Tecniche colturali biologiche a confronto Aspetti produttivi e ambientali

Produzione di granella (medie 2004-2006, t/ha) Mais a b Frumento a c b Pisello proteico a La valutazione della sostenibilità agronomica delle tecniche colturali biologiche confrontate, è stata effettuata misurando la produzione agraria. L’analisi statistica delle produzioni è stata effettuata prendendo in considerazione ogni singolo anno. Lettere diverse indicano differenze significative. Le tre colture presentano differenze produttive per i tre trattamenti solo nel primo anno di sperimentazione. Nel frumento i due biologici presentano una riduzione produttiva di circa il 30% rispetto al trattamento Convenzionale. Nel mais il trattamento più penalizzante è stato il biologico con sovescio con il 50% delle produzioni in meno rispetto a Conv. Anche nel pisello proteico l’Osov è il trattamento peggiore per le produzioni, mentre la tecnica colturale che prevede l’impiego di letame raggiunge delle produzioni perfino superiori del Conv. La riduzione delle produzioni dei biologici rispetto al convenzionale per il 2004 va ricercata nel ritardo delle semine, che nel caso del frumento è stata effettuata a primavera e nel mais e pisello oltre la metà del mese di maggio. Tale semina posticipata ha favorito un maggior sviluppo delle infestanti che risultano altamente competitive con la coltura. b b

Sviluppo delle infestanti (media 2004-2006) Frumento Copertura % La principale causa della riduzione della produzione dei sistemi biologici va attribuita allo sviluppo delle infestanti. Queste risultano particolarmente aggressive soprattutto nella coltura del mais. Nella foto è illustrato l’effetto delle sarchiature su mais biologico. E’ evidente il buon controllo della macchina sulle infestanti delle interfile, ma non sulla fila. Il grafico mostra le coperture percentuali di coltura, infestanti e suolo nudo, quindi l’area occupata dalla proiezione delle componenti riportate sulla superficie da parte della coltura, delle infestanti e il residuo suolo nudo. Il frumento che ha un ciclo autunno primaverile, risulta più competitivo, o, meglio, è interessato da infestanti che sono meno “aggressive” rispetto a quelle estive. Inoltre è possibile notare come la tecnica della falsa semina effettuata prima delle colture estive, insieme alle altre operazioni meccaniche, abbia un positivo effetto di contenimento dello sviluppo della flora reale.

Sviluppo delle infestanti (media 2004-2006) Copertura % La coltura più soggetta alla competizione delle infestanti è il mais. In questo caso i due biologici presentano delle infestazioni molto elevate e, ancora una volta, il trattamento dove non si pratica la falsa semina, Osov, è più infestato di del sistema Olet. Mais

Sviluppo delle infestanti nel pisello proteico (media 2004-2006) Copertura % La fertilità e l’attività biologica del suolo in agricoltura biologica è mantenuta e potenziata attraverso rotazioni pluriennali che prevedono anche la coltivazione di leguminose. Nel nostro caso è stata scelta una leguminosa da granella con una elevata capacità di coprire il suolo molto velocemente. E’ possibile notare come il pisello proteico sfavorisce la crescita delle infestanti in tutti i sistemi colturali. E’ una coltura molto competitiva soprattutto se seminata in periodo precoce (fine febbraio).

