UNITesi

Winter flooding is an agronomic technique not common in Italy yet, it consists in flooding fields during winter months. Currently, in Lombardy Region 4715 ha (5% of total paddy rice) of paddy rice is grown applying this technique. In Piedmont Region approximately 700 ha (1% of total paddy area) is under winter flooding. Winter flooding can have many benefits linked to: yield, environment impact, hydrology, weed control, N availability, increase of biodiversity and management of crop residue. For testing this technique, it has been conducted a research project called RISTEC “Nuove tecniche colturali per il futuro della risicoltura”, that was financed by Rural Development Programme 2014-2020 of Lombardy Region (sottomisura 1.2 “Sostegno a attività dimostrative e azioni di informazione; Operazione 1.2.01 “Progetti dimostrativi e azioni di informazione”). In detail, it was set an experimantal field to test winter flooding (WF) on yield, straw degradation, and Greenhouse gases emission (GHG). The experiment was developed within the Rice Research Centre of 'Ente Nazionale Risi, in Castello d'Agogna (PV). The experimental design was a split-split-plot, and three factors have been evaluated: the first was winter flooding (WF), with two levels (NF, not flooding; WF, flood); the second was straw management during winter (CS, chopped straw; SS, standing straw); the third was N rate fertilization (TEST, N 0 kg ha-1; N 130 kg ha-1; N+ 160 kg ha-1). The agronomic aspects were investigated for all set treatments, while the evaluation on GHG emissions was made on the following combinations: NF_SS_N, WF_CS_N, WF_SS_N. The experiment lasted two years from 01/10/2017 to 04/09/2019. For straw decomposition, the average daily soil temperatures higher than about 4 ° C in the presence of winter flooding allowed a greater microbial activity that has allowed a higher degradation of crop residues. The percentage of degraded straw with SI (42%) was, in fact, significantly higher compared to the traditionally managed straw (21%). It has been hypothesized that the greater degradation would potentially lead to an increase in the availability of the N from crop residues and / or an increase fertilizer N use efficiency, but none of the production results confirmed these hypotheses. Regarding the agronomic aspects, in fact, the significant differences concerned just the year and the rate applied, while the flooding did not induce any significant effect. To assess the environmental impact in terms greenhouse gas emissions, of the three water management systems, 57 measurement events were performed during the whole experiment. applying the static closedchamber technique. The fluxes of the main greenhouse gases emitted by paddy were taken into consideration: methane (CH4) and nitrous oxide N2O). It was observed that the winter flooding, although it imposed three additional months of soil anoxic conditions, did not induce CH4 emissions during winter. Although the conditions of redox potential (assessed through the Fe (II) concentration in soil pore water) and the availability of precursors in winter (DOC concentration in soil pore water) were favourable for methane production, there was probably no emission due to the fact temperatures were too low for methanogenic activity. In contrast, winter flooding reduced methane emissions during the following growing season. This effect was present in both cropping cycle, even if, in 2019 the emissions for all treatments were sign

