Valore agronomico delle biomasse compostate

Presentazione sul tema: "Valore agronomico delle biomasse compostate"— Transcript della presentazione:

1 Valore agronomico delle biomasse compostate
Corso di formazione su “Compost Production and Use in Sustainable Farming Systems” – Bari, 1 Ottobre 2014 Valore agronomico delle biomasse compostate Luigi Morra Già presso Unità di ricerca per le Colture Alternative al Tabacco di Scafati Ora presso Unità di ricerca per la Frutticoltura di Caserta

2 Usando compost nutriamo il terreno per nutrire le piante
L’impiego costante di compost nella pratica della fertilizzazione aziendale richiede la consapevolezza che le ricadute sul sistema suolo-colture vanno osservate su una scala spaziale medio-lunga e riguardano molteplici aspetti della fertilità del sistema colturale 13/04/2017

3 Cosa definisce il valore agronomico di un compost?
Caratteristiche fisiche Umidità Stato fisico (pellet, polverulento, grossolano) Caratteristiche chimiche Contenuto e tipo di sostanza organica Contenuto di elementi nutritivi pH, CSC Caratteristiche biologiche Potere repressivo (relazione di Nigro) Effetto biostimolante (relazione di Zaccardelli) 13/04/2017

4 Stato fisico del compost
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5 Composizione a confronto tra compost da forsu di Salerno, compost da sanse di Laurino (SA) e letame (dati del CRPA) Compost Forsu 2011 Compost forsu 2013 Compost sanse Letame (media triennio) Umidità (%) 21,5 20 75 C org (% ss) 31,6 26,2 36,6 C hum (% ss) 8,1 7,4 N tot (% ss) 1,87 1,79 2,8 N org (% ss) 1,71 1,48 C/N 16,8 14,6 13 P tot (% ss) 0,14 0,5 0,97 K tot (% ss) 0,76 1,8 4,33 13/04/2017

6 Se distribuiamo gli ammendanti descritti alla dose di 15 t/ha in s. s
Se distribuiamo gli ammendanti descritti alla dose di 15 t/ha in s.s., allora… Compost forsu Compost sanse Letame N tot 270 kg/ha 420 kg/ha P tot 48 145 K tot 190 645 C org 4,3 t/ha 5,5 t/ha Prodotto tal quale da movimentare: 18,8 t/ha 60 t/ha 13/04/2017

7 Una necessaria premessa
Impiegando compost si incide sulla chiave di volta della fertilità del terreno: LA SOSTANZA ORGANICA 13/04/2017

8 Esiste un livello critico di sostanza organica del suolo al di sotto del quale si innesca il declino della fertilità? Nella Strategia tematica per la Protezione del suolo della UE, è indicato un contenuto-soglia del 2% (=20 g/kg) di C organico pari a circa il 3,4 % di sostanza organica

9 …ma secondo la tabella riportata nella Guida alla concimazione della regione Campania (p. 47), le soglie sono spesso differenti e spesso ben al di sotto di quella indicata dalla UE

10 Quanta sostanza organica può contenere un suolo?
Ciascun terreno presenta una specifica capacità di stoccare sostanza organica sottraendola alla mineralizzazione Tale capacità è strettamente dipendente dal contenuto in limo e argilla. Essa riguarda non il contenuto totale di Carbonio organico ma solo la porzione di dimensioni inferiori a mm. Quella di dimensioni superiori è più facilmente soggetta alla mineralizzazione se questa viene favorita (es.: lavorazioni frequenti del terreno)

11 Da cosa dipende la persistenza della sostanza organica nel suolo
Il tempo di permanenza non dipende principalmente dalle caratteristiche chimiche dei residui organici ma è una proprietà dell’ecosistema suolo espressa dall’interazione di: Attività microbiche Incontro nello spazio e nel tempo di microbi e sostanza organica Fattori stimolanti attività microbiche come gli essudati radicali, il pH, Temperatura e umidità, Sottrazione fisica della s.o. all’attacco microbico

12 Dove viene stoccato il C nel suolo
Dove viene stoccato il C nel suolo ? Teoria gerarchica e del ciclo di vita degli aggregati SO part. fine Complessi organo-minerali Particelle minerali SO particolata grossol. Macroaggregati Microaggregati nuovi Stimolazione dell’attività microbica e formazione di macroaggregati La degradazione della SO e la ridotta attività microbica può portare alla totale disgregazione degli aggregati Lavorazioni del suolo Degradazione della SOP gross. In SO fine: incrostazione con le particelle minerali e stabilizzazione dei microaggregati L’ulteriore degradazione della SO particolata porta all’adsorbimento della SO nelle particelle minerali <0,053 mm

