I sistemi di lavorazione completa del terreno utilizzati in molte applicazioni aziendali dell'agricoltura intensiva hanno un forte impatto sulla produttività delle colture agricole, soprattutto in condizioni climatiche variabili come quelle attuali.

L'impatto dei cambiamenti climatici recenti e futuri ha costretto e costringerà gli agricoltori a rivedere le loro tecnologie/metodologie di coltivazione dalla A alla Z, comprese le pratiche di lavorazione del terreno.

Per passare da una tecnologia all'altra in modo sicuro e senza significative perdite in azienda causate da ingenti investimenti in attrezzature specializzate per la lavorazione del terreno, è necessario capire come i suoli e, in ultima analisi, la produzione di colture, reagiranno alle nuove tecnologie/pratiche in combinazione con il cambiamento delle condizioni microclimatiche, come ad esempio:

• il quantità di precipitazioni annuali e loro distribuzione stagionale, le variazioni di temperatura e, più in particolare, di temperatura del suolo, in un anno solare
• tessitura del suolo su tutto il suo profilo fertile, capacità di campo (FC) e livello di compattazione del suolo

Dato che le attrezzature per le tecnologie conservative "No-Till" e "Strip-Till" richiedono investimenti molto più elevati rispetto alla metodologia convenzionale, il ritorno sull'investimento, in questo caso, è una priorità importante per l'agricoltore, motivo per cui è necessario considerare tutte le condizioni di coltivazione che influenzano il raccolto.

STUDI E ANALISI

Sebbene negli ultimi anni gli studi comparativi di diverse tecnologie di lavorazione del terreno abbiano fatto molta luce sulla comprensione e sulle tecniche di applicazione, sono stati analizzati i parametri globali, la resa, l'efficienza economica, l'impatto qualitativo sul terreno, ecc. ma non le cause alla base di questi cambiamenti qualitativi che, in condizioni diverse, possono influenzare negativamente la produttività e l'efficienza delle tecnologie di lavorazione del terreno applicate.

L'umidità del suolo, in particolare FC (vedi abbreviazione alla fine del documento) e WP, sono i parametri fondamentali del suolo necessari per valutarne la capacità di immagazzinare e fornire acqua alle colture.

Questo è determinato dalla tessitura del suolo, che è il punto di partenza per la scelta migliore del metodo di lavorazione del suolo.

Come descritto nella Tabella 1, la tessitura del suolo influisce sulla capacità di ritenzione e conservazione dell'acqua. I terreni sciolti, indipendentemente dalla loro tessitura, hanno una FC più elevata rispetto ai terreni compattati, il che significa che questi terreni sciolti possono trattenere un volume maggiore di acqua per unità di terreno.

Tuttavia, non sempre i suoli con un'elevata capacità di ritenzione idrica garantiscono una riserva idrica sufficiente durante l'intero periodo di vegetazione, a causa della rapida perdita di volumi d'acqua immagazzinati tra le particelle del suolo, per evapotraspirazione e moto gravitazionale dell'acqua verso i profili inferiori del terreno.

L'immagine 1 illustra che le radici di alcune colture possono penetrare fino a oltre 2,5 m di profondità. Tuttavia, la maggior parte dell'acqua del suolo viene consumata dall'apparato radicale principale, che si trova nello strato da 1 a 1,5 metri di profondità. Per questo motivo il terreno deve essere analizzato ad almeno 0,6 m di profondità, per garantire alla pianta le condizioni per crescere e consumare nutrienti e acqua.

L'ESPERIMENTO

Per esaminare le affermazioni di cui sopra, è stato condotto un esperimento in campo per il periodo compreso tra l'11 novembre 2020 e il 27 luglio 2021, per la coltivazione del grano invernale. Sono stati installati sensori per l'umidità e la temperatura del suolo fino a 60 cm di profondità, nonché per l'evapotraspirazione e le precipitazioni. Sono state monitorate anche due parcelle adiacenti con diverse tecnologie di lavorazione del terreno.

La prima parcella è stata arata in autunno (2020) a una profondità di 28 cm e prima della semina è stata allentata a una profondità di 60 cm.

Il secondo appezzamento non è stato lavorato.

Struttura del suolo in entrambe le parcelle: argilla, con mais piantato durante il periodo di coltivazione precedente.

La quantità di precipitazioni (grafico 1) durante il periodo di vegetazione del grano invernale della stagione 2020/2021 è stata di 482 mm. Il grafico seguente mostra la distribuzione mensile delle precipitazioni.

I parametri ambientali e del suolo sopra menzionati sono stati misurati in continuo, con una frequenza di 5 minuti. La temperatura e l'umidità del suolo sono state misurate a diverse profondità, ossia: 10, 20, 30, 40, 50 e 60 cm.

Sulla base di queste misurazioni, sono state analizzate le variazioni dell'umidità del suolo e il movimento dell'acqua in entrambe le parcelle.

