La nutrizione minerale

Transcript

Progetto cofinanziato dal
programma LIFE+
Corso di formazione in orticoltura
Fondi (LT) 26 giugno 2010
LA NUTRIZIONE MINERALE
Francesco Tei
Dip. Scienze Agrarie e Ambientali
Tel: 075 585 6320
Cell: 347 9746804
E-mail: [email protected]
• carenza ed eccesso di nutrienti
• ottimizzazione della fertilizzazione
Carenza ed eccesso di nutrienti
Francesco Tei - Università di Perugia Dip. Scienze Agrarie e Ambientali
Caratteristiche nutrizionali
degli ortaggi
• ridotto contenuto calorico
• ridotto contenuto di grassi
• ricchi in elementi minerali
• ricchi in vitamine
• ricchi in sostanze anti-ossidanti
• elevato contenuto in acqua
Caratteristiche nutrizionali
degli ortaggi
per informazioni dettagliate sui singoli ortaggi
consulta il sito web dell’
INRAN
Istituto Nazionale di Ricerca per gli Alimenti e la Nutrizione
http://www.inran.it
banche dati
banca dati di composizione alimenti
verdure ed ortaggi
contenuto sostanza secca pianta (valori indicativi)
MACROELEMENTI
%
da aria e acqua
carbonio
idrogeno
ossigeno
45
6
45
da terreno
PRINCIPALI
azoto
fosforo
potassio
1.5
0.2
1.0
SECONDARI
calcio
magnesio
zolfo
0.5
0.2
0.1
MICROELEMENTI
ppm
da terreno
ferro
manganese
boro
zinco
rame
cobalto
molibdeno
250
50
20
20
6
0.2
0.1
CARENZA ed ECCESSO di NUTRIENTI
• SINTOMI VISIBILI
• CONCENTRAZIONE CRITICA
se la concentrazione dei nutrienti nella pianta non è molto al di
sotto/sopra della soglia critica i sintomi di carenza/tossicità
possono anche non essere visibili
DIAGNOSI DELLE CARENZE NUTRITIVE
La diagnosi delle carenze nutritive per la definizione delle
richieste di fertilizzazione delle orticole può esser condotta
con diversi metodi:
• diagnosi mediante sintomi visibili di carenza
• esperimenti in condizioni controllate o in piena
campo
• analisi chimica del terreno
• analisi chimica della pianta
• determinazione dello stato nutritivo della pianta
mediante parametri biochimici
DIAGNOSI di DISORDINI NUTRIZIONALI
mediante SINTOMI VISIBILI
gli effetti visibili di carenze degli elementi nutritivi in
molti casi
• sono correlati alle loro funzioni nei sistemi
metabolici della pianta
• ma possono anche non avere alcuna connessione con
questi sistemi perché possono essere implicati
numerosi effetti e possono aver luogo cambiamenti
secondari
DIAGNOSI di DISORDINI NUTRIZIONALI mediante SINTOMI VISIBILI
diversi fattori possono interagire:
• attacchi parassitari
• inquinamento ambientale
• stress salino
• caratteristiche fisiche del terreno
• stadio delle pianta
• mobilità (traslocazione) del nutriente nella pianta
• tasso di crescita
• deficienza ACUTA o CRONICA (disponibilità)
• competizione/antagonismo tra elementi nutritivi
sintomi simili
azione di “mascheramento”
localizzazione del sintomo
DIAGNOSI di DISORDINI NUTRIZIONALI mediante SINTOMI VISIBILI
effetto mobilità dei nutrienti nella pianta
NeK
molto mobili
primi sintomi: foglie vecchie
foglie vecchie → giovani
radici → foglie giovani – tessuti in crescita
Ca, B, Fe
poco mobili
primi sintomi: foglie giovani – tessuti in crescita
bassi tassi di crescita: foglie vecchie → giovani
alti tassi di crescita: sintomi in tessuti in crescita
S, Mg
mediamente
mobili
sintomi sull’intera pianta
bassi tassi di crescita: sintomi su tessuti giovani
alti tassi di crescita: sintomi su tessuti vecchi
Fenomeni di antagonismo
ECCESSO → CARENZA
NH4+
Na
K
Mn
Ca
Zn
Mg
Cu
→
→
→
→
→
→
→
→
Ca
K, Mg, Ca
N, Ca, Mg
Fe
Mg, B
Mn, Fe
Ca
Mn, Fe, Mo
AZOTO
piante
%
giovani 5-6
adulte 1-3
funzioni
•
•
•
•
•
forte azione di stimolo della crescita
proteine
clorofilla
acidi nucleici
alcaloidi…
azoto
CARENZA
– crescita stentata e foglie di colore verde-giallastro (clorosi)
– ingiallimento parte dalle foglie più vecchie che gradualmente
necrotizzano – con deficienza cronica la pianta imbrunisce e
muore
– senescenza e caduta prematura foglie
– nelle crocifere le foglie sviluppano spesso una intensa
colorazione porpora, rossa o arancio (perdita di clorofilla e
evidenza pigmenti supplementari)
– maturazione accelerata frutti
– colatura fiori
– bassa produzione
azoto
ECCESSO
•
ritardo ciclo di sviluppo (alcuni giorni);
•
maggiore suscettibilità a allettamento,
malattie, danni da gelo
•
maggiori consumi idrici (>LAI, >traspirazione)
•
accumulo nitrati nei tessuti vegetali (foglie,
steli): rischio alimentare
•
dilavamento nitrati: rischio ambientale
(inquinamento falde)
•
minore allegagione dei fiori (in termini %)
Accumulo nitrati
nelle parti eduli
nitrato riduttasi
NO3-
Destino nitrati
nell’uomo
(apparato digerente)
NH4+
influenza di
• luce
•T
nitrati
nitriti
nitrosammine cancerogene
Reg. CEE n. 194/97
Concentrazione max
(mg nitrati / kg prodotto fresco)
Prodotto
Epoca raccolta
spinaci
1/11 - 31/03
3000
1/04 - 31/10
2500
spinaci conservati
2000
lattuga
1/10 - 31/03
4500
1/04 - 30/09
3500
1/05 - 31/08 (pieno campo)
2500
Principali fattori
di accumulo di nitrati nelle parti eduli
•
•
•
•
•
•
•
•
concentrazione N terreno
nitrato riduttasi
specie
cultivar
parte della pianta
età del vegetale
epoca raccolta
conservazione
Accumulo nitrati nelle parti eduli
PICCIOLI
LAMINA FOGLIARE
STELI
INFIORESCENZE
FRUTTI
+
-
-1
mg NO3 kg - 1 FW
2000
kg N ha
0
50
100
200
A
1500
1000
B
500
0
28
34
40
46
52
28
34
40
46
52
Days after transplanting
Nitrate accumulation (mg NO3 kg-1 fresh weight) in (A) cv. Canasta and (B) cv. Audran
as a function of days after transplanting and fertilizer-N rates. Vertical bars
represent ± SE (after: Tei et al., 2000)
Lettuce N Response Data:
Shoot Nitrate Concentration
Summer crop
Winter crop
5000
5000
EU Limit
Nitrate (ppm)
4000
4000
EU Limit
3000
3000
2000
2000
1000
1000
0
0
0
50
100
150
200
N Fertiliser (kg/ha)
fonte: Burns, 2001
250
0
50
100
150
200
N Fertiliser (kg/ha)
250
In inverno si accumulano più nitrati
perché:
• c’è meno luce per ridurre i nitrati in composti
organici dell’azoto (minore attività nitrato
reduttasica)
• le produzioni sono più basse per cui c’è
relativamente più azoto disponibile nel terreno
• la crescit più lenta permette all’assorbimento di N
di eccedere la domanda di N da parte della coltura
• le colture in inverno utilizzano più efficientemente
l’azoto
RISCHIO AMBIENTALE DA NITRATI
scorrimento
NO3- superficiale
inquinamento
acque
superficiali
eutrofizzazione
NO3inquinamento
falde
acqua potabile
metaemoglobina
limite EU
max 50 mg NO3 L-1
Principali fattori
di lisciviazione di nitrati nel terreno
• concentrazione N terreno
• tipo terreno
• precipitazioni
FOSFORO
funzioni
• trasferimento di energia
• formazioni acidi nucleici
• proteine, acidi fitici, prodotti di riserva
• fosfolipidi associati alle proteine di membrana e nel
mantenimento della struttura di membrana
• azione nitrato riduttasi (interazione positiva con N)
FOSFORO
CARENZA
• crescita stentata
• foglie giovani verde scuro
• foglie vecchie rosse o porpora, verde-bluastro opaco
• clorosi dalle foglie vecchie alle giovani
• piante deboli e filate
• foglie con ridotto margine fogliare
• picciolo fogliare forma angolo acuto con lo stelo
• scarsa formazione di frutti
ECCESSO
•
molto raro
•
clorosi per insolubilizzazione di Fe, Mn e Zn
FOSFORO
CARENZA
+ suscettibili
- suscettibili
carota
lattuga
spinacio
fagiolino
cipolla
rapa
cavolo
cavolfiore
pisello
ravanello
POTASSIO
funzioni
• equilibrio e trasporto di membrana
• attivatore numerosi enzimi
• sintesi proteica (attivatore aminoacidi)
• controllo apertura stomatica (movimento cellule di
guardia)
• aumento tolleranza freddo e siccità
• miglioramento qualità organolettiche (colorazione,
profumo, dimensione, sapidità) dei frutti
POTASSIO
CARENZA
•
crescita stentata
•
meno ramificazioni e foglie
•
foglie vecchie con margini necrotici e incurvati (o verso il basso o verso
l’alto)
•
internodi brevi
•
appassimento fogliare
•
clorosi internervale sulle foglie vecchie poi ingiallimento su tutta la
foglia
•
bruciature marginali possono essere precedute da clorosi del margine
con piccole macchie marroni irregolari – poi le macchie si allargano,
confluiscono e coprono le aree internervali
ECCESSO
•
carenza di Mg, N e Ca
POTASSIO
CARENZA
+ suscettibili
SPINACIO
cavolo broccolo
cavolfiore
lattuga
fava
cipolla
rapa
- suscettibili
cavolo
carota
pisello
CALCIO
funzioni
• entra nella composizione delle pareti cellulari (pectato di
calcio)
• con il K contribuisce alla neutralizzazione degli acidi
organici
• importante per l’assorbimento di N
• aumenta resistenza meccanica tessuti adulti (da cui non è
traslocato)
• MOLTO POCO MOBILE NELLA PIANTA: CARENZE
SPESSO DOVUTE A DIFETTI DI TRASLOCAZIONE
CALCIO
CARENZA
• compare su giovani foglie e vicino ai punti di crescita di steli
e radici
• foglie piccole
• giovani foglie: apice arrotolato e necrotico, margini clorotici,
flaccide, deformate, margine arrotolato verso l’alto, a volte
bucate
• pomodoro e peperone: marciume apicale
• lattuga: tip burn
• sedano: cuore nero
ECCESSO • clorosi per fissazione Fe e B
MAGNESIO
funzioni
• costituente di clorofilla a e b (3.7% di Mg – 10% del Mg
totale della foglia)
• molti enzimi presenti nei cloroplasti che entrano nel
processo fotosintetico contengono Mg
• implicato nel metabolismo del P
• stabilità sub-unità ribosomiali
• interazione positiva con N (soprattutto nitrico)
MAGNESIO
CARENZA
• compare tardi sulle foglie più vecchie: perdita di colore
verde nelle zone internervali seguita da imbianchimenti
• poi necrosi e filloptosi (linea di abscissione nel picciolo)
• margini ricurvi verso il basso
• pisello, pomodoro: margini fogliari ingialliscono e poi si
colorano di rosso-arancio o porpora
• cavolfiore, cavolo broccolo: foglie con aree con colorazioni
rossastre
• difficile da distinguere dalla carenza di potassio
• antagonismo con il K (rapporto K:Mg > 3)
ECCESSO • carenza di K e Ca
ZOLFO
funzioni
• incorporato in due aminoacidi (cisteina e metionina)
precursori di altri composti solforati (coenzimi e prodotti
secondari del metabolismo della pianta)
• assorbito come ione solfato (apportato con altri concimi
N-P-K)
• livello di sulfolipidi nelle radici sembra positivamente
correlato con la tolleranza a stress salino
• crocifere, aglio e cipolla: ricchi di composti solforati
ZOLFO
CARENZA
• poco mobile nelle pianta per cui le carenze compaiono nei
germogli e nelle giovani foglie
• clorosi internervale e ingiallimento che parte dai margini e
dall’apice della lamina fogliare
• spesso pagina inferiore rossastra e picciolo rosato
• riduzione dello sviluppo: steli meno spessi, minore numero e
dimensione delle foglie
• lamina fogliare incurvata a coppa o cucchiaio
• radici e steli molto lunghi e lignificano
ZOLFO
SUSCETTIBILITA’ a CARENZA
elevata
media
bassa
cavolo
ravanello
rapa
cavolfiore
cavolo broccolo
lattuga
cipolla
pisello
spinacio
fava
fagiolino
carota
sedano
FERRO
funzioni
• importante ruolo nello sviluppo e nella integrità dei
cloroplasti (catalizzatore sintesi della clorofilla)
• attivatore di numerose reazioni redox (molti enzimi
contengono un gruppo con ferro)
• regola respirazione, fotosintesi, riduzione di nitrati e
solfati
• assorbito come ione ferroso (Fe++) o ferrico (Fe+++)
• raramente manca nel terreno ma può essere reso
indisponibile per reazione con fosfati e carbonati a pH
alto
FERRO
CARENZA
• clorosi internervale delle foglie più giovani
• parte dall’apice fogliare e procede verso il basso
• casi più gravi: imbianchimento fogliare
• riduzione numero e dimensione foglie
• abbassamenti produttivi
•ECCESSO
• carenze di Mn
MANGANESE
funzioni
• attiva molti enzimi
• richiesta di Mn è altamente specifica nella fotosintesi e
