Corso di formazione su “Compost Production and Use in Sustainable
Farming Systems” – Bari, 1 Ottobre 2014
VALORE AGRONOMICO DELLE
BIOMASSE COMPOSTATE
Luigi Morra
Già presso Unità di ricerca per le Colture Alternative al Tabacco di Scafati
Ora presso Unità di ricerca per la Frutticoltura di Caserta
1
 L’impiego costante di compost nella
praticaUsando
della fertilizzazione
aziendale
compost nutriamo
richiedeillaterreno
consapevolezza
che
per nutrire
le le
ricadute sul sistema
suolo-colture vanno
piante
osservate su una scala spaziale mediolunga e riguardano molteplici aspetti
della fertilità del sistema colturale
21/12/2015
2
Cosa definisce il valore agronomico di un compost?
 Caratteristiche fisiche
 Umidità
 Stato fisico (pellet, polverulento, grossolano)
 Caratteristiche chimiche
 Contenuto e tipo di sostanza organica
 Contenuto di elementi nutritivi
 pH, CSC
 Caratteristiche biologiche
 Potere repressivo (relazione di Nigro)
 Effetto biostimolante (relazione di Zaccardelli)
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3
Stato fisico del compost
21/12/2015
4
Composizione a confronto tra compost da forsu di
Salerno, compost da sanse di Laurino (SA) e letame
(dati del CRPA)
Compost
Forsu
2011
Compost
forsu
2013
Compost
sanse
Compost
sanse
Letame
(media
triennio)
Umidità (%)
21,5
20
75
C org (% ss)
31,6
26,2
36,6
C hum (% ss)
8,1
7,4
N tot (% ss)
1,87
1,79
N org (% ss)
1,71
1,48
C/N
16,8
14,6
13
P tot (% ss)
0,14
0,5
0,97
K tot (% ss)
0,76
1,8
4,33
2,8
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5
Se distribuiamo gli ammendanti descritti
alla dose di 15 t/ha in s.s., allora…
Compost forsu
Compost sanse
Letame
N tot
270 kg/ha
420 kg/ha
P tot
48
145
K tot
190
645
C org
4,3 t/ha
5,5 t/ha
Prodotto tal quale
da movimentare:
18,8 t/ha
60 t/ha
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6
Una necessaria premessa
 Impiegando compost si incide sulla chiave di
volta della fertilità del terreno:
LA SOSTANZA ORGANICA
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Esiste un livello critico di sostanza
organica del suolo al di sotto del quale si
innesca il declino
della fertilità?
Nella Strategia tematica per la Protezione del
suolo della UE, è indicato un contenuto-soglia
del 2% (=20 g/kg) di C organico pari a circa il 3,4
% di sostanza organica
…ma secondo la tabella riportata nella Guida alla
concimazione della regione Campania (p. 47), le
soglie sono spesso differenti e spesso ben al di
sotto di quella indicata dalla UE
Quanta sostanza organica può contenere un suolo?
 Ciascun terreno presenta una specifica capacità di
stoccare sostanza organica sottraendola alla
mineralizzazione
 Tale capacità è strettamente dipendente dal contenuto
in limo e argilla.
 Essa riguarda non il contenuto totale di Carbonio
organico ma solo la porzione di dimensioni inferiori a
20-53 mm. Quella di dimensioni superiori è più
facilmente soggetta alla mineralizzazione se questa
viene favorita (es.: lavorazioni frequenti del terreno)
Da cosa dipende la persistenza della sostanza
organica nel suolo
 Il tempo di permanenza non dipende principalmente dalle
caratteristiche chimiche dei residui organici ma è una
proprietà dell’ecosistema suolo espressa dall’interazione
di:
 Attività microbiche
 Incontro nello spazio e nel tempo di microbi e sostanza organica
 Fattori stimolanti attività microbiche come gli essudati radicali, il
pH, Temperatura e umidità,
 Sottrazione fisica della s.o. all’attacco microbico
Dove viene stoccato il C nel suolo ?
Teoria gerarchica e del ciclo di vita degli aggregati
SO part. fine
SO particolata grossol.
