L’efecte de nitrogen de la veça en la rotació triennal amb el blat (Agronomia mediterrània, 49/2017)

El mes de juliol comentàvem una recerca d’Emmanuela Spanu et al. sobre els beneficis del co-cultiu de la carxofa amb una rotació bianual de coliflor i de lleguminosa. La rotació de cultius, amb inclusió de lleguminoses, fou una de les claus de l’augment de la productivitat agrària en les zones de secà de la Mediterrània durant l’Edat Mitjana. Hermann Hellriegel (1831-1895) oferí una explicació científica en trobar com les lleguminoses tenen la capacitat de fixar nitrogen atmosfèric en forma d’amoni, amb la consegüent acció de fertilització. Des de llavors “l’efecte de nitrogen” o efecte nitrificant dels cultius de lleguminoses ha estat estudiat per successives generacions d’agrònoms. La revista Plants, de Basilea, inclou en el darrer número un article signat per Panagiotis Dalias i Damianos Neocleous, del Departament de Recursos Naturals i Ambient de l’Institut de Recerca Agrícola de Nicòsia. Els investigadors xipriotes analitzen un experiment en el qual comparen la rotació triennal veça-blat-blat, amb diferents monocultius de blat. El cultiu de la veça en el sistema de rotació resulta més eficient pel que fa a la nitrificació que alternatives com ara la incorporació de palla o de llots de depuradora.

Veça (Vicia sativa). Cultivada com a planta farratgera, amb el gra especialment destinat a coloms, també ho és com a “adob verd”

Un experiment de camp sobre el cultiu de blat

Παναγιώτης Ντάλιας i Δαμιανός Νεοκλέους són investigadors del Departament de Φυσικοί Πόροι και Περιβάλλον de l’Ινστιτούτο Γεωργικών Ερευνών, a Nicòsia (Xipre). Mentre Dalias és edafòleg, Neocleous és expert en nutrició vegetal.

Fins els anys 1960, l’economia xipriota es basava en l’agricultura de secà, amb una propietat força fragmentada. La zona més bladera era la plana de Mesaòria, al centre de l’illa. Des de llavors, l’economia s’ha terciaritzat. Des dels anys 1960 ha crescut la superfície de regadiu, amb cultius orientats a l’exportació.

Aquesta transició és ben comprensible. La producció de blat a Xipre en els anys 1960-70 podia fregar les 100.000 tones en els anys de bones collites (1965, 1967, 1971, 1974). Però en anys dolents, com el 1964 i el 1970 amb prou feines superava els 40.000, i en l’any 1973 es quedà en les 4.000. Des de llavors ha oscil·lat amb valors pels voltants del 5.000, especialment des dels anys 1980, quan les subvencions agrícoles estimularen el cultiu de l’ordi en detriment del blat.

El monocultiu de cereals ofereix l’atractiu en explotacions de secà per la seva simplicitat, que exigeix tan sols concentrar-se en una sola espècie. A llarg termini, però, el monocultiu sense alternances condueix a una reducció de la fertilitat del sòl i a una major exposició a l’erosió, ja que una mateixa espècie tendeix a consumir els nutrients i l’aigua de la mateixa zona edàfica. Alhora, aquesta espècie tendeix més fàcilment a ser víctima de plagues d’insectes, de fongs, etc.

Per tal de contrarestar aquests problemes, l’agricultura de secà ha utilitzat dos tipus d’estratègies:
– pràctiques encarades a mantindre o a augmentar la matèria orgànica edàfica. Entre aquestes pràctiques, hi ha l’addició al sòl de residus de la collita (palla, etc.) o de llots de depuradora (sempre que aquests tinguin uns nivells limitats de metalls pesants o de microorganismes patògens). Aquestes addicions, no tan sols augmenten la matèria orgànica, sinó que també contribueixen al manteniment de l’estructura del sòl, a la resistència a la lixiviació i a l’enfortiment de la biomassa microbiana.
– pràctiques basades en la rotació de cultiu, és a dir a alternar els anys de cereals amb anys de guaret (deixar la terra sense cultivar) o amb anys d’altres cultius, particularment de lleguminoses. En les zones especialment eixutes, el guaret és avantatjós per al sòl en donar-li temps per collir i conservar més aigua de pluja. La rotació amb altres cultius és avantatjosa per l’efecte de trencament que suposa en la difusió de plagues, patògens i males herbes. La rotació amb lleguminoses, a més, ofereix un “efecte de nitrogen”: és, a més, una nitrificació que es dispersa per tot el perfil del sòl.

Dalias i Neocleous quantifiquen els efectes de diverses estratègies en el cultiu del blat a partir d’experiments sobre la rotació amb veça, bé amb cultius de veça per al farratge, amb cultius de veça per a l’obtenció de gra o amb cultius de veça emprats com a “adob verd”. Alhora, han comparada amb aquesta rotació amb veça amb el guaret, i amb dues pràctiques d’addició contínua de matèria orgànica (és a dir, sense rotacions): l’addició de palla i l’addició de llots secs de depuradora.