La sommersione invernale è una pratica agronomica ancora poco diffusa in Italia, che consiste nel sommergere gli appezzamenti agricoli alla fine della stagione colturale per un periodo che va dall'autunno–inverno fino all'inizio della primavera successiva. Attualmente in Lombardia 4715 ha, corrispondenti al 5% della superficie a riso, sono coltivati con questa tecnica. In Piemonte sono coltivati circa 700 ha, corrispondenti a circa l'1% della superficie risicola piemontese. La sommersione invernale può avere numerosi benefici, legati alla: produttività, impatto ambientale, bilancio idrologico, riduzione del carico di infestanti, disponibilità di azoto, incremento della biodiversità e gestione dei residui colturali. Allo scopo di testare questa tecnica, è stata condotta una sperimentazione nell'ambito del progetto “RISTEC- Nuove tecniche colturali per il futuro della risicoltura” finanziato nell'ambito del Programma di Sviluppo Rurale 2014-2020 di Regione Lombardia (Sottomisura 1.2 “Sostegno a attività dimostrative e azioni di informazione; Operazione 1.2.01 “Progetti dimostrativi e azioni di informazione”). In dettaglio, è stato allestito una specifica area sperimentale allo scopo di studiare l'effetto della sommersione invernale (SI) sulle performance produttive della coltura, sulle dinamiche di degradazione della paglia e di disponibilità dell'azoto nel suolo e sull'emissione di gas serra (GHG). La sperimentazione si è svolta presso il Centro Ricerche sul Riso dell'Ente Nazionale Risi, a Castello d'Agogna (PV). All'interno di un disegno sperimentale a split-split-plot, si sono valutati tre fattori: il primo fattore è la sommersione invernale, con due livelli (NF, non sommerso; WF, sommerso); il secondo fattore è la gestione della paglia durante l'inverno, con due livelli (SS, paglia in piedi; CS, paglia trinciata); il terzo fattore è la dose di azoto dato con la fertilizzazione, con tre livelli (TEST, senza azoto; N, con 130 kg N ha-1; N+, con 160 kg N ha-1). Gli aspetti agronomici sono stati investigati su tutti i fattori, mentre le emissioni di GHG sono state valutate sulle seguenti combinazioni: NF_SS_N, WF_SS_N, WF_CS_N. La prova sperimentale ha avuto una durata biennale ed è iniziata a ottobre 2017 e finita ad aprile 2019. Per quanto riguarda la decomposizione delle paglie, le temperature giornaliere medie del suolo più alte di circa 4°C in presenza della sommersione invernale hanno consentito una maggiore attività batterica che ha portato ad una maggiore degradazione dei residui colturali. La percentuale di paglia degradata con la SI (42%) è, infatti, risultata significativamente più elevata rispetto alla gestione tradizionale (21%). Si è ipotizzato che la maggiore degradazione avrebbe potenzialmente portato ad un aumento della disponibilità per la pianta di N derivante dei residui colturale e/o un aumento dell'efficienza d'uso dell'N fertilizzante, ma nessuno dei risultati produttivi ha confermato questa ipotesi. Per quanto riguarda, infatti, gli aspetti agronomici le differenze significative hanno riguardato unicamente l'anno e la dose applicata, mentre la sommersione non ha indotto nessun effetto significativo. Per valutare l'impatto ambientale, in termini di emissioni di gas climalteranti, dei tre sistemi di gestione dell'acqua, durante le annate 2018 e 2019 sono stati fatti 57 campionamenti con camere ad accumulo statico non stazionario. Sono stati presi in considerazione i flussi dei principali gas a effetto serra emessi

Gestione sostenibile della risaia e tecniche di mitigazione di GHG: la sommersione invernale

