Bilancio di carbonio, azoto e fosforo nel sistema suolo-pianta in un ceduo a corta rotazione trattato con reflui zootecnici suini

The diffusion of energy crops is aimed at the production of biomass as an alternative to non-renewable energy sources. The short rotation forestry (SRF) is cultivated on agricultural land with fast-growing tree species, managed with short cutting cycles. Although these cropping systems need a rational management of the agroenergy production chain, to achieve an economically and environmentally sustainable model, SRF may offer important productive and environmental benefits. This is especially in relation to the possibility of enhancing the facilities in different ways, as in the case of phytoremediation, in order to absorb nutrients and reduce their content in contaminated and overfertilized soils. This work is aimed at evaluating the production of biomass in a SRF, while assessing the balance of nutrients in the soil-plant system. In addition we have studied the possibility of using short rotation coppice for the disposal of pig sewage. In order to estimate the capacity of the plant to absorb nutrients and the type of sewage application, the effect of pig slurry application in various forms, in a SRF characterized by the presence of poplar, willow, black locust and located in NW Italy was studied. The crop system is located in an area influenced by fluvial deposits, with poorly developed and vulnerable soils, characterised by a high level of nitrogen and phosphorus. The preliminary analysis showed a large soil heterogeneity in the distribution of organic matter and carbonates. The findings show a good biomass production over the first year, higher for poplar and willow than for the black locust. Slurry application increased the biomass production already after one year, for all species used. The separated solid slurry was the most efficient to increase biomass production, especially in the black locust, and simultaneously reduced the content of C in soil, likely due to a priming effect determined by slurry. The uptake of nitrogen was high in the black locust and was twice when the separated solid and the surface slurry were used. Poplar and willow showed a lower N uptake. Phosphorus uptake by these species was instead very low. Phosphorus surplus in the slurry compared to crop requirements could cause a fast soil P saturation and the risk of P transfer to waterbodies. From these results it appears that the separated solid was the best technique to achieve good biomass production and nutrient removal from soil, but needs a careful management to prevent harmful losses of ammonia. This work has therefore shown that the use of short rotation coppice can be a useful source of biomass for energy, although further studies are needed to monitor the effect of slurry application over time and to draw conclusions on the potential application of slurry in short rotation coppice located in vulnerable areas.

La diffusione di colture energetiche è finalizzata alla produzione di biomassa, come alternativa a fonti energetiche non rinnovabili. I cedui a corta rotazione sono piantagioni realizzate con specie arboree a rapido accrescimento, gestite in modo intensivo con brevi cicli di taglio. Sebbene queste colture esigano una razionalizzazione della filiera, volta alla realizzazione di un modello sostenibile sia dal punto di vista economico che ambientale, i cedui a corta rotazione possono offrire vantaggi produttivi e ambientali importanti, anche in relazione alla possibilità di valorizzare gli impianti in modo differente. Una delle applicazioni alternative più interessanti può essere la phytoremediation, con lo scopo di assorbire nutrienti e di ridurne la concentrazione in suoli contaminati o sovrafertilizzati. Questo lavoro mette in relazione la produzione di biomassa in un ceduo a corta rotazione con il bilancio di nutrienti nel sistema suolo-pianta. Inoltre si è studiata la possibilità di utilizzare i cedui a corta rotazione per lo smaltimento di reflui zootecnici suini. Onde stimare la capacità dell'impianto a smaltire nutrienti in eccesso e le modalità più efficaci per effettuare tale operazione, è stato studiato l'effetto dell'applicazione di liquami in forme diverse, su un impianto polispecifico caratterizzato dalla presenza di pioppo, salice, robinia, situato nell'areale cuneese. L'impianto è situato in una zona influenzata da depositi fluviali, caratterizzata dalla presenza di suoli poco evoluti, vulnerabili data la scarsa protezione nei confronti delle acque sotterranee, e in uno stato di sovrafertilizzazione da azoto e fosforo. Le analisi preliminari hanno evidenziato una grande eterogeneità del suolo nella distribuzione di carbonati e sostanza organica. I dati relativi alla biomassa mostrano una buona produzione annua, maggiore per pioppo e salice rispetto alla robinia. L'applicazione di reflui zootecnici suini determina già dopo il primo anno un aumento della resa produttiva per tutte le specie impiegate, in termini di sostanza secca. Il separato solido è apparso la forma di refluo che più di ogni altra porta ad un aumento della produzione, soprattutto nella robinia, e contemporaneamente ad una riduzione del carbonio nel suolo, probabilmente a causa di un priming effect determinato dalla liquamazione stessa. L'asporto di azoto è risultato soddisfacente da parte della robinia, in particolare, con il separato solido e il liquame superficiale, con i quali è pressoché raddoppiato rispetto al controllo mentre per pioppo e salice l'asporto di azoto risulta molto più basso. In termini di fosforo, l'assorbimento radicale di queste specie è molto basso. Il surplus di fosforo che si ha nel liquame, rispetto al fabbisogno vegetale, potrebbe causare velocemente saturazione fosfatica nel suolo e il conseguente rischio di trasferimento di P verso le acque. L'utilizzo del separato solido è risultato il trattamento con le migliori risposte produttive e di asporto di nutrienti. E' però emersa l'esigenza di interrare il separato solido per evitare perdite di ammoniaca. Il presente lavoro ha pertanto evidenziato come l'impiego di cedui a corta rotazione possa risultare una fonte di biomassa utile a fini energetici anche se sono necessari ulteriori studi per verificare l'effetto della liquamazione nel tempo e trarre considerazioni conclusive sulla possibilità di utilizzare reflui zootecnici in cedui a corta rotazione situati in zone marginali.