Gruppo Operativo per l’Innovazione

Dipartimento di Scienze delle Produzioni Vegetali Sostenibili, Università Cattolica del Sacro Cuore, PiacenzaFondazione CRPA Studi Ricerche – FCSR, Reggio EmiliaCentro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A., Reggio EmiliaSocietà Agricola Grana d’Oro, Cavriago (RE)CERZOO s.r.l., San Bonico (PC)Società Agricola Biogold, Reggio Emilia

Il sistema di produzione agricola che il Gruppo Operativo (E)MISSION ha considerato come obiettivo si basa su un insieme di tecniche agronomiche sostenibili, quali il minimo disturbo del terreno e la copertura permanente del suolo mediante prato stabile o colture di copertura, al fine di ottenere una gestione efficiente degli effluenti d’allevamento (in particolare, quelli non palabili) attraverso l’incentivazione dell’attività biologica e della biodiversità funzionale, favorendo l’accumulo della so-stanza organica nel suolo e la riduzione delle emissioni di azoto in atmosfera e verso le acque.La principale motivazione del Gruppo Operativo è stata quella di garantire una maggiore sostenibili-tà agro-ambientale, economica e sociale alle due principali filiere zootecniche regionali (Parmigiano Reggiano e Grana Padano), attraverso una riduzione delle emissioni di ammoniaca e di gas serra in atmosfera e del rilascio dei nitrati nelle acque. A tal fine si sono valutati gli effetti ambientali e agrono-mici di tempistiche e sistemi alternativi di distribuzione dei liquami, misurando le perdite in ambiente e l’efficienza d’uso dell’azoto, con il fine di promuovere quelli a minore impatto ambientale.

Ottimizzazione delle tecniche agronomiche e della gestione dei reflui per ridurre l’impatto ambientale degli allevamenti zootecnici

Febbraio 2020

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Le attività del progetto

Nel primo anno di lavoro (2017-2018) l'atten-zione si è concentrata sulla gestione dei prati polifiti permanenti caratteristici dell'area di alta pianura del Parmigiano Reggiano, presso l'Azienda Grana d'Oro di Cavriago (RE). Nel 2018-2019 le attività sono proseguite nell’area del Grana Padano su di un agrosistema fonda-to sulle colture arative (mais, frumento, soia), presso l’Azienda Sperimentale della Facoltà di Agraria dell’Università Cattolica del Sacro Cuo-re (CERZOO) a San Bonico (PC).Per i diversi interventi fertilizzanti effettuati coi liquami/digestati sono stati misurati i rilasci in-

desiderati di azoto nell’ambiente, che possono avere impatti negativi su aria, acqua e suolo.Le emissioni di ammoniaca (NH3) in atmosfera sono state determinate nei giorni successivi alle distribuzioni, impiegando il tunnel a vento con determinazione dell'ammoniaca emessa mediante cattura per gorgogliamento in solu-zione acida.L’indagine ha riguardato anche le emissioni di protossido di azoto (N2O), che si generano dai terreni, in particolare in seguito all’apporto di fertilizzanti, a lavorazioni meccaniche oppure dopo abbondanti irrigazioni o eventi piovosi. Per le misure è stata impiegata la camera stati-ca, accoppiata ad analizzatore fotoacustico ad

infrarossi per il rilievo delle concentrazioni.Le misure in questo caso si sono protrat-te per l’intera annata sperimentale.Inoltre, è stata moni-torata la dinamica dei nitrati (NO3

-) nei ter-reni e nelle acque di ritenzione degli stessi, queste ultime campio-nate per mezzo di lisi-metri a suzione.Alla raccolta, per ogni parcella sperimenta-le si è proceduto alla determinazione delle produzioni, tal quali e come sostanza secca, e del loro contenuto di azoto. Le asporta-zioni di azoto sono state rapportate agli apporti da fertilizzanti per determinare l’effi-cienza d’uso dell’azoto (NUE – Nitrogen Use Efficiency).

