Task 3: Use of residues from biomass conversion

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1 LIFE 2006 Integrated system to enhance sequestration of Carbon, producing energy crops by using organic residues. Task 3: Use of residues from biomass conversion Deliverable 03: Final report 1. Determination of residue characteristics Si è proceduto alla caratterizzazione dei liquami suini e del digestato di origine vegetale distribuiti nelle due prove agronomiche di cui al paragrafo n. 2 del presente deliverable. I risultati delle analisi condotte sono riportati nella tabella 1. Tabella 1. Caratteristiche dei liquami suini digeriti e del digestato di origine vegetale distribuiti nelle due prove agronomiche Parametro Unità di misura Liquame suino digerito Digestato vegetale ph - 7,8 7,9 ST % tq 5,7 3,5 SV % ST 64,4 54,2 NTK mg/kg tq % ST 8,9 7,7 N-NH 4 + % NTK COD mg O 2 /l TOC % ST 35 C/N - 3,9 P mg/kg tq K mg/kg tq TA mg CaCO 3 /l VA mg CH 3 COOH/l 652 I liquami suini digeriti sono stati prelevati presso l'azienda Fontana di Castel San Giovanni (PC) mentre il digestato di origine vegetale è stato prelevato presso il Consorzio Agrienergy di Casemurate (FC), due impianti seguiti nell'ambito del Task n. 2 del progetto. Per il loro utilizzo nelle prove agronomiche si è avuta cura di determinare su un campione preliminare il tenore di azoto, per poter procedere ad un dosaggio il più possibile accurato. 2. Two field trials on real agricultural use Le prove di reimpiego che sono state impostate sono le seguenti: A) prova agronomica con liquami suini digeriti su coltura erbacea (sorgo da biomassa). L'obiettivo era quello di verificare l'efficacia fertilizzante del liquame suino digerito distribuito in Prot. 1180/ del 16/09/2010 Deliverable_03 1

2 copertura con la macchina ad elevata capacità di lavoro Challenger Terragator, già presentata nel deliverable relativo al secondo anno del presente Task n. 3. Su tre varietà di sorgo da biomassa (BMR 333, H 133, Silage King) sono stati confrontati i seguenti trattamenti (vedi schema campo in figura 6, alla fine del presente prodotto): T testimone non concimato C concime chimico (130 kg N/ha totali da urea in copertura) L liquame suino digerito (130 kg N/ha totali in copertura) I dosaggi di azoto distribuito in copertura nelle tesi a confronto sono stati mantenuti il più uguali possibile, per mettere in evidenza eventuali comportamenti diversi dell'azoto da liquami rispetto a quello da concime chimico. Tabella 2. Principali operazioni agronomiche condotte nella prova svolta presso Az. Gennari (PR) Data Operazione Note 08/06/09 Concimazione chimica di fondo (su tutte le parcelle) 50 kg N/ha (urea) 15/06/09 Semina H 133, BMR 333, Silage King 20/06/09 Concimazione chimica 130 kg N/ha (urea) 20/06/09 Concimazione organica 130 kg N/ha 25/06/09 1 Campionamento terreni per nitrati e fosforo assimilabile strati 0-25, cm 19/10/09 Raccolta 20/10/09 2 Campionamento terreni per nitrati e fosforo assimilabile strati 0-25, cm B) Prova agronomica di impiego di digestato da biomasse dedicate e di scarto di origine vegetale. L'obiettivo era quello di proseguire le verifiche sul comportamento del digestato di origine vegetale, come possibile sostituto del concime chimico di sintesi. Per questo motivo il digestato, proveniente dall'impianto del Consorzio Agrienergy, è stato nuovamente impiegato a diversi dosaggi sui terreni dell'azienda Cà Bosco, di pertinenza della Coop. Terremerse nella provincia di Ravenna. Le tesi a confronto, ognuna replicata 4 volte (vedi schema campo in figura 7), sono state: T testimone non concimato C concime chimico (220 kg N/ha totali da urea, 50 kg N/ha presemina e 170 kg N/ha copertura) B digestato vegetale (220 kg N/ha totali, 50 kg N/ha presemina e 170 kg N/ha copertura) B+ digestato vegetale (275 kg N/ha totali, 50 kg N/ha presemina e 225 kg N/ha copertura) B++ digestato vegetale (330 kg N/ha totali, 50 kg N/ha presemina e 280 kg N/ha copertura) Bu digestato vegetale dose unica (330 kg N/ha totali in presemina) Nell'impostare le dosi di concimazione ci si è basati sulle indicazioni del Disciplinare di Produzione Integrata (DPI) della regione Emilia-Romagna e l'efficienza d'uso dell'azoto nel digestato è stata considerata pari a quella del concime chimico, per mettere in evidenza eventuali comportamenti diversi legati alla differente natura dell'azoto contenuto in queste matrici. Prot. 1180/ del 16/09/2010 Deliverable_03 2