Complessi organo-minerali
Particelle minerali
Macroaggregati
Microaggregati
nuovi
Stimolazione
dell’attività
microbica e
formazione di
macroaggregati
Degradazione della
SOP gross. In SO fine:
incrostazione con le
particelle minerali e
stabilizzazione dei
microaggregati
La degradazione della SO
e la ridotta attività
microbica può portare alla
totale disgregazione
degli aggregati
L’ulteriore degradazione
della SO particolata porta
all’adsorbimento della SO
nelle particelle minerali
<0,053 mm
Una prima conseguenza pratica
 L’ammendamento organico ripetuto negli
anni non può determinare un continuo
aumento della sostanza organica
 Bisogna piuttosto puntare a ripristinare e poi
mantenere livelli a cui corrisponde un
equilibrio stabile del sistema e una maggiore
autonomia da input esterni
La valorizzazione agronomica del compost
 I compost non sono tutti uguali
 Elementi chiave da definire per comprendere
come valorizzarli:
 La dose da usare
 Come e Quando distribuire il compost
 La conseguente gestione del sistema colturale
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Gli obiettivi agronomici da conciliare nel
definire le dosi di ammendamento di
sistemi colturali
Definendo piani di
ammendamento in grado
di produrre un bilancio
della S.O. positivo
Tenendo conto degli apporti
di N al fine di rispettare il
Programma di Azione
regionale per la concimazione
azotata
Tenendo conto anche degli apporti
di P e K e del loro bilancio
Il compost va usato come un concime
(calcolo la dose in funzione dell’azoto
apportato) o come un ammendante
(calcolo la dose in funzione
principalmente del carbonio?
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16
Criteri per definire le quantità da impiegare :
l’azoto
Calcolare la dose di compost in funzione della quantità
di azoto da fornire per il soddisfacimento dei
fabbisogni colturali;
Questo criterio non tiene conto che oltre l’80% dell’N
totale nel compost è in forma organica e non
disponibile per le piante né soggetto a lisciviazione.
L’N sarà disponibile per le piante solo dopo
mineralizzazione legata alla attività microbica del
suolo
L’ammendante è impropriamente equiparato ad un
concime minerale
… in Germania secondo lo European Compost
Network
Dosi di compost in una rotazione di tre
anni
20 t/ha in s.s.
30 t/ha in s.s.
media
90
130
Range variazione
50
180
N totale fornito annualmente (kg/ha)
Quota N tot da conteggiare nel bilancio
come % dell’N tot fornito
Breve periodo (1-3
anni)
media
0
3
Range variazione
-5
10
Medio termine (412 anni)
media
5
12
Range variazione
0
20
Dati tratti da 5 località del Baden-Wurrtemberg in prove di
9-12 anni su colture di mais, grano, orzo
Definire la dose di azoto
 Bisogna stare dentro ai limiti imposti
dalla Direttiva UE sui Nitrati (1991)
tradotta, dal marzo 2007, nel
Programma d’azione per le zone
vulnerabili all’inquinamento da nitrati
di origine agricola adottato dalla
Regione Campania
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Definire la dose di azoto
 Bisogna stare dentro ai limiti imposti
dalla Direttiva UE sui Nitrati (1991)
tradotta, dal marzo 2007, nel
Programma d’azione per le zone
vulnerabili all’inquinamento da nitrati
di origine agricola adottato dalla
Regione Campania
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Esempio di calcolo del piano di concimazione azotata
con impiego di ammendanti organici
Colture in un
anno
Elenco comuni in
zona A
Elenco comuni in
zona B
Pomodoro da ind.
210
143
cavolfiore
153
107
363
250
TOTALE N
Come diamo questo azoto?
-1) tutto con compost misto che non contenga reflui animali
-2) tutto con concimi minerali
-3) quota con compost misto e restante con concimi
minerali
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Esempio di calcolo del piano di concimazione azotata
con impiego di ammendanti organici
Colture in un
anno
Elenco comuni in
zona A
Elenco comuni in
zona B
Pomodoro da ind.
210
143
cavolfiore
153
107
363
250
TOTALE N
Come diamo questo azoto?
