Programma di Sviluppo Rurale 2014-2020 OPERAZIONE 1.2.01 – “Progetti dimostrativi e azioni di informazione

Il Progetto

Il progetto intende realizzare un campo dimostrativo (e divulgativo) dove siano testati e resi visibili gli effetti positivi dell’uso del biochar (tal quale o impiegato con reflui zootecnici e/o digestati) in ambito cerealicolo-foraggero intensivo, al fine di verificare il raggiungimento reale degli obiettivi prefissati.
Presso l’azienda sperimentale del CREA-ZA Cascina Baroncina, a sud-ovest di Lodi, è stata condotto un confronto ultra ventennale di due ordinamenti colturali (rotazione annuale in mono successione loglio italico-mais trinciato e rotazione sessennale con presenza triennale di erba medica e loglio italico-mais trinciato) con gestione agronomica differenziata per quanto riguarda l’uso di reflui zootecnici (liquiletame e letame), con e senza integrazione di fonte azotata. Il tipo di refluo zootecnico utilizzato ha portato a una diversa evoluzione della sostanza organica del suolo (Fig 1) il cui contenuto è risultato inalterato nelle tesi trattate con liquame rispetto a un incremento significativo in quelle trattate con letame. Lo stesso andamento era evidenziato dal contenuto di carbonio organico, mentre il contenuto di azoto totale diminuiva (0,2 g Kg-1) nelle tesi trattate con liquame rispetto al valore iniziale che invece rimaneva inalterato nel caso di apporti di letame.
La diversa gestione della sostanza organica operata dai due trattamenti letame vs liquame, ha avuto, come atteso, ricadute significative sulla fertilità agronomica dei suoli, evidenziate dalla differenza in resa di una coltura di frumento (Fig. 2).

Evoluzione sostanza organica in raffronto al tipo di refluo zootecnico utilizzato	Rese produttive a confronto presso Cascina Baroncina del CREA-ZA – Lodi

Attività dimostrativa

L’utilizzo del sito sperimentale di Cascina Baroncina ad uso dimostrativo dell’impiego di biochar permetterà di:

• sfruttare le conoscenze sui parametri della fertilità del suolo derivanti dai precedenti progetti;
• verificare l’efficacia del biochar in situazioni di fertilità compromessa e in particolare la capacità di agrotecniche comprendenti il biochar di ripristinare un’evoluzione positiva del contenuto quanti-qualitativo della sostanza organica in terreni depauperati.

Il campo dimostrativo (fig.3) prevederà un unico ordinamento colturale (mono successione loglio italico–mais trinciato) e l’impiego differenziato di due differenti tipologie di biochar e differenti dosaggi, in unica soluzione distributiva e in 4 differenti modalità. I confronti (controllo) sono costituiti da 3 regimi di fertilizzazione chimica o organica.
Il campo dimostrativo prevede i seguenti monitoraggi:

• caratterizzazione delle due tipologie di biochar secondo l’allegato 2 del D.Lgs. 75/2010 (disciplina fertilizzanti) con riferimento ai recenti aggiornamenti per il biochar;
• indagine parametri di fertilità agronomica dei suoli al tempo zero, dopo 1 anno e alla fine;
• determinazione delle rese produttive delle singole colture utilizzate nel corso dei due anni di
  progetto;
• verifica dell’emissione dei gas serra oggetto di indagine (CO2, N2O, CH4) attraverso camere statiche;
• verifica della lisciviazione di azoto e fosforo mediante campionamenti distribuiti nel tempo attraverso piezometri a suzione (lisimetri);
• verifica a inizio e fine prova dello stock di carbonio stabile presente nel suolo ;
• monitoraggio dell’evoluzione delle coltivazioni tramite droni, con rilievo di 5 bande spettrali che consentono la stima della biomassa colturale, dell’N asportato e di eventuali stati di stress;
• valutazione del carbon footprint delle produzioni mediante impiego di biochar

Figure 3 Mappa del campo dimostrativo presso Cascina Baroncina del CREA-ZA – Lodi

	Mappa del campo dimostrativo presso Cascina Baroncina del CREA-ZA – Lodi
	Le caratteristiche del campo sono riportate in tabella

Attività informativa

L’informazione provvederà a divulgare il monitoraggio della attività dimostrativa attraverso:

• mailing list di enti ed associazioni agricole
• aggiornamento di questa pagina web
• fields days
• filmati sull’impiego e la distribuzione del biochar e, attraverso l’utilizzo di droni, sui monitoraggi delle colture
• seminario conclusivio anche via web collegando sedi di associazioni
• prontuario tecnico di utilizzo del biochar nei vari comparti agricoli di impiego

CONTATTI: Alberto Tosca

Avanzamento del progetto

Avanzamento

	CALENDARIO DELLE ATTIVITA’ MAIS 2019
	LE ATTIVITA’ DEL PROGETTO
31 ottobre 2019	SEMINARIO CONCLUSIVO: INFO(bio)CHAR INFORMAZIONI PER UN PERCORSO DI SOSTENIBILITA’
	Massimo Valagussa   Influenza del biochar sulla fertilità agronomica del suolo dopo due anni dall’applicazione
	Chiara Bertora – DISAFA, UNITO, Simone Pelissetti– UPTOFARM srl   GAS SERRA E AGRICOLTURA: INQUADRAMENTO DEL TEMA E RISULTATI OTTENUTI DAL PROGETTO
	Lamberto Borrelli, Giovanni Cabassi E Carla Scotti – CREA-ZA BIOCHAR E COLTURA: EFFETTI SULLA FISIOLOGIA E RESA PRODUTTIVA NEI DIVERSI TRATTAMENTI MONITORATI-
	Alessandro Pozzi  – ENERION RENEWABLES e ICHAR (Associazione Italiana Biochar)   IMPRONTA CARBONICA E SOSTENIBILITA’:DATI DI PROGETTO E PERCORSI DI SVILUPPO
	Silvia Baronte-IBE-CNR   IL BIOCHAR IN ALTRI CONTESTI AGRICOLI:ESPERIENZA A LUNGO TERMINE IN VITICOLTURA
26 luglio 2019	OPEN DAY 2019
.	Alberto Tosca Introduzione:obiettivi e attività implementata
	Massimo Valagussa Risultati 2018: fertilità del suolo ed emissioni di gas serra
	Carla Scotti Risultati 2018: rese produttive
4 aprile 2019	Newsletter n.2

	CALENDARIO DELLE ATTIVITA’ MAIS 2018
24 maggio	prelievo campioni di terreno
05-07 giugno	distribuzione Biochar 1 e 2. Le caratteristiche dei biochar uttilizzati sono riportati in tabella:
11 giugno	distribuzione liquame (da azienda Baroncina, CREA Lodi; N% sul tq: N tot 0.27, N-NH4 0.12, N org 0.15) distribuzione digestato (da azienda Lameri, Castelleone (CR); N% sul tq: N tot 0.35, N-NH4 0.14, N org 0.21) distribuzione concime chimico (57 Kg ha-1 N come urea, 80 Kg ha-1 P2O5 come perfosfato semplice, 180 kg ha-1 K2O come solfato potassico)
12 giugno	aratura (30 cm)erpicatura, semina mais e diserbo pre-emergenza
15 giugno	posizionamento camere statiche
18-20-22 giugno	camponamento gas in camere statiche
20 giugno	posizionamento dei piezometri
28 giugno	irrigazione per aspersione
29 giugno	concimazione ove previsto
2 luglio	camponamento gas in camere statiche
3 luglio	diserbo post emergenza
5-6 luglio	1° rilievo fenologico altezza ultima foglia ‘svolta’
6 luglio	camponamento gas in camere statiche
9 luglio	1° prelievo soluzione circolante, 1° rilievo multispettrale da drone e camponamento gas in camere statiche
13 luglio	irrigazione per scorrimento
16-17 luglio	2° rilievo fenologico altezza ultima foglia ‘svolta’
18-19 luglio	2° prelievo soluzione circolante
20 luglio	2° rilievo multispettrale da drone
20 luglio	Il 20 luglio 2018 si è tenuto il primo open field con la presentazione dell’avanzamento del progetto e quelle dei produttori di biochar.   Qui puoi scaricare le presentazioni
	M- Valagussa  Il biochar in agricoltura proprietà, utilizzi , normativa
	C. Scotti CREA – il campo dimostrativo e le attività in essere
	Piuri Ricci Presentazione di Acquachar
	Presntazione GLM – Biochar
25 luglio	campionamento gas in camere statiche
26-27 luglio	3° rilievo fenologico altezza ultima foglia ‘svolta’
6-7 agosto	4° rilievo fenologico altezza ultima foglia ‘svolta’ (emissione infiorescenza maschile/fioritura)
8 agosto	irrigazione per scorrimento
13-14 agosto	3° prelievo soluzione circolante
29 agosto	campionamento gas in camere statiche
3 settembre	campionamento gas in camere statiche
10-11 settembre	rilievo fenologico altezza inserzione spiga
12-14 settembre	4° prelievo soluzione circolante
13 settembre	campionamento gas in camere statiche
17-18 settembre	raccolta con rilievi resa in trinciato e rapporto piante/spighe
4 ottobre	prelievo campioni di terreno

