Questo campo coltivato in Pennsylvania, piantato con una miscela di colture di copertura di loglio annuale e trifoglio cremisi, è stato il sito di un esperimento per testare il nuovo sistema di raccomandazione dei fertilizzanti azotati. Credito:Charlie White/Penn State
I ricercatori del College of Agricultural Sciences di Penn State hanno sviluppato un componente importante di un nuovo sistema che i coltivatori di mais possono utilizzare per regolare le applicazioni di fertilizzanti azotati in base a misurazioni specifiche del sito delle colture di copertura e della materia organica del suolo.
Lo sviluppo è notevole perché mentre l'ampio uso di colture di copertura nelle rotazioni con il mais nell'ultimo decennio ha portato a riduzioni dell'inquinamento dei nutrienti e della sedimentazione, l'introduzione delle colture di copertura ha confuso il processo decisionale dei coltivatori in merito alla quantità di fertilizzante azotato da applicare per soddisfare le loro richieste di colture da reddito.
"Intorno al mondo, abbiamo molto inquinamento da azoto dall'agricoltura proveniente da fertilizzanti o dall'uso di letame, " ha detto il ricercatore Charlie White, assistente professore e specialista in estensione in fertilità del suolo e gestione dei nutrienti. "E non si tratta solo di cattiva gestione degli agricoltori. Molto ha a che fare con la mancanza di strumenti a disposizione degli agricoltori per prevedere con precisione la corretta quantità di azoto necessaria per le colture in un dato anno".
Il fattore complicante, Bianco ha aggiunto, è che in media, metà dell'azoto assorbito dalla coltura del mais proviene dalla mineralizzazione dell'azoto nella sostanza organica del suolo. Le cose si fanno ancora più complicate per gli agricoltori che utilizzano colture di copertura, perché la quantità di azoto mineralizzato dalle colture di copertura dipende dalla specie e da come viene gestita. Qualche volta, le colture di copertura trattengono persino l'azoto e potrebbero richiedere agli agricoltori di aumentare il fertilizzante per il successivo raccolto di mais.
Zack Sanders, tecnico di ricerca e dottorando, raccoglie un campione di terreno in un campo coltivato a copertura che verrà utilizzato per aiutare a sviluppare una raccomandazione di fertilizzante azotato per il successivo raccolto di mais. Credito:Charlie White/Penn State
Fino ad ora, è stato estremamente difficile prevedere quanta mineralizzazione si verificherà da quelle fonti, Lui ha spiegato, e poi tenere conto di tale mineralizzazione nella decisione di un agricoltore sulla quantità di fertilizzante da applicare.
"Il sistema di raccomandazione dell'azoto che abbiamo usato in passato è rozzo, " White ha detto. "Questo è un problema che gli agronomi, ambientalisti e agricoltori ne sono consapevoli da decenni. Riteniamo di aver fatto un passo importante verso la risoluzione del problema con un nuovo strumento di supporto alle decisioni che attribuisce la mineralizzazione dell'azoto alle colture di copertura e alla materia organica del suolo".
Il sistema, che include un prototipo di interfaccia online disponibile per agricoltori e agronomi da testare su questo sito Web, incorpora modelli biogeochimici che prevedono il contributo della mineralizzazione dell'azoto nel sostenere la resa del mais. I modelli sono progettati specificamente per utilizzare misurazioni del suolo e delle colture di copertura facilmente accessibili agli agricoltori e agli agronomi, compresa la concentrazione di materia organica nel suolo, tessitura del suolo e contenuto di azoto nella biomassa delle colture di copertura.
I ricercatori hanno calibrato i modelli per prevedere la resa di mais non fertilizzato utilizzando un set di dati di 73 osservazioni compilato da nove esperimenti condotti in diversi siti in Pennsylvania. La ricerca ha incluso una serie di esperimenti sulle colture di copertura condotti nella Pennsylvania centrale e sudorientale dal 2011 al 2014 in fattorie commerciali e presso una stazione di ricerca della Penn State.
Collaboratori di agricoltori che applicano fertilizzante azotato al mais in un esperimento che testa il nuovo sistema di raccomandazione dei fertilizzanti in fase di sviluppo a Penn State. Credito:Zack Sanders/Penn State
Gli scienziati hanno campionato la biomassa delle colture di copertura in autunno al momento del picco di crescita e in primavera appena prima del termine, tagliando la biomassa fuori terra in ogni appezzamento. si sono asciugati, biomassa di colture tappezzanti pesata e misurata e concentrazioni di azoto. Sono stati prelevati da sei a otto campioni di carota di terreno da ciascun appezzamento e testato il contenuto di azoto.
I trattamenti delle colture di copertura sono stati piantati a fine estate e terminati nella primavera successiva, e il grano veniva piantato in ogni campo come raccolto estivo. La resa del grano di mais in parcelle divise non fertilizzate è stata quindi misurata in autunno. Le rese di mais dai trattamenti delle colture di copertura sono state utilizzate per calibrare il modello per prevedere l'apporto di azoto dai residui delle colture di copertura. I risultati della ricerca sono stati pubblicati di recente nel Giornale di Agronomia .
"Molte delle perdite di azoto che vediamo dai nostri sistemi agricoli si verificano perché non sappiamo quanto fertilizzante applicare all'inizio della stagione, " White ha detto. "Quindi, questo lavoro riempie un grosso buco nella scienza delle piante, scienze del suolo e agronomia in termini di capacità di prevedere meglio l'azoto che verrà fornito dai suoli e dai residui delle colture di copertura. Ci dà un'idea migliore della quantità di fertilizzante di cui potremmo effettivamente aver bisogno".
