Agricoltura

Il terreno agricolo è un sottile strato superficiale della crosta terrestre, dalla profondità variabile da alcuni centimetri fino ad alcuni metri.

Ha la funzione di sostenere le radici delle piante e di fornire le sostanze indispensabili alla loro vita.

Il suolo è costituito da particelle minerali e sostanza organica che comprende anche i batteri. La sostanza organica ha origine da residui vegetali e animali, subisce un processo di mineralizzazione, in parte è trasformata in humus.

Il suolo contiene inoltre:

• aria più ricca di anidride carbonica rispetto a quella atmosferica
• acqua igroscopica che avvolge le particelle del terreno capillare, risale negli spazi stretti di percolazione.

La composizione percentuale media di un suolo umido e fertile è circa:

aria 25%

acqua 25%

frazione minerale 45%

sostanza organica   5%

La formazione del terreno fertile è un processo di azioni congiunte di natura fisica, chimica ma soprattutto biologica.

Gli organismi presenti nel suolo, con le loro attività metaboliche, lo trasformano in continuazione e lo strutturano in modo che sia permeabile all'aria e all'acqua.

La sostanza organica nel terreno – Humus

La sostanza organica è la riserva di elementi essenziali e cationi destinati allo scambio con la frazione colloidale, favorisce e conserva una buona struttura del terreno, svolge un potere tampone nei confronti del PH, facilita gli scambi idrici e gassosi del suolo, rappresenta un'abbondante sorgente geochimica di carbonio.

La sostanza organica viene trasformata dai batteri, funghi e alghe, in zuccheri, amminoacidi, vitamine, sostanze aromatiche, acqua, anidride carbonica, sali minerali e cationi liberi.

I residui colturali sono una delle principali fonti di sostanza organica e di azoto per i terreni coltivati. E' stato dimostrato che il tenore di azoto totale del terreno cresce in diretto rapporto alla restituzione dei residui colturali, ma non in rapporto alla somministrazione di azoto dei fertilizzanti chimici, che vengono dilavati e si ritrova nell'acqua di falda.

I risultati delle ricerche concordano nell'affermare che il tenore di humus e azoto del terreno risultano influenzati soprattutto dalla quantità di sostanza organica restituita con i residui colturali più che dal contenuto di azoto di tali residui.

La “crosta” di residui in decomposizione sul terreno facilita e mantiene il calore nel suolo.

L'humus è una parte della sostanza organica che attraverso numerosi processi di trasformazione ad opera dei microorganismi e per azione meccanica, chimica e biologica, ha assunto una forma relativamente stabile e talmente complessa da non permettere l'individuazione del materiale d'origine.

Il processo che produce l'humus è chiamato di umificazione, e inizia con la decomposizione dei residui organici presenti nel terreno, con sintesi contemporanea di nuove macromolecole a maggiore complessità chimica, che impartiscono all'humus comportamento colloidale.

L'humus contiene nuclei aromatici, azoto in anelli eterociclici, gruppi funzionali liberi (come i carbossilici, fenolici, alcoolici, metossici, carbonifici).

L'humus ha caratteristiche basiche, ciò è dovuto soprattutto all'azoto nei legami tra molecole, e caratteristiche acide dovute alla dissociazione di carbossili e ossidrili.

L'humus ha un forte potere assorbente selettivo nei confronti del calcio e del magnesio.

Rimangono liberi altri ioni di tipo alcalino, come il potassio, che vengono più facilmente assorbiti dalle radici.

L'humus ha un forte potere tampone, protegge il terreno dai cambiamenti repentini di PH.

Presenta altre proprietà ed effetti associati al terreno:

- il suo colore scuro facilita il riscaldamento del suolo;

- trattiene quantità d'acqua fino a 20 volte il suo peso, previene così essiccamento e concentrazione del terreno;

- si combina con minerali argillosi unendo le particelle del terreno in aggregati strutturali, permette gli scambi gassosi, stabilizza la struttura, aumenta la permeabilità;

- forma complessi  stabili con Cu²ꜛ, Mg²ꜛ, Zn²ꜛ e altri cationi polivalenti, regolando la disponibilità di micronutrienti per le piante;

- la sua mineralizzazione completa arricchisce il suolo di elementi nutritivi per le piante.

