Elementi di Agronomia Marco Mazzoncini - mazzo@agr.unipi.it Lezione 14 (20-22.04.2015)

Fertilizzazione e Concimazione Per concimazione si intende la pratica della distribuzione dei concimi alle colture (anticipazione/restituzione) Per fertilizzazione si intende, invece, la strategia generale di gestione della fertilità di un sistema pianta-suolo. Comprende pertanto tutti gli aspetti legati alla pianificazione degli interventi di apporto di materiale fertilizzante (quantità, tipologia materiale, colture, epoche, attrezzature...)

PROBLEMATICHE AMBIENTALI DELLA CONCIMAZIONE Inquinamento delle acque Volatilizzazione dell’ammoniaca Apporto di metalli pesanti Influenza sulla qualità dei prodotti Diffusione/contenimento dei patogeni BILANCIO ENERGIA E GHGs

Tecnica della concimazione Stabilire quanto concimare, quando concimare e come concimare Quanto concimare: stabilire dal punto di vista tecnico, ambientale ed economico le più opportune quantità di N, P, K e nutrienti secondari da apportare (complessivamente nel ciclo colturale) per unità di superficie (Ha/m2 o vaso/pianta) Fabbisogno della pianta Apporti interni al sistema Apporti esterni al sistema

Stabilire quanto concimare, quando concimare e come concimare Quando concimare: stabilire il momento più opportuno dal punto di vista tecnico, ambientale ed economico per apportare le quantità di N, P, K e nutrienti secondari precedentemente definite Concimazione di fondo Concimazione pre-impianto Concimazione in copertura Concimazione localizzata/banda

Stabilire quanto concimare, quando concimare e come concimare Come concimare: stabilire dal punto di vista tecnico, ambientale ed economico le forme ed i prodotti più opportuni per distribuire le quantità di N, P, K e nutrienti secondari nelle epoche precedentemente definite Concimi semplici o complessi Concimi organici, minerali o organo minerali Concimi solidi o liquidi Concimi a lento o pronto effetto Integrazione con ammendanti

Quantità di N da apportare = Quanto concimare: stabilire dal punto di vista tecnico, ambientale ed economico le più opportune quantità di N, P, K e nutrienti secondari da apportare (complessivamente nel ciclo colturale) per unità di superficie (Ha/m2 o vaso/pianta) Quantità di N da apportare = fabbisogni colturali – (apporti interni al sistema + apporti esterni) + (lisciviazione + immobilizzazione) Fabbisogno della coltura/pianta Apporti interni al sistema (precessione) Apporti esterni al sistema

Fabbisogno coltura/pianta Considerare: Specie; Livello e metodo produttivo; Avvicendamento; Ambiente pedo-climatico; Fase fenologica Principio del bilancio dei nutrienti

Fabbisogno pianta

0,71 0,54 0,44 0,31 0,98 0,90 0,76 0,58

Quanto concimare: problematiche diverse per N, P e K Quantità di N da apportare = fabbisogni colturali +/- ………..) Fabbisogno della coltura/pianta Apporti interni al sistema (precessione) Quantità di P2O5 da apportare = fabbisogni colturali * k immobilizzazione) Fabbisogno della coltura/pianta Apporti interni al sistema (disponibilità del terreno) Quantità di K2O da apportare = fabbisogni colturali Fabbisogno della pianta Apporti interni al sistema (disponibilità del terreno)

Efficienza concimazione E = (Dp ± Dt) / Dn Dp = dose assorbita dalla pianta Dt = dose immobilizzata nel terreno o persa per lisciviazione, volatilizzazione, erosione, insolubilizzazione Dn = dose distribuita

Efficacia concime E fisiologica = (Rc-Rnc) / (Dc-Dnc) Grado di utilizzazione = (Dc – Dnc) / Dn E agronomica = E fisiologica x G.U. Rc: resa coltura concimata Rnc: resa coltura non concimata Dc: dose assorbita coltura concimata Dnc: dose assorbita coltura non concimata Dn: dose distribuita con concime

Quanto concimare: problematiche diverse per N, P e K Quantità di N da apportare = fabbisogni colturali + ………..) Fabbisogno della coltura/pianta Apporti interni al sistema (precessione) Quantità di P2O5 da apportare = fabbisogni colturali * k immobilizzazione) Fabbisogno della coltura/pianta Apporti interni al sistema (disponibilità del terreno) Quantità di K2O da apportare = fabbisogni colturali Fabbisogno della pianta Apporti interni al sistema (disponibilità del terreno)

