INNOVAZIONI DAL CAMPO
● PROGETTO AZORT: OTTIMIZZARE LA SOMMINISTRAZIONE DI FERTILIZZANTE
Piano di concimazione:
automatizzato è più efficiente
Campo sperimentale di spinacio in Val di Cornia, realizzato per lo studio
dell’influenza della concentrazione minerale
L’uso di Cal-Fert consente di automatizzare
il calcolo del piano di concimazione e fornisce
informazioni utili per decidere il momento
opportuno di somministrazione del fertilizzante
per mantenere la concentrazione del nutriente
nel suolo più vicino possibile alla concentrazione
minima ottimale. Permette, in alcuni casi, di non
utilizzare concimi senza modificare la produzione
di Luca Incrocci, Daniele Massa,
Alberto Pardossi
L
a sperimentazione condotta
durante il progetto interregionale Azort (la concimazione
azotata degli ortaggi, www.
azort.it), coordinato dal Dipartimento
di scienze agrarie, alimentari e agroambientali (Disaaa) dell’Università di
Pisa, ha evidenziato un metodo per ridurre le perdite per lisciviazione, aumentando l’efficienza soprattutto della
concimazione azotata.
La figura 1 schematizza la risposta produttiva tipica di una coltura e
la possibile perdita per lisciviazione
dall’area radicale. La produzione aumenta con l’aumentare della concentrazione del nutriente nel terreno fino
a un certo valore (concentrazione minima ottimale); oltre questa concentrazione, la produzione non aumenta
più in maniera significativa (consumi
di lusso) e addirittura, oltre la concentrazione massima ottimale, può diminuire a causa della tossicità dell’elemento stesso e/o dell’eccessiva salinità determinata da una concimazione
troppo abbondante.
La perdita di nutriente per lisciviazione è invece proporzionale alla concentrazione dell’elemento nel suolo:
per abbassarla, occorre ridurre al minimo necessario la frazione di acqua
che percola sotto lo strato esplorato
dalle radici (non controllabile in caso
di piogge) e cercare di mantenere nel
terreno la concentrazione minima ottimale, in modo da ridurre la lisciviazione, ma non la produzione.
Ad esempio, per lo spinacio coltivato in Val di Cornia (Livorno), le prove
condotte per quattro anni consecuti19/2015 • supplemento a L’Informatore Agrario
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INNOVAZIONI DAL CAMPO
vi nell’ambito del progetto Azort dal
Disaaa hanno evidenziato una concentrazione minima ottimale di N minerale (Nmin) di circa 25 mg/kg di terreno secco. Per mantenere il livello desiderato di un determinato nutriente
nell’area radicale, occorre effettuare
una stima di quelli che sono gli apporti e le perdite di tale nutriente, in
modo da stabilire se intervenire o no
con l’ausilio di fertilizzanti.
Appare evidente come il piano di
concimazione sia uno strumento indispensabile per razionalizzare l’utilizzo
di concimi, soprattutto di quelli azotati.
La redazione del piano di concimazione è consigliata dai disciplinari di produzione integrata (Dpi), mentre è obbligatoria nelle colture realizzate nelle
cosiddette zone vulnerabili ai nitrati
(Zvn). Nell’ambito del progetto Azort,
per facilitare la redazione del piano di
concimazione di colture ortive di pieno
campo per i tre maggiori nutrienti (N,
P, K) è stato realizzato un software (foglio Excel™) denominato Cal-Fert, scaricabile gratuitamente (www.cespevi.
it/softunipi/softunipi.htm).
Il software Cal-Fert
Alla raccolta del pomodoro da industria molti residui colturali costituiti da foglie,
steli, frutti non raccolti e radici rimangono in campo e devono essere considerati
nel piano di concimazione della coltura successiva, in quanto possono mettere
a disposizione di questa coltura quantità significative di elementi nutritivi
descritto (Incrocci et al., 2013); 4) reporting, dove si illustrano, in grafici e
tabelle, i risultati ottenuti suddividendo la dose necessaria in concimazione di arricchimento e concimazione di
produzione. I database presenti in CalFert sono tutti modificabili dall’utente
e contengono i seguenti dati.
