Effetti della diversificazione colturale sulle comunità infestanti e sulle prestazioni delle colture nei sistemi seminativi agricoli biologici nella Svezia meridionale

Organic farming relies mostly on crop diversification and ecological processes to manage weeds. However, perennial weeds remain a major problem, especially due to their persistence and the limited weed management techniques used in organic systems. This thesis investigates how crop diversification through intercropping and multispecies cover crops affects weed communities, crop-weed interactions, and crop performance within two crop rotation systems in southern Sweden. The study was carried out within the Diversification through Rotation, Intercropping, and Multicropping (DRIM) experimental trial at the Alnarp SITES Lönnstorp Research Station. A Reference rotation and a Diversified rotation were compared across 48 plots arranged in a randomized complete block design. Abundance and composition of weeds was recorded and analyzed together with perennial-thistle abundance, soil microclimate, fractional green canopy cover, leaf chlorophyll, crop and weed biomass and grain yield. In the experiment, a total of 1435 weeds from 16 taxa were recorded. Weed communities differed more among individual crop treatments than between the two rotation systems, which had similar levels of overall weed abundance and perennial thistles. The oat-lupin treatment had a higher total weed abundance but slightly fewer perennial thistles, while the pea-barley treatment had fewer weeds overall but greater dominance of perennial thistles. This shows that a lower number of weeds does not necessarily mean better weed management, since some crop combinations may favor particular annual or perennial weed groups. No significant differences between the rotation systems were found for soil microclimate, fractional green canopy cover, or leaf chlorophyll. In exploratory analyses based on system × crop-treatment means aggregated across blocks, crop biomass was negatively associated with weed biomass and positively associated with grain yield. These descriptive relationships were consistent with the third hypothesis but do not demonstrate cause-and-effect relationships because the data were aggregated across blocks. Overall, the results suggest that the success of diversification in organic cropping systems depends on more than simply increasing the number of crop species in the rotation. Crop competitiveness, canopy development, seeding density, and the effectiveness of specific crop combinations in controlling perennial weeds play a crucial role. Given the limited observation period of this thesis, long-term field experiments are needed to validate whether these observed patterns remain consistent across successive rotation cycles and different seasonal conditions, especially with respect to perennial-thistle dominance and crop-specific performance.

L’agricoltura biologica si basa ampiamente sulla diversificazione colturale e sui processi ecologici per la gestione delle infestanti. Tuttavia, le infestanti perenni rappresentano ancora un problema rilevante, soprattutto a causa della loro persistenza e delle limitate tecniche di gestione delle infestanti disponibili nei sistemi biologici. La presente tesi analizza l’effetto della diversificazione, attraverso consociazioni e colture di copertura multispecifiche, sulle comunità infestanti, sulle interazioni tra colture e infestanti e sulle prestazioni produttive delle colture in due sistemi di avvicendamento colturale nel sud della Svezia. Lo studio è stato condotto nell’ambito della prova sperimentale Diversification through Rotation, Intercropping, and Multicropping (DRIM), presso la stazione di ricerca Alnarp SITES Lönnstorp. Sono stati confrontati un avvicendamento di riferimento (Reference rotation) e un avvicendamento diversificato (Diversified rotation) in 48 parcelle disposte secondo un disegno a blocchi randomizzati completi. L’abbondanza e la composizione delle infestanti sono state rilevate e analizzate insieme all’abbondanza del cardo perenne, al microclima del suolo, alla copertura verde frazionaria della chioma, al contenuto di clorofilla fogliare, alla biomassa delle colture e delle infestanti e alla resa in granella. Nel complesso della prova sono state registrate 1.435 infestanti appartenenti a 16 taxa. La composizione delle comunità infestanti ha mostrato differenze maggiori tra i singoli trattamenti colturali che tra i due sistemi di avvicendamento, i quali hanno evidenziato livelli simili di abbondanza complessiva delle infestanti e di presenza del cardo perenne. La consociazione avena–lupino ha presentato una maggiore abbondanza complessiva di infestanti, ma una presenza leggermente inferiore di cardo perenne, mentre la consociazione pisello–orzo ha mostrato una minore abbondanza complessiva di infestanti, ma una maggiore dominanza del cardo perenne. Ciò evidenzia come una minore abbondanza complessiva di infestanti non corrisponda necessariamente a una migliore gestione delle infestanti, poiché alcune combinazioni colturali possono favorire specifici gruppi di infestanti annuali o perenni. Non sono state rilevate differenze significative tra i sistemi di rotazione per quanto riguarda il microclima del suolo, la copertura della chioma verde o il contenuto di clorofilla fogliare. Nelle analisi esplorative basate sulle medie relative alla combinazione sistema × trattamento colturale, aggregate a livello dei blocchi, la biomassa della coltura è risultata negativamente associata alla biomassa delle infestanti e positivamente associata alla resa in granella. Tali relazioni descrittive erano coerenti con la terza ipotesi, ma non dimostrano rapporti di causa-effetto, poiché i dati erano aggregati a livello dei blocchi. Nel complesso, i risultati suggeriscono che il successo della diversificazione nei sistemi di coltivazione biologica dipende da fattori che vanno oltre il semplice aumento del numero di specie incluse nell’avvicendamento colturale. La competitività delle colture, lo sviluppo della copertura della chioma, la densità di semina e la capacità di specifiche combinazioni colturali di sopprimere le infestanti perenni rappresentano anch’essi fattori importanti. Poiché il presente lavoro di tesi ha considerato un periodo di osservazione limitato, sono necessari esperimenti di campo di più lunga durata per determinare se i modelli osservati rimangano costanti nel corso di successivi cicli di avvicendamento e in condizioni stagionali differenti, in particolare per quanto riguarda la dominanza del cardo perenne e le prestazioni delle singole colture.