Risultati 2019

vademecum per l’utilizzo del biochar
Rese produttive mais
Il suolo
l’analisi tramite drone
I gas serra

Risultati 2018

Rese produttive mais
Il suolo
I gas serra

Rese produttive mais

L’andamento termo-pluviometrico (GRAFICO 1) durante il ciclo colturale del mais (98 giorni da semina a raccolta, con ibrido classe 600 PIONEER 1547) è stato nella norma, ad eccezione del mese di settembre, caratterizzato da scarsità di precipitazioni, che ha coinciso con la fase finale della maturazione/raccolta della coltura. Nel corso della coltivazione sono stati effettuati 3 interventi irrigui: 28 giugno (per aspersione), 13 luglio e 8 agosto (per sommersione).
La resa in mais trinciato integrale (t/ha sostanza secca) si è assestata tra le 15 e 20 t/ha per tutte le 27 tesi presenti in campo (GRAFICO 2). Si evidenzia una variabilità di resa associata alla combinazione biochar/dose all’interno delle diverse modalità d’uso del biochar (tal quale o associato a concimazione chimica/digestato/refluo). Come atteso, la tesi di controllo “concimazione chimica” è risultata tra le più elevate, ma alcune tesi (dosi) di biochar associato a refluo zootecnico (B2-D3), digestato (B1-D2) e concimazione chimica (B2-D2) hanno ottenuto livelli analoghi di produzione.
Analizzando i risultati per i principali fattori considerati nel campo dimostrativo (tipo di biochar, modalità d’uso e concimazioni di controllo) si riscontra come i due biochar, considerati nell’insieme delle modalità di uso (tal quale, associati a concimazione chimica, a digestato e a refluo), hanno fornito rese simili. L’insieme dei due biochar associati ai fertilizzanti ha ottenuto produzioni simili a quelle dei controlli fertilizzati, ma anche quando usati da soli (tal quale) hanno fornito produzioni non significativamente diverse dai controlli fertilizzati (GRAFICO 3).
Volendo valutare l’effetto del biochar sulle fertilizzazioni di controllo (GRAFICO 4 – variazione % rese), si evidenzia come il biochar abbia mediamente provocato una diminuzione delle rese quando associato a concimazione chimica (-8.6%); al contrario, associato a digestato o a refluo, determina un aumento produttivo (+17% con digestato e +14% con refluo zootecnico).
L’analisi dell’influenza delle fertilizzazioni sul biochar (GRAFICO 5 – variazione % rese) evidenzia come l’integrazione del biochar con concimazione chimica/digestato/refluo determina un modesto incremento produttivo (<10%) rispetto all’uso del biochar tal quale (senza fertilizzazione in aggiunta): +6,5% con concimazione chimica, +7,4% con digestato, +8,1% con refluo zootecnico.
Il confronto delle analisi riportate nei Grafici 4 e 5 sono coerenti nell’indicare come, nelle condizioni colturali in essere, l’associazione del biochar con la fertilizzazione liquida organica (digestato e refluo) è più efficace ai fini della produzione di trinciato integrale rispetto all’associazione con la concimazione chimica (urea), fermo restando che trattasi di dati relativi ad una singola stagione colturale. Servirà approfondire i meccanismi attraverso i quali questi diversi effetti produttivi si realizzano.
Le rese di mais trinciato integrale analizzate per i due diversi biochar (B1 e B2) nelle diverse modalità di uso (tal quale, associato a concimazione chimica, a digestato e a refluo zootecnico) mostrano risultati interessanti (GRAFICI 6 – 7 – 8 – 9). Se i due biochar forniscono produzioni simili quando mediati su tutte le quattro modalità d’uso (vedere Grafico 3) considerati separatamente mostrano invece effetti differenti. Nella modalità d’uso tal quale (biochar somministrato da solo) il biochar 1 ha fornito rese superiori al biochar 2 (per tutte le dosi considerate). Nelle altre modalità di uso (in associazione con concimazione chimica, o digestato, o refluo) il biochar 2 mostra rese superiori (in misura ridotta nell’associazione con concimazione chimica e digestato, maggiore in associazione con refluo zootecnico). Questo esito può essere spiegato valutando le caratteristiche di base delle due tipologie di biochar utilizzati. Il biochar 1 presenta un’elevata dotazione di ceneri e maggior contenuto in fosforo e potassio, che potrebbe spiegare il maggior effetto sulla resa rispetto al biochar 2 quando utilizzato tal quale. Difficile invece spiegare da subito la miglior efficienza del biochar 2 quando utilizzato in consociazione con le altre fertilizzazioni; tale aspetto sarà oggetto di approfondimento, anche in attesa dei risultati dei rilievi relativi al monitoraggio dei gas serra effettuato nelle camere statiche e delle soluzioni circolanti prelevate nei piezometri.	Grafici 6-7-8-9