nei sistemi di ossidazione delle auxine
• implicato nella regolazione della respirazione e della
sintesi proteica
• agisce nella protezione delle membrane cellulari
• assorbito come ione manganoso (Mn++)
MANGANESE
CARENZA
• piante con crescita stentata soprattutto sulle foglie giovani
e mediane
• clorosi internervale su foglie giovani pienamente sviluppate
• poi macchie necrotiche che confluiscono e possono
interessare tutta la lamina
• pisello e fagiolo: macchie necrotiche e caduta dei semi aperti
• spinacio: minore espansione della lamina che assume forma a
freccia
ECCESSO
• clorosi fogliare (antagonismo con Fe)
• lattuga molto suscettibile
RAME
funzioni
• svolge un ruolo importante nella formazione della clorofilla e
nella respirazione
• catalizzatore di reazione redox
• influenza attività di molti enzimi
RAME
CARENZA
• foglie giovani di dimensione ridotta
• decolorazione (bianco – grigio) internervale a chiazze
• poi imbrunimenti e necrosi
• margini fogliari incurvati indentro
• internodi raccorciati
• produzione ridotta
ECCESSO
• clorosi foglie basali, macchie necrotiche
e filloptosi
BORO
funzioni
• mantenimento integrità strutturale membrana cellulare
• differenziazione, divisione e maturazione cellulare
• regolazione contenuto idrico della pianta (trasporto)
• implicato in fioritura, germinazione polline., fruttificazione
• deficienze determinano:
• ritardo divisione cellulare
• rallentamento e deregolazione crescita
• accumulo fenoli
• POCO MOBILE NELLA PIANTA
• assorbito come ione BO-3
BORO
CARENZA
• precoce ritardo della crescita
• foglie piccole, ispessite, clorotiche, con lamina ridotta,
distorte, imbrunite e poi necrotiche, precoce filloptosi
• internodi brevi
• piccioli e peduncoli fiorali spesso con spaccature
• apici necrotici
• appassimenti anche con adeguata disponibilità idrica
• pomodoro: oltre a clorosi e necrosi anche imbrunimento
purpureo delle nervature
• crocifere: stelo cavo e imbrunito
ECCESSO
•
arrotolamento e disseccamento margine foglie adulte –
macchie necrotiche
BORO
SUSCETTIBILITA’ a CARENZA
elevata
bassa
carota
lattuga
ravanello
spinacio
pomodoro
cipolla
fagiolo
pisello
patata
cetriolo
sintomi di eccesso di boro in cetriolo
ZINCO
funzioni
• implicato in numerosi enzimi della sintesi proteica e dei
carboidrati (necessario per l’accrescimento)
• necessario per la sintesi della clorofilla
• carenze riducono il tasso di fotosintesi
• svolge un ruolo importante nella fisiologia riproduttiva
• poco mobile (sintomi sulle foglie giovani)
• assorbito come Zn++
ZINCO
CARENZA
• poco mobile (sintomi sulle foglie più giovani)
• foglie con clorosi internervali, piccole, picciolo corto
• internodi raccorciati (aspetto cespuglioso)
• carenze gravi: crescita molto stentata, fioritura precoce,
colatura fiori, foglie necrotiche, margine bruciato e
incurvato, filloptosi
MOLIBDENO
funzioni
• essenziale per la sintesi della clorofilla e per il
metabolismo dei composti azotati (entra nella nitratoriduttasi)
CARENZA
•
•
•
•
•
•
arresto di sviluppo
clorosi (simile e deficienza N) e necrosi dei margini fogliari
lamina fogliare distorta e ridotta (es. cavolfiore “a frusta”)
morte degli apici
ECCESSO
appassimenti fogliari
foglie colore
aborto di fiori e infiorescenze
arancio brillante
CLORO
funzioni
• regolazione osmosi e bilancio ionico
• attività fotosintetica
CARENZA
• carenza rara
• foglie giovani di forma anormale
• clorosi
• appassimento
• in fasi avanzate: bronzature pagina superiore e filloptosi
Fonte: University of Minnesota – Extension
http://www.extension.umn.edu/distribution/horticulture/M1190.html
CHIAVE DI DIAGNOSI VISIVA DEI DISORDINI NUTRIZIONALI
SINTOMI VISIVI*
foglie vecchie
foglie giovani
margini
foglie
imbruniti
o bruciati
ingiallimenti
internervali
morte dei
punti di
crescita
foglie
ingiallite
margini
foglie
imbruniti
ingiallimenti
internervali
foglie
porpora
foglie
ingiallite
calcio
ferro
manganese
zinco
rame
boro
calcio
zolfo
potassio
magnesio
fosforo
azoto
zolfo**
eccesso
fosforo
tossicità
ione
ammonio
tossicità
da sali
da boro
eccesso
potassio
tossicità
ione
ammonio
*
I sintomi si riferiscono a carenze se non specificato diversamente
** I sintomi di carenza di zolfo normalmente si verificano prima sulle foglie più giovani ma in condizioni di carenza
prolungata si può avere un generale ingiallimento della pianta intera
PARTE DI PIANTA
SINTOMO PREVALENTE
DISORDINE
CARENZA
foglie vecchie
e mature
clorosi
necrosi
foglie giovani
e apici
foglie vecchie
e mature
clorosi
uniforme
N (S)
internervale o a macchie
Mg (Mn)
bruciature su
apici e margini fogliari
K
internervale
Mg (Mn)
uniforme
internervale o a macchie
Fe (S)
Zn (Mn)
necrosi
Ca, B, Cu
deformazioni
Mo (Zn, B)
necrosi
ECCESSO
Mn (B)
macchie
bruciature su
apici e margini fogliari
B, salinità
aspecifico
clorosi
Intervalli di sufficienza della concentrazione di macroelementi nelle principali orticole (su s.s.)
Coltura
stadio
N
P
K
Ca
Mg
S
%
%
%
%
%
%
bietola
3.03.0-5.0
0.250.25-0.4
2.02.0-6.0
0.70.7-2.0
0.250.25-1.0
0.20.2-0.5
carota
1.81.8-2.5
0.20.2-0.4
2.02.0-4.0
1.01.0-2.0
0.20.2-0.5
0.20.2-0.4
cipolla & aglio
bulbificazione
2.02.0-3.0
0.20.2-0.5
1.51.5-3.0
0.60.6-0.8
0.150.15-0.30
0.20.2-0.6
endivia
8a foglia
4.54.5-6.0
4.54.5-6.0
0.80.8-4.0
0.250.25-0.60
fagiolino
inizio fioritura
3.03.0-4.0
0.450.45-0.8
0.250.250.45
2.02.0-3.0
0.80.8-1.5
0.250.25-0.45
0.30.3-0.8
0.200.200.40
fragola
1a raccolta
3.03.0-3.5
0.20.2-0.4
1.51.5-2.5
0.40.4-1.5
0.250.25-0.50
0.20.2-0.6
lattuga iceberg
8a foglia
4.04.0-5.0
0.40.4-0.6
5.05.0-7.0
0.80.8-2.0
0.30.3-0.5
0.30.3-0.8
lattuga romana
8a foglia
5.05.0-6.0
0.350.35-0.8
5.05.0-6.0
0.80.8-3.0
0.250.25-0.35
0.30.3-0.8
melanzana
inizio allegagione
4.24.2-5.0
0.3-0.3--0.6
--0.6
3.53.5-5.0
0.80.8-1.5
0.250.25-0.6
patata
altezza 25 cm
3.03.0-6.0
0.20.2-0.8
3.53.5-6.0
0.60.6-2.0
0.30.3-0.6
0.40.4-0.6
0.250.250.50
peperone
inizio fioritura
3.03.0-5.0
0.30.3-0.5
2.52.5-5.0
0.60.6-1.5
0.30.3-0.5
0.30.3-0.6
pomodoro da mensa
1° palco fiorale
2.82.8-4.0
0.20.2-0.4
2.52.5-4.0
0.80.8-2.0
0.30.3-0.5
0.30.3-0.8
ravanello
vicino alla raccolta
3.03.0-4.5
0.250.25-0.4
1.51.5-3.0
0.50.5-2.0
0.30.3-0.5
0.30.3-0.6
scarola
8a foglia
4.24.2-5.0
0.450.45-0.6
5.75.7-6.5
0.80.8-2.2
0.250.25-0.35
0.30.3-0.8
1.51.5-1.7
0.30.3-0.6
6.06.0-8.0
1.31.3-2.0
0.30.3-0.6
3.03.0-4.5
0.30.3-0.5
3.03.0-4.0
0.60.6-1.0
1.01.0-1.6
sedano
spinacio
30 g dopo la semina
fonte: Vegetable Production Handbook for Florida 2007-2008 - University of Florida
0.30.3-0.6
Intervalli di sufficienza della concentrazione di microelementi nelle principali orticole (su s.s.)
Coltura
stadio
bietola
carota
Fe
Mn
Zn
B
Cu
Mo
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
4040-200
3030-200
1515-30
3030-80
5-10
3030-60
3030-60
2020-60
2020-40
4-10
cipolla & aglio
bulbificazione
5050-100
1010-20
1515-20
1010-25
5-10
endivia
8a foglia
5050-150
1515-25
3030-50
2525-35
5-10
fagiolino
inizio fioritura
2525-200
2020-100
2020-40
1515-40
5-10
fragola
1a raccolta
5050-100
3030-100
2020-40
2020-40
5-10
lattuga iceberg
8a foglia
5050-150
2020-40
2525-50
1515-30
5-10
lattuga romana
8a foglia
5050-150
1515-25
2020-50
3030-45
5-10
melanzana
inizio allegagione
5050-100
5050-100
2020-40
2020-40
5-10
patata
altezza 25 cm
4040-150
3030-60
3030-60
2020-60
5-10
peperone
inizio fioritura
3030-150
3030-100
2525-80
2020-50
5-10
pomodoro da mensa
1° palco fiorale
4040-100
3030-100
2525-40
1515-30
5-10
ravanello
3030-50
2020-40
3030-50
1515-30
3-10
scarola
8a foglia
5050-150
1515-25
3030-50
2020-30
4- 6
2020-30
5-10
2020-40
1515-25
4- 6
5050-150
5050-100
5050-80
2020-40
5-10
sedano
spinacio
30 giorni dopo la semina
0.20.20.6
0.10.10.4
0.40.40.8
5.05.08.0
0.10.10.4
0.10.10.4
0.50.50.8
0.10.10.2
0.20.20.8
0.20.20.6
0.10.10.2
0.10.10.4
0.10.11.0
Concentrazioni tossiche di microelementi nelle principali orticole (su s.s.)
Coltura
stadio
Mn
Zn
B
ppm
ppm
ppm
bietola
> 650
cipolla & aglio
bulbificazione
> 100
fagiolino
inizio fioritura
> 100
fragola
1a raccolta
> 800
peperone
inizio fioritura
> 1000
pomodoro da mensa
1° palco fiorale
> 1500
ravanello
> 150
> 350
> 300
> 250
> 85
Risposta delle colture orticole alla fertilizzazione con microelementi
Coltura
Mn
B
Cu
Zn
Mo
Fe
Bassa
Bassa
Bassa
Bassa
Bassa
Media
bietola
Alta
Alta
Alta
Media
broccoli
Media
Alta
Media
carota
Media
Media
Media
cavolfiore
Media
Alta
Media
cavolo
Media
Media
Media
cetriolo
Alta
Bassa
Media
cipolla
Alta
Bassa
Alta
Alta
Alta
fagiolo
Alta
Bassa
Bassa
Alta
Media
asparago
Alta
Alta
Alta
Alta
Bassa
Bassa
Alta
Alta
Bassa
Media
Media
lattuga
Alta
Media
Alta
Media
Alta
patata
Alta
Bassa
Bassa
Media
Bassa
peperone
Media
Bassa
Bassa
Alta
Bassa
Bassa
Bassa
Media
pomodoro
Media
Media
Alta
Media
Media
ravanello
Alta
Media
Media
Media
Media
pisello
sedano
Media
Alta
Media
spinacio
Alta
Media
Alta
Alta
Media
Alta
Bassa
Alta
Alta
Alta
Ottimizzazione della fertilizzazione
Ottimizzazione della fertilizzazione
il caso studio:
AZOTO
CICLO dell’AZOTO
INPUTS
• N minerale nel terreno all’impianto
• mineralizzazione della sostanza organica durante il ciclo colturale
• humus
• residui colturali
• (concimazione organica)
• precipitazioni
• irrigazioni
• concimazione minerale
OUTPUTS
• assorbimento della coltura (fabbisogno colturale)
• N minerale non assorbito dalla coltura
• lisciviazione
• immobilizzazione
• denitrificazione
• nitrificazione
• fissazione di NH4+
• volatilizzazione NH3
N minerale nel terreno all’impianto
determinazione analitica
• N minerale (nitrico + ammoniacale)
• N totale (stima)
Esempio (fonte: disciplinari produzione integrata Regione Campania):
N minerale prontamente utilizzabile a inizio ciclo determinato in
funzione della tessitura del terreno e del contenuto di N totale
Densità apparente
kg L-1
1.42
N minerale disponibile
kg ha-1
28.4 x N totale ‰
franco
1.30
26.0 x N totale ‰
tendenzialmente argilloso
1.21
24.3 x N totale ‰
Tessitura
tendenzialmente sabbioso
N da mineralizzazione della sostanza organica
Fonti di sostanza organica
• Humus
• Residui colturali
• Compost
• Concimi organici
• Sovesci
Sostanza organica del terreno
residui di piante, animali, microrganismi (a vari stadi di
decomposizione) + sostanze sintetizzate dalla frazione vivente
del terreno
stadi di decomposizione
• biomasse vegetali, animali e microbiche
• necromasse integre o in fase di avanzata demolizione cellulare
• unità molecolari semplici formatesi per idrolisi
• molecole umiche formatesi per
polimerizzazioni, policondensazioni
•
•
ossidazioni,
ciclizzazioni,
il passaggio da una fase all’altra è continuo
i limiti delle varie categorie di sostanze sono di difficile determinazione
Trasformazioni della s.o. nel terreno
residui organici
prodotti intermedi
decomposizione
microbica
mineralizzazione
sintesi
microbiche
sostanze minerali
+ O2, CO2, H2O
umificazione
humus
Sostanza organica del terreno
•
•
•
s.o. tende sempre ad evolvere verso mineralizzazione
nel corso delle trasformazioni la s.o. può trovarsi, per periodi più o
meno lunghi, allo stadio di humus stabile e humus labile
sulla evoluzione influisce:
CLIMA: il bilancio umico dipende da piovosità e temperatura
climi
caldo-aridi > ossidazione → rapida mineralizzazione (eremacausi)
TERRENO: tessitura, aria/acqua
terreni sabbiosi rapida mineralizzazione
terreni umidi lenta umificazione
PRATICHE AGRONOMICHE: lavorazioni, concimazioni, sistemazioni,
irrigazioni, scelta avvicendamento
TIPO s.o.: influisce sul tipo e sull’attività di microflora e microfauna
decomponente e sull’attitudine ad essere umificata o mineralizzata.
