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MoLTE - Montepaldi Long Term Experiment

Confronto di lungo periodo tra sistemi di gestione a diverso impatto ambientale presso l’Azienda sperimentale di Montepaldi (FI).

English version

Personale coinvolto nel progetto

Concetta Vazzana

Gaio Cesare Pacini

Margherita Santoni

Lorenzo Ferretti

Giovanna Casella

Giovanni Cerretelli (consulente esterno)

A seguito dell’ingresso nel 1985 della Prof. Concetta Vazzana nel gruppo di studio internazionale IOLBC per i sistemi agricoli a basso impatto ambientale, si era reso necessario attivare un dispositivo sperimentale in cui poter effettuare direttamente l’attività di ricerca.

Sulla base di un accordo tra l'allora DISAT (Dipartimento di Scienze Agronomiche e Gestione del Territorio Agroforestale), oggi DISPAA, e l’Azienda Montepaldi, azienda sperimentale dell’Università degli Studi di Firenze, nel 1989 fu messa a disposizione un’area sperimentale di circa 15 ha.

Nel 1991 è iniziata la vera e propria attività di ricerca, supportata da un progetto Europeo CAMAR che aveva l’obiettivo di confrontare le performance di tre sistemi agricoli: Convenzionale, Integrato e Biologico.

Dal 1993 al 1998 l’Unione Europea ha finanziato un Network di ricerca denominato “Research Network for EU and Associated Countries on Integrated and Ecological Arable Farming Systems (I/E AFS)” coordinato da P.Verejiken del CABO-Wageningen (NL). Il Network sviluppò un approccio comune in 5 fasi per la progettazione e la gestione di agroecosistemi integrati e biologici. I risultati di questa azione concertata a cui parteciparono 25 ricercatori da 15 paesi, inclusa l’esperienza del DISAT a Montepaldi, è stata riportata in quattro Rapporti di Avanzamento e un Manuale (Vereijken 1994; Vereijken 1995; Vereijken 1996, Vereijken 1998; Vereijken 1999).

Successivamente il progetto in cui è inserita la sperimentazione di Montepaldi è stato mantenuto in vita grazie a finanziamenti ottenuti con successivi progetti di ricerca (AGRIBIO-ARSIA, SIMBIOVEG-FISR) che hanno previsto una parte dell’attività da svolgersi nell’ambito dell’area sperimentale allestita e gestita dal DISAT.

Questo dispositivo sperimentale è unico in Toscana e in Italia e in tutta l’area mediterranea, sia per durata nel tempo e sia per quantità di dati raccolti e risultati ottenuti. Le complesse performance delle microfarm sono state nel tempo descritte e monitorate in continuo dando la possibilità di comprendere processi che hanno bisogno di tempi lunghi per compiersi e consentendo di verificare la sostenibilità dei sistemi agricoli. (riconoscimento IFOAM a Concetta Vazzana)

Anche da dati recentemente acquisiti si è potuto constatare come i risultati ottenuti con prove effettuate su sistemi biologici assestati ed in equilibrio siano molto diversi e più attendibili di quelli che derivano da sistemi giovani, dove non sono ancora attivi tutti i processi di autoregolazione che contraddistinguono un sistema in equilibrio.

La sperimentazione presso l’azienda Montepaldi è entrata a far parte di un gruppo europeo di esperimenti a lunga durata (LTE: Long Term Experiment) della Società Internazionale di Ricerca sull’Agricoltura Biologica ( ISOFAR).

Questo tipo di esperimenti in agricoltura è il solo che consenta di valutare sul lungo periodo sistemi di gestione alternativi a quello convenzionale intensivo per determinarne la sostenibilità sotto l’aspetto ecologico-ambientale, economico e sociale.