-1) tutto con compost misto che non contenga reflui animali
-2) tutto con concimi minerali
-3) quota con compost misto e restante con concimi
minerali
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Esempio di calcolo: soluzione 1
 Conoscere le caratteristiche analitiche del compost:
Sostanza secca (%) 89
Carbonio org. (% s.s.) 26,4
N totale (% s.s.) 1,65
N organico (% s.s.) 1,36
Rapporto N org/Ntot 82,4
N minerale (% s.s.) 0,29
Possiamo apportare fino a 22 t/ha di s.s.(= 20 t/ha di tal quale) come
compost
C org (26,4*15)/100 = 5,8 t/ha
N tot (1,65*22)/100= 363 kg/ha
Non usiamo concimi minerali
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Criteri per definire le quantità d’impiego: il
Carbonio
• Non recuperiamo la fertilità del suolo se il C organico
apportato è insufficiente. Da esso dipende il
ripristino di una popolazione microbica del suolo
diversificata e più efficiente; da esso dipende il
miglioramento della struttura del suolo
• La dose utile deve almeno bilanciare la quota di
sostanza organica persa naturalmente per
mineralizzazione
• Ma se partiamo da suoli degradati deve essere più
alta
Vediamo un tipo di approccio per definire la dose
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Osservazioni all’approccio
 Statico
 Non rispondente a ciò che accade in realtà
 Non tiene conto del sistema colturale e del tipo
di terreno
 Di seguito discuteremo di un approccio
basato sull’osservazione di sistemi
agricoli reali e sull’aggiustamento
progressivo della dose
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Pontecagnano, serra 2003-2007
Soil organic C
(g/kg)
35
30
Relazione dose
compost e
contenuto in C
organico in due
suoli dopo 3-4
anni
29.6
30.0
27.3
26.3
25
23.9
26.5
24.3
20
15
Cnt
Min
C15
C30
C45
C15+N/2
C15+N/4
Battipaglia, pieno campo 2003-2006
Soil organic C
(g/kg)
12
11
10.7
10
10.1
9.2
9
8
7.8
8.8
9.1
7.9
7
6
5
4
Cnt
Min
C15
C30
C45
C15+N/2
C15+N/4
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30
Variazioni annuali del C organico nel suolo di
Pontecagnano (serra)
Variazioni del contenuto di Carbonio organico nei diversi trattamenti
C org (g kg-1 suolo)
10
8
6
4
D 04-03
2
D 05-04
0
D 06-05
-2
D 07-06
-4
-6
Cnt
Min
C15
C30
C45
C15+N/2
C15+N/4
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Variazioni annuali del C organico nel suolo di
Battipaglia (pieno campo)
Variazioni del contenuto di Carbonio organico nei diversi trattamenti
D 04-03
D 05-04
C org (g kg-1 suolo)
6
5
D 06-05
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
Cnt
Min
C15
C30
C45
C15+N/2
C15+N/4
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34
Come si comportano compost differenti
per matrici di partenza rispetto al loro
dosaggio
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Obiettivi prova agronomica
condotta nel 2009-2011 a Scafati
 … quale relazione c’è tra le dosi impiegate e lo
sviluppo di colture orticole coltivate in sequenza
 La nutrizione azotata garantita dal compost è
adeguata, va integrata con azoto minerale?
 Esistono dei parametri che permettano di prevedere
il comportamento dell’ammendante
 Il compost di sansa migliora il bilancio del Carbonio
nel suolo?
 per rispondere a queste domande è stato
scelto di confrontare il compost di sansa con
quello da f.o.r.s.u.
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37
Sequenza degli ammendamenti e delle
colture nel biennio






Lug 2009: Primo ammendamento con i compost
Lug ‘09 - Ott ‘09: cavolfiore, cv Megha
Feb ‘10 - Giu ‘10: patata, cv Adora
Ott 2010: Secondo ammendamento con i compost
Nov ‘10 - Mag ‘11: cipolla, cv Bianca di Pompei
Mag’11 - Lug ’11: coltura di lattuga, cv Ballerina
N distribuito nella prima sequenza colturale su
cavolfiore e patata
Dose
N tot da
compost compost
(t ha-1)
(kg ha-1)
Concim.