COEFFICIENTE ISOUMICO = resa in humus della s.o. di partenza
dipende da: rapporto C/N e contenuto lignina e cellulosa
Residui colturali: fonte di humus
C/N
Sostanza
Coeff.
secca
Isoumico
-1
(kg ha )
Humus
prodotto
-1
(kg ha )
Letame maturo
-1
(10 t ha , 50% di umidità)
<25-30
5000
0.4-0.5
2000-2500
Letame paglioso fresco
-1
(12.5 t ha , 60% di umidità)
30-40
5000
0.2-0.3
1000-1500
Residui di frumento (paglia)
>40
5000
0.1
500
Residui di barbabietola
6000
0.15
900
Residui di mais (irriguo)
10000
0.15
1500
Residui di girasole (irriguo)
5000
0.2
1000
Residui di tabacco
6000
0.2
1200
Residui di sorgo
7000
0.1
7000
Mais: solo radici e stoppie
3000
0.15
450
Bilancio della sostanza organica
in un terreno naturale (in equilibrio)
s.o. mineralizzata = s.o. apportata
modificazioni del contenuto di s.o. del terreno
– lente in terreni sciolti e/o in climi caldi e piovosi
– estremamente lente (10-20 anni) in terreni pesanti e/o climi freddi
velocità di mineralizzazione
dipende da: C/N, clima, proprietà del terreno e interventi antropici
(fattori che influenzano l’attività microbica)
tassi di mineralizzazione
climi freddi, umidi e terreni acidi
climi temperati e terreni pesanti
climi temperati e terreni leggeri
%
0.5-1
1-1.5
2-3
climi caldo-umidi (tropici)
~7
Bilancio della sostanza organica: esempio
terreno di medio impasto e clima temperato
contenuto in s.o. del terreno
1.5%
tasso di mineralizzazione
2% anno-1
strato attivo
0.3 m
densità apparente
1.3
USCITE
0.3 x 10000 x 1.3 = 3900 t di massa terrosa
3900 x 0.015 = 58.5 t ha-1 = 58500 kg ha-1 s.o.
58500 x 0.02 = 1170 kg ha-1 anno-1
ENTRATE
Stime delle produzioni di humus dei materiali organici (vedi tabelle)
L’equilibrio umico dipende perciò da avvicendamento e destino residui coltural
N da mineralizzazione della s.o.
• valori tabulati
• da funzioni empiriche
in funzione di
tessitura del terreno
% s.o.
rapporto C/N s.o.
Humus
tasso medio (da diverse ricerche)
5 kg N ha-1 settimana-1
VALORI TABULATI
Esempio da Disciplinare Regione Emilia Romagna
% della sostanza organica *
0,5
1,5
2,0
2,5
3,0
kg N ha-1 da mineralizzazione
Tessitura terreno
sabbioso
medio impasto
argilloso
36
24
9
72
48
36
98
72
54
144
96
72
* s.o. con rapporto C/N < 9
VALORI TABULATI
Azoto mineralizzato (kg/ha) che si rende disponibile in un anno
Tessitura
C/N
franco
24 x s.o. %
> 12
36 x s.o. %
9 - 12
24 x s.o. %
12 x s.o. %
franco
20 x s.o. %
6 x x s.o. %
franco
N mineralizzato
kg ha-1 anno-1
42 x s.o. %
<9
26 x s.o. %
18 x s.o. %
180
120
90
VALORI TABULATI
Azoto mineralizzato (kg/ha) che si rende disponibile in un anno
vedi tabella precedente
L’entità della decomposizione della sostanza organica varia dal 2 al 3% per i
terreni sabbiosi, dal 1,7 al 2 % per i terreni di medio impasto e da 0,5 al 1,5 %
per i terreni argillosi.
Con un rapporto C/N < di 9 è stato utilizzato il valore più alto dell’intervallo,
viceversa con un rapporto C/N > di 12 ed il valore medio con C/N equilibrato.
I valori riportati in tabella sono calcolati considerando una profondità di 20 cm e
che il contenuto di azoto nella sostanza organica sia del 5%.
La quantità di azoto che si rende disponibile rimane costante per tenori di s.s.
superiori al 3%.
Per colture con ciclo inferiore ad 1 anno i valori tabulati vanno
diminuiti in proporzione.
N da mineralizzazione
FUNZIONI EMPIRICHE
MNRLT = 674 * CDEC * [0,0069 * exp(-4,294 * CDEC) + 0,0012]
CDEC = CORG - 0,017x + 0,001* esp (0,075x)
MNRLT = tasso di mineralizzazione (kg N ha-1 d-1 a 15°C)
674 = coefficiente di calibrazione variabile in funzione del luogo
CDEC = % di carbonio decomponibile dalla sostanza organica presente
CORG = % di carbonio organico
x = % argilla
(da Ruhlmann, 1999)
N da mineralizzazione dei residui colturali
I residui delle colture precedenti una volta interrati subiscono un
processo di demolizione che porta in tempi brevi alla liberazione di azoto.
Se però questi materiali risultano caratterizzati da un rapporto C/N
elevato si verifica l’effetto contrario con una temporanea riduzione della
disponibilità di azoto (immobilizzazione).
Tale fenomeno è causato dai microrganismi che operano la demolizione dei
residui e che per svilupparsi utilizzano l’azoto minerale presente nella
soluzione circolante del terreno.
Pertanto il contributo della voce “azoto da residui” non è sempre positivo.
Nelle normali condizioni ambientali circa il 70% dell’azoto
presente in forma organica nei residui colturali diventa
disponibile per l’assorbimento da parte della coltura che segue
per un periodo di circa 10 settimane dopo l’incorporazione nel
terreno.
Comunque, la quantità di azoto che mineralizza ed il tempo
necessario ala mineralizzazione possono variare
significativamente in funzione di fattori pedo-climatici e
colturali.
fonte: Tremblay et al., 2001
Coltura
N da residui
(kg/ha)
Barbabietola
Cereali autunno-vernini
- paglia asportata
- paglia interrata
Colza
Girasole
Mais
- stocchi asportati
- stocchi interrati
Prati
- Medica in buone condizioni
- polifita con + del 15% di leguminose o medicaio diradato
- polifita con leguminose dal 5 al 15%
- polifita con meno del 5% di leguminose
- di breve durata o trifoglio
Patata
Pomodoro, altre orticole (es.: cucurbitacee, crucifere e liliacee)
Orticole minori a fogli
Soia
Leguminose da granella (pisello, fagiolo, lenticchia, ecc.)
Sorgo
Sovescio di leguminose (in copertura autunno-invernale o estiva)
30
-10
-30
20
0
-10
-40
80
60
40
15
30
35
30
25
10
40
-40
50
fonte: AA.VV.
Residui colturali interrati
mineralizzazione
Coltura
lattuga, ravanello,mais
porro, spinacio, cavolo rapa
sedano, fagiolo, lattuga iceberg
cavolo cappuccio, broccolo, verza
cavolo di Bruxelles
AZOTO
Biomassa
fresca
interrata
t/ha
N potenzialmente
liberato per
mineralizzazione
kg/ha
< 10
10-20
20-30
40-50
50-60
< 30
30 - 90
60 - 90
90 - 120
150 - 200
Azoto potenziale da mineralizzazione dei residui colturali interrati
Fattori di variabilità
• composizione residui
• temperatura
• terreno
• dimensioni residui
• modalità di interramento
Dinamica del rilascio di N da mineralizzazione dei residui:
circa 80% entro 9 settimane dall’incorporazione nel terreno
ambiente della ricerca: Europa Occidentale
condizioni ambientali: molto favorevoli (terreno caldo, umido e ben aerato)
la mineralizzazione è un processo
temperatura-dipendente
La decomposizione dei residui colturali
Decomposition
of crop
residues
varia in funzione
della specie
Residue weight (%)
Wheat
100
Leek
Cabbage
Carrot
75
Swede
50
25
0
0
200
400
600
800
Thermal time (day degrees)
fonte: Burns, 2001
Emivita dei residui colturali
(in gradi giorno)
cipolla
145
porro
154
fava
177
lattuga
231
cavolo broccolo
241
cavolo Bruxelles
386
cavolo
410
carota
434
bietola rossa
541
barbabietola
frumento
193
1482
fonte: Burns, 2001
e rapporto C:N
75
C :N ratio
paglia
50
25
0
0
500
1000
1500
2000
Half life (day degrees)
fonte: Burns, 2001
e rapporto C:N (senza paglia)
C :N ra tio
30
20
10
0
0
100
200
300
400
Half life (day degrees)
500
600
fonte: Burns, 2001
hResidui da colture differenti hanno tassi di
decomposizione diversi
Es: residui di cipolla e porro si decompongono 10 volte più
velocemente della paglia di frumento
hI residui delle specie del genere Brassica
non si decompongono immediatamente dopo
l’incorporazione nel terreneo
hIl tasso di decomposizione non è correlato
solo al rapporto C/N dei residui
Chemical Characteristics of crop residues
% Water
soluble
fraction
% Acid
soluble
fraction
%
Acid
lignin
%
N
%
C
41.9
44.2
47.9
43.5
44.0
46.8
47.2
55.3
42.4
53.8
42.8
15.3
41.7
45.6
40.9
42.0
40.8
40.6
38.5
31.1
40.0
29.4
45.0
65.0
16.1
10.3
11.1
14.3
15.0
12.1
13.7
13.3
15.8
16.6
11.8
18.0
2.9
2.1
2.8
3.4
1.5
2.9
2.4
2.4
2.9
2.0
3.1
0.7
37.1
32.3
29.6
31.3
35.3
34.1
29.4
35.8
28.0
34.6
30.9
40.9
Broad Bean
Brussels sprouts
Cabbage
Calabrese
Carrot
Leek
Lettuce
Onion
Red Beet
Sugar Beet
Swede
Wheat
C:N Lignin:N
ratio
ratio
12.6
15.5
10.7
9.1
23.5
11.6
12.3
14.8
9.7
17.6
9.9
57.6
5.55
4.90
3.96
4.21
10.00
4.17
5.71
5.54
5.45
8.30
3.81
25.70
fonte: Burns, 2001
Correlation between Chemical
Quality and N mineralization
Correlation coefficient (r)
1.0
0.5
Water soluble-N
Water soluble phenolics
Cellulose
C-to-N
%N
0.0
-0.5
Significant P<0.05
Significant P<0.01
-1.0
3
6
16
40
100
250
Time (days)
fonte: Burns, 2001
Residue decomposition model
Residue weight (W)
A+B
W = A + B e-k (t - d)
A
d
Thermal time (t)
[t ≥ d]
Effetto della trinciatura dei residui
N minerale (µg g-1 terreno)
grossolana
140
120
100
80
60
40
20
0
1
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
patata parte aerea
100
80
60
40
20
0
-20
fine
parte aerea
cavolo Brux.
0
radici loglio
0
28 56 84 112 140 168
tempo (giorni)
-10
-20
-30
-40
-50
-60
paglia
0 28 56 84 112 140 168
tempo (giorni)
Residui di Brassica
Il lento rilascio di N per la lenta
decomposizione dei residui di Brassica
sembra legato al fatto che queste specie
hanno un alto contenuto in composti
contenti zolfo (es. glucosinolati) che sono
tossici per alcuni microbi del terreno
terreno))
(µg g -1 terreno
Inibizione della nitrificazione
da parte degli isotiocianati
in un terreno sabbio-limoso
90
80
70
60
50
40
NO3—N
30
Control
2-PropenylPropenyl-ITC
PhenethylPhenethyl-ITC
20
10
0
0
7
14
21
28
35
tempo (giorni
(giorni))
fonte: Burns, 2001
La qualità dei residui influenza il tasso di
mineralizzazione dell’azoto durante la decomposizione:
- i tessuti fogliari si decompongono velocemente
- radici e paglia si decompongono più lentamente
La composizione chimica dei residui è importante in
diversi stadi della loro decomposizione
Per residui di bassa qualità la decomposizione è
influenzata dalla trinciatura
La presenza di glucosinolati o altri composti contenenti
zolfo ritarda il processo di decomposizione dei residui
La modellizzazione della decomposizione dei residui non è
completamente messa a punto
Tipo di terreno
non coltivato
(bordoHedge
delsoilcampo)
300
250
barbabietola
200
300
250
100
nessun residuo
50
0
0
14
28
56
112
barbabietola
200
150
-1
150
Biomass-N-1
bioamassa N
g terreno)
(µg (µg
g dw soil)
-1
biomassa N(µgBiomass-N
(µg
g-1 terreno)
g dw soil)
coltivato
Field soil
100
Sugarbeet
Unamended
50
nessun residuo
0
0
14
28
Time
(days)
56
112
Time
(days)
tempo (giorni)
tempo (giorni)
Tipo di terreno
non coltivato
(bordoHedge
delsoilcampo)
250
200
Mineral-N
barbabietola
150
N minerale (µg
(µg
g-1soil)terreno)
g dw
300
-1
-1
Mineral-N
-1
N minerale(µg(µg
g dwg
soil) terreno)
coltivato
Field soil
100
0
0
14
28
56
Time
(days)
tempo (giorni)
barbabietola
200
150
100
Sugarbeet
Unamended
nessun residuo
50
250
112
50
nessun residuo
0
0
14
28
56
Time
(days)
tempo (giorni)
112
Terreni lavorati intensivamente hanno una
biomassa microbica inferiore a terreni
indisturbati
La biomassa aumenta più lentamente dopo
incorporazione dei residui in terreni lavorati
intensivamente
Il tasso di mineralizzazione dell’azoto da
residui colturali dipende dalla storia
colturale di quel terreno
Sovescio
vantaggi
svantaggi
apporto s.o. e N
catch-crop / cover-crop
controllo malerbe
apporto e rilascio di N non ben definito
rischio ambientale
effetto dipende da
-
condizioni pedo-climatiche
specie
epoca di semina e tecnica (densità)
tecnica e stadio di interramento
Leguminose
Graminacee
Crocifere
crocifere
miscele
leguminose +
graminacee
•
•
•
maggiore protezione del terreno
maggiore staibilità s.o.
migliore modulazione apporto e rilascio N
Apporto totale di N da sovescio
N kg/ha
interramento
26 marzo
interramento
8 aprile
favino
veccia
veccia 1/2 dose semina
pisello
trifoglio squarroso
229
210
213
185
116
295
221
272
268
163
colza
logliessa
orzo
106
61
93
127
82
111
favno + colza
veccia + orzo
trifoglio + colza
trifoglio + logliessa
185
151
127
89
261
241
156
118
media
147
193
da Benincasa et al., 2004
COMPOST
• minore contenuto di N minerale di s.o. e sovesci
• s.o. meno facilmente degradabile
• rapporto C/N influenza la mineralizzazione
NON UTILIZZABILI SU ORTAGGI
LIQUAMI
Caratteristiche degli effluenti degli allevamenti (% sul tal quale)
BOVINI
SUINI
media
min
MAX media
9,5
1,6
16,2
1,78
0,113 6,74
N totale
0,38
0,09
0,7
0,24
0,02
0,56
N ammoniacale
0,15
0,03 0,25
0,18
0,015
0,5
Fosforo
0,07
0,01 0,14
0,13
0,09
0,91
Potassio
0,26
0,11 0,44
0,21
0,034 0,71
sostanza secca
fonte: Marino et al., 2008; Provolo et al., 2008
min
MAX
L’azoto derivante dalla mineralizzazione dei residui di fertilizzanti organici che sono stati
distribuiti negli anni precedenti varia in funzione delle quantità e del tipo di fertilizzante
impiegato e nel caso di distribuzioni regolari nel tempo anche della frequenza (uno, due o tre
anni).
