L’agricoltura intensiva, sia per le produzioni vegetali che per quelle zootecniche, ha contribuito in modo significativo all’aumento delle concentrazioni di gas serra (GHG) quali anidride carbonica (CO2), metano (CH4) e protossido di azoto (N2O), oltre all’ammoniaca (NH3), precursore del N2O e principale forma di perdita di azoto per volatilizzazione. La deforestazione e il cambiamento d’uso del suolo per fini agricoli non solo hanno incrementato i livelli di CO2 atmosferica, ma hanno anche intensificato la presenza di CH4, N2O e NH3, spesso a causa di un uso eccessivo o inappropriato dei fertilizzanti. Attualmente, il settore agricolo rappresenta il secondo responsabile delle emissioni antropogeniche di gas serra, dopo quello energetico, un dato destinato a crescere con l’aumento della domanda di prodotti agricoli.
Per garantire la sostenibilità dei sistemi agricoli, la ricerca deve concentrarsi sullo sviluppo di strategie, economicamente sostenibili ed efficienti, volte a ridurre le emissioni di GHG e contribuire così alla mitigazione dei cambiamenti climatici. Diversi studi hanno già analizzato le emissioni in relazione a condizioni specifiche del suolo e alle tecniche di gestione agronomica, nonché il ruolo dei fertilizzanti organici e minerali in condizioni di laboratorio. Tuttavia, la letteratura è ancora carente di studi sulle emissioni di GHG da suoli nudi, che consentirebbero di comprendere il contributo della sostanza organica senza l’influenza delle colture.
Alla luce di queste considerazioni, la nostra ricerca ha avuto l’obiettivo di valutare il ruolo del contenuto di sostanza organica del suolo sulle emissioni di GHG dopo la concimazione con diversi fertilizzanti.
Materiali e Metodi
La sperimentazione è stata condotta in contenitori da 9,5 litri, posizionati in campo aperto ed esposti alle condizioni ambientali. Ogni vaso conteneva 8 kg di suolo franco-limoso prelevato dai campi dell’azienda sperimentale del CREA situata a Scarperia (Firenze). Per garantire omogeneità, il suolo è stato raccolto fino a una profondità di 30 cm, mescolando gli strati superficiali e sottostanti, a cui è stata poi aggiunta sostanza organica.
L’esperimento ha previsto due livelli di sostanza organica, uno al 1,3% (SO1) e uno al 4,3% (SO2). In entrambi i livelli di SO sono stati poi applicati quattro trattamenti:
- Digestato (frazione liquida da liquami suini)
- Compost (da FORSU)
- Urea (fertilizzante minerale)
- Controllo (suolo non fertilizzato)
Il digestato è stato fornito dall’azienda agricola “Fattoria di Corte Marchesi De’ Frescobaldi” (Firenze), mentre il compost è stato ottenuto dall’impianto di compostaggio di ”Alia Servizi Ambientali Spa”.
Le dosi di fertilizzante sono state calcolate, in base alla composizione di ciascun prodotto, per apportare la stessa quantità di azoto pari a 150 kg N/ha. Le emissioni di GHG sono state misurate tre volte nella prima settimana (subito dopo la fertilizzazione, dopo 48 e 96 ore), e una volta nella seconda settimana per osservare l’andamento delle emissioni dei diversi gas. Durante il periodo di sperimentazione, i vasi sono rimasti aperti tra una misurazione e l’altra per riprodurre le condizioni naturali di volatilizzazione dell’azoto.
Le emissioni di CO2, CH4, N2O e NH3 sono state misurate con un sistema di camere statiche e un analizzatore portatile XCGM 400 (Madur, PL). La temperatura all’interno delle camere e i dati meteorologici (temperatura dell’aria, velocità del vento e precipitazioni) sono stati monitorati in continuo tramite termocoppie e una stazione meteorologica automatica.
Tabella 1 – Contenuto di azoto nei tre fertilizzanti
| Urea | Digestato | Compost | |
| N Totale % | 46 | 0.319 | 2.27 |
| N-NH4+ % | – | 0.284 | 0.15 |
| N-NO3– % | – | 0.035 | 0.0013 |
Risultati e Discussione
Una maggiore presenza di sostanza organica nel suolo ha portato a un incrementato delle emissioni di CO2. I fertilizzanti organici (digestato e compost) hanno prodotto emissioni superiori rispetto all’urea, con il digestato che ha registrato i valori più alti, probabilmente a causa del suo elevato contenuto di acqua, che favorisce l’infiltrazione nel suolo e la respirazione microbica.
Le emissioni di CH4 hanno mostrato un andamento inverso rispetto agli altri gas monitorati: i fertilizzanti organici hanno prodotto più emissioni in corrispondenza di un minor contenuto di sostanza organica. Questo può essere attribuito al rapporto C/N del suolo e alla composizione dei fertilizzanti organici, ricchi di carbonio organico totale, che potrebbero aver ridotto le emissioni di CH4 nel trattamento con il maggior contenuto di sostanza organica.
Le emissioni di N2O sono risultate più elevate nei suoli con maggiori livelli di sostanza organica. Il digestato ha prodotto le emissioni più alte, probabilmente a causa del suo elevato contenuto di acqua, che ha creato condizioni anaerobiche favorevoli alle perdite di N2O. Al contrario, il compost ha mostrato emissioni molto basse, comparabili al controllo non fertilizzato, suggerendo che la sua applicazione possa essere una strategia efficace per ridurre le perdite di N2O.
Infine, le emissioni di NH3 nei suoli trattati con urea sono state circa cinque volte più alte nei vasi con livelli di sostanza organica più elevata, confermando che un maggiore contenuto di sostanza organica modifica il rapporto C/N e intensifica l’attività microbica, aumentando la degradazione dell’azoto. Tuttavia, tra i fertilizzanti organici (digestato e compost) non sono state riscontrate differenze significative, suggerendo che la sostanza organica del suolo non influenzi in modo rilevante la volatilizzazione dell’NH3.
Tabella 2 – Emissioni di gas nei diversi trattamenti
| CO2 kg C/ha/11 giorni | CH4 kg C/ha/11 giorni | N2O kg N/ha/11 giorni | NH3 kg N/ha/11 giorni | |||||
| SO1 | SO2 | SO1 | SO2 | SO1 | SO2 | SO1 | SO2 | |
| Controllo | 22,61 | 75,27 | 2,24 | 4,23 | 0,02 | 0,28 | 0,00 | 0,06 |
| Digestato | 236,18 | 369,59 | 10,93 | 8,34 | 0,70 | 2,36 | 0,45 | 0,49 |
| Urea | 45,35 | 141,39 | 4,93 | 7,76 | 0,09 | 0,23 | 0,10 | 0,48 |
| Compost | 21,31 | 115,29 | 6,90 | 3,76 | 0,02 | 0,33 | 0,24 | 0,30 |
Conclusioni
Lo studio ha evidenziato che la sostanza organica del suolo gioca un ruolo cruciale sulle emissioni di GHG dopo la fertilizzazione, generalmente aumentando i livelli di emissione. Tuttavia, il comportamento del CH4 con digestato e compost, che ha mostrato emissioni più elevate in suoli con meno dotazione di sostanza organica, richiede ulteriori approfondimenti per comprendere meglio il ruolo della popolazione microbica.
Questi risultati offrono spunti per sviluppare strategie di gestione agricola più sostenibili, ottimizzando l’uso della sostanza organica e dei fertilizzanti per ridurre l’impatto ambientale dell’agricoltura.