Minerale
Compost
sansa
Compost
Forsu
Dose Nmin Dose Nmin Totale N
cavolfiore patata
fornito
(kg ha-1)
(kg ha-1)
(kg ha-1)
110
160
270
10
126
0
55
0
80
126
20
252
0
55
0
80
252
10
210
0
55
0
80
210
20
420
0
55
0
80
420
261
387
345
555
N distribuito nella seconda sequenza colturale
su cipolla e lattuga
Dose
N tot da
compost compost
(t ha-1)
(kg ha-1)
Concim.
Minerale
Compost
sansa
Compost
Forsu
Dose Nmin Dose Nmin Totale N
cipolla
lattuga
fornito
(kg ha-1)
(kg ha-1)
(kg ha-1)
120
80
200
10
137
0
60
0
40
137
20
274
0
60
0
40
274
10
200
0
60
0
40
200
20
400
0
60
0
40
400
237
374
300
500
Produzioni commerciabili nella prima
sequenza colturale (2009/2010)
25
produzione t/ha
a
20
ab
15
ab
ab
b
10
55 kg/ha N
no Nmin
5
110 kg/ha N
produzione t/ha
25
0
a
ab ab
15
10
55 kg/ha N
no Nmin
5
110 kg/ha N
10 t/ha
20 t/ha
0 t/ha
dose di compost
a
a
a
b
b
80 kg/ha N
no Nmin
160 kg/ha N
0 t/ha
10 t/ha
20 t/ha
dose di compost
10 t/ha
20 t/ha
dose di compost
produzione t/ha
produzione t/ha
a
0
0 t/ha
40
35
30
25
20
15
10
5
0
ab
20
40
35
30
25
20
15
10
5
0
a
a
a
ab
b
80 kg N
no Nmin
160 kg/ha N
0 t/ha
Cavolfiore (Lug-Ott)
Compost da FORSU
10 t/ha
20 t/ha
dose di compost
Patata (Feb-Giu)
Compost di sansa
+ N min
no N min
Compost di sansa alla dose 20 t
Produzioni commerciabili nella seconda
sequenza colturale (2010/2011)
35
30
30
25
abc
abc
20
cd
de
15
10
e
60 kg/ha N
no Nmin
5
120 kg/ha N
0
0 t/ha
10 t/ha
a
abc
25
20
15
60 kg/ha N
10
no Nmin
5
120 kg/ha N
0
20 t/ha
0 t/ha
30
bcd
cd
20
40 kg/ha N
10
no Nmin
80 kg/ha N
0
0 t/ha
10 t/ha
20 t/ha
dose di compost
a
40
ab
produzione t/ha
produzione t/ha
50
abc
10 t/ha
20 t/ha
dose di compost
a
40
bcd
bcd
dose di compost
50
ab
ab
ab
abcd
abcd
30
20
40 kg/ha N
10
no Nmin
80 kg/ha N
0
0 t/ha
10 t/ha
20 t/ha
dose di compost
Lattuga (Mag-Lug)
35
Cipolla (Nov-Mag)
Compost da FORSU
produzione t/ha
produzione t/ha
Compost di sansa
Indici di efficienza dell’azoto in cavolfiore
N removal
N uptake
by head
Treatment
NaUE on
aboveground
d.w.
-1
NaUE on
Apparent
marketable yield
recovery of N
f. w.
-1
(kg ha-1)
(kg Mg-1)
(kg kg )
(kg kg )
CompF10
202
2,6
27
101
%
12
CompF20
174
2,7
29
85
- 0.7
CompF10+N
209
2,8
27
86
12
CompF20+N
198
3,1
28
81
4
CompS10
125
2,6
41
97
-42
CompS20
103
2,8
42
104
-30
CompS10+N
150
3,1
38
106
-15
CompS20+N
125
2
44
107
-17
NPK
240
3,3
24
83
56
CNF
178
3,5
33
85
-
21/12/2015
44
Indici di efficienza dell’azoto in patata
N uptake
N removal
by tubers
NaUE on
aboveground d.w.
(kg ha-1)
(kg Mg-1)
(kg kg )
(kg kg )
%
CompF10
72
1.8
94
390
2
CompF20
75
1.7
100
440
2
CompF10+N
104
2.0
82
370
12
CompF20+N
116
2.2
80
360
9
CompS10
66
1.9
93
390
-2
CompS20
55
1.5
109
460
-5
CompS10+N
117
2.3
81
360
24
CompS20+N
97
1.8
94
420
9
NPK
132
2.7
62
290
39
CNF21/12/2015
68
1.8
95
400
-
Treatment
-1
NaUE on
aboveground m.f.w.