Tecniche di misura delle emissioni in atmosfera di ammoniaca (tunnel a vento, sopra) e protossido di azoto (camere statiche, sotto)

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Sistema agricolo Parmigiano Reggiano

La prova su prato stabile ha confrontato due modalità di distribuzione dei liquami bovini: superficiale (S), con piatto deviatore sul retro della botte spandiliquame, oppure rasoterra in bande con leggero interramento (I) e tre di-versi momenti di apporto dei liquami: autun-nale (M1), invernale (M2), primaverile (M3). Ogni trattamento è stato ripetuto per tre volte all’interno di uno schema sperimentale a bloc-chi randomizzati che ha incluso anche le par-celle testimone col prato non fertilizzato (T). È stato utilizzato liquame bovino chiarificato a seguito di separazione solido-liquido, con ap-porti di 75-85 t/ha, pari al limite di 170 kg N/ha previsto per le zone vulnerabili ai nitrati. La concentrazione di azoto totale nei liquami è risultata di circa 2 kg N/t, di cui poco più della metà in forma ammoniacale (la restante parte in forma organica).I principali risultati sulle emissioni di ammo-niaca sono sintetizzati in tabella 1. Nello span-dimento di ottobre, con temperature dell’aria e del terreno ancora piuttosto elevate, nella distribuzione superficiale (S) è stato emesso in atmosfera come ammoniaca circa un terzo dell’azoto totale distribuito, mentre nella di-stribuzione con leggero interramento in ban-de (I) la perdita è stata ridotta. A gennaio, con temperature basse, le emissioni di ammoniaca sono state contenute a poco più del 10% dell’a-zoto totale distribuito in entrambe le modalità di spandimento. In marzo, con temperature dell’aria e del terreno intermedie rispetto ai casi precedenti, ma con escursioni giorno-not-

te molto ampie, le perdite di ammoniaca sono oscillate intorno al 20%, con qualche punto percentuale in più nella distribuzione con in-terramento, perché il terreno umido non ha favorito il rapido assorbimento del liquame.Per il protossido di azoto le emissioni più rile-vanti, con valori cumulati annui tra 10 e 20 kg N/ha, sono derivate dalle distribuzioni rasoter-ra in bande con leggero interramento, segui-te dallo spandimento superficiale (media <10 kg N/ha); come atteso, il test non concimato ha fatto segnare le emissioni più basse (<5 kg N/ha). Per quanto riguarda le tempistiche di distribuzione, le emissioni più elevate sono state ottenute in periodo invernale, su terre-no umido e dove, peraltro, si era conservato maggiormente l’azoto ammoniacale, stanti le basse temperature del periodo.Le concentrazioni maggiori di nitrati nelle acque di ritenzione, con valori tra 100 e 200 mg NO3

-/L, sono state rilevate a seguito dello spandimento autunnale, in un periodo in cui la nitrificazione nel terreno era ancora attiva (ot-tobre-novembre) e la vegetazione in fase non assimilativa del nitrato. All’opposto, sono state misurate concentrazioni decisamente basse di nitrati a seguito dello spandimento primaveri-le (<30 mg NO3

-/L), grazie alla presenza della vegetazione in fase di crescita attiva e quindi con veloce assorbimento dell’azoto.Il primo taglio del prato stabile, quello più in-fluenzato dalle liquamazioni effettuate, è stato eseguito ad inizio maggio. La resa foraggera non ha risentito statisticamente del momento di spandimento, seppure una certa maggiore produzione sia stata ottenuta nelle parcelle

Tabella 1 - Emissioni percentuali di azoto ammoniacale rispetto all’azoto totale apportato con i liquami bovini su prato (tra parentesi, rispettivamente, le temperature medie di aria e terreno a 10 cm di profondità nelle giornate di misura): i valori sono stati epurati del testimone per escludere le emissioni non legate alla pratica di fertilizzazione

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fertilizzate in primavera. La modalità di spandi-mento ha invece determinato differenze signi-ficative, dato che le produzioni superiori sono state riscontrate con la distribuzione superfi-ciale. L'interramento dei liquami su prato, con l’attrezzatura disponibile, ha in qualche modo danneggiato il cotico erboso, riducendo la pro-duzione di foraggio.I contenuti più elevati di proteine sono stati

riscontrati sui foraggi fertilizzati in primavera, nei quali si è raggiunto quasi il 12% di protei-na sul secco, contro il 9-10% dei foraggi fer-tilizzati nei due momenti precedenti. I livelli di nitrati nei foraggi sono risultati tranquilliz-zanti, con valori medi attorno a 100 mg NO3

-/kg di sostanza secca a seguito di spandimento autunnale e sino a 500-600 mg NO3

-/kg con spandimento primaverile.

