Sorghi per biogas, stabilità produttiva anche in caso di siccità

sorghi
In un’annata particolarmente siccitosa, dalle piattaforme di Reggio Emilia e Bologna positivi riscontri dalle colture per biogas alternative al mais. I risultati del terzo anno di progetto "Piattaforme in campo" Cib.

Durante la campagna 2017, rivelatasi straordinaria per andamento meteo particolarmente siccitoso, è proseguita l’attività di campo del Cib (Consorzio italiano biogas e gassificazione) in collaborazione con Beta-Coprob (società di ricerca e sperimentazione in Agricoltura), nell’ambito del progetto piattaforme in campo.

A differenza degli anni precedenti, il terzo anno di prove sulle colture primaverili è stato dedicato solo ai sorghi e alle consociazioni, applicando un protocollo colturale conservativo e a ridotto input in linea con il modello “Biogasfattobene” e nella prospettiva di produzione del “biometano avanzato”.

Sulle piattaforme di Reggio Emilia (località di riferimento in tutte le annate del progetto) e Minerbio (Bo), sono state messe in prova 14 tesi: 9 sorghi (granella taglia alta, foraggero, zuccherino, ibrido taglia alta), 2 mix di sorghi (granella/foraggero e mix foraggero) e 3 consociazioni (miscugli) di colture primaverili.

Di seguito vengono riportati i dati produttivi, fenologici e qualitativi ottenuti in entrambe le località. Inoltre, al fine di valutare le differenze produttive e caratterizzare le tesi in prova, viene riportata l’analisi comparata fra le due località e la media produttiva dell’annata.

Organizzazione delle prove

Le prove sono state realizzate in entrambe le località applicando uno schema sperimentale a Strip-plot così da disporre di superfici parcellari ampie e simulare le condizioni di campo (tabella 1).

La semina è stata eseguita su appezzamenti uniformi con caratteristiche ordinarie per l’areale di coltivazione. La precessione colturale è stata: mais per la prova di Minerbio (Bo) e barbabietola da zucchero per la prova di Reggio Emilia.

L’andamento meteo durante la prova è risultato straordinariamente caldo e siccitoso in entrambe le località. Nel periodo compreso fra marzo e settembre, infatti, le precipitazioni cumulate sono risultate circa 300mm (20-25% in meno rispetto alla piovosità media della zona) con temperature massime (in luglio e agosto) vicine ai 40°C per periodi prolungati.

In considerazione del protocollo di riduzione degli input e della buona dotazione dei terreni, la conduzione della prova, al di là dei canonici diserbi, non ha previsto alcun intervento di difesa fitosanitaria né di fertilizzazione. L’irrigazione è stata effettuata con 2 interventi di soccorso, all’emergenza e all’affrancamento della coltura, solo a Minerbio (Bo).

La raccolta è stata effettuata con una trincia falciatrice parcellare dotata di cella di carico per la determinazione della biomassa fresca. Nello stesso momento sono stati prelevati almeno due campioni di biomassa per ogni tesi su cui sono state eseguite le analisi qualitative (metodologia NIR) e di sostanza secca (metodo gravimetrico - essicazione in stufa a 105 °C fino a peso costante). La stima del BMP o potenziale metanigeno (Biochemical Methane Potential), infine, è stata eseguita applicando la formula di Kaiser.

Sviluppo della pianta e stato fitosanitario

Le tesi in prova hanno raggiunto uno sviluppo in altezza mediamente compreso tra i 150cm e i 350cm con differenze fra le tesi del tutto confrontabili fra le località e, quindi, legate principalmente alle caratteristiche genetiche dei vari tipi in prova. Più in generale lo sviluppo in altezza è risultato mediamente inferiore a Minerbio (BO) rispetto a Reggio Emilia (rispettivamente 213cm contro 236cm).

Come atteso, il sorgo da granella, seppur a taglia alta, è risultato essere la tipologia con il minore sviluppo in altezza anche in relazione all’esigenza di coniugare resistenza all’allettamento con il peso del panicolo.

Per quanto riguarda l’incidenza all’allettamento, le maggiori problematiche sono state riscontrate a Reggio Emilia dove NS 213, NS 500 e Supersile 20 sono risultate allettate per oltre il 50% alla raccolta e NS 205, essendo completamente allettata, non è risultata in condizioni idonee alla trinciatura e campionamento.

Sull’incidenza dell’allettamento ha avuto un ruolo fondamentale sia la buona dotazione del terreno, che ha favorito l’accrescimento in altezza (le varietà allettate sono risultate fra le più sviluppate), che il particolare andamento meteo che ha favorito la formazione di fenomeni temporaleschi talvolta anche violenti.

L’incidenza delle fitopatie, infine, è risultata in generale non significativa in entrambe le località.

