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Agricoltura moderna
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La rotazione delle colture è una tecnica agricola che risale all'Impero Romano o all'antica Grecia. Sebbene gli antichi agricoltori non comprendessero appieno la scienza alla base della rotazione delle colture, hanno osservato che coltivare la stessa coltura nello stesso appezzamento per diversi anni impoverisce il suolo di sostanze nutritive e diminuisce la resa del raccolto.
Per affrontare il problema, i romani inventarono un semplice sistema chiamato “cibo, alimentazione, maggese." Durante questa pratica, i contadini divisero la terra in tre sezioni. In una sezione, cibo furono piantate colture come il grano; nella sezione successiva, bestiame alimentazione come si coltivava l'avena, e l'ultima sezione era rimasta maggese riprendersi. Ogni stagione di crescita, le sezioni sono state ruotate per garantire la massima produttività del suolo a lungo termine [1].
Una volta che gli agricoltori hanno applicato questo sistema, la qualità del suolo è migliorata e le perdite di raccolti dovute a parassiti o malattie sono diminuite. Semplice ed efficace.
Per capire perché una pratica così semplice fa la differenza, dobbiamo prima guardare ai principi di base della rotazione delle colture.
La rotazione delle colture si basa sulla coltivazione di una serie di diversi tipi di colture nella stessa area in stagioni sequenziali. La rotazione pianificata può variare da una stagione di crescita a pochi anni o anche a periodi più lunghi. Gli agricoltori di solito non seguono uno specifico piano di rotazione delle colture. Scelgono di alternare le colture in base alle loro esigenze individuali, possibilità, condizioni ambientali e budget.
Per esempio, un agricoltore potrebbe seguire uno schema di rotazione delle colture di sette anni come segue:
Un altro agricoltore potrebbe scegliere uno schema più semplice:
Anche se questi due piani differiscono, entrambi si attengono alla regola generale della rotazione delle colture. Il principio di base è piantare le leguminose (es. legumi, erba medica, erba blu, trifoglio) dopo le colture cerealicole (es. frumento, Avena, granoturco, Riso), e poi lasciare la terra indisturbata per almeno una stagione.
Seguendo questa sequenza di rotazione aiuta a prevenire tre problemi principali vediamo quando si pianta un solo raccolto anno dopo anno. Questi problemi sono:
La pratica della rotazione delle colture è, perciò, una delle strategie di controllo agricolo più efficaci, poiché presenta numerosi vantaggi che sono molto importanti per ridurre l'uso di prodotti chimici nelle aziende agricole e sostenere la fertilità del suolo a lungo termine.
L'azoto è uno dei nutrienti cruciali per lo sviluppo delle piante. È una parte indispensabile di DNA , l'elemento costitutivo delle proteine , e persino clorofilla .
Sebbene l'atmosfera contenga il 78% di azoto, le piante non sono in grado di utilizzare la forma atmosferica. Necessitano di un tipo di azoto “fisso” dal terreno sia sotto forma di ammoniaca, nitrato o nitrito.
Un modo in cui l'azoto viene assorbito nel suolo è attraverso l'attività dei batteri simbionti ( Rhizobium spp. ) che vive sulle radici dei legumi, come la soia, piselli, lenticchie o altri esempi precedentemente citati.
Quando un contadino pianta le leguminose, legumi insieme a questi i batteri azotofissatori arricchiscono i terreni con il tipo di azoto “fisso” .
Ad esempio:i semi di soia possono fissare fino a 200 kg di azoto per ettaro in un anno. Sebbene una parte di questo azoto venga utilizzata dalla pianta stessa per produrre fagioli ricchi di proteine, il resto dell'azoto rimane nel terreno [3].Ciò garantisce che le seguenti colture di cereali o specie erbacee coltivate sullo stesso terreno avranno una quantità sufficiente di questo importante nutriente per una crescita sana. Così, piantare una leguminosa si traduce in terreni arricchiti di azoto e maggiori rese delle successive colture a rotazione.