Organismi nel suolo - Edaphon

La popolazione del suolo, o edaphon, è costituita da ospiti occasionali, periodici e abitatori permanenti.

L'edaphon è costituito da:

• microorganismi (batteri, attinomiceti, funghi, alghe e protozoi)
• mesofauna (collemboli, acari, nematodi, lombrichi)
• vertebrati edafici (mammiferi insettivori che scavano e rimescolano i materiali)

Diversi sono i fattori che influenzano l'edaphon:

• temperatura, in generale si tratta di organismi mesofili, l'optimum è a 25°C;
• umidità, negli strati più profondi si possono trovare anche organismi acquatici:i batteri preferiscono un terreno umido, gli attinomiceti, invece, asciutto;
• PH, acido favorisce i miceti, neutro o leggermente alcalino i batteri
• presenza di sostanza organica, la cui quantità condiziona pesantemente la presenza dei batteri.

Batteri

I microorganismi svolgono numerosi attività che incrementano la fertilità del terreno: purtroppo vengono sistematicamente decimati dalla pratica agricola dell'aratura che effettua il sovescio, mettendo così la terra nuda direttamente esposta al sole.
I raggi ultra violetti neutralizzano i batteri che già hanno subito l'azione meccanica (che distrugge la struttura porosa del terreno da loro costruita e non permette più ad aria e acqua di entrare in profondità, limitandone di conseguenza la loro presenza).

Nella rizosfera (porzione di terra a diretto contatto con le radici) i microorganismi più importanti sono: i batteri e i funghi micorrizogeni.

Nella rizosfera avviene lo scambio simbiotico tra gli essudorati radicali della radice, che sono il substrato di crescita dei microorganismi e i batteri, che forniscono alla pianta gli elementi nutritivi.

Nel suolo miriadi di microorganismi lavorano per: fissare azoto, degradare i residui di legno, cellulosa e proteine, mobilizzare i nutrienti delle piante.

La moderna agricoltura tende a sostituire la fertilizzazione chimica con una fertilizzazione di tipo organico e soprattutto biologico, infatti i processi microbici sono più veloci, richiedono meno energia di quelli chimici e, di conseguenza, sono meno costosi.

I batteri del genere azotobacter sono dominanti nella parte più esterna della rizosfera, l'abbondanza di sostanza organica accelera la loro prolificazione. Gli azotobacter producono vitamine, sostanze di crescita, gibberelline, acido indol-acetico e fungostatici.

Tutte queste sostanze potenziano il processo di germinazione dei semi; l'uso di fertilizzanti chimici generalmente le inibisce.

Funghi

Sono organismi eterotrofi che formano una complessa rete che, per azione meccanica, migliora e mantiene la struttura del terreno, sono responsabili della demolizione della sostanza organica, sintetizzano proteine e hanno capacità di azotofissazione e ammonificazione.

Di particolare interesse sono i funghi micorrizogeni simbioti: la micorriza gode di un particolare tipo di simbiosi fra i funghi del terreno e le radici di numerosissime piante. Le applicazioni di micorrize nelle pratiche agronomiche hanno ruolo di fertilizzante naturale.

La radice micorrizata risulta meno sensibile alle variazioni di PH e di temperatura e resiste meglio all'aggressione da parte di patogeni radicali grazie alla barriera della micoclena.

Alghe

Le alghe si trovano negli strati più superficiali del terreno, perché hanno bisogno di forti quantità di luce, in particolare nella zona della rizosfera dove sfruttano il nutrimento offerto dalla radice.

Le alghe sono organismi pionieri che preparano il terreno all'intervento degli organismi eterotrofi: incrementano la quantità di sostanza organica, assumono fosforo dal terreno e lo cedono alle piante in forma assimilabile, secernono vitamine e antibiotici, producono ossigeno. 

