Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2011
Title: Annual self-reseeding legumes and their application into mediterranean cropping systems
Authors: Driouech, Noureddin
Keywords: Annual self-reseeding legumes;Medicago spp.;Biological nitrogen fixation;Green manure;Rotation;Subsequent crops;Soil fertility;Leguminose annuali autoriseminanti;Trifolium spp.;Azoto fissazione simbiotica;Concime verde;Rotazione;Colture in successione;Fertilità del suolo;AGR/02
Issue Date: 22-Apr-2008
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 20. ciclo
Abstract: 
Soil fertility management is a major concern in organic farming. According to the EEC Regulation 2092/9, soil fertility must be maintained and/or increased by legumes cultivation. Native Mediterranean legumes ecotypes are more persistent than commercial varieties but their use in catch crop sequences is still limited. The N2-fixing legumes crops as a local resource can be considered as an alternative to improve nitrogen nutrition and to increase crop yields. This study aimed to investigate the agronomic performance of seven annual self-reseeding legumes and the short–term effect of nitrogen supply on the subsequent crops. Results are presented from field experiment on sandy-clay soil, pH 8.1 and 1.6% of organic matter, in the south of Italy, where the self-reseeding legumes were evaluated during two cropping cycles for their adaptability and integration into Mediterranean cropping systems. Biological nitrogen fixation (BNF) was also performed using 15N isotopic dilution method.

For the first cropping cycle, Trifolium spp. performed better than Medicago spp. and of the seven tested species, five were more suitable to the site conditions. These species could be used for managing soil fertility and enhancing biodiversity in orchards. Trifolium angustifolium and Medicago polymorpha were the most performing species. They fixed 132 and 90 kg N ha-1 of BNF, produced 1976 and 731 kg ha-1 of seeds and 8.7 and 5.5 t ha-1 of dry biomass (DM) respectively. In contrast, Medicago radiata and M. rigidula were the least performing species.

For the second cropping cycle, their self-establishment capacity and their effect as green manure on two subsequent crops of zucchini and lettuce were investigated. Results showed again that Trifolium spp. performed better than Medicago. Except for M. radiata and M. rigidula, regenerated species appear to sustain optimum level of soil-available nitrogen and induced positive effects on both zucchini and lettuce growth parameters. Zucchini and lettuce marketable yield significantly increased influenced by the preceding legumes, on average 53% and 24% respectively over the control. T. angustifolium was again the best performing and promising species producing the highest DM (7.74 t ha-1) and fixing nitrogen (146.7 kg N ha-1) symbiotically. It induced the best effect on all zucchini and lettuce parameters including crop yield (42.66 and 48 t ha-1 respectively). In contrast, M. polymorpha was less performing (0.3 t ha-1 of DM and 11.5 kg ha-1 of BNF). Given the overall performance of all species, it was determined that T. angustifolium had the greatest potential for further development in this environment.

La gestione della fertilità del suolo è l’aspetto di maggiore interesse in agricoltura biologica. Secondo il Regolamento CEE 2092/91, la fertilità del suolo deve essere mantenuta e/o incrementata mediante la coltivazione delle leguminose. Gli ecotipi delle leguminose native del Mediterraneo sono più persistenti delle cultivars importate, ma il loro uso come “catch crops” è ancora limitato. Come risorse locali le leguminose fissatrici di azoto possono essere considerate una alternativa per migliorare la nutrizione azotata e aumentare la resa delle colture. Questa ricerca mira a valutare le prestazioni agronomiche di sette leguminose annuali autoriseminanti, e il loro impatto a breve termine sulla disponibilità di azoto per le colture in successione. Lo studio è stato condotto nel sud d’Italia, su terreno sabbioso-argilloso, con pH 8,1 e 1,6% di sostanza organica. Le leguminose sono state valutate per due cicli colturali per la loro adattabilità e integrazione nei sistemi colturali Mediterranei. L’azoto-fissazione simbiotica è stata determinata mediante la tecnica di diluizione dell’isotopo 15N.

Durante il primo ciclo colturale, le specie di trifoglio sono risultate in media più adatte di quelle di medica. Tra le sette specie saggiate, cinque si sono rivelate più adatte alle condizioni pedo-climatiche del sito. Tali specie potranno essere impiegate per la gestione della fertilità del suolo e per incrementare la biodiversità nei campi coltivati. Trifolium angustifolium e Medicago polymorpha sono state più promettenti delle altre specie. Rispettivamente la resa in azoto fissato è stata di circa 132 e 90 kg N ha –1, con una produzione di seme di 1976 e 731 kg ha-1 e una produzione di biomassa secca di 8,7 e 5,5 t ha-1. Medicago radiata e M. rigidula invece sono state le meno promettenti.

Nel secondo ciclo colturale, l’indagine ha interessato il potenziale di autorisemina ed il loro effetto come colture da sovescio su due colture in successione: zucchina e lattuga. I risultati hanno di nuovo dimostrato che le specie di trifoglio sono più idonee in confronto alle mediche. Eccetto M. radiata e M. rigidula, tutte le specie che hanno riseminato sembrano sostenere un ottimo livello di azoto disponibile nel suolo e indurre un effetto positivo su entrambi gli indicatori di crescita di zucchina e di lattuga. La resa delle due colture in successione è significativamente aumentata grazie all’influenza delle leguminose precedenti, in media, rispettivamente del 53% e del 24% rispetto al controllo. T. angustifolium è stato di nuovo il più promettente tra tutti. Ha prodotto la più alta quantità di biomassa secca (7,74 t ha-1) ed ha fissato biologicamente una quantità di azoto di circa 146,7 kg ha-1. Di conseguenza, è stato in grado di indurre un effetto positivo su tutti i parametri della zucchina e della lattuga, inclusa la resa (rispettivamente 42,66 e 48 t ha-1). Al contrario M. polymorpha è stata la meno promettente (0,3 t ha-1 di biomassa secca e 11,5 kg N ha-1 ). Dei risultati ottenuti si può dire che T. angustifolium ha un grande potenziale per un ulteriore sviluppo in questo ambiente.
Description: 
Dottorato di ricerca in Scienze ambientali
URI: http://hdl.handle.net/2067/2011
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