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FERRO, GIANFRANCO MARIA (2009) Dinamica della sostanza organica e dell'azoto in terreni fertilizzati con ammendanti. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

Modern agriculture has to include sustainable practices in order to preserve soil organic matter, because it is able to improve soil quality, plant production and the sustainability of agroecosystem, and because it can be a sink to retain CO2 from the atmosphere.
Applying amendments, different for their organic matter quality and producing method, is a practice to manage agrarian soils that permits to obtain the following results: - to decrease soil organic matter decomposition, promoting its stabilization in soil aggregates; - to increase humus in the soil, directly by introducing humic substances, indirectly by stimulation microbial activity; - to reduce mineral fertilization.
There is a close relationship between soil organic matter and aggregates: this suggests that the different organic matter characteristics could influence, in different ways, the aggregates cycle and the interaction between aggregates and soil organic matter.
In this study, three different amendments have been tested: a compost CO, an amendment obtained from compost plus chicken dug CP, and farmyard manure L. All amendments were distributed in three different agrarian soils in order to apply about 15 t ha-1 of C during three years. The soils in trial were: a clay, a sandy-clay-loam and a sandy soil.
The following soil quality indicators were studied: soil organic carbon, soil total nitrogen, C and N of soil fractions isolated by wet fractionation technique, soil humic carbon and humic fractions. Yields and some quality indicators of maize and wheat grains and tobacco leaves were evaluated as well.
It seems that the organic treatments affect in a different way the soil C concentration. The different effects are related to origin of organic matter and soils characteristics.
In the clay soil, amendments didn’t increase the C content more than the mineral fertilizer. In the sandy soil there was a decrease of C content. In the sandy-clay-loam the product CP increased the C content at the 0.25-0.3 m layer.
Further, the analysis on C and N concentrations of soil fractions showed different results between the clay and the sandy-clay-loam soil.
In the clay soil, the organic products CO and L significantly increased C concentration in the silt-clay particles size fraction protected in the macroaggregates. Instead, in the sandy-clay-loam soil, CO significantly increased C concentration in the coarse particulate organic matter fraction, in comparison with mineral fertilizer. In the same soil, treatments CO and L showed the highest N concentration in the microaggregates within macro.
So, in the period while the soil fertility was changing, the compost and manure affected in a different way the C cycle of aggregates.
In the clay soil, the organic products didn’t significantly increase the humic carbon concentration, whereas in the sandy soil there was a general loss.
In the sandy-clay-loam soil, the products L and CP were able to increase the humic carbon concentration in comparison with the other treatments. Then, the amendment CP modified the humic fraction distribution, probably caused by input of humic material with different characteristics in comparison with the soil’s humic substances.
The amendments CO and L increased grain yield in maize if the input of mineral N was less than the plant’s uptake. It seems that the amendments CO and CP are able to increase the grain protein content in wheat as well.
Compost can be use for tobacco fertilization, in substitution to conventional manure, because it can improve the quality of leaves better than only mineral fertilizer.
In conclusion, using compost and manure is a way to preserve soil quality, supporting soil organic matter and promoting the sequestration in the soil aggregates. In order to prevent environment pollution (from N and organic matter loss), it is to avoid applying repeatedly high quantity of amendments, in particular in sandy soils where there are not aggregates.

Abstract (italiano)