13 Una prima conseguenza pratica
L’ammendamento organico ripetuto negli anni non può determinare un continuo aumento della sostanza organica Bisogna piuttosto puntare a ripristinare e poi mantenere livelli a cui corrisponde un equilibrio stabile del sistema e una maggiore autonomia da input esterni

14 La valorizzazione agronomica del compost
I compost non sono tutti uguali Elementi chiave da definire per comprendere come valorizzarli: La dose da usare Come e Quando distribuire il compost La conseguente gestione del sistema colturale 13/04/2017

15 Tenendo conto anche degli apporti di P e K e del loro bilancio
Gli obiettivi agronomici da conciliare nel definire le dosi di ammendamento di sistemi colturali Preservare la fertilità di suoli degradati per basso contenuto di sostanza organica Definendo piani di ammendamento in grado di produrre un bilancio della S.O. positivo Tenendo conto degli apporti di N al fine di rispettare il Programma di Azione regionale per la concimazione azotata Tenendo conto anche degli apporti di P e K e del loro bilancio

16 Il compost va usato come un concime (calcolo la dose in funzione dell’azoto apportato) o come un ammendante (calcolo la dose in funzione principalmente del carbonio? 13/04/2017

17 Criteri per definire le quantità da impiegare : l’azoto
Calcolare la dose di compost in funzione della quantità di azoto da fornire per il soddisfacimento dei fabbisogni colturali; Questo criterio non tiene conto che oltre l’80% dell’N totale nel compost è in forma organica e non disponibile per le piante né soggetto a lisciviazione. L’N sarà disponibile per le piante solo dopo mineralizzazione legata alla attività microbica del suolo L’ammendante è impropriamente equiparato ad un concime minerale

18 … in Germania secondo lo European Compost Network
Dosi di compost in una rotazione di tre anni 20 t/ha in s.s. 30 t/ha in s.s. N totale fornito annualmente (kg/ha) media 90 130 Range variazione 50 180 Quota N tot da conteggiare nel bilancio come % dell’N tot fornito Breve periodo (1-3 anni) 3 -5 10 Medio termine (4-12 anni) 5 12 20 Dati tratti da 5 località del Baden-Wurrtemberg in prove di 9-12 anni su colture di mais, grano, orzo

19 Definire la dose di azoto
Bisogna stare dentro ai limiti imposti dalla Direttiva UE sui Nitrati (1991) tradotta, dal marzo 2007, nel Programma d’azione per le zone vulnerabili all’inquinamento da nitrati di origine agricola adottato dalla Regione Campania 13/04/2017

20 Definire la dose di azoto
Bisogna stare dentro ai limiti imposti dalla Direttiva UE sui Nitrati (1991) tradotta, dal marzo 2007, nel Programma d’azione per le zone vulnerabili all’inquinamento da nitrati di origine agricola adottato dalla Regione Campania 13/04/2017

21 Esempio di calcolo del piano di concimazione azotata con impiego di ammendanti organici
Colture in un anno Elenco comuni in zona A Elenco comuni in zona B Pomodoro da ind. 210 143 cavolfiore 153 107 TOTALE N 363 250 Come diamo questo azoto? 1) tutto con compost misto che non contenga reflui animali 2) tutto con concimi minerali 3) quota con compost misto e restante con concimi minerali 13/04/2017

22 Esempio di calcolo del piano di concimazione azotata con impiego di ammendanti organici
Colture in un anno Elenco comuni in zona A Elenco comuni in zona B Pomodoro da ind. 210 143 cavolfiore 153 107 TOTALE N 363 250 Come diamo questo azoto? 1) tutto con compost misto che non contenga reflui animali 2) tutto con concimi minerali 3) quota con compost misto e restante con concimi minerali 13/04/2017

23 Esempio di calcolo: soluzione 1
Conoscere le caratteristiche analitiche del compost: Sostanza secca (%) 89 Carbonio org. (% s.s.) 26,4 N totale (% s.s.) 1,65 N organico (% s.s.) 1,36 Rapporto N org/Ntot 82,4 N minerale (% s.s.) 0,29 Possiamo apportare fino a 22 t/ha di s.s.(= 20 t/ha di tal quale) come compost C org (26,4*15)/100 = 5,8 t/ha N tot (1,65*22)/100= 363 kg/ha Non usiamo concimi minerali 13/04/2017

