Rotazioni colturali

Gli agroecosistemi, ed il terreno in particolare, sono dei sistemi resilienti, tendono cioè a tornare allo stato originale dopo che un qualche fattore esterno ha provocato un cambiamento. La capacità degli agroecosistemi di ‘assorbire’ le perturbazioni esterne non è però infinita: se una pratica scorretta o delle condizioni ambientali sfavorevoli si prolungano negli anni, il sistema inizia ad evolvere verso un nuovo equilibrio. Gli effetti delle pratiche agricole determinano inevitabilmente degli effetti che, però, richiedono spesso decenni per divenire evidenti.

 

Esperimenti di lungo termine

 

Gli esperimenti di lungo termine sono una risorsa inestimabile che può essere utilizzata per quantificare quei cambiamenti che sarebbe impossibile rilevare in esperimenti a breve termine.

 

Sperimentazioni agro-ecologiche di lungo termine sono in svolgimento in molti paesi del mondo e costituiscono il più grande database temporale e spaziale attualmente disponibile per determinare gli impatti del cambiamento dell’ecosistema e per valutare la sostenibilità dell’agricoltura. Possono fornire informazioni sui cambiamenti passati per prevedere meglio gli effetti futuri, ed in particolare permettono di distinguere tra cambiamenti ecosistemici naturali e antropogenici e di valutare la sostenibilità delle pratiche agricole in un clima che cambia.

I primi esperimenti di lungo periodo ancora in corso furono avviati a partire dalla metà del 1800. La maggior parte di essi è stata avviata per valutare gli effetti di alcuni fattori di produzione (principalmente della fertilizzazione) sulla produttività.

 

Dopo i classici esperimenti di Rothamsted (UK), iniziati nel 1843, altre prove di lungo periodo furono avviate in Europa (Deherain Plots – 1875 in Francia, Palace Leas Meadow – 1896 nel Regno Unito, Eternal Rye Experiment – 1878 e Static Fertilizer Experiment – 1902 in Germania). Negli Stati Uniti troviamo i Morrow Plots – 1876, Sanborn Field – 1888, Magruder Plots – 1892 e l’Old Rotation Auburn – 1896 (–> Guarda dove solo le prove agronomiche di lungo periodo nel mondo).

 

In Italia, l’insegnamento universitario di Agraria era in passato affidato agli orti botanici. Solo nel 1870 nacque la Scuola superiore di agricoltura di Milano e, subito dopo, quella di Portici, mentre l’organizzazione moderna degli studi inerenti l’agricoltura nasce solo nel periodo tra le due guerre mondiali. Di conseguenza, le prove di lungo periodo Italiane sono state avviate solo nel secondo dopoguerra e la prova dell’Università di Padova, iniziata nel 1962 è il più antico esperimento di questo tipo oggi in atto in Italia.

Metodi

La sperimentazione è iniziata nell’autunno del 1962 ad opera del Prof. Luigi Giardini ed è tuttora in corso.

 

L’impostazione sperimentale prevede il confronto tra diverse rotazioni e concimazioni combinate fra loro, su parcelle di 38,1 m2 (m 6 x 6,35), con 3 replicazioni per ogni trattamento. In totale la prova consiste in 288 parcelle con le varie combinazioni di colture e concimazioni.

 

Dal 1988/89 in poi è in corso la comparazione tra un sistema aziendale misto cerealicolo-zootecnico ed uno caratterizzato dall’assenza di allevamenti interni all’azienda. In quest’ultimo caso è stata prevista l’assenza di fertilizzanti organici di origine aziendale, e quindi l’apporto di materiali organici è stato effettuato solamente tramite il sovescio dei residui colturali. Nel sistema misto, invece, sono stati mantenuti i tradizionali apporti di fertilizzanti organici. Attualmente nella nostra agricoltura sono maggiormente diffusi gli allevamenti su grigliato, che portano all’ottenimento di liquami al posto del letame, che si ottiene invece in allevamenti dove gli animali vengono mantenuti su una lettiera di paglia. Considerando la tipologia aziendale più diffusa, si è supposto che le paglie e gli altri residui colturali non venissero più utilizzati come lettiera, e che quindi si rendessero disponibili per l’interramento, assieme ai liquami.

