Agronomia: introduzione all'agricoltura, suolo e gestione infestanti

Introduzione all'Agronomia

AGRONOMIA

Contesto Storico e Sviluppo dell'Agricoltura

0. INTRODUZIONE. L'AGRICOLTURA si è sviluppata durante il neolitico nella mezza luna fertile, Sud-Est Asiatico e America centrale. È stata la prima attività consapevolmente produttiva --- > stanziamento dell'uomo --- > aumento demografico --- > aumento della domanda di cibo --- > nuove tecnologie.

La domesticazione delle piante prevede l'intervento dell'uomo su funzioni fisiologiche portando la pianta ad essere dipendente dall'uomo ---- > vive sole se coltivata. Lo scopo è far subire alla pianata modifiche genetiche al fine di soddisfare le esigenze dell'uomo.

Fattori che Influenzano il Prezzo e la Sostenibilità

Perché IL PREZZO CRESCE?

• Le risorse idriche sono sempre più ridotte sia in relazione alla quantità che alla loro distribuzione temporale --- > piogge eccessive portano a problemi di ristagno idrico, mal assorbimento dell'acqua, erosione del suolo e fenomeni di lisciviazione.
• Il suolo non è considerabile una risorsa rinnovabile nella scala temporale umana (sì se si guarda storia dell'universo) e quindi una mala gestione del suolo e delle lavorazioni porta al degrado o sterilità del suolo.
• Se c'è eccesso di nutrienti nel suolo questi possono diffondersi raggiungendo le falde causando inquinamento. Anche metalli pesanti derivanti dalle industrie inquinano.

Obiettivi e Strategie per un'Agricoltura Sostenibile

L'AGENDA 2030 presenta 4 goals (2, 3, 12, 15) riguardanti la risorsa suolo e definisce la necessità di porre fine alla fame, raggiungere una sicurezza alimentare, salute e benessere per tutti, agricoltura sostenibile (economia circolare) ed uso sostenibile dell'ecosistema terrestre.

FARM to FORK: strategia promossa dall'Europa con lo scopo di raggiungere la neutralità climatica una società in salute e un'agricoltura SOSTENIBILE.

FAO (Food and Agriculture Organization): censisce il trend di utilizzo delle risorse produttive e ne fornisce i disciplinari --- > nuovo paradigma dell'agricoltura è RISPARMIO e CRESCITA (uso efficiente delle risorse, biodiversità, sviluppo rurale).

SAU (superfice agricola utilizzabile): è finita e potrebbe anche diminuire.

Definizione e Scopo dell'Agronomia

AGRONOMIA (agros "campo" e nomos "legge") rappresenta il complesso di norme che regalano la coltivazione dei campi. Lo scopo è di massimizzare la produzione conservando la fertilità del terreno e delle risorse naturali.

L'Ecosistema e l'Agroecosistema

L'ECOSISTEMA include tutti gli organismi viventi di una determinata area che interagiscono tra di loro e con l'ambiente. È costituito da flussi di energia (fotosintesi, respirazione) ed energetici (ciclo carbonio) e presenta una struttura a rete trofica.

• Le interazioni tra viventi e ambiente hanno uno scopo;
• Cambia nel tempo (dinamico;
• Feedback.

L'ECOLOGIA (definizione del 1869 di Ernst Haeckel) è la scienza che studia le condizioni di esistenza degli organismi viventi e il loro stare all'interno di un ecosistema.

L'AGROECOSISTEMA è un sistema orientato dall'uomo verso la produzione di prodotti alimentari e no.

• Non è risultato di processo evolutivo di lunga durata;
• Flussi non ciclici;
• Input di energia (combustibili) e di fertilizzanti --- > rilascio CO2.
• Compattamento del suolo e necessità di lavorazioni --- > rilascio CO2.
• Raccolto (1° output) e lisciviazione dei nutrimenti (2° output).Gli obiettivi sono il profitto e la tutela del suolo e delle risorse ---- > aumentare efficienza degli input riducendo i consumi energetici (attualmente 3% consumo energetico mondiale e 20% di emissione di gas).

Il suolo è punto di accumulo di carbonio e gli AES rappresentano il 5% della superfice della biosfera e stoccano l'1% di C.

• componente ABIOTICA: luce, acqua, composizione e struttura del suolo.
• componente BIOTICA: animali ed insetti.

Produttività Primaria e Netta

Produttività primaria lorda (GPP): energia solare che viene fissata dagli organismi mediante fotosintesi.

Produttività primaria netta (NNP): energia effettiva che non viene persa a causa della respirazione autotrofa (Ra).

Produttività netta dell'ecosistema (NEP): flusso netto di carbonio da e verso l'ecosistema. NEP = GPP - Ra - Rh , Rh (respirazione eterotrofa).

