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Agricoltura moderna
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Sia nelle prove di ricerca che in azienda, la risposta all'applicazione di fertilizzanti azotati può essere piuttosto variabile. Abbiamo tutti visto situazioni in cui, a parte forse un colore più verde della pianta, l'applicazione di azoto ha avuto un impatto minimo sulla crescita e sulla resa del foraggio. Al contrario, abbiamo notato situazioni in cui l'applicazione di azoto ha avuto un enorme impatto sulla produttività dei pascoli.
L'azoto è l'elemento essenziale delle proteine nei tessuti vegetali e animali. Le proteine sono necessarie in una varietà di molecole affinché gli organismi funzionino efficacemente, come gli enzimi e il DNA. In tutte le piante l'azoto è l'elemento più importante nella formazione e nella funzione della clorofilla, il composto essenziale necessario per la fotosintesi. Senza la fissazione dell'anidride carbonica dall'atmosfera tramite la clorofilla, gli animali non esisterebbero e non avremmo cibo né dalle piante né dagli animali.
Compromesso ambientale
Quindi, forse dovremmo semplicemente applicare più che sufficiente azoto sui nostri foraggi e non ci sarebbe tale limitazione per questo importante nutriente. Potrebbe funzionare, ma l'azoto è costoso e molti dei nostri problemi di qualità dell'acqua esistono perché c'è stato troppo azoto che fuoriesce nelle acque sotterranee o scorre nelle acque superficiali causando disastri ambientali.
Non dovremmo avvelenarci solo per produrre cibo da mangiare, vero?
Il dilemma con l'azoto è determinare quanto applicare per essere sufficiente senza causare perdite ambientali ed economiche. Naturalmente, ci sono anche molte altre domande importanti:quando è il momento migliore per applicare l'azoto per ottenere il miglior utilizzo delle piante e la minima perdita per l'ambiente? Quale forma di azoto è la più conveniente e ci darà la migliore efficienza di assorbimento delle piante? In quale punto della chioma o del profilo del suolo dovrebbe essere applicato l'azoto per evitare perdite dovute a lisciviazione, volatilizzazione e denitrificazione?
Se il tuo raccolto di fieno o foraggio aveva
2% di contenuto di azoto (N) al momento del raccolto e intendi raccogliere 5 tonnellate per acro ogni anno, quindi potrebbe avere senso applicare almeno 200 libbre per acro (10.000 libbre x 2% =200 libbre). Ma se solo il 50% circa dell'azoto che applichi viene effettivamente assorbito e utilizzato dal raccolto, forse 400 libbre di N per acro sono ciò che è necessario ogni anno.
Dove va quell'altro 50% dell'azoto?
Alcuni si perdono a causa della volatilizzazione dell'ammoniaca nell'atmosfera. Alcuni possono essere denitrificati in gas di protossido di azoto e persi nell'atmosfera. Alcuni possono essere lisciviati sotto la zona della radice come nitrati. Alcuni possono essere lavati dalla superficie del suolo nelle terre vicine o nelle acque superficiali. Alcuni possono essere lavati via con le particelle di terreno attraverso l'erosione e alcuni possono essere incorporati dai microrganismi del suolo nella materia organica di nuova formazione. Queste non sono nemmeno tutte le possibilità.
Una ricca fonte di azoto
Allora, cosa c'entra il carbonio nel suolo con le proteine nell'erba?
È una questione di sostanza organica del suolo e microrganismi del suolo. La materia organica del suolo è composta principalmente da carbonio; infatti, il 58% della materia organica del suolo è carbonio. I microrganismi del suolo sono quelle più piccole creature nel terreno che richiedono un microscopio per vedere:batteri, funghi e attinomiceti. Naturalmente, ci sono anche molti organismi visibili nel suolo.
La materia organica del suolo nei campi agricoli contiene anche dal 4% al 6% di azoto. L'azoto organico del suolo è strettamente legato e deve essere mineralizzato dai microrganismi del suolo in ammonio e nitrato, le due forme inorganiche di azoto facilmente assorbite dalle piante. Se un terreno avesse il 2% di materia organica del suolo, allora potrebbero esserci da 800 a 1.200 libbre di N per acro in quel terreno. Se un terreno avesse il 5% di materia organica del suolo, potrebbero esserci da 2.000 a 3.000 libbre di N per acro. C'è molto azoto nei primi 4 pollici di terreno e potrebbe esserci un'altra quantità uguale nei prossimi 20 pollici di terreno.
Possiamo usare parte di quell'azoto nel terreno, ma sapere quanto diventa disponibile durante una stagione di crescita è stato difficile da prevedere. Gli scienziati hanno studiato questa domanda in modo più approfondito prima della rivoluzione industriale che ha portato allo sviluppo di fertilizzanti azotati sintetici. Una volta che il nitrato di ammonio e l'urea sono diventati prontamente disponibili, l'enfasi sulla comprensione della mineralizzazione dell'azoto dalla materia organica è diminuita notevolmente.
Ora c'è un rinnovato interesse nella comprensione della mineralizzazione dell'azoto con la convergenza dell'aumento dei costi dei fertilizzanti a base di azoto, gli sforzi per la pulizia della qualità dell'acqua e l'interesse per la salute del suolo. È qui che la comprensione del carbonio nel suolo si collega alle proteine nella tua erba.
