Effetto della copertura del suolo e delle lavorazioni sui parametri fisico chimici del suolo

Farmers around the world have adopted conservation agriculture (CA) to protect soil, improve sustainability, and increase farm revenues. Despite these known benefits, inconsistent reports on the short-term results of CA discouraged its adoption in European agrosystems. To explore this topic in this Doctoral Project, studies were performed to determine the effects of different tillage intensity–soil covering combinations during the transition from conventional agriculture to CA. The starting hypothesis purported that the combination of reduced tillage systems and cover crop tillage radish (TR) can reduce the short-term drawbacks of CA and promote soil function and fertility. To test this hypothesis, a three-year experiment in the low-lying Venetian plain (Northern Italy) was undertaken. It combined three tillage intensities (conventional tillage (CT), minimum tillage (MT), no tillage (NT)) with three winter soil coverages (bare soil (BS), TR, winter wheat cover crop (WW)). The first phase evaluated the effects of the treatment combinations on soil physical properties. Results indicated that despite decline of some measures due to reduced tillage, the strategy enhanced soil physics. Specifically, hydraulic conductivity was four time higher under NT, if compared with other treatments. In the short term, cover crop WW increased physical soil parameters moderately, whereas TR showed negligible effects. The evidence demonstrated that CA effects require several soil physical parameters to be carefully selected and monitored while considering sampling time and resolution. The second phase measured overall system sustainability by using a multivariate approach to calculate a Relative Sustainability Index (RSI) from a dataset of sustainability indicators. The manoeuvre showed that reduced tillage systems (NT, in particular) had the highest RSI values (+42% and 13% if compared to CT and MT respectively), but their yields were also especially prone to adverse biotic and meteorological conditions. Cover crop effects were limited, although WW tended to a positive RSI. A third phase of research was designed to expand the limited TR results observed in the earlier phases. A two-year plot experiment was set up to evaluate several effects: seeding date (July, August, September, October) on TR development, TR effects on soil physical parameters, and TR frost sensitivity. White mustard was used as a comparison CC to assess the relative impact of TR; white mustard is well adapted to the agrosystem of Northern Italy and known to be killed in winter. The results from this phase showed that even when cover crop effects seemed limited, September-seeded TR and white mustard reached adequate development and provided some of the expected ecosystem services. In conclusion, tillage intensity was the principal driver of results. The reduced tillage system, and NT in particular, seemed to have the potential to increase environmental and economic sustainability, even when it resulted as more susceptible to adverse conditions. Even though the size of the CC effect was limited, proper management can still provide soil benefits and ecosystem services. Careful selection of indicators seemed critical to assess CA effects correctly

La protezione del suolo, l’aumento della sostenibilità e del reddito degli agricoltori hanno contribuito ad un’ampia diffusione dell’agricoltura conservativa (CA). Tuttavia, in Europa l’adozione della CA è limitata, scoraggiata dai risultati mediocri ottenuti nel breve periodo. Il principale obiettivo di questa Tesi di Dottorato è di determinare, gli effetti combinati della riduzione delle lavorazioni e dell’introduzione di cover crops, nella fase di transizione da agricoltura convenzionale a conservativa. Si è ipotizzato che la combinazione di lavorazioni ridotte e il tillage radish come cover crop potesse minimizzare gli effetti indesiderati nella fase di transizione e, contestualmente, promuovere la fertilità e la funzionalità del suolo. Per verificare questa ipotesi, è stata condotta una prova sperimentale triennale, nella bassa pianura veneta. Essa consisteva nella combinazione di tre intensità di lavorazione del suolo (lavorazioni convenzionali (CT), minima lavorazione (MT), e semina su sodo (NT)) con tre diverse gestioni della copertura del suolo durante l’inverno (suolo nudo (BS), cover crop di tillage radish (TR), cover crop di frumento (WW)). In primo luogo, si è cercato di determinare gli effetti dei trattamenti sulle proprietà fisiche del suolo. Non tutti i parametri osservati hanno beneficiato dell’adozione della CA; tuttavia, si è riscontrato un miglioramento significativo di alcuni di essi nei regimi a lavorazioni ridotte. In particolare, la conduttività idraulica è risultata quattro volte maggiore in NT, se comparata agli altri trattamenti. Nel breve periodo, inoltre, sono stati osservati dei modesti benefici legati all’adozione di WW, mentre TR non ha prodotto effetti significativi. Questi risultati hanno dimostrato che per valutare correttamente la CA è necessario monitorare diversi parametri fisici del suolo, selezionandoli attentamente tenendo conto delle tempistiche di campionamento e della risoluzione degli strumenti. In seguito, è stata misurata la sostenibilità complessiva del sistema, applicando l’analisi multivariata a una serie di indicatori di sostenibilità, ottenendo così un indice di sostenibilità relativa (Relative Sustainability Index - RSI). I sistemi a lavorazione ridotta e in particolare NT hanno riportato i valori più alti di RSI (+42% rispetto a CT e +13% rispetto a MT), anche se le rese si sono dimostrate più sensibili alle avversità, sia biotiche che meteorologiche. L’effetto delle cover crop è risultato limitato, ma si è osservata una tendenza positiva associata all’adozione di WW. In ultimo, visti i modesti risultati legati all’introduzione di TR, si sono valutati gli effetti dell’epoca di semina (luglio, agosto, settembre, ottobre) sullo sviluppo di questa cover crop, i suoi effetti su parametri fisici del suolo e sulla sua sensibilità al gelo, attraverso un esperimento parcellare biennale. Per un’adeguata valutazione dei risultati ottenuti in TR, la si è confrontata con la senape bianca: una cover crop ben adattata all’agroecosistema del Nord Italia e sensibile al gelo. L’entità degli effetti osservati è stata limitata, tuttavia le cover crop seminate in settembre hanno raggiunto uno sviluppo adeguato, apportando alcuni dei servizi ecosistemici attesi. Concludendo, i risultati ottenuti sono stati influenzati principalmente dalle lavorazioni. I sistemi a lavorazioni ridotte e in particolare NT hanno il potenziale per incrementare la sostenibilità ambientale ed economica delle aziende agricole, anche se sembrano più sensibili alle avversità. L’effetto delle cover crop si è dimostrato modesto, nondimeno se gestite correttamente, possono apportare benefici e servizi ecosistemici. Per una corretta valutazione di CA, è fondamentale un’attenta selezione degli indicatori da osservare.