Va anche sottolineato il ruolo importante cha tale sperimentazione ha svolto in tutti questi anni per la didattica: proprio a Montepaldi hanno avuto sede le sperimentazioni che sono state oggetto di tantissime esercitazioni per studenti del Corso di laurea in Scienze e Tecnologie Agrarie e Scienze Faunistiche; vi si sono svolte molte tesi di laurea, alcune premiate con riconoscimenti importanti (3 premi di laurea Scaravelli per la miglior tesi sull’agricoltura biologica; un premio di laurea ARVAN 2005 per la migliore tesi a livello nazionale sui fertilizzanti) e alcune tesi di dottorato di ricerca. La sperimentazione presso l’Azienda Montepaldi è stata inoltre oggetto di studio e palestra di esercitazioni per gli studenti Magistrali del Corso di Gestione dell’Agroecosistema della Scuola di Agraria di Firenze.

Descrizione del sito sperimentale

Il progetto MoLTE (Montepaldi Long Term Experiment) è attivo dal 1991 nell’azienda agricola dell’Università di Firenze (località Montepaldi, San Casciano Val di Pesa, Long. 11°09’08’’E, Lat. 43°40’16’’N) e interessa una superficie leggermente declive di circa 15 ettari a 90 metri s.l.m.

Veduta aerea delle sperimentazioni. Google Maps.

Il clima è sub-appenninico con precipitazioni totali di circa 800 mm annui con massimo in autunno e primavera e minimo nel periodo tra Giugno-Agosto. La temperatura media annuale è di 14,1°C con massima che può superare i 30°C in estate e minima nel mese di Gennaio.

Dal punto di vista pedologico l’Azienda è caratterizzata da terreni evoluti da sedimenti pliocenici di tipo conglomeratici misto a lenti sabbioso e argilloso (aree declivi) e da sedimenti del fiume Pesa risalenti all’Olocene (aree pianeggianti) con caratteristiche tessiturali che li fanno rientrare nei gruppi dei “medio impasto limo-argillosi” fino al gruppo degli “argillosi” con presenza variabile di scheletro di piccole e medie dimensioni.

Durante gli anni di sperimentazione sul dispositivo MoLTE, sono stati effettuati molteplici campionamenti di suolo sui tre agroecosistemi, e su questi effettuate analisi chimiche allo scopo di valutare lo stato di salute del suolo e la presenza o meno di carenze.

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Figura 1: Veduta panoramica del sito sperimentale

Descrizione dei tre sistemi a confronto

Nell’area pianeggiante dell’azienda, lungo il fiume Pesa, è situata l’area sperimentale di circa 15 ha.
Il dispositivo sperimentale include i seguenti tre differenti agroecosistemi:

Sistema biologico stabile (“Biovecchio”) è costituito da 4 appezzamenti rettangolari di 1.3 ha ciascuno per un totale di 5.2 ha. Dal 1991 è condotto secondo il metodo dell’agricoltura biologica, secondo il Reg. CE 2092/91 e successivo Reg. 834/08.
Sistema biologico nuovo (“Bionuovo”) è costituito da 4 appezzamenti rettangolari di 1.3 ha ciascuno per un totale di 5.2 ha. E’ stato condotto secondo il metodo dell’agricoltura integrata, secondo il reg CE 2078/92, dal 1991 al 2000 e nel 2001 è stato convertito all’agricoltura biologica.
Sistema Convenzionale, costituito da 2 appezzamenti rettangolari di 1.3 ha ciascuno, per un totale di 2.6 ha. Questo è stato condotto secondo il metodo dell’agricoltura convenzionale dal 1991 ad oggi.

Figura 2: I tre sistemi del Montepaldi Long Term Experiment (LTE MOLTE)

Gli agroecosistemi sono circondati da infrastrutture ecologiche (siepi naturali e/o artificiali e/o strisce di essenze erbacee spontanee). In particolare sono presenti due siepi: una naturale che separa il biologico vecchio da quello nuovo, costeggiata da entrambi i lati da due strisce inerbite di 2 metri; l’altra siepe artificiale, piantata dal DISAT con l’aiuto del WWF agli inizi degli anni ’90, separa il biologico dagli altri campi aziendali ed è formata da specie autoctone. Inoltre, una striscia inerbita separa il sistema “Bionuovo” da quello convenzionale.

