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The In Line Tillage Roller Crimper (ILRC) in Mediterranean organic vegetable cropping systems

Luogo : Roma, italy, Europe
Sustainable development of small rural communities Sustainable development of small rural communities
Budget totale: € 0,00 | Periodo: Da ottobre 2010 A

Sintesi

La tecnologia In Line Roller Crimper (ILRC) consente, attraverso la realizzazione di uno spesso strato pacciamante naturale derivante dall’allettamento al suolo di coltura di copertura, un uso più efficiente delle risorse naturali. In particolare, tale tecnica ostacola lo sviluppo delle infestanti, riduce l’evapotraspirazione del terreno facendo risparmiare acqua irrigua e protegge il suolo dall’erosione e dalle alte temperature. La pacciamatura, una volta esaurito il suo compito, si degrada ed arricchisce il suolo di sostanza organica. Ne consegue che la diffusione di questa tecnica consente di ottenere dei benefici agroambientali (riduzione di input energetici e di sintesi chimica, miglioramento della fertilità dei suoli, fissazione della CO2), socio-economici (riduzione dei costi di produzione) e di sicurezza alimentare, contribuendo inoltre a mitigare in agricoltura gli effetti negativi associati ai cambiamenti climatici.

Partnership

AGRICULTURAL RESEARCH COUNCIL – RESEARCH CENTER FOR THE SOIL-PLANT SYSTEM - Italia

Candidato guida

Il Centro di ricerca per lo studio delle relazioni tra pianta e suolo si occupa di fisiologia della produzione agraria e dei rapporti tra pianta e suolo e tra pianta e microrganismi. Studia e sviluppa tecniche atte al miglioramento della crescita della pianta e delle produzioni agrarie, basate sui progressi della fisiologia vegetale, in particolare per gli aspetti nutrizionali e per gli aspetti legati all'influenza del suolo sulla qualità dei prodotti agricoli. Studia gli effetti dell'utilizzo di fertilizzanti chimici e organici, di biomasse di origine animale e vegetale, di reflui di processi industriali e di depurazione sulla qualità della salute del suolo. Studia strategie di recupero, mantenimento ed ottimizzazione della fertilità del suolo, di recupero agro-ambientale.

The Research Unity for the Study of the Cropping Systems (CRA-SSC) - Italia

Partner dell'iniziativa

Sviluppa studi e sperimentazioni riguardo alla gestione tecnica dei sistemi colturali, sia arborei che erbacei con particolare riguardo all’uso delle risorse agroambientali alla pianificazione di sistemi e tecniche produttive ecocompatibili, agli schemi di coltivazione integrata e biologica, in un’ottica di ottimizzazione dell’impiego dei mezzi tecnici e dei fattori della produzione, di protezione dell’ambiente e di salubrità delle produzioni.

Italian Association for Organic Farming - AIAB - Italia

Partner dell'iniziativa

AIAB è una associazione di produttori, tecnici e cittadini-consumatori. AIAB è la messa in rete del movimento biologico e rappresenta prioritariamente gli interessi dei produttori biologici, attraverso la promozione dell'agricoltura biologica quale modello di sviluppo sostenibile, basato sui principi di salvaguardia e valorizzazione delle risorse, rispetto dell’ambiente, del benessere animale e della salute di chi consuma. L’agricoltura biologica è, infatti, un modello di sviluppo per le campagne italiane alternativo all’”agricoltura industriale”, capace di indirizzare in senso ecologico i comportamenti degli operatori e dei cittadini e, in particolare, il loro approccio al metodo di produzione e al consumo. Gli interessi dei produttori biologici riguardano gli interessi dei cittadini-consumatori ed esaltano il ruolo e la funzione dei tecnici specializzati in agricoltura biologica.

Agricultural Research Council – Research Unit for Vegetable Crops in Central Areas - Italia

Partner dell'iniziativa

Svolge ricerche finalizzate al miglioramento genetico e alla selezione varietale di specie orticole e industriali con particolare attenzione a quelle idonee alla coltivazione nel settore adriatico e alla congelazione. Principali settori di attività: - Recupero, valorizzazione e miglioramento genetico di biodiversità orticole autogame (pomodoro, peperone, melanzana, fagiolo, cece, fava, lattuga, indivia) e allogame (melone, zucca, cavolfiore, bietola, asparago, cipolla, porro, finocchio, carciofo) al fine di ottenere varietà dotate di resistenze genetiche a fitopatie e di elevati standards qualitativi da iscrivere al Registro Nazionale Varietà. - Studio di metodiche agronomiche a basso impatto ambientale, con particolare riguardo al metodo biologico, per l'allevamento di orticole. - Conservazione del germoplasma orticolo.

