Uno studio comparativo di quindici specie di colture di copertura per la gestione del suolo dei frutteti: assorbimento di acqua, caratteristiche della densità delle radici e stabilità degli aggregati del suolo

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 721 (2023) Citare questo articolo

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Aumentare l’uso delle colture di copertura (CC) è una necessità nella viticoltura sostenibile, anche se potrebbe scontrarsi con una possibile concorrenza eccessiva nei confronti della vite. Soprattutto in uno scenario di cambiamento climatico, quest’ultima caratteristica dovrebbe essere ridotta al minimo pur mantenendo i servizi ecosistemici. Mirato a identificare i CC per la gestione del suolo del vigneto, lo studio ha caratterizzato diverse specie in base ai loro tassi di evapotraspirazione (ET), ai modelli di crescita delle radici e al potenziale di stabilità degli aggregati del suolo. Lo studio è stato condotto nel 2020 a Piacenza (Nord Italia) su 15 specie CC coltivate in vasi tenuti all'aperto e classificate come graminacee (GR), leguminose (LE) e striscianti (CR). Insieme al terreno nudo (controllo), sono stati disposti in un disegno a blocchi randomizzati completo. L'ET dei CC è stato valutato attraverso un metodo gravimetrico, iniziato prima dello sfalcio e ripetuto successivamente 2, 8, 17 e 25 giorni. Sono stati misurati la biomassa secca fuori terra (ADW), la densità della lunghezza delle radici (RLD), il peso secco delle radici (RDW) e la lunghezza della classe del diametro delle radici (DCL) e il diametro del peso medio (MWD) è stato calcolato entro 0-20 cm di profondità. Prima dello sfalcio, l’ET era il più alto in LE (18,6 mm giorno-1) e il più basso in CR (8,1 mm giorno-1), quest’ultimo addirittura inferiore al controllo (8,5 mm giorno-1). Gli elevati tassi di ET mostrati da LE erano principalmente legati ad uno sviluppo molto rapido dopo la semina, piuttosto che ad una maggiore traspirazione per unità di area fogliare. Dopo lo sfalcio, la riduzione dell'ET di 15 specie (%) tracciata rispetto all'indice dell'area fogliare (LAI, m2 m−2) ha prodotto un adattamento molto vicino (R2 = 0,94), suggerendo che (i) una diminuzione lineare nell'uso dell'acqua è prevista in qualsiasi momento a partire da un LAI iniziale di 5–6, (ii) sembra che venga raggiunto un effetto di saturazione oltre questo limite. La selezione delle specie di colture di copertura da utilizzare nel vigneto si è basata principalmente sui tassi di utilizzo dell’acqua diurno e stagionale, nonché sulla dinamica e sull’entità dei modelli di crescita delle radici. Tra le GR, Festuca ovina si è distinta come quella con ET più basso per le sue caratteristiche “nanizzanti”, che la rendono adatta alla copertura interfilare permanente. Le specie CR hanno confermato il loro potenziale per l'inerbimento sotto le viti, garantendo una rapida copertura del suolo, tassi di ET più bassi e una colonizzazione radicale superficiale.

I vigneti sono spesso stabiliti su suoli intrinsecamente poveri1 e soggetti a pratiche di gestione intensiva, che minacciano le funzioni del suolo e i servizi ecosistemici associati2,3,4. Inoltre, il clima mediterraneo è spesso caratterizzato da forti siccità estive associate a brevi ma intensi temporali autunno-primaverili, che favoriscono il dilavamento delle acque superficiali2,5, il degrado del suolo e l’erosione6,7. L'elevato deflusso delle acque superficiali dovuto a brevi e forti temporali in autunno-primavera rimuove lo strato più fertile del terriccio, riducendo il contenuto di sostanza organica del suolo (SOM) e il sequestro di carbonio (C), la disponibilità di nutrienti e la capacità di trattenere l'acqua, portando a una diminuzione complessiva del suolo fertilità e produttività delle colture8. Inoltre, a seguito della perdita di SOM, gli aggregati del suolo tendono a disgregarsi più facilmente e l’erodibilità del suolo peggiora9,10. Infine, il deflusso superficiale e la conseguente erosione del suolo rappresentano le principali vie attraverso le quali i residui di fertilizzanti e pesticidi raggiungono le acque superficiali8.