Produttività netta del bioma (NBP): NEP - processi abiotici (H).

Il Suolo

Definizione e Composizione del Suolo

1. SUOLO Il suolo è il primo strato di crosta terrestre ed è composto da più substrati.

• secondo la FAO: mezzo naturale per la crescita delle piante; è il prodotto finale di un lungo processo influenzato da componenti abiotici (clima, topografia) e biotici (organismi della flora e fauna) sulla roccia madre nel corso del tempo.
• secondo la Soil Science Society of America (SSSA):
  1. materiale minerale o organico non consolidato sulla superficie immediata della terra che funge da mezzo naturale per la crescita delle piante terrestri.
  2. materia minerale o organica non consolidata sulla superficie della terra che è stata sottoposta agli effetti di fattori genetici e ambientali.

Il terreno è un substrato di crescita per le piante o altri organismi: terreno agrario, terriccio, contenitori sterili per la crescita.

Funzioni del Suolo

Funzioni ecologiche. Produce biomassa, riserva energetica e funge da filtro per sostanze inquinanti organiche/inorganiche.

Funzioni socioeconomiche. Supporto agli insediamenti, rifornimento di materiali (legno) e protezione patrimonio storico.

Genesi e Strati del Suolo

La genesi è l'alterazione dei minerali di superficie e può avvenire per: frammentazione fisico-meccanica della roccia madre --- > gelo, escursione termica, vento e radici.

• modificazione chimica della composizione del suolo --- > ossigenazione del suolo.
• produzione di materiale organico (Humus).

Cotture agrario AO A1 O. eluviale A A2 Strato attivo (lavorato) O. illuviale B Suolo Il terreno agrario differisce da quello naturale per asportazione delle colture, lavorazioni che modificano la stratigrafia e uso di concime e irrigazione. S. pedogenetico C Strato inerte Roccia madre D Sottosuolo TERRENO NATURALE TERRENO AGRARIO GAS LIQUIDO LIQUIDO SOLIDO SOLIDO

• A o eluviale: A0 (residui vegetali) e A1-2 (SO a diversi livelli di umificazione).
• B o illuviale: accumulo materiale allontanato dalla superficie.
• C substrato pedogenetico: roccia madre con poco grado di alterazione.
• D: roccia madre inalterata.
• Strato attivo (soil): oggetto di lavorazioni e fertilizzazioni, risiedono le radici.
• Sottosuolo (sub-soil).
• La fase solida è costituita da una componente minerale (carbonati) e una componente organica (SO). La fase gassosa presenta una composizione dell'aria con un rapporto CO2 /O2 più elevato per attività delle radici e degli organismi del terreno.

Un terreno si definisce saturo quando non vi è fase gassosa. terreno saturo.

Tessitura del Suolo

-1.1 TESSITURA. La TESSITURA è la presenza in percentuale delle particelle (sabbia, limo ed argilla) e viene rappresentata attraverso il Triangolo di Tomson. La grandezza delle particele determina il trattenimento di acqua --- > Sabbia particelle + grandi del limo, ultima argilla che presenta particelle + piccole.

Terreni Sabbiosi

Terreni SABBIOSI.

• sabbia >60%;
• origine alluvionale;
• lavorabili in qualsiasi condizione di umidità;
• ridotte capacità di ritenzione idrica, di trattenere elementi;
• elevata aerazione ma rapida mineralizzazione.

Terreni Argillosi

Terreni ARGILLOSI.

• Argilla >40%;
• elevata capacità di trattenere acqua (argilla è in grado di flocculare e de-flocculare);
• elevata fertilità chimica.

Terreni Limosi

Terreni LIMOSI.

• Limo >85%;
• bassa permeabilità;
• poveri di elementi nutritivi;
• freddi e tardano a riscaldarsi in primavera.

Terreni a Medio Impasto

Terreni a MEDIO IMPASTO (terreno franco).

• non prevale nessuna delle tre componenti;
• calcare (CaCO3) 10 - 20% --- > argilloso- calcareo;
• calcare > 20% --- > calcareo-argilloso; SO = 5 - 10% --- > argilloso-umifero;
• SO > 10% --- > umifero-argilloso.

Terreni a Scheletro Prevalente

Terreni a SCHELETRO PREVALENTE.

• Scheletro (sassi) > 40%;
• Minore disponibilità di acqua ed elementi nutritivi;
• Non sviluppo delle radici;
• Difficoltà di lavorazione.

Struttura del Suolo

1.2 STRUTTURA. La STRUTTURA è l'aggregazione spaziale delle particelle solide del terreno.

• Aggregati primari: formati da SO, argilla, cationi polivalenti --- > potere flocculante (Fe>Al>Ca>Mg) e non (Na e K).
• Aggregati secondari: aggregazione di aggregati primari.