La rotazione adottata dal 2001 è la seguente:

quadriennale per gli appezzamenti biologici (sovescio + coltura da rinnovo - cereale + leguminosa - leguminosa - cereale);
biennale intensiva nei due appezzamenti convenzionali (coltura da rinnovo - cereale).

Durante gli anni la sperimentazione ha avuto molteplici obiettivi tra i quali:

Valutare la sostenibilità attraverso le dinamiche di lungo periodo del suolo (fisiche, chimiche, biologiche), della biodiversità dei sistemi, strutturale e associata (popolazioni di infestanti e insetti), l’efficienza dei macronutrienti (NPK) ed energetica;
Confrontare i sistemi di gestione (convenzionale e biologico);
Fornire indicazioni sulle migliori pratiche colturali.

I dati raccolti riguardavano diversi parametri tra cui: rese colturali, qualità dei prodotti, qualità del suolo (sostanza organica, azoto, fosforo, etc), input ed output energetici, biodiversità.

Progetto attuale

A partire dal 2015 è iniziato un nuovo progetto europeo denominato “FertilCrop” che, per il prossimo triennio, avrà come sito sperimentale il dispositivo MoLTE.

L'obiettivo generale del progetto è quello di sviluppare tecniche di gestione efficienti e sostenibili volte ad aumentare la produttività nei sistemi di agricoltura biologica.

Per raggiungere questo obiettivo, saranno studiate le interazioni reciproche tra le piante coltivate e le infestanti, i macro e microrganismi del suolo e la loro influenza sui pools di C e N, le strategie di mitigazione per quanto riguarda l’aumento dei gas a effetto serra (GHG).

L’aumento della fertilità del terreno può derivare da lavorazioni ridotte del terreno, l’aumento degli inputs di sostanza organica quali ad esempio sovesci e ammendanti organici.

In tutta Europa, da sud-ovest a nord-est, saranno condotti venti esperimenti di campo sugli inputs di fertilità, come il sovescio e deiezioni animali, sulla lavorazione del terreno e la rotazione delle colture e sui sistemi di allevamento per elaborare un database che unirà i dati storici delle precedenti sperimentazioni con le prestazioni dei terreni nei tre anni di sperimentazione.

Il lavoro inoltre si baserà sulla dinamica delle infestanti, sui macro e microrganismi e la loro influenza sulla struttura del suolo, sulla funzione dei microrganismi nel suolo e sulla dinamica dei pools di C e di N e i loro relativi flussi.

I dati storici e nuovi dati saranno utilizzati per calibrare i modelli di C e N e per assistere nelle decisioni di gestione e pianificazione strategica le aziende agricole, in collaborazione con gli agricoltori. Tutti i vari obiettivi saranno da inputs per sviluppare strumenti di semplice applicazione pratica basati sui risultati scientifici.

Gli obiettivi specifici del FertilCrop sono quindi:

studiare l'interazione delle infestanti e l’effetto del sovescio sulle colture coltivate nel tempo e nello spazio.
valutare il ruolo della struttura del suolo, ovvero la porosità e l’areazione, sulla crescita delle radici, l'assorbimento e le perdite dei nutrienti.
identificare, analizzare e migliorare la comprensione delle interazioni pianta-microrganismi nel suolo.
quantificare e identificare i cambiamenti degli stock di C e N e le dinamiche dei relativi flussi.
calibrare i modelli esistenti sulle dinamiche del C e dell’N e sulla crescita delle colture per effettuare pratiche che migliorino la fertilità.
creare un modello di pianificazione strategica per le rotazioni delle colture in relazione alla gestione della fertilità.
sviluppare degli strumenti per gli agricoltori per riconoscere e gestire la fertilità del suolo.

L’ipotesi dunque proposta è la seguente: le interazioni delle colture con le piante infestanti, gli organismi del suolo e i sovesci nei sistemi di agricoltura di conservazione biologica miglioreranno la struttura del suolo e l'efficienza dell’uso dei nutrienti, riducendo le perdite, e stabilizzando le rese delle colture?
I presupposti sono che i terreni con maggior sostanza organica, porosità e attività biologica, come ad esempio quelli in cui le lavorazioni del terreno sono ridotte, offrono orizzonti superficiali fertili che sono più favorevoli alla crescita delle colture dei terreni lavorati.

