MINIMA LAVORAZIONE E SEMINA SU SODO DEL MAIS: RISULTATI AGRONOMICI E MESSA A PUNTO DI UN METODO PER VALUTARE LA QUALITÀ COMPLESSIVA DEI DUE SISTEMI Relatore: Prof. Marco Acutis Correlatore: Dott. Roberto Confalonieri Marco Carozzi Matricola n. 63436 Correlatore: Prof. Tommaso Maria Maggiore
Agricoltura sostenibile: «Sviluppo sostenibile: sviluppo che garantisce i bisogni delle generazioni attuali senza compromettere la possibilità che le generazioni future riescano a soddisfare i propri» (World Commission on Environment and Development, 987) Una Agricoltura sostenibile deve: Dare risultati economici vantaggiosi Conservare le risorse Non deteriorare l ambiente rurale SUOLO - produzione biomassa - essenziale per i cicli ecologici - filtro naturale per le acque - base infrastrutture - ricettacolo rifiuti...
..SUOLO risorsa insostituibile non rinnovabile DEGRADAZIONE Qualità del Suolo CONDIZIONE IDEALE PER I DIVERSI TIPI DI GESTIONE Tecniche di lavorazione Fattori: -Fisici -Chimici -Biologici Tecniche Agronomiche Le lavorazioni del terreno costituiscono uno degli strumenti maggiormente in grado di influenzare la sostenibilità dei sistemi colturali data la loro notevole incidenza sulla conservazione della fertilità agronomica del suolo e sulla produttività delle colture
Tecniche di lavorazione ARATURA Favorisce: - l infiltrazione dell acqua - massa di terreno esplorabile dalle radici - interramento dei fertilizzanti - controllo meccanico delle infestanti - riduzione del livello di compattamento Comporta: - diminuzione della stabilità della struttura (nel tempo) - incremento della mineralizzazione - diminuzione della sostanza organica - aumento delle emissioni dei gas serra (CO 2 ) - eventuali compattamenti per il traffico
MINIME LAVORAZIONI Sminuzzamento dello strato superficiale: erpicatura -5 cm Bassa richiesta energetica Assenza compattamenti Semina su terreno non lavorato Minima richiesta energetica Assenza compattamenti SEMINA SU SODO Richiesta trinciatura degli stocchi
Ambiente: Suolo: Controllo fenomeni erosivi Controllo inquinamento da nitrati Riduzione delle emissioni Conservazione della S.O. Aumento della stabilità di struttura Aumento capacità di ritenzione idrica Economia: Diminuzione del consumo di combustibile Contenimento dei tempi di lavoro Riduzione dei costi colturali Riduzione dei livelli produttivi
OBIETTIVI: Valutazione agronomica di due sistemi: semina su sodo e minima lavorazione. Messa a punto di un metodo integrato di valutazione della qualità globale di sistemi maidicoli. Se il modulo/indicatore è composto da indice inserire 2 pesi F U.53996763 UFU UUF UFF FUF.4542 Peso Peso Peso Peso.2.2.8.8.2.5.8.8.8.2.8.7.8.6.9.7 Se il modulo/indicatore è composto da 2 indici inserire 4 pesi FF FU UF UU Se il modulo/indicatore è composto da 3 indici inserire 8 pesi FFF FFU FUU UUU Nome Indici Peso Peso Peso Peso liv. Aggregazione Tessitura 3.8.2 Suolo 3.2.2 Pianta 3.9.6 Qualità 3.9. Attività Microrganismi 2.5.5 Economia 3.8.6.4.2.5.6 2 liv. Aggregazione Produzione 3.3..2.8.9.8 Modulo Ambiente 2.6.4 Economia 3 liv. Aggregazione Indice di valutazione globale 3.7.3.5.3.7.7 Applicazione del metodo sui due casi di studio