Els camps d’Aquilea, prop de Pafos, fotografiats l’abril del 2014 per Rüdiger Stehn

L’experiment es va dur a terme en els camps de l’Institut de Recerca Agrícola d’Aquilea de Pafos entre el 2006 i el 2014. Aquests camps se situen a un 30 metres d’alçada respecte del nivell del mar (34º44’ N, 32º29’ E). Són camps d’argila (luvisòl vèrtic), amb un contingut de CaCO₃ del 15%, un pH de 7,9 i una concentració de matèria orgànica de l’1,5%.

Esquema del repartiment de parcel·les en l’experiment. Cada bloc feia 35 x 15 metres i cada subparcel·la feia 2,5 x 15 m. Cada tractament es feia per quadruplicat, emprant en alguns casos arada de disc i en altres una conreadora de rotació.

Els cultius emprats eren:
– blat dur (Triticum turgidum durum var. Hekabe).
– veça comuna (Vicia sativa L. var. Kimon).

Els set tractaments foren:
– tractament convencional (cnvl). Cultiu continu de blat. Les parcel·les eren fertilitzades amb una ratio NPK de 20-20-0 a un ritme de 300 kg per hectàrea i any, amb una fertilització abans de sembra amb una ratio NPK de 34,5-0-0 de 90 kg per hectàrea i any. En total, doncs, hi havia una addició de 90 kg de nitrogen per hectàrea. En aquest tractament, la palla era retirada després de la collita.
– incorporació de palla (strw). Cultiu continu de blat com en l’anterior, però amb una incorporació de palla de 5,3 tones per hectàrea en el primer any. En els anys posteriors, la quantitat de palla afegida era justament l’extreta de la parcel·la.
– veça per farratge (vhay). En el primer any, se sembrava veça que rebia una fertilització amb ratio NPK de 0-48-0 de 100 kg per hectàrea. Quan la veça floria, se’n collia tota la biomassa aèria. En els dos anys següents s’hi sembrava blat, però sense cap fertilització addicional.
– incorporació de veça (vinc). Com en el tractament anterior, però amb la diferència que la veça no era pas collida, sinó incorporada en el sòl amb l’ús d’un rotavator.
– veça per gra (vgrn). Com en els dos tractaments anteriors, però ara es deixava que la veça fructifiqués, moment en el qual se’n collia tota la biomassa aèria. Separat el gra, les resta de la biomassa era incorporada en el sòl.
– guaret (falw). En el primer any, la parcel·la era deixada en guaret, amb destrucció de la vegetació salvatge al començament i al mig de l’estació de creixement. En els dos anys posteriors s’hi sembrava blat, amb la fertilització descrita en cnvl.
– aplicació de llots de depuradora (sldg). Els llots provenien de la planta de tractament d’aigües residuals de la municipalitat de Pafos. Després de la digestió anaeròbia, aquests llots havien deixats assecar durant sis mesos a l’aire. S’afegien al sòl tan sols el primer any de cada cicle de rotació, amb una taxa de 15 tones per hectàrea. Els sòls no rebien cap altra fertilització.

La sembra es feia a final de novembre o començament de desembre. Es prenien mostres del sòl. També es prenien mostres de gra i de palla després de la collita de blat, amb les que es valorava el nitrogen total pel mètode Kjeldahl. Una part de les mostres de gra es destinava a elaborar farina, de la qual s’analitzava el contingut de gluten, l’alveograma i el farinograma.

La feina experimental la realitzà Dalias, que comptà amb l’assistència de C. Josephides i d’A. Pallides, així com del personal de les seccions d’Edafologia i d’Agronomia de l’Institut. En les tècniques de qualitat de gra hi contribuí M. Hadjevangelou. Les anàlisis de nitrogen es dugueren a terme en el Laboratori Central de Química de l’Institut.

Resultats de l’experiment

En un experiment d’aquesta mena, la variabilitat en els rendiments de gra de les collites de blat són més que notables. En el tractament cnvl, que fa de control, els rendiments anaven de 1,4 a 5 tones per hectàrea. Aquesta variabilitat no pot explicar-se senzillament amb la precipitació anual, ni tan sols amb la precipitació estacional de novembre-maig o de febrer-maig. En qualsevol cas, Dalias & Neocleous opten per circumscriure les comparacions entre tractaments en el mateix any, diferenciant entre el “primer any” d’experiment, el “segon any” (o any test) i el “tercer any” (o any d’efecte residual).

A banda de la producció de gra, també tenen present la producció de palla, així com la concentració de nitrogen en el gra i en la palla. A partir d’aquestes dades primàries, calculen la biomassa total (suma de la producció de gra i de palla), el nitrogen total en el gra i en la palla, l’índex de nitrogen recol·lectat (ratio entre el nitrogen total del gra i el nitrogen total de gra+palla) i l’índex de gra recol·lectat (ratio entre la producció de gra i la biomassa total recolida).