-1
Apparent
recovery of N
45
Indici di efficienza dell’azoto in cipolla
Treatment
N removal by
N uptake
leaves +
bulbs
NaUE on
aboveground
d.w.
-1
NaUE on
aboveground
m.f.w.
Apparent
recovery of N
-1
(kg ha-1)
(kg Mg-1)
(kg kg )
(kg kg )
%
CompF10
39
1.9
67
520
2.7
CompF20
37
1.8
58
570
0.7
CompF10+N
51
1.9
50
530
3
CompF20+N
63
2.1
50
490
3
CompS10
23
1.8
73
550
-2.3
CompS20
19
2.5
59
410
-2
CompS10+N
42
1.8
54
540
2.3
CompS20+N
43
2.4
48
410
2
NPK
60
2.3
42
440
26
CNF
29
1.8
65
580
-
21/12/2015
46
Bilancio del carbonio dopo un biennio
Treatments
CompF10
CompF20
CompF10+N
CompF20+N
CompS10
CompS20
CompS10+N
CompS20+N
NPK
CNF
Soil Organic SOC change in
Carbon in
2011-2009
Compost
2011
period *
carbon input
(t ha-1)
(t ha-1)
(t ha-1)
5.7
51.0
- 0.7
3.7
11.4
55.4
- 0.9
5.7
51.0
3.7
11.4
55.4
1.9
7.8
53.6
3.5
15.6
55.0
1.9
7.8
53.5
2.9
15.6
54.6
- 2.1
49.6
- 3.7
48.0
Conversion
efficiency of
compost C **
(%)
-12
33
-16
33
24
23
24
19
-
21/12/2015
47
Conclusioni. 1
 Il compost di sansa ha determinato una più accentuata
competizione per l’azoto nel suolo tra piante e
microrganismi rispetto al compost da Forsu. L’influenza
del rapporto C/N doppio rispetto al compost da Forsu
 L’aumento della dose d’impiego del compost di sansa
ha accentuato la riduzione dello sviluppo colturale
 L’integrazione con il 50% della dose di azoto ritenuta
ottimale per la tesi NPK:
 è stata insufficiente nel primo ciclo colturale subito dopo la
somministrazione di compost di sansa
 è stata sempre sufficiente con il compost da Forsu
Conclusioni. 2
 L’apporto di N alla dose 20 determina sempre un
cospicuo surplus di azoto nel suolo alla fine della prima
sequenza colturale.
 Distinzione tra surplus di N organico da compost e
surplus di N minerale da concimi di sintesi
 Il coefficiente di recupero dell’N dalle tesi ammendate
evidenzia che il tasso di mineralizzazione dell’azoto nel
compost di sansa è più basso che in quello di Forsu
 Il bilancio del C organico dopo il primo biennio non
evidenzia una differente efficienza del compost di sansa
rispetto al Forsu.
 Confronto tra ammendanti organici sotto
serra destinata alla produzione ortaggi a
foglia per IV gamma.
 Eboli (SA)
 Maggio 2013 – maggio 2014
21/12/2015
50
Gli ammendanti organici utilizzati
Compost di sansa misto
Compost di sansa verde
Compost da forsu
Letame
C umico
Umidità C organico
e
N totale
(%)
(% s.s.)
fulvico (% s.s.)
(% s.s.)