Il coefficiente di recupero si applica alla quantità totale di azoto contenuto nel prodotto
ammendante abitualmente apportato nel caso di apporti regolari o alla quantità effettivamente
distribuita l’anno precedente per apporti saltuari.
Questo supplemento di N si rende disponibile nell’arco di un intero anno e va opportunamente
ridotto in relazione al ciclo del singolo tipo di coltura.
Tale valore fornisce una stima della fertilità residua derivante dagli apporti organici effettuati
gli anni precedenti e non include l’azoto che si rende disponibile in seguito ad eventuali
fertilizzazioni organiche che si fanno alla coltura per la quale si predispone il bilancio dell’azoto.
Apporti regolari di fertilizzanti organici:
coefficiente % di recupero annuo della quantità di
elementi nutritivi mediamente distribuita
Matrici organiche
Ammendanti
Liquame bovino
Liquame suino e pollina
tutti gli anni
65
30
15
ogni 2 anni ogni 3 anni
30
15
10
20
10
5
fonte: Regione Emilia Romagna
Apporti saltuari di ammendanti: coefficiente % di mineralizzazione = disponibilità al 2° anno = 20%
N da PRECIPITAZIONI
DA NON CONSIDERARE IN SERRA
Gli ossidi di azoto (NOx) generati dall’uso di carburanti dai motori dei veicoli, da
settori della produzione di energia e da altre attività sono presente nell’aria.
Questi ossidi sono convertiti in acido nitrico nell’atmosfera prima di raggiungere il
terreno sotto forma di precipitazioni, gas o polveri acide.
Il programma USA “National Atmospheric Deposition” ha misurato input di N
(ammoniacale e nitrico) variabili da 1 a 7 kg N/ha all’anno.
In Germania la concentrazione di N nelle piogge negli ultimi 50 anni oscilla da 25 a 40
kg/ha all’anno.
Comunque, l’entità delle deposizioni varia in relazione alle località e alla
vicinanza o meno ai centri urbani ed industriali.
Nelle zone di pianura italiane limitrofe alle aree densamente popolate si
stimano quantitativi oscillanti intorno ai 20 kg ha-1 anno-1.
Grignani et al. (2003) riportano per la pianura padana dati di diversi autori
variabili da 16 a 53 kg ha-1 anno-1.
N da IRRIGAZIONE
L’acqua di irrigazione può contenere significative quantità di azoto.
L’acqua di irrigazione dovrebbe essere analizzata regolarmente per avere
una stima dell’apporto di N da questa fonte.
CONSIGLIO: NON TRASCURARE MAI QUESTI APPORTI
Esempio:
volume d’adacquamento = 20 mm = 20 L/m2
concentrazione nitrati = 50 mg/L
concentrazione di azoto = 11.3 mg NO3-N/L (= 22.6%)
apporto di azoto = 2.26 kg/ha (= 20 L/m2 x 11.3 mg N/L x 10 000 m2/ha /1000000 mg/kg)
Se l’irrigazione è ripetuta 10 volte durante il ciclo colturale l’apporto di azoto è
di circa 23 kg/ha.
INPUTS
• humus
• precipitazioni
• irrigazioni
OUTPUTS
• lisciviazione
• nitrificazione
N da CONCIMAZIONE
• è calcolato come differenza tra
INPUTS – OUTPUTS in un bilancio
• è stimato con altri metodi
• è un dato acquisito
INPUTS
• humus
• precipitazioni
• irrigazioni
OUTPUTS
• lisciviazione
• nitrificazione
Fabbisogni colturali (kg/ha)
I fabbisogni colturali tengono conto della necessità di
azoto della coltura, determinato sia sulla base degli
assorbimenti colturali unitari che della produzione
attesa
fabbisogno = assorbimento unitario x produzione attesa
Per assorbimento colturale unitario si intende la quantità di
azoto assorbita dalla pianta e che si localizza nei frutti e negli
altri organi (culmo, fusto, foglie e radici) per unità di prodotto.
asportazione = quantità di elemento che
esce dal campo con la raccolta della parte
utile della pianta
assorbimento = comprende anche le
quantità di elemento che si localizzano nelle
parti della pianta non raccolte e che
rimangono in campo
Fabbisogni nutrizionali
• durante il ciclo
• totali
COLTURA
50
CAVOLO CAPPUCCIO
30
150
CAVOLO VERZA
30
200
CICORIA
35
180
cv. PS1296
cv. Denaro
-2
N assorbito ( g m )
FINOCCHIO
30
20
10
Dose N
kg / ha
0
50
100
200
0
20 40 60 80 100
0
20 40 60 80 100
giorni dopo il trapianto
150
25
120
SEDANO
40
200
SPINACIO
15
120
ASPARAGO
5
180
CARCIOFO
15
200
CAVOLFIORE
30
200
CAVOLO BROCCOLO
15
150
FAGIOLINO
10
100
6
60
CETRIOLO
70
150
COCOMERO
50
100
FRAGOLA
20
150
MELANZANA
40
200
MELONE
35
120
PEPERONE
50
180
POMODORO
60
160
ZUCCHINA
30
200
CAROTA
40
150
RAPA
25
120
AGLIO
30
130
LATTUGA
PISELLO FRESCO
0
RESA ASSORBIMENTO N
t/ha
kg/ha
BIETOLA DA COSTE
12
120
CIPOLLA
30
120
PATATA
30
150
Coefficienti di
assorbimento e asportazione
delle colture
elaborati dal
Comitato Tecnico-Scientifico Nazionale
dei Disciplinari di Produzione Integrata
vedi file allegato
Fabbisogni di azoto nei diversi stadi
• assorbito durante tutto ciclo di sviluppo:
– prime fasi: sviluppo dell’apparato vegetativo
– fasi successive: formazione e accumulo sostanze di riserva
• periodi critici:
– informazioni specie-specifiche
Risultati di alcune ricerche
su N e crescita orticole
Concimazione azotata
dose N crescenti
peperone
pomodoro da industria
0, 100, 200, 300, 400
lattuga
0, 50, 100, 150, 200, 250
0, 50, 100, 200, 400
nitrato ammonico
applicazione a tutto campo
100% al trapianto
accumulo sostanza secca
e assorbimento N
in tutte e tre le colture la disponibilità
crescente di azoto aumenta
• sostanza secca prodotta
• N assorbito
N rate
kg/ha
DW (g m-2)
1500
0
50
100
200
1000
500
N uptake (g m-2)
Esempio: pomodoro – dati 1997
30
20
10
0
0
0 20 40 60 80 100
0 20 40 60 80 100
ripartizione s.s. e N
peperone
DW partitioning coefficients
leaves
1.0
0.8
1991
stems
fruits
N 75
N 300
0.6
0.4
0.2
0.0
1.0
0.8
0.6
1992
0.4
0.2
0.0
1.0
1.5
2.0
1.0
1.5
2.0
Growth stages
1.0
1.5
2.0
POMODORO DA INDUSTRIA
N partitioning coeff. DW partitioning coeff.
stems
leaves
fruits
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
10 30 50 70 90 10 30 50 70 90 10 30 50 70 90
Days After Transplanting
Realazioni tra RGR e N%
biomassa cumulata
TASSI DI CRSCITA
BIOMASSA
W
Ln W
tassi di crescita
CGR
RGR
TEMPO
esponenziale
lineare
maturazione / senescenza
PEPERONE
1991
1992
RGR
0.010
0.008
0.006
0.004
0.002
0.000
1.0
0.012
0.8
0.010
0.6
RGR
Nleaves / Nwhole
0.012
0.4
2
3
4
%N
5
0.006
0.004
0.2
0.002
0.0
1
0.008
1
2
3
%N
4
5
0.000
0.0
0.2
0.4
0.6
Nleaves / Nwhole
0.8
POMODORO DA INDUSTRIA
Year
N rate
kg ha-1 1996 1997
RGR
0.15
0
50
100
A
B
0.10
0.05
2
R2 = 0.94
R = 0.72
0.00
1
2
3
4
5
0.0
reduced-N %
0.2
0.4
0.6
0.8 1.0
N leaves / N plant
RGR on DW basis
LATTUGA
AUDRAN
CANASTA
N
0.15
0
0.10
50
100
0.05
200
0.00
2
3
4
5
2
3
% reduced-N on DW basis
4
5
LATTUGA
RGR on FW basis
AUDRAN
CANASTA
N
0.20
0
0.15
50
0.10
100
200
0.05
R² = 0.885
R² = 0.861
0.00
0.1
0.2
0.3
0.4
0.1
0.2
0.3
0.4
% reduced-N on FW basis
LATTUGA
kg N ha- 1
0
50
100
200
cv. AUDRAN
mg NO3 kg - 1 FW
2000
cv. CANASTA
1500
1000
500
0
28
34
40
46
52
28
34
40
46
52
LATTUGA
DAT
32
38
45
52
cv. AUDRAN
cv. CANASTA
Dry matter %
8
7
6
5
4
0
500
1000 1500 2000
0
500
1000 1500 2000
mg NO3 kg - 1 Fresh Weight
TASSI DI ASSORBIMENTO DI N
(NUR = kg ha-1 d-1)*
* media 2 anni
coltura / cv
NUR
LATTUGA
Canasta
Audran
4.2
4.5
POMODORO
Denaro
PS1296
3.9
4.9
PEPERONE
Heldor
2.3
da Tei et al., 1999
Assorbimenti di azoto (kg ha-1) durante il ciclo colturale in pomodoro da
industria e lattuga.
Simboli: dati osservati; linea: funzione di Gompertz adattata ai dati del triennio
(pomodoro: R2 = 0.96; lattuga: R2 = 0.95).
fonte: Tei et al., 2005
Durata (settimane), tassi medi di assorbimento di azoto (kg N d-1) e % di N assorbito
rispetto al totale delle diverse fasi del ciclo di crescita di pomodoro da industria e
lattuga calcolati sulla base delle funzioni adattate ai dati osservati.
Tra parentesi gli errori standard.
pomodoro da industria
n.
%N ass.
kg N ha-1d-1
settimane
sul totale
esponenziale
4
0.66 (0.227)
6
lineare
7
4.85 (0.142)
79
finale
4
1.63 (0.172)
15
Fase di
crescita
*NR = non raggiunta; raccolta effettuata durante la fase lineare.
fonte: Tei et al., 2005
lattuga
n.
kg N ha-1d-1
settimane
2
0.26 (0.056)
5
2.93 (0.125)
NR*
-
%N ass.
sul totale
4
96
-
AZOTO MINERALE NON ASSORBITO DALLA COLTURA
Anche sotto le migliori condizioni le piante sono capaci di assorbire solao
una frazione dell’azoto applicato con i fertilizzanti.
La parte restante non è disponibile per la coltura ed è perduta a causa di
diversi processi:
• lisciviazione
• volatilizzazione
• fissazione dello ione ammonio (adsorbimento colloidi terreno)
La “Environmental Protection Agency” statunitense stima che l’uso dei
fertilizzanti contribuisca per oltre il 60% delle emissioni di ammoniaca
nell’atmosfera negli USA ( = 500 milioni di tonnellate per anno).
Principali fattori
di lisciviazione di nitrati nel terreno
•
•
•
•
•
concentrazione N terreno
tipo terreno
precipitazioni
modalità irrigazione
estensione apparato radicale
LISCIVIAZIONE
LISCIVIAZIONE
LISCIVIAZIONE
LISCIVIAZIONE
fonte: Tremblay et al., 2001
Stima delle perdite per lisciviazione
Le perdite possono essere stimate secondo 2 metodi che prendono in considerazione:
- entità delle precipitazioni
- caratteristiche del terreno (in particolare la facilità di drenaggio e la tessitura)
Metodo in base alle precipitazioni
DA NON CONSIDERARE IN SERRA
Nelle realtà dove le precipitazioni sono concentrate nel periodo autunno-invernale, in genere, si
considera dilavabile quella quota di azoto che nel bilancio entra come “N disponibile a inizio ciclo (N
pronto)”.
Mentre nelle situazioni con surplus pluviometrico significativo anche durante il periodo
primaverile estivo e con suoli a scarsa ritenzione idrica si deve considerare perdibile oltre all’azoto
“pronto” anche una frazione dell’azoto delle fertilizzazioni e di quello derivante dalla
mineralizzazione della sostanza organica
Le perdite per lisciviazione nel periodo autunno invernale sono stimate prendendo come
riferimento l’entità delle precipitazioni nell’intervallo di tempo compreso dal 1 ottobre al 31 gennaio
come di seguito riportato:
- con pioggia < 150 mm: nessuna perdita:
- con pioggia compresa fra 150 e 250 mm: perdita dell’azoto pronto progressivamente crescente;
- con pioggia > 250 mm: tutto l’azoto pronto viene perso.
Per calcolare la % di “N pronto” che si considera dilavata in funzione delle precipitazioni si
utilizza la seguente espressione: x = (y – 150)
dove: x > 0 = percentuale di azoto pronto perso;
y = pioggia in mm nel periodo ottobre - gennaio.
Stima delle perdite per lisciviazione
Metodo in base alla facilità di drenaggio
Il calcolo delle perdite di azoto nel terreno per lisciviazione in base al drenaggio e alla tessitura
possono essere stimate adottando il seguente schema.
