Sommario
La canapa industriale ha ricevuto l’attenzione nazionale da parte dei produttori dopo l’attuazione del Farm Bill statunitense del 2014 che ha riconosciuto l’importanza della canapa come potenziale coltura commerciale. Il cambiamento dello status giuridico ha spinto alla transizione degli acri coltivati a filari alla canapa in molti stati degli Stati Uniti, inclusa la Pennsylvania. Tuttavia, vi è una scarsità di informazioni riguardanti le varietà di canapa, le pratiche agronomiche come la gestione dei fertilizzanti e i metodi di produzione nei sistemi organici rigenerativi. I risultati della ricerca mostrano che la creazione di stand è fondamentale, soprattutto con le pratiche di non lavorazione. L’uso di strategie di non lavorazione senza alcuna misura di controllo delle infestanti può essere dannoso per la creazione di coltivazioni di canapa. La fertilizzazione con azoto fino a 150 kg ha–1 può aumentare la resa di fibre e semi. Le colture di copertura leguminose possono fornire azoto adeguato alla canapa senza fertilizzazione supplementare, come indicato da rese simili tra i tassi di azoto nei trattamenti che includevano veccia pelosa e pisello invernale. Sebbene la densità della canapa fosse bassa nel trattamento delle colture di copertura senza lavorazione, una maggiore resa di fibre liberiane per stelo ha aumentato significativamente la resa totale delle fibre, rendendola paragonabile ai trattamenti di lavorazione convenzionali. Ciò suggerisce che le colture di copertura possono essere considerate un investimento positivo per la produzione di canapa. Sebbene Santhica-27 sia stata piantata per la produzione di fibre, la resa dei semi di questa varietà era paragonabile a quella di Earlina 8FC, una cultivar da seme. I risultati hanno mostrato che entrambi i tipi di canapa sono più adatti a un sistema di lavorazione convenzionale nel nord-est degli Stati Uniti. Una volta completamente stabilizzata, la canapa produce una fitta chioma impenetrabile alla luce solare. Ciò elimina le erbe infestanti, che sono una considerazione importante per la produzione biologica. Abbiamo osservato l’effetto di soppressione delle infestanti della canapa solo con la lavorazione convenzionale. La creazione di una superficie priva di erbacce dopo la raccolta della canapa è favorevole alla coltivazione di colture a cereali piccoli come il grano e l’orzo. Nel complesso, sia le cultivar di canapa da seme che quelle da fibra potrebbero non essere adatte alla produzione biologica senza lavorazione e la resa può essere aumentata con l’integrazione di azoto se non sono presenti colture di copertura.
1. Canapa industriale
La canapa industriale è un tipo di Cannabis sativa L., designato dall'USDA con una concentrazione inferiore allo 0.3% di tetraidrocannabinolo (THC) in qualsiasi parte della pianta, compresi i semi e tutti i suoi derivati. Questo è diverso dalla marijuana medica o ricreativa, che contiene più dello 0.3% di THC. La marijuana medica o ricreativa non può essere prodotta con un permesso per la canapa.
Morfologicamente è una coltura annuale. Produce fiori maschili e femminili su piante separate (dioiche) e cresce fino a 6 m di altezza. Gli steli di canapa sono eretti, cavi e sottili. Un'altra caratteristica notevole è la struttura delle foglie palmate. I principali composti chimici come i terpenoidi e i cannabinoidi vengono biosintetizzati nell'infiorescenza. La coltura è sensibile al fotoperiodo ed è tipicamente una pianta a giorno corto. La canapa risponde bene agli elevati livelli di CO2 e di temperatura nel contesto degli attuali scenari di cambiamento climatico ed è una coltura efficiente dal punto di vista idrico.
2. Storia e usi
Storicamente, l’uso della canapa può essere fatto risalire alla Cina del Paleolitico, dove la sua fibra veniva filata in un filo utilizzabile quasi 50,000 anni fa. Si ritiene che nel XVI secolo sia stato portato in Europa per produrre semi e fibre (USDA-ERS, 16). La canapa da fibra è stata documentata anche in Cile nel 2019. Da lì fu portata negli Stati Uniti nordorientali per la coltivazione e infine si diffuse in Virginia (1545) e in altri stati come Kentucky, Missouri, Kansas e Illinois tra il 1775 e il 1840 (USDA-ERS , 1860). La canapa veniva utilizzata principalmente per produrre tessuti per vele per la marina statunitense
Dopo che il Congresso degli Stati Uniti approvò il Marijuana Tax Act nel 1937, la coltivazione della canapa si ridusse a zero fino al 1958. Inoltre, il Controlled Substance Act del 1970 limitò la coltivazione di tutti i tipi di canapa fino al 2014. Dopo che il Farm Bill statunitense del 2014 riconobbe l’importanza della canapa come una potenziale coltura commerciale, l’industria della canapa ha iniziato a rinascere dal suo coma (Cherney e Small, 2016). L'Hemp Farming Act del 2018 ha rimosso legalmente la canapa industriale dalla categoria delle sostanze controllate "Schedule 1" e ha consentito che il raccolto venisse coltivato come coltura commerciale. Di conseguenza, il numero di acri utilizzati per la produzione di canapa è aumentato da zero nel 2013 a 90,000 acri nel 2018 (Mark et al., 2020).
