011 Prodotto Periodo della raccolta NO 3 (mg / kg p.f.) Spinaci freschi per tutto l anno Lattughe (tranne Iceberg ) Lattuga tipo Iceberg Rucola (Eruca sativa) dal 1 ottobre al 31 marzo: -lattuga coltivata al coperto -lattuga coltivata in pien aria dal 1 aprile al 30 settembre: -lattuga coltivata al coperto -lattuga coltivata in pien aria per tutto l anno: -lattuga coltivata al coperto -lattuga coltivata in pien aria dal 1 ottobre al 31 marzo: dal 1 aprile al 30 settembre

57 Tecniche per ridurre il contenuto di nitrato Contenuto di nitrato in lattuga multileaf coltivata in serra su terreno o in sistemi senza suolo utilizzando diversi rapporti di NO 3 :NH 4 Sistema di coltivazione Produzion e kg/m 2 Sostanza secca g/100 g ps NO 3 mg/kg pf Suolo 2,51 b 5, b Senza suolo NO 3 :NH 4 100:0 Senza suolo NO 3 :NH 4 50:50 3,33 a 5, a 3,13 a 5, b Gonnella et al., 2013

58 Concimazione azotata In via indicativa, l N non dovrebbe superare gli kg/ha, onde evitare elevati accumuli di nitrati nelle foglie, ma anche pericolosi inquinamenti delle falde a causa della lisciviazione dei nitrati. L N viene generalmente somministrato per metà o per un terzo all impianto e la restante parte prima che la coltura copra interamente il terreno con le foglie, che corrisponde tra l altro al momento del maggior fabbisogno. Con la fertirrigazione si hanno forti risparmi avvicinandosi molto alle quantità di N richieste; con le concimazioni tradizionali soprattutto se non sorrette da una buona pratica irrigua l efficienza del trattamento si abbassa notevolmente, tanto che per raggiungere gli stessi risultati bisogna più che raddoppiare le dosi di N.