A cura della Dott.ssa Gladis Zinati 1, *
1 Direttore del Vegetable Systems Trial, Rodale Institute, 611 Siegfriedale Road, Kutztown, Pennsylvania 19530
*Autore corrispondente, e-mail: gladis.zinati@rodaleinstitute.org
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Panoramica
Le decisioni sulla gestione del suolo e delle colture, compresa la rotazione delle colture, la gestione dei residui e l'intensità e la frequenza della lavorazione, influenzano la salute del suolo e le dinamiche dei nutrienti del suolo. La lavorazione del terreno può degradare la salute del suolo riducendo meccanicamente gli aggregati del suolo e l'ossidazione della materia organica del suolo in seguito alla decomposizione da parte dei microbi del suolo. La lavorazione del terreno aumenta anche la miscelazione dei residui delle colture di copertura con il suolo, migliorando così la decomposizione dei residui delle colture e della materia organica del suolo e di conseguenza la salute del suolo nel tempo.
Recentemente, è aumentato l'interesse nell'identificare indicatori appropriati per descrivere i cambiamenti nella salute del suolo. La ricerca attuale suggerisce che il carbonio organico del suolo (SOC), l'azoto totale (TN) e la frazione labile o attiva di SOM, nota come POX-C, sono stati utilizzati anche come indicatore sensibile degli effetti della gestione sulla salute del suolo dove vengono coltivate colture agronomiche . Tuttavia, non è stato studiato l'identificazione degli indicatori di salute del suolo in cui vengono coltivate le colture orticole annuali. Sarà interessante studiare come i sistemi di coltivazione e le pratiche di gestione possono avere un impatto sulla salute del suolo, aumentando o diminuendo il contenuto di carbonio del suolo e l'impatto di quest'ultimo sulle proprietà fisiche, chimiche e biologiche del suolo e sulla produttività delle colture nel tempo.
Con quello in mente, La prova dei sistemi vegetali (VST) è stata fondata a Rodale Institute oltre 2.6 acri nel 2016, con l'aspettativa che sarebbe una prova a lungo termine che confronta fianco a fianco l'impatto dei sistemi di coltivazione e delle pratiche di gestione sul suolo e sulla salute delle colture. Il sito è stato gestito organicamente per oltre 20 anni prima della costituzione del VST. Il sistema biologico (ORG) include colture di copertura (veccia pelosa con segale cerealicola), ammendanti organici e gestione organica dei parassiti quando necessario. Il sistema convenzionale (CNV), d'altra parte, include la segale cerealicola come coltura di copertura e utilizza erbicidi convenzionali (ad esempio il glifosato) per bruciare la coltura di copertura e le erbacce, nonché fertilizzanti sintetici e pesticidi. In entrambi i sistemi, la lavorazione con plastica nera (BP) e la lavorazione ridotta (RT) sono utilizzate come pratiche di gestione per la coltivazione di ortaggi. Ogni anno nella sperimentazione vengono coltivate cinque verdure principali, che rappresentano tuberi, frutti e foglie. Questi includono patate, fagiolini, zucca invernale, mais dolce e lattuga. Queste colture vengono coltivate in rotazione in entrambi i sistemi colturali.
Uno degli obiettivi di questa sperimentazione è monitorare e valutare i cambiamenti negli indicatori di salute del suolo per un lungo periodo di tempo, dovuti ai sistemi di coltivazione e alle pratiche di gestione, per fornire agli orticoltori informazioni su base scientifica che consentano loro di prendere decisioni informate per migliorare la salute del suolo e migliorare la produttività delle colture nelle loro aziende agricole. Un secondo obiettivo è collegare la salute del suolo alla salute delle colture e di conseguenza alla salute umana.
Per affrontare il primo obiettivo, ogni autunno, gli appezzamenti BP vengono gestiti lavorando il terreno con aratro a versoio e seminando colture di copertura, come la veccia pelosa e la segale cerealicola nel sistema ORG e la segale cerealicola nel CNV. Successivamente, ogni primavera, il terreno viene nuovamente lavorato con un aratro versoio e la biomassa della coltura di copertura viene incorporata nel terreno prima della posa del pacciame plastico. In confronto, nelle parcelle RT, un aratro a scalpello (un attrezzo meno aggressivo) viene utilizzato per preparare il terreno per la semina dell'inerbimento in autunno e la crimpatura a rullo della biomassa dell'inerbimento con una piegatrice a rulli in primavera prima di trapiantare l'orto in sistema ORG. Nel sistema convenzionale, le piantine vengono trapiantate direttamente dopo che la biomassa della coltura di copertura è stata bruciata con un erbicida come il glifosato e senza piegatura a rullo.