Quantità di azoto (kg/ha anno) perso per lisciviazione in funzione della facilità di
drenaggio e della tessitura del terreno.
tessitura terreno
Drenaggio(*)
Lento o impedito
tendenzialmente
sabbiosa
50**
franca
40**
tendenzialmente
argillosa
50**
Normale
40
30
20
Rapido
50
40
30
(*) L’entità del drenaggio può essere desunta da documenti cartografici e di descrizione delle
caratteristiche dei suoli ove disponibili o determinata con un esame pedologico
(**) questi valori tengono conto anche dell'effetto negativo che la mancanza di ossigeno causa
sui processi di mineralizzazione della sostanza organica
Fonte Regione Campania
DENITRIFICAZIONE
In caso di condizioni anaerobiche nel terreno alcuni micro-organismi sono capaci di usare l’ossigeno
derivante da NO2 o NO3 al posto dell’ossigeno atmosferico (O2). I prodotto gassosi che si formano
sono ossidi di azoto (N2O), NO2, N2 e NOx.
La denitrificazione si verifica nei primi 10 cm di terreno ed i gas prodotti sono rilasciati
nell’atmosfera.
I fattori che influenzano la denitrificazione sono umidità del terreno, temeperatura, aerazione e
fonti di carbonio e substrato (nitrati e nitriti).
La denitrificazione si verifica più probabilmente in terreni con scarso drenaggio, a tessitura fine,
con falda superficiale ed è favorita da temperature > 15°C.
N2O distrugge l’ozono ed è considerato uno dei gas responsabili del riscaldamento globale.
In MEDIA dal 10 al 30% dell’azoto applicato con la concimazione è soggetto a denitrificazione.
IMMOBILIZZAZIONE
Nel processo di umificazione della sostanza organica i microorganismi usano N.
Se la s.o. non contiene abbastanza N per soddisfare i loro fabbisogni i
microrganismi assorbono N minerale dal terreno. Questo N è convertito in
composti organici nei microorganismi (immobilizzazione) e non disponibile per la
crescita della pianta.
L’immobilizzazione diventa particolarmente intensa quando il rapporto C/N della
s.o. è > 30 (es. in paglia, materiali legnosi...).
L’immobilizzazione è spesso un fenomeno TEMPORANEO.
L’immobilizzazione si verifica anche quando un concime è applicato sulla
superficie del terreno senza essere interrato (in ambienti soleggiati piuttosto
che in quelli nuvolosi).
Come regola generale, durante il ciclo colturale, i microorganismi immobilizzano
circa il 15-20% dell’azoto minerale incorporato o presente nei primi strati di
terreno.
Se il livello di N minerale nel suolo è molto alto, l’immobilizzazione può rimuovere
fino al 40% dell’azoto che teoricamente sarebbe stato disponibile per la coltura.
IMMOBILIZZAZIONE
IMMOBILIZZAZIONE AZOTO
Coltura
Barbabietola
Cereali autunno-vernini
- paglia asportata
- paglia interrata
Colza
Girasole
Mais
- stocchi asportati
- stocchi interrati
Prati
- Medica in buone condizioni
- polifita con + del 15% di leguminose o medicaio diradato
- polifita con leguminose dal 5 al 15%
- polifita con meno del 5% di leguminose
- di breve durata o trifoglio
Patata
Pomodoro, altre orticole (es.: cucurbitacee, crucifere e liliacee)
Orticole minori a fogli
Soia
Leguminose da granella (pisello, fagiolo, lenticchia, ecc.)
Sorgo
Sovescio di leguminose (in copertura autunno-invernale o estiva)
N da residui
(kg/ha)
30
-10
-30
20
0
-10
-40
80
60
40
15
30
35
30
25
10
40
-40
50
fonte: AA.VV.
Stima delle perdite per immobilizzazione e dispersione
Le quantità di azoto che vengono immobilizzate per processi di adsorbimento chimico-fisico e
dalla biomassa, nonché per processi di volatilizzazione e denitrificazione possono esser stimate
come percentuali degli apporti di azoto provenienti dalla fertilità del suolo utilizzando la seguente
formula
N = (N1+N2) x fc
(in caso di colture arboree si considera solo N2)
dove
N1 = azoto pronto
N2 = azoto derivante dalla mineralizzazione della sostanza organica
fc = fattore di correzione
Fattori di correzione (fc) da utilizzare per valutare l’immobilizzazione e la dispersione dell’azoto
nel terreno
Tessitura
Drenaggio
tendenzialmente
sabbioso
franco
tendenzialmente
argilloso
Lento o impedito
0,30
0,35
0,40
Normale
0,20
0,25
0,30
Rapido
0,15
0,20
0,25
Fonte: Regione Campania
VOLATILIZZAZIONE di AMMONIACA
La volatilizzazione di ammoniaca (NH3) dipende da diversi fattori:
•
fonte di ammoniaca: fertilizzanti inorganici (es. urea, nitroammoniacali), liquami, letame...
•
pH terreno: la volatilizzazione aumenta a pH elevati (pH > 7)
•
temperatura: la volatilizzazione aumenta a T° elevate
•
umidità del terreno: la volatilizzazione aumenta in terreni secchi
In condizioni “ideali” fino al 40-50% dell’azoto
appicato conla concimazione può essere perduto per
volatilizzazione di ammoniaca.
Perdite di azoto durante l’inverno da colture orticole di pieno campo.
L = perdite per lisciviazione (sotto 90 cm) - D = perdite per denitrificazione
Le perdite dal terreno originano dall’azoto minerlae derivante da mineralizzazione dei residui
colturali e della sostanza organica presente nel terreno.
da Whitmore, 1996
EFFICIENZA ASSORBIMENTO
E CONCIMAZIONE
MARGINE DI SICUREZZA (safety margin)
Alcuni autori (Tremblay et al. 2003) hanno introdotto il concetto di margine
di sicurezza (safety margin) cioè la quantità addizionale di azoto che deve
esere presente nel terreno al fine di salvaguardare la coltura da carenze di
N che si potrebbero avere se è presente nel terreno solo la quantità di N
risciesta pere l’assorbimento.
Infatti sotto la concentrazione critica di azoto nel terreno, rapprsentata da
questo “ margine di sicurezza”, l’efficienza della pianta nell’estrarre l’N dal
terreno è diminuita e così il “safety margin” permette alla pianta di estrarre
tutto l’azoto necessario alla crescita.
Le colture che hanno apparato radicale superficiale con pochi peli radicali
(es. cipolla e porro) sono inefficienti nell’estrarre N così il margine di
sicurezza deve essere relativamente grande.
Al contrario, colture con profondo e ampio apparato radicale e ciclo lungo
richiedono soltanto piccoli margini di sicurezza
N minerale richiesto nello strato esplorato dalle radici fino
alla raccolta (margine di sicurezza = safety margin)
< 30 kg N/ha
cavolo di Bruxelles
cavolo tardivo
carote tardive
30-60 kg N/ha
60-90 kg N/ha
cavolo broccolo precoce
fagiolo
cavolfiore
bietola
porro
cavolo broccolo tardivo
cipolla
cavolo cinese
spinacio
cavolo precoce
carota precoce
sedano
Le colture che hanno apparato
indivia
radicale superficiale con pochi peli
radicali (es. cipolla e porro) sono
cavolo rapa
inefficienti nell’estrarre N così il
lattuga cappuccio
margine di sicurezza deve essere
lattuga iceberg
relativamente grande.
radicchio
Al contrario, colture con profondo e
rucola
ampio apparato radicale e ciclo
lungo richiedono soltanto piccoli
margini di sicurezza
APPARENT RECOVERY (REC)
Non tutto l’azoto (vale anche per P e K) applicato
con la concimazione viene assorbito dalla coltura.
L’efficienza dipende da:
• coltura
• dose di concimazione
• modalità di applicazione
GREENWOOD et al., 1989
REC = ( UF - U0 ) / NF
REC = REC0 - b NF
UF = U0 + (REC0) NF - b NF2
REC
= apparent recovery del fertilizzante azotato
NF
= dose di N applicato con la concimazione (kg ha-1)
UF
= N assorbito dalla coltura (kg ha-1) con la dose NF
U0
= N assorbito dalla coltura (kg ha-1) in assenza di concimazione
REC0=
valore stimato di REC quando NF = 0
Esempio di calcolo
APPARENT RECOVERY
POMODORO cv. PS1296 (Perfectpeel)
medie del biennio 1996-97
Nf
0
50
100
200
Uf
132,15
172,6
201,2
259
Uf-U0
REC
40,45
69,05
126,85
0,809
0,691
0,634
la regressione REC = REC0 - b Nf
permette di calcolare REC 0 e b
RECo
b
0,83713
0,00107893
e poi di avere tutti i parametri per la curva di assorbimento
Uf = Uo + RECo Nf - b Nf²
Cultivar
Uo
kg N / ha
RECo
b
(x 1000)
Nf di Umax
kg N / ha
Umax
kg N / ha
PS1296
132,15
0,83713
1,07893
387,9
294,5
NB: stime non estrapolabili perché fuori dell'intervallo sperimentale di Nf
APPARENT RECOVERY (REC)
es. cereali
1
REC
0.75
0.50
es. orticole
0.25
0
0
50
100 150 200
0
50
100 150 200
dose di azoto (kg/ha)
APPARENT RECOVERY
REC% di N, P e K
a dosi ottimali di concimazione
Coltura
N
P
K
fava
carota
porro
lattuga
cipolla
spinacio
rapa
cavolo
7
49
35
7
28
11
54
38
2
3
8
2
7
3
7
1
27
19
27
8
18
16
31
22
SWEET PEPPER
cv. Heldor
U0 = 130 kg N ha-1
REC0 = 0.409
b = 0.00042
Relationships between fertiliser-N
rate and N uptake () and REC ( o )
rate and marketable yield () and
marketable yield N uptake ( o )
da Tei et al., 1999
PROCESSING TOMATO
cultivar
U0
250
0.8
200
0.6
150
0.4
100
0.2
0
50
100 150 200
NF = N rate ( kg ha-1)
da Tei et al., 1999
132.2 0.837
114.6 0.724
b
0.00108
0.00076
120
100
160
80
120
60
80
40
40
0
50
100 150 200
Yield N uptake ( kg ha-1)
1.0
Yield ( t ha-1)
300
REC
UF = N uptake ( kg ha-1)
------ PS1296
____ Denaro
RECo
rate and marketable yield () and
marketable yield N uptake ( o )
cultivar
------ Canasta
____ Audran
0.8
100
0.6
50
0.4
0
0.2
0
50
RECo
b
68.7
54.7
0.757
0.662
0.0021
0.0016
100
Yield ( t ha-1)
150
REC
UF = N uptake ( kg ha-1)
LETTUCE
U0
80
60
40
20
100 150 200
0
50
100 150 200
rate and yield
da Tei et al., 1999
Table 2. Estimated fertiliser N rate for maximum marketable yield (MY) and corresponding
values of total N uptake, organic N in crop residues and "extra" mineral N in the soil at the end of
the growing period.
N rate
max MY N uptake
N crop
"Extra" N
Crop / cultivar
for max MY
residues
soil
kg ha-1
t ha-1
kg ha-1
kg ha-1
kg ha-1
LETTUCE
Canasta
158
94
136
90
Audran
167
73
121
101
PROCESSING TOMATO
Denaro
PS1296
200
200
103
117
226
259
102
104
89
73
SWEET PEPPER
Heldor
309
38
216
130
223
da Tei et al., 1999
Esecuzione della concimazione minerale
A MANO (solo per piccole superfici)
A MACCHINA (macchine spandiconcime)
– a spaglio su tutta la superficie;
– localizzato in vicinanza del seme (seminatrici-spandiconcime)
– localizzato in vicinanza della pianta (sarchiatrici-spandiconcime)
FERTIRRIGAZIONE
– vantaggi localizzazione:
• minore fissazione di P e K da parte del terreno
• minori perdite per competizione erbe infestanti
• azione di “starter” su giovani plantule
– svantaggi localizzazione:
• danni al seme: eccessiva concentrazione soluzione circolante
• riduzione zona esplorata dalle radici
Applicazione convenzionale
- efficiente per colture a file strette
Colture a file larghe
- uso meno efficiente della concimazione
Scopi della localizzazione
della concimazione
massimizzare ll’efficienza
’efficienza dd’uso
’uso di N
permettere adeguate produzioni
minimizzare N residuo nel terreno
proteggere ll’ambiente
’ambiente
Ottimizzazione della localizzazione
Ottimizzare l’apporto di nutrienti
concentrazione
quantità
Localizzazione nella zona radicale
-
dove
quando
Ottimizzazione dell’
dell’apporto di nutrienti
durante tutto il ciclo colturale
Principio
• soddisfare la domanda precoce di nutrienti con
localizzazione alla semina o al trapianto
• soddisfare la domanda succesiva con dosi
ridotte supplementari in copertura
Tecniche
•
•
fertilizzazione starter
fertilizzazione a bande
CONCIMAZIONE
A BANDE
Concimazione N a bande
Approccio
Concimazione frazionata di N
- la prima applicazione di N localizzata ad
una banda ristretta
- la seconda applicazione in copertura a
dose normale
Root Spread vs Crop Dry Weight
4.5
Dry weight (t/ha)
2.0
1.0
0.3
0.1
Recovery of
at Optimum
Banded Fertiliser
Application Rates
Cauliflower
Planting
date
Optimum N
in band
(kg N/ha)
Days
after
planting
May
129
26
40
47
July
46
18
32
39
Root
volume
(litres)*
N in root
volume
(mg)
N uptake
(mg)
1.7
12.4
27.9
174
977
2183
132
999
1613
4.8
26.4
46.8
220
1135
1807
123
1080
1718
* to depth of 10 cm
Concimazione N a bande
Conclusioni
• le radici si esapndono lateralmente per
esplorare circa la metà dell’interfila entro 48 settimana dal trapianto
• le colture trapiantate con dose ottimale di N
nella banda assorbiranno l’N entro 8
settimane
Concimazione a bande
Principali esprienze in
cavolfiore
cipolla
lattuga
patata
Concimazione a bande
Benefici
h mantiene livelli ottimali di produzione con il
75% della normale dose di N
h riduce il livello di N minerale residuo nel
terreno a fine ciclo
concimazione a bande
concimazione “starter”
CONCIMAZIONE
STARTER
metdodi di concimazione
profondità semina
approx 1.5 cm
concimazione
starter
2.5 cm
tutto campo 100 kg ha-1
‘Starter’ 20 kg ha -1
applicazione concimazione starter
Concimazione starter
miscela di ammonio fosfato (8:24:0)
iniettata alla dose di 9 mL per metro
lienare di fila
dosi totali
20-30 kg N/ha
60-90 kg P205/ha
2-3 cm sotto il seme o la piantina
Starter Fertiliser
Effect of Soil P Status
High P
High P +
starter
Low P
Low P +
starter
Starter Fertiliser
Benefits from Nitrogen
0 kg N/ha
control
20 kg N/ha 20 kg N/ha 160 kg N/ha
broadcast
broadcast
starter
Marketable Yield of Lettuce
Sostenere i benefici della concimazione
starter fino alla raccolta
h applicazione starter con solo 20 - 30 kg N/ha
h la maggior parte delle colture richiede una applicazione
supplementare di N o come concimazione di base o in
copertura
h l’applicazione supplemenatre in copertura permette di
aggiustare la dose di N in funzione della disponibilità di
N minerale del terreno
Calcolo della concimazione in copertura
Dose in copertura =
Nfabbisogno - (Ncoltura prec + Nterreno + Nmineralizzazione)
Response to N Fertiliser
Yield of bulb onions
Bulb fresh weight (t/ha)
65
60
55
50
45
40
B ro a d c a s t
S ta r t e r + B r o a d c a s t
S ta r t e r + T o p - d r e s s in g
35
30
0
0
40
80
120
160
200
N a p p lic a t io n r a t e ( k g /h a )
Concimazione starter
maggiore efficienza di utilizzazione di N
N assorbito (% di quello applicato)
Coltura
con
starter
senza
starter
mais
cipolla
lattuga
79
60
50
47
40
40
FERTIRRIGAZIONE
Aumento dell’efficienza della pianta
nell’utilizzo degli apporti idriconutrizionali grazie a:
• precisa collocazione spaziale rispetto agli
apparati radicali
• distribuzione in funzione dei ritmi di
assorbimento
Sistemi & metodi irrigui
Localizzato a goccia
Sistemi & metodi irrigui
Sub-irrigazione
SUB-IRRIGAZIONE
Somministrando la stessa quantità di acqua, l'irrigazione a goccia
sotterranea copre un 46% in più di volume di terreno umidificato
rispetto al sistema in superficie.