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Lisciviazione
Crescita-produzione
Cal-Fert permette di calcolare piani
di concimazione (N, P e K) partendo
da un’analisi del terreno (eseguita da Database dati climatici. Contiene le
non più di 2 mesi dalla data di semi- medie climatiche decadali della tempena o trapianto della coltura da con- ratura media, minima e massima dell’acimare). Il calcolo è eseguito stiman- ria (°C), della piovosità (mm) e dell’evado tutti gli apporti e tutte le perdite, potraspirazione potenziale (Etp, mm)
per ognuno dei tre
elementi nutritivi. FIGURA 1 - Influenza della concentrazione
La struttura del di nutriente nel terreno sulla produzione
software si com- della pianta e sulla possibile lisciviazione
del nutriente
pone sostanzialmente di 4 parti:
1) inserimento dati di input da parte dell’utente tramite un percorso
g uidato composto da 5 finestre in
Carente
successione; 2) tre
differenti databaAdeguata
Eccessiva
se, contenenti dati e parametri necessari per il calConcentrazione Concentrazione
colo degli apporti
minima ottimale massima ottimale
e delle perdite dei
Quantità di nutriente nel suolo
tre nutrienti; 3) algoritmo di calcolo La perdita del nutriente è proporzionale
del piano di conci- alla sua concentrazione nel suolo e alla quantità di acqua
mazione, non visi- percolata. La lisciviazione del nutriente può essere ridotta
bile all’utente, ma mantenendo nel suolo una sua concentrazione minima
dettagliatamente ottimale.
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registrati da circa 80 stazioni meteo della rete agrometeorologica del Ministero
delle politiche agricole e forestali (Ucea).
Il database climatico può ospitare fino a
un massimo di 110 stazioni meteo differenti, ordinabili in base alla provincia
di appartenenza. L’utente può utilizzare
una o più delle 30 stazioni «libere» per
inserire i propri dati.
Database colture. È il database più
complesso, dove si raccolgono le seguenti informazioni riguardanti 85 differenti colture di pieno campo (compresi i cereali, diverse colture foraggere, industriali o ortive):
● asportazioni unitarie di azoto (N),
anidride fosforica (P2O5) e ossido di potassio (K2O) (kg/t di prodotto raccolto);
● biomassa secca e quantità di N, P2O5
e K2O presenti nei residui colturali radicali e/o aerei (kg/t di prodotto raccolto);
● profondità radicale media della coltura;
● coefficienti colturali e durata in giorni delle 4 fasi di sviluppo, necessari
per il calcolo dell’evapotraspirazione
effettiva della coltura secondo il metodo Fao (Allen et al., 1998);
● percentuale dell’assorbimento totale
di N, P2O5 e K2O nelle 4 fasi sopra indicate (questa informazione è opzionale, ma può essere utile per suggerire
quando distribuire i concimi durante
la coltivazione).
●
Database concimi organici. Qui sono
contenute le concentrazioni di N, P2O5
INNOVAZIONI DAL CAMPO
Concentrazione:
Spinacio (coltura precedente:
pomodoro da industria (3)
140
131 121
112
131 126 114
120
126
100
103
101
80
90
75
60
54
40
32
20
0
30-8
10-9
20-9
30-9
10-10
20-10
30-10
10-11
20-11
30-11
10-12
20-12
30-12
N nella zona radicale (kg/ha)
Qui di seguito si descriverà l’utilizzo di Cal-Fert per il calcolo del piano
di concimazione dello spinacio per
il consumo fresco coltivato in Val di
Cornia, in provincia di Livorno. La zona è particolarmente vocata per questa produzione, grazie al clima mite,
alla buona quantità di radiazione solare presente anche nel periodo invernale e ai terreni tendenzialmente sabbiosi.
Ipotizziamo di dover concimare un
appezzamento di terreno franco-sabbioso, con semina dello spinacio nella prima decade di ottobre e con raccolta nella seconda decade di dicembre, con una produzione di 12 t/ha e
di aver eseguito l’analisi del terreno
nella prima decade di settembre (tabella 1).
