93958 - PLANT NUTRIENT MANAGEMENT AND RECYCLING IN AGRICULTURE

Conoscenze e abilità da conseguire

At course completion, the student possesses knowledge on: key procedures in the soil nutrient cycle and their relationship with the soil-climate-plant system; rational fertilization management techniques with the awareness of: new generation formulas, their instructions according to precise and sustainable agriculture; recycling techniques in biomass soils of agro-industrial origin, and the recovery of the nutrients contained in them. In particular, the student possesses the skills to: organize a fertilization plan at a field and company level; measure soil fertility; recognize the main types of fertilizers; assess agronomic and economic values of biomasses of agro-industrial origin and plan their use in agricultural soils; intervene in biomass transformation procedures with the purpose of improving agronomic performance.

Contenuti

Contenuti del corso

A) Competenze preliminari

Gli studenti che partecipano a questo corso devono avere una preparazione sulla chimica del suolo e sulla biochimica delle piante. Gli studenti devono acquisire familiarità con l'uso di fogli elettronici per la gestione dei dati prima del corso e con il software GIS (QGIS).

B) Unità didattiche

Il corso è suddiviso in 7 unità didattiche

UNITÀ 1. Introduzione alla gestione e al riciclo dei nutrienti vegetali in agricoltura (4 ore)

1.1. Il concetto di agricoltura sostenibile. Impatto ambientale dell'agricoltura e delle attività connesse e loro controllo nel quadro dell'agricoltura del carbonio.

1.2. Introduzione al ciclo del carbonio e dell'azoto.

1.3. Il ciclo del fosforo (P). Il fosforo come materia prima critica.

Conoscenze acquisite nell'Unità didattica 1: interazione tra agricoltura e ambiente. Connessioni tra il ciclo del carbonio e quello dell'azoto. Rilevanza del fosforo come risorsa non rinnovabile.

UNITÀ 2. Principali caratteristiche del suolo (4 ore)

2.1. Principali componenti minerali e organici del suolo. Principali reazioni idriche del suolo. Principali reazioni redox nel suolo. Principali proprietà superficiali dei colloidi del suolo.

2.2. Sostanza organica e biomassa microbica.

2.3. Processo di mineralizzazione dell'azoto e del carbonio nel suolo (rapporto C/N; stabilità; effetto della temperatura e dell'umidità) e suo effetto sulla disponibilità di nutrienti per le piante.

2.4. Forme di fosforo nel suolo (P organico; P inorganico; P totale; P disponibile per le piante), precipitazione e rilascio del fosforo.

Conoscenze acquisite nell'Unità Didattica 2: Principali componenti del suolo (minerali e organici); Principali reazioni dell'acqua nel suolo; Principali reazioni redox nel suolo.

UNITÀ 3. Nutrizione delle piante e fertilità del suolo (4 ore)

3.1. Elementi essenziali. Nutrienti non minerali e minerali. Assorbimento e riallocazione dei nutrienti da parte delle piante. Fertilità del suolo. Mobilità dei nutrienti nel suolo.

Conoscenze acquisite nell'Unità didattica 3: elementi essenziali per la nutrizione delle piante. Funzione e mobilità dei nutrienti nelle piante. Le forme di nutrimento assunte dalle piante. Concentrazioni tipiche dei nutrienti nelle piante. Il fabbisogno di nutrienti cambia durante la stagione di crescita.

UNITÀ 4. Fertilizzanti minerali e organici, efficienza di utilizzo dei nutrienti (4 ore)

4.1 Classificazione dei fertilizzanti (fertilizzanti minerali, organici e organo-minerali; ammendanti, digestati anaerobici; materiali calcarei, biostimolanti, fertilizzanti intelligenti).

4.2. Fertilizzanti chimici da riciclo di rifiuti organici (Struvite; NH4SO4).

4.3. Efficienza nutritiva dei fertilizzanti (utilizzo apparente dei nutrienti, efficienza agronomica);

Conoscenze acquisite nell'Unità didattica 4: Conoscenza dei fertilizzanti chimici e innovativi. Valutazione dell'efficienza nutritiva delle colture da parte dei fertilizzanti chimici e organici (principalmente N; P; K). Contributo dell'N del suolo e dei fertilizzanti alla nutrizione delle piante.

UNITÀ 5. Riciclaggio dei rifiuti organici per la fertilizzazione delle colture e la fertilità del suolo (12 ore).