24 Criteri per definire le quantità d’impiego: il Carbonio
Non recuperiamo la fertilità del suolo se il C organico apportato è insufficiente. Da esso dipende il ripristino di una popolazione microbica del suolo diversificata e più efficiente; da esso dipende il miglioramento della struttura del suolo La dose utile deve almeno bilanciare la quota di sostanza organica persa naturalmente per mineralizzazione Ma se partiamo da suoli degradati deve essere più alta

25 Vediamo un tipo di approccio per definire la dose
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29 Osservazioni all’approccio
Statico Non rispondente a ciò che accade in realtà Non tiene conto del sistema colturale e del tipo di terreno Di seguito discuteremo di un approccio basato sull’osservazione di sistemi agricoli reali e sull’aggiustamento progressivo della dose 13/04/2017

30 Relazione dose compost e contenuto in C organico in due suoli dopo 3-4 anni
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31 Variazioni annuali del C organico nel suolo di Pontecagnano (serra)
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32 Variazioni annuali del C organico nel suolo di Battipaglia (pieno campo)
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35 Come si comportano compost differenti per matrici di partenza rispetto al loro dosaggio
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36 Obiettivi prova agronomica condotta nel 2009-2011 a Scafati
… quale relazione c’è tra le dosi impiegate e lo sviluppo di colture orticole coltivate in sequenza La nutrizione azotata garantita dal compost è adeguata, va integrata con azoto minerale? Esistono dei parametri che permettano di prevedere il comportamento dell’ammendante Il compost di sansa migliora il bilancio del Carbonio nel suolo? per rispondere a queste domande è stato scelto di confrontare il compost di sansa con quello da f.o.r.s.u.

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38 Sequenza degli ammendamenti e delle colture nel biennio
Lug 2009: Primo ammendamento con i compost Lug ‘09 - Ott ‘09: cavolfiore, cv Megha Feb ‘10 - Giu ‘10: patata, cv Adora Ott 2010: Secondo ammendamento con i compost Nov ‘10 - Mag ‘11: cipolla, cv Bianca di Pompei Mag’11 - Lug ’11: coltura di lattuga, cv Ballerina

39 N distribuito nella prima sequenza colturale su cavolfiore e patata
Dose compost (t ha-1) N tot da compost (kg ha-1) Dose Nmin cavolfiore Dose Nmin patata Totale N fornito Concim. Minerale 110 160 270 Compost sansa 10 126 55 80 261 20 252 387 Compost Forsu 210 345 420 555

40 N distribuito nella seconda sequenza colturale su cipolla e lattuga
Dose compost (t ha-1) N tot da compost (kg ha-1) Dose Nmin cipolla Dose Nmin lattuga Totale N fornito Concim. Minerale 120 80 200 Compost sansa 10 137 60 40 237 20 274 374 Compost Forsu 300 400 500

41 Produzioni commerciabili nella prima sequenza colturale (2009/2010)
Compost di sansa Compost da FORSU Cavolfiore (Lug-Ott) a a ab Patata (Feb-Giu)

42 no N min + N min Compost di sansa alla dose 20 t

43 Produzioni commerciabili nella seconda sequenza colturale (2010/2011)
Compost di sansa Compost da FORSU Cipolla (Nov-Mag) abc ab Lattuga (Mag-Lug) a

44 Indici di efficienza dell’azoto in cavolfiore
Treatment N uptake N removal by head NaUE on aboveground d.w. NaUE on marketable yield f. w. Apparent recovery of N (kg ha-1) (kg Mg-1) (kg kg-1) % CompF10 202 2,6 27 101 12 CompF20 174 2,7 29 85 - 0.7 CompF10+N 209 2,8 86 CompF20+N 198 3,1 28 81 4 CompS10 125 41 97 -42 CompS20 103 42 104 -30 CompS10+N 150 38 106 -15 CompS20+N 2 44 107 -17 NPK 240 3,3 24 83 56 CNF 178 3,5 33 - 13/04/2017

45 Indici di efficienza dell’azoto in patata
Treatment N uptake N removal by tubers NaUE on aboveground d.w. NaUE on aboveground m.f.w. Apparent recovery of N (kg ha-1) (kg Mg-1) (kg kg-1) % CompF10 72 1.8 94 390 2 CompF20 75 1.7 100 440 CompF10+N 104 2.0 82 370 12 CompF20+N 116 2.2 80 360 9 CompS10 66 1.9 93 -2 CompS20 55 1.5 109 460 -5 CompS10+N 117 2.3 81 24 CompS20+N 97 420 NPK 132 2.7 62 290 39 CNF 68 95 400 - 13/04/2017