Disponibilità nel terreno Dipende da: Quantità presenti nell’orizzonte interessato dalle radici; Forma presente (libera, adsorbita, fissata nella S.O.); Condizioni chimico-fisiche terreno (vd., pH, carenza idrica, T). Importanza di un’attenta analisi chimica

livello di attendibilità pH S. O. Tot. N N - NO3 P Analisi del suolo Problematiche connesse all’interpretazione dei risultati analitici: analisi scopo livello di attendibilità pH correzione S. O. conservazione / incremento Tot. N conservazione / incremento / applicazione N - NO3 P Il caso P – data la scarsa mobilità di questo nutriente, utilizzando metodi di analisi adeguati alle caratteristiche del terreno (vedi tabella), è possibile stimare la quantità di fertilizzante da apportare alla coltura in funzione del risultato dell’analisi metodo di analisi estraente indicato per suoli con: MEHLICH 1 HCl + H2SO4 bassa CSC; sub-acidi/acidi BRAY 1 NH4F + HCl media-alta CSC; sub-acidi/neutri OLSEN NaHCO3 alta CSC; sub-alcalini/alcalini

Quando concimare: stabilire il momento più opportuno dal punto di vista tecnico, ambientale ed economico per apportare le quantità di N, P, K e nutrienti secondari precedentemente definite Concimazione di fondo Concimazione pre-impianto Concimazione in copertura Concimazione localizzata/banda

Come concimare: stabilire dal punto di vista tecnico, ambientale ed economico le forme ed i prodotti più opportuni per distribuire le quantità di N, P, K e nutrienti secondari nelle epoche precedentemente definite Concimi semplici o complessi Concimi organici, minerali o organo minerali Concimi solidi o liquidi Concimi a lento o pronto effetto Integrazione con ammendanti

Tecnica della concimazione Quando e come concimare Modalità di distribuzione In relazione alla coltura: - di fondo / di mantenimento - pre-aratura - pre-impianto / alla preparazione del letto di semina - copertura (1°, 2° ……) In relazione al terreno: - concimazione di arricchimento

Piano di concimazione

Dose ottimale Tecnica: oltre la quale si annulla la produttività marginale del concime; Economica: oltre la quale si annulla il reddito marginale della coltura. Più facile riferirsi alla prima.

Definizioni secondo la vecchia normativa (D.L. 748/1984) Si faceva distinzione tra: Fertilizzanti; Concimi; Ammendanti e correttivi.

Definizioni secondo la nuova normativa (D.Lgs. 217/2006) I fertilizzanti comprendono: Concimi; Ammendanti; Correttivi Concetto più ampio di fertilizzante, necessità di uniformità merceologica a livello nazionale e comunitario (recepisce il Reg. CE 2003/2003)

Fertilizzanti “ qualsiasi sostanza che, per il suo contenuto in elementi nutritivi oppure per le sue caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche contribuisce al miglioramento della fertilità del terreno agrario oppure al nutrimento delle specie vegetali coltivate o, comunque, ad un loro migliore sviluppo. Il termine fertilizzante non può essere impiegato sugli imballaggi, sulle etichette e sui documenti d’accompagnamento per indicare concimi o ammendanti e correttivi.”

Concimi “qualsiasi sostanza, naturale o sintetica, minerale od organica, idonea a fornire alle colture l’elemento o gli elementi chimici della fertilità a queste necessarie per lo svolgimento del loro ciclo vegetativo e produttivo.”

Ammendanti e correttivi “qualsiasi sostanza, naturale o sintetica, minerale od organica, capace di modificare e migliorare le proprietà e le caratteristiche chimiche, fisiche, biologiche e meccaniche di un terreno.”

Cosa si apporta al terreno? Materiale organico: per migliorare il contenuto in S.O., sostenere l’attività microbica, migliorare la fertilità fisica del terreno; Elementi nutritivi per le piante: elementi chimici necessari per l’ottimale sviluppo delle colture ed il miglioramento quali-quantitativo delle produzioni; Altre sostanze: prodotti contenenti sostanze capaci di interagire con il sistema pianta-suolo e potenziarne le funzionalità o correggerne le carenze.

Elementi nutritivi PRIMARI: azoto (N), fosforo (P/P2O5), potassio (K/K2O); SECONDARI: calcio (Ca/CaO), magnesio (Mg/MgO), sodio (Na), zolfo (S); MICROELEMENTI: boro (B), cobalto (Co), rame (Cu), ferro (Fe), manganese (Mn), molibdeno (Mo) e zinco (Zn).

