Università degli Studi di Padova, Dipartimento Territorio e Sistemi Agro-forestali, viale
dell’Università, 16 – 35020 Legnaro (PD)
Agroservizi S.r.l. via Zuccherificio, 236 - 45031Arquà Polesine (RO)
RELAZIONE FINALE
“TECNICHE DI CONTROLLO DELL’AZOTO CON IMPIANTI DIMOSTRATIVI A
PUNTO FISSO”
Attività 4: Cantieri di trasporto/distribuzione effluenti
Studio di un modello operativo e funzionale per la distribuzione in pieno campo di effluenti
zootecnici, mediante l’utilizzo di una macchina dedicata
Luigi Sartori, Franco Gasparini
Dipartimento Territorio e Sistemi Agro-forestali
Università degli Studi di Padova
RIASSUNTO
La distribuzione in pieno campo di effluenti zootecnici in uscita da impianti per il controllo
dell’azoto, implica una precisa pianificazione delle operazioni di trasporto e distribuzione. Questa
gestione coinvolge un’alta tempestività d’intervento associata al contenimento dei costi di esercizio,
nonché la corretta gestione agronomica. Proprio per questo, la scelta è ricaduta su di una macchina
di elevate dimensioni (Trattrice agricola Class Xerion 3800 VC) in grado di essere agevolmente
configurata a seconda delle diverse condizioni operative e utilizzata in maniera comprensoriale. In
ragione della complessità dell’intero cantiere e delle molteplici variabili in gioco, lo studio è stato
condotto su più fronti. Primo fra tutti la valutazione tecnico-funzionale della macchina e dell’intera
operazione. Essa ha indicato i limiti inferiori e superiori di utilizzo, in termini sia di tempi di lavoro
che di capacità operative di ogni singola fase o dell’intera filiera, soprattutto in relazione alla dose
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distribuita e alle distanze dell’appezzamento dal centro di stoccaggio. La corretta gestione
agronomica parte dall’impiego di adeguati sistemi rispettosi dell’ambiente suolo (es. pneumatici a
sezione larga e a bassa pressione di gonfiaggio, andatura disassata, etc.), un adeguato sistema di
distribuzione del prodotto, dalla regolazione della dose distribuita, con l’ausilio di sistemi
tecnologici di gestione di bordo e di un’adeguata sensoristica che rilevi in tempo reale diversi
parametri quantitativi del prodotto che viene distribuito affinché possa essere fatta la taratura
continua della macchina.
PREMESSA
Le deiezioni liquide provenienti dagli allevamenti zootecnici vengono ad oggi spesso considerate
solamente come un materiale da smaltire: mentre infatti in agricoltura biologica il divieto di
impiegare fertilizzanti di sintesi si accompagna alla necessità di rivalutare l’impiego dei concimi
organici, nell’agricoltura convenzionale la distribuzione dei liquami rimane un’operazione eseguita
in base all’esigenza primaria di svuotare le vasche di stoccaggio, sottovalutando il valore
agronomico che esso può avere a vantaggio della fertilità del suolo e nella riduzione dei costi di
produzione. Tale concezione deriva dall’effettiva difficoltà che spesso l’azienda agricola incontra
nella fase di distribuzione dei liquami.
Le superfici a disposizione per lo spandimento sono spesso limitate a seguito della concentrazione
degli allevamenti avvenuta nel corso degli ultimi 30 anni, e insufficienti: nel caso dei bovini,
solamente il 21 % dei capi presenti nel nostro paese è allevata in aziende con una SAU superiore ai
50 ha, mentre circa il 68% ed il 10,5% dei capi bovini viene rispettivamente allevato in aziende con
SAU compresa fra i 5 ed i 50 ha o inferiore a 5 ha (fonte ISTAT 1997); la concentrazione degli
allevamenti zootecnici, di carattere intensivo, in aree di non vaste dimensioni e spesso dotate di
terreni con bassa capacità ricettiva o comunque maggiormente soggetti a problemi di lisciviazione
(es. terreni sabbiosi o prevalentemente sciolti) complica ulteriormente la gestione dei reflui
zootecnici, la quale si accompagna ad evidenti effetti ambientali.
Inoltre ristretti sono i periodi in cui viene relegata la distribuzione: l’esigenza di distribuire il
prodotto stoccato spesso comporta che l’applicazione dei reflui zootecnici viene eseguita con
terreno non in tempera o comunque nelle condizioni (temperatura, umidità) non ottimali, con
conseguenti problemi di compattamento del terreno.
La distribuzione dei liquami si accompagna in generale anche a problematiche di natura agronomica
quali la difficoltà di determinare il titolo in elementi nutritivi, la dose da distribuire, l’incapacità di
conoscere a priori la dose effettivamente distribuita, la tempestività di intervento legata al problema
del compattamento.
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Nel caso in cui si vogliano sostituire i concimi minerali con i liquami zootecnici infatti, si ha a che
fare con degli inconvenienti non sempre facilmente risolvibili, quali:
a) basso titolo di elementi nutritivi e difficoltà di determinazione dello stesso: questo comporta un
aumento dei volumi da distribuire, con conseguente aumento dei costi e problemi di
inquinamento, soprattutto in quei suoli più sensibili in cui la frazione liquida veicoli i nutrienti
in falda;
b) difficoltà di eseguire distribuzioni omogenee e tempestive: i sistemi tradizionali che vengono
comunemente usati spesso non sono in grado di garantire un’accettabile e costante uniformità di
distribuzione e soprattutto non consentono di intervenire in corrispondenza delle esigenze
nutritive della coltura che rappresentano invece uno dei fattori basilari per l’esecuzione della
liquamazione (Giardini et al., 1999)
A tali inconvenienti si accompagnano altri aspetti, schematizzati di seguito, aventi un carattere
ambientale e come tali percepiti con una crescente sensibilità dalla collettività e quindi disciplinati
dalla normativa vigente:
1. l’emissione di odori in fase di applicazione in campo: i diversi sistemi di spargimento
possono accompagnarsi all’inconveniente dell’emanazione di odori sgradevoli, soprattutto
nel caso in cui la distribuzione non sia seguita dall’interramento del liquame; il problema
degli odori è diventato sempre più importante, a seguito anche dall’applicazione in campo di
elevate dosi di liquame e dalle difficoltà di distribuzione che si possono avere in taluni
periodi dell’anno. A tal proposito, esistono diversi tipi di trattamenti da effettuare in azienda
per diminuire il carico di odori, che hanno portato risultati soddisfacenti, soprattutto per i
trattamenti oligolitici ed aerobici (Chiumenti et al., 1988). Nel caso non siano possibili
trattamenti in azienda l’utilizzo di sistemi di interramento direttamente in fase di
distribuzione limitano il problema, a seguito di una diminuzione dell’effetto aerosol e quindi
di una drastica riduzione della volatilizzazione di ammoniaca (Trindade e al. 2001);
2. il problema dell’inquinamento della falda, soprattutto in quelle aree in cui la falda è
molto superficiale ed il terreno è tendenzialmente sabbioso: il problema può presentarsi per
gli elementi solubili, come l’azoto, o solo in parte trattenuti dal terreno come accade per il
fosforo, i quali possono perciò essere responsabili di accentuati problemi di inquinamento,
tanto che, nell’ambito della contaminazione delle acque da azoto e fosforo (Smith. et al.,
2001), l’emissione attribuita all’attività agricola risulta variabile rispettivamente dal 37%
all’82% per il primo, e dal 27% al 38% per il secondo (Isermann, 1990).
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LE TECNICHE DI DISTRIBUZIONE
La scelta delle tecniche di distribuzione deve seguire differenti approcci in relazione al fatto che la
coltura sia presente (prato o in copertura) o meno (terreno nudo) durante l’applicazione stessa
(Huismans, 2003).
Nel primo caso, anche se la presenza della vegetazione ostacola sempre la distribuzione,
l’applicazione rasoterra e l’incorporazione sottosuperficiale sono considerate buone tecniche di
distribuzione dal momento che riducono le emissioni e allargano il periodo di distribuzione anche in
epoche primaverili ed estive.
In assenza di coltura, l’aspetto fondamentale è l’incorporazione che può essere differita dalla
distribuzione e abbinata con le lavorazioni del terreno, oppure effettuata in contemporanea
attraverso la distribuzione sottosuperficiale o l’iniezione profonda.
Spandimento superficiale
I sistemi ad alta pressione comprendono gli irrigatori e i carribotte con piatto deviatore (figura 1).