Il Suolo

La reazione del terreno (pH in soluzione salina, che meglio rappresenta il parametro reale in campo) ha subito una moderata influenza dall’apporto di biochar (FIG 1) rispetto a quanto ci si attendeva e sulla base dei risultati della ricerca internazionale. Il massimo incremento (appena 0,2 unità di pH rispetto al valore riscontrato al tempo zero) lo si evidenzia in presenza del biochar 1 (nelle diverse modalità di applicazione e dosi), dei biochar distribuiti senza altri fattori della produzione, dei biochar distribuiti con digestato. In termini assoluti, è il biochar 1 alla dose massima il trattamento che ha evidenziato il valore più alto di pH (5,8).
La capacità di scambio cationico risultata moderatamente influenzata dai diversi fattori della produzione quando distribuiti con biochar; la distribuzione del biochar tal quale ha incrementato mediamente il valore di quasi 3 meq/100 g (FIG. 2).
Il potassio scambiabile (considerato essere rappresentativo del potassio disponibile nel breve periodo per l’adsorbimento radicale), parametro che nel prelievo al tempo zero era risultato essere un possibile fattore limitante la produzione, ha subito positivi incrementi in presenza di biochar, associato o no a digestato e/o a refluo zootecnico (FIG. 3); il biochar 1 (che presentava una dotazione di potassio totale superiore al biochar 2) è quello che maggiormente ha influenzato tale positiva risposta, arrivando a portare la dotazione di questo elemento a fine coltura ad una dotazione di normalità, in particolare associato a refluo e digestato.
Questa risposta è confermata anche dal rapporto magnesio/potassio (FIG. 4), che presentava un forte disequilibrio ad inizio prova, disequilibrio che si è ridimensionato in presenza del biochar con o senza gli altri fattori della produzione; si segnala che la riduzione del rapporto Mg/K nel trattamento con solo concimazione chimica è legato più alla diminuzione del magnesio presente a fine coltura. Il parametro fosforo assimilabile presente a fine ciclo colturale significativi incrementi in presenza dei diversi fattori della produzione, in particolare con digestato, anche se la dotazione al tempo zero non era deficitaria.
Il biochar ha influenzato significativamente la dotazione di carbonio organico (quindi di sostanza organica), sia (soprattutto) quando utilizzato tal quale, sia unitamente a digestato, refluo e, in minor misura, con la concimazione chimica (FIG. 5). Anche il rapporto Carbonio/Azoto, che presentava valori di riferimento bassi, viene influenzato positivamente dall’apporto di biochar (FIG. 6).

Il carbonio della biomassa microbica (FIG. 7) è risultato positivamente influenzato da ciascun fattore della produzione distribuito, tal quale o unitamente al biochar. Digestato e biochar tal quale hanno sortito mediamente i minori effetti, mentre proficuo è stato l’abbinamento del biochar con concimazione chiica, digestato o refluo zootecnico. L’attività d respirazione è stata influenzata da biochar, refluo e digestato (utilizzati tal quale o insieme), mentre la concimazione chimica ha avuto influenza su questo parametro solo se impiegata con biochar.
Il quoziente di mineralizzazione (FIG. 8) ha avuto incrementi con digestato e refluo zootecnico utilizzati tal quale, mentre il biochar ha permesso la riduzione dei valori di questo quoziente; questo risultato sembra evidenziare come il biochar tenda a stabilizzare la sostanza organica dle suolo.
Il quoziente metabolico (FIG. 9) è stato positivamente influenzato da tutti i fattori produttivi impiegati (valori bassi del quoziente stanno ad indicare efficienza metabolica dei microrganismi e stabilità dell’ecosistema). Valori alti possono comunque anche essere influenzati da attività antropica o naturale (arature, pascolamento ecc.). Il valore ottenuto per il biochar utilizzato tal quale risulta influenzato da un dato anomalo riscontrato per il biochar 1 alla dose minore.
Il calcolo dell’indice sintetico IFB (FIG. 10) non evidenzia differenze significative fra i diversi fattori produttivi e le modalità di impiego degli stessi, con risultati comunque superiori rispetto alle condizioni rilevate ad inizio prova (tempo zero).