La Prova: Pivot piccolo Dimensione: 24 ha Lavorazione: Minima lavorazione Coltura: Mais da granella Pioneer PR32F - FAO 6 (32 giorni) - Duplice attitudine - 6.5 7 piante m -2 - fioritura anticipata Irrigazione: Center Pivot
La Prova: Vignalunga Dimensione: 5.5 ha Lavorazione: Semina diretta Coltura: Mais da granella Pioneer N43 Monsanto DKC 639 - FAO 5 (28 giorni) - triplice attitudine - 7 7.5 piante m -2 - notevole en. germinativa Irrigazione: Scorrimento
Minimum Tillage (Pivot Piccolo) Operazione colturale Data Note Concimazione con fanghi 5/4/24 Iniettati, composizione 22 Kg ha - N e 9 Kg ha - P 2 O 5 Concimazione potassica 5/4/24 86 kg K 2 O, Potassa 3 Kg ha - Erpicatura 6/4/24 5 cm profondità Semina 6/4/24 Pioneer PR32F, 7 piante m - a 4.5 cm di profondità Concimazione fosfatica 6/4/24 69 kg P 2 O 5 (+ 27 kg N), Fosfato biammonico 8:46 5 Kg ha - Geodisinfestazione 6/4/24 Benfurcarb (Oncol 5G) 2 Kg ha - Diserbo di pre-emergenza 8/4/24 Metolacloro (Erbifos),2 l ha - Isoxaflutol (Merlin) 7 g ha - Trebutilazina (Valiant) l ha - Roundap Max (Glifosate).5 Kg ha - Raccolta 22/9/24 U=29% 8.8 t ha - Sod Seeding (Vignalunga) Operazione colturale Data Note Trinciatura degli stocchi Novembre 23 Semina 4/4/24 Monsanto DKC 639 Pioneer N43, 7.5 piante m - a 4 cm di profondità Concimazione fosfatica 4/4/24 69 kg P 2 O 5 (+ 27 kg N), Fosfato biammonico 8:46 5 Kg ha - Concimazione azotata 4/4/24 8 kg N, Urea 39 Kg ha - Concimazione potassica 4/4/24 86 kg K 2 O, Potassa 3 Kg ha - Geodisinfestazione 4/4/24 Benfurcarb (Oncol 5G) 2 Kg ha - Diserbo pre-emergenza 22/4/24 Metolacloro (Erbifos),2 l ha - Isoxaflutol (Merlin) 7 g ha - Trebutilazina (Valiant) l ha - Roundap Max (Glifosate).6 Kg ha - Diserbo post-emergenza 7/5/24 Nicosulfuron (Ghibli).25 l ha - Dicamba (Mondak 2S).5 l ha - Mesotrione (Callisto).2 l ha - Raccolta 2/9/24 U=25%.4 t ha -
Griglia per analisi in campo La Prova:
SUOLO FISICHE Contenuto idrico Compattamento Coesività Densità apparente Stabilità strutturale Tessitura Analisi: CHIMICHE Azoto nitrico Azoto ammoniacale Azoto totale S.O. ph BIOLOGICHE OD 2 OD 2
Analisi: PIANTA Profondità radicale Lunghezza radicale Profondità di semina Distanza di semina Indice di area fogliare (LAI) Produzione in granella Biomassa totale Infestanti e parassiti
RISULTATI AGRONOMICI SUOLO Tessitura Tesi Profondità Elemento Media % USDA Minimum tillage -3 cm Argilla Limo 7.643 34.332 loam Sabbia 44.77 Sod seeding -3 cm Argilla Limo 2.269 5.967 silt loam Sabbia 28.765 Sostanza organica e rapporto C/N Tesi S.O. dev.std. C/N Minimum tillage.6 %.22 8.9 Sod seeding.6 %.23 8.3 dev.std..5.3
Densità apparente RISULTATI AGRONOMICI Tesi Densità Dev.Std. Minimum tillage.47 t m -3.483 SUOLO Sod seeding.37 t m -3.568 Parametri idrologici Tesi Contenuto idrico (% vol.) Cc (% vol.) Pa (% vol.) AU (% vol.) Minimum tillage 2.5 29.4 5 4.4 Sod seeding 3.5 34 7 7
RISULTATI AGRONOMICI SUOLO nitrico N-NO 3 Minimum tillage Sod seeding Lineare (Sod seeding) Lineare (Minimum tillage) ammoniacale N-NH 4 Minimum tillage Sod seeding Lineare (Sod seeding) Lineare (Minimum tillage) 22.5 2 2 7.5 8 6 R 2 =.478 mg N-NO 3 kg suolo - 5 2.5 7.5 R 2 =.265 mg N-NH 4 kg suolo- 4 2 8 6 R 2 =.9876 5 2.5 R 2 =.992 4 2-2 cm 2-3 cm 3-4 cm -2 cm 2-3 cm 3-4 cm profondità profondità