CRISPO, MARIO
2018/2019

Abstract

La sommersione invernale è una pratica agronomica ancora poco diffusa in Italia, che consiste nel sommergere gli appezzamenti agricoli alla fine della stagione colturale per un periodo che va dall'autunno–inverno fino all'inizio della primavera successiva. Attualmente in Lombardia 4715 ha, corrispondenti al 5% della superficie a riso, sono coltivati con questa tecnica. In Piemonte sono coltivati circa 700 ha, corrispondenti a circa l'1% della superficie risicola piemontese. La sommersione invernale può avere numerosi benefici, legati alla: produttività, impatto ambientale, bilancio idrologico, riduzione del carico di infestanti, disponibilità di azoto, incremento della biodiversità e gestione dei residui colturali. Allo scopo di testare questa tecnica, è stata condotta una sperimentazione nell'ambito del progetto “RISTEC- Nuove tecniche colturali per il futuro della risicoltura” finanziato nell'ambito del Programma di Sviluppo Rurale 2014-2020 di Regione Lombardia (Sottomisura 1.2 “Sostegno a attività dimostrative e azioni di informazione; Operazione 1.2.01 “Progetti dimostrativi e azioni di informazione”). In dettaglio, è stato allestito una specifica area sperimentale allo scopo di studiare l'effetto della sommersione invernale (SI) sulle performance produttive della coltura, sulle dinamiche di degradazione della paglia e di disponibilità dell'azoto nel suolo e sull'emissione di gas serra (GHG). La sperimentazione si è svolta presso il Centro Ricerche sul Riso dell'Ente Nazionale Risi, a Castello d'Agogna (PV). All'interno di un disegno sperimentale a split-split-plot, si sono valutati tre fattori: il primo fattore è la sommersione invernale, con due livelli (NF, non sommerso; WF, sommerso); il secondo fattore è la gestione della paglia durante l'inverno, con due livelli (SS, paglia in piedi; CS, paglia trinciata); il terzo fattore è la dose di azoto dato con la fertilizzazione, con tre livelli (TEST, senza azoto; N, con 130 kg N ha-1; N+, con 160 kg N ha-1). Gli aspetti agronomici sono stati investigati su tutti i fattori, mentre le emissioni di GHG sono state valutate sulle seguenti combinazioni: NF_SS_N, WF_SS_N, WF_CS_N. La prova sperimentale ha avuto una durata biennale ed è iniziata a ottobre 2017 e finita ad aprile 2019. Per quanto riguarda la decomposizione delle paglie, le temperature giornaliere medie del suolo più alte di circa 4°C in presenza della sommersione invernale hanno consentito una maggiore attività batterica che ha portato ad una maggiore degradazione dei residui colturali. La percentuale di paglia degradata con la SI (42%) è, infatti, risultata significativamente più elevata rispetto alla gestione tradizionale (21%). Si è ipotizzato che la maggiore degradazione avrebbe potenzialmente portato ad un aumento della disponibilità per la pianta di N derivante dei residui colturale e/o un aumento dell'efficienza d'uso dell'N fertilizzante, ma nessuno dei risultati produttivi ha confermato questa ipotesi. Per quanto riguarda, infatti, gli aspetti agronomici le differenze significative hanno riguardato unicamente l'anno e la dose applicata, mentre la sommersione non ha indotto nessun effetto significativo. Per valutare l'impatto ambientale, in termini di emissioni di gas climalteranti, dei tre sistemi di gestione dell'acqua, durante le annate 2018 e 2019 sono stati fatti 57 campionamenti con camere ad accumulo statico non stazionario. Sono stati presi in considerazione i flussi dei principali gas a effetto serra emessi
SCIENZE AGRARIE
ITA
Winter flooding is an agronomic technique not common in Italy yet, it consists in flooding fields during winter months. Currently, in Lombardy Region 4715 ha (5% of total paddy rice) of paddy rice is grown applying this technique. In Piedmont Region approximately 700 ha (1% of total paddy area) is under winter flooding. Winter flooding can have many benefits linked to: yield, environment impact, hydrology, weed control, N availability, increase of biodiversity and management of crop residue. For testing this technique, it has been conducted a research project called RISTEC “Nuove tecniche colturali per il futuro della risicoltura”, that was financed by Rural Development Programme 2014-2020 of Lombardy Region (sottomisura 1.2 “Sostegno a attività dimostrative e azioni di informazione; Operazione 1.2.01 “Progetti dimostrativi e azioni di informazione”). In detail, it was set an experimantal field to test winter flooding (WF) on yield, straw degradation, and Greenhouse gases emission (GHG). The experiment was developed within the Rice Research Centre of 'Ente Nazionale Risi, in Castello d'Agogna (PV). The experimental design was a split-split-plot, and three factors have been evaluated: the first was winter flooding (WF), with two levels (NF, not flooding; WF, flood); the second was straw management during winter (CS, chopped straw; SS, standing straw); the third was N rate fertilization (TEST, N 0 kg ha-1; N 130 kg ha-1; N+ 160 kg ha-1). The agronomic aspects were investigated for all set treatments, while the evaluation on GHG emissions was made on the following combinations: NF_SS_N, WF_CS_N, WF_SS_N. The experiment lasted two years from 01/10/2017 to 04/09/2019. For straw decomposition, the average daily soil temperatures higher than about 4 ° C in the presence of winter flooding allowed a greater microbial activity that has allowed a higher degradation of crop residues. The percentage of degraded straw with SI (42%) was, in fact, significantly higher compared to the traditionally managed straw (21%). It has been hypothesized that the greater degradation would potentially lead to an increase in the availability of the N from crop residues and / or an increase fertilizer N use efficiency, but none of the production results confirmed these hypotheses. Regarding the agronomic aspects, in fact, the significant differences concerned just the year and the rate applied, while the flooding did not induce any significant effect. To assess the environmental impact in terms greenhouse gas emissions, of the three water management systems, 57 measurement events were performed during the whole experiment. applying the static closedchamber technique. The fluxes of the main greenhouse gases emitted by paddy were taken into consideration: methane (CH4) and nitrous oxide N2O). It was observed that the winter flooding, although it imposed three additional months of soil anoxic conditions, did not induce CH4 emissions during winter. Although the conditions of redox potential (assessed through the Fe (II) concentration in soil pore water) and the availability of precursors in winter (DOC concentration in soil pore water) were favourable for methane production, there was probably no emission due to the fact temperatures were too low for methanogenic activity. In contrast, winter flooding reduced methane emissions during the following growing season. This effect was present in both cropping cycle, even if, in 2019 the emissions for all treatments were sign
BERTORA, Chiara
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Corso di Laurea Magistrale
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