Qualità granella frumento Proteine 2004 W P/L Indici alveografici grezze % Olet 15.0 183 0.26 Osov 16.3 219 0.22 W (j*10-4): indice correlato alla “forza” della farina e fornisce informazioni sulla qualità delle proteine. I valori variano da 340 (frumenti di forza) a 80 (farine da biscotto). Conv 16.8 205 0.21 2005 Olet 14.6 95 0.32 Osov 15.0 126 0.31 Conv 15.0 159 0.29 2006 P/L: esprime l’equilibrio/squilibrio tra tenacità ed estensibilità dell’impasto. I valori variano da 1.2 (farine di forza) a <0.5 (farine da biscotto) Olet La qualità dei prodotti ottenuti nella sperimentazione è stata misurata attraverso la valutazione di alcuni indici merceologici e sanitari. Tra gli indici merceologici si inserisce l’analisi dell’attitudine della farina di frumento alla panificazione. Essa è misurata attraverso la percentuale di proteina presente nella farina (quindi quantità di glutine) che attraverso gli indici alveografici (quindi la qualità della maglia glutinica). L'analisi statistica non rileva differenze, all'interno degli anni, tra i trattamenti. Secondo la classificazione dei risultati ottenuti dalla 34a sperimentazione nazionale sui frumenti teneri, il Bolero è classificata come panificabile soft (Proteine %ss 10.0-11.0; W J*10-4 170-200; P/L < 0.7). Sostanzialmente i tre trattamenti non modificano tale classe di qualità della varietà seminata. Va sottolineata però, la differenza che esiste tra gli anni di sperimentazione sia per gli indici che per la percentuale proteica. Ciò deriva dall’influenza di alcuni fattori, come lo sviluppo di fusariosi o attacco di cimici, che hanno andamento annuale e nascondono gli eventuali effetti derivanti dai trattamenti. 13.6 219 0.69 Osov 14.1 165 0.47 Conv 13.0 164 0.56

Micotossine Bolero 2004 2005 2006 Olet 310 n.r. 17 Osov 290 12 Conv 620 27 DON μg/kg Per qualità sanitaria si intende la misura delle concentrazione delle micotossine più dannose nella granella di mais e frumento. Il reg. (CE) n. 1126/2007 della Commissione Europe, contiene i disciplinari riguardanti le concentrazioni di queste tossine negli alimenti destinati all’uso umano e animale. Il deossinivalenolo è la tossina misurata nella farina di frumento ed è prodotta da Fusarium graminearum. Per le farine di frumento destinate all’alimentazione umana il limite massimo raggiungibile è di 1250 ppb. Tutti i sistemi sono all’interno del limite stabilito, quindi le farine ottenute possono essere commercializzate per l’alimentazione umana. Per il mais la micotossina più dannosa è la fumonisina B1 prodotta da diverse specie di Fusarium. Il protocollo sperimentale attuato a Fossano prevede la produzione di mais destinato all’alimentazione animale. I limiti stabiliti dallo stesso regolamento per queste granelle sono diversi: per i vitelli le concentrazioni soglia sono 20000 ppb, per i suini sono 5000 ppb. L’analisi dei dati mostra che il mais del trattamento Conv nel 2006 presenta concentrazioni di micotossine superiori rispetto al livello minimo per i suini. I motivi per cui il trattamento Conv presenti delle concentrazioni di micotossine elevate non sono stati chiariti. Si può ipotizzare una maggiore vigoria e un certo ritardo nello sviluppo fenologico della coltura che si verifica nei convenzionali in alcuni anni e, quindi, ad un aumento del periodo di predisposizione all’attacco fungino.

Concentrazioni degli elementi nei tessuti N% sulla s.s. nelle paglie del pisello proteico a a ab b b b L’analisi delle concentrazioni nei tessuti è molto utile al fine di ottenere un’informazione sulla disponibilità degli elementi nutritivi nel suolo. Esiste una certa correlazione tra gli input di elementi nutritivi al sistema colturale ed il loro contenuto nella frazione pagliosa delle diverse colture. Tale correlazione appare più interessante dello studio degli effetti delle concimazioni sulle concentrazioni degli elementi nutritivi nel suolo, la quale è più soggetta a variabilità spaziale. L’analisi del contenuto in elementi minerali nelle piante rappresenta uno strumento interessante ai fini della gestione delle concimazioni soprattutto nell’ambito dell’agricoltura biologica. Il sistema biologico con sovescio presenta per due anni su tre delle concentrazioni di N nelle paglie del pisello proteico superiore rispetto agli altri e due sistemi. Queste elevate concentrazioni di N nelle paglie potrebbero dipendere da diversi fattori. In primo luogo da una maggiore quantità di N minerale disponibile nel suolo (fatto evidenziato dall’analisi dell’N minerale effettuata nel 2006, effettivamente superiore in Osov rispetto agli altri sistemi). In secondo da una migliore azotofissazione che caratterizza il sistema suolo del biologico con sovescio (forse derivante dalla presenza nella rotazione colturale del sistema di due leguminose in successione che aumentano l’attività dei batteri azotofissatori)

Concentrazioni degli elementi nei tessuti K% sulla s.s. negli stocchi di mais a a a a b b Per il K i residui che presentano maggiori concentrazioni sono quelli di Conv e il sistema biologico che prevede l’impiego di letame. Questo deriva, come si vedrà dai bilanci riportati nelle diapositive successive, da un eccesso dell’elemento apportato con il cloruro di potassio nel Conv e con il letame.

