Estratto da Terra e Vita n edizioni Edagricole. Italia

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1 Concimi ricoperti, nuove soluzioni Una doppia membrana a garanzia di un graduale rilascio dell azoto nel terreno di A. Benedetti, F. Baroccio, P.F. Nardi, J.M.Garcìa-Mina Estratto da Terra e Vita n edizioni Edagricole Italia

2 Concimi ricoperti, nuove soluzioni Una doppia membrana a garanzia di un graduale rilascio dell azoto nel terreno di Anna Benedetti, Francesca Baroccio, Pier Francesco Nardi* e José Maria Garcia Mina** è un elemento chiave nella nutrizione delle piante, base per la sintesi delle proteine, degli acidi nucleici e quindi di tutto il protoplasma. Il suo assorbi- L azoto mento da parte delle piante avviene preferibilmente nelle forme ioniche di nitrato (NO 3 ) e ammonio (NH 4+ ), sebbene sia presente nel suolo sotto altre forme. Infatti, la quasi totalità dell azoto presente nel suolo, circa il 93-98%, è in forma organica, mentre la rimanente quota 7-2% è presente in forma minerale. L azoto organico del suolo costituisce una riserva particolarmente importante per le piante poiché attraverso i processi di mineralizzazione e nitrificazione diventa disponibile per le colture. L elevata solubilità che caratterizza alcuni concimi azotati non assicura la mancanza di perdite di azoto. L efficienza di assorbimento da parte delle colture varia in funzione delle condizioni ambientali, del tipo e della modalità di applicazione del fertilizzante, del tipo di coltura, ed è compresa tra il ed il 6% del totale. L impiego pertanto di concimi azotati in grado di modulare nel tempo la cessione dell elemento può contribuire a rendere più efficiente la fertilizzazione azotata. Se le condizioni ambientali lo permettono l azoto somministrato viene facilmente ossidato, da parte della microflora, a ioni nitrato (NO 3 ), che sono molto mobili nel suolo. Se da un lato quanto detto a proposito dei nitrati facilita il loro movimento verso le radici agevolandone l assorbimento, dall altro lato la facilità con cui essi si spostano lungo il profilo aumenta i rischi di inquinamento della falda per lisciviazione. Naturalmente il rischio di perdita di nitrati per lisciviazione è particolarmente elevato nei momenti di intensa nitrificazione o in coincidenza delle concimazioni qualora ad esempio dopo l intervento fertilizzante si verifichi la caduta di piogge copiose. L impiego di fertilizzanti speciali quali i concimi a lento effetto o a rilascio controllato, nonché l utilizzo di concimi stabilizzati con inibitori enzimatici, può contribuire alla riduzione dei rischi ambientali connessi all uso di fertilizzanti. Autori diversi ritengono che uno dei possibili modi per aumentare l efficienza d uso dell azoto, riducendo al contempo l impatto ambientale, può essere realizzato tramite l impiego dei concimi a lento effetto. La possibilità di controllare il rilascio di nutrienti da un concime offre, teoricamente, diversi vantaggi. I meccanismi d azione che regolano la disponibilità degli elementi nutritivi nel tempo di questi concimi sono molto di- * CRA-ISNP-Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Piante ** Inabonos S. A-Grupo Roullier Departamento de I D Pamplona Fig. 1 - Concime ricoperto con membrana semipermeabile. versi tra loro, e dipendono soprattutto dal processo di produzione del concime stesso, come ad esempio la ricopertura del granulo di concime o l ottenimento di prodotti a bassa solubilità quali i prodotti di condensazione dell con diverse aldeidi. La ricopertura dei granuli di concime, sebbene dispendiosa e non priva di complessità di ordine tecnologico, si basa su un idea molto semplice che consiste nel porre una barriera tra il concime stesso e l ambiente esterno. In tal modo, il passaggio degli elementi nutritivi dall interno del rivestimento all esterno può, in relazione alle caratteristiche del materiale impiegato, avvenire con tempi e meccanismi diversi. La ricopertura può essere realizzata con membrane semipermeabili, materiali a bassa solubilità come l formaldeide, oli, cere, polimeri, resine, nonché con una pellicola di zolfo. Tra i concimi ricoperti possono essere individuati i seguenti due gruppi: Concimi zolfo ricoperti. Tali concimi vengono ottenuti facendo reagire con zolfo fuso. L impiego dello zolfo come ricoprente ha il duplice vantaggio di essere poco costoso e di rappresentare un elemento nutritivo essenziale per le piante. Va tuttavia osservato che sia la porosità dello zolfo che le imperfezioni esistenti in termini di ricopertura del granulo facilitano l ingresso dell acqua all interno. Concimi ricoperti con polimeri e resine (PCF: Polimer Coated Fertilizers). La ricerca industriale ha portato all individuazione di numerosi polimeri organici che possono essere utilizzati come rivestimento dei granuli di concime. Il ph, la tessitura del terreno, la salinità, così come l attività microbiologica del suolo influenzano poco la velocità di rila TERRA E VITA n. 2/7