3 Tabella 3. Principali operazioni agronomiche condotte nella prova svolta presso Az. Ca' Bosco Data Operazione Note 01/08/08 Aratura 01/09/08 Discatura 30/10/08 Erpice rotante 20/03/09 Campionamento del terreno 27/03/09 1 Distribuzione digestato 27/03/09 Erpicatura leggera 20/04/09 Diserbo post-emergenza 11/05/09 2 Campionamento terreno 12/05/09 2 Distribuzione digestato 13/05/09 Fresatura interfilare 28/07/09 Irrigazione 40 mm 10/08/09 Irrigazione 40 mm 11/09/09 Raccolta 14/09/09 3 campionamento terreno 3. Monitoring soil and crop characteristics Nelle tabelle e figure che seguono si riportano le caratteristiche dei terreni su cui sono state svolte le prove, quelle delle produzioni ottenute e l'andamento dei nitrati e del fosforo assimilabile nei terreni. Tabella 4. Caratteristiche del terreno dell'az. Gennari Parametro Unità di misura Valore ph - 8,0 Sabbia % 12,5 Limo % 64,1 Argilla % 23,4 Calcare totale % 12 Calcare attivo % 4 Capacità di scambio cationico meq/100 g 19,9 Sostanza organica % 2,1 Azoto totale % 0,13 Fosforo assimilabile mg P 2 O 5 /kg 80 Potassio scambiabile mg K 2 O/kg 322 Prot. 1180/ del 16/09/2010 Deliverable_03 3

4 Tabella 5. Caratteristiche del terreno dell'az. Cà Bosco Parametro Unità di misura Valore ph - 7,8 Sabbia % 33,5 Limo % 51,9 Argilla % 14,6 Calcare totale % 27 Calcare attivo % 9 Capacità di scambio cationico meq/100 g 13,3 Sostanza organica % 2,0 Azoto totale % 0,14 Fosforo assimilabile mg P 2 O 5 /kg 68 Potassio scambiabile mg K 2 O/kg 442 Sia il terreno dell'azienda Gennari che quello dell'azienda Cà Bosco hanno reazione subalcalina e tessitura media (franco limosa), con buona dotazione di calcare totale all'azienda Gennari ed eccessivamente dotati a Cà Bosco. La capacità di scambio cationico, normale in entrambe i casi, è risultata però più elevata all'azienda Gennari. In entrambe i casi i tenori di sostanza organica e azoto totale sono normali, molto elevati per fosforo e potassio. Tabella 6. Rese del sorgo da biomassa ed asportazioni di azoto, prova Az. Gennari (valori medi) Trattamenti Peso verde Peso secco Azoto BMR 333 t/ha % su verde t/ha % su s.s. Kg N/ha T 50,1 28,6 14,3 1, C 45,4 25,7 11,7 1, L 52,5 24,8 13,0 1, H 133 T 54,8 27,1 14,9 1, C 60,5 25,9 15,7 1, L 57,2 26,4 15,1 1, Silage King T 40,7 30,7 12,5 1, C 35,0 27,8 9,7 1, L 43,0 26,2 11,3 1, Prot. 1180/ del 16/09/2010 Deliverable_03 4