Le alghe cianofite partecipano alla fotosintesi, fissano l'azoto. 

Mesofauna

E' composta dagli organismi di dimensioni comprese tra poche centinaia di μm e qualche cm.

Possono essere detritivori, predatori o parassiti.

I detritivori, in particolare, frammentano i resti organici e li mescolano ai loro succhi digestivi ed escrementi, facilitando il lavoro dei microorganismi che degradano la sostanza organica.

La mesofauna compie un'importante azione meccanica rimescolando, frammentando e arieggiando il terreno, determinando la formazione di grumi e aggregati che migliorano la struttura del terreno.

Purtroppo l'uso indiscriminato di attrezzi invasivi, come l'aratro, ne ha ridotto il  numero allo stato di pura sopravvivenza, specialmente nel caso dei lombricidi. Oggi è sempre più raro trovare lombrichi nel terreno, nonostante essi siano importantissimi per la fertilità. 

I lombrichi si nutrono di terriccio e materiale organico, scavano gallerie che tappezzano di muco rendendo il terreno più soffice e areato. Le feci contengono lignina, cellulosa e chetina, così finemente sminuzzate per favorire l'azione dei microorganismi, inoltre il passaggio nel tubo intestinale arricchisce il materiale fecale di composti azotati, carbonato di calcio (i lombrichi possiedono ghiandole per la produzione del calcio), potassio e fosforo, esaltano la qualità umificatrice e mineralizzatrice dei microorganismi. Si è calcolato che in un ettaro di terreno, normalmente abitato dai lombrichi, possa beneficiare di 20 o 30 kg di azoto biologico.

Ogni sistema di coltivazione dovrebbe mantenere la composizione ideale del terreno agricolo il più a lungo possibile evitando i drastici interventi periodici quali l’aratura, la sarchiatura, etc. o alterandone la composizione attraverso iniezioni massive di elementi esterni.

L’obiettivo che pensiamo di aver ottenuto, con il sistema che vi andiamo a illustrare, è quello di riuscire a stabilizzare la composizione del terreno agricolo, senza interventi di carattere straordinario,  per la coltivazione di foraggio, destinato poi a essere trasformato in mangime secco per alimentazione animale.

Il sistema, che abbiamo denominato FMS, permette un alto livello qualitativo e quantitativo di produzione del foraggio,  combinazione quasi impossibile da ottenere con la fienagione tradizionale e con i moderni sistemi di essiccazione artificiale.

Vediamo quali sono precisamente le ragioni per cui con i sistemi tradizionali si hanno delle perdite consistenti, sia qualitative che quantitative.

1. Per ottenere una buona qualità di foraggio è molto importante che lo sfalcio sia eseguito al giusto stadio di maturazione (dal quale dipendono le caratteristiche chimiche dei tessuti delle piante) e in genere il massimo valore energetico si ha nelle piante giovani poco lignificate e ricche di tessuto parenchimatico.
   Possiamo quindi dire che per i foraggi di prato stabile e per le graminacee si potrebbe individuare come tempo ottimo per lo sfalcio lo stadio di prefioritura, mentre per le leguminose lo stadio di fioritura appena iniziato.

Se però lo sfalcio avviene nella fase giovanile della pianta è più facile che durante la fienagione sul campo vadano disperse le parti più nutritive della pianta ovvero le foglie,  questa perdita comporta una forte diminuzione della qualità organolettica del fieno.

1. Al momento dello sfalcio i foraggi sono composti da circa l’80% di liquido e dal 20% di sostanza secca, sono quindi soggetti al fenomeno della respirazione durante il processo di essiccazione, necessario alla sua conservazione, secondo la formula esotermica:

C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + calore

La logica conseguenza è che quanto più veloce sarà il passaggio da foraggio fresco (umidità 80%) a fieno secco (umidità 15%) tanto minori risulteranno le perdite di respirazione; è anche vero che con le tecniche usuali di fienagione buona parte dei sali minerali viene persa durante questa operazione.