L’irrigatore ad alta pressione funziona ad elevate pressioni di esercizio e gittate che possono
superare i 60 m. Per questo le considerevoli perdite sono dovute alla ridotta dimensione delle gocce
prodotte e al tempo di permanenza di queste a contatto con l’atmosfera. Sebbene non sia richiesto il
transito sull’appezzamento, l’uniformità di distribuzione è limitata e la tecnica non è considerata tra
le migliori disponibili.
Il carrobotte con piatto deviatore è caratterizzato da una insufficiente uniformità di distribuzione
trasversale e da elevata polverizzazione del getto (Chambers et al., 2001).
Nemmeno il suo uso rientra tra le pratiche di spandimento migliori: Infatti si evidenziano perdite
oscillanti dal 14 fino a oltre l’80% dell’azoto ammoniacale distribuito, parte delle quali, in
condizioni ambientali sfavorevoli, per evaporazione diretta (Sharpe e Harper, 1997).
Irrigatori e carribotte operanti con ridotte pressioni di esercizio possono essere considerati tecniche
compatibili purché producano grosse gocce e abbiano limitata gittata. Per compensare alla bassa
larghezza di lavoro, una valida applicazione prevede l’uso di due piatti deviatori (carribotte) o una
barra di distribuzione (irrigatori): in questo caso il sistema può essere utilizzato anche in copertura
per i cereali autunno-vernini e, con le dovute precauzioni, nelle colture a semina primaverile
(European Commission, 2003).
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Figura 1 - Il carrobotte con piatto deviatore ha una insufficiente uniformità di distribuzione
trasversale e una elevata polverizzazione del getto che causa perdite di elementi nutritivi. Per
compensare alla bassa larghezza di lavoro, una valida applicazione prevede l’uso di due piatti
deviatori.
Spandimento rasoterra in banda
Lo spandimento rasoterra prevede che il liquido venga posizionato direttamente in prossimità del
terreno attraverso barre di elevata larghezza di lavoro, provviste di tubi adduttori flessibili (figura
2). L’assetto tipico è relativo a barre della lunghezza di 12 m con tubazioni distanziate di 30 cm.
Rispetto allo spandimento superficiale si consegue un migliore utilizzo degli elementi nutritivi, una
riduzione della contaminazione della parte aerea della coltura e la possibilità di distribuzione, oltre
che su terreno non coltivato, anche tra le file o su colture in atto.
I sistemi che prevedono la localizzazione superficiale in banda riducono le emissioni dal 40 al 60%
rispetto lo spandimento superficiale (Balsari e Gioielli, 2003; Smith et al., 2000).
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Figura 2 - Lo spandimento rasoterra posiziona il liquido direttamente in prossimità del terreno
attraverso tubi adduttori flessibili. L’assetto tipico è relativo a barre della lunghezza di 12 m con
tubazioni distanziate di 30 cm. Si consegue un migliore utilizzo degli elementi nutritivi, una
riduzione della contaminazione della parte aerea della coltura e la possibilità di distribuzione, oltre
che su terreno non coltivato, anche tra le file o su colture in atto.
Incorporazione differita del liquame distribuito
Si dovrebbe applicare quando non è possibile intervenire con altre tecniche che prevedano
l’interramento contemporaneo alla distribuzione.
Su terreno non coltivato l’interramento contemporaneo o differito di qualche ora è il sistema più
efficace per limitare la volatilizzazione (anche fino al 96% rispetto alla distribuzione superficiale)
(Balsari e Gioielli, 2003), ma difficoltosa risulta la sua applicazione in terreni secchi o ricchi di
scheletro (Aroso et al., 2001).
L’incorporazione del liquame si realizza entro 4 ore dall’intervento (European Commission, 2003)
con attrezzature che provvedano al completo rivoltamento degli strati e quindi con aratri a versoio o
erpici a dischi.
Premesso che non sono idonee attrezzature a denti che lasciano in superficie una certa frazione di
refluo, alcune precauzioni riguardano la profondità di interramento del liquame cui è legata la scelta
del tipo di aratro. E’ chiaro che occorre trovare un giusto compromesso tra l’esigenza di interrare
tutto il distribuito con il fabbisogno in potenza e in trazione richieste al trattore. Con dosi
relativamente ridotte si deve mantenere superficiale la lavorazione per non diluire troppo la
sostanza organica lungo il profilo del terreno, utilizzando aratri polivomeri superficiali, mentre, con
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quantità unitarie più elevate, si dovrebbe aumentare progressivamente la profondità che comunque
non deve essere superiore a 30-35 cm. Inoltre le condizioni di lavoro in questo frangente
favoriscono gli slittamenti e tendono a ridurre l’aderenza delle ruote motrici.
Nel caso dell’incorporazione differita l’effetto del tempo che intercorre tra i due interventi è
importante in considerazione del fatto che il picco di maggior volatilizzazione del gas è circoscritto
nelle prime ore dallo spandimento.
Spandimento rasoterra in banda con deflettore
Le attrezzature hanno la stessa configurazione di quelle per la distribuzione in banda (larghezza
massima di 8 m) con in aggiunta un deflettore posto nella parte distale del tubo adduttore che
permette di depositare il liquame sotto la coltura e sopra il suolo, senza contaminazioni della parte
aerea. Questa tecnica è applicabile su prati e cereali autunno-vernini la cui vegetazione abbia
un’altezza minima di 8 cm: il deflettore sposta lateralmente gli steli e le foglie che, dopo il rilascio
del liquame, ritornano nella posizione iniziale. La banda del liquido viene quindi coperta dalla
vegetazione che funge da protezione contro i fenomeni ambientali che favoriscono la
volatilizzazione (Chadwick e Laws, 2002).
Oltre all’effetto vegetazione, sembra che le minori perdite siano anche dovute all’assorbimento del
gas da parte delle foglie (Aroso et al., 2001) e dello ione ammonio per opera delle radici.
Spandimento sotto-superficiale a solco aperto
Il liquame viene depositato in un solco creato da utensili di vario tipo che in genere lavorano a
profondità non superiori a 5-6 cm (figura 3). Gli assolcatori, a lama o a disco singolo o doppio,
spaziati di 20-40 cm, incidono il terreno e lasciano aperto un profilo che viene poi riempito dal
liquame. Questo tipo di distribuzione è adatto per prati con sviluppo non eccessivo e cereali
autunno-vernini (Chadwick e Laws, 2002; Chen et al., 2001).
Oltre a ridurre ulteriormente l’entità delle perdite di ammoniaca e non provocare contaminazioni
con la parte epigea della pianta, viene ridotto il rischio di scorrimenti superficiali, ma occorre
determinare con attenzione le dosi in modo che il liquame non tracimi dal solco appena creato. In
altre parole la quantità distribuita è correlata con la profondità di lavoro e il numero di utensili a
disposizione. Inoltre, visto anche la minor larghezza di lavoro (fino a 6 m) e la maggior complessità
dell'operazione di distribuzione che interessa anche una minima lavorazione del terreno, la tecnica è
più onerosa della precedente dal punto di vista energetico ed economico.
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Figura 3 - Gli assolcatori a disco singolo o doppio, nello spandimento sotto-superficiale a solco
aperto, incidono il terreno e lasciano aperto un profilo che viene poi riempito dal liquame. Questo
tipo di distribuzione è adatto per prati con sviluppo non eccessivo, per cereali autunno-vernini e
nella coltivazioni effettuate su sodo. La quantità distribuita è correlata con la profondità di lavoro e
il numero di utensili a disposizione.
Spandimento sotto-superficiale a solco chiuso
Il liquame viene iniettato ad una profondità massima di 15 cm in un solco creato da denti o dischi e
successivamente coperto da dischi o rulli a valle dell’iniettore (figura 4). La finalità è quella di
ricoprire totalmente il liquame in modo da ridurre al minimo le emissioni e gli odori; in queste
condizioni il sistema infatti è più efficiente del precedente nel contenimento della volatilizzazione.
Oltre a ridurre le perdite di ammoniaca fino all’80-90%, l’interramento superficiale non sembra
essere influenzato troppo dai fattori climatici.
