Vineyard soil management: new sustainable approaches

This project explored the key role of floor management and cover crop use in viticulture. First reported, a four-year study conducted in an organically managed cv. Barbera vineyard in North-West Italy where five inter-row floor management treatments were tested. While under-trellis was maintained as lightly tilled, inter-row management treatments were i) permanent grass, ii) tillage, iii) alternate tillage and permanent grass every second mid-row, iv) a variant of this last treatment, where the tilled mid-row was used for growing a temporary winter cover crop terminated in spring, and v) temporary grass where the grass was disked post-harvest (mid-October) until natural growth resumption in late winter (mid-February). During the trial, soil profile and physicochemical composition, floristic analyses, vegetative growth, yield components, grape maturity at harvest, single leaf gas exchange as well as midday and pre-dawn leaf water potential were performed. Treatments tested provided different responses, highlighting how the technique can be diversified according to specific environmental and production needs. Alternation of tillage and permanent grass every second mid-row resulted in a reduction of the competition proportional to the degree of soil cover, thus making it possible to adjust operational protocols that can moderate the effects of competition according to the proportion of the grassed and tilled area. Both the temporary grass and the alternate tillage-cover crop treatments were effective in favoring vegetative growth compared to permanent spontaneous grassing, achieving the highest production. In particular, the first one led to an increased yeast available nitrogen (being particularly interesting for certain wine types) while the latter, together with an adequate technological and phenolic maturity, registered a significant decrease in K+ accumulation in the must. This is interesting as mitigating K uptake in the vine and thus lowering the risk of excessive must and wine pH is among the main challenges posed by climate change. Moreover, a new, custom-built, low-cost closed chamber system for vineyard cover crop evapotranspiration measurements was described here. Details for setup, calibration, and operational data were provided. Chamber calibration was performed either as instantaneous evaporation rates under laboratory conditions and daytime cumulative evapotranspiration rates performed outside in small pots sown with different cover crops (i.e., Lotus corniculatus and Festuca arundinacea) or managed with light tillage. A very close linear relationship between gravimetric vs chamber values were found for lab and outdoor calibration runs, and, interestingly, running calibration under ambient conditions (as opposed to controlled) greatly reduced chamber biases and provided the best accuracy. Hence, the chamber proved to be a reliable, efficient, and accurate way to measure evapotranspiration for a range of time scales (i.e., instantaneous and cumulated daily) under bare soil conditions and sown crops. Aimed at identifying cover crops for vineyard floor management, the last trial characterized several species according to their evapotranspiration rates, root growth patterns, and soil aggregate stability potential. The study was performed in Northern Italy, on bare soil (i.e., control) and fifteen cover crop species grown in pots kept outdoor and classified as grasses, legumes, and creeping plants. Evapotranspiration was assessed through a gravimetric method and using the new, custom-built closed portable chamber. Measures were performed starting before mowing and then repeated 2, 8, 17, and 25 days thereafter. Above-ground dry biomass, root length density, root dry weight and root diameter class length were measured, and mean weight diameter was calculated within 0-20 cm depth. The selection of cover crop species to be used in the vineyard was here mainly based on water use rates (i.e., evapotranspiration measurements) as well as the dynamic and extent of root growth patterns. In particular, among grasses, Festuca ovina stood out as the one with the lowest water use, making it suitable for a permanent inter-row covering. While, creeping plants confirmed their potential for under-vine grassing, assuring rapid soil coverage, lowest evapotranspiration rates, and shallow root colonization.