La tecnologia In Line Roller Crimper (ILRC) consente di terminare le colture di copertura in un modo alternativo rispetto al tradizionale sovescio. L’abbinamento del roller crimper a due serie di discissori in linea, consente di associare, alla terminazione conservativa della coltura di copertura, la preparazione del letto di trapianto. Questa innovazione permette, in tal modo, di ridurre a pochi centimetri la fascia di terreno non coperta dalla pacciamatura verde. I vantaggi di tale innovazione sono molteplici. La copertura del terreno garantisce un vantaggio competitivo della coltura da reddito rispetto alle infestanti, attraverso un semplice impedimento fisico. La copertura del terreno permette di ridurre significativamente le perdite d’acqua. Inoltre, protegge il terreno dall’effetto battente della pioggia riducendo i fenomeni erosivi dipendenti da eventi meteorici straordinari.

La tecnica della terminazione conservativa mediante l’utilizzo della ILRC è una innovazione che, nella sua semplicità tecnologica , ha consentito una piccola rivoluzione socio-culturale nel rapporto fra ricercatori, operatori agricoli e piccoli imprenditori. La motivazione principale di questo successo risiede nella semplicità della tecnica e della tecnologia utilizzata associata ad una notevole diversità di funzioni ecologiche (controllo delle infestanti, minore consumo idrico, rilascio graduale degli elementi della nutrizione) e di vantaggi ambientali (minore consumo energetico). L’operatore agricolo ha percepito come “friendly” la tecnica proposta ed ha partecipato immediatamente e con entusiasmo alla discussione sulle potenziali problematiche connesse al suo uso. 

Preparazione del letto di trapianto per le colture ortive L'innovazione consente di preparare il letto di trapianto per le specie orticole con un ridotto numero di operazioni meccaniche. La coltura di copertura, tradizionalmente incorporata nel terreno con la pratica del sovescio, viene schiacciata con un rullo sagomato (roller crimper) abbinato a due serie di discissori e forma una pacciamatura naturale. Questo consente rispetto alla tecnica tradizionale (sovescio + pacciamatura artificiale) un risparmio di gasolio del 56% e di tempo del 45%.

Il maggior utilizzo dell’innovazione è previsto in ambiente Mediterraneo in orticoltura biologica, e più in generale in agricoltura conservativa, dove il reimpiego dei residui colturali è una pratica molto utilizzata. In questo contesto, le colture leguminose intercalari possono essere utilizzate per aumentare la disponibilità di azoto del terreno a beneficio delle successive colture da reddito. In aggiunta, le colture intercalari (leguminose e non) allettate con la tecnica del roller climper formano uno spesso strato pacciamante naturale che ostacola lo sviluppo delle infestanti, riduce l’evapotraspirazione del terreno facendo risparmiare acqua irrigua e protegge il suolo dall’erosione e dalle alte temperature. La pacciamatura, una volta esaurito il suo compito, si degrada ed arricchisce il suolo di sostanza organica. 

Allettamento delle colture di copertura La foto mostra l'allettamento della coltura di copertura di orzo in una azienda collinare orticola in provincia di Ascoli Piceno. A questo passaggio ne seguirà un altro con i discissori per preparare il solco di trapianto. L'abbondante biomassa vegetale, con un elevato rapporto C/N, formerà uno spesso strato di pacciamatura naturale in grado di coprire efficacemente il terreno per circa 90 giorni.
Discissura del terreno La foto mostra la discissura del terreno in una azienda collinare orticola in provincia di Fermo. Questo passaggio segue l'allettamento della coltura di copertura di veccia ed è fondamentale per consentire il trapianto della coltura da reddito. L'abbondante biomassa, in questo caso pari a circa 800 q/ha, apporta molto azoto al terreno. Il basso rapporto C/N della veccia favorisce il rilascio dell'azoto ma riduce l'efficacia dalla pacciamatura naturale che dura solo 30-40 giorni.
Miscela di colture di copertura di specie diverse: la discissura La foto mostra la discissura del terreno in una azienda collinare orticola. La coltura di copertura utilizzata è una miscela costituita da veccia + orzo. La coltura di copertura così composta dovrebbe essere in grado sia di apportare azoto che di contenere le infestanti ma in questa azienda la biomassa vegetale prodotta non è sufficiente. Infatti già al momento dell'allettamento si nota una elevata carica di erbe infestanti.

