L'applicazione combinata di fertilizzanti organici e inorganici per la produttività del grano

Il grano invernale, che rappresenta oltre il 20% della superficie totale coltivabile, è una delle principali colture cerealicole. Garantire una produzione di grano elevata e stabile è fondamentale per la sicurezza alimentare globale e la nutrizione dietetica. Il fertilizzante sintetico azotato (N) svolge un ruolo insostituibile nel mantenimento del fabbisogno alimentare mondiale. Tuttavia, l'uso prolungato o eccessivo di fertilizzante azotato provoca la stagnazione o il calo della resa delle colture. Oltre a fornire N per la crescita delle piante, l'azoto minerale entra nell'ambiente sotto forma di ammoniaca, ossido di azoto, nitrato e lisciviazione dell'ammonio. Questo non solo porta a una minore efficienza dell'uso di azoto, ma causa anche piogge acide, eutrofizzazione delle acque superficiali e altri problemi, che rappresentano una grave minaccia per la salute umana e dell'ecosistema.

La tecnologia di sostituzione dei fertilizzanti sintetici azoto (N) con fertilizzanti organici ha dimostrato di aumentare le rese delle colture, mentre pone anche potenziali oneri ambientali. Pertanto, è fondamentale analizzare in modo completo gli effetti dei fertilizzanti organici e inorganici sulla produttività delle colture, sul budget economico netto e sul flusso del suolo N, in particolare nel sistema di grano non irriguo.

È stato condotto un esperimento di fertilizzazione sul campo (dalle stagioni di coltivazione del grano 2020-2023) con applicazione convenzionale di azoto inorganico (240 kg N ha all'anno, CN), riduzione del 25% dell'azoto inorganico (180 kg N ha all'anno, RN25), riduzione del 25% dell'azoto inorganico combinata con fertilizzante a base di letame (150 kg N ha all'anno + 30 kg N ha all'anno da letame, RN25M), riduzione del 50% dell'azoto inorganico (120 kg N ha all'anno, RN50) e riduzione del 50% dell'azoto inorganico combinata con fertilizzante a base di letame (90 kg N ha all'anno + 30 kg N ha all'anno da letame, RN50M).

Monitorando i cambiamenti nella produttività del grano (resa in granella, assorbimento di N, produttività parziale del fattore N) e le perdite di N reattivo (volatilizzazione di NH3, emissione di N2O, lisciviazione di NO3– e NH4+) con diversi trattamenti fertilizzanti, è possibile valutare ulteriormente in modo quantitativo il beneficio ambientale (eccedenza di N, impronta di N e bilancio economico netto).

I risultati hanno mostrato che la lisciviazione di NO3– e la volatilizzazione di NH3 erano le principali vie di perdita di azoto reattivo.

L'assorbimento di azoto da parte dei chicchi e l'eccedenza di azoto nel suolo sono state le destinazioni principali dell'apporto di azoto.

Rispetto al trattamento con CN, l'RN25M ha aumentato l'assorbimento di azoto da parte dei chicchi, la resa dei chicchi e la produttività parziale del fattore azoto rispettivamente dell'8,6-12,6%, dell'11,3-16,1% e del 34,2-51,0%. La lisciviazione di NO3– è stata il principale fattore che ha contribuito all'impronta azotata. RN25M ha ridotto significativamente le perdite di azoto reattivo (volatilizzazione di NH3, emissione di N2O, NO3– e NH4+ è diminuita rispettivamente del 18,3-22,8%, 18,1-28,2%, 38,5-59,2% e 33,4-37,5%), ottenendo così un bilancio economico netto più elevato e un surplus di azoto nel suolo e un'impronta di azoto inferiori.

Il trattamento con riduzione del 25% dell'azoto inorganico combinata con fertilizzante a base di letame ha ottenuto l'efficacia sinergica di migliorare la produttività delle colture e il bilancio economico netto attraverso la modellazione del destino dell'azoto.