Secondo una recente ricerca dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign, le colture di copertura invernale potrebbero ridurre fino al 30% l’inquinamento da azoto nelle acque di drenaggio agricolo dell’Illinois. Ma in che modo il futuro cambiamento climatico influenzerà la perdita di azoto e le colture di copertura saranno ancora all’altezza del lavoro? Un nuovo studio che indaga sui cambiamenti climatici a breve e lungo termine in Illinois suggerisce che le colture di copertura saranno ancora benefiche, ma non nella stessa misura. Il rapporto prevede anche la resa di mais e soia in tutto lo stato, scoprendo che il mais soffrirà molto di più della soia, specialmente nelle regioni meridionali.
Nel loro studio precedente, il team di ricerca ha adattato un modello di simulazione delle colture noto come Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) per stimare l’efficienza con cui la segale di cereali potrebbe rimuovere i nitrati dall’acqua di drenaggio delle piastrelle se piantata ampiamente in tutto l’Illinois. Nel loro nuovo studio, il team ha utilizzato nuovamente il DSSAT per prevedere la crescita della segale dei cereali, nonché del mais e della soia, a breve termine (2021-2040) e a lungo termine (2041-2060) in due scenari climatici per l’Illinois: uno scenario migliore e un caso normale.
Il team ha adottato un approccio frammentario, modellando ogni componente del sistema separatamente prima di combinarli in una previsione olistica per l’impatto delle colture di copertura sui cambiamenti climatici.
Per iniziare, hanno modellato gli impatti climatici sulla resa delle colture da reddito e sulla biomassa delle colture di copertura. La resa del mais è diminuita nella maggior parte delle regioni dell’Illinois, nei tempi futuri e negli scenari climatici, con una resa media inferiore dell’11,5% al 3,8% superiore alle medie attuali. La resa della soia, tuttavia, è aumentata principalmente tra regioni e scenari, con rese previste fino al 27,5% superiori alle medie attuali. Infine, il modello prevedeva che la biomassa delle colture di copertura sarebbe esplosa a causa del cambiamento climatico, con aumenti tra il 25% e il 103% rispetto alle cifre attuali.
“Il mais e la soia sono due tipi di colture completamente diverse, il che si riflette nei nostri risultati. La variazione della resa è dovuta a molteplici fattori. Oltre all’aumento previsto della temperatura, la risposta alla resa è influenzata in modo diverso per ciascuna coltura dalle variazioni delle precipitazioni modelli e livelli elevati di CO2 in futuro. Abbiamo anche scoperto che le colture di copertura beneficiano fortemente del clima invernale più caldo “, ha affermato il coautore dello studio Rabin Bhattarai, professore associato presso il Dipartimento di ingegneria agricola e biologica, un’unità condivisa del College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) e il Grainger College of Engineering dell’Illinois.
Osservando la perdita di azoto dovuta ai cambiamenti climatici, il team ha previsto una perdita maggiore del 24% nel futuro a breve termine, che salirà a circa il 42% entro il 2060.
“Un suolo più caldo significa che i microbi saranno più attivi nel convertire l’azoto nella materia organica in ammonio e poi in nitrato nel suolo. E se hai più nitrato nel suolo, il potenziale di perdita è maggiore”, ha detto Bhattarai. “Vediamo già elevate perdite di nutrienti durante le primavere calde e umide, anche prima che i raccolti vengano piantati o venga applicato il fertilizzante. Quell’azoto sta fuoriuscendo dal suolo stesso”.
Una volta stabilite queste linee di base, i ricercatori hanno iniziato a stabilire collegamenti. In primo luogo, hanno esaminato l’impatto delle colture di copertura sulla resa delle colture da reddito. Nel loro precedente studio DSSAT, i ricercatori hanno scoperto che la coltivazione della segale prima del mais e della soia ha avuto un effetto leggermente positivo sulla resa. Secondo Bhattarai, le colture di copertura eliminano lentamente l’azoto del suolo durante l’inverno e restituiscono il nutriente alla coltura, fornendo una spinta alla crescita, una volta terminate e incorporate nel terreno.
Sotto il cambiamento climatico, le affamate colture di copertura potrebbero esaurire sia l’acqua del suolo che l’azoto, anche tenendo conto della maggiore disponibilità di azoto prevista durante gli inverni più caldi. Quindi, al termine, l’enorme quantità di biomassa delle colture di copertura potrebbe sopraffare l’apparato di mineralizzazione del suolo, mantenendo una parte dell’azoto bloccato e non disponibile per le colture da reddito. Tuttavia, sebbene il vantaggio in termini di resa sia scomparso in scenari climatici futuri, l’analisi non ha rivelato una penalizzazione della resa per la coltivazione di colture di copertura.
“Indipendentemente dal fatto che tu utilizzi colture di copertura o meno, in futuro vedrai un calo della resa del mais. Lo stesso vale per la soia. Puoi ottenere un raccolto di soia indipendentemente dalla presenza o meno di colture di copertura”, ha detto Bhattarai. “Se vedi un impatto sulla resa delle colture da reddito, non è dovuto al raccolto di copertura, è dovuto al clima che cambia”.
Infine, il team ha esaminato l’impatto delle colture di copertura sulla perdita di azoto durante il cambiamento climatico. Rispetto alle condizioni attuali in cui le colture di copertura riducono l’azoto di drenaggio delle piastrelle di circa il 30%, è probabile che le colture di copertura diventino meno efficaci negli scenari futuri, con una riduzione dell’11% nelle previsioni dello scenario peggiore a lungo termine.
“Non ottieni lo stesso vantaggio che ottieni ora. Vedrai una migliore crescita delle colture di copertura con le temperature più calde, ma la mineralizzazione supererà la loro capacità di assorbire l’azoto; più offerta che domanda”, ha detto Bhattarai. “Le colture di copertura aiuteranno; saranno comunque efficaci nel ridurre le perdite. Ma l’efficienza diminuirà”.
Ha aggiunto che gli agricoltori dovranno aumentare le colture di copertura con ulteriori migliori pratiche di gestione per raggiungere gli obiettivi di riduzione della perdita di nutrienti di fronte a un clima che cambia.
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