FERTILIZZANTI TRADIZIONALI E NON A PRONTO EFFETTO A
CONFRONTO: RISPOSTA PRODUTTIVA E QUALITATIVA IN
FRUMENTO DURO
Fabio Stagnari, Stefano Speca
e Michele Pisante
Centro di Ricerca e Formazione in
Agronomia e Produzioni Vegetali
Agronomy and Crop Sciences
Research and Education Center
XXXIX Convegno SIA, Roma 20-22 Settembre 2010
N:
elemento determinante per la produzione e la qualità
della granella del frumento duro (Gauer et al., 1992;
Ehdaie and Waines, 2001).
Disponibilità azotate nel suolo (conseguenti a fertilizzazioni):
• forte effetto su LAI e LAD (Langer and Liew, 1973),
indici frequentemente e strettamente associati con
la produzione finale di granella (Slafer and Savin,
1994)
• inducono accumulo di biomassa e N nella pianta
• influenzano componenti della produzione > resa
areica
• migliorano la qualità della granella (contenuto
proteico, contenuto in glutine, qualità del glutine….)
Efficienza d’uso dell’azoto nella produzione cerealicola:
< al 50% (Malhi et al., 2001, 2009; Chien et al., 2009)
alcune stime intorno 33% (Raun and Johnson, 1999)
Perdite:
denitrificazione
runoff
volatilizzazione
lisciviazione
Aspetti negativi sull’ambiente
Minore ritorno economico dall’utilizzo degli inputs fertilizzanti
N: ridotta efficienza d’uso principalmente per scarsa sincronizzazione del
rilascio con le richieste della coltura
•epoche di distribuzione non appropriate
•dosaggi irrazionali (commerciali)
•scarsa conoscenza della fisiologia della coltura per singolo ambiente
•tecniche di applicazione non sempre efficienti
•forma chimica del fertilizzante azotato (cond. amb.)
Migliorare efficienza d’uso dell’azoto e ridurre le perdite dell’elemento nell’ambiente
(Englesjord et al., 1997).
Fertilizzanti a “lento rilascio” o “rilascio controllato” dell’N
Ritardano la disponibilità iniziale di N o estendono il periodo di continua
disponibilità, attraverso una varietà di meccanismi (Waddington, 1990; Shoji et al.,
1991; Goertz, 1991; Mao et al., 2005)
2 gruppi principali
composti a bassa solubilità
fertilizzanti ricoperti o incapsulati
Altri: (N stabilizzatori o bio-inibitori), non propriamenti prodotti a lento
rilascio, riducono le perdite di N rallentando la trasformazione dell’N nelle
sue diverse forme
Degradabili microbiologicamente (urea-formaldeide, urea-aldeidi):
fertilizzanti a lento rilascio
Ricoperti o incapsulati (sulfuri, polimeri..):
fertilizzanti a rilascio controllato
N stabilizzatori o bio-inibitori:
inibitori della nitrificazione, inibitori della nitrificazione e dell’ureasi (Trenkel, 2007)
Fertililizzanti a rilascio controllato (incapsulati con polimeri) molto promettenti
Polimeri sono duraturi (generalmente) ed esibiscono un rilascio consistente
dell’azoto, soprattutto prevedibile quando i regimi termici e idrici possono essere
stimati
Diversi studi riportano benefici dall’utilizzo di fertilizzanti azotati
“non convenzionali” in termini di aumento della produttività delle
colture e efficienza d’uso dell’N
colture orticole in diverse condizioni pedo-climatiche (Pasda et al. 2001)
riso (Carreres et al. 2003; Majumdar et al., 2000)
mais irriguo (Delgado and Mosier, 1996; Linzmeier et al., 2001; Shoji et al.,
2001; Majumdar et al., 2002)
prati e pascoli permanenti (Macadam et al., 2003; Zaman et al., 2009) e di
NH3 (Zaman et al., 2009) con riduzione di emissioni di N2O
avvicendamenti riso–frumento (Pathak et al. 2003) con riduzione di
emissione di CH4
piante arboree (Walker and Huntt, 1999; Fernández-Escobar et al., 2004;
Oliet et al., 2004; Girardi et al., 2005)
Altri studi hanno evidenziato una risposta non positiva dall’utilizzo
di fertilizzanti azotati “non convenzionali” (Cartagena et al., 1995;
Diez et al., 1997; Guertal, 2000)
Inconsistenza dei risultati dovuta alla variabilità dei tassi di rilascio
dell’azoto, influenzati dalle caratteristche dei fertilizzanti, proprietà del
suolo e condizioni climatiche (Powlson et al., 1992; Sanaa et al., 1992)
N da IBDU, rilasciato in seguito ad idrolisi, dipendente da umidità e
temperatura del suolo, in suoli acidi il rilascio è più rapido (Trenkel, 2007)
rilascio di N da fertilizzanti ricoperti dipende da umidità,
temperatura con tasso di rilascio doppio ogni 10 °C in più
1990), o del 20% da 30 a 40 °C (Huett e Gogel 2000)
ma anche da
(Kochba et al.