Consente, invece, un aumento della quantità di prodotto distribuibile senza che si verifichino
volatilizzazioni, perché maggiori sono la profondità di lavoro e la sezione lavorata. A questo
proposito, utensili con alette larghe (a zampa d’oca) sebbene richiedano maggiore potenza di
un’ancora diritta a parità di profondità, possono operare a minore profondità e garantiscono meglio
la copertura del liquame (Rahman et al., 2002; Chen e Tessier, 2001; Chen, 2002)
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Lo spazio fra le ancore, fattore anch’esso condizionante la dose distribuita, dipende dalle modalità
di applicazione della tecnica che può essere ugualmente valida su terreno nudo, con distanze tra
ancore oscillanti tra 25 e 35 cm, come su colture sarchiate, interasse da 45 a 100 cm (figura 2).
Figura 4 - Il liquame può essere iniettato sotto la superficie in un solco creato da denti o dischi e
successivamente coperto totalmente da dischi o rulli a valle dell’iniettore per ridurre al minimo le
emissioni e gli odori. Con distanze tra ancore oscillanti tra 25 e 35 cm si abbina la concimazione
organica alla lavorazione ridotta del terreno.
Iniezione profonda
L’iniezione profonda viene realizzata con ancore a profondità maggiori di 30 cm, seguite da tubi
adduttori che depositano elevate quantità di liquame (figura 5). Le ancore spaziate da 25 a oltre 50
cm, in funzione della profondità di lavoro, sono spesso dotate di utensili a zampa d’oca o altri
accessori atti ad aumentare la sezione lavorata e quindi ad ospitare una maggior quantità di
prodotto.
L’abbattimento delle perdite di ammoniaca è rilevante, paragonabile a quello ottenuto con
l’incorporazione sottosuperficiale, ma alcuni inconvenienti ne sconsigliano l’uso. Tra questi la
bassa capacità di lavoro, l’elevata spesa energetica richiesta per la trazione, difficoltà di operare in
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suoli compatti e ricchi di scheletro, diffuso compattamento del terreno, perdite di azoto per
lisciviazione dei nitrati e scarsa utilizzazione da parte delle radici delle piante coltivate.
Figura 5 - Il liquame può essere iniettato in profondità con riduzione degli odori, ma con problemi
energetici e ambientali.
Considerazioni sulle tecniche di distribuzione
Il liquame può essere applicato in superficie o incorporato nel terreno mediante l’impiego di
appositi organi interratori; nel primo caso, a seconda della modalità di distribuzione che si adotta,
si hanno generalmente problemi di volatilizzazione dell’ammoniaca e delle particelle più leggere,
con conseguenti cattivi odori e perdite di azoto, oltre ad avere una distribuzione non sempre
omogenea del prodotto lungo il fronte di lavoro: in particolare il sistema di distribuzione a getto è
causa di eccessiva polverizzazione del liquido, mentre l’applicazione a spaglio comporta una
distribuzione di liquame tanto più disomogenea quanto più il terreno presenta una superficie
irregolare (es. terreno lavorato).
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L’interramento del liquame consente invece di raggiungere una maggiore efficienza di
distribuzione, in quanto si riducono dal 20 al 40 % le perdite di azoto ammoniacale, a seguito della
maggiore immobilizzazione da parte del terreno (Sorensen e Amato, 2002), a vantaggio della
coltura, ma anche delle risorse naturali.
In Italia si sono sviluppati sistemi di interramento del liquame poco razionali perchè collocano il
prodotto ad elevate profondità (30-40 cm) con attrezzature munite posteriormente di ancore di
elevate dimensioni. Questo può favorire la lisciviazione in presenza di terreni sciolti e annate
particolarmente piovose e comporta l’accoppiamento a trattrici di elevata potenza per erogare forze
di trazione di oltre 1000 daN per metro di larghezza di lavoro (Bechis e Piccarolo, 1994), con
elevati consumi di gasolio. Inoltre il passaggio di queste macchine sul terreno agrario porta spesso
al danneggiamento anche irreversibile del suolo sia in superficie che in profondità anche a causa
della ridotta larghezza di lavoro.
Comunque i benefici derivanti dall’interramento del liquame (Sorensen e Amato, 2002; Tanaglio e
Ligabue, 1998) e la tendenza a mettere in atto cantieri di lavoro che razionalizzino gli sforzi di
trazione (Rahman e Chen, 2001) hanno motivato il tentativo di interrare il liquame in superficie
(10-15 cm) eventualmente con coltura in atto, al fine di poter distribuire i reflui zootecnici in un
periodo più ampio e con efficacia confrontabile a quella dei comuni fertilizzanti di sintesi (Balsari
et. al., 2002), cercando allo stesso tempo di contenere l’impatto sulle risorse anturali (Chen e
Tessier, 2001; Chen e Ren, 2002) e razionalizzare anche dal punto di vista economico la
distribuzione. La recente introduzione nel mercato italiano di attrezzature semoventi ha creato
l’esigenza di procedere alla valutazone di queste macchine anche negli ambienti padovani.
Le attrezzature semoventi per la distribuzione dei reflui
Tali macchine sono generalmente trattori portattrezzi a 4 ruote isodiametriche in grado di alloggiare
serbatoi di grandi dimensioni e distribuire il liquame in modo compatibile con l’ambiente operando
secondo i principi dell’agricoltura conservativa e di precisione. Le caratteristiche salienti sono le
seguenti:
•
Sistema elettronico di controllo del motore e della trasmissione che seleziona il rapporto di
trasmissione in modo tale che il motore lavori sempre ai regimi corrispondenti ai più bassi
consumi, limitando le emissioni di Carbonio.
•
Sistema di distribuzione del liquame rasoterra o sottosuperficiale in modo da interessare gli
strati di terreno interessati dalle radici della coltura.
•
Organi di distribuzione a denti o dischi per eseguire, in concomitanza con la distribuzione
del liquame, anche una lavorazione conservativa del terreno.
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•
Pneumatici a larga sezione, impianto di gonfiaggio/sgonfiaggio e sistema di disassamento
dell’assale posteriore rispetto a quello anteriore. Tutti questi accorgimenti consentono alla
macchina in fase di lavoro di ridurre il compattamento del suolo limitandolo a 0,5-0,7 bar.
•
Presenza del ricevitore satellitare collegato con il computer di bordo per conoscere la
posizione e georeferenziare tutti i dati di funzionamento.
•
Sistema di guida assistita o semi-automatica per evitare sovrapposizioni o fasce di mancato
trattamento, aumentare la produttività di lavoro e ridurre gli stress del conducente.
•
Sistema di controllo della dose che può essere regolata manualmente o automaticamente
tramite mappe di prescrizione per una distribuzione variabile del fertilizzante organico
(agricoltura di precisione).
•
Ottimale organizzazione del cantiere di lavoro che riduce i tempi morti grazie al sistema di
caricamento rapido a bordo campo con una pompa volumetrica a lobi. Il cantiere è
completato da una serie di trasportatori che fungono da navette e transitano solo su strada,
mentre il Variant è concepito solamente per distribuire il prodotto in campo e non per
trasportarlo. Questo aumenta la produttività di lavoro e riduce i consumi di gasolio.
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DESCRIZIONE DELLA MACCHINA
La macchina oggetto della prova è denominata “Xerion 3800 TRAC VC” (Figura 6), prodotto dalla
ditta CLAAS Group.
Figura 6 - Claas Xerion 3800 TRAC VC, oggetto di prova
Il trattore portattrezzi
La trattrice agricola CLAAS Xerion 3800 TRAC VC è una trattrice a ruote isodiametriche. La
caratteristica della serie VC è la possibilità di operare lo spostamento della cabina di comando in
modalità retroversa, ruotando interamente di 180°. Questo fa si che possa diventare un telaio
portattrezzi. Nel caso specifico è stata equipaggiata con una botte per il trasporto del liquame e di
tutti gli apparati per il carico e la distribuzione del medesimo.
La trattrice è equipaggiata con un motore Caterpilar modello: CAT-C9 di 6 cilindri turbo
intercooler, avente le caratteristiche riportate in Tabella 1.
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Cilindrata (cm3)
Regime nominale (giri/min)
Potenza nominale a 2.100 g/min ECE R 24 (kW/CV)
Potenza nominale a 2.100 g/min secondo97/68/EG (kW/CV)
Potenza max al regime nominale secondo ECE R 24 246/335
(kW/CV a g/min)
Coppia max al regime (g/min)
Capacità serbatoio carburante
Tipologia di avanzamento
Velocità finale in entrambi sensi di marcia (km/h)
PDP posteriore (g/min)
Differenziale longitudinale
Bloccaggio differenziale
8804
2100
253/344
268/364
279/379 a 1.800
1.620 a 1.400
620
A variazione continua CVT
50
1000
Bloccabile al 100%
Bloccabile al 100%
Tipologia “a lamelle” ad
azionamento elettronico
Tabella 1 - Caratteristiche del motore che equipaggia la trattrice oggetto di prova.