Concentrazioni degli elementi nei tessuti P% sulla s.s. nelle paglie del frumento a a a a b b c b c Per tre anni consecutivi le concentrazioni del P nella paglia del frumento (preso come esempio, ma ciò si verifica anche nei residui colturali delle altre colture) risultano superiori per i trattamenti biologici rispetto al Conv. Ciò deriva non tanto dalla non concimazione fosfatica del trattamento Conv (le concentrazioni di P nei tessuti delle paglie del Conv sono normali e costanti nel tempo), ma dall’eccessivo apporto dell’elemento soprattutto nel sistema biologico con sovescio, dove si utilizza la pollina, fertilizzante che presenta delle concentrazioni di P molto elevate.

Bilancio degli elementi nutritivi kg/ha di N: media del ciclo triennale 2004-2006 Il bilancio dell’N mostra un eccesso dell’elemento per i sistemi biologici. Il trattamento convenzionale è leggermente deficitario. L’eccesso dell’input dipende soprattutto dalla difficoltà di bilanciare i sistemi biologici per la natura dei fertilizzanti impiegati. L’uso di letame o erbai da sovescio impediscono di stabilire a priori gli apporti effettivi di N. E’ importante sottolineare che la sperimentazione ha dato modo di evidenziare il ruolo svolto dalla veccia come erbaio da sovescio: il 30% dell’N totale apportato dal sovescio deriva dall’azotofissazione della leguminosa. Quindi sarà necessario in futuro dare una maggiore importanza a questa frazione dell’apporto ridimensionando le quantità di pollina o altro fertilizzante impiegato.

Bilancio degli elementi nutritivi kg/ha di P: media del ciclo triennale 2004-2006 Un eccesso degli apporti si riscontra anche nel caso del P. Il sistema Osov presenta un apporto di P che è circa il doppio dell’asporto. Ciò deriva dall’impiego di fertilizzanti quali la pollina che presentano concentrazioni di P uguali a quelle dell’N, elemento sul quale vengono determinate le concimazioni. La pollina è da considerarsi, quindi, un fertilizzante molto difficile da dosare e da equilibrare.

Bilancio degli elementi nutritivi kg/ha di K: media del ciclo triennale 2004-2006 L’analisi del bilancio del K suggerisce che il letame sia fonte di apporti molto elevati ed eccessivi per la coltura. Le elevate concentrazioni del K nel fertilizzante rispetto all’N e il bilancio definito su quest’ultimo determinano un eccesso del K nel suolo di circa 100 kg/ha.

Caratteristiche del suolo Tra le prerogative dell’agricoltura biologica c’è la necessità di salvaguardare o aumentare il contenuto di materia organica nel suolo e la stabilità e biodiversità. A tal fine sono stati effettuati dei rilievi in grado di definire alcune caratteristiche chimiche e biologiche del suolo. Le quantità di C misurate nei suoli sottoposti alle tre diverse pratiche agronomiche, mostrano una leggera flessione nei tre sistemi. Nonostante gli apporti di C al suolo per mezzo di matrici organiche di varia natura, i sistemi biologici non evidenziano aumenti della s.o. nel breve periodo. E’ possibile, però, evidenziare che l’apporto del letame (sistema Olet) determini una riduzione della s.o. inferiore rispetto all’apporto di pollina o pellet di letame (sistema Osov). E’ noto che le variazioni dei quantitativi di carbonio organico nel suolo si verifichino sempre nei lunghi periodi (Sheperd et al, 2000).

Caratteristiche del suolo Si evidenzia una riduzione delle concentrazioni dell’N totale presenti nel suolo nel 2006 rispetto al 2004, dopo un aumento registrato nella prima parte della sperimentazione. Da un punto di vista pratico, la più probabile interpretazione di questi dati suggerisce una stabilità del contenuto di azoto totale nel suolo.