Con l'intensificazione del sistema agricolo, abbiamo imparato come aumentare artificialmente il contenuto di azoto nel terreno con l'uso di fertilizzanti. Ma l'alterazione del ciclo naturale dell'azoto unita all'uso eccessivo e inefficiente di fertilizzanti ha portato a rilasciare troppo di questo nutriente nell'ambiente, sconvolgere l'equilibrio degli ecosistemi (soprattutto gli ecosistemi acquatici).
Alcuni studi stimano che circa l'80% dell'azoto utilizzato come fertilizzante agricolo finisce per essere rilasciato liberamente nell'ambiente, contaminare le risorse idriche.
L'effetto più grave dell'inquinamento da azoto è l'eutrofizzazione dei corpi idrici, che è pericoloso per la nostra fornitura di acqua potabile e provoca gravi problemi di salute. Per esempio, un'acqua ricca di nitrati limita il trasporto di ossigeno nel flusso sanguigno dei bambini e provoca una grave condizione nota come sindrome del bambino blu.
Se pensi che questo problema non ti riguardi direttamente, pensa due volte. Nel 2010, U.S. Geological Survey ha rilevato che il 64% dei pozzi poco profondi nelle aree agricole degli Stati Uniti aveva livelli di nitrati superiori alla norma [4]. La contaminazione da azoto è più diffusa del previsto.
A differenza dell'agricoltura intensiva di fertilizzanti, i sistemi di rotazione delle colture funzionano reintegrando naturalmente i livelli di azoto nei terreni attraverso l'alternanza di leguminose con altre colture.
Secondo la ricerca, l'azoto fissato dai legumi rimane nel terreno anche più a lungo della forma sinteticamente fornita [5]. Le colture a rotazione non rilasciano azoto nell'ambiente. Anziché, il nutriente rimane immagazzinato nel terreno per l'assorbimento della pianta.
La pratica della rotazione delle colture riduce la necessità di applicazione di fertilizzanti e riduce al minimo il rischio di inquinamento del suolo e dell'acqua.
Diversificare le rotazioni delle colture è una soluzione vantaggiosa per tutti per i profitti degli agricoltori, la salute a lungo termine del loro suolo, e acqua pulita per le comunità.
— Kranti Mulik
La struttura del suolo è un fattore importante per una crescita sana delle colture. Influisce sulla quantità di spazio che le radici devono espandersi attraverso il terreno e sulla facilità con cui l'acqua, aria e sostanze nutritive li raggiungono.
Se la struttura del suolo è scarsa, le piante non svilupperanno un apparato radicale sano e non cresceranno bene. Ciò innesca una serie di conseguenze negative per gli agricoltori, poiché non solo perderanno la resa del raccolto, ma i loro terreni agricoli diventano molto più vulnerabili all'erosione e al deflusso superficiale, perdendo nutrienti e riducendo ulteriormente la fertilità.
Quando si ruotano le colture sullo stesso terreno, la struttura del suolo migliora perché si alternano piante con radici profonde e poco profonde. Per esempio, l'avena ha un apparato radicale ampio e profondo, mentre il trifoglio rosso ha radici piccole e poco profonde [6]. Piantando queste piante successivamente, i loro diversi apparati radicali stimolano la struttura del suolo:
Un ulteriore vantaggio dei sistemi di rotazione delle colture è che gli agricoltori possono selezionare intenzionalmente la sequenza di rotazione che migliora la struttura del suolo quando necessario. Ad esempio:una leguminosa, lupino, ha un apparato radicale profondo che permette alla pianta di crescere bene in terreni esausti. E per di più, il lupino ripristina anche i livelli di azoto nel suolo, preparandoli ancora una volta per colture cerealicole che richiedono nutrienti [7].
In combinazione con una migliore struttura del suolo, la rotazione delle colture migliora la capacità di ritenzione idrica dei suoli. I terreni di buona struttura consentono un rapido e completo assorbimento dell'acqua. Parte di quest'acqua viene prontamente prelevata dalle colture, mentre l'acqua aggiuntiva viene trattenuta più in profondità nei pori per essere aspirata dalle piante durante una stagione più secca.
In questa situazione, la rotazione delle colture aiuta a conservare l'acqua nelle aziende agricole, perché la necessità di irrigazione è diminuita.