Fattore di conversione TITOLO di un Concime XXN . XXP2O5 . XXK2O «titolo dichiarato»: titolo di un elemento o di un suo ossido che a norma della legislazione comunitaria è indicato su un'etichetta o su un documento di accompagnamento di un concime CE; Forme chimiche dichiarate nei fertilizzanti e fattore di conversione. Elemento Forma dichiarata Simbolo Fattore di conversione Azoto A. Nitrico NO3 N X 4,426 = X 0,226 = A. Ammoniacale NH4 X 1,288 = X 0,776 = Fosforo Anidride Fosforica P2O5 P X 2,292 = X 0,436 = Potassio Ossido di Potassio K2O K X 1,205 = X 0,830 = Magnesio Ossido di Mg MgO Mg X 1,658 = X 0,603 = Calcio Ossido di Calcio CaO Ca X 1,399 = X 0,715 = Zolfo Anidride Solforica SO3 S X 2,497 = X 0,400 = Sodio Ossido di Sodio Na2O Na X 1,364 = X 0,734 =

Classificazione Concimi Natura: organico / organo-minerale / minerale; Forma di aggregazione: solido / fluido (soluzione, sospensione) / gasssoso; Contenuto in elementi nutritivi: semplici (N, P, K) / composti (binari e ternari); Processo produttivo: complessi / da miscelazione; Dinamica rilascio: a lenta / rapida cessione.

Natura Concimi/1 «Concime Organico»: un concime derivato da materiali organici di origine animale o vegetale, costituito da composti organici ai quali gli elementi principali della fertilità sono chimicamente legati in forma organica o comunque fanno parte integrante della matrice;

Natura Concimi/2 «Concime Minerale»: un concime nel quale gli elementi nutritivi dichiarati sono presenti sotto forma di composti minerali ottenuti mediante estrazione o processi fisici e/o chimici industriali. Per convenzione possono essere classificati come concimi minerali la calciocianamide e l'urea e i suoi prodotti di condensazione e associazione;

Natura Concimi/3 «Concime Organo-Minerale»: un concime ottenuto per reazione o miscela di uno o piu' concimi organici e/o di una o piu' matrici organiche, all'uopo autorizzate, con uno o piu' concimi minerali;

Natura Concimi/4 Caratteristiche concimi: Minerali: rapidi (soluzione circolante), alto titolo; Organo-minerali: contengono una frazione a lenta cessione ed una di più rapida azione, producono anche effetto ammendante; Organici: generalmente hanno azione molto graduale e forte effetto ammendante.

Forma Concimi/1 «Concime in Soluzione»: un concime fluido esente da particelle solide; «Concime in Sospensione»: un concime bifase nel quale le particelle solide sono mantenute in sospensione nella fase liquida;

Forma Concimi/2 «Concimi in Soluzione»: presentano una serie di vantaggi rispetto ai prodotti solidi, fra i quali la possibilità di una meccanizzazione integrale delle operazioni di stoccaggio e trasporto e la pronta disponibilità degli elementi fertilizzanti per le colture. Per contro, hanno un contenuto in elementi nutritivi minore rispetto a quelli solidi e, a causa delle loro particolari caratteristiche fisico-chimiche (elevata corrosione, tendenza alla cristallizzazione, ecc.), richiedono l'impiego di specifici materiali per la realizzazione delle attrezzature per lo stoccaggio, la movimentazione e la distribuzione;

Forma Concimi/3 «Concimi in Sospensione»: gli elementi fertilizzanti, sotto forma di granuli o cristalli di ridotte dimensioni (polveri), vengono mantenuti in sospensione per mezzo di argille. Rispetto ai prodotti in soluzione, sono caratterizzati da un contenuto di elementi fertilizzanti più elevato soprattutto per quanto riguarda il potassio. Per contro, presentano una stabilità limitata nel tempo a causa della loro tendenza a flocculare e sedimentare. Durante l'impiego, inoltre, le sospensioni determinano l'insorgere di una serie di problemi legati alle loro elevate viscosità e al forte potere abrasivo, per la presenza del materiale in sospensione

Forma Concimi/4 La forma fisica del concime influenza fortemente la scelta delle macchine per la sua distribuzione: Solido: granulare, polverulento, terricciato (spandiconcimi centrifughi, spandiletame); Liquido: irroratrici pneumatiche; Gassoso: vd. NH3 anidra.