 

Per la sola rotazione sessennale si è ritenuto opportuno adottare soluzioni diverse, a causa della presenza del prato di medica che può permettere varie tipologie di allevamento. In questo caso si sono posti a confronto due fertilizzanti organici: il letame con conseguente asporto dei residui colturali, e il liquame accompagnato dall’interramento dei residui.

I sistemi colturali allo studio sono i seguenti:

 

 

Sono previsti tre livelli di concimazione minerale (kg ha-1 per anno):

  • 0: nessuna concimazione;
  • M: 70 N (medica e soia escluse) + 70 P2O5 + 90 K2O;
  • MM: 140 N (medica e soia escluse) + 140 P2O5 + 90 K2O + 180 K2O.

 

Sono inoltre presenti 8 tesi a monosuccessione di mais, destinate alla comparazione degli effetti delle concimazioni minerale organiche a parità di apporti totali:

 

La prova nel 1983 e nel 2014:

Impatti

 

Inizialmente gli esperimenti di lungo periodo sono stati introdotti per valutare la potenzialità produttiva delle colture ma, con l’avanzare degli anni e l’accumularsi di dati sulle colture e sull’evoluzione dei sistemi studiati, si è capito come queste prove potessero fornire molte altre informazioni.

 

Così, ad esempio, l’analisi di campioni di piante e suolo archiviati nella prova di Rothamsted, iniziata nel 1843, ha permesso di identificare le dinamiche della variazione della composizione e della presenza di inquinanti nell’atmosfera. La maggior parte di questi campioni di colture e di suolo sono stati raccolti e archiviati ben prima che fossero sviluppate le tecnologie per le analisi isotopiche o per la determinazione degli inquinanti e ben prima che ci preoccupassimo della loro accumulo nell’ambiente.

 

Nel tempo, le prove di lungo periodo sono diventate il sistema principale per valutare la sostenibilità dei sistemi colturali, l’impatto ambientale delle pratiche agricole e, più recentemente per monitorare e prevedere gli effetti dei cambiamenti climatici sui nostri sistemi produttivi agricoli.

 

I principali modelli informatici di simulazione dei sistemi colturali sono stati tipicamente costruiti sulla base delle sequenze di dati fornite dalle varie prove di lungo periodo e la nostra capacità di prevedere l’evoluzione della produttività in risposta ai cambiamenti climatici è uno dei tanti risultati ottenuti grazie a queste sperimentazioni.

 

In tempi recenti l’interesse si è incentrato soprattutto sulla dinamica della sostanza organica del terreno: essa deriva dai residui delle piante coltivate e il Carbonio presente nel suolo è una quota di CO2 assorbita dalle piante e sottratta dall’atmosfera. Incrementare il contenuto di sostanza organica nel terreno permetterebbe di sottrarre CO2dall’atmosfera, riducendo le nostre emissioni totali. Si parla oggi di Emission Trading (https://www.mite.gov.it/pagina/emission-trading) ma qual è l’effetto di differenti pratiche agricole sulla dinamica di sostanza organica del suolo e, quindi, sul sequestro di CO2? La risposta può venire solo da sperimentazioni di lungo periodo che permettano di valutare gli effetti nel tempo di tecniche diverse.

 

In futuro si presenteranno certamente nuovi temi di studio che oggi non possiamo ancora prevedere; l’importante è mantenere in attività dei laboratori polifunzionali, come sono le prove di lungo periodo, conservando campioni di terreno e di colture raccolti in annate diverse, in modo da poter effettuare in futuro delle analisi per nuovi temi di ricerca e con nuove metodologie non solo su ciò che sarà presente in quel momento, ma anche lungo tutto il corso della storia che ha portato a quella determinata evoluzione dell’agro-ecosistema.