PIOPPO DA BIOMASSA

Pioppo, fertilizzare quanto il mais per avere una buona produttività
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Le piantagioni di pioppo da biomassa da energia ricadono, tecnicamente, nell’ambito dell’arboricoltura da legno; possono, però, essere considerate alla stregua di una coltura agraria erbacea, per modalità di coltivazione, per la frequenza dei raccolti, e per la necessità di input colturali.

Infatti, le operazioni colturali sono tutte completamente meccanizzate, dalla messa a dimora delle talee alla raccolta della biomassa. Quest’ultima avviene ogni due o cinque anni, a seconda dell’impostazione della piantagione (a turno biennale o quinquennale). All’inizio era stato sperimentato anche il turno annuale, ma poi è stato abbandonato per problemi di qualità della biomassa (troppo ricca di corteccia) e per il rapido declino della produzione nella successione dei tagli.

Comunque, il turno biennale garantisce all’imprenditore agricolo un flusso di contanti, derivante dalla vendita della biomassa, con una frequenza accettabile. Gli input colturali, soprattutto in termini di irrigazione e fertilizzazione, sono abbastanza simili a quelli delle principali colture erbacee da reddito, come mais, grano e colture foraggere.

Per l’acqua, è indispensabile fornire alla coltura un rifornimento idrico adeguato simile al mais, scegliendo adeguatamente il sito d’impianto, con sufficiente piovosità e falda idrica accessibile, oppure supportando con l’irrigazione. Per la fertilizzazione, è necessario un continuo apporto dei fitonutrienti principali (azoto, fosforo e potassio) che vengono rimossi dall’ecosistema con la frequente raccolta integrale della biomassa legnosa. Già in una precedente nota (Terra e Vita, Bioenergie n.13/2008) avevamo evidenziato che tra i macro fitonutrienti (azoto, fosforo e potassio), l’azoto (N) è quello che maggiormente influenza la produzione di biomassa, e le cui asportazioni con la raccolta sono comparabili a quelle delle colture erbacee; e ben più alte rispetto alla pioppicoltura industriale, con turni di taglio di circa 10 anni e densità d’impianto di circa 270-300 piante ad ha.

Le alte asportazioni diN del pioppo da biomassa sono dovute alla frequenza dei tagli (biennali) ed alle alte densità di fusti/polloni ad ha
, che all’impianto sono circa 6.000 e successivamente, con il taglio e ricaccio dalla ceppaia, arrivano a circa 20.000 e più polloni ad ha. Questi polloni, così fitti, sono percentualmente ricchi di N, con valori che oscillano da 0,8 a 2%della biomassa legnosa secca, e pertanto la loro raccolta determina significative asportazioni di questo elemento.

La fertilizzazione, in particolare quella azotata, è quindi una pratica indispensabile nelle piantagioni di pioppo da biomassa, per mantenere alta nel tempo la produzione legnosa e per evitare che il suolo si impoverisca di fitonutrienti e vada incontro a fenomeni di degrado della sua fertilità chimica e biologica. L’apporto di N deve essere comunque modulato in base alle necessità della coltura per non andare incontro a fenomeni di contaminazione ambientale, dell’aria e delle acque, e per ridurre il dispendio economico, visto l’alto costo dei fertilizzanti.

4 ANNI DI STUDIO
La modulazione della fertilizzazione azotata del pioppo da biomassa si basa, come ogni altra coltura, sul bilancio dell’N, cioè sulla formula che bilancia le applicazioni di unità d’N alla somma algebrica di uscite dell’elemento dal sistema (per denitrificazione, lisciviazione, raccolta della biomassa aerea, immobilizzazione nella biomassa radicale permanente) con gli apporti dello stesso (fertilità residua, deposizioni naturali, mineralizzazione della sostanza organica e della roccia madre).

In primo luogo è indispensabile conoscere esattamente le asportazioni dell’N da parte della coltura. Nel pioppo da biomassa le asportazioni sono dovute alla raccolta e taglio della biomassa legnosa; a ciò bisogna aggiungere l’N che viene allocato nel sistema radicale principale, e che viene immobilizzato nei tessuti dell’apparato radicale permanente.

Le asportazioni della biomassa legnosa sono state studiate per circa 4 anni in 2 impianti sperimentali, a Vinovo, in provincia di Torino, e a Bigarello di Carpaneta, in provincia di Mantova. Tali impianti sono stati costituiti e gestiti da una collaborazione tra Cner (Consorzio nazionale energie rinnovabili), Università degli Studi della Tuscia di Viterbo (DiSAFRi) e Istituto di Biologia Agroambientale e Forestale del Cnr di Porano (Terni). In tali impianti, in corrispondenza di ogni taglio biennale, sono state campionate piante per ogni classe di diametro di 1 cm. Tali piante sono state sezionate in 3 punti: a 20 cm dalla base del fusto, a metà altezza totale (H/2), in corrispondenza del diametro di punta del fusto di 2 cm; contestualmente è stato fatto un campione rappresentativo dei rami.

Il suddetto campionamento è stato condotto  poiché la percentuale di azoto nel legno varia in funzione della sezione e posizione della stessa nel fusto. Sono state quindi condotte le analisi in laboratorio per calcolare la percentuale di N totale nella biomassa legnosa.

In base a queste analisi è stato possibile calcolare le asportazioni di N in funzione della produzione legnosa.
Tali dati sono riportati nella figura 1, con le asportazioni di azoto nella biomassa legnosa epigea (fusto e rami) in funzione delle produttività della coltura. I valori sono stratificati su due rette che corrispondono al primo taglio, dopo i primi due anni, con fusti che derivano dai germogli delle talee; ed al secondo taglio, con polloni di 2 anni che derivano dal ricaccio delle ceppaie dopo il taglio di raccolta della biomassa (con soprassuolo arboreo ceduo). È interessante notare che a seconda dei tagli le asportazioni di N nella biomassa arborea si differenziano significativamente.

