Double row spacing and drip irrigation as technical options in energy sorghum management

The effect of two row spacing configurations and four water supply levels was investigated on sweet and fibre sorghum in Central Italy for two consecutive years. Results highlighted the influence of both irrigation and row spatial configuration on crop productivity. Indeed, several studies have pointed out the positive response of sorghum to irrigation in Mediterranean climate, as in this environment water stress represents one of the main limiting factors on crop productivity. On the other hand, few attempts have been made to explore the role of row spacing on energy sorghum productivity. Results outlined an average increase in sorghum dry biomass yield ranging from +23% to +79% at variable rates of water supply as compared to rainfed control. The positive effect of irrigation was also observed on leaf area index and radiation use efficiency. Moreover, we observed a crop yield increase, from 9% to 20%, under double row spacing compared to the standard planting pattern ( i.e. single row spacing). Finally, it was confirmed the efficient use of water by sorghum and the great ability of sorghum to increase its biomass yield in response to increasing volumes of water supplied. Therefore, this work suggests how row spacing configuration and drip irrigation could be feasible technical options to increase sorghum biomass yields in Mediterranean environments. These techniques should be experienced by farmers towards a sustainable intensification of current cropping systems

LIFE+IPNOA mobile prototype for the monitoring of soil N2O emissions from arable crops: First-year results on durum wheat

Agricultural activities are co-responsible for the emission of the most important greenhouse gases: carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O). Development of methodologies to improve monitoring techniques for N2O are still needful. The LIFE+IPNOA project aims to improve the emissions monitoring of nitrous oxide from agricultural soils and to identify the agricultural practices that can limit N2O production. In order to achieve this objective, both a mobile and a stationary instrument were developed and validated. Several experimental field trials were set up in two different sites investigating the most representative crops of Tuscany (CentralItaly), namely durum wheat, maize, sunflower, tomato and faba bean. The field trials were realized in order to test the effect on N2O emissions of key factors: tillage intensity, nitrogen fertiliser rate and irrigation. The field trial on durum wheat was set up in 2013 to test the effect of tillage intensity (minimum and conventional tillage) and nitrogen fertilisation rate (0, 110, 170 kg N ha–1) on soil N2O flux. Monitoring was carried out using the IPNOA mobile prototype. Preliminary results on N2O emissions for the durum wheat growing season showed that mean daily N2O fluxes ranged from –0.13 to 6.43 mg m–2 day–1 and cumulative N2O-N emissions over the period ranged from 827 to 2340 g N2O-N ha–1. Tillage did not affect N2O flux while increasing nitrogen fertilisation rate resulted to significantly increase N2O emissions. The IPNOA mobile prototype performed well during this first year of monitoring, allowing to catch both very low fluxes and peaks on N2O emissions after nitrogen supply, showing a good suitability to the field conditions

Analisi della vocazionalità delle aree per l'attivazione di filiere agrienergetiche sostenibili