Ciò, non solo lascia più spazio
per una maggiore aerazione
ma anche, non raggiungendo
mai il punto di saturazione
del terreno, favorisce il
movimento dell'acqua per
capillarità e diminuisce le
perdite della stessa per
percolazione
maggiore efficienza
di utilizzazione dei
nutrienti
Sub-irrigazione Superficie Differenza
Raggio (m)
0,36
0,40
- 10%
1.629
1.005
+ 62%
Volume (m3) 0,195
0,134
+ 46%
Area
(m2)
da Tremblay et al., 2001
Importanza relativa degli inputs e outputs di N
nell’elaborazione di un bilancio di N
Priorità
Inputs
Outputs
Sempre
considerato
Residui colturali
Mineralizzazione s.o. terreno
N minerale terreno in primavera
Assorbimenti coltura
Margine di sicurezza
Immobilizzazione
Occasionalmente
considerato
Irrigazione
Lisciviazione
Raramente
considerato
Precipitazioni
Denitrificazione
Principi della concimazione azotata
SCELTE TECNICHE
•
•
•
•
DOSE
EPOCA
MODALITA’
TIPO CONCIME
DOSE
per stabilire la dose di fertilizzante è necessario considerare:
– contenuto N minerale del terreno
– N rilasciato per mineralizzazione della sostanza organica
– fabbisogni specie da concimare
la dose “teorica” deve essere aggiustata in base a:
– coltura precedente (destinazione, quantità e natura dei residui)
– andamento stagionale prima e durante la coltivazione
– tecnica colturale
irrigazione)
adottata
(varietà,
eventuale
letamazione,
BILANCIO DI ENTRATE E USCITE DI AZOTO
o ALTRI METODI DI STIMA
eventuale
Metodi di stima
dei fabbisogni di concimazione di N delle colture
1 - Metodi basati sull’esperienza e l’osservazione
- esperienza
- osservazione: colore delle piante, controllo non concimato, piante
indicatrici
2 – Metodi basati su calcoli
- tabelle
- sistemi esperti
- modelli
3 – Metodi basati sull’analisi del terreno e delle piante
- analisi del terreno: analisi di laboratorio, quick tests
- analisi delle piante: analisi di laboratorio, sap test, elettrodi ionospecifici, misuratori di clorofilla, sensori per
l’azoto
• metodo Nmin
• metodo KNS
• concentrazione critica di N della pianta
Metodi basati sull’esperienza e l’osservazione
esperienza (linee guida)
Concimazione con N può essere ridotta dove:
Concimazione con N può essere aumentata dove:
•
Una grande quantità di residui colturali è
interrata prima dell’autunno
•
Le precipitazioni durante l’inverno precedente
sono state intense
•
L’inverno precedente è secco e mite
•
•
La data d’impianto è tardiva
Le precipitazioni durante la primavera sono state
intense
•
Viene praticata letamazione prima
dell’impianto
•
Le preciptazioni si verificano tardi durante il cilco
colturale
•
Un produzione bassa è attesa
•
L’impianto della coltura è precoce
•
Il contenuto di nitrati dele parti eduli della
coltura deve essere limitato
•
Una produzione elevata è richiesta
•
Le folgie della coltura devono essere mantenute in
ottimo stato di salute (es. nella carota)
•
Un colore verde scuro è desiderabile
•
La qualità nutritiva della coltura (es.
contenuto di zucchero e vitamine) deve essere
aumentato
•
Una migliore tolleranza alle malattie è
richiesta
•
Le foglie della coltura non sono prodoto
commerciale
L’uso della pacciamatura non ha in generale un effetto specifico sui fabbisogni di N della coltura e pertanto i
fabbisogni di concimazione non cambiano.
osservazione
colore della pianta
controllo non concimato
piante indicatrici
Metodi basati
sull’esperienza e l’osservazione
osservazione
colore della pianta
piante indicatrici
NON-FERTILISED WINDOW
osservazione
colore della pianta
piante indicatrici
Sempre usando il metodo del controllo non concimato
(non-fertilised window) piccole parcelle sono crete
all’interno della coltura per la coltivazione di “piante
indicatrici”
Queste sono generalmente delle piante a crescita
rapida che hanno un apparato radicale profondo e con
elevata capacità di estrarre nutriente dal terreno (es.
rafano).
La pianta indicatrice è cresciuta in una piccola sezione
del campo dove non è applicato azoto e la sua crescita
è usata per stimare il contenuto di N del terreno.
profondità di stima (cm) settimane dopo l’impianto
0-30
3
0-60
5
0-90
7
Metodi basati sui calcoli
Tabelle: contengono raccomandazioni basate su solide
ricerche agronomiche.
Sistemi esperti e modelli di simulazione sono
programmi informatici che stimano il fabbisogno di
concimazione di N usando i parametri del bilancio
dell’azoto nel sietma “terreno-coltura”.
La differenza fra sistemi esperti e modelli di
simulazione è legata soprattutto al tipi di utilizzatore:
• sistemi esperti: produttori e tecnici
• modelli di simulazione: ricercatori
crop N requirements
fertiliser N ?
High fertiliser
efficiency
soil N supply
low nutrient
losses
Sistemi esperti
Sono programmi computerizzati sviluppati e disponibili
sul mercato per:
• aiutare i produttori
• dare raccomandazioni di concimazione
• conservare dati accurati
• ridurre il tempo dedicato alla gestione della
concimazione
Offrono spesso un interfaccia per il facile utilizzo da
parte di produttori e tecnici.
Esempi: N-Expert II (D) , Conseil-Champs (CAN) and WELL-N (UK)
N Fertiliser Decision Support System
N response
model
Input
routines
Crop
database
WELL_N
Interface
Soil
database
Output
routines
Weather
database
Esempio di
sistema esperto
WELL_N
N Fertiliser
Decision
Support
System
Modelli di simulazione
Usati comunemente nella ricerca per studirae accuratamente
tutte le interazioni nel sistema terreno-coltura-atmosfera.
Necessitano di molti dati in input di diversa natura (meteo,
agronomica, eco-fisiologica…).
I ricercatori sono anche in grado di determinare quali
parametri sono più o meno imprortanti nelle inetrazioni della
nutrizione/concimazione azotata e quali fattori possono essere
usati nel bilancio dell’azoto
I modelli sono comunque la base per lo sviluppo di molti sistemi
esperti.
I seguenti parametri sono spesso utilizzati nei sistemi di
simulazione per calcolare i movimenti dei nitrati nel terreno e
la lisciviazione:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
concentrazione di N nel terreno
distribuzione di N mnerale lungo il profilo del terreno
concentrazione di sostanza organica (e sue componeneti)
csotanti dirologiche del terreno
evaporazione (precipitazioni, vento, regimi radiativo, umidità
relativa)
temparetaura aria e terreno
tasso di mineralizzazione
assorbimento di azoto della pianta
assorbimento di acqua della pianta
Esempi: N-Able (UK)
N_ABLE Model
Mineralization and i mmobilization
of N by decomposition of
humus and crop debris
Distri bution of nitrate and water in soil
Daily
weather
Incre ment
in
N-uptake
Soil
type
Root
distribution
Pl ant weight
%N
in
plant
We ight of
mark etable
crop
Incre ment i n growth
Effective da y degree s
Emergence to harvest (cereals)
N, P and K FERTILIZER CROP RESPONSE MODEL
On-line version
http://www.qpais.co.uk/
input di N-able
Metodi basati sulla analisi chimica
del terreno e della pianta
I fabbisogni di concimazione azotata pososno essre
determinati sulla base dell’analisi chimica del terreno e/o della
pianta
Nmin e KNS (Kulturebegleitende Nmin Sollwerte) sono due
metodi per determinare i fabbosgni di concimazione sulla base
delle misure di N minerale del terreno.
Sap test, misure colorimetriche del contenuto di clorofilla
(SPAD) e la determinazione del contenuto totale di azoto della
pianta sono metodi usati per determinare I fabbosgni di
concimazione sulla base della concentrazione di azoto.
Analisi del terreno
Il problema principale è il campionamento che deve
permettere risultati affidabili:
- localizzazione spaziale
- profondità = profondità radicale
- epoca: dipende dal metodo di determinazione dei
fabbisogni di concimazione utilizzato
- trattamento del campione: dipende dal metodi
analitico utilizzato
Profondià di radicazione di alcune orticole (Scharpf, 1991)
0 - 30 cm
0 - 60 cm
0 - 90 cm
cavolo rapa
lattuga
pisello
ravanello
spinacio
fagiolo
cavolo broccolo
cavolo precoce
cavolfiore
sedano
endivia
porro
patata
asparago
cavolo Bruxelles
cavolo tardivo
rapa
N minerale del terreno (Nmin)
analisi di laboratorio (metodi ufficiali)
ANALISI
Quick tests (Nitracheck 404, Mercoquant)
Contenuto N della pianta
Come per il terreno le concentrazioni sono poco
omogenee (stadio, organo… ) per cui è fondamntakle un
adeguato CAMPIONAMENTO (almeno 20 piante)
test distruttivi
- test del contenuto di nitrati della linfa (sap nitrate tests)
- analisi del contenuto totale di N della pianta
test non-distruttivi
- misuratori portatili di clorofilla
Contenuto N della pianta
per “aggiustare” la concimazione N durante il ciclo colturale
sap test
Nitracheck 404
Mercoquant nitrate test strips
elettrodi iono-specifici
Cardy meter
analisi laboratorio total or reduced N concentration
misure della clorofilla
SPAD
Metodo Nmin
La concentrazione di N minerale (Nmin) è determinata da un campione di
terreno prelevato a inizio ciclo (prima della semina o del trapianto) ad una
profondità variabile con la coltura.
Questa concentrazione è sottratta da un valore di riferimento del
fabbisogno di N della coltura (tabulato) per dare la dose di concimazione
necessaria.
Dose N = fabbisogno N coltura - Nmin*
* a inizio ciclo
La profondità di campionamento corrisponde alla profondità di radicazione.
Maggiore è il contenuto di N del terreno minore è la dose di concimazione che
deve essere applicata.
Per ogni coltura è previsto uno specifico livello di disponibilità di azoto (livello
bersaglio = target level) per avere crecst e produzioni massime.
Questo valore di riferimento è determinato sperimentalmente ed è la somma
dell’azoto già disponibile nel terreno e di quello applicato con la concimazione.
valori di riferimento di Nmin
coltura
Produzione
attesa
(t/ha)
(fonte: Fink et al., 2003)
Target
N
(kg/N ha)
Profondità
campionamento
(cm)
Asparago (1 anno)
12
90
60
Carota
70
100
60
Broccoli
20
310
60
Cavolo di Bruxelles
25
300
90
Cavolo precoce
40
240
60
Cavolo tardivo
80
300
90
Cavolfiore
40
300
60
Cicoria
45
90
90
Cipolla
60
120
60
Fagiolo
12
110
60
Endivia
60
190
60
Lettuga iceberg
60
140
30
Patata
60
250
60
Radicchio
28
140
60
Sedano
50
180
60
Spinacio
30
180
30
valori di riferimento di Nmin
coltura
Expected
yield
(t/ha)
(fonte: Fink et al., 2003)
Target
N
(kg/N ha)
Soil sample
depth
(cm)
Asparago (1 anno)
12
90
60
Carota
70
100
60
Broccoli
20
310
60
Cavolo di Bruxelles
25
300
90
Cabbage, early
40
240
60
Cabbage, late
80
300
90
Cauliflower
40
300
60
Chicory
45
90
90
Onion
60
120
60
Bean
12
110
60
Endivie
60
190
60
Lettuce, iceberg
60
140
30
Potato
60
250
60
Chicory, radicchio
28
140
60
Celery
50
180
60
Spinach
30
180
30
Corn salad
15
80
15
Metodo KNS
Mentre il metodo Nmin è usato quando si deve decidere quanto N applicare, il
metodo KNS usa simili principi quando si vuol decidere quanto N applicare
all’impianto e quanto in copertura.
Anzichè avere un unico valore di riferimento questo metodo usa valori che
differiscono durante il ciclo colturale.
Ogni applicazione in copertura è fatta confrontando i valori di riferimento
specie-specifici per la fase del ciclo in esame ed il contenuto di Nmin
determinato poco prima.