La tecnica ha consentito, sulla maggior parte delle orticole testate, l'ottenimento di produzioni soddisfacenti. In pomodoro, peperone dolce, peperone piccante,  lattuga e zucchino le produzioni sono risultate comparabili a quelle ottenute con la tecnica tradizionale (sovescio). Inoltre è stata rilevata, in generale, una maggiore sanità delle piante sia per quanto riguarda i  parassiti che i patogeni come si può notare in pomodoro (Foto 5). Notevole è stato l'interesse degli imprenditori agricoli, soprattutto di quelli  che operano con il metodo biologico i quali hanno apprezzato la capacità di contenimento delle infestanti della pacciamatura naturale e la sanità delle piante. Le potenzialità della tecnica e il crescente coinvolgimento degli agricoltori hanno spinto una ditta privata (SOLDO srl di Matera) ad acquistare dal CRA  il brevetto e ad iniziare la costruzione dei primi esemplari di roller crimper abbinato ai discissori.

Diagramma 1 Il diagramma sopra riportato mostra l’andamento della temperatura del suolo (°C) a 10 cm di profondità durate i mesi di giugno e luglio. I risultati sono stati ottenuti in un esperimento di pieno campo dove una coltura di zucchino è stata coltivata dopo una coltura di copertura (orzo) terminata con la tecnologia ILRC (indicata nel diagramma come Roller crimper) oppure mediante sovescio (Green manure). La linea menzionata come “Control” si riferisce all’assenza di coltura di copertura . E’ interessante notare come il terreno protetto dallo strato pacciamante naturale ottenuto dall’allentamento dell’orzo mediante la tecnologia ILRC sia costantemente più “fresco” (circa 5 °C). Ciò si traduce in una riduzione della velocità di mineralizzazione della sostanza organica con conseguente conservazione del carbonio del suolo e una potenziale riduzione delle emissione di CO2.
Diagramma 2 La tecnologia ILRC può altresì contribuire al risparmio di acqua utilizzata per l’irrigazione delle colture ortive nel periodo estivo. Il diagramma sopra riportato mostra l’andamento del contenuto di umidità del terreno coltivato durante il periodo estivo. Il suolo protetto dallo strato pacciamante naturale ottenuto dall’allentamento dell’orzo mediante la tecnologia ILRC ha una minore evaporazione e risulta costantemente più umido rispetto agli altri casi (sovescio o controllo).
La tecnologia ILRC La tecnologia ILRC risulta essere molto efficace nel contenere la flora infestante le colture orticole. L’immagine sopra riportata mostra l’effetto dello strato pacciamante naturale derivato dall’allettamento con il rullo sagomato di una coltura di copertura di orzo (a destra) in un campo coltivato con lo zucchino, in confronto al caso in cui l’orzo era stato sovesciato (al centro) o in assenza della coltura di copertura (a sinistra)..
Pomodoro da mensa Il pomodoro da mensa coltivato con la tecnica tradizionale sopra la pacciamatura artificiale mostra marcati sintomi di fitopatie mentre nella coltivazione con la tecnica conservativa che prevedeva la pacciamatura naturale derivante dall’allettamento di una coltura di copertura di veccia la sanità generale delle piante è migliore. In quest'ultimo caso il ciclo vegeto-riproduttivo si allunga di circa 2 settimane consentendo un ampliamento del calendario di raccolta.
Tabella La tabella sopra riportata mostra come il numero delle operazioni (passaggi), il numero delle ore di lavoro ed i consumi energetici totali necessari dalla prima lavorazione fino alla preparazione del letto di trapianto di una coltura ortiva, siano più bassi nel caso dell’uso dell’ILRC (indicato nella tabella come Roller crimper) rispetto alla tecnica tradizionale del sovescio (Green manure) o nel caso del controllo. Quindi la tecnologia ILRC rispetta il suolo, riducendone il compattamento e il disturbo sulla meso- e micro-fauna in esso presente, e consente un forte risparmio di tempo e di energia di origine fossile (carburanti e lubrificanti per le operazioni meccaniche). Ciò si traduce in vantaggi economici (riduzioni dei costi di produzione) e ambientali (riduzione delle emissione in atmosfera).