Quasi tutte le parti della pianta di canapa sono utili per scopi industriali (Fig. 1). Gambo e semi sono considerati i principali prodotti commerciali. Gli steli contengono uno strato esterno di corteccia o floema chiamato "fibra liberiana" e un nucleo legnoso interno chiamato "hurd". La fibra liberiana può essere utilizzata nelle industrie tessili per abbigliamento, scarpe, borse e pannolini e per applicazioni quali edilizia, carta, stuoie, corde, materiali isolanti e di rinforzo. Hurd è un ingrediente eccellente per terricci, compost, riempitivo idroponico, lettiere per animali, pacciame, prodotti assorbenti, canapa, pannelli di fibra e ha centinaia di altri usi. L'olio può essere estratto dai semi di canapa per essere utilizzato per cucinare, prodotti di bellezza, lubrificanti, colori ad olio, carburante e vernici, mentre l'intero nocciolo può essere utilizzato per farina commestibile, birra, mangimi per animali, prodotti da forno e prodotti lattiero-caseari. Le foglie di canapa possono essere utilizzate per produrre compost e lettiere per animali. Indirettamente, la canapa fornisce servizi ecosistemici aggiungendo materia organica e sequestrando il carbonio nel suolo, proteggendo il suolo dall’erosione e preservando le risorse naturali come foreste e acqua.
3. Pratiche sul campo per la canapa biologica
I prodotti chimici di sintesi non sono ammessi nell'agricoltura biologica. Fortunatamente, la canapa richiede meno sostanze chimiche sintetiche rispetto ad altre colture a filari come mais e soia. I coltivatori possono eliminare gli erbicidi e altre costose misure di controllo delle infestanti dal loro inventario perché la canapa è un raccolto più agevole e produce rapidamente una fitta chioma che sopprime le erbacce. Questo lo rende una scelta perfetta per la produzione biologica. Le considerazioni chiave per una produzione di canapa di successo sono la scelta di una cultivar di canapa adatta, il metodo di semina, la gestione dei fertilizzanti, la gestione dei parassiti, la raccolta, la macerazione, la lavorazione (facoltativa), le opportunità di mercato e le rotazioni delle colture.
4. Clima e suolo
La canapa è adattata a terreni ben drenati con un pH compreso tra 6.0 e 7.5 (Univ. Wisc. Extension, 2020). L'umidità del suolo è fondamentale per una fibra di buona qualità perché la decorticazione può essere influenzata dal contenuto di umidità dello stelo (comm. pers. Ken Meyer). La canapa preferisce climi miti e subtropicali con temperature superiori a 45°F per la germinazione e 65°F per la crescita. Senza irrigazione sono essenziali almeno da 635 a 890 mm (da 25 a 35 pollici) di pioggia annua. La canapa è una coltura eliofila, il che significa che sono essenziali più di 6 ore di luce solare giornaliera (Univ. Wisc. Extension, 2020).
5. Conoscere il tipo di crescita
Esistono centinaia di cultivar di canapa sul mercato selezionate per la produzione di fibre o semi negli Stati Uniti. Scegliere la cultivar giusta per la propria attività agricola è fondamentale. Dipende anche dall'ambiente e dal livello di fertilità del tuo campo. Ad esempio, la canapa da seme richiede tipicamente meno azoto (N) e gradi-giorno di crescita più lunghi rispetto alla canapa da fibra. Anche le opportunità di mercato e la disponibilità di impianti di lavorazione dovrebbero essere prese in considerazione prima della selezione della varietà.
