EFFETTO DELLA GESTIONE AGRONOMICA SULLE DINAMICHE DELLA SOSTANZA ORGANICA E SULLA FERTILITA' DEL SUOLO

The global population growth determines the need to have increasing amounts of agrofood. The increase in production can be achieved both using more productive cultivars and improving soil fertility. Fertility is expressed as the maximum yield which can be obtained from a cultivated soil. The thesis focuses on the effect different agronomic management techniques may have on organic matter dynamics and soil fertility. The experimental platform, located in Torino region, compares three different cropping systems: the low input (BI), where minimum tillage has been adopted from 1996 to 2006 and then sod seeding with P fertilization equal to output; a second system where agroenvironmental measures have been adopted following Regional directives (PSR), ploughing and milling and no phosphorus fertilization; a traditional system where tillage and fertilisation are the classical ones adopted in the Piemonte's agriculture. The soils have been sampled at 0-15, 15-30, and 30-60 cm and on the samples, aside from the determination of organic C and total n, density fractionation of organic matter has been carried out. Organic matter has been separated into three pools: fPOM composed of fresh slightly degraded crop residues, oPOM, i.e. material physically occluded into aggregates, and MOM, which interacts chemically with the mineral phase and is well stabilized. Minimum tillage and sod seeding in BI has determined a slight increase of OM in the surface layer, although the presence of crop residues. A large part of OM is represented by, slightly degraded fPOM, which can easily furnish nutrients to crop. Organic matter decreased along the profile due to the missing incorporation of crop residues. From density fractionation, we observed that, although OM decreased in depth, it interacted strongly with mineral phase, indicating a intense process of decomposition and consequent stabilisation. This fraction contributed considerably to exchange capacity even in the deeper layers. In the PSR and TRAD systems a decrease of OM was found only in the surface layer, as a result of tillage which caused aggregate disruption and increasing Om mineralisation. However, tillage favoured incorporation of crop residues in soil with a higher amount of OM in the 15-30 cm layer compared to that of BI, with a consequent higher CEC and N availability. From these findings it appears that tillage caused a loss of OM only at the surface but may improve soil fertility in the 15-30 cm layer, due to crop residue incorporation and slowdown of their turnover. The different P fertilisation management in the three systems highlights that in TRAD, POlsen remained high with time, with consequent risk of P losses and water pollution. In BI and PSR, the amount of POlsen decreased with time, however it remained higher than the optimal amount required by crops. This may limit the risk of P transfer from soil to waters.

L'aumento demografico su scala mondiale determina l'esigenza di avere a disposizione quantità di derrate agrarie sempre maggiori. L'incremento di produzione può essere ottenuto sia utilizzando cultivar più produttive, sia incrementando la fertilità dei suoli coltivati, espressa come il rendimento massimo che è possibile ottenere da un suolo coltivato. La tesi in particolare intende valutare l'effetto di diverse tecniche agronomiche nel tempo sulle dinamiche della sostanza organica (SO) e sulla fertilità del suolo. La piattaforma sperimentale sita in provincia di Torino mette a confronto tre differenti sistemi colturali: il basso input (BI), in cui si è praticata dal 1996 al 2006 la minima lavorazione e in seguito la semina su sodo e si è apportato fertilizzante pari agli asporti colturali, un sistema colturale dove sono state adottate misure agroambientali (PSR), praticando l'aratura e la fresatura e non effettuando fertilizzazione fosfatica, e un sistema colturale tradizionale (TRAD) in cui le lavorazioni e la fertilizzazione sono quelle abitualmente adottate nell'agricoltura piemontese. I suoli sono stati campionati alla profondità 0-15, 15-30 e 30-60 cm e sui campioni, oltre al contenuto di C organico e N totale, è stato eseguito il frazionamento densimetrico della SO in tre pools: fPOM, formata da materiale organico di apporto recente e poco degradato, oPOM, cioè il materiale occluso negli aggregati e MOM, che interagisce chimicamente con la fase minerale. La minima lavorazione prima e la semina su sodo poi, applicate alla tesi BI, determinano un modesto aumento della SO nell'orizzonte superficiale nonostante la presenza di residui colturali; buona parte della SO è fPOM, materiale poco degradato che contribuisce alle attività di scambio dei nutrienti. Scendendo lungo il profilo del suolo si ha una netta diminuzione della SO per la mancata incorporazione dei residui colturali. Dai dati ottenuti con il frazionamento si può osservare come, nonostante il basso contenuto di sostanza organica in profondità, essa interagisca chimicamente con la fase minerale indicando un intenso processo di degradazione e la conseguente stabilizzazione. Questo tipo di materiale organico contribuisce in modo elevato alle attività di scambio anche in profondità. Nel PSR e nel TRAD si riscontra una diminuzione di SO solo nello strato superficiale dovuta al fatto che le lavorazioni effettuate determinano la rottura degli aggregati del suolo esponendo la SO a processi di mineralizzazione. Attraverso le lavorazioni però residui colturali vengono inglobati nel suolo e per questo nello strato 15-30 cm si riscontra un quantitativo di SO superiore rispetto a quello della tesi BI, con maggiore CSC e disponibilità di N. Da questi risultati emerge che le lavorazioni determinano una perdita di sostanza organica solo in superficie e possiedono il vantaggio di migliorare la fertilità del suolo nell'orizzonte 15-30 cm attraverso l'incorporazione dei residui vegetali e un loro più lento turnover. La diversa gestione della fertilizzazione fosfatica nelle tre tesi mette in evidenza come in TRAD il POlsen risulti rimanere molto elevato, con conseguente rischio di perdite di P e di inquinamento delle acque. Per quanto riguarda le tesi PSR e BI il contenuto di P disponibile risulta rimanere sempre sopra i livelli ottimali per la crescita vegetale, ma con quantitativi nettamente più bassi limitando così i rischi di trasferimento alle acque.