Modelli che simulano gli effetti del sistema coltivato sul ciclo del C e dell’N possono aiutare a prendere decisioni a livello aziendale per migliorare la fertilità del suolo, soprattutto se vi è una collaborazione tra ricercatori, consulenti e agricoltori.

I sistemi proposti possono permette agli agricoltori di conoscere le innovazioni derivanti da attività di ricerca e viceversa, gli agricoltori possono aiutare i ricercatori a riflettere sulla capacità di adattamento delle loro scoperte scientifiche alle condizioni reali aziendali.

Tabella 1. Peculiarità delle ricerche effettuate sul sito sperimentale e relativo periodo di esecuzione.

	1992 - 2000	2001 - 2004	2005 - 2008	2008-2012	2012-2016
Progetto	EU Network (I/EAFS)	AGRIBIO (ARSIA)	SIMBIOVEG (FIRST)	SIMBIOVEG (SECOND)	H2020 FERTILCROP
Sistemi agroecologici	Ecologico/Integrato/ Convenzionale	Biologico Stabile/Biologico Nuovo/Convenzionale	Biologico Stabile/Biologico Nuovo/Convenzionale	Biologico Stabile/Biologico Nuovo/Convenzionale	Biologico Stabile/Biologico Nuovo/Convenzionale
Rotazione colturale	E1/I2: girasole-favino-frumento (o orzo)-trifoglio C3: girasole-frumento (o orzo)	B4: sovescio+mais-favino-orzo- trifoglio C: mais-orzo	B: sovescio+mais-favino-frumento duro- trifoglio C: mais-frumento duro	B: sovescio+mais-favino-frumento duro- trifoglio C: mais-frumento duro	B: girasole-lenticchia-orzo-cece C: girasole-orzo
Dati raccolti	Rese, Qualità della produzione, Sostanza organica, N, P, Input e output energetici, Biodiversità	Rese, Qualità della produzione, Sostanza organica, N, P, Input e output energetici, Biodiversità	Rese, Qualità della produzione, Sostanza organica, N, P, Input e output energetici, Biodiversità	Rese, Qualità della produzione, Sostanza organica, N, P, Input e output energetici, Biodiversità	Rese, Sostanza organica, N, P, Biodiversità, Test della vanga, Resistenza alla penetrazione, Densità apparente, Abbondanza di lombrichi, Diversità micorrizica

1 Ecologico; 2 Integrato; 3 Convenzionale; 4 Biologico (Stabile e Nuovo)

Riferimenti bibliografici

Peer reviewed journals:

Doltra, J., Gallejones, P., Olesen, J.E., Hansen, S., Frøseth, R.B., Krauss, M., Stalenga, J., Jończyk, K., Martínez-Fernández, A., Pacini, G.C. (2019) Simulating soil fertility management effects on crop yield and soil nitrogen dynamics in field trials under organic farming in Europe. Field Crops Research 233, 1–11.
Lazzerini, G., Migliorini, P., Moschini, V., Pacini, C., Merante, P., Vazzana, C. (2014)A semplified method to asses carbon balance in agriculture. An example of application in organic and conventional micro-agroecosystems from a Long Term Experiment in Tuscany, Italy. Italian Journal of Agronomy, in press.
Migliorini, P., Moschini, V., Tittarelli, F., Ciaccia, C., Benedettelli, S., Vazzana, C., Canali, S. (2014) Agronomic performance, carbon storage and nitrogen utilisation of long-term organic and conventional stockless arable systems in Mediterranean area. European Journal of Agronomy, 52: 138-145.
Simoni, S., Nannelli, R., Castagnoli, M., Goggioli, D., Moschini, V., Vazzana, C., Benedettelli, S., Migliorini, P. (2013) Abundace and biodiversity of soil arthropods in one conventional and two organic fields of maize in stockless arable systems. Redia – Journal of Zoology, 46: 37-44.
Bedini, S., Avio, L., Sbrana, C., Turrini, A., Migliorini, P., Vazzana, C., Giovannetti, M. (2013) Mycorrhizal activity and diversity in a long-term organic Mediterranean agroecosystem. Biol Fertil Soils, 49: 781–790.
Moschini, V., Migliorini, P., Sacchetti, P., Casella, G., Vazzana, C. (2012)Presence of aphid predators in common wheat (Triticum aestivum L.) in organic and conventional agroecosystems of Tuscany. New Medit vol. XI - n. 4/2012 Special Issue, pp. 57-60.
Migliorini, P., Vazzana, C., Moschini, V. (2009) Valutazione della fertilità del suolo in aziende sperimentali e commerciali biologiche in Toscana. Proceedings XXXVIII Convegno Nazionale della Società Italiana di Agronomia, pp. 387- 388.
Migliorini, P., Vazzana, C., Moschini, V. (2008) Effect of green manure on weeds and soil fertility in two organic experimental agroecosystems of different ages. Results from 2 years. ISOFAR International Scientific Conference, 16th IFOAM Organic World Congress, Modena, Italy, June 16-20, 2008, pp. 380-383. Available from: orgprints.org/12367/1/Migliorini_12367_ed.doc
Vazzana, C., Raso, E., Migliorini, P. (2008). Sustainability evaluation of long term organic farm systems. In: proceeding of the ISOFAR International Scientific Conference, 16th IFOAM Organic World Congress, Modena, Italy,. Modena, June 16-20 2008, vol. 2, p. 700-703, ISOFAR, ISBN: 978-3-03736-023-1
Migliorini, P., Vazzana,C., 2007. Biodiversity Indicators for sustainability evaluation of conventional and organic agro-ecosystems. Ital.J.Agron. 2(2),105–110.
Migliorini, P., Tropea, F., Vazzana, C. (2005). Efficiency of organic fertilizer on Corn production and the influence of organic farming systems on soil fertility and weed biodiversity. In: Atti della Conferenza internazionale di IFOAM AgriBioMediterraneo aprile 2005 Ohrid, Macedonia. Ohrid, Macedonia, aprile 2005, ECOLIBURNIA
Vereijken, P., (1999). Manual for Prototyping Integrated and Ecological Arable Farming Systems (I/EAFS) in Interaction with Pilot Farms. AB-DLO, Wageningen, The Netherlands.
Vazzana, C., Raso,E., Pieri,S. (1997). Una nuova metodologia europea per la progettazione e gestione di agro ecosistemi integrati ed ecologici:applicazione in un’area agricola toscana. Rivista Agron. 31(2), 423–440.
Vereijken, P., (1994). Designing Prototypes. Progress Report 1 of the Research Network on Integrated and Ecological Arable Farming System for EU and Associated Countries. AB-DLO, Wageningen, The Netherlands, 90pp.
Vereijken, P., (1997). A methodical way of prototyping integrated and ecological arable farming systems (I/EAFS) in interaction with pilot farms. Eur.J.Agron.7, 235–250.

Dissemination journals

Raso, E., Vazzana, C., Benedettelli, S., Pacini, G.C., Napoli, M., Casella, G., Vivoli, R., 2015. Bulatura di medica nel grano: pratica utile in biologico. INFORMATORE AGRARIO. 37, 41-45, ISSN: 0020-0689.
Raso, E., Vivoli, R., Casella, G., Moschini, V., Vazzana, C. (2011) Trasemina di erba medica ottima nel grano duro bio. L’Informatore Agrario n. 27, 8-14 luglio 2011, pp. 47-49.
Vazzana, C., Raso, E., Vivoli, R., Casella, G., Moschini, V. (2008) Controllare le infestanti con l’erpice strigliatore. n.2 AzBio marzo-aprile 2008, Edagricole, Milano, pp.48-49.

Ultimo aggiornamento

01.03.2021

MoLTE - Montepaldi Long Term Experiment