La trasmissione, marchiata ZF, e identificata nel modello Eccom 3,5, è di tipo a variazione continua
completamente reversibile. Tale variazione avviene in 4 settori diversi, senza interrompere la
trasmissione e in entrambi i sensi di marcia. La velocità può variare senza interruzioni da 0 a 50
km/h, quest’ultima, viene raggiunta già ad un regime motore prossimo alla coppia massima di 1700
g/min, con positive riduzioni del consumo di carburante. La trasmissione della potenza al cambio
avviene mediante un corto albero e dal cambio viene ripartita uniformemente sui due assali a
trazione integrale permanente, inoltre il bloccaggio del differenziale avviene sia longitudinalmente
che trasversalmente.
Sia il motore che la trasmissione sono montati indipendenti l’uno dall’altro e uniti al telaio portante
mediante Silentblock . Questa soluzione costruttiva permette una modularità delle
componentistiche, nonché la riduzione delle vibrazioni ai diversi organi della trattrice, in particolare
alla cabina, aumentando notevolmente il comfort per l’operatore.
Per quanto riguarda la capacità di sollevamento, la trattrice Xerion è equipaggiata sia con un
sollevatore posteriore che di uno anteriore, aventi una portata di 11,7 t e 8,2 t, rispettivamente.
Entrambi sono corredati di presa di potenza (PDP) a 1000 g/min e di diverse prese idrauliche per la
movimentazione di diversi cilindri e motori idraulici.
Caratteristica peculiare è la conformazione a ruote isodiametriche. Questa soluzione permette di
trasmettere uniformemente la forza di propulsione al suolo senza nessun anticipo sulla trasmissione
e in maniera omogenea sull’intera superficie di appoggio. Ciascun assale è indipendente, come
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anche il controllo della sterzata, per cui può essere scelta la modalità di sterzatura e avanzamento a
seconda delle diverse condizioni di utilizzo. Le modalità di sterzatura possono essere:
-
solo assale anteriore
-
solo assale posteriore
-
entrambi gli assali in maniera contrapposta (stessa carreggiata fra anteriore e posteriore
anche in svolta)
-
a “granchio”, utilizzata per spostamenti laterali in ambienti ristretti o per mantenere
perfettamente allineata la traiettoria in terreni declivi.
-
a “Dog Walk”, dove i due assali vengono disallineati affinché l’assale posteriore non
percorra la traccia fatta da quello anteriore. Tale modalità è efficace per la riduzione del
compattamento del suolo.
I pneumatici montati sulla trattrice oggetto di prova erano: Michelin Axiobib 800/70 R 38.
Una trattrice configurata come quella appena descritta permette una ripartizione del peso fra l’assale
anteriore e quello posteriore, rispettivamente di 57% e 43% su di un peso complessivo senza
zavorra tura aggiuntiva e senza pneumatici, pari a 10.200 kg.
Il serbatoio (Figura 7)
Sullo XERION 3800 TRAC VC, ponendo la cabina in posizione retroversa, si viene a creare uno
spazio sfruttabile, al di sopra della schiena della macchina, in cui trova facile alloggiamento un
serbatoio per il contenimento di liquidi. Questa applicazione è stata studiata, implementata e
realizzata dalla ditta SGT di Atzendorf (Germania). Il serbatoio ha una capacità di 13 m3 e
l’allestimento della macchina prevede un’ulteriore capacità di 2 m3 nella parte anteriore, dove
alloggia il sistema di pompaggio. Il liquido può essere aspirato direttamente da una vasca di
stoccaggio, da una linea di adduzione o da carri a pressione atmosferica opportunamente
equipaggiati per l’aggancio della proboscide. Al momento dell’aspirazione, tutto il liquido, prima di
entrare nella pompa, attraversa un trituratore che provvede a sminuzzare eventuale materiale che
potrebbe intasare la pompa e bloccare corpi estranei che potrebbero danneggiarla. La pompa è di
tipo volumetrico a lobi la cui particolarità è la possibilità di due variazioni della gamma di portata
ed è mossa da un sistema idraulico che ne permette il pieno controllo del regime di rotazione.
Questo permette di distribuire da pochi litri ad ettaro, utile per la distribuzione di concimi liquidi,
fino a 100 m3/ha per la distribuzione massiccia di liquame.
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Figura 7 - Allestimento del serbatoio SGT sulla trattrice.
I sistemi di distribuzione
Nella prova sono stati utilizzati due diversi sistemi di distribuzione: il primo che opera una
distribuzione superficiale e il secondo che effettua una distribuzione interrata a media profondità.
• Sistema di distribuzione rasoterra in banda (Figura 8)
La distribuzione superficiale è stata eseguita mediante l’accoppiamento con la trattrice Xerion di
una barra distributrice prodotta dalla ditta olandese Bomech. Precisamente, il modello impiegato è il
Greenstar Flex 8.8. Tale barra si caratterizza per una larghezza di lavoro di 8.6 m, richiudibile a
2,95 m. Essa è costituita da una barra trasversale su cui sono montati 40 assolcatori a dente.
Ciascuno di essi è costituito da un’asta flessibile collegata al telaio, su cui, all’estremità inferiore, è
montato uno stivaletto tagliente che opera un’incisione sulla superficie del terreno. Posteriormente a
ciascuno vi è posta l’uscita di un tubo adduttore che convoglia il liquame proveniente da ripartitore
di flusso, direttamente nel solco creato dal falcione. Gli organi assolcatori sono posti ad un interasse
di 22 cm e complessivamente la barra ha un peso di 680 kg. Caratteristica è il sistema di
sollevamento a ribaltamento su perno fisso superiore. Questa soluzione permette che, per effetto del
semplice sollevamento con conseguente capovolgimento dei tubi adduttori, si evitino indesiderate
perdite di liquido durante le fasi di manovra e trasporto.
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Figura 8 - Cantiere equipaggiato con il sistema di distribuzione prodotto dalla ditta Bomech.
• Sistema di distribuzione interrata (Figura 9)
La distribuzione interrata si è messa in pratica mediante l’utilizzo di un coltivatore leggero, adatto
alla lavorazione delle stoppie o alla lavorazione di terreno già lavorato in precedenza. L’attrezzatura
è prodotta dalla ditta danese Kongskilde ed è precisamente il modello Vibro Flex 7400. Tale
macchina ha una larghezza di lavoro di 4 m ripiegabile idraulicamente per il trasporto su strada a
2,5 m. Essa è costituita da un telaio principale e da una intelaiatura secondaria dove, in ordine di
avanzamento sono presenti 17 utensili portati su 4 ranghi consecutivi, seguiti da una fila di dischi
dentati e terminante con un rullo a gabbia. L’assetto della macchina, nonché la profondità di lavoro,
è mantenuto costante dalla regolazione fra il rullo a gabbia e le due ruote di supporto anteriore. Gli
utensili montati sui primi 4 ranghi, sono di tipologia “a scalpello” fissati su di un’ancora forgiata
con un ricciolo elastico nella parte superiore vicino al collegamento con il telaio. Dietro a ciascun
organo lavorate appena descritto, vi è posto un tubo adduttore del liquido che provvede a
convogliare il liquame dal sistema di ripartitura direttamente nel sottosuolo il più vicino possibile al
fondo del solchetto creato dall’utensile. I dischi dentati sono montati a coppie su di un unico rango
e collegati anch’essi al telaio mediante balestra elastica. Particolarità, è la possibilità della
variazione dell’angolo di incidenza sul terreno rispetto alla normale di avanzamento, di ciascuna
coppia di dischi dentati.
17
Figura 9 - Cantiere equipaggiato con il sistema di distribuzione prodotto dalla ditta Kongskilde.
METODOLOGIA
La prova è stata svolta in due località: presso l’Azienda Agricola Mandre, situata nell’omonima
località, nel comune di Susegana (TV) e presso l’Azienda Agricola Tosetto di Limena (PD). Nella
prima azienda le condizioni di prova erano due: la prima era caratterizzata da un appezzamento con
stoppie di triticale raccolto con trinciacaricatrice, e tessitura di tipo medio impasto tendente al
sabbioso con una netta presenza di scheletro. Il secondo appezzamento, invece, era un terreno
livellato e molto compattato. Anche questo terreno era di medio impasto ma con assenza di
scheletro.