24
36,7
11,2
3,18
26
38,3
12,7
1,25
11
26,4
7,7
1,65
61
38,5
2,5
C/N
11,5
30,6
16
15,4
21/12/2015
51
I trattamenti sperimentali a confronto
TRATTAMENTI
Sostanza secca
(t ha-1 tal quale)
(t ha-1)
Compost sansa misto 15
11
Compost sansa misto 30
23
Compost sansa verde 15
11
Compost sansa verde 30
22
Compost Forsu
15
13
Compost Forsu
30
27
Letame
15
6
Letame
30
12
Testimone
0
C organico
(t ha-1)
4,2
8,4
4,3
8,5
3,5
7,0
2,2
4,5
0,0
N tot
(kg ha-1)
363
725
139
278
219
441
145
293
0
21/12/2015
52
Resa prodotto fresco (t ha-1)
Produzione di rucola nel primo ciclo mag-giu 2013
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Produzione totale del ciclo di rucola 2013
21/12/2015
53
produzione totale (t/ha)
Produzione di rucola nel ciclo finale da nov 2013 a
mag 2014
82
80
78
76
74
72
70
68
66
64
21/12/2015
54
Variazione del C organico totale nel suolo
dopo un anno dagli ammendamenti
Cnt
Let 30
Let 15
CompSver 30
CompSver 15
CompSmis 30
CompSmis 15
CompForsu 30
CompForsu 15
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
C organico totale (g kg-1 p.s. suolo) ; aprile 2014
la linea azzurra è il livello del C org del suolo misurato a maggio 2013
21/12/2015
55
Valutazione degli effetti dell’ammendamento
con compost nel lungo termine
 Prova condotta a Scafati in pieno campo
dal maggio 2007 al marzo 2014
21/12/2015
56
I Trattamenti confrontati
 Controllo non concimato (Cnt)
 Concimazione minerale secondo la Guida alla
Concimazione della Regione Campania (Min)
 30 t/ha in s.s. di compost da forsu nel primo
triennio, poi ridotte a 15 nei successivi 4 anni
 15 t/ha in s.s. di compost da forsu nei sette
anni, integrate da azoto minerale in dose
dimezzata rispetto alla tesi Min
21/12/2015
57
Sequenza colturale




Melanzana - scarola nel primo triennio
Pomodoro – cavolfiore in 4° anno
Pomodoro – cipolla al 5° e 6° anno
Melone – finocchio nel 7° anno
21/12/2015
58
Evoluzione del contenuto in sostanza
organica nel suolo sabbioso-limoso
21/12/2015
59
Variazioni di alcuni indicatori di attività biologiche
nel suolo e tipologia di carbonio organico presente.
Anno 2011-12
21/12/2015
60
Produzione commerciabile (t ha-1)
Rese commerciabili delle colture in ciclo
primaverile-estivo
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
melanzana
'Lunga Napoletana'
melone
retato
'Talento'
pomodoro 'San
Marzano Cirio 3'
2007
CNT
2008
2009
MIN
2010
C15+N/2
2011
2012
2013
C30 (C15 dal 2010)
21/12/2015
61
Produzione commerciabile (t ha-1)
Rese commerciabili delle colture in ciclo
autunno-vernino
Cipolla Bianca
di Pompei
45
40
finocchio 'Orbit'
35
30
scarola
Cuartana
25
cavolfiore
Triomphant
20
15
10
5
0
2008
CNT
2009
2010
MIN
2011
C15+N/2
2012
2013
2014
C30 (C15 dal 2010)
21/12/2015
62
Bilancio dell’N e suoi indici di efficienza nella
sequenza colturale del 5° anno
Pomodoro
Tasso di Coeff
N assorb.
N assorb.
asport. recup. N
(kg ha -1 ) (kg t-1 )
(%)
(kg ha -1 )
CNT
47 b
0,9 b
28 c
MIN
120 a
1,4 a
27 n.s.
119 a
C15
118 a
1,6 a
17
77 b
C15+N
154 a
1,4 a
21
129 a
Cipolla
N surplus
Tasso di Coeff
asport. recup. N
(kg t-1 )
(%)
(kg N ha -1 )
2,1 bc
60 d
2,9 ab
74 a
299 c
2,0 c
17 b
390 b
3,2 a
30 b
605 a
21/12/2015
63
Il bilancio dell’N visto nell’arco di cinque anni
Assessment of input/output N balance, variation in soil total N and N
losses in the whole period; N mean amount lost per year.
Difference between N input
Difference 2012-2007 in
by fertilization and N output
soil total N
by crops *
(kg ha -1 )
(kg ha -1 )
COM
1217
503
COM + N
852
205
CNT
-787
-1442
MIN
56
-1064
* Sum of the annual input/output of the period 2007-2012
** Values are from the difference between the first and the second column
N losses **
Mean N losses
per year
(kg ha -1 )
714
647
654
1120
(kg ha -1 )
143
129
131
224
21/12/2015
64
Quando e Come distribuire il compost
21/12/2015
65