Per cui per una produzione annua di 10 t di biomassa secca ad ha nel primo taglio biennale si ha un’asportazione di circa 65 kg di N ad ha per anno; nel secondo taglio, con la stessa biomassa, ma con soprassuolo di origine cedua, le asportazioni annue salgono a più di 90 kg di N per ha. Tali differenze di asportazioni di N tra primo e secondo taglio derivano dal numero di polloni ad ha, che nel primo caso sono circa 6.000 ad ha e nel secondo taglio salgono a più di 20.000 ad ha.

Come è quindi ben evidente dalla figura 1 le asportazioni dell’N nelle piantagioni di pioppo sono fortemente influenzate dalla produttività della piantagione, e nel caso delle produzioni più alte le asportazioni si avvicinano a 150 kg di Nper ha/anno, valori molto simili al mais. È quindi indispensabile procedere al reintegro dell’N asportato con la fertilizzazione. Non sono state, al momento, condotte prove sperimentali specifiche per studiare le modalità di fertilizzazione azotata nelle piantagioni di pioppo da biomassa ed il loro reale effetto sulla produzione. A titolo esemplificativo per evidenziare l’effetto dell’N sulla produttività delle pioppo da biomassa, in figura 2 sono riportati i dati di produttività di una piantagione non fertilizzata (Vinovo) e di una fertilizzata (Mira).

Nella seconda, con potenzialità produttive di base più alte, la fertilizzazione con 300 kg di N ad ha nel secondo ciclo (3° e 4° anno) ha determinato un significativo incremento della produttività di biomassa legnosa tra i due cicli. Lo stesso non è avvenuto a Vinovo, senza fertilizzazione.

Nella determinazione delle asportazioni di N con la raccolta da biomassa è necessario considerare quello che è annualmente immobilizzato nell’apparato radicale
, distinguendo tra capillizio radicale e radici strutturali permanenti. Il capillizio radicale ha un tempo di vita piuttosto breve, di circa 3 mesi, con rapida mineralizzazione della sostanza organica.

Le radici strutturali permangono sino alla morte della pianta, a fine turno, per cui immobilizzano nei propri tessuti i fitonutrienti. Non sono ancora state svolte ricerche specifiche su questo tema in Italia per il pioppo da biomassa. Da bibliografia estera si stima che l’N immobilizzato nelle radici strutturali sia circa il 20% rispetto a quello della biomassa legnosa aerea. Per cui dai 90 kg di N asportati dalla produzione di biomassa di 10 t/ha/anno, bisogna salire a circa 110 kg N considerando l’N immobilizzato nelle radici strutturali.

CONCIMAZIONI DA RIDURRE
Per motivi sia economici sia ambientali è necessario ridurre al massimo gli apporti di N al pioppo da biomassa. Le strategie per ridurre le fertilizzazioni azotate sono in funzione dell’età e della stagione di taglio della biomassa, della gestione del suolo, dell’uso di fertilizzanti organici e della selezione di cloni ad alta efficienza d’uso dell’N.

Per l’età, è da evitare il taglio annuale
, almeno che non si voglia massimizzare la capacità di assorbimento di fitonutrienti ed altri contaminanti, come nel caso del fitorimedio. Infatti, più si aumenta la lunghezza del ciclo di taglio, più diminuiscono, proporzionalmente, le asportazioni di Ncon la biomassa utilizzata. Per la stagione di taglio, bisogna procedere sempre a vegetazione ferma, una volta cadute completamente le foglie, per evitare di asportare biomassa fogliare ricca di N. Evitare di compattare il terreno quando è troppo umido per non favorire la denitrificazione dell’N, che avviene in condizioni di anaerobiosi, cioè in mancanza di ossigeno. Dove è possibile far uso di letame o liquami zootecnici (vedi Terra e Vita, Bioenergie n. 30 e 46-2008).

La ricerca sta infine valutando le differenze di efficienza d’uso N (EUN) tra cloni di pioppo da biomassa.
In Tabella 1 sono riportati i dati di due cloni, tra i più produttivi, con sensibili differenze di EUN. A parità di N asportato nella biomassa epigea il clone AF2 produce più biomassa nel primo ciclo di ceduazione. Tali differenze sono correlate alla ramosità del clone, in quanto una maggiore ramosità aumentala concentrazione d’N della biomassa totale, con più “sperpero” del fitonutriente.

Le suddette conoscenze rappresentano delle prime indicazioni sulla nutrizione azotata del pioppo da biomassa. È necessario dare continuità alle ricerche per una maggiore razionalizzazione della fertilizzazione di questa nuova coltura. Stanno proseguendo le valutazioni dell’Eun tra cloni, per vedere se le forti differenze riscontrate nel primo ciclo (vedi tabella) si mantengono nelle successive ceduazioni. Più in generale si auspica di poter ridurre l’entità delle fertilizzazioni nel pioppo da biomassa. Ad esempio, negli Stati Uniti, con apposite ricerche sulla fertilizzazione dell’erba perennante Panicum virgatum (switchgrass) da bioetanolo, si sono ridotte di circa 50% le unità di N inizialmente ipotizzate per una razionale fertilizzazione della coltura. Questo attraverso una migliore comprensione dei processi di accumulo e mineralizzazione della sostanza organica nel suolo.

di Pierluigi Paris, Leonardo Mareschi, Alfredo Ecosse
Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr) – Istituto di Biologia Agroambientale e Forestale (Ibaf), Porano (Tr)


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