La seconda prova è stata effettuata su terreni piani e regolari di tessitura sabbiosa.
In campo sono stati rilevati i seguenti parametri:
Omogeneità di distribuzione trasversale
Tempo di lavoro e rendimenti operativi
Velocità di avanzamento e capacità di lavoro
Consumo di carburante.
Distribuzione superficiale ed interrata del liquame e grado di bagnatura;
18
Pesi, pressioni e compattazione prima e dopo il passaggio del coltivatore interrante e dopo il
passaggio del mezzo con avanzamento diritto e con assali sfasati.
RISULTATI
Omogeneità di distribuzione trasversale
Il diagramma di distribuzione riportato nel grafico 1 e ottenuto mediante ripetizioni misurate del
flusso erogato da ciascuna tubazione adduttrice, evidenzia un buona qualità di distribuzione
ottenibile dallo spandiliquame, grazie soprattutto all’azione dei rispettivi ripartitori di flusso
presenti nei sistemi di distribuzione. Il coefficiente di variazione si attesta sul 12% considerato
buono per macchine spandiliquame, il cui valore ammesso è del 30%.
portata (l/min)
2,0
1,6
1,2
0,8
0,4
0,0
1
2
3
4
5
6
7
8
Grafico 1 – Diagramma di distribuzione dello spandiliquame.
Tempi di lavoro
Mediamente il Claas Xerion 3800 Trac VC ha fatto registrare una velocità di avanzamento
oscillante tra 10 e 11 km/h che risulta dipendere dalla larghezza di lavoro delle barre, dalla portata
19
della pompa che si aggira attorno a 9200 l/min e dalle dosi. Il grafico 2 evidenzia le possibili
velocità di avanzamento raggiungibili in funzione della dose da distribuire e del tipo di attrezzatura
collegata.
20
16
12
8
4
rasoterra (9,6 m)
interrato (4 m)
0
0
10
20
30
40
50
60
dose (t/ha)
Grafico 2 – Velocità massime raggiungibili nei due tipi di distribuzione e al variare della dose.
Il tempo medio di svoltata è di 26 s per la distribuzione rasoterra e di 34 s nell’impiego del
coltivatore. Questo è imputabile alla minore larghezza di lavoro del secondo, che obbliga
l’operatore ad effettuare una svolta più stretta ed aggiungere una manovra per allinearsi con la
passata precedente e poter ripartire. I tempi di carico oscillano fra 11 e 13 s/m3.
In definitiva le operazioni di spandimento eseguite con le attrezzature descritte hanno richiesto i
tempi riportati nella tabella 2.
I rendimenti operativi che descrivono l’efficienza della macchina in campo assumono valori
piuttosto elevati per operazioni del genere e dimostrano la razionalità del cantiere di rifornimento
adottato. La maggiore efficienza del cantiere di distribuzione interrata (Ro=0,64) indica la
prevalenza delle fasi attive di lavoro perché più alta è la dose e quindi il tempo di distribuzione.
Prendendo come riferimento i dati raccolti confrontati con i normali carrobotte a distribuzione
superficiale, è possibile evidenziare come il rendimento operativo della macchina in campo non sia
influenzato tanto dalle distanze del centro di stoccaggio dell’effluente, quanto soprattutto dalla dose
distribuita
20
A confronto con il carrobotte tradizionale a cantieri riuniti, è proprio la distanza che penalizza le
prestazioni in campo, oltre che la dose distribuita (grafico 3).
carrobotte
Xerion
1
carrobotte
Xerion
1
0,8
0,8
0,6
0,6
0,4
0,4
0,2
0,2
0
0
0
5
10
15
20
25
0
2
4
6
8
10
12
distanza (km)
dose (t/ha)
Grafico 3 – Rendimento operativo dei due cantieri considerati al variare delle dosi e delle distanze
Premettendo che le dosi distribuite sono state diverse nei due casi e rispettivamente, 20 m3/ha per la
barra rasoterra e 40 m3/ha per l’applicazione con il coltivatore, si sono registrate capacità effettive
di lavoro di 9,6 ha/h e di 4,0 ha/h rispettivamente per il sistema di distribuzione rasoterra e quello
interrato. Tali differenze sono dovute essenzialmente alle diverse velocità di avanzamento e
larghezza di lavoro adottate per i due sistemi (più elevate per il sistema rasoterra).
Essendo la capacità operativa influenzata dal rendimento operativo, i valori di questa si abbassano
rispetto alla capacità effettiva (4,8 e di 2,2 ha/h rispettivamente per la distribuzione rasoterra e
interrata). Si nota chiaramente che, in questo caso la distribuzione interrata risulta penalizzata anche
a causa della maggior dose distribuita perché costringe a eseguire con maggior frequenza i
rifornimenti. Il grafico 4 evidenzia la maggior performance della distribuzione rasoterra che però, a
dosi elevate, diventa paragonabile con quella interrata.
10
rasoterra
interrato
8
6
4
2
0
0
20
40
60
dose (t/ha)
Grafico 4 – Andamento della capacità operativa per i due sistemi di distribuzione considerati
21
Distribuzione Distribuzione
interrata
rasoterra
dose (t/ha)
40
20
portata nominale pompa (l/min)
1500
1500
tempo svuotamento serbatoio (min)
10
10
tempo di svuotamento effettivo (min)
5,6
4,3
velocità avanzamento (km/h)
10
11
tempo di una voltata (s)
26
34
tempo unitario di carico (s/m3)
12
12
tempo di un carico (s)
180
180
larghezza di lavoro (m)
4,0
9,6
capacità effettiva (ha/h)
4,00
10,56
tempo di voltata (h/ha)
0,01
0,01
tempo di carico (h/ha)
0,13
0,067
tempo effettivo (h/ha)
0,25
0,09
tempo operativo (h/ha)
0,39
0,17
rendimento operativo
0,64
0,55
capacità operativa (ha/h)
2,56
5,85
consumo orario (kg/h)
21,25
36,13
consumo unitario (kg/ha)
8,30
6,17
consumo unitario (kg/t)
0,21
0,31
slittamento (%)
2,8
3,4
Tabella 2 – Principali grandezze rilevate e calcolate durante le prove per le due tipologie di
distribuzione
10
10
carrobotte
8
Xerion
carrobotte
8
6
Xerion
6
4
4
2
2
0
0
20
40
60
80
dose (t/ha)
100
0
0
2
4
6
8
10
12
distanza (km)
Grafico 5 - Capacità operativa dei due cantieri al variare della dose e della distanza
La maggiore capacità operativa offerta dal cantiere separato (Xerion) rispetto al cantiere
tradizionale riunito con carrobotte è evidente e visualizzata nel grafico 5 dove la differenza tra i due
cantieri è di almeno un ordine di grandezza. Il motivo risiede nel fatto che nel cantiere separato la
macchina distributrice continua il lavoro senza interrompersi per i rifornimenti al centro di
stoccaggio. Questo fatto porta a due conseguenze: aumento consistente della superficie dominata
nel periodo utile per la distribuzione e aumento della complessità del cantiere con evidenti
ripercussioni dal punto di vista economico.
22
Per quanto riguarda il primo punto ipotizzando un periodo di distribuzione di 100 giorni (1.000 h)
all’anno, la superficie dominabile dallo Xerion (cantiere separato) è di circa 5.600 ha, mentre per il
cantiere riunito oscilla tra 600 e 900 ha.
L’elevata efficienza viene ottenuta con un elevato dispiego di mezzi che devono fare la spola tra la
zona di distribuzione e quella di stoccaggio. Questi sono tanto più numerosi quanto maggiore è la
distanza dalla vasca di accumulo, quanto più elevata è la dose di liquame da distribuire e più alta è
la capacità di lavoro dell’attrezzatura distributrice. Il grafico 6 dimostra come si possa raggiungere
un numero di mezzi molto elevato nelle condizioni più sfavorevoli.