6. Piantare la canapa
Non sono stati sviluppati né sono prontamente disponibili vasi specifici per la piantagione di canapa. Un metodo comune per piantare la canapa è la perforazione utilizzando le impostazioni del sorgo poiché ha una dimensione del seme simile a quella della canapa. Allo stesso modo, per la semina è possibile utilizzare una seminatrice a spaglio. La lavorazione del terreno è il metodo convenzionale per preparare un campo alla semina. Per una corretta germinazione preparare un letto di semina fine con operazioni primarie (versoio o aratro a scalpello) e secondarie (disco o motocoltivatore). Si consiglia di livellare la superficie del terreno prima della semina. Nel nord-est, la canapa può essere piantata tra metà maggio e metà giugno per la canapa da fibra e da inizio maggio a inizio giugno per la canapa da seme. La velocità di semina della canapa da fibra è normalmente maggiore rispetto alla varietà da seme perché può essere piantata densamente. La Fig. 4 mostra la densità di semina ottenuta con una velocità di semina di 75 e 35 libbre/acro rispettivamente per i tipi di canapa da fibra e da seme. La canapa da seme può richiedere una spaziatura tra le file più ampia per massimizzare la produzione di semi (> 7.5 pollici), mentre la canapa da fibra può essere coltivata a spaziature più strette.
Tabella 1. Informazioni sulla semina per tipi di canapa da fibra e da seme.
La canapa no-till (NT) non ha avuto successo rispetto ai sistemi coltivati (CT) a Kutztown, Pennsylvania (Fig. 4). Sia la densità dei semi che quella delle fibre era significativamente inferiore in NT rispetto a quella in CT con o senza coltura di copertura nel sistema. Ciò può essere attribuito alla forte pressione delle infestanti e agli spessi residui superficiali che risultavano impenetrabili per le piantine di canapa. La mancanza di ulteriori ricerche e informazioni limitate sulla produzione di canapa biologica senza lavorazione continua a rappresentare una sfida.
7. Gestione dei fertilizzanti
I fabbisogni nutrizionali della canapa in un terreno tipico dovrebbero essere determinati mediante un test del terreno. Le raccomandazioni per NPK possono essere diverse per la canapa da seme e da fibra e dipendono dall’assorbimento totale di N da parte della coltura. La canapa risponde bene ai fertilizzanti supplementari e la resa della biomassa e dei semi può essere aumentata aumentando le dosi di N (Fig. 5). Una ricerca condotta a Kutztown, Pennsylvania, ha dimostrato che le colture di copertura leguminose come la veccia pelosa e il pisello invernale possono fornire tutto l'N richiesto per la canapa, eliminando la necessità di una fonte esterna di N. Senza una coltura di copertura, applicazione basale di 100 e 150 kg N ha –1 rispettivamente per la canapa da seme e da fibra, era ottimale per la crescita e la produzione di biomassa (Fig. 6). Il P e il K possono essere applicati a 30-40 e 20-30 kg ha–1 per una nutrizione equilibrata. La farina di sangue (13:1:0.6 NPK) e il compost (2:0.5-1:2 NPK) sono ottimi fertilizzanti organici. La fertilizzazione potrebbe non essere efficace per la canapa su sodo poiché sia le varietà di semi che quelle di fibra non hanno risposto all’applicazione di N (Fig. 6). Ciò è dovuto principalmente alla bassa densità di stand (sezione 6). Le infestanti possono trarre beneficio dall'applicazione di N se sono dominanti.
8. Gestione delle infestanti
Le erbe infestanti rappresentano una delle principali preoccupazioni per i coltivatori biologici. Gestire le erbe infestanti durante le prime fasi di crescita del raccolto è estremamente impegnativo per i produttori che praticano la lavorazione su metodo no-till. La biomassa della canapa, compresi stelo e semi, può diminuire con l’aumento della pressione delle infestanti (Fig. 7a). Al contrario, la canapa può essere utilizzata come coltura più agevole poiché può ridurre significativamente la biomassa delle erbe infestanti, in particolare le infestanti a foglia larga (Fig. 7b). La biomassa di canapa pari a 4 Mg ha–1 o superiore può efficacemente sopprimere le erbe infestanti, come si vede in condizioni di lavorazione, mentre le erbacce possono essere problematiche se la resa della biomassa di canapa non raggiunge quel livello. Nel trattamento con lavorazione convenzionale, indipendentemente dai livelli di fertilizzazione con azoto, la quantità di biomassa delle erbe infestanti era significativamente inferiore rispetto al trattamento senza lavorazione (Fig. 8). Ciò suggerisce che la lavorazione del terreno è importante per l’impianto della canapa (sezione 6) e la successiva soppressione delle infestanti. Poiché ha un elevato potenziale di soppressione delle infestanti, l’inclusione della canapa in una rotazione delle colture può esaurire la banca dei semi di infestanti nel terreno. Le colture di cereali piccoli come il grano, l'avena, l'orzo, il grano saraceno e il triticale possono trarre vantaggio da una bassa banca di semi di erbe infestanti in una rotazione delle colture con la canapa.