En el primer any, doncs, es comparen els tractaments cnvl, strw i sldg, car en els altres allò que s’ha plantat és veça per comptes de blat. Dels quatre cicles de rotació, el tractament sldg tan sols ofereix una major producció de gra de blat respecte del cnvl en un. En qualsevol cas, el tractament sldg condueix a un major contingut de nitrogen en la palla. El tractament strw oferia uns rendiments mitjans de gra o de palla inferiors a cnvl i sldg.

En el segon any, el tractament vinc ofereix un rendiment de gra un 43% superior al tractament cnvl. El tractament vinc oferia produccions de gra superior en els quatre cicles de rotació respecte dels tractaments cnvl i strw. El tractament vgrn mostrava majors rendiments en dos dels quatre cicles respecte del tractament cnvl. Els tractaments vhay, falw i sldg superaven en rendiment de gra el tractament cnvl en un dels quatre cicles. Els tractaments, en general, no produïen diferències en la concentració de nitrogen del gra, ni tampoc en la qualitat de la proteïna de la farina.

En el tercer any, el tractament falw era l’únic que mostrava un major rendiment de gra en comparació amb el cnvl.

L’efecte de nitrogen del cultiu de veça

El canvi en el rendiment de gra en comparació amb el tractament cnvl durant el segon anys de rotació es correlaciona fortament amb el canvi en el nitrogen total del gra. Això indica, segons Dalias & Neocleous que qualsevol canvi en el rendiment de gra s’associa estretament a la disponibilitat de nitrogen.

En els sistemes de rotació veça-blat, els residus de la veça que romanen o es retornen al sòl són la principal font de nitrogen per al cultiu de blat de l’any següent. Els efectes més potents s’aconsegueixen quan la veça s’utilitza com a “adob verd”. Utilitzar la veça com a planta farratgera no és tan efectiu, ja que en aquest cas, l’únic residu que hi queda en el sòl és l’arrel de la lleguminosa. Dalias & Neocleous semblen inclinar-se per un cicle triennal veça-blat-blat, a condició que la veça sigui utilitzada com a adob verd, mentre que en el cas de la veça farratgera recomanen més aviat un cicle biennal veça-blat. El mateix valdria per al cultiu de veça per a obtindre’n el gra, ja que també en aquest cas una bona part del nitrogen produït se separa del sòl.

L’efecte de la veça com a adob verd sobre el gra varia segons si l’any següent de blat és plujós o eixut. En anys eixuts, l’efecte de la veça és del 50% d’augment del rendiment de gra, mentre que ens anys plujosos cau al 20%. En anys plujosos, la major lixiviació del sòl deu fer perdre part del nitrogen aportat per la veça.

Segons Dalias & Neocleous, l’escassa efectivitat de la incorporació de palla podria explicar-se per la immobilització de nitrogen associada amb aquesta tècnica. La palla té una ratio N/C petita, de manera que la seva aportació de nitrogen és discreta.

Dalias & Neocleous paren atenció especial al fet que el guaret tingui un efecte persistent en el tercer any de la rotació. Ho expliquen pel fet que el guaret, amb la incorporació en el camp de vegetació ruderal, és una mena d’adob verd. A diferència de la veça, aquesta vegetació té un temps de descomposició més perllongat. Així, si la veça produeix un efecte concentrat en el segon any de la rotació, el guaret produeix un efecte no pas tan marcat en el segon any però que sí persisteix en el tercer.

Dalias & Neocleous consideren el seu experiment valuós per prendre decisions quant al cultiu de blat en l’àrea mediterrània. La rotació amb lleguminoses pot reduir la necessitat de fertilitzants nitrogenats, amb la consegüent reducció de costos. Ara bé, cal veure si compensa dedicar un terç o la meitat de les collites a aquest cultiu, i si paga la pena aprofitar-ho bé com a farratge o bé pel gra (per alimentació animal o humana).

És clar que en aquestes consideracions també poden entrar aspectes ambientals més generals. La reducció en l’ús de fertilitzants té un impacte positiu en la petjada de carboni associada a la producció i transport d’adobs sintètics. L’aportació de nitrogen per fonts orgàniques (alternança amb lleguminoses, guaret o addició de llots de depuradora) és més resistent a la lixiviació, cosa que és més rellevant com més plujosa sigui una localitat. Alhora, aquesta aportació afavoreix la biodiversitat edàfica i controla les poblacions de nematodes paràsites dels cereals.

Lligam:

– Comparative Analysis of the Nitrogen Effect of Common Agricultural Practices and Rotation Systems in a Rainfed Mediterranean Environment. Panagiotis Dalias and Damianos Neocleous. Plants (Basel) 6. pii: E61 (2017).