Ipotizziamo poi due differenti scenari in base alle rotazioni che più frequentemente si hanno nella zona: lo
spinacio che segue il frumento, con
resa produttiva di 3,5 t/ha e interramento della paglia nella terza decade
di luglio (scenario 1) oppure lo spinacio che segue il pomodoro da industria, con resa di 100 t/ha, con residui
interrati nella terza decade di agosto
(scenario 2).
Lanciando la simulazione per i due
scenari, Cal-Fert calcola la dose totale da distribuire (tabella 1) che è abbastanza differente fra le due precessioni
colturali: nello scenario 1 96 kg di N, 45
kg di P2O5 e 71 kg di K 2O contro i 23 kg
di N, 29 kg di P2O5 e 38 kg di K 2O, dello scenario 2 e comunque inferiori ai
massimali previsti dal disciplinare di
produzione integrata della regione Toscana per lo spinacio (120 kg/ha di N e
di P2O5, 150 kg/ha di K 2O).
Cal-Fert suddivide la dose di nutriente da somministrare in due parti: una per la concimazione di arricchimento (se necessaria) e una per la
concimazione di produzione (o mantenimento). La dose prevista dalla
concimazione di arricchimento serve per ristabilire, nello strato di suolo
esplorato dalla coltura, la concentrazione minima ottimale, mentre quella
Spinacio (coltura precedente:
grano tenero) (2)
140
120 112105
100
101
93
80
82
75 69
60
63 56
40
48
37 5
20
20
0
30-8
10-9
20-9
30-9
10-10
20-10
30-10
10-11
20-11
30-11
10-12
20-12
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Un esempio pratico
GRAFICO 1 - Andamento del contenuto di nutrienti nella zona
radicale (kg di azoto minerale presenti nello strato di 30 cm)
calcolato dal software Cal-Fert per una coltura di spinacio (1) (2014)
N nella zona radicale (kg/ha)
e K2O dei più comuni concimi organici. Per ognuno di essi è riportata anche
la percentuale di elemento subito disponibile o ceduto nel primo e secondo anno dopo la loro distribuzione. Il
database può contenere fino a un massimo di 20 differenti concimi.
N ottimale
N suolo
(1) Seminata la prima decade di ottobre. (2) Coltura precedente 3,5 t/ha con interro della
paglia. (3) Coltura precedente 100 t/ha con interro dei residui.
La linea rossa mostra quale sarebbe l’ipotetica concentrazione del nutriente
nella zona radicale nel caso in cui non venissero apportati fertilizzanti
con la concimazione di produzione. L’apporto di fertilizzanti coincide
con la differenza tra la linea verde (concentrazione minima ottimale) e la linea rossa.
di mantenimento serve a bilanciare,
al netto degli apporti, le perdite durante la coltivazione, in modo da lasciare, alla fine della coltivazione, il
terreno alla concentrazione minima
ottimale.
La dose della concimazione di arricchimento e parte di quella di mantenimento (o tutta nel caso della concimazione fosfo-potassica) è normalmente
fornita in pre-semina o pre-trapianto, mentre la restante parte è somministrata durante la coltivazione della
coltura tramite la fertirrigazione o attraverso concimazioni di copertura.
Se la concentrazione di nutrienti nel
terreno all’inizio della coltivazione è
maggiore della concentrazione minima ottimale, il surplus sarà utilizzato per ridurre la dose di concime necessaria per la concimazione di produzione.
In questo esempio, la quantità di
azoto minerale (forma nitrica + ammoniacale) presente nel terreno è leggermente superiore a quella ottimale
(11 kg/ha).
La decisione di quando eseguire le
concimazioni in copertura deve essere presa dal coltivatore e/o dal tecnico, aiutandosi attraverso i grafici creati
da Cal-Fert che mostrano l’andamento
delle quantità stimate nel terreno per
i tre elementi (su base decadale), ipotizzando che sia stata effettuata solo
(quando necessaria!) la concimazione
di arricchimento (grafico 1).
