RISPOSTA AGRONOMICA DEL GRANO TENERO IN CONSOCIAZIONE CON LEGUMINOSE PER LA RIDUZIONE DELLA CONCIMAZIONE AZOTATA

The growing demand for sustainability in agriculture is driving the reduction of chemical nitrogen fertilizer use, whose application entails significant economic costs and environmental impacts. In this context, cereal-legume intercrop represents a promising practice to leverage the ability of legumes to fix atmospheric nitrogen, and transferring part of the nutrient to the associated cereal. This thesis aimed to evaluate the agronomic response of soft wheat (Triticum aestivum L.) when intercropped with eight different legume species (forage and grain legumes), comparing the effects of about halved mineral nitrogen fertilization (from 180 to 106 kg N ha⁻¹) against conventional cereal monoculture at full N dose. The research analyzed the effects on vegetational dynamics (NDVI and SPAD indices), morphological parameters, and the yield and quality of wheat grains. The field trial was conducted during the 2024-2025 season. Wheat (var. Rebelde) was intercropped with forage legumes (Egyptian clover, crimson clover, red clover, subterranean clover, sulla) and grain legumes (pea, common vetch). For each species, two sowing densities (corresponding to two reduction rates relative to the legume monoculture) and two management strategies were tested: spring termination by chemical weeding of the legume or its maintenance until wheat harvest. Intercropping with crimson, Egyptian, and subterranean clover induced a "stay-green" effect, maintaining higher NDVI and SPAD values, with LAI increased by up to +83% compared to the control. However, the grain yield of wheat decreased in all intercropping systems. The decrease was limited with crimson clover (-11%, yield of ~7.9 t ha⁻¹, comparable to the control with halved N), but severe with pea and vetch (over -30%, down to 2.5 t ha⁻¹). On the other hand, quality showed opposite trends: pea, despite the marked yield impairment, maintained protein contents (up to +6% vs. the control's, 15.4%) and technological value (W, dough strenght) equal or higher than the reference. Weed biomass was drastically reduced by subterranean clover, while non-weeded vetch caused severe harvest issues with the combine machine. The total system yield (wheat + legume) increased with non-weeded grain legumes (e.g., pea: up to 6.1 t ha⁻¹ grains), but the costs for seed separation from wheat need to be evaluated. In conclusion, the study highlights that wheat-legume intercropping, although not yet competitive in terms of cereal yield compared to high-input monoculture, holds significant potential for reducing dependence on chemical fertilizers. The success of intercropping critically depends on the choice of legume species: medium-to-low height clovers (e.g., crimson or subterranean clover) show the best compromise between physiological benefits and limited competition, while high-shoot species (pea, vetch) are highly competitive. For full application of this agronomic technique, future studies are needed to optimize the nitrogen dose and quantify the nitrogen transfer from the legume.

La crescente domanda di sostenibilità in agricoltura spinge verso la riduzione dell’impiego di fertilizzanti azotati di sintesi, il cui utilizzo comporta costi economici e impatti ambientali talora significativi. In questo contesto, la consociazione cereale-leguminosa rappresentano una pratica promettente per sfruttare la capacità di queste ultime di fissare l’azoto atmosferico, trasferendo parte del nutriente al cereale consociato. La presente tesi ha avuto lo scopo di valutare la risposta agronomica del frumento tenero (Triticum aestivum L.) in consociazione individuale con otto diverse specie leguminose (sia foraggere e da granella), confrontando gli effetti di circa un dimezzamento della concimazione azotata minerale (da 180 a 106 kg N ha⁻¹) rispetto alla monocoltura convenzionale. La ricerca ha analizzato gli effetti sulle dinamiche vegetazionali (indici NDVI e SPAD), sui parametri morfologici, e sulla resa e qualità della granella. La sperimentazione è stata condotta in campo nell’annata 2024-2025. Il frumento (var. Rebelde) è stato consociato individualmente con varie leguminose foraggere (trifoglio alessandrino, t. micheliano, t. pratense, t. sotterraneo, sulla) e da granella (pisello, veccia). Per ogni specie sono state confrontate due densità di semina (corrispondenti a due livelli di riduzione rispetto alla leguminosa in monocoltura) e due gestioni: terminazione con diserbo primaverile della leguminosa o suo mantenimento fino alla raccolta. Le consociazioni con trifoglio micheliano, alessandrino e sotterraneo hanno indotto un effetto "stay-green", mantenendo valori di NDVI e SPAD più elevati, con un LAI aumentato fino all’+83% rispetto al controllo. Tuttavia, la resa in granella del frumento è calata in tutte le consociazioni. Il calo è stato contenuto con il trifoglio micheliano (-11%, resa di ~7.9 t ha⁻¹, comparabile al controllo a N dimezzato), ma severo con pisello e veccia (oltre -30%, fino a 2.5 t ha⁻¹). La qualità, invece, ha mostrato andamenti opposti: il pisello, nonostante la resa fortemente penalizzata, ha mantenuto contenuti proteici (fino a +6% vs. 15.4% del controllo) e valore tecnologico (W, forza degli impasti) pari o superiori al riferimento. La biomassa delle infestanti è stata drasticamente ridotta dal trifoglio sotterraneo, mentre la veccia non diserbata ha causato intasamenti alla trebbiatura. La resa totale del sistema (frumento + leguminosa) è aumentata con le leguminose da granella non diserbate (es. pisello: fino a 6.1 t ha⁻¹ di granella), ma dovranno essere valutati i costi per la separazione dei semi. In conclusione, lo studio evidenzia che la consociazione frumento-leguminose, sebbene non ancora competitiva in termini di resa del cereale rispetto alla monocoltura ad alto input, possiede un potenziale notevole per ridurre la dipendenza da fertilizzanti di sintesi. Il successo dipende criticamente dalla scelta della specie: trifogli a taglia medio-bassa (es. micheliano, sotterraneo) mostrano il miglior compromesso tra benefici fisiologici e limitata competizione, mentre specie a taglia elevata (pisello, veccia) sono molto competitive. Per una piena applicazione, sono necessari studi futuri per ottimizzare la dose di azoto, e quantificare il trasferimento di N dalla leguminosa.