Efficienza agronomica ed ambientale di un sistema colturale a basso input esterno per la produzione del mais da granella

In the Piedmont region, farms rely on a high use of external inputs (e.g. fossil energy, mineral fertilizers) for the grain corn production. This lead to a risk of environmental impact both in term of energy consumption and regard to nutrients escaping toward the agro-ecosystem. Sustainable intensification and the implementation of low-external-input systems are the preferred way to increase food supply, while further expansion of agricultural land by deforestation or grassland conversion are to avoid. Low-external-input (LEI), in contrast to high-external-input (HEI), are alternative agricultural systems based first on an intensive ecological management of factors controlling soil fertility and pest dynamics, rather than the use mineral fertilizers and crop protection agents. The objective of this 2-years field study was to evaluate the agronomic, environmental and economic performance of different LEI systems for corn grain production of the Po Plain. From 2011 to 2013, in a commercial arable farm of Pralormo (TO), the effect of pig slurry fertilization during two period, fall and spring (O), slurry fertilization only in the spring (OP) and spring mineral fertilization (M) were evaluated. Furthermore, the performance of different green manure crops in contribution to nutrient recycling were evaluated. The green manure crops studied were: field pea (Pisum sativum) (P), Italian ryegrass (Lolium multiflorum) (L) and a mixture hairy vetch (Vicia villosa) - Italian ryegrass (V). Treatments were MO, M, PO, POP, LO, LOP, VO, and VOP. The MO represented the typical HEI system of breeding farms with fall and spring manure distribution, bare soil during winter and use of mineral fertilization for corn. The M, with bare soil during the winter and mineral fertilization of corn, represented the conventional HEI of arable farms in the studied area. The L, P, and V represented an alternative LEI system to evaluate Italian ryegrass as catch and cover crop for nutrients, field pea as legume crop for nitrogen fixation and vetch-ryegrass as mix for both purposes. Green manure crops had plowed into the soil before corn seeding. The results showed that MO system was not efficient nor from the environmental, nor from the economic points of view. The LEI systems with green manure and distribution of pig slurry both in fall and in spring were less efficient than LEI that included only the use of pig slurry in spring. Much of the nitrogen of the fall distribution of slurry was lost. The LOP was not competitive with M, due to the reduction of grain yield. VOP has proved to be competitive from agronomic and environmental aspects, but not from the economic. The hairy vetch seed cost has been crucial in reducing the net return of this system. The POP is the only LEI system that gave results similar to or better than M for its agronomic, environmental and economic aspects. The LEI systems with the use green manure and organic fertilizer resulted in a reduction of fossil energy input by an average of 10 GJ ha-1 (38% less) and 1 MJ kg-1 (35% less) of dry grain. However, they increased labor input by an average of 13%. The implementation of a low-external-input system with field pea as green manure and pig slurry as fertilizer for corn production can ensure the reduction of environmental impact and maintain the yield compared to a conventional high-external-input system.

Le aziende cerealicole per la produzione di mais da granella della Pianura Padana sono caratterizzate da un alto uso di input esterni che determina un forte rischio di impatto ambientale sia in termini di consumo energetico, sia per quanto riguarda i nutrienti che sfuggono verso l'agroecosistema. In futuro è necessaria un'agricoltura sostenibile che contemporaneamente permetta di sostenere le produzioni in relazione alla domanda crescente della popolazione mondiale. Per aumentare la produzione di cibo, se non si vuole ricorrere a un'ulteriore espansione della superficie coltivabile con disboscamenti e messa a coltura di aree non agricole, l'intensificazione sostenibile e l'implementazione di sistemi a basso input esterno sono la via preferibile. L'obbiettivo di questo studio è stato quello di valutare le performance agronomiche, ambientali ed economiche di un sistema a basso input esterno per la produzione della granella di mais in Pianura Padana. Una prova di campo è stata condotta dal 2011 al 2013 in un'azienda cerealicola a Pralormo (TO). Sono stati valutati: l'effetto dell'utilizzo di liquame suino distribuito in autunno e in primavera (O), l'effetto del liquame solo in primavera (OP) e la fertilizzazione minerale primaverile (M). Contemporaneamente si è valutata la capacità di diversi erbai da sovescio che prevedevano l'uso di pisello proteico (Pisum sativum) (P), loglio italico (Lolium multiflorum) (L) e un misto veccia villosa (Vicia villosa)-loglio italico (V) a contribuire al ricircolo dei nutrienti. In totale le tesi sono state otto: MO, M, PO, POP, LO, LOP, VO e VOP. Il sistema MO rappresentava il sistema ad alto input che si può ritrovare nelle aziende zootecniche con distribuzione di liquame nel periodo autunnale e primaverile, suolo nudo in inverno e uso di fertilizzanti minerali. Il sistema M, con suolo nudo in inverno e fertilizzazione minerale, rappresentava la tecnica convenzionale delle aziende cerealicole della zona. Le altre tesi erano ipotesi alternative per valutare l'efficienza del loglio, come coltura cattura per gli elementi nutritivi, del pisello, come coltura azotofissatrice, e del mix veccia-loglio, per entrambe gli scopi. Il mais è stato seminato in primavera dopo l'interramento dei sovesci. I risultati hanno dimostrato che il sistema MO non è stato efficiente né dal punto di vista ambientale, né dal punto di vista economico. I sistemi con erbai che prevedevano l'uso di liquame in autunno e primavera sono stati meno efficienti dei sistemi che prevedevano solo l'uso di liquame in primavera. Gran parte dell'azoto della distribuzione di liquami autunnale è stato perso. Il sistema LOP non è stato competitivo con M a causa della riduzione della produzione di granella. Il sistema VOP si è dimostrato competitivo dal punto di vista agronomico e ambientale, ma non economico. Il sistema POP è l'unico che ha dato risultati simili o migliori di M sotto tutti e tre i punti di vista. I sistemi che prevedevano il sovescio e la liquamazione hanno ridotto di 10 GJ ha-1 (pari al 38% di riduzione) e 1 MJ kg di granella secca (pari al 35% di riduzione) gli input di energia fossile, ma contemporaneamente hanno aumentato del 13% la quantità di lavoro richiesta. L'implementazione di un sistema a basso input che preveda la semina di pisello proteico e l'uso di liquami prima della semina del mais è in grado di garantire la riduzione degli impatti ambientali e sostenere la produzione.