fertilizzanti N stabilizzatori N è protetto da lisciviazione e denitrificazione,
ma immobilizzato da fattori biotici e abiotici, in quantità variabili con il tipo
di suolo (Gioacchini et al. 2006) - 70% in suoli argillosi, circa 0% nei
sabbiosi
Obiettivi della Ricerca
Efficacia agronomica di fertilizzanti azotati “non a pronto
effetto” in frumento duro:
dinamica di accumulo della biomassa
dinamica di accumulo dell’N
risposta produttiva
risposta qualitativa
Metodologia sperimentale
prove di pieno campo in due annate: 2008–2009; 2009–2010
località: campo didattico-sperimentale Univ. di Teramo (42° 43’ N;
13° 52’ E; 80 m s.l.m.; esposizione NE), media collina
disegno sperimentale: blocchi randomizzati, 4 repliche
frumento duro (Grecale) parcelle di 18 m2 (2.25 x 8 m)
semina: 7/12/2008 e 1/12/2009
raccolta: 24/6/2009 e 25/6/2009
2008–2009: coltura precedente orzo
2009–2010 : coltura precedente girasole
Preparazione del terreno: rippatura + erpicatura
Tecnica di semina: seminatrice meccanica a 12 file di 0.17 m, 350
semi m−2
Tesi allo studio
Tesi
N
(kg ha-1)
N f.c.
(%)
f.c.
(kg ha-1)
Epoca
applicazione
-
-
-
-
18-46 + urea
36 + 92
18 + 46
200 + 200
semina+ copertura
18-46 + nitrato amm.
36 + 92
18 + 26
200 + 354
semina+ copertura
fosfactyl + sulfammo ½ dose 6 + 46
3 + 23
200 + 200
semina+ copertura
18-46 + sulfammo
36 + 92
3 + 23
200 + 610
semina+ copertura
18-46 + sulfammo ½ dose
36 + 46
18 + 23
200 + 200
semina+ copertura
non fertilizzato
Fosfactyl D-Coder: MPPA + Protezione D-coder
Sulfammo MeTA: Doppia membrana MeTA + MPPA
concimazione in copertura: unico intervento accestimento (growth stage 2 (27)
scala BBCH) (fine febbraio)
Caratteristiche fisico-chimiche del suolo
Pa r am e tr o
Va lo re
Sa b b ia (% )
29
L im o (% )
33
Arg illa (% )
38
R e a zio ne (1 :2 .5 ) p H
7 .9 3
C o n du cib ilità e le ttrica m S
0 .4 98
C a lca re to ta le (% )
2 4 .2
So s ta n za o rg a nic a (% )
1 .1
N m in e ra le (g /K g N )
0 .3 4
P 2 O 5 a ssim ila b ile (m g/K g P 2 O 5 )
6 3 .0
K sca m b iab ile (mg /Kg K)
115
C u tota le (mg /Kg C u )
2 3 .5
Z n to ta le (m g/K g Z n )
57
C o tota le (mg /Kg C o )
29
B so lu b ile (m g /Kg B )
0 .3 9
M n to ta le (m g /Kg M n )
414
C /N
37
C SC (m e q)
1 6 .67
Andamenti termo-pluviometrici nelle due annate
2009
2010
T max
T min
80
T max
90
°C
T min
25
°C
70
20
15
40
10
30
20
5
10
T °C
60
50
30
mm
°C
°C
25
80
precipitazioni (mm)
90
Pioggia
mm
70
20
60
50
15
40
10
30
20
5
10
mese
0
mese
giu-10
mag-10
apr-10
mar-10
feb-10
gen-10
0
dic-09
giu-09
mag-09
apr-09
mar-09
feb-09
gen-09
dic-08
nov-08
0
nov-09
0
T °C
Pioggia
precipitazioni (mm)
100
30
100
Rilievi
Valutazione strategia di gestione dell’ N
Dati produttivi
Indicatori di
disponibilità
Indicatori di
rischio
ambientale
•Biomassa epigea
•Resa areica
•Qualità granella (% N su s.s.,
caratt.tecnologiche)
•Colore fogliare
•N pianta intera e vari organi
•Sviluppo della coltura
•N lungo il profilo del suolo
•Bilancio
Risultati
GIORNI GIULIANI A DETERMINATI STADI FENOLOGICI
PER LE TESI ALLO STUDIO
Anthesis complete
(BBCH 69)
Early milk
(BBCH 73)
Early drought
(BBCH 83)
Cariopsis hard
(BBCH 89)
non fertilizzato
18-46 + urea
18-46 + nitrato amm.