Il obiettivo principale dell'esperimento era quello di determinare informazioni su:

• La capacità del terreno di trattenere l'acqua in entrambe le parcelle studiate (no-Tillage e Tillage).
• La quantità di pioggia necessaria per raggiungere il livello ottimale di FC in appezzamenti con diverse tecnologie di lavorazione del terreno.
• La velocità di infiltrazione dell'acqua nel terreno in entrambi i casi.
• Le condizioni e la velocità con cui il suolo perde l'acqua a causa dell'evapotraspirazione.

RISULTATI

I risultati ottenuti in questo esperimento confermare i vantaggi della tecnologia No-tillage rispetto alla tecnologia di lavorazione convenzionale del terreno, illustrando che:

• Riduzione dei costi del gasolio e dei tempi di lavoro fino a 50%.
• Aumento della produzione fino a 10% nei primi anni (ha un effetto cumulativo sulla produzione a lungo termine).
• Conservazione della fertilità del suolo.
• Aumentare la materia organica nel terreno.
• Conservazione dell'acqua nel suolo (più acqua trattenuta nel suolo).

I benefici sopra elencati non sono il massimo che si può ottenere utilizzando questa tecnologia. Può portare maggiori profitti agli agricoltori e all'ambiente, monitorando continuamente i parametri ambientali e del suolo che influenzano direttamente la produttività delle colture agricole.

Il analisi dell'umidità del suolo nel profilo da 0 a 60 cm (grafico 2), in entrambe le parcelle durante il periodo di vegetazione, mostra quanto segue:

• Il volume d'acqua trattenuto dal terreno nell'appezzamento lavorato è più elevato durante tutta la stagione di crescita.
• Il terreno lavorato reagisce più velocemente e trattiene più acqua dalle precipitazioni.
• I terreni non lavorati assorbono in modo più efficiente l'acqua proveniente dallo scioglimento della neve (Fig. 2).

In assenza di precipitazioni, il Il terreno non lavorato trattiene meglio l'acqua a causa del minore livello di moto gravitazionale.

• La temperatura del terreno non lavorato durante i periodi caldi dell'anno è più bassa, il che comporta un livello di evapotraspirazione inferiore rispetto all'evapotraspirazione del terreno lavorato.
• In caso di forti precipitazioni, il terreno lavorato assorbe un volume maggiore di acqua, ma la perde più velocemente rispetto a quello non lavorato, a causa della maggiore evaporazione e della percolazione profonda.
• Il contenuto d'acqua del terreno deve essere sempre analizzato qualitativamente e quantitativamente, a diverse profondità, assicurandosi che l'umidità del terreno sia entro i limiti ottimali in base alla FC e alla WP del terreno.

Analizzare la dinamica e il contenuto d'acqua nel suolo da 0 a 30 cm di profondità (grafico 3) si osserva quanto segue:

• La capacità di ritenzione e conservazione dell'acqua dei terreni lavorati è superiore a quella dei terreni non lavorati.
• In condizioni di siccità, i terreni dell'appezzamento lavorato presentano perdite di evapotraspirazione più elevate rispetto a quelli irrigati.
• Lo strato di 30 cm dell'appezzamento non lavorato perde acqua fino al punto di appassimento (stress) diverse volte durante il periodo di vegetazione.
• I terreni delle parcelle non lavorate in condizioni di siccità perdono acqua più lentamente.

Il comportamento dell'acqua del suolo alla profondità di 40-60 cm è completamente diverso rispetto allo strato superiore in entrambe le parcelle analizzate (grafico 4).

I dati del grafico (grafico 4) illustrano quanto segue:

• Il terreno non lavorato trattiene un volume maggiore di acqua rispetto a quello lavorato alla stessa profondità.
• Il movimento gravitazionale dell'acqua ha fatto diminuire il contenuto d'acqua nell'appezzamento lavorato, fino al punto di appassimento, diverse volte durante il periodo di osservazione.
• Durante la siccità, il volume d'acqua nel terreno lavorato diminuisce fino a raggiungere il livello critico (stress estremo), cosa che non accade con il terreno non lavorato.
• Anche in condizioni di siccità, il terreno dell'appezzamento non lavorato ha mantenuto l'acqua al punto di appassimento per diversi giorni in più rispetto ai terreni lavorati.

I risultati dell'esperienza e le scoperte di cui sopra ci permettono di formulare importanti conclusioni e proposte per l'adattamento della tecnologia e delle metodologie "No-tillage".

CONCLUSIONE

Contenuto d'acqua nel profilo del terreno da 0 a 30 cm

Il risultato principale è che il suolo dell'appezzamento lavorato può fornire alla pianta un volume d'acqua maggiore per tutta la stagione di crescita della coltura, ma solo in presenza di precipitazioni sufficienti.