3 FIG. 2 - Composizione chimica della doppia membrana TAB. 1 - Percentuale di azoto (NH 4+ + NO 3- ) cumulato ottenuta applicando il metodo di lisciviazione su colonna in sabbia di quarzo Formulati/giorni Urea Solfato ammonico M TAB. 2 - Frazioni azotate dei formulati (percentuale di azoto) scio degli elementi nutritivi, che risulta invece essere sotto l influenza della temperatura e dell umidità del suolo. Nei concimi ricoperti con doppia membrana Meta, questa si ottiene mediante reazione tra una componente inorganica costituita da un sale solubile di calcio e una componente organica a base di acidi umici estratti da torba. Dal processo di reazione deriva una struttura cristallina poco solubile in acqua quale ricoprente della matrice organica costituita da acidi umici e calcio ottenendo una doppia barriera, la prima costituita da acidi umici e calcio, fortemente idrofobica, e la seconda costituita invece dalla membrana cristallina (XOCa. yh 2 O) n, insolubile in acqua secondo lo schema delle figure1-2. I legami che si vengono così a stabilire tra la componente organica e quella minerale creano un ambiente altamente idrofobico che garantisce le caratteristiche di lento rilascio del granulo di concime al suo interno. LE PROVE SPERIMENTALI Prodotti La caratterizzazione della curva di cessione dell azoto è stata effettuata parallelamente sia nei laboratori del Centro di Ricerca di Pamplona che dell Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Piante secondo le procedure rispettivamente utilizzate. Per le prove è stato utilizzato il fertilizzante ricoperto con Meta denominato Sulfammo M-Mppa. Nella figura 3 vengono riportate le curve di eluizione dell azoto ottenute presso i laboratori spagnoli mediante il metodo di estrazione sequenziale in acqua a C. Viene rappresentata la percentuale di azoto rispetto al quantitativo totale di azoto aggiunto come prodotto di formulazione denominato Sulfammo M-Mppa, nitrato ammonico e solfato ammonico. Presso i laboratori dell Istituto sperimentale per la Nutrizione delle piante è stata ricavata la curva di cessione dell azoto utilizzando tre diversi metodi sperimentali: un metodo analitico biochimico che prevede la miscelazione del concime in esame con terreno e sabbia di quarzo e la lisciviazione delle forme di azoto minerale ad intervalli di tempo prefissati. Il metodo di estrazione su colonna di sabbia di quarzo nel quale il concime, mescolato omogeneamente con sabbia di quarzo e posto in colonna di vetro, viene dilavato giornalmente con acqua per un determinato periodo di tempo sufficiente a dilavare circa il 9% dell azoto addizionato. Il terzo metodo, quello dell estrazione sequenziale, prevede l estrazione dell azoto mediante addizioni successive di aliquote fisse di acqua fino a quando l azoto contenuto nel concime sia stato completamente rilasciato. Parallelamente al rilascio dell azoto da parte del formulato ricoperto Sulfammo M-Mppa è stato determinato con le tre metodologie anche il rilascio di azoto di e, utilizzati come testimoni. Tutte le analisi sono state condotte utilizzando un numero di repliche tale da permettere il trattamento statistico dei dati, il quale tramite l applicazione di metodi inferenziali ha consentito di avvalorare quanto affermato. UN RILASCIO PROGRESSIVO Frazioni I II III Solfato ammonico 9-1% Urea 9-1% M -6% % -%* * Funzione della fertilità biologica. Nei prodotti condensati, ricoperti ed organici, il lento rilascio dipende fondamentalmente dalla resistenza che il concime offre alla mineralizzazione da parte della biomassa microbica. Alla luce di quanto detto lo studio del rilascio dell azoto con il metodo biochimico è stato condotto con tre terreni a 3 diversi livelli di fertilità biologica. Il terreno proveniente da Lodi è stato valutato ad alta fertilità biologica, quello di Como a bassa fertilità biologica, quello di media fertilità in base ad un insieme di parametri biometrici adeguatamente scelti. Analizzando i dati di rilascio (Fig. 4) vediamo che l già dopo la prima settimana di incubazione rilascia l 85% dell N totale se addizionata al terreno a bassa fertilità, l 89 ed TERRA E VITA n. 2/7-63