fosfactyl + sulfammo ½ dose
18-46 + sulfammo
18-46 + sulfammo ½ dose
126
129
129
129
130
129
132
135
135
135
136
132
148
148
148
148
149
148
160
160
160
161
162
160
2010
non fertilizzato
129
136
152
163
18-46 + urea
132
139
152
163
18-46 + nitrato amm.
fosfactyl + sulfammo ½ dose
18-46 + sulfammo
18-46 + sulfammo ½ dose
132
132
133
139
139
140
152
152
153
132
139
152
163
164
165
164
2009
DINAMICA DELL’ACCUMULO DELLA BIOMASSA EPIGEA, g m-2
I simboli rappresentano la media ± e.s. per n = 4 repliche indipendenti
non fertilizzato
18-46 + urea
fosfactyl + sulfammo 1/2
dose + sulfammo
18-46
18-46 + nitrato amm.
18-46 + sulfammo 1/2 dose
1300
2009
1200
1200
1100
1100
1000
1000
900
900
S. secca (g/m2)
S. secca (g/m 2)
1300
800
700
600
500
2010
800
700
600
500
400
400
300
300
200
200
5/5 12/5 19/5 27/5 4/6 13/6 18/6
7/5 14/5 21/5 29/5 6/6 14/6 20/6
DINAMICA DELL’ACCUMULO DELLA S.S. NELLE SPIGHE, g m-2
I simboli rappresentano la media ± e.s. per n = 4 repliche indipendenti
non fertilizzato
18-46 + urea
fosfactyl + sulfammo 1/2
dose + sulfammo
18-46
18-46 + nitrato amm.
18-46 + sulfammo 1/2 dose
700
700
2010
600
600
500
500
Spighe (g/m2)
Spighe (g/m2)
2009
400
300
400
300
200
200
100
100
5/5 12/5 19/5 27/5 4/6 13/6 18/6
7/5 14/5 21/5 29/5 6/6 14/6 20/6
DINAMICA DELLA CONCENTRAZIONE DI AZOTO NEI CULMI, g 100g-1
I simboli rappresentano la media ± e.s. per n = 4 repliche indipendenti
non fertilizzato
18-46 + urea
fosfactyl + sulfammo 1/2
dose + sulfammo
18-46
18-46 + nitrato amm.
18-46 + sulfammo 1/2 dose
1
1
2009
0.8
N (g/100g)
0.8
N (g/100g)
2010
0.6
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
5/5 12/5
19/5
27/5
4/6
13/6
7/5 14/5
21/5
29/5
6/6
14/6
DINAMICA DELLA CONCENTRAZIONE DI AZOTO NELLE FOGLIE, g 100g-1
I simboli rappresentano la media ± e.s. per n = 4 repliche indipendenti
non fertilizzato
18-46 + urea
fosfactyl + sulfammo 1/2
dose + sulfammo
18-46
18-46 + nitrato amm.
18-46 + sulfammo 1/2 dose
4
4
2009
3
N (g/100g)
3
N (g/100g)
2010
2
2
1
1
5/5 12/5
19/5
27/5
4/6
13/6
7/5 14/5
21/5
29/5
6/6
14/6
DINAMICA DELLA CONCENTRAZIONE DI AZOTO NELLE SPIGHE, g 100g-1
I simboli rappresentano la media ± e.s. per n = 4 repliche indipendenti
non fertilizzato
fosfactyl + sulfammo 1/2 dose
18-46 + urea
18-46 + sulfammo
18-46 + nitrato amm.
18-46 + sulfammo 1/2 dose
2.5
2009
2.5
2
N (g/100g)
2
N (g/100g)
2010
1.5
1.5
1
1
5/5 12/5
19/5
27/5
4/6
13/6
7/5 14/5
21/5
29/5
6/6
14/6
Componenti la resa e produzione di granella al 12% di umidità
Spighe
n° m-2
Lunghezza
spighe (cm)
Cariossidi
per spiga
Peso 1000
semi (g)
Produzione
(t ha-1)
2009 2010
2009 2010
2009 2010 2009 2010
2009 2010
non fertilizzato
205c 192d
7.0c
6.0c
30d 19e
39
38
2.5c 1.5e
18-46 + urea
279b 274c
7.2bc 7.1b
35c 24c
40
39
4.6b 2.6d
18-46 + nitrato amm.