In condizioni di siccità, entrambe le parcelle perdono acqua a causa del movimento gravitazionale dell'acqua e dell'evapotraspirazione con la stessa velocità, raggiungendo il livello di stress estremo per la coltura.

In questo caso, possiamo dire che il terreno non lavorato è inferiore, qualitativamente e quantitativamente, in diverse condizioni climatiche.

Pertanto, per i terreni a struttura argillosa, si raccomanda l'uso della tecnologia Mini-Till, che prevede di lavorare solo lo strato superficiale per aumentare la capacità di campo (FC) del suolo per fornire alle colture un volume d'acqua sufficiente durante il periodo immediatamente successivo alla semina e alla crescita vegetativa attiva.

Contenuto d'acqua nel profilo del suolo da 40 a 60 cm

Il contenuto d'acqua in questo profilo di suolo si comporta in modo completamente diverso da quello da 0 a 30 cm.

Seguendo il grafico 4, si nota che il volume d'acqua trattenuto nello strato da 40 a 60 cm nell'appezzamento non lavorato è molto più alto durante l'intero periodo di vegetazione, anche durante la siccità.

È qui che si conferma la superiorità della tecnologia/metodologia no-tillage rispetto a quella convenzionale.

La spiegazione di questo fenomeno è che il terreno compattato trattiene meglio l'acqua gravitazionale e ne riduce il deflusso negli strati inferiori.

Pertanto, lo strato da 40 a 60 cm diventa un'importante fonte di acqua e nutrienti per le piante per l'intero periodo di vegetazione del grano invernale.

Se prendiamo in considerazione la morfologia delle radici (Figura 1), vediamo che lo strato a 40-60 cm di profondità ospita l'apparato radicale principale e ha il ruolo fondamentale di fornire acqua nelle fasi di crescita vegetativa attiva.

In questo esperimento, il terreno non lavorato alla profondità di 40-60 cm si è rivelato un terreno con particolari qualità di ritenzione e conservazione dell'acqua.

Ciò non significa necessariamente che il fenomeno sarà lo stesso in altri campi con una struttura diversa, o in altre colture e in altre regioni.

Per garantire che il suolo abbia buone qualità di conservazione dell'acqua, è necessario monitorare l'umidità nel profilo del suolo da 0 a 100 cm, almeno durante la stagione agricola (dalla pre-semina al post-raccolta). Per comprendere appieno l'umidità del suolo a varie profondità è necessario esaminare anche altre importanti variabili ambientali, come le precipitazioni, l'evapotraspirazione, la temperatura dell'aria e del suolo.

Struttura e profilo del suolo

Poiché la FC può essere influenzata dalla compattazione del suolo si consiglia di controllare regolarmente i livelli di FC per evitare un'eccessiva compattazione del terrenoin modo da ridurre al minimo la diminuzione dei volumi d'acqua nel suolo.

Conoscendo i parametri sopra menzionati, è possibile adattare la tecnologia di lavorazione del terreno per un uso efficiente di tutte le risorse.

Nel caso di terreni a struttura argillosa, si raccomanda la lavorazione superficiale del terreno per aumentare la capacità di campo dello strato superficiale e di avere uno strato di terreno che permetta la lenta penetrazione dell'acqua negli strati sottostanti.

Gli strati inferiori del terreno devono rimanere intatti fintanto che il terreno ha buone qualità di ritenzione idrica, vale a dire che trattengono un volume d'acqua sufficiente entro i limiti ottimali della capacità di campo legata alla sua tessitura.

Se il terreno non ha più una sufficiente capacità di ritenzione e assorbimento dell'acqua, verificabile con sensori di umidità del suolo, si consiglia di procedere a un allentamento profondo del terreno per ripristinarne le proprietà fisiche.

In conclusione, possiamo dire che la tecnologia/metodologia no-tillage non è uno strumento universale che può essere applicato ovunque per ottenere i benefici attribuiti a questa tecnologia/metodologia.

Per trarre costantemente vantaggio dall'applicazione di questa tecnologia, è necessario monitorare continuamente una serie di parametri del suolo e dell'ambiente, che sono indicatori qualitativi e quantitativi di base del ciclo dell'acqua in questo ecosistema.

Alla luce di tutti questi risultati, vediamo che quando Nella scelta della tecnologia/metodologia di lavorazione del terreno, sia essa no-tillage o minimal-tillage, tutte le considerazioni di cui sopra devono essere prese in considerazione e applicate alle proprietà fisiche del terreno, che possono variare anche all'interno di una stessa azienda agricola. Questo può portare a mappe di zonazione per il no-tillage o il minimal-tillage.

Ciò significa che solo dopo aver studiato le proprietà fisiche del suolo in dettaglio e sull'intero profilo, possiamo identificare la tecnologia/metodologia di lavorazione del suolo più adatta ed economica per l'azienda agricola.