Per le normali condizioni climatiche della pianura padana le perdite di sostanza secca riconducibili ai fenomeni di respirazione possono essere quantificate sui valori dal 10 al 15%

1. La percentuale di perdite di sostanza secca riconducibili alle operazioni meccaniche, sono direttamente legate al tempo di permanenza sul campo del foraggio falciato, e sono proporzionali sia al numero che al tipo di interventi effettuati sul foraggio, dallo sfalcio alla raccolta.

Perdita in percentuale che può essere approssimativamente calcolata intorno al 10 – 14% di sostanza secca per la tecnica di essiccazione tradizionale sul campo. Naturalmente queste percentuali possono essere modificate sensibilmente a seconda  del tipo di operatrici utilizzate (macchine); più veloce sarà il movimento più alta sarà la perdita di sostanza secca che è sempre la più interessante sotto il profilo organolettico, essendo rappresentata quasi esclusivamente dalle foglie molto più ricche di elementi nutritivi che non lo stelo.

1. Il processo di essiccazione dell’erba, necessario alla sua conservazione, ha come effetto l’emissione di calore. I fenomeni fermentativi si presentano con temperature superiori a quelle ambientali che si manifestano con intensità decrescente al diminuire dell’umidità contenuta nel foraggio; con il raggiungimento del 15% di umidità residua i fenomeni fermentativi cessano. E’ difficile l’individuazione delle perdite di sostanza secca per fermentazione, essendo molto legate all’andamento climatico, ma i maggiori esperti indicano quale media su lungo-medio periodo valori fra il 9-15%

Riassumendo, l’entità delle perdite di sostanza secca (nella regione Padana), quindi di quantità, sarebbe mediamente la seguente: per il sistema di fienagione tradizionale eseguito sul campo è fra il 29-40% della sostanza secca presente al momento dello sfalcio.

Per quanto riguarda invece la perdita di qualità:

con il sistema tradizionale di essiccazione sul campo ma anche con gli impianti di essiccazione artificiale che necessitano in ogni caso dell'essiccazione parziale sul campo fino al 40% di umidità residua, si deve sopportare una notevole perdita qualitativa dovuta principalmente al fatto che le parti di prodotto che rimangono sul campo, cioè le foglie, sono le più ricche di elementi nutritivi, come evidenziato dalla seguente tabella:

Inoltre per il fenomeno di respirazione, che con i due sistemi presi in considerazione non può in ogni caso essere di breve durata, vanno persi la maggioranza dei sali minerali e la quasi totalità del Β-carotene contenuto al momento dello sfalcio; in nessuno dei due sistemi presi in considerazione vengono utilizzati processi atti a debellare aspetti microbiologici negativi, tra i quali è tristemente nota la presenza dell’Aspergillus Flavus, né a garantire l’assenza di muffe e batteri infiammatori o infettivi sul residuo secco destinato all’alimentazione animale.

Per ovviare a queste perdite in tutti i passaggi di lavorazione dell’erba medica (alfa alfa) abbiamo progettato la macchina FMS, capace di sfalciare ad altezza, seminare, fertilizzare e trattare preliminarmente il racco che effettua le seguenti operazioni in un solo passaggio:

• sfalcia ad un'altezza di circa 7cm, il prodotto sfalciato cade su un concentratore che imbocca un condizionatore spezzettatore; 
• il prodotto viene quindi spezzettato e immediatamente disidratato fino a raggiungere un'umidità di ca. 30/40%, ottenendo così un prodotto utile per essere miscelato con polveri secche; 
• tale prodotto verrà quindi utilizzato per produrre cake utili all’alimentazione degli animali con una percentuale di umidità di ca. 15%;
• effettua quindi una semina di rinfoltimento, naturalmente senza danneggiare la piantagione esistente e la struttura del terreno;
• la linfa estratta, così ricca di sostanze nutritive, viene a sua volta raccolta per una micro irrigazione della semina di rinfoltimento;
• apporta una fertilizzazione che permette al terreno di raggiungere indici di fertilità molto alti;
• Non abbisogna di pesticidi, dati i tagli ripetuti a giusto livello di maturazione.