4 FIG. 3 - Curve di lisciviazione dell azoto mediante metodo di estrazione sequenziale in acqua a C FIG. 4 - Curve di rilascio di N (NO 3 + NH 4 + NO 2 ) per i tre terreni di Como, Pavia e Lodi il 94% nei terreni a media ed alta fertilità. Nel caso del solfato ammonico la nitrificazione è stata superiore al 9% sia nel terreno a bassa che in quello ad alta fertilità. La fertilità biologica mostra la sua influenza sulla velocità di cessione dell azoto da parte del concime ricoperto, che dopo la seconda settimana di prova rilascia soltanto il 36% dell azoto addizionato ad inizio prova nel terreno a bassa fertilità, mentre ne libera il 52% e l 87% rispettivamente nei terreni a media e bassa fertilità biologica; il restante viene rilasciato tanto più velocemente quanto maggiore è l attività microbica del terreno. Inoltre, soltanto nel terreno ad alta fertilità l azoto viene rilasciato dopo 16 settimane nella misura del 1%. I diversi metodi possono fornire in funzione del formulato considerato informazioni sinergiche. In questo studio ad esempio il metodo dell estrazione su colonna di sabbia di quarzo, ha fornito solo risultati parziali relativi alle quote di azoto già presente in forma minerale nel prodotto in esame. La frazione ureica del fertilizzante infatti non viene rilevata. RIDOTTA LISCIVIAZIONE Dai dati riportati in tabella 1 si evince come per il formulato ricoperto, così come per l, il complemento a 1 deve essere letto come frazione di azoto ureico non rilevata dall analisi. Come già accennato in precedenza tale metodo sperimentale non si è dimostrato molto utile per questo studio, infatti nella prova effettuata non è stato possibile determinare nel lisciviato l azoto derivante anche dall rilasciata, in quanto i volumi di lisciviato sono stati estremamente ridotti, tanto da non permettere di attuare la reazione di idrolisi enzimatica con si. I risultati forniti, pertanto, si riferiscono esclusivamente alla somma dell azoto nitrico, ammoniacale ed eventualmente nitroso, rilasciati in forma minerale. La caratterizzazione chimica per estrazione sequenziale invece si adatta bene all analisi dei formulati ricoperti sia con zolfo che con membrana I risultati conseguiti (Fig. 5) dimostrano che mentre l ed il contengono azoto prontamente solubilizzabile in acqua fredda, la doppia ricopertura consente il rilascio graduale dell azoto contenuto nel Sulfammo M- Mppa nel tempo TERRA E VITA n. 2/7

5 Utilizzando i dati di rilascio dell azoto ottenuti mediante la prova biochimica con il terreno ad alta fertilità biologica, sono state quindi fatte delle previsioni di rilascio dell azoto da parte del Sulfammo M-Mppa, da confrontare poi con i dati agronomici ottenuti in una sperimentazione fatta in collaborazione con la Regione Piemonte presso l Azienda agricola di Michelino Appendino, comune di Poirino (To), i cui risultati non sono ancora definitivi. TRE DIVERSE FRAZIONI AZOTATE Dalla valutazione globale dei risultati è emerso che mentre l ed il sono costituiti da un unica frazione immediatamente disponibile, il concime ricoperto con doppia membrana Meta, Sulfammo M-Mppa, sembra presentare fino a 3 diverse frazioni azotate (tabella 2), con tempi di rilascio specifici influenzati dalla fertilità biologica del suolo al quale viene somministrato. Questi dati ci permettono di affermare che tali prodotti rappresentano un alternativa di nuova concezione a disposizione degli agricoltori, per migliorare l efficacia dell uso dei fertilizzanti azotati. Questi prodotti, riducendo le perdite di azoto, permettono di poter continuare a produrre anche in condizioni di limitazioni, quali ad esempio si trovano all interno delle zone vulnerabili identificate dalla direttiva nitrati, o di meglio modulare il rilascio dell azoto permettendo, in talune condizioni agronomiche, di aumentare le rese, o la qualità dei raccolti. FIG. 5 - Curve di rilascio di N-(NO 3 + NH 4+ + NO 2 ) estratto in acqua fredda applicando il metodo dell estrazione sequenziale M Ovviamente il prodotto, una volta caratterizzato, dovrà essere contestualizzato all ambiente ed alla coltura per fornire il massimo di efficienza agronomica ed ambientale: richiedono cioè un assistenza tecnica adeguata che permetta agli agricoltori di utilizzare al meglio tali nuove tipologie di prodotti. La Bibliografia è a disposizione a richiesta presso gli autori. TERRA E VITA n. 2/7-65