Il metode KNS offre i seguenti vantaggi:
• la data di campionamento può essere flessibile
• dato che i dati possono essere presi durante l’intera stagione si possono allegerire i
picchi di lavoro dei laboratori (spesso intasati nel periodo precedente l’impianto)
• si possono ottenere informazioni sulla mineralizzazione della s.o. (velocità, quantità)
Sap test: concentrazione critica di nitrati
Peso pianta
(g)
Altezza
pianta (cm)
Larghezza
foglie
(cm)
N. foglie
lung. > 1 cm
Concentrazione
critica di NO 3
(ppm)
0-750
750-1250
1250-1500
> 1550
0-55
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
n.a.
0-36
36-50
50-55
> 55
11.000
7.000
2.000
0
150
100
50
-
Lattuga
0-10
10-75
75-200
> 200
n.a
n.a
n.a
n.a.
0-13
13-21
n.a.
n.a.
0-7
7-12
12-18
> 18
7.000
3.000
2.000
500
100
50
50
50
Carota
0-1
1-10
> 10
0-10
10-30
> 30
n.a.
n.a.
n.a.
0-3
3-10
> 10
1.000
100
0
50
25
-
Spinaci
0-5
5-20
> 20
n.a.
n.a.
n.a.
0-10
n.a.
n.a.
0-5
5-10
> 10
11.000
6.000
2.500
100
50
-
Cipolle
0-1
1-20
> 20
0-20
20-50
> 50
n.a.
n.a.
n.a.
0-3
3-7
>7
2.000
60
0
150
100
-
0-1
1-8
>8
0-24
24-43
> 43
n.a.
n.a.
n.a.
0-3
3-4
>4
2.000
1.000
300
150
100
50
Coltura
Cavolo di
Bruxelles
Porro
Concimazione
copertura
(kg/ha)
fonte: Scaife et al. (1984)
coltura
stadio
NO3-N (ppm)
MELANZANA
1a bacca (lunga 5 cm)
1a raccolta
metà raccolte
1200-1600
1000-1200
800-1000
PEPERONE
1i bottoni fiorali
1i fiori aperti
bacche a metà crescita
1° raccolta
2° raccolta
1400-1600
1400-1600
1200-1400
800-1000
500-800
coltura
stadio
NO3-N (ppm)
POMODORO
1e gemme fiorali
1i fiori aperti
bacche diam. 2.5 cm
bacche diam. 5 cm
1a raccolta
2a raccolta
1000-2000
600-800
400-600
400-600
300-400
200-400
PATATA
pianta alta 20 cm
1i fiori aperti
50% fiori aperti
100% fiori aperti
senescenza foglie
1200-1400
1000-1400
1000-1200
900-1200
600-900
CONCENTRAZIONE CRITICA DI AZOTO
metodo proposto da Justes et al., 1994
Rn = dose di N
R5
R5
%N
R4
R3
R4
R2
R3
R2
R1
R1
DW (t/ha)
ad ogni data di campionamento
differenze di DW → t test (P = 0.10)
concentrazione critica di N
Comparazione
valori osservati vs. valori critici
per “aggiustamento” concimazione N durante il ciclo
5
concentrazione critica N
consumo
di lusso
%N
4
concentrazione minima
per massima crescita
3
2
minore
crescita
1
0
2
4
6
8 10 12 14
sostanza secca (t ha-1)
Curve di “diluizione” di N
% N = a DW-b
%N in DW
t/ha
Critical N comcentration (%)
SWEET PEPPER
Lemaire & Gastal, 1997
reduced-N
6
5
Lemaire & Gastal,
Gastal, 1997
for C3 crops
%Nc = 4.8 DW - 0.34
4
3
2
Tei et al., 1999
reducedreduced-N
%Nc = 4.4 DW - 0.32
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Dry Weight ( t ha- 1 )
Critical N concentration (% DW)
PROCESSING TOMATO
total-N
reduced-N
5
4
Lemaire & Gastal,
Gastal, 1997
for C3 cops
%Nc = 4.8 DW - 0.34
3
2
Tei et al., 2001
1
totaltotal-N
%Nc = 4.53 DW - 0.327
0
2
4
6
8 10
DW (t ha-1)
12
14
reducedreduced-N
%Nc = 3.9 DW - 0.27
LETTUCE
Critical N (% DM)
5
4
Lemaire & Gastal,
Gastal, 1997
for C3 cops
%Nc = 4.8 DW - 0.34
3
total-N
reduced-N
- - - reference curve
2
1
0
1
2
3
Dry matter (t ha-1)
Tei et al., 2003
totaltotal-N
%Nc = 4.56 DW - 0.357
4
reducedreduced-N
%Nc = 3.79 DW - 0.29
Curve di “diluizione” di N
% N = a DW-b
%N in DW
t/ha
Curve di assorbimento di N
N = 10 a DW1-b
Kg N ha-1
t/ha
Assorbimento di N nel pomodoro da industria
500
0 kg N ha-1
50
100
200
400
- - - critical N uptake:
N = 44.53 DW 0.673
1996
N uptake (kg ha-1)
400
300
1997
1999
200
100
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0
2
4
6
8
10
12
14
16
DW (t ha-1)
Relazione tra misure SPAD e produzione relativa
in pomodoro da industria
1
0,9
Relative yield (Yr)
CS1 = interramento residui colturali
R2 = 0.812
CS2 = interramento residui+pollina
CS 1
CS 2
0,8
Yr = c
CS3 = rimozione residui colturali
CS 3
0,7
0,6
0,5
Yr = a+bX
0,4
data misurazioni:
17 giugno, 54 giorni dal trapianto, 291 GDD
Xc
0,3
0,2
30
35
40
45
SPAD values
da Gianquinto et al. (2006)
50
55
• EPOCA & MODALITA’
– QUANTO PIU’ VICINO AI MOMENTI DI MAGGIOR FABBISOGNO
– piante poliennali (arboree ed erbacee): fine inverno-inizio primavera
– piante annuali a semina primaverile: tutto o quasi alla semina
– piante annuali a semina autunnale: tutto o quasi “in copertura”
frazionando la dose e somministrando il concime con un congruo
anticipo sui periodi di fabbisogno
– localizzazione (a bande, fertirrigazione…)
• TIPO DI CONCIME
– ambiente o andamento stagionale
– urgenza dei fabbisogni
– tipo di prodotto che si deve ottenere
– prezzo dell’unità fertilizzante
Impiego dei fertilizzanti contenenti azoto (linee guida nazionali)
Epoche e modalità di distribuzione
Una volta stimato il fabbisogno di azoto della coltura in esame
occorre decidere come e quando soddisfarlo.
Per ridurre al minimo le perdite per lisciviazione e massimizzare
l’efficienza della concimazione occorre distribuire l’azoto nelle
fasi di maggior necessità delle colture e frazionarlo in più
distribuzioni se i quantitativi sono elevati.
Il frazionamento delle dosi di azoto è obbligatorio quando il
quantitativo da distribuire per singolo intervento supera i 100
kg/ha - questo vincolo non si applica alle quote di azoto
effettivamente a lenta cessione.
Le concimazioni azotate sono consentite solo in presenza della
coltura o al momento della semina in quantità contenute.
In particolare sono ammissibili distribuzioni di azoto in presemina/pre-trapianto nei seguenti casi:
• colture annuali a ciclo primaverile estivo, purché la
distribuzione avvenga in tempi prossimi alla semina
• uso di concimi organo-minerali o organici qualora sussista la
necessità di apportare fosforo o potassio in forme meglio
utilizzabili dalle piante (in questi casi la somministrazione di N
in presemina non può comunque essere superiore a 30 kg/ha)
• colture a ciclo autunno vernino in ambienti dove non
sussistono rischi di perdite per lisciviazione e comunque con
apporti inferiori a 30 kg/ha
Efficienza degli ammendanti organici
Ai fini dell’utilizzazione agronomica si considerano ammendanti
quei fertilizzanti, come ad esempio il letame bovino maturo, in
grado di migliorare le caratteristiche del terreno e che
diversamente da altri effluenti zootecnici come i liquami e le
polline rilasciano lentamente ed in misura parziale l’azoto in essi
contenuto.
Come caratteristiche minime di riferimento si può assumere che
detti materiali debbano avere un contenuto di sostanza secca > al
20% ed un rapporto C/N maggiore di 11.
Mediamente si considera che nell’anno di distribuzione circa il 30
% dell’ammendante incorporato nel suolo subisca un processo di
completa mineralizzazione.
TECNICHE AGRONOMICHE
PER RIDUZIONE RISCHIO AZOTO
DOSI
fabbisogni colturali effettivi totali
TEMPI
ritmi di assorbimento
MODALITA’
MODALITA’ APPLICAZIONE
localizzazione
concimazione starter
fertirrigazione
TIPI DI CONCIME
N nitrico / N ammoniacale
concimi a lento rilascio
concimi organici
COLTURE DI COPERTURA
biodisponibile
o P labile
re
az
si ion
lic e
at co
i n
adsorbito da
idrossidi di
Al, Fe, Mn
adsorbito da
minerali
contenenti Ca
immobilizzazione
chimica da
idrossidi di
Al, Fe, Mn
4
5
6
7
aumento disponibilià
di P inorganco nel terreno
Destino di P apportato al terreno
FOSFORO NEL TERRENO
8
pH terreno
Destino del P apportato al terreno per adsorbimento o
immobilizzazione in forme inorganiche in funzione del pH del terreno
Concimazione fosfatica
Colture erbacee annuali e pluriennali
e colture arboree in produzione
Per calcolare gli apporti di fosforo da somministrare
alla coltura, si applica la seguente relazione:
Concimazione fosfatica =
fabbisogni colturali +/(apporti da fertilità del suolo x immobilizzazione)
I fabbisogni colturali tengono conto della necessità di fosforo
della coltura, determinato sulla base delle asportazioni colturali
unitarie e della produzione attesa:
fabbisogni = asportazione colturale unitaria x produzione attesa
Per asportazione colturale unitaria si intende la quantità di
fosforo assorbita dalla pianta e che esce dal sistema
suolo/pianta con la raccolta dei prodotti.
Nel caso delle colture arboree occorre tenere conto anche del
fosforo che viene immobilizzato nelle strutture permanenti
dell’albero.
I coefficienti di asportazione unitari di riferimento sono
riportati nel file allegato
Apporti di fosforo derivanti dalla fertilità del suolo (kg/ha)
Le disponibilità di fosforo derivanti dalla fertilità del suolo sono
stimate sulla base dell’analisi del terreno
Apporti di fosforo derivanti dalla fertilità del suolo (kg/ha)
Le disponibilità di fosforo derivanti dalla fertilità del suolo sono
Limite inferiore e superiore della classe di dotazione “normale” in P2O5 (mg/kg)
Classe coltura
Tendenzialmen
Franco
Tendenzialmente
te sabbioso
argilloso
frumento duro, frumento tenero,
sorgo, avena, orzo
da 18 a 25
da 23 a 28
da 30 a 39
mais ceroso, mais da granella, soia,
girasole
da 1a a 21
da 18 a 25
da 23 a 30
barbabietola, bietola
da 23 a 30
da 30 a 39
da 34 a 44
tabacco, patata, pomodoro da
industria, pisello fresco, pisello da
industria,
asparago,
carciofo,
cipolla, aglio, spinacio, lattuga,
cocomero, melone, fagiolino da
industria, fagiolo da industria,
fragola, melanzana,
peperone,
cavolfiore
da 25 a 30
da 30 a 35
da 35 a 40
medica e altri erbai
da 34 a 41
da 41 a 50
da 46 a 55
Arboree
da 16 a 25
da 21 a 39
da 25 a 48
Concentrazioni di fosforo assimilabile (ppm di P2O5 - metodo Olsen) nel terreno
ritenute normali per le diverse colture in relazione alla tessitura del terreno.
Tessitura grossolana
(sabbia > 60 %)
Tessitura media
Tessitura fine
(argilla >35 %)
Poco esigenti: cereali,
foraggere di graminacee
e prati stabili.
16 – 27
18 – 30
21 - 32
Mediamente esigenti:
medica, soia, foraggere
leguminose, orticole a foglia,
cucurbitacee, altre orticole
minori e arboree.
25 – 37
27 – 39
30 - 41
34 – 46
37 – 48
Colture o gruppi
Molto esigenti: barbabietola,
cipolla, patata, pomodoro e
sedano.
Fonte Regione Emilia Romagna
39 – 50
Se la dotazione è normale (giudizio medio ed elevato) concimazione P = 0. In
questo caso è ammesso effettuare una concimazione di mantenimento che
copra le asportazioni delle colture.
Se la dotazione è più bassa del limite inferiore della normalità, si calcola la
quota di arricchimento
Se la dotazione è più alta del limite superiore della dotazione considerata
normale, si calcola la quota di riduzione
Per calcolare la quota di arricchimento e la quota di riduzione, si tiene conto
della seguente relazione:
4 x Da x Q
dove:
4 è una costante che tiene conto della profondità del terreno considerata (40
cm) e del rapporto dimensionale tra le grandezze;
Da è la densità apparente del terreno, pari a 1,4 per un terreno
tendenzialmente sabbioso, 1,3 per un terreno franco, 1,21 per un terreno
tendenzialmente argilloso.
Q è la differenza tra il valore del limite inferiore o superiore di normalità del
terreno e la dotazione risultante dalle analisi.
P assimilabile (metodo Olsen)
P (ppm)
P2O5 (ppm)
0-6
7-12
13-20
20-30
-
0-15
16-30
31-45
46-70
> 70
valutazione
agronomica
(livello di P)
molto basso
basso
medio
alto
molto alto
livello di P
Concimazione
molto basso
basso
medio
alto
molto alto
Concimazione di arricchimento – dose: asportazione coltura x 2-2.5
Concimazione di arricchimento – dose: asportazione coltura x 1.5-2
Concimazione di mantenimento – dose: asportazione coltura
dose: asportazione coltura x 0.5-1
nessuna concimazione
Valutazione del fosforo assimilabile del terreno (metodo Olsen) e indicazioni per la concimazione
Espressione della dotazione
Fosforo (P)
(ppm)
Anidride fosforica (P2O5)
(ppm)
0-6
7-12
13-20
20-30
-
0-15
16-30
31-45
46-70
>70
Valutazione agronomica
(livello)
molto basso
basso
medio
alto
molto alto
Indicazioni per la concimazione
Livello molto basso
La risposta al fosforo è certa per tutte le colture. E’ consigliata una concimazione di
arricchimento, con dosi variabili da 2 a 2,5 volte gli asporti della coltura. Le concimazioni di
arricchimento debbono proseguire fino a quando non si raggiunge il livello di sufficienza per
tutte le colture della rotazione.