Diversi gruppi di persone hanno ottenuto benefici dallo sviluppo e utilizzo dell’innovazione. Certamente primi tra questi devono essere considerati gli agricoltori biologici dei territori delle Marche, del Lazio e della Basilicata dove l’innovazione è stata collaudata. Molti di loro avevano l’esigenza di impiegare tecnologie innovative che gli consentissero di rendere più efficace e meno dipendente dal lavoro manuale il controllo delle infestanti e che contribuissero a ridurre il consumo dei combustibili fossili, permettendo così una rilevante riduzione dei costi di produzione. Gli agricoltori biologici, nel loro complesso potranno beneficiare della crescita della credibilità del settore biologico da parte dei consumatori, che sempre di più, chiedono di poter consumare prodotti ottenuti senza l’uso di mezzi tecnici di sintesi (es. erbicidi), ad elevata qualità nutrizionale ed ambientale. 

Giornata divulgativa La giornata divulgativa ha avuto un positivo impatto sia su agricoltori e tecnici ma anche sui consumatori che hanno partecipato numerosi alla manifestazione. Prima della visita guidata ai campi, sono stati illustrati gli aspetti tecnici relativi all'innovazione e i benefici che essa consente sotto il profilo agri-ecologico.
Visita guidata I partecipanti alla visita guidata possono vedere la tecnica della terminazione conservativa applicata ad una coltivazione di melone. La coltura di copertura utilizzata era l'orzo e lo strato di pacciamatura naturale che esso ha formato dopo la sua terminazione oltre a contenere efficacemente le erbe infestanti mantiene il terreno più fresco ed umido.

Il gruppo dei ricercatori italiani che ha sviluppato l’ILRC, ha compreso le enormi potenzialità dell’adattamento di questa tecnica alle realtà orticole mediterranee al fine di consentire il trapianto delle colture orticole con una lavorazione minima (minimun tillage). Lo sviluppo di una macchina agricola appositamente dedicata, è stata quindi una naturale evoluzione del processo di sviluppo dell’innovazione.
Il gruppo dei ricercatori italiani coinvolti, tutti appartenenti al CRA e che sono poi stati riconosciuti ai fini brevettuali quali inventori della nuova macchina, sono Stefano Canali, Gabriele Campanelli, Francesco Montemurro e Fabio Tittarelli. Al gruppo, fin dalle fasi iniziali di sviluppo dell’idea, si è aggiunto il Sig. Sandro Fabrizi, un operatore tecnico del CRA che possiede particolari capacità di eseguire lavori di carpenteria metallica e che è stato utilissimo nell’identificare e realizzare soluzioni operative nell’assemblaggio del primo prototipo costruito.

Primo prototipo di discissore Anno 2011. Alcuni momenti della costruzione, nell’officina del CRA ORA, del primo prototipo dell’ILRC . Per aumentare il peso è possibile riempire di acqua l’interno del rullo.
Primo prototipo di discissore - dettaglio Il disco doveva tagliare le piante e il coltello doveva creare un solco idoneo al trapianto delle colture orticole
Quarto prototipo di discissore Nel 2014 è stato costruito dalla ditta SOLDO srl un QUARTO PROTOTIPO DI DISCISSORE basato su un disco montato a c.a 30 cm dal coltello, entrambi posizionati subito dopo il roller crimper e ad azionamento idraulico.
Roller Crimper Durante il progetto ORWEEDS è maturata l'idea di adattare il roller crimper, già utilizzato nel continente americano sui seminativi, per trapiantare le colture orticole in ambiente mediterraneo. Dalla visione dei filmati reperiti sul web è stato possibile costruire presso l'officina del CRA ORA un primo prototipo di roller armato con dei discissori per assolcare il terreno.
Roller Crimper Durante il progetto ORWEEDS è maturata l'idea di adattare il roller crimper, già utilizzato nel continente americano sui seminativi, per trapiantare le colture orticole in ambiente mediterraneo. Dalla visione dei filmati reperiti sul web è stato possibile costruire presso l'officina del CRA ORA un primo prototipo di roller armato con dei discissori per assolcare il terreno.
Secondo prototipo di discissore Nel 2012 è stato costruito un SECONDO PROTOTIPO DI DISCISSORE basato su un disco e un coltello rispettivamente prima e dopo il roller crimper.
Secondo prototipo di discissore - dettaglio L’azione del discissore di nuova concezione è risultata buona ma di difficile applicabilità per la difficoltà di allineare disco e coltello. In mancanza di questa condizione l’azione del discissore provoca il trascinamento delle piante e la scopertura del terreno.
Terzo prototipo di discissore Nel 2013 è stato costruito un TERZO PROTOTIPO DI DISCISSORE basato su un disco tagliente di elevato diametro montato a c.a 10 cm dal coltello, entrambi posizionati in un unico utensile subito dopo il roller crimper.
Terzo prototipo di discissore - dettaglio 1 La nuova versione permette il perfetto allineamento di disco e coltello e una eccellente discissura del terreno fino anche a 35 cm di profondità senza alcun effetto di trascinamento delle colture di coperture, siano esse graminace che leguminose o crucifere.
Terzo prototipo di discissore - dettaglio 2 La nuova versione permette il perfetto allineamento di disco e coltello e una eccellente discissura del terreno fino anche a 35 cm di profondità senza alcun effetto di trascinamento delle colture di coperture, siano esse graminace che leguminose o crucifere.