60
15
50
12
40
9
30
6
20
3
10
0
0
0
20
40
60
80
0
dose (t/ha)
2
4
6
8
10
distanza (m)
Grafico 6 – Numero di mezzi di trasporto necessari per garantire il funzionamento della semovente
nella distribuzione in funzione della dose (a sinistra) per distanze di 10 km e in funzione della
distanza (a destra) per dosi di 20 t/ha
Per quanto riguarda i consumi, in generale si nota una razionalizzazione dei consumi per effetto
della trasmissione a controllo elettronico, infatti, nonostante le macchine accoppiate fossero molto
diverse, la velocità si è pressoché mantenuta costante, come pure il numero di giri motore e lo
slittamento. Essi hanno fatto registrare valori variabili fra i 1250 e i 1300 giri/min e di 2,8-3,4% di
slittamento, rispettivamente. Una differenza sostanziale si è apprezzata nei consumi di carburante,
infatti, utilizzando la barra per la distribuzione superficiale, i consumi si sono attestati sui 21 kg/h,
mentre nell’utilizzazione del coltivatore per l’interramento, si sono elevati fino a 36 kg/h (miglior
sfruttamento della potenza del motore). Rapportando questi valori per unità di superficie si sono
ottenuti 6,2 kg/ha e 8,3 kg/ha rispettivamente per distribuzione superficiale e interrata. Viceversa
per i consumi per unità di prodotto (0,31 e 0,21 kg/t per rasoterra e interrata) per effetto della
maggior dose distribuita con interramento (grafico 7).
23
18
rasoterra
interrato
15
12
9
6
3
0
0
10
20
30
40
dose (t/ha)
50
60
Grafico 7 – Consumi unitari di gasolio della semovente Xerion nella distribuzione rasoterra e
interrata
Aspetti economici
La riduzione dei costi per trasporto e distribuzione sembra essere uno dei punti nodali della corretta
gestione dei reflui. Le strade da seguire sono diverse: ridurre i volumi, arricchire o concentrare il
prodotto e migliorare i cantieri di trasporto e distribuzione.
La riduzione dei volumi interessa essenzialmente la tipologia di stabulazione dell’allevamento e la
relativa impiantistica, come pure il processo di concentrazione si può attuare nelle fasi di
allevamento e soprattutto di trattamento successivo. Entrambi consentono di ridurre i costi di
movimentazione e aumentare il valore fertilizzante del prodotto.
La possibilità di contenere i costi logistici dipende dalla scelta del sistema di trasporto da utilizzare,
che deve essere dimensionato sulla base delle distanze da percorrere per raggiungere i terreni adibiti
allo spandimento e delle quantità movimentate.
Innanzitutto la localizzazione dei nuovi centri di trattamento oppure il posizionamento di punti di
accumulo temporanei e mobili devono essere quanto più possibile vicini sia ai produttori di
deiezioni zootecniche, sia ai fruitori, collegati e magari adiacenti alla rete stradale e quanto più
possibile distanti dai centri abitati (per problemi di traffico dovuto ai mezzi di trasporto e di rilascio
di odori molesti nell’atmosfera).
A seconda poi delle caratteristiche del refluo (materiale liquido tal quale o trattato, separato,
digestato, ecc.) i cantieri cambiano, ma fondamentalmente le configurazioni possono prevedere la
24
distribuzione congiunta con il trasporto e quella separata da questo. Nel primo caso (cantieri riuniti)
la macchina distributrice funge anche da trasportatore del materiale, mentre nel secondo (cantieri
separati) le due funzioni sono svolte da due macchine distinte. Nella distribuzione a cantieri separati
la sequenza delle operazioni prevede, dopo il trasporto, la ripresa del materiale deposto
eventualmente in cisterne mobili di accumulo nei pressi degli appezzamenti con le varie soluzioni
previste per il carico e successivamente la distribuzione in campo.
I cantieri di trasporto più economici sono quelli caratterizzati da elevata portata utile (> 30 t) come
l’autoarticolato o l’autocisterna e da efficaci dispositivi per il rifornimento del materiale, mentre la
convenienza tra un cantiere e l’altro dipende essenzialmente dalla distanza da percorrere, dalla
capacità del serbatoio e dal tipo di prodotto movimentato. Nella determinazione delle distanze
massime dominate da un cantiere, occorre infine ricordare che questo valore dipende anche dalla
dose distribuita, il valore fertilizzante del refluo, il prezzo dei concimi minerali che verrebbero
sostituiti dai reflui e della loro distribuzione, il costo sostenuto per l’asservimento di nuovi terreni
su cui effettuare lo spandimento, ecc.
Nel caso specifico l’analisi economica è stata fatta confrontando i due sistemi di distribuzione
equipaggiati nello Xerion e successivamente tra lo Xerion (cantiere separato) e un cantiere riunito
costituita da un carrobotte tradizionale.
I parametri utilizzati per il calcolo sono riportati nella tabella 3.
dati economici
interesse (%)
3
spese varie (%)
1
coefficiente di riparazione (alfa)
0,3
coefficiente di manutenzione (beta)
0,1
costo gasolio (€/kg)
1
costo lubrificante (€/kg)
7
spesa per manodopera (€/h)
15
carico motore per distribuzione superficiale
0,34
carico motore per distribuzione interrata
0,58
durata fisica per trattori (h)
10000
durata fisica per carrobotte (h)
3000
Tabella 3 – Principali parametri economici utilizzati nel calcolo
La distribuzione rasoterra è la più ecomonica (grafico 8) perché, pur eseguite a pari velocità, nel
caso della distribuzione rasoterra la larghezza di lavoro è maggiore e minori sono i consumi unitari.
25
80
10
rasoterra
interrato
60
rasoterra
interrato
8
6
40
4
2
20
0
0
10
20
30
40
50
60
dose (t/ha)
0
0
10
20
30
40
50
60
dose (t/ha)
Grafico 8 – Costi per unità di superficie (a sinistra) e di prodotto distribuito (a destra) nella sola
distribuzione con due diversi distributori
Prendendo in considerazione la distribuzione rasoterra, i costi per unità di prodotto distribuito
relativi al cantiere separato dello Xerion, si evidenzia come i costi siano dipendenti dalla dose
distribuita e dalla distanza tra la vasca di accumulo e l’appezzamento (grafici 9 e 10). In particolare
maggiore è la quantità distribuita, più numerose sono le occasioni di rifornimento per lo Xerion e
quindi minore è la capacità di lavoro; maggiori sono anche le navette che servono a parità di
superficie.
6
6
xerion
navette
totale xerion
5
xerion
navette
totale xerion
5
4
4
3
3
2
2
1
1
0
0
0
20
40
60
dose (t/ha)
80
100
0
20
40
60
80
100
dose (t/ha)
Grafico 9 – Costi totali e disaggregati relativi alla distribuzione e ai cantieri di trasporto per il
cantiere separato dello Xerion al variare della dose distribuita e per due distanze dalla vasca: 1 km a
sinistra e 6 km a destra.
26
6
6
5
5
4
4
3
3
xerion
navette
totale xerion
2
xerion
navette
totale xerion
2
1
1
0
0
0
5
10
15
0
5
distanza (km)
10
15
distanza (km)
Grafico 10 – Costi totali e disaggregati relativi alla distribuzione e ai cantieri di trasporto per il
cantiere separato dello Xerion al variare della distanza e per due dosi: 20 t/ha a sinistra e 80 t/ha a
destra.
Il confronto con il cantiere riunito attuato con il carrobotte tradizionale dimostra come per lo Xerion
il ricorso alle navette appesantisca di molto il costo unitario per cui situazioni sfavorevoli come e
lunga distanza e soprattutto elevate dosi consiglino spesso il ricorso al cantiere riunito, come
visualizzato nei grafici 11 e 12, in cui emerge che lo Xerion sia sempre conveniente, a qualunque
distanza per distribuzioni a dose non superiori a 50 t/ha. Per dosi maggiori conviene utilizzare il
cantiere riunito.
Queste considerazioni devono però essere vagliate ricordando la produttività dei due cantieri e
quindi in relazione alla superficie dominabile nel periodo utile. Infatti ipotizzando un periodo utile
per la distribuzione di 1000 ore/annue, la superficie dominabile del carrobotte risulta 5-6 volte
inferiore a quella del cantiere riunito.
4
10
Xerion
Xerion
9
carrobotte
carrobotte
8
3
7
6
2
5
4
3
1
2
1
0
0
0
20
40
60
dose (t/ha)
80
100
0
20
40
60
80
100
dose (t/ha)
Grafico 11 – Confronto carrobotte/Xerion al variare della dose e per distanze di 1 km (a sinistra) e
di 10 km (a destra)
27
6
6
Xerion
5
Xerion
5
carrobotte
carrobotte
4
4
3
3
2
2
1
1
0
0
0
2
4
6
distanza (km)
8
10
0
2
4
6
distanza (km)
8
10
Grafico 12 – Confronto carrobotte/Xerion al variare della distanza e per dosi di 20 t/ha (a sinistra) e
di 80 t/ha (a destra)
Occorre comunque precisare che una ulteriore riduzione dei costi e altre soglie di convenienza si
possono raggiungere aumentando le capacità delle navette di trasporto (qui ipotizzate di 15.000 l),
fino ad arrivare a oltre 30 m3. In effetti la tendenza è proprio quella di affiancare alle macchine
semoventi autocisterne di tale capacità di carico.