Compattamento minimum tillage sod seeding 2.5 2..5 MPa..5. Coesione 2.5 5 5 2 profondità (cm) Tenacia (o coesione) Tesi J (kpa) β Minimum tillage Sod seeding 2.28 5.49 2.3777E-5.5368E-6 Coefficiente di distaccamento tra le particelle del suolo, calcolato in base alla coesività (J): β =.79 e. 85J (poco erodibile) < β > (erodibile)
Stabilità di struttura Tesi ISS Minimum tillage Sod seeding 49.4% 39.3% Dev.Std..658.358 Stabilità Scarsa Media Buona % -4 4-65 >65 (Corsini, 25) Prova respirometrica (Specific Oxigen Uptake Rate) Minimum tillage Sod seeding OD 2 (mgo 2 kg Corg - 2 h - ) OD 2 (mgo 2 kg Corg - 2 h - ) media.4.42 Dev.Std. media Dev.Std..26.7.23.3.79.2 Soglie Respirometria Favorevole Sfavorevole OD 2.925.32 OD 2.69.45 (Scaglia, 25)
RISULTATI AGRONOMICI PIANTA lunghezza radicale.2.4.6.8.2.4.6.8 2 cm cm 3-2 cm sod seeding 2-4 cm 4-6 cm 6-8 cm 8- cm -2 cm minimum tillage 2-4 cm 4-6 cm 6-8 cm 8- cm
profondità (cm) -5 - -5-2 -25-3 -35 Densità radicale cm cm -3 4.4 4.2 4 3.8 3.6 3.4 3.2 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2.8.6.4.2.8.6.4.2 -.2 profondità (cm) -5 - -5-2 -25-3 -35 cm cm -3 4.4 4.2 4 3.8 3.6 3.4 3.2 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2.8.6.4.2.8.6.4.2 -.2-4 -4-45 -45-5 5 5 2 25 3 35 distanza dalla fila (cm) -5 5 5 2 25 3 35 distanza dalla fila (cm) Minima lavorazione Semina su sodo
Infestanti e parassiti Tesi Minima lavorazione Semina diretta Grado di Infestazione Alto Basso Attacco Parassiti Medio Medio 3.5 LAI (Leaf Area Index) 3.2 3. 2.9 2.5 2..5..5 Minimum tillage Sod seeding.
RESA Tesi Minima lavorazione Semina diretta Granella (t ss ha - ) campo 6.24 7.8 Granella (t ss ha - ) griglia 3x3.2 3.4 dev.s. 3. dev.s. 2.5 6 55 5 45 4 35 3 25 2 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2.5.5 9.5 9 8.5 8 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 m 6 55 5 45 4 35 3 25 2 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2.5.5 9.5 9 8.5 8 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 5 5 5 5 5 5 2 25 3 35 4 45 5 55 6 Minima lavorazione 5 5 2 25 3 35 4 45 5 55 6 m Semina su sodo
COSTI Costi carburante Lavorazione h ha - Potenza trattore Consumi Costo totale medi totali Erpicatura 6 cv 8 kw 25 g kw - h - 249 g ha - 29.5 l ha - 2.98 ha - Trinciastocchi.5 6 cv 8 kw 25 g kw - h - 295 g ha - 4.75 l ha - 6.5 ha - Botte diserbo.5 85 cv 62 kw 25 g kw - h - 6665 g ha - 8.3 l ha - 3.5 ha - Semina cv 73 kw 25 g kw - h - 4965 g ha - 8.25 l ha - 8.3 ha - Raccolta.5 2 cv 88 kw 26 g kw - h - 964 g ha - l ha - 4.84 ha - Altri costi Articolo Trattamento pre-emergenza Diserbo post-emergenza Semente Costo totale 68 ha - 58 ha - 39 ha - Tesi Semente Trattamenti Carburante Totale Minima lavorazione 39 ha - 68 ha - 29.5 ha - 236.5 ha - Semina su sodo 39 ha - 26 ha - 26.5 ha - 29.5 ha -