Figura 1 - Produzioni di foraggio (primo taglio) per momenti di spandimento (escluso testimoni), e per modalità di spandimento dei liquami

Sistema agricolo Grana Padano

Il disegno sperimentale dell’azienda piacen-tina ha ricalcato quello della prova su prato stabile, con la variante di tre modalità di co-pertura del terreno nel periodo intercalare (suolo nudo, cover crop di senape o di sega-le), che hanno sostituito concettualmente le tre tempistiche di distribuzione del liquame della prova precedente.Sia per le cover crop, sia per il mais in suc-cessione è stata adottata la semina diretta, al fine di minimizzare il disturbo del suolo, stu-diando l’interazione tra tipo di fertilizzante (digestato e, in seguito, urea) e mulch (pac-ciamatura) da cover crop.A differenza della prova su prato stabile, dove si è impiegato liquame chiarificato, in questa si è fatto uso di digestato chiarificato, distri-buito prima del mais in ragione di 50 t/ha per un apporto complessivo di 170 kg/ha di azo-to, di cui la metà circa in forma ammoniacale.

L’attrezzatura per la distribuzione è stata la stessa della prova precedente.A due mesi dalla distribuzione di digestato è stata effettuata una concimazione ureica, pari a 160 kg/ha di azoto, seguita da una leggera irrigazione (20 mm). Nel complesso, conside-rando digestato e urea, sono stati apportati 330 kg/ha di azoto.In seguito alla distribuzione di digestato, la volatilizzazione dell’ammoniaca (tabella 2) è stata monitorata sulla tesi segale e si è rive-lata una potente via di fuga per l’azoto, so-prattutto con distribuzione superficiale (40% dell’azoto apportato). L’interramento del di-gestato ha, seppur lievemente, ridotto i feno-meni emissivi. La leggera irrigazione (20 mm), in seguito alla distribuzione dell’urea, ha poi confermato la sua utilità in termini di mitiga-zione della volatilizzazione.Relativamente alle emissioni di protossido d’azoto, sono stati registrati picchi emissi-vi subito dopo l’apporto di digestato, che si

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Tabella 2 - Emissioni percentuali di azoto ammoniacale rispetto all’azoto totale apportato con digestato e urea su mais: i valori sono stati epurati del testimone per escludere le emissioni non legate alla pratica di fertilizzazione

sono poi protratti con la successiva concima-zione ureica. L’interramento si è qui rivelato meno efficace nel controllo delle emissioni, a causa dell’instaurarsi di micrositi anaerobici in conseguenza dell'interramento del digesta-to e dell’avvio di processi di denitrificazione.L’assenza di concimazioni durante l’autunno ha fatto propendere per un monitoraggio dei nitrati del terreno nell’arco primaverile-esti-vo. Alla prima data di campionamento (metà maggio) è stata registrata una concentrazione molto elevata sotto cover di senape e, soprat-tutto, sotto il suolo nudo (intorno ai 250 mg NO3

-/L), a causa della percolazione in assenza di coltura in attiva crescita. Nella successiva coltura di mais, il tenore in nitrato è andato calando in tutte le tesi, ad eccezione delle parcelle col residuo di segale che hanno ma-nifestato un picco all’inizio di luglio, in conco-mitanza con un periodo di abbondanti irriga-zioni che, verosimilmente, hanno portato in

profondità i nitrati, fino ad allora trattenuti in superficie dal residuo colturale.Le produzioni (tabella 3) di granella di mais sono risultate molto elevate nelle tesi con-cimate, senza differenze tra modalità di di-stribuzione del digestato. In relazione alla presenza/assenza di residuo da cover crop, invece, si è delineata una graduatoria che vede al primo posto il suolo nudo, seguito da senape e, per ultima, da segale.L’efficienza d’uso dell’azoto (NUE), derivante dalle asportazioni della granella (tabella 4), si è infine rivelata maggiore con l’applicazione superficiale di digestato sia su suolo nudo, sia su residuo di senape. Al contrario, nella tesi segale, l’interramento del digestato sembra essere stato più efficace (NUE = 31%), ad in-dicare il probabile effetto barriera realizzato dal residuo colturale nei confronti dei ferti-lizzanti (digestato e urea) distribuiti sulla sua superficie (NUE = 25%).

Tabella 3 - Rese di granella al 14% di umidità (t/ha)

Tabella 4 - Efficienza d’uso dell’azoto (%) della granella rispetto al testimone non concimato ([N tesi fertilizzata – N tesi testimone]/N da concimazioni x 100)

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Note conclusive

Il monitoraggio condotto sul prato stabile tipi-co del sistema Parmigiano Reggiano ha con-sentito di verificare che lo spandimento super-ficiale genera alte emissioni ammoniacali se le temperature sono superiori a 5-10 °C, mentre lo spandimento rasoterra in bande con leggero interramento è in grado di ridurle solo se il ter-reno è nelle condizioni di assorbire i liquami. La diffusione dello spandimento con minimo interramento non può prescindere dallo svi-luppo di attrezzature più appropriate, capaci di minimizzare i danni al cotico erboso.La migliore efficienza d'uso dell'azoto si ottie-ne con le distribuzioni effettuate alla ripresa vegetativa e quindi gli spandimenti all’uscita dell’inverno o primaverili dovrebbero essere favoriti per contenere gli impatti ambientali dell’uso fertilizzante dei liquami.