Alcuni vantaggi aggiuntivi di una migliore capacità di ritenzione idrica sono:
L'erosione del suolo è diventata oggi un problema diffuso in tutto il mondo. L'erosione estensiva causa molti problemi nell'agricoltura moderna, compresa la perdita di terriccio, deflusso agricolo dannoso, e un aumento del rischio di inondazioni e frane a causa della ridotta capacità dei suoli di trattenere l'acqua.
Mentre l'erosione del suolo devasta i terreni agricoli coltivati in modo intensivo, la semina a rotazione aiuta a prevenire tutti questi impatti negativi. Secondo una ricerca durata 13 anni su un sistema di rotazione delle colture in Iowa, la rotazione delle colture riduce l'erosione di quasi il 90% rispetto all'agricoltura tradizionale in monocoltura di mais e soia.
Tra i motivi per cui la rotazione delle colture riduce l'erosione ci sono:
Uno dei motivi principali per cui le antiche civiltà applicavano la rotazione delle colture era prevenire la diffusione di parassiti, erbacce e malattie. Con l'introduzione dei prodotti chimici in agricoltura, la necessità di ruotare le colture è scomparsa. Però, l'ampia applicazione di queste sostanze chimiche ha portato ad alcuni gravi casi di avvelenamento, contaminazione dell'ambiente e persino la maggiore resistenza dei parassiti alle sostanze attive.
Per fortuna, solo un semplice passaggio come la rotazione delle colture può prevenire l'insorgenza di parassiti o malattie . Questo metodo è efficace perché molti insetti e batteri dannosi svernano nel terreno. Se coltiviamo lo stesso raccolto nello stesso luogo in ogni stagione di crescita, stiamo creando le condizioni perfette affinché le loro colonie si diffondano di più ogni anno.
Molti parassiti o malattie preferiscono solo un determinato ospite. Spostando le colture e diversificando la sequenza di ritaglio, togliamo il loro ospite preferito e provochiamo un'interruzione del ciclo di vita annuale di questi parassiti o malattie.
Per esempio, la piralide del gambo di riso si nutre principalmente di riso. Se non ruotiamo il riso con altre colture appartenenti ad una famiglia diversa, il problema persiste poiché il cibo è sempre disponibile per il parassita. Però, se piantiamo i legumi come prossimo raccolto, l'insetto parassita probabilmente morirà a causa dell'assenza di cibo.
L'Organizzazione per l'alimentazione e l'agricoltura (FAO) riconosce la rotazione delle colture come uno dei metodi di gestione integrata dei parassiti (IPM), un metodo ecologico di produzione delle colture che mira a ridurre l'uso di pesticidi ed erbicidi chimici in agricoltura.
La rotazione delle colture è una delle strategie IPM consigliate per prevenire e sopprimere gli organismi nocivi.
La rotazione delle colture aiuta a mitigare i cambiamenti climatici in due modi importanti:
L'agricoltura intensiva è diventata uno dei principali emettitori di un potente gas serra chiamato protossido di azoto. Il potenziale di riscaldamento globale di questo gas è 300 volte maggiore dell'anidride carbonica. Poiché il nostro uso eccessivo di fertilizzanti azotati in agricoltura, le sue emissioni sono aumentate di quasi il 50 per cento [8].
Implementando la rotazione delle colture, l'uso di fertilizzanti azotati può essere ridotto fino a 100 chilogrammi per ettaro all'anno [9]. Questo a sua volta notevolmente riduce le emissioni di protossido di azoto e aiuta a prevenire ulteriori cambiamenti nelle concentrazioni di gas serra derivanti dalle nostre attività.
Il suolo ha una grande capacità di catturare e immagazzinare il carbonio atmosferico. Migliorando la struttura del suolo, lasciando indisturbati i terreni e praticando l'inerbimento, l'agricoltura a rotazione aumenta la capacità del suolo di immagazzinare più carbonio, e quindi, aiuta a compensare le emissioni di carbonio associate alla produzione agricola.
Uno studio che mostra la grande capacità della rotazione delle colture nel mitigare i cambiamenti climatici rispetto a colture di grano monocoltura con un ritaglio a rotazione di lenticchie e grano . Ecco cosa hanno scoperto gli scienziati:
Questi risultati dimostrano chiaramente nel complesso gli effetti positivi della coltivazione a rotazione rispetto alla semina standardizzata del grano.