METODO INDICE SINTETICO Un numero preso, per convenzione, nell intervallo tra e, che indichi la bontà complessiva del sistema ) Selezione INDICATORI: Vengono selezionate tutte le variabili misurate che influiscono su tutto il sistema colturale. Sabbia Limo Argilla Densità apparente ph Sostanza organica C/N Penetrometria -2 cm Scissometria Stabilità Strutturale n piante emerse Profondità semina Approfondimento radicale Biomassa totale Produzione granellare L.A.I. max Acqua (irrigazione+piogge) Concimazione Azotata Concimazione Potassica Concimazione Fosfatica OD2 OD2 Costi Concimazione Azotata Costi Concimazione Potassica Costi Concimazione Fosfatica Costo semente Costo carburante Costo diserbo
2) QUADRI DI UNIONE: Ogni indicatore viene inserito all interno di un quadro di unione, ovvero un insieme all interno del quale la variabile che inserisco, influisce positivamente o negativamente ai fini del quadro stesso. Le variabili vengono inserite nei quadri in maniera non esclusiva, cioè possono rientrare in più di un quadro in funzione della propria natura. I quadri sono stati scelti in base alla loro incidenza sulla sostenibilità del sistema: Produzione: ragione principale di un sistema produttivo fortemente antropizzato. Ambientale: mantenere la risorsa suolo per garantire elevate produzioni nel tempo. Costi: garanzia di ottenere vantaggi economici dal sistema. PRODUZIONE AMBIENTALE COSTI Sabbia Profondità semina Densità apparente Concimazione Azotata Limo Approfondimento radicale Sostanza organica Concimazione Potassica Argilla Biomassa totale C/N Concimazione Fosfatica Densità apparente Produzione granellare Stabilità Strutturale Costo semente ph L.A.I. max Penetrometria -2 cm Costo carburante Sostanza organica Acqua (irrigazione+piogge) Scissometria Costo diserbo C/N Concimazione Azotata Approfondimento radicale Penetrometria -2 cm Concimazione Potassica Acqua (irrigazionei+piogge) Scissometria Concimazione Fosfatica Concimazione Azotata Stabilità Strutturale OD 2 Concimazione Potassica n piante emerse OD 2 Concimazione Fosfatica OD 2 OD 2
3) Definizione di un MDS: E l insieme delle variabili che più influiscono sul mio sistema. Questa fase è stata condotta con l aiuto di esperti di sistemi maidicoli ai quali è stato sottoposto un questionario (expert opinion). Per ogni quadro vengono definite: a] Le tre variabili che più influiscono, secondo la propria esperienza, al fine definito per il quadro stesso dando loro una priorità esclusiva da a 3 (ordine). b] Le soglie favorevole (F) e sfavorevole (U) per ognuna delle variabili selezionate. -La soglia U rappresenta il valore sotto il quale (o sopra il quale) una variabile assume significato negativo per il sistema. -La soglia F rappresenta il valore sopra il quale (o sotto il quale) una variabile assume valori giudicati positivi per il sistema. quadro di ORDINE [RANGE] soglia FAVOREVOLE soglia SFAVORE VOLE -sabbia * segnare la soglia nel triangolo sulla prima pagina del questionario Tessitura -limo -argilla Densità apparente ph Sostanza organica C/N Penetrometria -2 cm Scissometria Stabilità Strutturale n piante emerse Profondità semina Approfondimento radicale Biomassa totale Resa granellare L.A.I. max Acqua (irrigazione+piogge) Concimazione Azotata Concimazione Potassica Concimazione Fosfatica Attività microrganismi PRODUZIONE QUALITA' AMBIENTALE Sostanza organica C/N Stabilità Strutturale Penetrometria -2 cm Scissometria Approfondimento radicale Acqua (irrigazionei+piogge) Concimazione Azotata - 2 t/m 3-3 - % 5-5 - 5 -MPa - Kg/cm 2 - % 2-2 piante/m 2. - 2 cm - 2 cm - t/ha - 2 t/ha - 8 - m 3 /ha - 2 Kg/ha - 5 Kg/ha - 5 Kg/ha mg O2 g Corg - 2 h - / 24 h - -organico: -minerale: -organico: -minerale: -organico: -minerale: -organico: -minerale: -organico: -minerale: -organico: -minerale: quadro di [RANGE] soglia FAVOREVOLE soglia SFAVORE VOLE Densità apparente. - 2 t/m 3 - % - 5 - % - 5 -MPa - Kg/cm 2-2 cm - m 3 /ha - 2 Kg/ha Concimazione Potassica - 5 Kg/ha Concimazione Fosfatica - 5 Kg/ha Attività microrganismi mg O2 g Corg - 2 h - / 24 h - quadro ECONOMICO ORDINE [RANGE] soglia FAVOREVOLE soglia SFAVORE VOLE Concimazione Azotata Concimazione Potassica Concimazione Fosfatica - /ha - /ha - /ha Costo semente Costo carburante Costo diserbo Costo antiparassitari - /ha - /ha - /ha - /ha
..Risultato della definizione delle variabili maggiormente influenti per ogni quadro di unione, tramite la expert opinion: PRODUZIONE AMBIENTALE COSTI Sabbia Profondità semina Densità apparente Concimazione Azotata Limo Approfondimento radicale Sostanza organica Concimazione Potassica Argilla Biomassa totale C/N Concimazione Fosfatica Densità apparente Produzione granellare Stabilità Strutturale Costo semente ph L.A.I. max Penetrometria -2 cm Costo carburante Sostanza organica Acqua (irrigazione+piogge) Scissometria Costo diserbo C/N Concimazione Azotata Approfondimento radicale Penetrometria -2 cm Concimazione Potassica Acqua (irrigazionei+piogge) Scissometria Concimazione Fosfatica Concimazione Azotata Stabilità Strutturale OD 2 Concimazione Potassica n piante emerse OD 2 Concimazione Fosfatica OD 2 Una volta ottenuti i risultati dai questionari, ovvero gli ordini di importanza degli indicatori per ogni quadro ed i valori di U e F, si è passati alla definizione del Minimum Data Set (MDS) scegliendo, tra tutte le variabili all interno di un modulo, quelle che avevano ottenuto il maggior numero di preferenze. I valori di U e F, per le variabili appartenenti al minimum data set, sono ottenute dalla media di tutti i valori forniti dagli esperti. Il MDS diviene fondamentale per ridurre il numero di variabili considerate, mantenendo quelle che influiscono in maniera determinante sul sistema. OD 2
MDS (minimum data set) Argilla Sabbia Limo Acqua Acqua Indicatori Azoto minerale Densità apparente Biomassa totale Produzione granella Profondità radicale Sostanza organica Stabilità struttura % 49.4 39.3 9 4 OD 2 mgo 2 kg Corg - 2 h -.4.7.925.32 OD 2 mgo 2 kg Corg - 2 h -.42.79.7.4 Costo diserbo Costo semente Costo carburante Unità di misura % % % kg ha - t m -3 m 3 ha - t ha - t ha - m m 3 ha - % ha - ha - ha - MINIMA LAVORAZIONE 7.6 44.7 34.3 247.47 588 9.9 7.25 588.6 68 39 29.5 SEMINA DIRETTA 2.3 28.7 5.9 8.37 75 23.5 9.7 6 75.6 26 39 23 F 6 35. 6 3 6 4 4 2 U 7 8 5.5 35 5 8 2 75 35 35 2