5 Tabella 7. Rese del mais da granella ed asportazioni di azoto, prova Az. Cà Bosco (valori medi) Trattamenti Peso granella Peso stocchi + tutoli Azoto t s.s./ha t s.s./ha % su s.s. granella % su s.s. stocchi + tutoli Kg N/ha in granella Kg N/ha in stocchi + tutoli T 6,51 6,83 1,25 0, C 7,27 7,85 1,24 0, B 7,22 6,49 1,26 0, B+ 7,67 7,52 1,27 0, B++ 7,73 7,41 1,25 0, Bu 7,69 8,24 1,25 0, Kg N/ha totali All'Azienda Gennari il sorgo da biomassa è stato raccolto come trinciato integrale nel mese di ottobre ma presentava un tenore di sostanza secca ancora inferiore al 30%. Le produzioni maggiori sono state ottenute con la varietà H133 (circa 15 t/ha di sostanza secca), seguita da BMR333 e Silage King. Le asportazioni di azoto hanno superato i 200 kg/ha solo con H133. In generale i trattamenti fertilizzanti invece non hanno manifestato un effetto significativo né sulle produzioni né sulle asportazioni di azoto. All'Azienda Cà Bosco invece il mais è stato raccolto come granella ma si sono comunque quantificati anche i pesi e le caratteristiche dei residui (stocchi+tutoli). Le rese di granella sono risultate nella norma considerata la classe di maturazione dell'ibrido seminato, ma quel che interessa maggiormente è che le parcelle fertilizzate, sia con concime chimico che con digestato, hanno evidenziato produzioni superiori al testimone non fertilizzato. Le migliori produzioni sono state ottenute laddove si è considerata la reale efficienza d'uso dell'azoto contenuto nei materiali distribuiti, attraverso l'incremento di almeno il 25% della dose calcolata secondo il disciplinare di produzione integrata della Regione Emilia-Romagna. Se si analizzano le concentrazioni di nitrati nei terreni dell'azienda Gennari (figura 1) si può notare come esse si siano generalmente ridotte, ad eccezione della parcella coltivata con H133 fertilizzata con concime chimico, a testimoniare dell'efficacia dell'assorbimento vegetale. Nella stessa azienda le concentrazioni di fosforo assimilabile si sono mantenute abbastanza costanti o in leggero decremento dal momento della concimazione in copertura sino alla raccolta, se si eccettuano gli incrementi verificati nei trattamenti con liquame digerito su due varietà (BMR 333 e H133), a testimoniare degli apporti superiori alle asportazioni vegetali con questa tipologia di digestato. All'Azienda Cà Bosco le concentrazioni di nitrati si sono differenziate in modo netto come conseguenza della distribuzione presemina dei fertilizzanti. Dopo la raccolta le concentrazioni di nitrati si sono mantenute piuttosto elevate nello strato superficiale (0-25 cm) di tutte le parcelle fertilizzate mentre sono calate anche rispetto alla presemina nello strato più profondo (25-50 cm). Le concentrazioni di fosforo assimilabile determinate nei terreni alla raccolta del mais sono risultate maggiori nelle parcelle che hanno ricevuto il digestato alle dosi maggiori in due momenti (trattamenti B+ e B++). Prot. 1180/ del 16/09/2010 Deliverable_03 5

6 Figura 1. Andamento delle concentrazioni di nitrati nei terreni della prova Az. Gennari (valori medi 0-50 cm) Prot. 1180/ del 16/09/2010 Deliverable_03 6

7 Figura 2. Andamento delle concentrazioni di fosforo assimilabile nei terreni della prova Az. Gennari (valori medi 0-50 cm) Prot. 1180/ del 16/09/2010 Deliverable_03 7

8 Figura 3. Andamento delle concentrazioni di nitrati nei terreni della prova Az. Cà Bosco (strato 0-25 cm, valori in mg/kg NO 3 ) Figura 4. Andamento delle concentrazioni di nitrati nei terreni della prova Az. Cà Bosco (strato cm, valori in mg/kg NO 3 ) Figura 5. Andamento delle concentrazioni di fosforo assimilabile nei terreni della prova Az. Cà Bosco Prot. 1180/ del 16/09/2010 Deliverable_03 8

9 Figura 6. Schema sperimentale della prova svolta presso l'azienda Gennari di Eia (Parma) Prot. 1180/ del 16/09/2010 Deliverable_03 9

10 Figura 7. Schema sperimentale della prova svolta presso Azienda Cà Bosco di Ravenna Prot. 1180/ del 16/09/2010 Deliverable_03 10