Aspetti qualitativi della distribuzione
E’ noto che tanto più il liquame è esposto all’atmosfera, anche se distribuito rasoterra, tanto
maggiori sono le perdite per volatilizzazione di ammoniaca e l’emissione di odori e tanto minore è
il potere fertilizzante del liquame. Nel sistema di distribuzione è superficiale, dall’analisi
fotografica si nota che il terreno bagnato si aggira attorno al 50 della superficie. Con la
distribuzione interrata, tale fenomeno non si è manifestato, nonostante la dose distribuita fosse
doppia rispetto all’altra attrezzatura (figura 10). La profondità di lavoro di 12 cm è stata quindi
sufficiente per garantire il completo interramento di una dose di 40 t/ha di liquame.
28
Figura 10 - Manifestazione di over-flow nell'impiego del sistema di distribuzione superficiale
(sinistra) e interrato (destra).
Rispetto allo spandimento superficiale la distribuzione rasoterra consegue un migliore utilizzo degli
elementi nutritivi, una riduzione della contaminazione della parte aerea della coltura e la possibilità
di distribuzione, oltre che su terreno non coltivato, anche tra le file o su colture in atto.
I sistemi che prevedono la localizzazione superficiale in banda riducono le emissioni dal 40 al 60%
rispetto lo spandimento superficiale (Balsari e Gioielli, 2003; Smith et al., 2000).
Nello spandimento sottosuperficiale interrato la finalità è quella di ricoprire totalmente il liquame in
modo da ridurre al minimo le emissioni e gli odori; in queste condizioni il sistema infatti è più
efficiente del precedente nel contenimento della volatilizzazione. Oltre a ridurre le perdite di
ammoniaca fino all’80-90%, l’interramento superficiale non sembra essere influenzato troppo dai
fattori climatici.
Consente, invece, un aumento della quantità di prodotto distribuibile senza che si verifichino
volatilizzazioni, perché maggiori sono la profondità di lavoro e la sezione lavorata. A questo
proposito (grafico 13), utensili con alette larghe (a zampa d’oca) sebbene richiedano maggiore
potenza di un’ancora diritta a parità di profondità, possono operare a minore profondità e
garantiscono meglio la copertura del liquame (Rahman et al., 2002; Chen e Tessier, 2001; Chen,
2002)
29
80
70
volume (m3/ha)
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
350
sezione (cm2)
Grafico 13 - Nella distribuzione sottosuperficiale, con utensili larghi è possibile aumentare la
sezione lavorata e quindi maggiore è il volume di refluo che può essere interrato senza che si
verifichino fenomeni di volatilizzazione.
Le perdite di ammoniaca durante la distribuzione dipendono anche da: fattori meteorologici,
caratteristiche del liquame, condizioni del terreno e presenza o meno di vegetazione o residui
colturali in superficie. La loro conoscenza può essere decisiva per mettere a punto una efficace
strategia di riduzione delle perdite di ammoniaca.
La temperatura dell’aria condiziona la volatilizzazione dell’ammoniaca e l’evaporazione dell’acqua.
L’evaporazione dell’acqua, che influisce sulla concentrazione del liquame, è influenzata anche
dall’umidità dell’aria e dalla radiazione solare, mentre la volatilizzazione viene controllata anche
dalla concentrazione di ammoniaca nell’aria e quindi dalla ventosità (grafico 14).
Nel programmare i trattamenti occorre considerare questo effetto privilegiando i mesi meno caldi e
i periodi più freddi della giornata essendo stato riscontrato che la volatilizzazione raggiunge i valori
massimi in corrispondenza delle ore centrali del giorno e i valori minimi in piena notte.
La diffusione dell’ammoniaca aumenta con la velocità del vento che mantiene bassa la sua
concentrazione nell’aria e quindi stimola ulteriore volatilizzazione. Questo fino a velocità di circa
2,5 m/s, oltre non sembrano registrarsi consistenti aumenti nella volatilizzazione.
30
Alte temperature del liquame aumentano la frazione di ammoniaca gassosa, riducono la sua
solubilità in acqua e aumentano l’energia cinetica delle molecole (Arogo et al., 2001).
Un elevato contenuto di solidi totali aumentala volatilizzazione dal momento che minore è
l’infiltrazione nel terreno per i reflui più densi e quindi maggiore è il tempo di esposizione
all’atmosfera (Balsari e Gioielli, 2003). Tendenza inversa si registra per i liquami diluiti che
infiltrano più facilmente e quindi perdono una minor quantità di ammoniaca (dal 44 al 91%) rispetto
a quelli non trattati.
Anche un alto valore di pH del liquame è in grado di condizionare la quantità di ammoniaca persa
per volatilizzazione, almeno nel primo periodo dopo la distribuzione quando la progressiva perdita
di gas abbassa il pH e quindi rallenta il fenomeno stesso.
Quando il liquame è applicato sulla coltura spesso si nota minor infiltrazione e maggior superficie
di contatto con l’atmosfera che, entrambe, favoriscono la volatilizzazione. Anche la presenza di
residui colturali sortisce lo stesso effetto, ma occorre sottolineare anche come la coltura agisca
anche come una barriera tra il liquame applicato e l’ambiente, limitando la velocità del vento e
riducendo di fatto la volatilizzazione.
100
80
superficiale
rasoterra
interrato
80
superficiale
rasoterra
interrato
60
60
40
40
20
20
0
0
0
1
2
velocit
del vento (m/s)
3
4
0
5
10
15
20
25
30
temperatura dell'aria ( C)
Grafico 14 – Esempio dell’effetto della temperatura (a) e del vento (b) sulle perdite di ammoniaca
in fase di distribuzione
Il compattamento del terreno
Con pneumatici Michelin AXIONBIB 800/70 R38 sulle 4 ruote (sezione pari a 0,8 m) la
ripartizione dei pesi è riportata nella tabella 4, in cui sono anche riportate le superfici di impronta a
vuoto e a pieno carico e le pressioni di gonfiaggio dei pneumatici. A vuoto la ripartizione dei pesi
grava per il 56% sull’assale anteriore, mentre a pieno carico i due assali sopportano la stessa massa
31
dal momento che il serbatoio posteriore è il più capiente. In condizioni operative la massa gravante
sul terreno risulta inferiore alla pressione di gonfiaggio e assume i valori riportati nel grafico 15. I
valori oscillano da 0,13 e 0,14 per gli assali a vuoto e 0,16 MPa a pieno carico.
superficie d’impronta a pressione di gonfiaggio
peso (t)
vuoto (cm2)
(MPa)
a pieno
a pieno
a pieno
a vuoto
carico
a vuoto
carico
a vuoto
carico
assale anteriore
12,01
17,0
8.300
10.439
0,23
0,24
assale posteriore
9,47
17,3
7.066
10.353
0,23
0,25
Tabella 4 – Pesi e pressioni dei pneumatici equipaggiati nello Xerion
pressione al suolo (MPa)
0,2
a vuoto
a pieno carico
0,15
0,1
0,05
0
assale anteriore
assale posteriore
Grafico 15 – Pressione al suolo degli assali anteriori e posteriori dello Xerion a vuoto e a pieno
carico.
Premettendo che, a causa della presenza di scheletro nel terreno dove si sono effettuati i test
precedentemente descritti, si è optato per l’impiego della macchina in un secondo terreno di prova
privo di scheletro e i valori sono stati rilevati solo nell’impiego del coltivatore.
Come è facile osservare nella Figura 16, la lavorazione operata dalle ancore del coltivatore ha un
buon effetto di decompattazione lungo tutto il profilo di lavorazione, fino alla profondità di circa 18
cm, profondità che è confrontabile con la profondità di lavoro.
32
compattamento (MPa)
0
1
2
3
4
5
0
-5
-10
-15
-20
Ante-lavorazione
-25
Post-lavorazione
-30
Grafico 16 - Effetti della lavorazione sul grado di compattamento del suolo
Il passaggio di un veicolo così pesante sul terreno ha provocato alcune variazioni nella densità, nel
livello di compattamento del suolo e nella creazione di tracce più o meno marcate sulla superficie
del terreno.