È in corso uno studio pluriennale per studiare l'impatto dei sistemi colturali e delle pratiche gestionali sugli indicatori di salute del suolo nel VST. Questo articolo riporta le variazioni di alcuni indicatori di salute del suolo negli appezzamenti in cui è stata coltivata la zucca invernale nel 2020.
sfondo
Nell'autunno 2020, sono state raccolte carote profonde del suolo da tre profondità del suolo: 0-10 cm, 10-20 cm e 20-30 cm. Questi sono stati raccolti per valutare le proprietà fisiche, chimiche e biologiche del suolo. In questo articolo, i risultati sulla percentuale di carbonio organico nel suolo (SOC) e sulla concentrazione di carbonio organico labile nel suolo (POX-C), in appezzamenti in cui la zucca invernale è stata coltivata con i sistemi ORG e CNV e gestita con la lavorazione del terreno o con lavorazione ridotta, sono segnalato.
Il SOC è un importante indicatore della salute del suolo e una componente importante di un ecosistema del suolo. La presenza di carbonio organico nel suolo è un determinante chiave della produttività del suolo e un fattore chiave sulle proprietà fisiche, chimiche e biologiche. Il carbonio organico del suolo mostra l'equilibrio a lungo termine tra le aggiunte di carbonio organico da fonti diverse e le sue perdite attraverso percorsi diversi. I cambiamenti SOC a breve e medio termine in risposta alle pratiche di gestione sono difficili da rilevare, tuttavia, i costituenti più labili (attivi) delle frazioni SOC sono spesso indicatori precoci degli impatti della gestione sulla salute del suolo. Le frazioni labili sono caratterizzate dal materiale organico disponibile per i microbi del suolo e in transizione tra residui vegetali freschi e sostanza organica stabilizzata. Il POX-C è considerato un parametro utile del carbonio labile del suolo e un indicatore sensibile dei sistemi colturali e delle pratiche gestionali.
Carbonio organico del suolo
La percentuale di carbonio organico del suolo era leggermente maggiore nel sistema ORG (in media 2.28%) rispetto a quella del CNV (in media 1.98%), tuttavia, questi livelli non erano statisticamente differenti. Il SOC era maggiore negli appezzamenti RT a 0-10 e 10-20 cm di profondità del suolo rispetto a quelli in BP ed era inferiore del 70% a 20-30, come mostrato in Immagine 1.
Carbonio organico labile del suolo (POX-C)
a- Variante con sistema di ritaglio
I livelli di POX-C nella profondità del suolo 0-30 cm non erano statisticamente differenti tra i sistemi di coltivazione biologica e convenzionale, così come nelle pratiche BP e RT. Tuttavia, quando sono stati raccolti i dati da 0-20 cm di profondità del suolo, i livelli di POX-C erano significativamente maggiori nel sistema di coltivazione ORG rispetto a quelli nel CNV (Figure 2
).
b- Variazione con la profondità del suolo:
Sebbene i livelli di POX-C fossero maggiori nei grafici RT (in media 973 mg/kg) rispetto ai grafici BP (in media 893 mg/kg), questi valori non erano statisticamente differenti nella profondità del suolo 0-20 cm. Tuttavia, i livelli di POX-C variavano con la profondità del suolo ed erano massimi in 0-10 cm e minimi in 20-30 cm (Figure 3
).
Sommario
In breve, i risultati qui presentati di questo studio hanno mostrato:
- Non sono state rilevate differenze significative nei valori SOC tra i sistemi di coltivazione e le pratiche di gestione. Questi risultati erano attesi, poiché il suolo è stato gestito organicamente per molto tempo prima dell'istituzione del VST ed è presto per rilevare tali cambiamenti dopo quattro stagioni di crescita dal momento dell'insediamento. Il SOC è considerato un indicatore di salute del suolo a lungo termine. Pertanto, prevediamo di rilevare i cambiamenti nei valori SOC dopo un decennio di gestione del suolo in modo organico e convenzionale con lavorazione o lavorazione ridotta.
- La frazione di carbonio organico labile del suolo POXC era più sensibile del SOC ed è stata influenzata dal sistema di coltivazione e dalla profondità del suolo piuttosto che dalla pratica di gestione. Si prevedevano valori maggiori di frazione organica del suolo labile nel sistema ORG rispetto al sistema CNV, in quanto in quest'ultimo sistema il rendimento dei residui colturali è inferiore a causa dell'applicazione di diserbanti e dell'uso di fertilizzanti sintetici.
- Le pratiche di gestione e i sistemi di coltivazione possono influenzare l'accumulo di SOC e POXC riducendo le perdite di carbonio o aumentando gli apporti di carbonio al suolo. Seguire le stesse pratiche in questi sistemi nei prossimi cinque anni fornirà ulteriori prove sull'impatto dei sistemi di coltivazione e delle pratiche di gestione sugli indicatori di salute del suolo e aumenterà la nostra comprensione sulle opzioni tecnologiche per gestire la salute del suolo nell'ecosistema agricolo.