4) AGGREGAZIONE INDICATORI -Metodologia applicata al fine di ottenere l indice di valutazione globale del sistema colturale, permette una sintesi dell informazione. -Nella gran parte dei metodi di aggregazione esistenti, il peso assegnato ai vari indicatori contiene un grado di soggettività che spesso rende il processo assai poco riproducibile e standardizzato (Bellocchi et al., 22). Ogni individuo infatti, all atto di valutare le importanze relative dei vari indicatori, risulta influenzato dalle proprie conoscenze e attitudini (Dubois e Prade, 98). Questa soggettività non può venire completamente eliminata ma può essere proficuamente colta e descritta in termini matematici (Jones e Barnes, 2). -Considerando l inadeguatezza di questi metodi, un approccio completamente differente per l aggregazione di indici può essere realizzato con la messa a punto di un sistema esperto fuzzy (Hall e Kandel, 99). Questa tecnica risulta robusta soprattutto in caso di informazioni incerte e/o imprecise, come ad esempio il giudizio degli esperti (expert opinion) e consente l aggregazione di misure diverse in modo consistente e caratterizzato da elevata riproducibilità (Bellocchi et al., 22; Bouchon-Meunier, 993). -Metodicamente, il sistema fuzzy, prevede l aggregazione a gruppi di due o più indicatori al fine di ottenere un valore numerico che potrà, di seguito, essere utilizzato nuovamente come indicatore, in modo da raggiungere un grado di aggregazione superiore. Ogni livello di aggregazione, dai principali ai secondari e così via, si basa sulla determinazione dei pesi, ovvero punteggi compresi tra e che vengono assegnati alle possibili combinazioni F/U all interno di uno stesso gruppo.
ARGILLA SABBIA Quadro Produzione TESSITURA LIMO AZOTO MINERALE DENSITA APPARENTE ACQUA SUOLO PRODUZIONE BIOMASSA TOTALE PRODUZIONE GRANELLA PROFONDITA RADICI PIANTA ACQUA SOSTANZA ORGANICA STABILITA STRUTTURA OD2 OD2 Quadro Ambientale QUALITA ATT. MICRORGANISMI QUADRO AMBIENTALE INDICE DI VALUTAZIONE GLOBALE COSTO DISERBO COSTO SEMENTE COSTO CARBURANTE Quadro Costi COSTO liv. AGGREGAZIONE 2 liv. AGGR. 3 liv. AGGR.
Se il modulo/indicatore è composto da indice inserire 2 pesi F U Se il modulo/indicatore è composto da 2 indici inserire 4 pesi FF FU UF UU Se il modulo/indicatore è composto da 3 indici inserire 8 pesi FFF FFU FUU UUU UFU UUF UFF FUF Nome Indici Peso Peso Peso Peso Peso Peso Peso Peso liv. Aggregazione Tessitura 3.8.2.2.2.8.8 Suolo 3.2.2.2.5.8.8 Pianta 3.9.6.8.2.8.7 Qualità 3.9..8.6.9.7 Attività Microrganismi 2.5.5 Costo 3.8.6.4.2.5.6 2 liv. Aggregazione Produzione 3.3..2.8.9.8 Quadro Ambiente 2.6.4 Costo 3 liv. Aggregazione Indice di valutazione globale 3.7.3.5.3.7.7
Risultati: Quadro PRODUZIONE Tessitura Suolo Pianta BASSA RESA IN GRANELLA Minima lavorazione.69.72.3 Semina su sodo.8.69.45 Quadro AMBIENTALE Qualità Attività Microrganismi BASSA SOSTANZA ORGANICA Minima lavorazione.3 STABILITA DI STRUTTURA VICINA ALLA SOGLIA SFAVOREVOLE TROPPA ACQUA IN SEMINA SU SODO Semina su sodo.6 Quadro COSTI Costi Minima lavorazione ALTO COSTO DISERBO IN SEMINA SU SODO ALTO IL COSTO DELLA SEMENTE.6 Semina su sodo.25
Risultati: Secondo livello aggregazione Produzione Quadro Ambientale Costi RESA IN GRANELLA Minima lavorazione.45.49.6 Semina su sodo.53.4.25 STABILITÀ DI STRUTTURA DISERBO POST-EMERGENZA Terzo livello aggregazione INDICE DI VALUTAZIONE GLOBALE Minima lavorazione.54 Semina su sodo.4
CONCLUSIONI: Adeguatezza della metodica per descrivere i sistemi dal punto di vista della sostenibilità. Indicazioni a diversi livelli di aggregazione. Impiego a larga scala (MDS).