Per la prova nell’areale Grana Padano, in pri-mo luogo spiccano le ottime rese della coltura di mais, in linea con quelle dell’areale produt-tivo.Le perdite di azoto per volatilizzazione dell’am-moniaca sono risultate consistenti, soprattutto in seguito alla distribuzione superficiale del digestato e in presenza di residuo abbondan-te sulla superficie del terreno, quale quello di una cover crop di segale. Le cover crop impiegate hanno modalità di crescita e ritmi di decomposizione differenti. Questi comportamenti influenzano il rilascio dei nutrienti e comprendere meglio questi fe-nomeni permette di massimizzare l’efficienza d’uso dell’azoto, soprattutto se in associazio-ne con tecniche di concimazione che mirano a massimizzare il potenziale nutritivo degli ef-fluenti zootecnici e dei digestati.

Sito sperimentale presso Azienda CERZOO di San Bonico (PC) con coltivazione di mais e misure delle emis-sioni di ammoniaca in corso

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Gruppo di lavoro

Per Dipartimento di Scienze delle Produzioni Vegetali Sostenibili, Università Cattolica del Sacro Cuore, PiacenzaFederico Ardenti, Roberta Boselli, Federico Capra, Andrea Fiorini, Stefania Codruta Maris,Davide Pochintesta, Vincenzo Tabaglio

Per Fondazione CRPA Studi Ricerche – FCSR, Reggio EmiliaGiuseppe Casadei, Roberto Davolio, Alessandra Immovilli, Paolo Mantovi, Tiziana Prampolini

Per Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.A., Reggio EmiliaGiuseppe Moscatelli, Laura Valli, Fabio Verzellesi

Per per Società Agricola Grana d’Oro, Cavriago (RE)Matteo Catellani

Per CERZOO s.r.l., San Bonico (PC)Mauro Morlacchini

Per Società Agricola Biogold, Reggio EmiliaGiovanni Goldoni

Emissioni di azoto reattivo in ambiente: un problema con varie sfaccettature

Le strategie adottate, per quanto possano essere diversi un prato stabile del Parmigiano Reggiano e una coltivazione di mais nel Grana Padano, hanno mostrato simili dinamiche per le perdite azotate sotto forma gassosa in seguito a distribuzioni in superficie dei liquami/digestati, ossia significative emissioni di ammoniaca (NH3) e più contenute per il protossido d’azoto (N2O). Con la pratica di interramento queste dinamiche si sono invertite, ottenendo riduzioni delle emissioni di ammoniaca e incrementi di quelle di protossido di azoto.Per il contenimento della percolazione di nitrati lungo il profilo del terreno, l’inverno si è con-fermato come la stagione più problematica per la mancanza di una coltura in attiva crescita e in grado di sfruttare questa risorsa.Il quadro complessivo emerso della sperimentazione è quello di una tematica dalla gestione delicata, che richiede ulteriori sforzi, soprattutto da parte della meccanizzazione agraria, al fine di rendere disponibili mezzi adatti all’impiego efficiente della risorsa azoto da effluenti, aspetto a cui l’agricoltura attuale non può più approcciarsi in modo approssimativo.

Distribuzione di effluenti rasoterra in bande con leggero interramento, su cover crop di segale in presemina di una coltura di mais

http://emission.crpa.it/

Divulgazione a cura di Centro Ricerche Produzioni Animali – C.R.P.A. S.p.a. - Autorità di Gestione: Direzione Agricoltura, caccia e pesca della Regione Emilia-Romagna. Iniziativa realizzata nell’ambito del Programma regionale di sviluppo rurale 2014-2020 — Tipo di operazione 16.1.01 — Gruppi operativi del partenariato europeo per l’innovazione: “Produttività e sostenibilità dell'agricoltura” — Focus Area 5D Progetto “(E)MISSION: PER UNA ZOOTECNIA VERDE - Ottimizzazione delle tecniche agronomiche e della gestione dei reflui per ridurre l’impatto ambientale degli allevamenti zootecnici.”

Stampa a cura di Tecnograf Srl - Febbraio 2020

Capofila