Tesi di dottorato

La ricerca ha riguardato l'analisi quantitativa delle relazioni tra clima, sistemi colturali e fertilità del suolo nel contesto della collina centro italiana, attraverso sperimentazioni di campo a scala macroparcellare e di microbacino imbrifero e modelli di simulazione.
La ricerca si è basata su due sperimentazioni:

• Esperimento 1: Analisi quantitativa dell'impatto dei cambiamenti climatici sull'avvicendamento frumento duro - girasole, basato su monitoraggio di due microbacini nella collina delle Marche e sulla simulazione con il modello CropSyst.
• Esperimento 2: Analisi quantitativa degli impatti a lungo termine di diversi sistemi colturali basati sull'avvicendamento frumento duro - mais sulla dinamica del carbonio nel suolo. Lo studio è stato condotto attraverso una sperimentazione di lunga durata su lavorazione del terreno e concimazione azotata e l'uso di simulazioni con il modello DSSAT 4.0.

Nella prima sperimentazione, sono stati analizzati gli effetti di diversi scenari climatici futuri e concentrazioni di anidride carbonica nell'atmosfera su rese colturali di frumento e girasole e sulla dinamica del carbonio nel suolo.  I risultati hanno mostrato che entrambe le colture prese in esame sembrerebbero non subire effetti significativi sulla produttività, per cambiamenti climatici previsti nel medio termine (40 anni). Nel caso del girasole, anche gli scenari di cambiamento climatico a lungo termine (100 anni), avrebbero effetti poco significativi sulla produttività. Mentre per il frumento duro l'aumento delle temperature superiore ad una certa soglia potrebbe avere effetti particolarmente negativi sulla produzione di granella dovuta alla riduzione della durata delle fasi fenologiche precedenti lo sviluppo, che impedirebbe alla coltura di sviluppare un LAI sufficiente a supportare gli attuali livelli produttivi. A questo effetto si potrebbero sommare quelli dovuti alla minore disponibilità naturale di azoto dovuti al progressivo impoverimento della sostanza organica e quindi dell'azoto mineralizzato nel terreno. I risultati di CropSyst hanno mostrato comunque limiti per quanto riguarda la simulazione del contenuto di sostanza organica e della mineralizzazione dell'azoto, per le quali sarebbe necessario far ricorso a modelli specializzati o a dati sperimentali di campo.
L'obiettivo del secondo esperimento è stato quello di studiare gli effetti a medio e lungo termine dell'utilizzo di tecniche agronomiche più conservative rispetto a quelle convenzionali nell'ambito dell'avvicendamento biennale frumento duro - mais in ambiente collinare asciutto. L'analisi è stata condotta studiando la dinamica di tre diversi pool di sostanza organica nel suolo in relazione alla concimazione azotata (0-90-180 unità di N) e alla tecnica di lavorazione del suolo (lavorazione convenzionale e non lavorazione). I risultati ottenuti dal DSSAT - Century sono coerenti con quanto rilevato in campo dalla sperimentazione di lunga durata e indicano una sostanziale stabilità del contenuto di C organico nel medio e lungo periodo con livelli di input medio-bassi e una leggera tendenza all'incremento di C organico con input elevati (N180). Il modello DSSAT ha invece mostrato lacune nella simulazione degli effetti di diverse modalità di lavorazione del terreno sulla dinamica della sostanza organica, per le quali sono necessari ulteriori approfondimenti.
Le sperimentazioni sono state svolte nell'ambito del Progetto di Ricerca Finalizzato CLIMAGRI del Ministero delle Politiche Agricole e Forestali (www.climagri.it) e nell'ambito del progetto SOILSINK finanziato da:FISR - Fondo Integrativo Speciale per la Ricerca.