5.1. Riciclaggio di letame animale, digestato anaerobico, compost, fanghi di depurazione, biochar.

5.2. Contenuto di nutrienti nei rifiuti organici riciclati (N; P). Potenziale disponibilità di nutrienti dai rifiuti organici riciclati (speciazione dell'azoto; speciazione del fosforo).

5.3. Contenuto di carbonio e qualità dei rifiuti organici riciclati.

5.4. Carbon management index (CMI) come strumento per confrontare diverse strategie di fertilizzazione alla luce di una gestione vincente del suolo in termini di carbonio.

Conoscenze acquisite nell'Unità Didattica 5: Caratteristiche chimiche e fisiche dei più comuni rifiuti organici riciclati disponibili per usi agricoli. Gestione razionale del carbonio nel suolo.

UNITÀ 6. Strategie di fertilizzazione sostenibile (12 ore)

6.1. Strategie di fertilizzazione sostenibile (verifica del contenuto di nutrienti nel suolo e della disponibilità delle piante).

6.2. Valutare le richieste di nutrimento delle colture; pianificare strategie di fertilizzazione su base sostenibile (test del suolo e richieste di nutrimento delle colture).

6.3. Monitoraggio delle prestazioni delle colture (monitoraggio fisico nei campi, telerilevamento tramite valutazione dell'indice di vegetazione).

6.4. Carbon-farming (massimizzare la richiesta di nutrienti per le colture preservando/aumentando il contenuto di sostanza organica del suolo).

Conoscenze acquisite nell'Unità Didattica 6: miglioramento di un piano di fertilizzazione razionale basato sull'analisi del suolo e sull'indice di vegetazione derivato da satellite (NDVI), in un ambiente GIS.

UNITÀ 7. Seminari ed esercitazioni (20 ore)

Seminari. Verrà organizzato un ciclo di seminari con relatori invitati incentrati su argomenti chiave del corso.

Esercitazioni. Le esercitazioni individuali e/o di gruppo si svolgeranno in aula. Durante le esercitazioni verranno assegnati compiti pratici su argomenti chiave del corso da risolvere individualmente o in gruppo.

Testi/Bibliografia

Il materiale didattico sarà fornito dal docente e reso disponibile on-line (https://virtuale.unibo.it/my/); letture specifiche saranno indicate durante il corso.

Libri di testo suggeriti:

Blume et al. (2016), SOIL SCIENCE, Springer (capitoli: 1-3, 5, 10).

Strawn et al. (2020), SOIL CHEMISTRY 5th edition, Wiley.

Metodi didattici

Il corso è suddiviso in tre parti:

1. Lezioni frontali: attraverso la spiegazione di unità didattiche, gli studenti devono acquisire la conoscenza dei principali strumenti disponibili su argomenti chiave della chimica del suolo e del ciclo del carbonio.

2. Seminari: relatori invitati terranno seminari su argomenti chiave del corso. Alla fine di ogni seminario verrà svolta un'attività interattiva (peer instruction) con l'obiettivo di stimolare la discussione e rafforzare la comprensione degli argomenti trattati durante il seminario.

3. Esercitazioni: In classe si svolgeranno esercitazioni individuali e/o di gruppo. Durante le esercitazioni verranno assegnati compiti pratici su argomenti chiave del corso da risolvere individualmente o in gruppo.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La valutazione si baserà sulla partecipazione alle attività in classe (seminari, esercitazioni) e su un esame orale finale (20 + 80%).


L'esame finale comprende un esercizio pratico al computer simile a quelli svolti durante il corso e due domande orali relative ai contenuti del corso. Gli studenti che hanno ottenuto la sufficienza in almeno 3 esercizi del corso possono non sostenere la sezione pratica dell'esame.

La valutazione finale del corso "Low impact and recycling" sarà la media tra la valutazione “Plant nutrient management and recycling in agriculture ” e quella ottenuta per il corso "Low impact farming".

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni frontali e seminari anche attraverso piattaforme remote (ad esempio, Teams), a seconda dello stato dell'epidemia di Covid-19.

Lezioni ed esercitazioni con software specifici nel laboratorio informatico o attraverso piattaforme remote, utilizzando i computer degli studenti.

Link ad altre eventuali informazioni

https://scholar.google.com/citations?hl=it&user=qiOQ1xgAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Marco Grigatti