299ab 270c
7.2bc 7.1b
36c 22d
40
40
4.5b 2.5d
fosfactyl + sulfammo ½ dose 304a 278c
7.6a 6.9b
39ab 25c
39
39
4.9a 3.0c
18-46 + sulfammo
318a 321a
7.6a 8.0a
41a 39a
40
39
5.0a 5.0a
18-46 + sulfammo ½ dose
305a 305b
7.4ab 7.8a
38b 35b
39
38
4.8a 4.1b
Trattamento
sperimentale
F test
**
**
**
**
**
**
n.s. n.s.
**
**
CV %
4.8
2.9
2.1
3.2
4.2
4.7
2.4. 1.1
4.3
6.0
Significatività al test F dopo ANOVA: ns, non significativo; *, significativo per P < 0.05; **, significativo per P
< 0.01.
Parametri qualitativi: proteine, glutine, fibra, ceneri e peso ettolitrico
Tesi
Proteine
(%)
2009
Glutine
(%)
2010 2009
Fibra
(%)
2010 2009 2010
Ceneri
(%)
P.E.
kg hl-1
2009 2010
2009 2010
non fertilizzato
13.9c 11.3e
9.7e
3.9a 3.9a
2.0
2.0
78.7 78.4
18-46 + urea
14.6b 13.7cd 11.6b 10.4d
2.8b 2.9b
1.9
2.0
76.8 78.2
18-46 + nitrato amm.
14.5b 13.1d
11.7b 10.2d
2.8b 2.9b
2.0
1.9
77.9 78.3
fosfactyl + sulfammo ½ dose 14.5b 14.3bc 11.5b 11.1c
2.9b 2.9b
2.0
1.9
77.7 77.1
11.0b
18-46 + sulfammo
15.8a 16.0a
12.7a 12.6a
3.1b 3.1b
2.0
1.9
76.8 77.2
18-46 + sulfammo ½ dose
14.3b 14.5b
11.4b 11.8b
3.0b 2.9b
2.0
2.0
77.5 77.9
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
2.5
5.4.
2.0.
2.5.
F test
**
**
*
**
CV %
3.9
3.0
4.7
2.2
*
*
12.7 13.0
Significatività al test F dopo ANOVA: ns, non significativo; *, significativo per P < 0.05; **, significativo per P
< 0.01.
Parametri qualitativi della granella: contenuto in elementi minerali
K
(mg/100g)
P
(g/100g)
2009 2010
2009 2010
non fertilizzato
480b 462b
0.51
18-46 + urea
498b 521a
0.52
18-46 + nitrato amm.
509b 494ab 0.50
Tesi
Fe
(mg/100g)
Zn
(mg/100g)
2009 2010
2009
2010
0.50a
2.71
2.68
3.73
3.92
0.50a
2.80
2.75
3.75
3.75
0.49abc 2.77
2.55
3.72
3.69
fosfactyl + sulfammo ½ dose 523ab 539a
0.51
0.49abc 2.81
2.61
3.70
3.54
18-46 + sulfammo
551a 547a
0.52
0.48bc
2.96
2.90
3.81
3.70
18-46 + sulfammo ½ dose
513b 492ab 0.50
0.47c
2.83
2.89
3.69
3.52
F test
*
*
n.s.
*
n.s.
n.s.
n.s.
n.s.
CV %
3.3
7.2
4.5
2.7
7.3.
14.7
.
6.3
11.
3
Significatività al test F dopo ANOVA: ns, non significativo; *, significativo per P < 0.05; **, significativo per P
< 0.01.
Conclusioni
tutte le tesi allo studio hanno evidenziato nel biennio di prove
vantaggi dall’applicazione dell’N con risultati produttivi anche doppi
e tripli rispetto al testimone e con incremento del contenuto proteico
di circa 4 punti percentuali
•dinamica di accumulo della biomassa epigea (s.s.)
i fertilizzanti a lento rilascio rispetto ai convenzionali hanno determinato un
maggiore accumulo, in particolare la tesi (18-46+sulfammo)
•dinamica di accumulo dell’N
rimobilizzazione lineare dagli organi della pianta (culmi e foglie) e
accumulo nella spiga, maggiore nelle tesi a lento rilascio
•risposta produttiva
notevolmente superiore nelle tesi a lento rilascio, +sink per m2
•risposta qualitativa
proteine fino al 16%, glutine fino al 12.7%; indifferenza sugli elementi
minerali
Grazie per l’attenzion