• Maggiore produzione di foraggio ottenibile per unità di superficie (30/40%)
• Il costante rinfoltimento, oltre e rendere permanente la coltivazione, mantiene una densità molto alta di piante che permette negli anni successivi di superare il massimo di raccolto che normalmente si ottiene al secondo anno, di oltre il 20%;
• Superiore valore organolettico del raccolto (15/20%);
• Semplificazione del ciclo di lavorazione con conseguente riduzione degli indici di manodopera per unità foraggiera;
• Le operazioni di sfalcio, fienagione e raccolta non sono più condizionate dagli eventi metereologici;
• Riduzione a circa 1/4 degli spazi necessari allo stoccaggio e relative operazioni;
• Prodotto pronto a umidità ottimale per essere miscelato con altri elementi non proteici per la formazione di mangimi specifici (crocchette o cake) con ottimo valore proteico, perfetta percentuale di umidità e facilissimo da trasportare; 
• Anticipando lo sfalcio al momento della massima capacità organolettica dell'erba medica e non essiccando sul campo, bloccando la ricrescita per 2/3 giorni, si ottiene uno sfalcio in più;
• Riutilizzo della linfa estratta al momento per fini industriali (quella rimanente dopo il processo di microfertilizzazione)
• Salvaguardia ecologica e ambientale.

Tale impianto è quindi il primo passaggio dell’intero ciclo illustrato. La coltivazione di foraggio sul solido, attraverso tecniche e macchinari che permettono produzioni continue ad alta quantità e di qualità ottima, oltre che biologica, utili al sostentamento degli allevamenti collegati.

Il concetto di base per l’ottimizzazione della produzione agricola di culture destinate al mercato quali i cereali e il mais è la stessa di quella del foraggio, ovvero la lavorazione sul solido, in particolare la semina, l’utilizzo dei composti derivati dall’allevamento e l’introduzione di macchinari e tecniche innovative, utili all’ottimizzazione della lavorazione.

In questo caso abbiamo progettato specificamente due macchinari, il primo, medio pesante, utile per la semina del mais, il secondo, leggero, per quella dei cereali.

Seminatrice medio-pesante per Mais 

La seminatrice progettata si occupa di lavorare sul solido in campi con file seminate a ca. 70 cm. E ha una larghezza totale di lavoro di ca. 240 cm.

Ha tre funzioni principali:

1. Anti-infestante, attraverso un sistema di rottura delle radici con zappette a 5cm di profondità
2. Fertilizzante verde attivo con i residui di radici rotte
3. Rottura del terreno, sempre a profondità molto basse,  e preparazione del solco per la semina
4. Semina, copertura, micro-irrigazione nel caso di terreni aridi e micro-fertilizzazione

La macchina è stata progettata con sistemi meccanici capaci di lavorare anche su terreni difficili e non perfettamente puliti, grazie a un nuovo sistema di controllo idraulico delle zappette.

Seminatrice leggera per cereali

Si tratta appunto di una seminatrice leggera, a tre ruote, due anteriori e una posteriore, con le stesse funzioni della precedente, ma il cui solco di semina è a 2cm piuttosto che 5cm.

Particolare attenzione nella progettazione di questa macchina è stata dedicata al sistema di calibratura del solco e del posizionamento dei semi.

Anche i questo caso il sistema di zappe è stato progettato per adattarsi alle diverse conformità del terreno.

Per la cultura di mais e cereali il trattamento del terreno con compostanti ben trattati e ottimamente equilibrati, la lavorazione sul sodo con innovative tecniche di semina continua, fertilizzazione attiva, raccolta e irrigazione calibrata sono elementi più che sufficienti per garantire una produzione biologica di ottima qualità e quantità, in grado di portare redditività al coltivatore, anche in considerazione dell’economia delle lavorazioni.