Livello basso
La risposta al fosforo è probabile per tutte le colture. La concimazione consigliata è quella di
arricchimento; le dosi da apportare variano da 1,5 a 2 volte gli asporti della coltura.
Livello medio
La risposta al fosforo è meno probabile. E’ consigliata una concimazione di mantenimento:
debbono essere reintegrati gli asporti della coltura con eventuali maggiorazioni (fino a 1,5 volte
gli asporti) per tenere conto della frazione di fosforo assimilabile che, più o meno in tutti i
terreni, va incontro a retrogradazione per la presenza di calcare o per pH <5,5.
Livello alto
La risposta al fosforo non è in genere probabile; tuttavia è suggerito un moderato apporto di
fosforo per le colture esigenti per questo elemento. Le dosi da apportare variano da 0,5 a 1
volta gli asporti della coltura.
Livello molto alto
La risposta al fosforo è assai improbabile, pertanto si consiglia di non fertilizzare.
I valori inferiori dell’intervallo si riferiscono a terreni sabbiosi, quelli più alti a suoli argillosi; per
terreni di medio impasto si assumono valori intermedi.
Immobilizzazione
Il fattore di immobilizzazione tiene conto della
quantità di fosforo che viene resa indisponibile ad
opera di processi chimico fisici, qualora si debba
procedere ad una concimazione di arricchimento, ed è
calcolato nel seguente modo:
immobilizzazione = a + (0,02 x % calcare totale)
a = 1,2 per un terreno tendenzialmente sabbioso; 1,3
per un terreno franco; 1,4 per un terreno
Intervalli di sufficienza della concentrazione di fosforo nelle principali orticole (su s.s.)
Coltura
stadio
bietola
P%
0.250.25-0.4
carota
0.20.2-0.4
cipolla & aglio
bulbificazione
foglia
0.20.2-0.5
endivia
8a
fagiolino
inizio fioritura
fragola
1a raccolta
lattuga iceberg
8a
foglia
0.40.4-0.6
lattuga romana
8a foglia
0.350.35-0.8
melanzana
inizio allegagione
0.3-0.3--0.6
--0.6
patata
altezza 25 cm
0.20.2-0.8
peperone
inizio fioritura
0.30.3-0.5
pomodoro da mensa
1° palco fiorale
0.20.2-0.4
ravanello
0.250.25-0.4
scarola
8a foglia
0.450.45-0.6
sedano
spinacio
0.450.45-0.8
0.250.25-0.45
0.20.2-0.4
0.30.3-0.6
30 g dopo la semina
P model
(Greenwood, 2000)
On-line version
0.30.3-0.5
fonte:
Vegetable Production Handbook for Florida 2007-2008
University of Florida
Concimazione potassica
Colture erbacee annuali e pluriennali
e colture arboree in produzione
Per calcolare gli apporti di potassio da somministrare
alla coltura, si applica la seguente relazione:
Concimazione potassica =
fabbisogni colturali
+ (apporti da fertilità del suolo x immobilizzazione) +
+ lisciviazione
I fabbisogni colturali tengono conto della necessità di potassio
della coltura, determinato sulla base delle asportazioni colturali
unitarie e della produzione attesa:
fabbisogni = asportazione colturale unitaria x produzione attesa
Per asportazione colturale unitaria si intende la quantità di
potassio assorbita dalla pianta e che esce dal sistema
suolo/pianta con la raccolta dei prodotti.
Nel caso delle colture arboree occorre tenere conto anche del
potassio che viene immobilizzato nelle strutture permanenti
dell’albero e che non ritorna al terreno.
I coefficienti di asportazione unitari di riferimento sono
riportati nel file allegato
Apporti di potassio derivanti dalla fertilità del suolo (kg/ha)
Le disponibilità di potassio derivanti dalla fertilità del suolo sono
Limite inferiore e superiore della classe di dotazione “normale” in K2O (mg/kg)
Classe coltura
tutte le colture
Tendenzialmente
sabbioso
Franco
Tendenzialmente
argilloso
da 102 a 144
da 120 a 180
Da 144 a 216
Fonte Regione Campania e Regione Emilia-Romagna.
Se la dotazione è normale (giudizio medio ed elevato) concimazione K = 0. In
questo caso è ammesso effettuare una concimazione di mantenimento che
copra le asportazioni delle colture.
Se la dotazione è più bassa del limite inferiore della normalità, si calcola la
quota di arricchimento
Se la dotazione è più alta del limite superiore della dotazione considerata
normale, si calcola la quota di riduzione
Per calcolare la quota di arricchimento e la quota di riduzione, si tiene conto
della seguente relazione:
4 x Da x Q
dove:
4 è una costante che tiene conto della profondità del terreno considerata (40
cm) e del rapporto dimensionale tra le grandezze;
Da è la densità apparente del terreno, pari a 1,4 per un terreno
tendenzialmente sabbioso, 1,3 per un terreno franco, 1,21 per un terreno
Q è la differenza tra il valore del limite inferiore o superiore di normalità del
terreno e la dotazione risultante dalle analisi.
K scambiabile (metodo internazionale)
K (ppm)
K2O (ppm)
0-50
51-100
101-150
151-200
> 200
0-60
61-120
121-180
181-240
> 240
valutazione
agronomica
(livello di K)
molto basso
basso
medio
alto
molto alto
livello di K
Concimazione
molto basso
basso
medio
alto
molto alto
Concimazione di arricchimento – dose: asportazione coltura x 1.1-1.5
Concimazione di arricchimento – dose: asportazione coltura x 0.8-1.1
Concimazione di mantenimento – dose: asportazione coltura x 0.5-0.8
dose: asportazione coltura x 0.4-0.3
nessuna concimazione
Valutazione del potassio scambiabile del terreno (metodo internazionale) e indicazioni per la
concimazione
Espressione della dotazione
Ossido di potassio K2O
(ppm)
Potassio (K)
(ppm)
Potassio (K)
(%CSC)
0-60
61-120
121-180
181-240
>240
0-50
51-100
101-150
151-200
>200
<2% CSC
2-5% CSC
>5% CSC
-
Valutazione agronomica
(livello)
molto basso
basso
medio
alto
molto alto
Indicazioni per la concimazione
Livello molto basso
La risposta al potassio è certa per tutte le colture. E’ consigliata la concimazione di
arricchimento con dosi da 1,1 a 1,5 volte gli asporti della coltura.
Livello basso
La risposta al potassio è probabile per molte colture. E’ consigliata la
arricchimento con dosi da 0,8 a 1,1 volte gli asporti della coltura.
concimazione di
Livello medio
La risposta al potassio è , in genere, poco probabile; lo è di più per le colture esigenti. E’
consigliata la concimazione di mantenimento con dosi da 0,5 a 0,8 volte gli asporti della coltura.
Livello alto
La risposta al potassio non è, in genere, probabile: è consigliabile non concimare. Il potassio
potrebbe essere necessario per colture esigenti e capaci di elevate produzioni; le dosi non
dovrebbero superare 0,5 volte gli asporti della coltura.
Livello molto alto
La risposta al potassio è assai improbabile; si consiglia di non fertilizzare.
I valori inferiori dell’intervallo si riferiscono a terreni sabbiosi, quelli più alti a suoli argillosi; per
terreni di medio impasto si assumono valori intermedi.
Immobilizzazione
Il fattore di immobilizzazione tiene conto della
quantità di potassio che viene reso indisponibile ad
opera di processi chimico fisici, qualora si debba
procedere ad una concimazione di arricchimento, ed è
calcolato nel seguente modo:
immobilizzazione = 1 + (0,018 x % argilla)
Lisciviazione
Le perdite per lisciviazione (kg/ha) possono essere stimate ponendole in
relazione alla facilità di drenaggio del terreno o al suo contenuto di argilla.
Perdite di potassio per lisciviazione in funzione della facilità di drenaggio del terreno
Terreno
DRENAGGIO (**)
Tendenzialmente
Tendenzialmente
Franco
sabbioso
argilloso
Normale, lento od impedito
25
15
7
Rapido
35
25
17
(**) La facilità del drenaggio può essere desunta da documenti cartografici e di
descrizione delle caratteristiche dei suoli ove disponibili o determinata con un esame
pedologico
argilla %
Da 0 a 5
Da 5 a15
Da 15 a 25
> 25
K2O
(kg/ha)
60
30
20
10
Perdite annuali di K per lisciviazione
in relazione al contenuto di argilla
del terreno
Fonte: Regione Emilia Romagna
Intervalli di sufficienza della concentrazione di potassio nelle principali orticole (su s.s.)
Coltura
stadio
K%
bietola
2.02.0-6.0
carota
2.02.0-4.0
cipolla & aglio
bulbificazione
1.51.5-3.0
endivia
8a foglia
4.54.5-6.0
fagiolino
inizio fioritura
2.02.0-3.0
fragola
1a
1.51.5-2.5
lattuga iceberg
8a foglia
5.05.0-7.0
lattuga romana
8a foglia
5.05.0-6.0
melanzana
inizio allegagione
3.53.5-5.0
patata
altezza 25 cm
3.53.5-6.0
peperone
inizio fioritura
2.52.5-5.0
pomodoro da mensa
1° palco fiorale
2.52.5-4.0
ravanello
1.51.5-3.0
scarola
8a foglia
5.75.7-6.5
raccolta
sedano
spinacio
fonte:
Vegetable Production Handbook for Florida 2007-2008 University of Florida
6.06.0-8.0
30 g dopo la semina
3.03.0-4.0
Sap test: concentrazione critica di potassio
coltura
stadio
K (ppm)
MELANZANA
1a bacca (lunga 5 cm)
1a raccolta
metà raccolte
4500-5000
4000-4500
3500-4000
PEPERONE
1i bottoni fiorali
1i fiori aperti
bacche a metà crescita
1° raccolta
2° raccolta
3200-3500
3000-3200
3000-3200
2400-3000
2000-2400
Sap test: concentrazione critica di potassio
coltura
stadio
NO3-N (ppm)
POMODORO
1e gemme fiorali
1i fiori aperti
bacche diam. 2.5 cm
bacche diam. 5 cm
1a raccolta
2a raccolta
3500-4000
3500-4000
3000-3500
3000-3500
2500-3000
2000-2500
PATATA
pianta alta 20 cm
1i fiori aperti
50% fiori aperti
100% fiori aperti
senescenza foglie
4500-5000
4500-5000
4000-4500
3500-4000
2500-3000
K model
(Greenwood, 2000)
On-line version
CONCIMAZIONE FOSFATICA,
POTASSICA E ORGANICA
LINEE GUIDA NAZIONALI
DISCIPLINARI DI PRODUZIONE INTEGRATA
Impiego dei fertilizzanti contenenti Fosforo e Potassio
Epoche e modalità di distribuzione (linee guida nazionali)
Nelle colture orticole,
in relazione sia alla brevità del loro ciclo vegetativo e sia al fatto
che in genere vengono sarchiate,
benché sia fortemente consigliato apportare questi elementi
durante la preparazione del terreno,
ne è tuttavia consentita la distribuzione in copertura.
Fertilizzazione organica (linee guida nazionali)
Tale pratica consiste nell’apportare sostanza organica (S.O.) di varia
origine (letami, compost…) per migliorare la fertilità del terreno in
senso lato.
Le funzioni svolte dalla sostanza organica sono principalmente due:
quella nutrizionale e quella strutturale.
La prima si esplica con la messa a disposizione delle piante, degli
elementi nutritivi in forma più o meno pronta e solubile (forma
minerale), la seconda permette invece di migliorare la fertilità fisica del
terreno.
Le due funzioni sono in antagonismo fra loro, in quanto una facile e
rapida degradabilità della sostanza organica dà origine ad una
consistente disponibilità di nutrienti, mentre l’azione strutturale si
esplica in maggior misura quanto più il materiale organico apportato è
resistente a questa demolizione.
I liquami sviluppano principalmente la funzione nutrizionale mentre il
letame quella strutturale.
Funzione strutturale della materia organica
L’apporto di ammendanti con lo scopo di mantenere e/o accrescere il
contenuto di sostanza organica nei terreni è una pratica da favorire.
D’altra parte apporti eccessivi effettuati con una logica di “smaltimento”
aumentano i rischio di perdite di azoto e di inquinamento ambientale.
Si ritiene quindi opportuno fissare dei quantitativi massimi utilizzabili
annualmente in funzione del tenore di sostanza organica del terreno.
Apporti di ammendanti organici in funzione
della dotazione del terreno in sostanza organica
Dotazione terreno
in s.o.
Apporti massimi
annuali
(t s.s./ha)
Bassa
Normale
Elevata
13
11
9
Funzione nutrizionale della materia organica
I fertilizzanti organici maggiormente impiegati sono i reflui di origine
zootecnica (letame, liquami e i materiali palabili) ed i compost.
Questi contengono, in varia misura, tutti i principali elementi nutritivi
necessari alla crescita delle piante.
SS
(% t.q.)
Azoto
(kg/t t.q.)
P
(kg/t t.q.)
K
(kg/t t.q.)
20 - 30
25
22 - 40
3 -7
5
6 - 11
1 -2
2
1
3-8
5
12 - 18
Materiali palabili
- lettiera esausta polli da carne
- pollina pre-essiccata
60 - 80
50 - 85
30 - 47
23 - 43
13 - 25
9 - 15
14 - 17
17 - 30
Liquame
- bovini da carne
- bovini da latte
- suini
- ovaiole
7 - 10
10 - 16
2 -6
19 - 25
3
4
2
10
2 -4
2 -4
1 -5
9 - 11
3 – 44 - 6
1 -4
4-9
Residui organici
Letame
- bovino
- suino
- ovino
-5
-6
-5
- 15
L’elemento “guida” che determina le quantità massime di
fertilizzante organico che è possibile distribuire è l’azoto.
Una volta fissata detta quantità si passa ad esaminare gli
apporti di fosforo e potassio.
Nella pratica si possono verificare le seguenti situazioni:
• le quote di P e K apportate con la distribuzione dei
fertilizzanti organici determinano il superamento dei limiti
ammessi. In questo caso il piano di fertilizzazione è da
ritenersi conforme, ma non sono consentiti ulteriori apporti
in forma minerale.
• le quote di P e K da fertilizzanti organici non esauriscono la
domanda di elemento nutritivo, per cui è consentita
l’integrazione con concimi minerali, fino a coprire il
fabbisogno della coltura.

La nutrizione minerale

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