Contenuto Concimi/1 «concime semplice»: un concime azotato, fosfatico o potassico per il quale sia dichiarabile unicamente il titolo di uno degli elementi nutritivi principali; «concime composto»: un concime per il quale sia dichiarabile il titolo di almeno due degli elementi nutritivi principali, ottenuto per via chimica o per miscelazione ovvero mediante una combinazione di questi due metodi; (c. binari – c. ternari)

Contenuto Concimi/2 «dichiarazione»: precisazione della concentrazione di elementi nutritivi, incluse le forme e la solubilità, garantita entro tolleranze specificate; «tolleranza»: la deviazione consentita del valore misurato del titolo di un elemento nutritivo dal suo valore dichiarato;

Adattato da Giardini, L. Agronomia Generale Contenuto Concimi/3 Adattato da Giardini, L. Agronomia Generale

Contenuto Concimi/4 I concimi composti presentano: Vantaggi: distribuzione contemporanea dei principali nutrienti, minori costi di trasporto/distribuzione e immagazzinamento, omogeneità, sinergia; Svantaggi: titoli più bassi, costi maggiori per unità di fertilizzante, presenza di elementi non necessari in alcune situazioni (es. P e K in copertura), scarsa plasticità d’uso.

Processo produttivo «concime complesso»: un concime composto, ottenuto per reazione chimica, per soluzione o per granulazione (allo stato solido), per il quale sia dichiarabile il titolo di almeno due degli elementi nutritivi principali. Per i concimi di questo tipo allo stato solido ogni granello contiene tutti gli elementi nutritivi nella loro composizione dichiarata; «concime ottenuto da miscelazione»: un concime ottenuto miscelando a secco più concimi, senza che si producano reazioni chimiche;

Concimi minerali azotati (semplici) Ammoniacali: calciocianamide 20-21% urea 46% solfato ammonico 20-21 + S ammoniaca anidra 82% Nitrici: nitrato di sodio 16% (25% di Na) nitrato di calcio 15,5% (25% di Ca) Nitro-amm.li : nitrato ammonico (26-27% per metà nitrico e per metà ammoniacale)

UREA CO(NH2)2

Concimi fosfatici (titolo % di P2O5 solubile in acqua ed in una soluzione di citrato ammonico) - perfosfati minerali: fosfati natur. + ac.solforico titoli dal 14 al 22% (più usati 18-20 e 19-21); hanno il 50% di solfato di Ca (gesso), adatti per terreni alcalini - perfosfati doppi o tripli: fosfati naturali + ac. solforico + ac. fosforico; titoli dal 35% (doppi) al 46-48% (triplape); - scorie Thomas (dalla defosforazione dell’ acciaio), è una polvere pesante con titolo 16-18 o 18-20 (insolubile in acqua ma solubile in ac. citrico; contiene 45-55% di CaO: adatta ai terreni acidi;

Concimi potassici (titolo come K2O): - cloruro di K: titolo 60%, da evitare in colture che temono il cloro; - solfato di K: titolo 48-52% (+18% di S) - salino potassico (ind. saccarifera): titolo 34-35%, come carbonato

Rapidità d’azione/1 I concimi a lento effetto (N) sono di tipo: Fisico: cere, bitume, resine... Chimico: vd. prodotti di condensazione dell’urea FU: Formurea (38%N) CDU: Crotonilidendiurea (30%N) IBDU: Isobutilidendiurea (32%N) MU: Metilenurea Attivo: inibitori della nitrificazione nel terreno

Rapidità d’azione/3 I concimi a lenta cessione presentano: Vantaggi: semplicità d’uso, no dilavamento, economicità distribuzione; Svantaggi: alto costo per unità di fertilizzante, rilascio N non sincronizzabile con esigenze colturali e situazioni ambientali idonee

Ammendanti e correttivi/1 «ammendanti»: i materiali da aggiungere al suolo in situ, principalmente per conservarne o migliorarne le caratteristiche fisiche e/o chimiche e/o l'attività biologica; «correttivi»: i materiali da aggiungere al suolo in situ principalmente per modificare e migliorare proprietà chimiche anomale del suolo dipendenti da reazione, salinità, tenore in sodio.

Ammendanti e correttivi/2 Esempio di ammendanti: letame, compost; Esempio di correttivi: calce per terreni acidi, gesso per terreni basici. Attenzione all’effetto salinizzante (concimi fluidi) e acidificante (sali ammonici, urea, sali di K) o alcalinizzante (Sali nitrici, fosfati grezzi e termici, ceneri vegetali) dei concimi!!!

Economicità Dipende da: Tipo concime scelto: costi diretti (legati al costo di produzione del fertilizzante) ed indiretti (legati alle modalità di distribuzione, epoche, strategie...); Dose distribuita: dose massima (curve dose-risposta) e dose ottimale; Efficienza concimazione ed efficacia concime.

Dose ottimale Tecnica: oltre la quale si annulla la produttività marginale del concime; Economica: oltre la quale si annulla il reddito marginale della coltura. Più facile riferirsi alla prima.

Legge di Mitscherlich