46 Indici di efficienza dell’azoto in cipolla
Treatment N uptake N removal by leaves + bulbs NaUE on aboveground d.w. NaUE on aboveground m.f.w. Apparent recovery of N (kg ha-1) (kg Mg-1) (kg kg-1) % CompF10 39 1.9 67 520 2.7 CompF20 37 1.8 58 570 0.7 CompF10+N 51 50 530 3 CompF20+N 63 2.1 490 CompS10 23 73 550 -2.3 CompS20 19 2.5 59 410 -2 CompS10+N 42 54 540 2.3 CompS20+N 43 2.4 48 2 NPK 60 440 26 CNF 29 65 580 - 13/04/2017

47 Bilancio del carbonio dopo un biennio
Treatments Compost carbon input Soil Organic Carbon in 2011 SOC change in period * Conversion efficiency of compost C ** (t ha-1) (%) CompF10 5.7 51.0 - 0.7 -12 CompF20 11.4 55.4 3.7 33 CompF10+N - 0.9 -16 CompF20+N CompS10 7.8 53.6 1.9 24 CompS20 15.6 55.0 3.5 23 CompS10+N 53.5 CompS20+N 54.6 2.9 19 NPK - 49.6 - 2.1 CNF 48.0 - 3.7 13/04/2017

48 Conclusioni. 1 Il compost di sansa ha determinato una più accentuata competizione per l’azoto nel suolo tra piante e microrganismi rispetto al compost da Forsu. L’influenza del rapporto C/N doppio rispetto al compost da Forsu L’aumento della dose d’impiego del compost di sansa ha accentuato la riduzione dello sviluppo colturale L’integrazione con il 50% della dose di azoto ritenuta ottimale per la tesi NPK: è stata insufficiente nel primo ciclo colturale subito dopo la somministrazione di compost di sansa è stata sempre sufficiente con il compost da Forsu

49 Conclusioni. 2 L’apporto di N alla dose 20 determina sempre un cospicuo surplus di azoto nel suolo alla fine della prima sequenza colturale. Distinzione tra surplus di N organico da compost e surplus di N minerale da concimi di sintesi Il coefficiente di recupero dell’N dalle tesi ammendate evidenzia che il tasso di mineralizzazione dell’azoto nel compost di sansa è più basso che in quello di Forsu Il bilancio del C organico dopo il primo biennio non evidenzia una differente efficienza del compost di sansa rispetto al Forsu.

50 Confronto tra ammendanti organici sotto serra destinata alla produzione ortaggi a foglia per IV gamma. Eboli (SA) Maggio 2013 – maggio 2014 13/04/2017

51 Gli ammendanti organici utilizzati
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52 I trattamenti sperimentali a confronto
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53 Produzione di rucola nel primo ciclo mag-giu 2013
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54 Produzione di rucola nel ciclo finale da nov 2013 a mag 2014
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55 Variazione del C organico totale nel suolo dopo un anno dagli ammendamenti
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56 Prova condotta a Scafati in pieno campo dal maggio 2007 al marzo 2014
Valutazione degli effetti dell’ammendamento con compost nel lungo termine Prova condotta a Scafati in pieno campo dal maggio 2007 al marzo 2014 13/04/2017

57 I Trattamenti confrontati
Controllo non concimato (Cnt) Concimazione minerale secondo la Guida alla Concimazione della Regione Campania (Min) 30 t/ha in s.s. di compost da forsu nel primo triennio, poi ridotte a 15 nei successivi 4 anni 15 t/ha in s.s. di compost da forsu nei sette anni, integrate da azoto minerale in dose dimezzata rispetto alla tesi Min 13/04/2017

58 Sequenza colturale Melanzana - scarola nel primo triennio
Pomodoro – cavolfiore in 4° anno Pomodoro – cipolla al 5° e 6° anno Melone – finocchio nel 7° anno 13/04/2017

59 Evoluzione del contenuto in sostanza organica nel suolo sabbioso-limoso
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60 Variazioni di alcuni indicatori di attività biologiche nel suolo e tipologia di carbonio organico presente. Anno 13/04/2017

61 Rese commerciabili delle colture in ciclo primaverile-estivo
13/04/2017

62 Rese commerciabili delle colture in ciclo autunno-vernino
13/04/2017

63 Bilancio dell’N e suoi indici di efficienza nella sequenza colturale del 5° anno
13/04/2017

64 Il bilancio dell’N visto nell’arco di cinque anni
13/04/2017

65 Quando e Come distribuire il compost
13/04/2017