Gestione degli insetti nocivi
Gli insetti e gli acari possono avere un impatto drammatico sulla resa e sulla qualità della canapa industriale in diversi tipi di agroecosistemi. Piralide del mais europeo (Ostrinia nubilalis), verme del mais del Colorado (Helicoverpa zea), piralide della canapa eurasiatica (Grapholita delineana), tripidi, afidi della cannabis (Phorodon cannabis), cavallette, coleotteri giapponesi (Popillia japonica), cicaline (ad es. Graphocephala versuta e Agallia constricta), insetti delle piante appannate (Lygus lineolaris), cimici dalle spalle rosse (Thyanta custator), acari ruggine della canapa (Aculops cannabicola) e ragni rossi (Tetranychus spp.) sono i parassiti della canapa più dannosi negli Stati Uniti (Cranshaw et al. al., 2019). Gli insetti nocivi limitano la produttività del campo di canapa nutrendosi di steli e foglie e trasmettendo malattie microbiche. Poiché non è consentito l’uso di pesticidi registrati nella canapa, con l’espansione della produzione di canapa, è probabile che i coltivatori avranno bisogno di informazioni sui metodi più efficaci di gestione integrata dei parassiti (IPM) che combinano strategie culturali, meccaniche, chimiche e biologiche.
Il miglioramento dell’agrobiodiversità per sostenere la popolazione di insetti utili e predatori naturali, nonché l’uso di colture trappola, sono alcuni esempi di tecniche di difesa integrata. La canapa stessa sostiene un ampio gruppo di specie nemiche naturali. Anche la consociazione della canapa con altre colture erbacee può favorire la popolazione di nemici naturali. La rotazione delle colture e l’uso di densità di impianto e dosi di fertilizzanti adeguate sono strategie culturali che migliorano la tolleranza delle piante e la resistenza ai parassiti. La gestione delle infestanti è fondamentale poiché le erbacce ospitano insetti nocivi e malattie. Gli agenti di controllo biologico e i biopesticidi registrati per essere utilizzati nell'agricoltura biologica possono essere utilizzati per controllare gli insetti nocivi.
Raccolta e movimentazione post-raccolta
In genere sono necessari dai 50 ai 70 giorni affinché la canapa da fibra sia pronta per la raccolta dello stelo e poco più di 90 giorni affinché la canapa da seme maturi, ma questo numero dipende anche dal contenuto di umidità del suolo e dalla temperatura durante la stagione di crescita. La siccità può innescare una maturazione precoce e causare il passaggio delle piante di canapa dalla fase vegetativa a quella riproduttiva. Per la produzione di fibre, le piante dovrebbero essere raccolte non oltre la fase iniziale di raccolta dei semi. Assicurarsi che la pianta non sia stressata dall'acqua al momento della raccolta per facilitare la macerazione. Le falciatrici con barra falciante a due o tre livelli sono efficaci nel tagliare gli steli spessi e alti e consentono la macerazione sul campo. Per la produzione di semi, le teste dei semi dovrebbero essere raccolte quando più del 70% dei semi sono maturi e iniziano a frantumarsi. Il contenuto di umidità del grano al momento del raccolto dovrebbe essere compreso tra il 18 e il 25% circa. Piantare varietà di bassa statura consente di utilizzare efficacemente una mietitrebbia per la raccolta del grano. Le varietà più alte possono creare problemi perché i loro steli possono rimanere avvolti nella mietitrice. Una raccolta ritardata può aumentare la frantumazione, con conseguente perdita di rendimento e comparsa volontaria della canapa in autunno. I semi raccolti devono essere disidratati al 15% o meno per la conservazione.
La macerazione è un processo microbico che rompe i legami chimici tra la fibra liberiana (corteccia intera) e il cartoccio (nucleo legnoso) e consente l'estrazione della fibra. La macerazione in rugiada o sul campo è un modo semplice ed economico per macerare gli steli di canapa. Dopo la falciatura con una falciatrice con barra falciante, la macerazione sul campo in un ambiente aperto richiede fino a cinque settimane. Lasciare stoppie di canapa alte 6 pollici aiuta a mantenere uno spazio d'aria tra la superficie del terreno e l'andana per prevenire lo sviluppo di funghi e facilitare l'essiccazione. Si consiglia di rastrellare l'andana un paio di volte per eliminare il materiale fogliare. Una volta che la canapa è pronta per la raccolta, può essere imballata in balle di forma quadrata o rotonda e trasportata in un impianto di lavorazione. Durante un processo chiamato "stigliatura" o "decorticazione", gli steli di canapa opportunamente macerati vengono fatti passare tra rulli scanalati, che rompono la paglia in pezzi e la separano dalla fibra. Esistono diversi impianti di decorticazione in tutto il paese con una capacità di lavorazione di oltre 1 tonnellata ora–1.