Il sovescio sono colture a crescita rapida seminate per coprire il suolo nudo, aggiungere materia organica e arricchire i terreni con minerali. Sono spesso usati negli orti o come colture invernali poiché il loro fogliame soffoca le erbacce primaverili a crescita precoce e le loro radici trattengono il terreno durante gli inverni rigidi. Queste colture vengono normalmente coltivate nel terreno prima che raggiungano la maturità. Quando scavato nel terreno ancora verde, restituiscono la maggior parte dei nutrienti al suolo e migliorano la struttura del suolo.
Le colture di sovescio comunemente utilizzate sono il trifoglio rosso, erba medica, erba di segale, piselli, Lenticchie, veccia, fieno o erbe da pascolo. La maggior parte degli agricoltori seleziona le colture di copertura del sovescio in base ad alcune delle loro funzioni, come:
La coltivazione di colture di copertura da sovescio è una strategia efficace per ripristinare la fertilità del suolo in un'azienda agricola. L'agricoltura a rotazione delle colture beneficia di questo metodo ottenendo una produttività stabilizzata a lungo termine dei terreni agricoli.
L'elenco degli effetti positivi della rotazione delle colture non sarebbe completo senza menzionare l'aumento delle rese. Tutti i benefici precedenti combinati insieme creano un ambiente perfetto per coltivare raccolti sani e abbondanti.
Numerosi studi hanno confermato che la rotazione delle colture come metodo di agricoltura sostenibile aumenta il raccolto. Per esempio, uno studio condotto dalla Washington State University ha studiato la variazione della resa del mais in un sistema di rotazione delle colture in Malawi. Rispetto alla coltivazione del mais senza aratura, rotazione delle colture ha prodotto dall'11 al 58 percento in più .
Uno studio simile di altri paesi in via di sviluppo conferma che i raccolti di mais, patate e fagioli sono quasi raddoppiati su terreni gestiti in modo sostenibile [12]. Tali risultati positivi si verificano molto probabilmente a causa della soppressione di erbacce e parassiti, mantenimento di suoli sani e uso più intelligente dei nutrienti nella rotazione delle colture.
Più di 200, 000 persone muoiono ogni anno a causa di avvelenamento da pesticidi e ogni anno vengono segnalati almeno due milioni di casi di problemi di salute legati ai pesticidi [13].
Ogni anno vengono applicati oltre due miliardi di chilogrammi di pesticidi sulle colture di tutto il mondo, nonostante, solo lo 0,1 percento di questa quantità raggiunge i parassiti mirati. Il restante 99,9 per cento viene rilasciato incautamente nell'ambiente, dove devasta silenziosamente gli ecosistemi e la nostra salute [14].
La rotazione delle colture è un modo molto efficace per coltivare una quantità sufficiente di cibo al minor costo ambientale.La pratica stessa riduce significativamente la necessità di applicare molti prodotti chimici agricoli aggressivi, compresi pesticidi ed erbicidi.
Gli scienziati hanno eseguito una serie di test con un parassita chiamato rootworm. Questo parassita spesso causa problemi ai campi di mais in continua crescita. Nella loro trama di prova, oltre il 60 percento del campo ha dovuto essere trattato con un insetticida per contrastare l'infestazione da diabrotica. Però, hanno scoperto che quando il mais si alterna ad altre colture, solo dall'8 al 26% doveva essere spruzzato con l'insetticida [15].
Lo stesso risultato è stato confermato con il cotone. Il cotone a coltivazione continua doveva ricevere il 50 percento in più di pesticidi rispetto al cotone da un sistema di rotazione delle colture [15].
Sulla base di questi risultati, è chiaro che la rotazione delle colture potrebbe aiutare a contrastare la diffusa contaminazione chimica dell'ambiente in cui viviamo. La pratica è, perciò, benefico per la nostra salute e potrebbe essere uno dei modi per mantenere la nostra sicurezza alimentare riducendo al minimo gli effetti negativi dell'agricoltura sugli ecosistemi. Ciò evidenzia solo l'importanza della rotazione delle colture nella creazione di un futuro sostenibile.