I tassi di azoto ottimali differivano
In una serie di prove in azienda sulle scorte di festuca alta in tutta la Carolina del Nord e negli stati circostanti, la quantità di azoto derivata dalla mineralizzazione della materia organica del suolo è stata confrontata con la quantità di azoto fornita dal fertilizzante a base di urea. I campioni di suolo sono stati raccolti all'inizio del periodo di stoccaggio (inizio settembre) e analizzati per la mineralizzazione dell'azoto nel suolo e l'attività biologica del test del suolo.
Al foraggio della festuca alta è stato permesso di crescere senza ostacoli per circa quattro mesi fino a dicembre o gennaio, quando sono stati determinati la crescita del foraggio e il valore nutritivo. Le vacche da carne sono state quindi scacciate su questi pascoli come tipico di questo approccio gestionale.
Durante il periodo sperimentale, l'azoto è stato applicato a 0, 40, 80 e 120 libbre di N per acro e questi trattamenti sono stati replicati quattro volte per un totale di 16 appezzamenti in ciascuna delle 37 prove condotte nell'autunno del 2018. Sperimentale erano disponibili anche i risultati di 55 studi condotti nel 2015 e nel 2016 utilizzando un approccio simile.
In media in tutte le prove, la resa del foraggio è migliorata con l'applicazione di tassi più elevati di fertilizzante azotato. Ciò non sarebbe insolito, poiché molte raccomandazioni attuali per i foraggi autunnali richiedono da 50 a 100 unità di azoto per acro. Tuttavia, la particolarità di questo studio era che solo 26 delle 92 prove avevano una risposta di resa sufficiente per coprire il costo dell'azoto aggiunto.
Sessantasei prove (72%) non hanno avuto bisogno di più azoto di quello già presente nel suolo per ottimizzare la produzione. La quantità di azoto inorganico residuo nella superficie di 4 pollici di terreno era bassa, quindi la fonte più ragionevole di azoto disponibile proveniva dalla mineralizzazione della materia organica.
Perché alcuni campi hanno risposto all'azoto fertilizzante e non altri?
Non era a causa della quantità di azoto inorganico residuo nella superficie di 4 pollici di terreno perché non c'erano differenze nell'ammonio e nel nitrato del suolo tra i campi reattivi e non reattivi. La differenza era dovuta alla quantità di mineralizzazione dell'azoto dalla materia organica del suolo.
Il potenziale di mineralizzazione dell'azoto nel suolo in condizioni ideali in laboratorio era in media di 131 libbre di N per acro in quelle prove che non rispondevano affatto all'azoto fertilizzante. In quelle prove che richiedevano la maggior parte dei fertilizzanti azotati per ottimizzare la resa, la mineralizzazione dell'azoto nel suolo era significativamente inferiore a 93 libbre di N per acro. Le prove con un fabbisogno di fertilizzante di 40 libbre di N per acro o meno per ottimizzare la resa avevano un livello intermedio di mineralizzazione di N del suolo di 119 libbre di N per acro.
Un test più pratico
Questi risultati sono stati sorprendenti per molti agricoltori collaboratori che li hanno visti per la prima volta. Tuttavia, hanno senso se accettiamo che la salute del suolo può essere modificata dalle scelte di gestione del foraggio e del pascolo nelle aziende agricole. I terreni con un maggiore potenziale di mineralizzazione dell'azoto hanno una maggiore capacità di fornire alle piante l'azoto disponibile. Sfortunatamente, essere in grado di determinare il potenziale di mineralizzazione dell'azoto nel suolo in laboratorio richiede almeno due mesi di tempo di elaborazione e costerebbe ragionevolmente circa $ 40 per campione solo per questa analisi.
Fortunatamente, all'inizio del progetto di ricerca si è tenuto conto dell'aspetto pratico dell'analisi del suolo. È stata inoltre determinata una stima semplice, rapida e più economica dell'attività biologica del suolo insieme alla stima del potenziale di mineralizzazione dell'azoto nel suolo.
Abbiamo valutato l'attività biologica del test del suolo, che richiede solo una settimana circa dal campionamento all'invio del rapporto sul test del suolo e potrebbe costare solo da $ 5 a $ 10 per campione in un ambiente di ricerca. Il motivo per cui l'attività biologica del test del suolo può anche essere considerata un'alternativa adatta è perché esiste una forte associazione tra la mineralizzazione dell'azoto del suolo e l'attività biologica del test del suolo. Questa associazione è stata osservata in questo studio (vedi Figura 1) e in altri.
L'impatto di questa ricerca è che i coltivatori di fieno e foraggio possono ora utilizzare un test del suolo per determinare la salute biologica dei loro suoli e fare determinazioni ragionevoli e specifiche sul campo della quantità di azoto fertilizzante necessaria per ottimizzare la resa. Questo test del suolo aiuterebbe i coltivatori a mettere a punto il potenziale di profitto a breve termine, massimizzare l'efficienza dei dollari investiti in fertilizzanti e contribuire alla salute dei bacini idrografici locali. L'ottimizzazione dell'azoto fertilizzante riduce anche l'impronta di carbonio dell'attività agricola sequestrando il carbonio nella materia organica del suolo.
Se desideri confermare il valore di questo approccio nella tua azienda, contatta un laboratorio di analisi del suolo nella tua zona per vedere se offrono test biologici del suolo. Potrebbe essere nei tuoi migliori interessi economici ed ecologici!
Questo articolo è apparso nel numero di marzo 2020 di Hay &Forage Grower alle pagine 20 e 21.
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