Attualmente la fonte principale di energia utilizzata maggiormente sono i combustibili fossili (petrolio, gas naturale, carbone), che attualmente rappresentato la principale fonte di approvvigionamento energetico con oltre l’80% dell’offerta primaria di energia. L’uso prevalente di energia di origine fossile, accumulata in migliaia di anni da processi lentissimi e non replicabili, genera preoccupazione perché, una volta terminata, la nostra società potrebbe trovarsi nella necessità impellente di cambiare la sua fonte di energia. Il pericolo maggiore però, nel breve e nel medio termine, non è tanto quello dell’esaurimento di tali fonti, quanto quello dell’impatto sull’ambiente che questo comporta. Sin dagli inizi degli anni novanta, la presa di coscienza dei molteplici problemi connessi all’uso dei combustibili fossili, tra cui i costi economici e politici di approvvigionamento e gli effetti dell’inquinamento locale e globale, ha indotto l’Unione Europea e i singoli Stati membri a prendere posizioni sempre più definite che indirizzano verso un nuovo rapporto con le fonti energetiche Tra le fonti di energia rinnovabile la biomassa, intesa come ogni sostanza di origine animale o vegetale che possa essere usata come combustibile per la produzione di energia, presenta alcune peculiari caratteristiche che la rendono una risorsa capace di dare un significativo contributo all’energia sostenibile nel breve e medio periodo. Associato al termine biomassa c’è il concetto di “agrienergia”, qui intesa come l’energia prodotta a partire da colture agricole dedicate, residui colturali e da prodotti derivanti dalla gestione del bosco, vale a dire l’energia ricavata da prodotti di origine agro-forestale. Per filiere agrienergetiche s’intende dunque l’insieme dei processi ed attività che portano alla produzione di energia a partire da biomasse provenienti dal settore agro-forestale. La diffusione delle filiere agrienergetiche non può prescindere da indagini territoriali finalizzate a sistematizzare dati e informazioni utili agli operatori pubblici e privati in modo supportore un’adeguata pianificazione territoriale e facilitare il processo decisionale indirizzato al’introduzione in un qualunque territorio agricolo di nuovi indirizzi produttivi e processi di trasformazione. Per contribuire efficacemente al adeguato inserimento dei sistemi bioenergetici nel contesto ambientale e socio-economico di riferimento, è quindi necessario lo sviluppo ed applicazione di appropriate metodologie di analisi e supporto alle decisioni a scala territoriale. L’acquisizione dei differenti dati relativi agli aspetti pedoclimatici, agronomici e socioeconomici assume, quindi, una funzione strategica ancora più efficace nel momento in cui questi aspetti siano definiti “geograficamente”; ciò infatti permette di analizzare e individuare in modo più diretto le potenziali aree “vocate” per l’introduzione di percorsi produttivi finalizzati alla produzione di agrienergie. In questo contesto, infatti, le fondamenta della pianificazione territoriale non possono che essere costituite dall’analisi del territorio per individuare gli areali che presentano adeguati livelli di vocazionalità. L’analisi di vocazionalità va dunque a costituire un supporto per un problema decisionale complesso che deve tener conto di molteplici criteri non sempre paragonabili tra loro perché appartenenti a diversi ambiti: ambientali, sociali ed economici. L’obiettivo della presente tesi è stato la realizzazione ed applicazione di una metodologia di analisi territoriale volta a valutare le diverse potenzialità delle “unità territoriali” della Provincia di Grosseto, in merito al possibile sviluppo di filiere agrienergetiche a biomasse lignocellulosiche Questo obiettivo è stato perseguito attraverso la creazione di un Sistema Informativo Geografico (SIT) che, integrando le potenzialità delle tecnologie GIS (Geographic Information Systems) e dell'Analisi Multicriterio (MCA), rende disponibile utili informazioni reperite in merito ai molteplici criteri considerati e rappresenta un valido strumento di supporto alle decisioni, capace di rispondere ad una logica di piena valorizzazione delle potenzialità produttive del sistema agroforestale provinciale e, più in generale, al raggiungimento di una proficua interazione tra “innovazione” e “sostenibilità” dei processi produttivi nei territori rurali

Evapotranspiration, crop coefficient and water use efficiency of giant reed (Arundo donax L.) and miscanthus (Miscanthus x giganteus Greef et Deu.) in a Mediterranean environment

Giant reed (Arundo donax L.) and miscanthus (Miscanthus 9 giganteus Greef et Deu.) are two perennial rhizomatous grasses (PRGs), considered as promising sources of lignocellulosic biomass for renewable energy production. Although the agronomic performance of these species has been addressed by several studies, the literature dedicated to the crop water use of giant reed and miscanthus is still limited. Our objective was thus to investigate giant reed and miscanthus water use by assessing crop evapotranspiration (ETc), crop coefficients (Kc) and water use efficiency (WUE). The study was carried out in central Italy and specifically designed water-balance lysimeters were used to investigate the water use of these PRGs during the 2010 and 2011 growing seasons. Giant reed showed the highest cumulative evapotranspiration, with an average consumption of approximately 1100 mm, nearly 20% higher than miscanthus (900 mm). Crop evapotranspiration rates differed significantly between the species, particularly during the midseason (from June to September), when average daily ETc was 7.4 and 6.2 mm in giant reed and miscanthus respectively. The Kc values determined in our study varied from 0.4 to 1.9 for giant reed and 0.3 to 1.6 for miscanthus. Finally, WUE was higher in miscanthus than in giant reed, with average values of 4.2 and 3.1 g L-1 respectively. Further studies concerning water use under nonoptimal water conditions should be carried out and an assessment of the response to water stress of both crops is necessary to integrate the findings from this study