Indici biologici Respirazione suolo Potere mineralizzante TRAT mg C kg CO2 kg -1 h mg N kg Olet 7.71 39.1 a 2004 Osov 7.69 25.8 b Conv 7.22 24.8 b 7.59 48.8 a 2006 7.32 33.8 b 32.7 b Gli indicatori legati all’attività microbica e quindi biologica del suolo sono più sensibili alla modifica delle tecniche colturali rispetto alle quantità di C organico o N totale misurati (Werner, 1997). Gli indicatori riportati sono la respirazione microbica e l’N potenzialmente mineralizzabile presente nel suolo. Entrambi permettono di formulare giudizi sia sulla quantità e sull’attività della flora microbica, sia sulla qualità della s.o e, quindi, sulla capacità del suolo di rendere disponibili gli elementi nutritivi. Questo concetto è la base fondamentale dell’agricoltura biologica, dove il suolo viene concepito come il potenziale contenitore all’interno del quale devono essere depositate le riserve messe a disposizione per la pianta progressivamente e grazie al lavoro dei microrganismi del suolo. La respirazione microbica misura la quantità di CO2 liberata da una quantità nota di suolo posto in condizioni ottimali di umidità e temperatura. Il potere mineralizzante, invece, valuta le quantità di N minerale che si libera da una quantità nota di suolo posto in condizioni di anaerobiosi. L’analisi dei dati mostra che l’indice della respirazione microbica non rileva differenze tra i sistemi colturali. Questo deriva dalla medesima concentrazione del C nel suolo tra i sistemi. Diverso è il potere mineralizzante del suolo. Il sistema Olet è quello con il valore più elevato stando ad indicare una diversa qualità della s.o. e una maggiore predisposizione del suolo letamato a rendere più facilmente disponibile N per le colture.

Caratteristiche del suolo L’analisi delle altre caratteristiche chimiche del suolo, comprende il P e il K disponibili per la pianta. Esse mostrano che nel caso del P assimilabile si ha una diminuzione del suo contenuto nel suolo nel Conv come atteso. Si ricordi, infatti, che in questo trattamento la concimazione fosfatica è stata interrotta da 6 anni. Il valore di P raggiunto, però, non è ancora da considerarsi preoccupante tanto da dover considerare il P un fattore limitante per la crescita e lo sviluppo delle piante. L’apporto abbondante di P del sistema colturale Olet determina un leggero aumento dell’elemento. Ciò, comunque, indica che il P si sta accumulando nel suolo e non risulta soggetto a perdite di nessun tipo. Il sistema colturale Osov presenta una tendenza alla riduzione dell'elemento nel suolo nonostante gli elevati apporti derivanti dai fertilizzanti apportati, in particolare dalla pollina. Il destino di questo elemento nel suolo provocato da questa tecnica agronomica e la sua retrogradazione non sono ancora noti. Sarà importante in futuro, mediante una nuova analisi del suolo e delle misure più approfondite, capire il destino di questo elemento.

Caratteristiche del suolo La quantificazione del K scambiabile nel suolo, mostra un aumento delle concentrazioni dell’elemento del suolo in tutti i sistemi colturali, e risulta perfettamente in linea con quanto stabilito dai bilanci. Il sistema che presenta maggiori quantità di K è l’OLet. Il letame è, infatti, un fertilizzante con concentrazioni di K molto elevate. Questi dati indicano che la concimazione di arricchimento che si sta operando con i concimi minerali sta avendo degli esiti positivi. L’incremento è notevole soprattutto con il letame che si conferma essere il miglior fertilizzante per l’apporto di K.

Disponibilità N minerale nel suolo Anno rilevamento 2005-2006 Prof. 0-35 cm Durante il corso della sperimentazione, nell’ultimo anno di prova, sono stati effettuati mensilmente dei rilievi di suolo per i tre profili (0-35 cm, 35-70 cm, 70-100 cm) per misurare le quantità di N minerale qui presente. Qui si riportano i valori relativi all’N nitrico rilevato nel primo orizzonte di suolo. Il grafico indica la frequenza relativa di casi in cui è stato superato il valore di concentrazione di azoto nitrico riportato sulle ascisse. Per esempio, se consideriamo il valore di 10 mg/kg di N-NO3 leggiamo sulle ascisse che il 60% dei campioni del sistema Osov hanno superato questo valore, mentre per Olet e Conv solo il 30%. Quindi la curva che risulta più spostata a destra è quella con la maggiore frequenza di superamento. Ciò indica una quantità maggiore di N nitrico presente nel suolo di Osov rispetto agli altri sistemi. Se si considera che il sistema Osov presenta degli asporti uguali o addirittura inferiori rispetto agli altri, il dato ci indica una maggiore probabilità di perdita dell’elemento dal sistema. Osov, pertanto, potenzialmente rappresenta il sistema con maggiore impatto ambientale relativamente alla rischio di lisciviazione di nitrati.

