I sistemi di coltivazione dipendono dall'azoto (N) esterno per produrre cibo. Tuttavia, non abbiamo parametri per tenere conto della dipendenza della società dai fertilizzanti, sebbene aumenti eccessivi nell'applicazione di N danneggino la salute umana e ambientale. L'obiettivo di questo studio è di proporre un nuovo indicatore, la dipendenza dai fertilizzanti N, calcolato come rapporto tra input esterni controllabili dall'uomo e input totali di N. La dipendenza dai fertilizzanti azotati ha una solida base matematica derivante dalla chiusura dell'equazione dell'efficienza d'uso dell'azoto (NUE). Questo studio verifica anche il valore del concetto di dipendenza dai fertilizzanti N alla scala del sistema di coltivazione (pianta-suolo) e a diverse scale spaziali, dal campo al paese, come indicatore complementare per promuovere una produzione sostenibile. Gli esperimenti sul campo condotti con cereali come coltura principale hanno mostrato che quando si sostituisce la precedente coltura di orzo con una leguminosa, la dipendenza dai fertilizzanti N ha tenuto conto dell'eredità del suolo ed è stata ridotta del 15% nei trattamenti fertilizzati. In una popolazione agricola, la dipendenza da fertilizzanti azotati variava dal 47 al 95% e spiegava la rilevanza della fissazione biologica e degli input di N nell'acqua di irrigazione, aggiungendo informazioni pertinenti agli indicatori di prestazione (ad esempio, NUE). A livello nazionale, la dipendenza da fertilizzanti azotati ha mostrato diversi modelli temporali, a seconda principalmente della rilevanza della fissazione biologica dell'N atmosferico. La dipendenza da fertilizzanti azotati dei sistemi colturali globali è aumentata a circa l'83% negli ultimi cinque decenni, anche se lo scambio di N tra le regioni è aumentato. La dipendenza da fertilizzanti azotati ha un grande potenziale per monitorare i risultati degli sforzi volti a rafforzare l'autonomia del sistema e, all'interno di sistemi agricoli simili, può essere utilizzata per identificare pratiche che portano a una riduzione del fabbisogno di fertilizzanti. In sintesi, la dipendenza da fertilizzanti azotati è un nuovo indicatore per valutare la sostenibilità agroambientale dei sistemi colturali su tutte le scale e fornisce una dimensione complementare agli indicatori tradizionali come NUE, output di N e surplus di N.
Alcuni autori ritengono che il 50% del cibo prodotto oggigiorno derivi dall'applicazione di fertilizzanti sintetici (Erisman et al. 2008 ), mentre altri sottolineano che si tratta di una dipendenza creata che potrebbe essere mitigata riprogettando il sistema di produzione alimentare (Billen et al. 2024 ). A livello di sistema agricolo, è difficile generalizzare, data l'ampia varietà di tipologie di aziende agricole e pratiche di gestione. Le aziende agricole che seguono pratiche di riciclo dei nutrienti come la coltivazione di copertura e la concimazione verde possono ridurre la dipendenza dai fertilizzanti per raggiungere una produzione sostenibile a lungo termine, mentre le aziende agricole altamente intensive possono aumentare la loro dipendenza dall'applicazione di fertilizzanti elevata e regolare per mantenere la produzione (Quemada et al. 2020 ). Quando si amplia questo approccio, la dipendenza dei sistemi colturali regionali o nazionali da nuovi input di azoto (N) sotto forma di fertilizzanti minerali o mangimi per bestiame trasformati in letame può variare enormemente in funzione del loro sistema alimentare, delle abitudini commerciali o delle diete (Lassaletta et al. 2016 ). Tuttavia, a nostra conoscenza, non è stato sviluppato alcun parametro che valuti la dipendenza dei sistemi agricoli e di produzione alimentare dai fertilizzanti.
A causa del suo ruolo essenziale svolto nella produzione alimentare e delle grandi implicazioni ambientali del suo ciclo biogeochimico, N è il nutriente più ampiamente studiato e può fungere da paradigma per altri (Sutton et al. 2021 ). Tre indicatori di prestazione sono comunemente utilizzati per fornire una prospettiva integrata della sostenibilità agroambientale dei sistemi agricoli, vale a dire (1) output di N (sulla resa di N) che rappresenta la produttività del sistema, (2) surplus di N (come differenza tra input di N e output di N) che informa sui potenziali rischi ambientali e (3) efficienza nell'uso dell'azoto (NUE) che informa sull'efficienza delle risorse. La NUE è stata utilizzata per riferirsi a concetti diversi, ma se aderiamo alla definizione più ampia derivata dal bilancio di massa, la NUE di un sistema di produzione alimentare è definita come il rapporto tra output di N e input di N (Lassaletta et al. 2014 ; EUNEP 2015 ). Può essere applicato a qualsiasi sistema, compresi i sistemi di coltivazione, allevamento e misti, nonché all'intero sistema agroalimentare (Quemada et al. 2020 ; Erisman et al. 2018 ), e a diverse scale spaziali, dalla trama/campo alla scala globale (Zhang et al. 2020 ). Quando studiato alla scala del sistema di coltivazione (Fig. 1 ), diverse definizioni che descrivono l'uso efficiente di N sono state precedentemente utilizzate e sono ancora in uso a seconda dell'obiettivo dello studio e delle informazioni disponibili (Quan et al. 2021 ). Quando abbiamo riassunto gli indicatori NUE più frequentemente utilizzati nei sistemi di coltivazione, abbiamo fatto una scoperta sorprendente: la definizione di dipendenza dai fertilizzanti (FD N ) emerge quando si seziona l'equazione NUE (Fig. 2 ).
Esperimento di sistema di coltivazione nel grano invernale con l'obiettivo di valutare l'efficienza dell'uso dell'azoto dopo colture leguminose e non leguminose nella Spagna centrale. Colori diversi riflettono diverse colture precedenti o diversi tassi di applicazione di fertilizzante N. Credito fotografico: Miguel Quemada
I componenti della dipendenza dai fertilizzanti (FD N ). A Efficienze correlate all'azoto, tra cui FD N , che chiude l'equazione dell'efficienza d'uso dell'azoto (NUE). B Input e output nei sistemi di coltivazione. In questa figura, FD N è espresso come frazione, ma può anche essere espresso come percentuale.
Nessun commento:
Posta un commento