Struttura GRUMOSA (orizzonti superficiali di terreni con alta presenza di SO), GRANULARE (orizzonti superficiali di terreni argillosi), POLIEDRICA (orizzonti B), LAMELLARE (orizzonti sotto superficiali e si forma per azione degli attrezzi agricoli) e MASSIVA (assenza di strutturazione tipica di terreni sabbiosi e sciolti).

Fattori favorevoli ad una buona struttura: contenuto idrico, gelo e disgelo, lavorazioni, apporto SO.

Il compostaggio superficiale protegge da pioggia battente e vento, l'inserimento di prati di graminacee previene la degradazione del suolo ed aumenta la SO, la sospensione concimazione potassica se possibile (de floccula).

Metodo Tullin Mayer per la Stabilità della Struttura

Metodo Tullin Mayer per determinare la stabilità della struttura di un terreno.

• 10 g di aggregati agitati per 30' in acqua su setaccio da 0,2 mm;
• essiccazione e pesata residuo rimasto sul setaccio (R1);
• residuo riposto in acqua, disgregato con le dita, rimangono solo le particelle non strutturate con ø>0,2 mm;
• essiccazione e pesata del 2° residuo (R2).

Indice di Stabilità 1% = 10- R2 R1 - R2

Porosità del Suolo

-Si definisce POROSITÀ il volume dei pori rapportato al volume totale del terreno.

• MACROPORI (>10 um): passa acqua per effetto della gravità;
• MICROPORI (<10 um): trattengono l'acqua per capillarità.

Lo scopo delle lavorazioni è quello di creare il giusto equilibrio macro / micropori (60% micropori, 40% macropori).

Formula della porosità: P reale -P app Preale Densità apparente = Ms / Vs ---- -- > massa secca del suolo (t) su volume del suolo (m3). Per determinare la densità si infigge nel terreno un cilindro, si estrae il cilindro pieno di terreno, si estrae il terreno, lo si essicca in stufa e lo si pesa.

Densità tipiche di alcuni terreni: Sabbioso 1,4- 1,5 t/m3; limoso-sabbioso; 1,2-1,3 t/m3; argilloso 1,2 t/m3; umifero 1 t/m3; grana media 1,3 t/m3.

Reazione e pH del Terreno

La reazione del terreno è il valore dell'acidità e dell'alcalinità (espresso in pH) del terreno. Acidità attiva esprime la [H+ ] mentre l'acidità scambiabile (o potenziale) corrisponde alla variazione di pH.

Le variazioni di pH influenzano la fertilità, ovvero influenzano:

• la struttura del terreno.
• la capacità di scambio cationico (CSC), ovvero la quantità di cationi scambiabili che un terreno può adsorbire. Na/CSC > 0,15 il suolo è alcalino.
• la disponibilità di nutrimenti (contenuto totale non corrisponde a quello disponibile).
• l'attività dei microorganismi. I microrganismi del suolo utilizzano per ogni atomo di N, 8-10 atomi di C per la costruzione dell'humus, e altri 20 atomi di C per il proprio metabolismo (nutrizione).
  1. se C/N fra 20 e 35 completo utilizzo SO;
  2. se C/N è < 10 rapida decomposizione e I'N in eccesso viene rilasciato sottoforma inorganica (mineralizzazione);
  3. se C/N è > 35 i microrganismi del suolo attingono all'N contenuto nel suolo per riequilibrare il rapporto fra C e N necessario (C/N = 8-10).

Sostanza Organica del Suolo

1.3 SOSTANZA ORGANICA. La SOSTANZA ORGANICA (SO) comprende organismi viventi e composti organici. La biomassa viva varia tra 5-70% nel suolo.

• frazione labile: degradabile in poche settimane/anni. 10-20% della SO --- > CARBOIDRATI E PROTEINE (letame).
• frazione a lenta decomposizione: degradabile in 15-100 anni. 10-20% della SO --- > CELLULOSA E LIGNINE.
• frazione stabile: degradabile in 300-5.000 anni. Carbone e hummus (acidi umici, fulvici e umina).

L'umificazione è l'insieme dei processi biologici attraverso i quali la SO si trasforma in sostanza organica stabile.

La resa in humus è la quantità di humus formato a partire da una matrice organica.

Il coefficiente isoumico è la quantità di humus prodotto dopo un tempo standard per unità di peso del materiale.

La mineralizzazione è l'insieme dei processi ossidativi che portano alla liberazione di composti inorganici (acqua, anidride carbonica, sali) ed elementi minerali a partire dalla SO. Aumento di temperatura e disponibilità di ossigeno portano ad un aumento della mineralizzazione (riduzione SO).

L'immobilizzazione è il ritorno di elementi minerali alla SO.