Le principali difficoltà riscontrate durante lo sviluppo della macchina agricola sono state di ordine tecnico. In particolare, è risultato difficoltoso identificare il design più conveniente di assemblaggio dei dischi e dei discissori al fine di ottenere il perfetto allineamento dei due organi lavoranti. Tale allineamento si è dimostrato fin da subito essenziale al fine di consentire l’apertura di un ottimale solco di trapianto, evitare l’ostruzione degli organi lavoranti da parte della biomassa delle colture di copertura che costituiscono la pacciamatura e ridurre al contempo i consumi energetici.
A tal scopo sono state ideate e testate differenti soluzioni che hanno previsto dapprima il posizionamento dei dischi e dei discissori rispettivamente davanti e dietro il rullo scanalato. 

La terminazione conservativa mediante la tecnologia ILRC richiede un minore numero di passaggi delle macchine agricole sul terreno rispetto al tradizionale sovescio. Ciò comporta un minore compattamento del terreno ed una riduzione del consumo di carburante (combustibili fossili) di oltre il 60%. Il semplice allettamento della coltura di copertura, senza la sua trinciatura, consente il mantenimento sul terreno di uno spesso “tappeto” vegetale, che in seguito all’essiccamento, rimane in situ. Questo “tappeto” vegetale rappresenta una barriera fisica che impedisce o rallenta fortemente lo sviluppo delle infestanti. Inoltre, il “tappeto” vegetale mantiene il terreno coperto in maniera uniforme con un effetto significativo sulla temperatura e sul contenuto idrico del terreno. E’ stato infatti rilevato che nei primi 10 cm di profondità del terreno, la temperatura di un terreno coperto da una coltura allettata ha una temperatura media di 5°C inferiore rispetto allo stesso terreno nudo. 

Le esperienze sperimentali propedeutiche al trasferimento dell’innovazione al mondo agricolo hanno indicato la possibilità concreta e reale di utilizzazione del roller crimper. Dal momento della sua prima dimostrazione sono stati numerosissimi gli incontri, sia con i tecnici che con gli imprenditori agricoli in diverse parti del territorio italiano (principalmente nel Centro-Sud d’Italia), per valutare la trasferibilità dell’innovazione nella pratica comune ed il suo inserimento nei processi produttivi orticoli, ed in particolare biologici e sostenibili. I tecnici, e più specificatamente i divulgatori agricoli, hanno realizzato e stanno realizzando incontri tematici specifici volti principalmente al superamento del connesso problema della gestione delle erbe infestanti in agricoltura biologica. 

Le visite guidate ai campi sperimentali dove gli attori della filiera hanno potuto osservare la tecnica proposta si sono dimostrate estremamente efficaci. Gli agricoltori hanno gradito sia la modalità di divulgazione  che l'innovazione proposta e successivamente hanno iniziato ad applicare la terminazione conservativa presso le proprie aziende.
Gli articoli divulgativi su riviste nazionali sono stati anche essi importanti per far conoscere ad un ampio numero di addetti ai lavori la  tecnica conservativa ma la decisone di importarla è avvenuta solo dopo che gli agricoltori hanno visto direttamente le colture orticole gestite con tale modalità.