Produzioni di biomassa e sostanza secca

La produzione in termini di biomassa tal quale e sostanza secca sono risultate del tutto confrontabili fra le tesi in entrambe le località ad eccezione di una varietà di sorgo inserita come test di controllo e confronto con gli anni precedenti. Più in generale, la piattaforma di Reggio Emilia è risultata mediamente più produttiva rispetto a quella di Minerbio (Bo) sia in termini di biomassa tal quale che secca (figura 1).

A Reggio Emilia, in particolare, la produzione media è risultata rispettivamente 67,7t/ha di biomassa fresca e 18,5t/ha di biomassa secca (28,5% contenuto medio di sostanza secca); 5 sorghi hanno raggiunto produzioni medie superiori alle 70t/ha di fresco con buone performance di Autan tra i sorghi da granella a taglia alta, del zuccherino Supersile 20 e del mix di sorghi foraggeri. I restanti materiali si sono attestati tra le 50 e 60 t/ha ad eccezione del miscuglio Methani Couv che è risultata la tesi meno produttiva (figura 1).

Le stesse dinamiche si confermano anche in termini di produzione di sostanza secca a ettaro, per effetto di una variabilità contenuta del tenore di umidità alla raccolta,

In località Minerbio (Bo), invece, la produzione media è risultata 53,3/ha di biomassa fresca e 15,3t/ha di biomassa secca (29,7% contenuto medio di sostanza secca).

In particolare, 5 materiali hanno raggiunto produzioni medie superiori alle 60t/ha di fresco (tra questi nuovamente Autan e Supersile 20). Gli altri materiali, invece, si sono attestati tra le 40 e 55 t/ha ed anche in questo caso la tesi meno produttiva è risultata Methani Couv (34,8t/ha) (figura 1).

In termini di produzione di sostanza secca, 4 varietà (Autan, Supersile 20, N500 e Mix Foraggero) hanno raggiunto e superato le 18,5t/ha; il resto delle varietà si sono attestate mediamente tra 13 e 16 t/ha, mentre solo il miscuglio Methani Couv, anche in questo caso, non ha superato le 10t/ha (figura 1).

Qualità della biomassa

La qualità della biomassa è stata valutata sulla sostanza secca in base al contenuto di: Ceneri, Proteine grezze, Lipidi grezzi, Cellulosa, Emicellusa e Lignina. In termini generali la qualità delle componenti della biomassa non si è sostanzialmente differenziata né fra le località né fra le tipolgie di tesi in prova.

In particolare le ceneri, frazione non digeribile della biomassa, sono risultate mediamente 6,5% sulla sostanza secca; da segnalare come sia sorgo foraggero che i miscugli presentino tenori in ceneri sopra la media (7%). Fra le frazioni digeribili, il contenuto di proteine grezze medio è risultato 6,8% sulla sostanza secca; quello dei grassi grezzi 1,9% sulla sostanza secca e quello di amidi e zuccheri 16,9% e sulla sostanza secca (figura 2).

Per quanto riguarda le frazioni fibrose, infine, il contenuto medio di lignina è risultato mediamente del 3,8% sulla sostanza secca. Solo i sorghi ibridi e i sorghi foraggeri hanno presentato un valore di lignina superiore alla media (oltre 5%).

Il contenuto in lignina è importante da considerare in relazione all’influenza significativa che ha sulla digeribilità di cellulosa ed emicellulosa risultate rispettivamente 25,3% e 20,2% della sostanza secca.

Più in generale la qualità della biomassa non si è differenziata sostanzialmente fra le varie tipologie di sorgo e miscugli in prova. Tuttavia, si può notare come i miscugli estivi presentino quantità di frazioni fibrose più consistenti rispetto alle frazioni più digeribili (figura 2).

Potenziale metanigeno

Il potenziale metanigeno (BMP - Biochemical Methane Potential) è stato stimato, in base alle analisi delle caratteristiche qualitative della biomassa, mediante l’applicazione del modello di Kaiser:

Metano (l/kg) = 0,147*XP+0,560*XL+0,289*OR+0,459*HC+0,382*CL-0,271*ADL

Dove: XP = Proteine grezze; XL = Lipidi grezzi; NCF = Residui organici; HC = emicellulosa; CL = Cellulosa; ADL = Lignina

Ai fini della stima del BMP è importante puntualizzare che il modello, prevede l’utilizzo di parametri misurati sulla biomassa tal quale. Ne consegue che, soprattutto nel caso i tenori di sostanza secca siano elevati, sussiste una tendenza alla sovrastima dei valori di potenziale metanigeno.

In località Reggio Emilia, la stima della produzione di biogas è risultata di 11520 Nm3/ha (media di campo), con valori compresi tra 5633 (il miscuglio Methani Couv) e 14448 del Mix di sorghi foraggeri. Interessante notare come per 11 materiali su 14 il potenziale metanigeno abbia superato gli 11.000 Nm3/ha di biogas (figura 3).