I Gas Serra

I gas serra (GHG) in agricoltura sono prevalemtemente costituiti da anidride carbonica CO2, metano CH4 e protossido d’azoto NO2.  La loro attività si misura in equivalenti di CO2: fatta 1 l’attività dell’anidride carbonica, 25 è quella del metano e ben 298 quella del protossido d’azoto. In Italia l’emissione dei GHG da parte del settore agricolo è circa 7% del totale (mediamente 10% in tutta la EU) rispetto al settore energetico (oltre 83%) , 6% a quello industriale e 4% al settore dei rifiuti. La minor percentuale italiana è legata alla minore superficie ad uso agricolo rispetto ai grandi produttori europei. La decrescita dei GHG (-16% dal 1990 al 2015) è dovuto alla diminuita disponibilità di suolo agricolo, al minor numero di animali allevati (la zootecnia contribuisce per il 50% dei gas serra agricoli) e alla diminuzione dei concimi azotati.   Nel 2015 il metano costituisce il 61,6% delle emissioni, il prptossido d’azoto il 37% e l’anidride carbonica il 1.4% in termini di CO2 equivalenti e sono diminuite rispettivamente del 13.5, 19.9 e 6% dal 1990. Tuttavia il metano contribuisce per il 42% al totale delle emissioni nazionali e il protossido d’azoto è addirittura la prima fonte delle emissioni italiane con il 68.8%.  Nell’ambito agricolo il 45,9 % deriva dalle fermentazione enteriche e il 29.9 dalla coltivazione dei terreni (Italian Greenhouse Gas Inventory 2017 – Ispra). Il settore energetico ha contribuito più di tutti al miglioramento rispetto alla situazione del 1990, mentre il trasporto mostra un trend in crescita. L’agricoltura non è riuscita finora a raggiungere gli obiettivi stabiliti. La mancanza di tecnologie e buone pratiche può esser la causa del mancato miglioramento. Il mais coltivato per l’alimentazione del bestiame si avvale dei liquami o dei digestati come fertilizzanti azotati, ma la perdita di azoto sia in forma ammoniacale al momento dello spandimento sia in forma nitrica nei giorni successivi lo spandimento costituisce una preocupazione importante per l’inquinamento e il contenimento dei GHG in agricoltura. Il biochar utilizzato come ammendante nel terreno può contribuire non solo alla “carbon sink”, ma anche alla riduzione dell’emissione dei gas serra.

I risultati ottenuti nella prova evidenziano sia le emissioni di GHG sia il ruolo del biochar nel contastarle, in particolare quelle di metano e protossido d’azoto che costituiscono i GHG a maggior attività.
L’andamento dei grafici cumulati sulla base dei valori monitorati, evidenzia che il rilascio del protossido di azoto in atmosfera avviene nei primi 20 giorni dall’applicazione per poi stabilizzarsi.in accordo con dati di letteratura. L’utilizzo di digestato provoca un enissione ben maggiore rispetto all’uso di reflui e fertilizzazione chimica. Quando però si utiliza il biochar, anche somministrato con digestato, refluo o urea, le emissioni di protossido d’azoto calano ulteriormente.
Anche le emissioni di metano si sviluppano prevalentemente nei primi 20 giorni dal trattamento, benchè nel caso della fertilizzazione chimica si abbiano andamenti erratici. Chimico refluo e digestato evidenziano emissioni maggiori ripetto alle tesi cn la presenza di biochar.	andamento delle emissioni di metano
L’emissione di CO2 avviene con costanza lungo tutto il periodo di coltura. L’urea è il fertilizzante che provoca minori emissioni in linea con la mancanza di sostanza organica apportata e minore efficacia sulla flora microbica del suolo. L’utilizzo del biochar sembra addiruttura aumentare l’emissione di anidride carbonica forse a causa di un maggior effetto sulla fertilità biologica del terreno che aumenta l’attività microbiologica.