dare la precedenza
Abbiamo trovato steli di canapa con fibre più spesse, con più fibre e fibre nel trattamento delle colture di copertura senza lavorazione del terreno (NTCC) rispetto a qualsiasi trattamento di lavorazione convenzionale (lavorazione convenzionale, coltura di copertura, CTCC; lavorazione convenzionale, coltura senza copertura, CTNC) e il maggese senza lavorazione del terreno (NTNC) (Fig. 9a). La maggiore produttività delle piante presso l'NTCC ha aumentato la resa in fibra liberiana e hurd, rendendolo paragonabile ai trattamenti CT (Fig. 9b). La resa in fibra liberiana è stata di 2.1 ton ha-1 con la lavorazione convenzionale e di 0.86 ton ha-1 con un sistema di non lavorazione. I tassi di applicazione dell'azoto hanno influito sulla resa delle fibre liberiane e del hurd nel CTNC, ma non hanno influenzato la resa nei sistemi basati sulla non lavorazione del terreno e sulle colture di copertura (Fig. 10). Con il sistema CTNC, sia la resa del cannello che quella della fibra possono essere massimizzate con 150 kg M ha–1. Tuttavia, la variabilità della resa è stata sostanzialmente superiore rispetto a tassi di applicazione inferiori (Fig. 10).
Sebbene Santhica-27 sia nota per la produzione di fibre, la resa dei semi di questa varietà era paragonabile alla resa di una tipica cultivar a seme (Earlina 8FC) (Fig. 11a). La lavorazione del terreno ha avuto un impatto sulla resa dei semi, con una resa maggiore con i sistemi di lavorazione convenzionali (724 kg ha–1), rispetto alla non lavorazione (394 kg ha–1). La minore densità delle piante e l’elevata pressione delle infestanti hanno influito sulla resa dei semi nei trattamenti senza lavorazione del terreno. L’aumento dei tassi di applicazione dell’azoto ha portato ad un aumento della resa dei cereali (Fig. 12), soprattutto nel CTNC. La risposta di Santhica-27 all'applicazione di N è stata maggiore di Earlina 8FC mentre la non lavorazione del terreno ha favorito principalmente Earlina 8FC nella produzione di grano (Fig. 12).
Opportunità di mercato ed economia
Esistono centinaia di potenziali usi per la fibra liberiana e i semi di canapa. Nel 2021, la National Hemp Association (NHA) ha pubblicato un rapporto sull’impatto economico dell’industria della canapa negli Stati Uniti. Il rapporto prevedeva un impatto di 32 miliardi di dollari per la canapa industriale entro il 2030.
A partire da maggio 2023, i coltivatori venivano pagati fino a 300 dollari per tonnellata per il materiale di canapa in fibra grezza e fino a 11 dollari per libbra per i semi biologici trasformati. Sebbene il prezzo delle sementi abbia un premio biologico, non esiste alcun premio di prezzo per la canapa da fibra biologica. La NHA ha esercitato continue pressioni per regolamentare il mercato e aumentare i prezzi della canapa biologica, in modo che la fluidità dei prezzi e delle politiche possa essere ridotta a livello federale e statale. Sulla base dei dati economici combinati riportati dalla Penn State Extension e dalle Grower's Associations, l'intervallo di rendimenti sul costo totale è compreso tra 74 e 1220 dollari per acro-1 per la canapa da fibra e circa 550 dollari per acro-1 per la canapa da semi. Questi calcoli erano basati su 100 acri di attività.
Nonostante il potenziale della canapa come coltura redditizia, è ancora difficile trovare un canale di vendita prima della produzione e informazioni concrete sul mercato sui prezzi. Ciò è causato principalmente da battaglie legali di lunga data e da politiche governative avverse (vedi sezione 2) che hanno reso illegale questa coltura, interrompendo la catena della domanda e dell’offerta. Pertanto, i coltivatori dovrebbero considerare le opportunità del mercato locale, le leggi, i costi di trasporto e di produzione e i fattori agronomici prima di iniziare la produzione di canapa.
Riconoscimento
Questa ricerca è stata sostenuta dai Pennsylvania Conservation Innovation Grants nell'ambito del Natural Research Conservation Service del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti (USDA). Si ringrazia il personale tecnico scientifico della Rodale Institute, per aver fornito strutture di ricerca e supporto durante l'esperimento.