È interessante analizzare l’entità
degli apporti e delle perdite che compongono il piano di concimazione: fra
gli apporti, le voci più importanti sono la mineralizzazione della sostanza organica (10 kg di N e 2 kg di P2O5,
identica per entrambi gli scenari) e
la decomposizione dei residui della
coltura precedente. La decomposizione dei residui colturali del frumento,
a causa dello sfavorevole rapporto
carbonio/azoto (C/N) dei propri tessuti vegetali, produce una consistente richiesta di azoto per supportare
la crescita microbica (50 kg/ha di N),
ma rilascia una buona quantità di
potassio (55 kg/ha di K 2O); la decomposizione dei residui del pomodoro
da industria, ricchi di azoto, rilascia
40 kg/ha di N, 10 kg/ha di di P2O5 e
87 kg/ha di K 2O.
Fra le perdite, oltre all’assorbimento dei nutrienti da parte della coltivazione (pari a 57 kg/ha di N, 16 kg/ha
di P2O5 e 80 kg/ha di K2O), Cal-Fert stima anche le perdite per lisciviazione
(solo per N e K), sulla base di un bilancio idrico condotto per decadi utilizzando le medie climatiche: la lisciviazione maggiore si evidenzia nello
scenario 2 (28/ha kg di N e 10 kg/ha
di K 2O contro gli 11 e 8 kg/ha di N e
K 2O dello scenario 1), a causa della
maggiore concentrazione, nella prima parte del ciclo, dei nutrienti liberatasi dalla decomposizione dei residui colturali.
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TABELLA 1 - Piano di concimazione calcolato dal software Cal-Fert
per una coltura di spinacio autunnale in due scenari differenti
Rimodulazione
dose di concimazione
in base al clima
Il piano di concimazione fatto da
Cal-Fert è un bilancio preventivo, basato su medie climatiche provinciali.
Ma se il clima durante la coltivazione
è molto diverso dalla media climatica, allora la dose calcolata potrebbe
essere eccessiva o troppo bassa. Nel
caso che sia possibile conoscere i dati reali di temperatura e soprattutto
della piovosità cumulata durante la
coltivazione (ad esempio dati forniti
dal Servizio agrometeorologico regionale), questi possono essere inseriti
nel database climatico per calcolare
un nuovo piano di concimazione aggiornato. Eventuali discrepanze con il
piano calcolato prima dell’inizio della
semina o del trapianto possono essere
corrette riducendo o aumentando la
dose da distribuire con la fertirrigazione o con le concimazioni di copertura. Ad esempio, nel 2014 le piogge
nel periodo settembre-dicembre in Val
di Cornia hanno superato i 470 mm
contro i 182 mm della media climatica della zona. Ricalcolando il piano
di concimazione con i valori reali di
piovosità per il periodo colturale, il
software aggiorna le perdite per lisciviazione dovute alla pioggia e le dosi
complessive di azoto e potassio salgono rispettivamente da 96 e 39 kg/ha
a 115 e 56 kg/ha per lo scenario 1 e
da 23 e 6 kg/ha a 69 e 25 kg/ha per lo
scenario 2 (tabella 1)
Più efficacia
e meno costi
La redazione di un piano di concimazione può permettere una maggiore precisione nella stima della quantità dei nutrienti necessari alla coltura,
aumentando l’efficienza nell’uso di
nutrienti e riducendo i costi di produzione.
L’uso di Cal-Fert permette di automatizzare il calcolo del piano di concimazione e fornisce informazioni utili
al tecnico per decidere il momento più
opportuno per la somministrazione
delle unità fertilizzanti, in modo da
mantenere la concentrazione del nutriente nel suolo il più vicino possibile
alla concentrazione minima ottimale.
Ciò può consentire addirittura, in alcuni casi, di condurre la coltura senza la somministrazione di concimi e
senza riduzioni nella produzione.