Effettuando un passaggio con le sole ruote sul terreno già lavorato, nelle due diverse modalità di
avanzamento, si è registrata la seguente situazione. Come è possibile visualizzare nel grafico 17,
l’avanzamento con gli assali allineati compatta maggiormente il terreno, rispetto all’andatura ad assi
disallineati. Questo è spiegabile dal fatto che la pressione al suolo operata dall’asse anteriore, non
viene rimarcata dal passaggio dell’asse posteriore.
Il grafico 18 conferma quanto detto ed evidenzia però come in profondità, l’effetto del disassamento
delle ruote non sia così evidente come negli strati superficiali; tuttavia il disassamento è molto utile
proprio nel caso della distribuzione sottosuperficiale perché compatta l’intero fronte di lavoro e
quindi rende più omogenea la distribuzione e la profondità di lavoro.
Anche l’analisi del profilo superficiale evidenzia il passaggio dell’attrezzatura (grafico 19), con
ormaie più evidenti in corrispondenza con le costolature dei pneumatici.
33
compattamento (MPa)
0
1
2
3
4
5
6
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
assali allineati
assali disallineati
-40
Grafico 17 - Effetto su terreno già lavorato, delle possibili opzioni di avanzamento degli assali.
Grafico 18 – Livello della compattazione del terreno in sezioni trasversali prima del passaggio,
dopo la lavorazione, passaggio su terreno sodo con assali allineati, e con assali disallineati.
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transetto (cm)
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
0
2
4
6
8
10
ANTE
POST
12
Grafico 19 – Profilo trasversale del terreno in superficie prima e dopo il passaggio dell’attrezzatura
CONSIDERAZIONI
Le prove in reali ambienti veneti hanno permesso di evidenziare la funzionalità dello Xerion e di
valutarne anche l’aspetto qualitativo legato alla bontà della distribuzione. E’ una macchina
impegnativa che per essere competitiva con le attrezzature presenti occorre che sia utilizzata a
lungo nell’anno e che sia adoperata in modo appropriato.
Il confronto economico non basta, occorre tenere in considerazione anche altri aspetti.
Perché il refluo zootecnico sia accettato e appetibile da parte dell’azienda agricola utilizzatrice
occorre che abbia caratteristiche fisiche e chimiche omogenee, costanti e conosciute, sia distribuito
in modo razionale e in ampi periodi con minimi impatti sul terreno, sulla coltura e sull’ambiente.
Tutte queste prerogative vengono assicurate dalle moderne macchine semoventi per la distribuzione
del liquame, lo Xerion in particolare.
Fornitura di materiali omogenei, con caratteristiche fisiche e chimiche note
La necessità di rispettare i limiti di legge relativi alle dosi di Azoto distribuibili in campo
provenienti da effluenti zootecnici (170 kg/ha/anno nelle zone vulnerabili e 340 in quelle non
vulnerabili) presuppone che si conoscano i contenuti di questo elemento nei reflui al momento della
loro distribuzione. Tuttavia, questi contenuti sono molto variabili in funzione dei vari processi che
hanno preceduto questa fase a partire dalle modalità di alimentazione e di allevamento degli
animali. La situazione di incertezza sulle caratteristiche dei reflui al momento della distribuzione ha
conseguenze importanti non solo sulla loro accettabilità come fertilizzanti rispetto ai concimi
chimici da parte degli agricoltori (che accanto al costo desiderano conoscere il contenuto di unità
fertilizzanti dei prodotti che distribuiscono), ma anche sulla difficoltà di calibrare accuratamente gli
35
apporti di nutrienti alle colture. Inoltre, l’applicazione di coefficienti inadeguati per il calcolo del
contenuto di azoto delle deiezioni ha inevitabili conseguenze (sia in senso positivo che negativo)
sulla consistenza e sul numero di allevamenti che operano in una data zona, con riflessi che si
estendono su tutta la filiera agro-alimentare.
Sempre più utili saranno quindi quegli strumenti in grado di agevolare nella determinazione della
quantità e della composizione del refluo in tempo reale, magari abbinati a sistemi elettronici di
bordo che regolino il flusso di prodotto distribuito in funzione della velocità e della larghezza di
lavoro per somministrare sempre la dose di fertilizzante prefissata. Se questi strumenti vengono
affiancati a un ricevitore satellitare e a un sistema informatico di raccolta e registrazione di dati
relativi ai quantitativi di reflui movimentati, ai percorsi seguiti e ai periodi di movimentazione, si
persegue la tracciabilità.
Distribuire in maniera uniforme e nelle quantità previste.
L’uniformità di distribuzione si intende la regolarità di spandimento nel terreno sia in senso
trasversale sia in senso longitudinale.
L’uniformità permette una omogenea distribuzione in campo, la riduzione delle sovrapposizione, un
aumento della larghezza di lavoro e una più regolare risposta della coltura. Essa dipende dalle
caratteristiche costruttive del carro spandiliquame o spandiletame e specialmente dalla presenza di
una barra di distribuzione, dal sistema di alimentazione (pompe, coclee, nastri traspostatori, ecc.) e
da efficaci elementi ripartitori. Per le frazioni liquide o semi-solide l’uso di pompe volumetriche
garantisce meglio l’uniformità longitudinale, mentre la presenza di ripartitori quella trasversale.
Compattamento
Le moderne macchine per la distribuzione dei liquami in linea generale presentano a pieno carico
una massa elevata, soprattutto a seguito della tendenza seguita dalle case costruttrici di aumentare la
capacità dei serbatoi. Tali aspetti inevitabilmente si ripercuotono sul terreno con problemi di
compattamento e transitabilità variabili in funzione dell’epoca di intervento, dell’andamento della
stagione e delle lavorazioni successive. Inoltre riducono l’”appetibilità” dell’uso del refluo.
Tra le soluzioni proposte per ovviare a questo problema, si possono ricordare: l’aumento della
larghezza di distribuzione, l’adozione di pneumatici a larga sezione con possibilità di regolarne la
pressione e la separazione della fase di trasporto da quella di distribuzione.
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Possibilità di intervenire con coltura in atto, su frutteti, vigneti e fasce boscate
Da un punto di vista agronomico le applicazioni prossime alla semina e in copertura, quando vi sia
un intensa attività vegetativa, forniscono i migliori risultati produttivi in quanto la coltura stessa
sfrutta al meglio gli elementi che gli vengono messi a disposizione. Bene allora le applicazioni con
colture in atto, con dosi frequenti ma non eccessive attuate con speciali carri botte, con sistemi di
fertirrigazione più o meno localizzata; svantaggiose invece le applicazioni nel periodo invernale in
quanto, oltre ad esserci uno scarso utilizzo da parte delle colture, si verificano grossi problemi di
ruscellamento e di percolazione con un conseguente inquinamento delle acque superficiali e
sotterranee.
L’allargamento del periodo utile di distribuzione consente anche una maggior utilizzazione delle
macchine e una riduzione dei costi.
La distribuzione di reflui può essere auspicata quindi anche nelle colture arboree e nelle fasce
tampone, ambienti particolari e spesso difficili. A questo proposito le attrezzature ottimali sono
provviste di barre distributrici rasoterra localizzate di ridotto ingombro, adattabili a carri di piccole
dimensioni e richiedenti bassa potenza. Il sistema viene alimentato da pompe volumetriche, che
mantengono costante la quantità distribuita in funzione della velocità di avanzamento.
Evitare odori e perdite di ammoniaca.
Le migliori tecniche di distribuzione per massimizzare la capacità fertilizzante e per controllare i
processi di volatilizzazione dell’ammoniaca e di lisciviazione dei nitrati sono quelle che limitano il
tempo di esposizione e le superfici di contatto tra il liquame e l’atmosfera.
La scelta deve seguire differenti approcci in relazione al fatto che la coltura sia presente (prato o in
copertura) o meno (terreno nudo) durante l’applicazione stessa. Nel primo caso, anche se la
presenza della vegetazione ostacola sempre la distribuzione, l’applicazione rasoterra e
l’incorporazione sottosuperficiale sono considerate buone tecniche di distribuzione dal momento
che riducono le emissioni e allargano il periodo anche in epoche primaverili ed estive. In assenza di
coltura, l’aspetto fondamentale è l’incorporazione che può essere differita dalla distribuzione e
abbinata con le lavorazioni del terreno, oppure effettuata in contemporanea attraverso una
distribuzione sottosuperficiale o iniezione profonda.
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