La gestione convenzionale del suolo del vigneto influisce sulle proprietà del suolo2,11. Il diserbo meccanico può indurre il degrado fisico dei suoli dei vigneti7,12 e modificare le comunità biologiche del suolo a diversi livelli trofici13. Al contrario, la copertura colturale dei vigneti è considerata una strategia sostenibile di gestione del suolo, poiché potenzia i servizi ecosistemici essenziali del suolo3, tra cui l’infiltrazione delle acque superficiali14, il sequestro di C15 e la riduzione dell’erosione del suolo7,16,17. Inoltre, le colture di copertura (CC) possono aiutare a proteggere il suolo dall’erosione idrica e/o eolica, poiché migliorano la stabilità degli aggregati del suolo18 e li proteggono dall’impatto delle gocce di pioggia19.

I CC possono anche aiutare a migliorare/mantenere una struttura favorevole del suolo e una porosità stabile nei vigneti20 poiché lo sviluppo e il turnover delle radici influenzano direttamente la struttura del sottosuolo, aumentando la macroporosità. Durante la crescita, le radici esercitano una pressione che genera una riorganizzazione della rete dei pori del suolo21. Dopo la decomposizione delle radici, i canali scavati nelle radici rimangono vuoti, formando biopori22,23. Conseguentemente all'aumento della macroporosità del suolo, la conduttività idraulica della superficie del suolo, l'infiltrazione dell'acqua e il riempimento del sottosuolo solitamente migliorano durante la stagione delle piogge 24,25. Durante un evento piovoso, se il suolo si satura, la conduttività idraulica della superficie del suolo diminuisce, determinando il deflusso delle acque superficiali3. Tale diminuzione è in parte controbilanciata dalla presenza di un CC26. Inoltre, l’area fogliare CC riduce l’energia cinetica delle gocce di pioggia e favorisce l’infiltrazione dell’acqua man mano che aumenta il tempo di permanenza dell’acqua sulla superficie del suolo24.

0.76) (Fig. 2a) which helped to distinguish two different data clouds. Till LAI values of about 6, the model was linear, having at its lower end all GR and CR species with the inclusion of M. polymorpha (MP) as a legume, while, at the other end, M. truncatula (MT), L. corniculatus (LC) and M. lupulina (ML) were grouped together. T. michelianum (TM) was isolated from all CCs at 22.56 mm day−1./p> 1.0 mm) roots although, most notably, L. corniculatus roots showed the highest abundance for both DCL_M (23.08 cm cm−3) and DCL_C (0.54 cm cm−3)./p> 2000 µm) in the top 10 cm of soil was achieved by L. corniculatus with 461 g kg−1. L. corniculatus differed from the rest of the LE group, whose grand mean (90 g kg−1) was the lowest of the three tested groups. As a legume, T. subterraneum (TS, 122 g kg−1) recorded the lowest values compared to fellow CR species, ranging between 211 (D. repens, DR) and 316 g kg−1 (G. hederacea, GH). GR recorded LM values slightly lower than those of CR, with a mean value of 217 vs 224 g kg-1./p> 1.0 mm) of L. corniculatus compared to other species, thus indicating the important role of large roots in soil aggregation levels. The strong influence of L. corniculatus on soil strength, when grown in monocultures compared to other legumes, has been reported. Interestingly, H. pilosella had higher LM compared to most of the other species, while having lower RLD and RDW. Previous studies reported lower pH of soil under H. pilosella than under other plants66,67, which was found in turn to be negatively correlated with water stable aggregates68. The authors explained the negative correlation between the pH increase and the soil aggregation level by the higher loading of humic acids on the mineral surfaces and by a decrease in the electrostatic repulsive forces between negatively charged substances under soil acidic conditions, resulting in higher coagulation of organic and mineral particles. Therefore, for H. pilosella, the effect on soil aggregation is more related to changes in soil chemical properties rather than to root characteristics./p> 1.0 mm) roots, as adapted from Reinhardt and Miller75. Moreover, RDW (mg cm-3) was gravimetrically determined after drying the roots in a ventilated oven at 60 °C until constant weight./p> 2000 µm), sM (250–2000 µm), m (53–250 µm) and s + c (< 53 µm). Each fraction was isolated by manually moving the sieve up and down 50 times. After each phase, soil aggregates remaining on the top of the sieve were transferred onto an aluminium pan, oven dried at 105 °C and weighed. Water and soil passing through the sieve were poured onto the smaller sieve mesh, thus starting the next phase (wet-sieving). All fractions were corrected for sand content, and the MWD was calculated according to van Bavel76 as follows:/p>