In località Minerbio (Bo), la stima della produzione di biogas è risultata in media di 9434 Nm3/ha (12% in meno rispetto a Reggio Emilia), con valori compresi tra 5354 (Miscuglio Methani Couv) e 11720 del Mix di sorghi foraggeri.

In questo caso, a differenza di Reggio Emilia, solo 4 materiali su 14 hanno confermato i livelli produttivi di Reggio Emilia, superando gli 11.000 Nm3/ha di biogas (figura 3).

Dall’analisi comparata fra le medie produttive delle specie nelle due località, è possibile notare come i parametri siano assolutamente confrontabili ad eccezione del sorgo foraggero (figura 4).

Analisi comparativa fra le specie e le località

Più in generale tutte le tesi in prova sono risultate maggiormente produttive nella piattaforma di Reggio Emilia nonostante, rispetto a Minerbio (Bo), non sia stata mai irrigata.

Tale risultato è probabilmente legato alla diversa natura e dotazione del terreno e, quindi, una maggiore resilienza alla siccità.

Interessante notare anche come, indipendentemente dalla località, sorgo zuccherino e i miscugli di sorghi si siano distinti per maggiori produttività sia in termini di biomassa secca che di biometano.

Tuttavia, i sorghi da granella a taglia alta e gli ibridi hanno mostrato maggiore costanza produttiva fra le località e, quindi, migliore attitudine all’adattamento sia all’ambiente che a condizioni particolari di siccità (figura 4).

Concludendo, lo straordinario andamento meteo dell’annata (una delle più siccitose negli ultimi decenni) ha certamente influenzato la produttività in entrambe le località. I risultati ottenuti confermano che, sebbene con una riduzione della capacità produttiva del 10-15% rispetto alle annate precedenti, i sorghi mostrano una sostanziale tolleranza e stabilità produttiva.

La tendenza all’allettamento ha influito in maniera diversificata fra le località. A Reggio Emilia, in particolare, si sono riscontrate problematiche anche gravi (totale allettamento di NS205 e impossibilità di raccolta) che hanno influito negativamente soprattutto sulle varietà a maggiore accrescimento.

Dal confronto fra località nella stessa annata, inoltre, è stato possibile valutare come i risultati ottenuti siano assolutamente comparabili e, mediamente, la piattaforma di Reggio Emilia è risultata più produttiva di quella di Minerbio (Bo).

I sorghi da granella a taglia alta hanno mostrato la migliore stabilità indipendentemente dalla località. Per questo, anche considerando la qualità complessiva della biomassa (basso contenuto di lignina e medio alto contenuto delle frazioni più digeribili) si confermano fra le tipologie di sorgo più interessanti per la produzione di biogas.

Per quanto riguarda i miscugli, infine, sebbene abbiano mostrato potenzialità produttive medie comparabili ai sorghi, sono risultati molto variabili fra le tesi. Inoltre, in base alle analisi speditive di campo, è stato possibile rilevare come siano ancora da affinare sia la composizione della consociazione che la tecnica di semina ai fini di un migliore uniformità di distribuzione delle diverse specie e un migliore equilibrio di crescita.

 

 

Ringraziamenti

Per la conduzione delle prove, la raccolta dei campioni, le analisi, l’elaborazione dei dati e per tutto il supporto nella realizzazione delle attività in campo si ringrazia lo Staff di BETA: Adriano Fabbri, Alessandro Vacchi, Massimo Zavanella e Giovanni Campagna.

 

*Consorzio italiano biogas (Cib)

 

Varietà Casa sementiera Specie Investimento ottimale p/m2 Tipo
ARGENSOR APSOV Sementi Sorgo 30 Granella Taglia Alta (GA)
AUTAN SIS Sorgo 25 Granella Taglia Alta (GA)
NS 205 Nexsteppe Sorgo 12-15 Ibrido Taglia Alta (IA)
NS 213 Nexsteppe Sorgo 12-15 Ibrido Taglia Alta (IA)
NS 500 Nexsteppe Sorgo 12-15 Ibrido Taglia Alta (IA)
SUPERSILE 20 Caussade Sorgo 16-18 Zuccherino (Z)
SORGO Test1 - Sorgo 22-24 Granella Taglia Alta (GA)
SORGO Test2 - Sorgo 18-20 Foraggero BMR (F)
SORGO Test3 - Sorgo 25-30 Granella Taglia Alta (GA)
MIX SORGO Test1 - Mix Sorghi 20-22 Mix Foraggeri (MIX)
MIX SORGO Test2 - Mix Sorghi 18-20 Mix Sorghi Foraggio/Granella (MIX)
METHANI COUV Caussade Miscuglio 20 kg/ha Girasole, Setaria, Nyger
METHANI COUV 2 Caussade Miscuglio 20 kg/ha Girasole, Nyger, Sorgo Foraggero
NUTRIAL HERB Caussade Miscuglio 25 kg/ha Miglio Perlato, Trif. Alessandrino

tab. 1 Materiali in prova, case di appartenenza, dose e date di semina e raccolta nelle due località

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