Weeds in conservation agriculture. Biology, emergence dynamics and modelling to improve their control

La crescente attenzione da parte dell’opinione pubblica verso l’impatto che le attività produttive hanno sull’ambiente, ha reso improrogabile l’incentivazione a ridurre l’aggressività dei sistemi produttivi sull’ambiente. Anche il settore agrario, considerato una delle principali forze di trasformazione del territorio, è chiamato a predisporre programmi di produzione eco-compatibili. Le istituzioni e gli organismi nazionali e internazionali incoraggiano l’adozione di tecniche di agricoltura conservativa quale strumento per garantire la produzione agraria necessaria per far fronte alla domanda di cibo della popolazione in crescita e la difesa e il miglioramento della qualità delle risorse naturali. L’agricoltura conservativa nasce con l’intento di ridurre o eliminare le intense lavorazioni del suolo che hanno causato impoverimento, degradazione e perdita di terreno agrario a favore di una gestione più sinergica delle componenti dell’agroecosistema. Tuttavia uno dei problemi principali legati a questo tipo di sistema agronomico è rappresentato dalla gestione delle infestanti, la cui complessità è tale da costituire da costituire spesso un deterrente per gli agricoltori. La presenza delle piante infestanti è imputata essere la principale causa di danno economico per l’agricoltura a livello mondiale, sia in termini di calo di resa delle colture sia come costi sostenuti per il loro controllo. In un sistema agrario convenzionale il controllo delle malerbe è effettuato per mezzo di erbicidi e lavorazioni meccaniche del terreno che in modo sinergico riescono a mantenere il livello delle piante infestanti sotto la soglia di danno economico. In un sistema conservativo, per mantenere lo stesso livello di difesa delle colture è necessario aumentare il controllo chimico con conseguente aumento dei costi per l’azienda, rischi per la salute e danni ambientali. In questo scenario la gestione integrata delle malerbe gioca un ruolo cruciale per il raggiungimento di una maggiore sostenibilità ambientale, sociale ed economica delle produzioni agricole. In particolare, il ricorso a strumenti informatici quali i modelli previsionali della dinamica di emergenza delle malerbe in campo possono fornire utili indicazioni sui tempi, sui modi e sulla convenienza economica di un eventuale intervento di controllo. La presente ricerca nasce con lo scopo di fornire un quadro di conoscenze più ampio e approfondito su ciò che comporta l’applicazione di protocolli di agricoltura conservativa per il settore malerbologico. L’obiettivo principale che guida tutti gli studi svolti in questo lavoro di tesi è la calibrazione di un modello di previsione delle emergenze per ottimizzare il momento di intervento per il controllo delle infestanti in terreno non lavorato. Il modello oggetto di studio è AlertInf, un modello creato per i terreni lavorati che si basa sul concetto di Tempo Idrotermico. Secondo tale approccio la dinamica di emergenza è guidata da due principali fattori, che sono temperatura e potenziale idrico del suolo. I semi nel suolo accumulano tempo idrotermico per la germinazione secondo dei valori soglia di temperatura e potenziale idrico caratteristici per ogni specie. Il primo capitolo della tesi (Capitolo I) descrive gli esperimenti per la stima di queste soglie per le tipiche specie da sodo, Taraxacum officinale, Sonchus oleraceus, Senecio vulgaris, Conyza canadensis e Conyza sumatrensis, mettendo anche a confronto diversi metodi per la stima di tale parametro. Il secondo capitolo (Capitolo II) sottolinea l’importanza dell’acquisizione delle informazioni microclimatiche del suolo (temperatura e potenziale idrico) nella zona di germinazione dei semi. A tale fine, un esperimento di campo è stato predisposto per valutare l’entità dei cambiamenti di temperatura e umidità del suolo derivanti dalla non lavorazione del terreno. In particolare si è testato un sistema di sensori che permettesse la misurazione di temperatura e potenziale idrico negli strati più superficiali di suolo, essendo la superficie il luogo interessato dai processi di germinazione e crescita delle piante infestanti in un sistema conservativo. Ai fini della modellizzazione si è ritenuto fondamentale studiare la dinamica di emergenza di queste specie e allo stesso tempo, verificare se e come varia la dinamica di specie tipiche dell’ambiente arativo a seguito di un cambio di gestione agronomica. Uno studio è stato quindi condotto in ambiente controllato per testare l’effetto della profondità d’interramento dei semi e della lavorazione sulla quantità di piante emerse e sulla dinamica di emergenza (Capitolo III). Rilievi malerbologici stagionali sono stai eseguiti in tre aziende sperimentali del Veneto dal 2011 al 2013 in appezzamenti coltivati in modo convenzionale e conservativo per verificare le specie presenti nei due sistemi di gestione e le dinamiche di emergenza in campo (Capitolo IV) L’ultimo capitolo (Capitolo V) mostra la trasferibilità del modello AlertInf da mais a soia in gestione convenzionale. Un risultato che fa avanzare l’ipotesi di trasferibilità da un sistema agronomico convenzionale a conservativo. Con questo lavoro di tesi sono state poste le basi per la realizzazione di un modello di previsione delle emergenze delle infestanti in agricoltura conservativa, ma la realizzazione di un modello richiede approfondita conoscenza dei fattori coinvolti nella determinazione del fenomeno e accuratezza degli input, ed è stato evidenziato che molti sono ancora i problemi da risolvere e che ulteriore ricerca è necessaria