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Parametri e dati di input
Coltura precedente
Produzione raccolta
Data interramento residui
Analisi terreno
– data
– concentrazione N-NO3 + N-NH4
– concentrazione P2O5 assimilabile
–concentrazione K2O disponibile
– sabbia (%)
– argilla (%)
– calcare totale (%)
– sostanza organica nel terreno (%)
– C/N sostanza organica
Data semina
Data raccolta
Concimazione organica
Apporti (kg/ha)
Differenza fra quantità presente
nel terreno all’analisi e quella minima
ottimale
Mineralizzazione sostanza organica
Coltura precedente
Pioggia
Perdite (kg/ha)
Asportazione coltura
Volatizzazione/denitrificazione
Lisciviazione
Retrogradazione/Fissazione
Dosi da applicare (kg/ha)
Dose totale
Dose di arricchimento
Dose di produzione
Scenario 1
Scenario 2
Frumento
Pomodoro da industria
3,5 t/ha
100 t/ha
III decade di luglio
III decade di agosto
I decade settembre
I decade settembre
20 +5 mg/kg terreno
20 + 5 mg/kg terreno
60 mg/kg terreno
60 mg/kg terreno
120 mg/kg terreno
120 mg/kg terreno
80
80
4
4
4
4
1,6
1,6
12
12
I decade ottobre
I decade ottobre
II decade dicembre
nessuna
II decade dicembre
nessuna
N
P2O5
K 2O
N
P2O5
K 2O
11
–22
–32
11
–22
–32
10
2
0
10
2
0
–50
–4
55
40
10
87
4 (8)
–
–
4 (8)
–
–
57
16
80
57
16
80
–
3
3
–
–
–
11 (35)
–
8 (23) 28 (79)
–
10 (26)
–
5
6 (8)
3
3 (5)
96 (115)
45
29
38 (57)
0
22
96 (115)
23
–
71 (88) 23 (69)
32
0
39 (56) 23 (69)
22
32
7
6 (25)
Le simulazioni sono state eseguite prima con una piovosità cumulata nel periodo settembredicembre di 182 mm (media climatica) e successivamente di 474 mm (piovosità reale
registrata nel periodo colturale del 2014.
I dati modificati dalla seconda simulazione sono stati riportati in parentesi.
Lanciando la simulazione, Cal-Fert calcola la dose totale da distribuire per ettaro
che è abbastanza differente fra le due precessioni colturali: nello scenario 1
96 kg di N, 45 kg di P2O5 e 71 kg di K2O contro 23 kg di N, 29 kg di P2O5
e 38 kg di K2O dello scenario 2. Le dosi sono comunque inferiori ai massimali
previsti dal disciplinare di produzione integrata della regione Toscana
per lo spinacio (120 kg/ha di N e di P2O5, 150 kg/ha di K2O).
Luca Incrocci
Alberto Pardossi
Dipartimento di scienze agrarie,
alimentari e agroambientali
Università di Pisa
Daniele Massa
Consiglio per la ricerca in agricoltura
e l’analisi dell’economia agraria (Cra-Viv)
Pescia (Pistoia)
supplemento a L’Informatore Agrario • 19/2015
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INNOVAZIONI DAL CAMPO
● ARTICOLO PUBBLICATO SU L’INFORMATORE AGRARIO N. 19/2015 A PAG. 23
Piano di concimazione:
automatizzato è più efficiente
BIBLIOGRAFIA
Allen R.G., Pereira L.S., Raes D., Smith M. (1998) - Crop evapotranspiration:
Guidelines for computing crop water requirements. Irrigation Drainage Paper 56,
FAO, Rome.URL: http://www.fao.org/
docrep/X0490E/X0490E00.htm.
Incrocci L., Dimauro B., Santamaria P.,
Pardossi A. (Ed.) (2013) - La concimazione
azotata degli ortaggi. Barone e Bella &C.,
editore. Ragusa. http: www.azort.it.
Masoni A. (Ed.) (2010) - Riduzione dell’Inquinamento delle Acque dai Nitrati Provenienti dall’Agricoltura. Felici Editore, Pisa.
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Mary B., Guérif J. (1994) - Intérêts et limites des modèles de prévision de l’évolution
des matières organiques et de l’azote dans
le sol. Cahiers Agriculture, 3: 247-257.
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