L’agricoltura moderna deve prevedere pratiche che siano in grado di preservare la sostanza organica del suolo, perche’ questa ha la capacita’ non solo di migliorare la qualita’ del suolo, la produzione delle piante e la sostenibilita’ degli ecosistemi agrari, ma anche di svolgere un ruolo chiave nel ciclo globale del C, mitigando le emissioni di CO2 in atmosfera.
L’applicazione di ammendanti organici, di origine e qualita’ differenti, e’ una tra le pratiche di gestione dei suoli agrari che permette di ottenere risultati apprezzabili, quali: - ridurre la quota di decomposizione della sostanza organica, favorendo la stabilizzazione della stessa negli aggregati; - aumentare l’humus del suolo, sia apportando direttamente sostanze umiche, che favorendo l’attivita’ microbica; - ridurre l’uso di concimi minerali.
La stretta relazione esistente tra sostanza organica ed aggregati fa supporre che vi possano essere effetti diversi sul ciclo vitale di questi e sulla loro interazione con la sostanza organica, a seconda dell’origine e delle caratterisitiche chimico-fisiche (qualita’) della sostanza organica apportata.
In questo studio sono stati testati: un ammendante compostato misto CO in forma di polvere, un prodotto ammendante CP in forma di pellet, ottenuto dall’unione di compost e pollina, e letame bovino di media maturita’ L. Gli ammendanti sono stati distribuiti in modo da apportare circa 15 t ha-1 di carbonio organico in tre anni su tre terreni della pianura Padano-Veneta: uno argilloso, uno franco-sabbioso-argilloso ed uno sabbioso.
Sono stati studiati i seguenti indicatori di qualita’: carbonio organico ed azoto totale del suolo, C e N delle frazioni isolate con tecniche di frazionamento umido, carbonio umico e frazioni umiche del suolo. Sono state anche valutate le produzioni agrarie di frumento, mais e tabacco ed alcuni parametri di qualita’ dei prodotti agrari.
Sembra che i prodotti organici determinino effetti sulla concentrazione di C del suolo diversi a seconda della natura della sostanza organica immessa e delle caratteristiche del terreno su cui vengono distribuiti.
Si e’ osservato che nel suolo argilloso gli ammendanti non portano ad un incremento della quantita’ di C maggiore rispetto al testimone minerale; in quello sabbioso c’e’ stato un decremento complessivo della quantita’ di C.
Nel suolo franco-sabbioso-argilloso l’ammendante CP ha determinato un incremento della concentrazione di C alla profondita’ di 0.25-0.3 m.
Anche dall’analisi delle concentrazioni di C e N delle frazioni isolate dal suolo argilloso e da quello franco-sabbioso-argilloso sono emersi risultati differenti. Nel suolo argilloso il compost ed il letame hanno aumentato significativamente, rispetto alla concimazione minerale, la concentrazione di C e N della frazione di suolo costituita dalle particelle di limo ed argilla, protetta nei macroaggregati. Nel suolo franco-sabbioso-argilloso, invece, il compost ha prodotto un aumento significativo del C della frazione organica grossolana rispetto alla concimazione minerale; le tesi compost e letame hanno mostrato le concentrazioni di N piu’ alte nei microaggregati protetti nei macro.
Pertanto, in regime di cambiamento di fertilita’ (i suoli sono passati da una situazione di equilibrio, caratterizzata dall’immissione di sostanza organica solo attraverso i residui colturali, ad una di transizione), si e’ visto che il compost ed il letame hanno prodotto sul ciclo del carbonio degli aggregati, effetti diversi a seconda delle caratteristiche dei suoli.
Nel suolo argilloso i prodotti organici non hanno portato ad un incremento significativo della concentrazione del carbonio umico rispetto alla concimazione minerale, mentre nel sabbioso si e’ riscontrata una perdita complessiva.
Nel suolo franco-sabbioso-argilloso il letame ed il prodotto ammendante CP sembra siano stati in grado di favorire un incremento significativo del carbonio umico rispetto alle altre tesi. Il prodotto ammendante CP ha determinato anche una redistribuzione delle frazioni umiche, probabilmente conseguente all’immissione di materiale umico con caratteristiche diverse da quelle indigene del suolo.
Il compost ed il letame hanno permesso di ottenere un aumento della produzione della granella di mais se associati ad un apporto di azoto minerale inferiore alle asportazioni. Sembra anche che il compost ed il prodotto ammendante CP possano aumentare il tenore di proteine della granella del frumento.
Il compost puo’ venire opportunamente utilizzato per la fertilizzazione del tabacco, in sostituzione al tradizionale letame, perche’ rispetto alla sola concimazione minerale ha migliorato la qualita’ delle foglie, senza determinare decrementi produttivi.
In conclusione si puo’ affermare che nei terreni argillosi e franco-sabbiosi-argillosi l’utilizzo oculato del compost e del letame e’ pratica in grado di preservare la qualita’ del suolo, sostenendo il tenore della sostanza organica e favorendo il suo sequestro negli aggregati. E’ da evitare l’uso di elevate quantita’ di ammendanti, perche’ nel breve periodo solo poca sostanza organica viene stabilizzata negli aggregati e questo dal punto di vista ambientale rappresenta un rischio per i corpi idrici, soprattutto nei suoli sabbiosi dove la formazione degli aggregati e’ praticamente assente.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:BORIN, MAURIZIO
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 21 > Scuole per il 21simo ciclo > SCIENZE DELLE PRODUZIONI VEGETALI > AGRONOMIA AMBIENTALE
Data di deposito della tesi:30 Gennaio 2009
Anno di Pubblicazione:2009
Parole chiave (italiano / inglese):qualita' suolo, uso di ammendanti, sequestro di carbonio negli aggregati
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 07 - Scienze agrarie e veterinarie > AGR/02 Agronomia e coltivazioni erbacee
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Agronomia Ambientale e Produzioni Vegetali
Codice ID:1796
Depositato il:30 Gen 2009
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Bibliografia

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