Conclusioni Livelli produttivi sostanzialmente uguali tra percorsi colturali Buona qualità merceologica-sanitaria dei sistemi biologici Difficoltà di controllo delle infestanti Difficoltà di bilanciare gli elementi nutritivi Nessuna variazione della s.o. nel breve periodo. Aumento dell’attività microbica nel sistema con letame Potenziale maggior impatto ambientale del sistema biologico con sovescio In conclusione: I sistemi biologici non determinano, in questa sperimentazione, delle riduzioni dei livelli produttivi come dimostrato in altre realtà. Le riduzioni sono strettamente legate a fattori produttivi quali le condizioni ambientali o ai momenti di semina e non strettamente alla tecnica colturale adottata. Le tecniche colturali biologiche non determinano delle riduzioni della qualità merceologica-sanitaria dei prodotti. Esistono dei fattori, quali sviluppo di malattie fungine, attacco di insetti parassiti o andamenti atmosferici particolari, che hanno un’influenza superiore tanto da mascherare eventuali effetti derivanti dalla tecnica colturale. Il principale fattore limitante dei sistemi biologici si è dimostrato essere lo sviluppo delle infestanti. Il solo controllo meccanico non risulta sufficiente a limitarne lo sviluppo. Migliori sono i risultati ottenuti aggiungendo alle lavorazioni meccaniche la tecnica della falsa semina. La valutazione dei bilanci ha rilevato degli squilibri nei sistemi biologici per N, P e K. Ciò deriva dalla natura dei fertilizzanti impiegati che presentano delle concentrazioni degli elementi squilibrati rispetto alle esigenze della coltura. Inoltre è difficoltoso conoscere a priori gli apporti derivanti da alcuni ammendanti tipo letame e sovescio. L’analisi delle principali caratteristiche del suolo mostra che nonostante l’apporto di frazioni organiche i sistemi colturali biologici non determinano in breve tempo l’incremento di s.o. nel suolo. In seguito all’apporto di fertilizzanti come letame e pollina si modificano le dotazioni di P e K nel suolo ma non sempre in correlazione ai bilanci. Come già evidenziato da altre esperienze, l’adozione di tecniche biologiche non modifica la quantità di s.o. nel suolo, ma piuttosto la sua qualità. La misura di alcuni indici biochimici del suolo indicano un aumento dell’attività microbica nel sistema Olet. L’apporto del letame, piuttosto che di fertilizzanti commerciali e sovescio, migliora la qualità del suolo. Il sistema risultato potenzialmente a maggior impatto ambientale è il sistema biologico con sovescio. Le elevate quantità di elementi nutritivi apportati al suolo e non asportati dalla pianta risultano potenzialmente più soggetti ad essere allontanati dal sistema e finire nella falda sottostante.

Hanno collaborato: Barbara Moretti, Sara Desogus, Dario Sacco, Carlo Grignani, Aldo Ferrero, Francesco Vidotto, Franco Tesio1, Remigio Berruto, Giangiacomo Ghiotti, Patrizia Busato2, Mario Bonino3, Alberto Turletti4. Si ringraziano: Mario Gilardi, Gabriele Gariglio, Mauro Gilli1, Teresio Giletta, Piero Ballario3. 1Dip. Agronomia, Selvicoltura e Gestione del Territorio – Università di Torino 2Dip. di Economia e Ingegneria Agraria Forestale e Ambientale – Università di Torino 3Istituto Professionale Statale per l’Agricoltura e l’Ambiente “P. Barbero” - Fossano (CN) 4Regione Piemonte - Assessorato all’Agricoltura, Tutela della Fauna e della Flora