Questo progetto ha esplorato il ruolo chiave della gestione del suolo e dell'uso delle colture di copertura in viticoltura. Per primo viene qui riportato uno studio di quattro anni condotto in un vigneto a conduzione biologica di cv. Barbera in Italia nord-occidentale, in cui sono stati testati cinque trattamenti di gestione del suolo tra le file. Mentre il sottofila è stato mantenuto con una leggera lavorazione, i trattamenti di gestione dell'interfila sono stati i) inerbimento permanente, ii) lavorazione del terreno, iii) lavorazione alternata all’inerbimento permanente ogni due filari, iv) una variante di quest'ultimo trattamento, in cui la fila centrale lavorata è stata utilizzata per la coltivazione di una coltura di copertura (cover crop) temporanea terminata in primavera, e v) inerbimento temporaneo in cui il cotico è stato terminato dopo la vendemmia (metà ottobre) fino alla ripresa naturale della crescita a fine inverno (metà febbraio). Durante la sperimentazione sono stati eseguiti il profilo del suolo e la composizione fisico-chimica, le analisi floristiche, la crescita vegetativa, le componenti della resa, la maturità dell'uva alla vendemmia, lo scambio gassoso e il potenziale idrico fogliare a mezzogiorno e prima dell'alba. I trattamenti testati hanno fornito risposte diverse, evidenziando come la tecnica possa essere diversificata in base alle specifiche esigenze ambientali e produttive. L'alternanza di lavorazione del terreno e inerbimento permanente ogni due interfilari, ha determinato una riduzione della competizione proporzionale al grado di copertura del suolo, rendendo così possibile l'adattamento di protocolli operativi in grado di moderare gli effetti della competizione in base alla proporzione di superficie inerbita e lavorata. Sia il trattamento con l’inerbimento temporaneo che quello con la copertura alternata sono stati efficaci nel favorire la crescita vegetativa rispetto all'inerbimento spontaneo permanente, ottenendo le produzioni più elevate. In particolare, il primo ha portato a un aumento dell’azoto prontamente assimilabile (particolarmente interessante per alcune tipologie di vino) mentre il secondo, insieme a un'adeguata maturità tecnologica e fenolica, ha fatto registrare una significativa diminuzione dell'accumulo di K+ nel mosto. Si tratta di un dato interessante, poiché mitigare l'assorbimento di K nella vite e quindi ridurre il rischio di un eccessivo pH del mosto e del vino è una delle principali sfide poste dal cambiamento climatico. Inoltre, è stato descritto un nuovo sistema di camera chiusa, costruito su misura e a basso costo, per la misurazione dell'evapotraspirazione delle colture di copertura dei vigneti. Sono stati forniti dettagli sulla configurazione, la calibrazione e i dati operativi. La calibrazione della camera è stata eseguita sia come tassi di evaporazione istantanea in condizioni di laboratorio, sia come tassi di evapotraspirazione cumulata giornaliera eseguita all'esterno, in piccoli vasi seminati con diverse specie erbacee (ad esempio, Lotus corniculatus e Festuca arundinacea) o gestiti con una leggera lavorazione del terreno. Per le calibrazioni in laboratorio e all'aperto, è stata riscontrata una relazione lineare molto stretta tra i valori gravimetrici e quelli della camera; inoltre, è interessante notare che l'esecuzione della calibrazione in condizioni ambientali (anziché controllate) ha ridotto notevolmente le distorsioni della camera e ha fornito la migliore precisione. Pertanto, la camera si è dimostrata un metodo affidabile, efficiente e accurato per misurare l'evapotraspirazione su diverse scale temporali (istantanea e cumulativa giornaliera) in condizioni di suolo nudo e di colture seminate. Con l'obiettivo di identificare le colture di copertura per la gestione del suolo dei vigneti, l'ultima prova ha previsto la caratterizzazione di diverse specie in base ai loro tassi di evapotraspirazione, ai modelli di crescita delle radici e al potenziale di stabilità degli aggregati del suolo. Lo studio è stato condotto in Italia settentrionale, su terreno nudo (controllo) e su quindici specie erbacee coltivate in vasi tenuti all'aperto e classificate come graminacee, leguminose e tappezzanti. L'evapotraspirazione è stata valutata con un metodo gravimetrico e utilizzando la nuova camera chiusa portatile costruita su misura. Le misure sono state eseguite a partire da prima dello sfalcio e poi ripetute 2, 8, 17 e 25 giorni dopo. Sono stati misurati la biomassa secca fuori terra, la densità di lunghezza delle radici, il peso secco delle radici e la lunghezza della classe di diametro delle radici entro 0-20 cm di profondità. La selezione delle specie di cover crop da utilizzare nel vigneto si è basata principalmente sui tassi di utilizzo dell'acqua (cioè sulle misurazioni di evapotraspirazione) e sulla dinamica e l'estensione dei modelli di crescita delle radici. In particolare, tra le graminacee, la Festuca ovina si è distinta come quella con il minor consumo idrico, rendendola adatta a una copertura permanente dell'interfila. Mentre le tappezzanti hanno confermato il loro potenziale per l'inerbimento del sottofila, assicurando una rapida copertura del suolo, tassi di evapotraspirazione più bassi e una colonizzazione radicale poco profonda.