Agronomic Productivity and In Vitro Fermentation Kinetics of Maize-Sorghum Replacement Intercropping

Sintesi Tecnica: Produttività Agronomica e Cinetica della Fermentazione In Vitro dell'Intercropping di Sostituzione Mais-Sorgo

Problematica
Il cambiamento climatico e la crescente scarsità idrica nelle regioni aride e semi-aride minacciano la sostenibilità agricola, in particolare per la produzione di foraggio per ruminanti. Sebbene il mais foraggero (Zea mays) offra una qualità nutrizionale superiore per i bovini da latte ad alta produzione, esso è idrovoro e soggetto a penalità di resa sotto stress da siccità. Al contrario, il sorgo foraggero (Sorghum bicolor) esibisce una notevole resilienza alla siccità e un'efficienza nell'uso dell'acqua, ma presenta spesso caratteristiche nutrizionali subottimali, come una minore proteina grezza (CP) e un maggiore contenuto di fibra detergente neutra (NDF), quando coltivato come coltura singola. Sebbene l'intercropping sia riconosciuto come una strategia ecologicamente valida per migliorare l'utilizzo delle risorse, rimangono lacune conoscitive significative riguardanti il modo in cui specifici modelli di sostituzione delle file (disposizioni spaziali) influenzano i tratti morfofisiologici, la ripartizione della biomassa e i conseguenti effetti a cascata sulla composizione del foraggio e sulla cinetica della fermentazione ruminale in condizioni di campo autentiche e su larga scala.

Metodologia
Questo studio ha impiegato una prova a strisce su larga scala e non replicata, condotta in due distinte regioni della provincia di Golestan, Iran (Gorgan e Ali-abad), durante la stagione di crescita estiva. Il disegno sperimentale ha confrontato tre modelli di coltura:

1. Mais Singolo (1M): Coltura pura di mais foraggero.
2. Intercropping 1M:1S: Una fila di mais alternata a una fila di sorgo foraggero.
3. Intercropping 1M:2S: Una fila di mais alternata a due file di sorgo foraggero.

Ogni striscia di trattamento copriva 2.100 m² (40 file, 75 m di lunghezza). La gestione agronomica seguiva gli standard commerciali, inclusi la semina meccanica, la fertilizzazione e la raccolta allo stadio di maturazione farinosa/dura.

La raccolta dei dati ha previsto:

• Tratti morfofisiologici: Altezza della pianta, diametro del fusto, numero di culmi, numero di foglie e rapporto foglia-fusto.
• Componenti della resa: Ripartizione della biomassa fresca e secca (fusto e foglia) e resa totale del foraggio.
• Efficienza ecologica: Calcolo del Land Equivalent Ratio (LER).
• Analisi chimica: Determinazione di Sostanza Secca (DM), Ceneri, Proteina Grezza (CP), Fibra Grezza (CF) e Fibra Detergente Neutra (NDF).
• Fermentazione in vitro: La cinetica di produzione di gas è stata valutata secondo il protocollo di Menke e Steingass (1988) con fluido ruminale da pecore fistolate. I parametri includevano la produzione di gas a 24h e 48h, le frazioni cinetiche ($a$, $b$, $c$), la digeribilità della sostanza secca in vitro (IVDMD), l'energia metabolizzabile (ME) e il totale degli acidi grassi a catena corta (SCFA).

L'analisi statistica ha utilizzato un Disegno Completamente Randomizzato (CRD) con 30 sottocampioni casuali per trattamento, impiegando l'ANOVA con i test post-hoc di Duncan e Tukey.

Risultati Chiave

• Morfologia e Biomassa: Il modello 1M:2S ha alterato significativamente l'architettura della chioma, producendo il maggior numero di culmi (2,85) e foglie (19,60), sebbene abbia comportato l'altezza della pianta più bassa (131,7 cm) e il diametro del fusto minore (9,56 mm) a causa della competizione interspecifica. Il mais singolo ha mantenuto il diametro del fusto più grande (17,47 mm) e il rapporto foglia-fusto più elevato (0,47).
• Resa ed Efficienza: Il trattamento 1M:2S ha ottenuto la resa più alta in sostanza secca totale (7,77 ton/ha), rappresentando un incremento del 18,55% rispetto al mais singolo (6,54 ton/ha). Questo modello ha prodotto un Land Equivalent Ratio (LER) di 1,18, indicando un vantaggio biologico del 18% rispetto alla monocoltura. Anche il modello 1M:1S ha superato il mais singolo con un LER di 1,12.
• Composizione Nutrizionale: Il modello 1M:2S ha determinato un aumento sostanziale del 49% della Proteina Grezza (9,75%) rispetto al mais singolo (6,55%). Tuttavia, questo modello ha anche presentato il contenuto di NDF più elevato (61,59%), mentre il modello 1M:1S ha mostrato l'NDF più basso (55,36%).
• Cinetica della Fermentazione: È stata osservata una netta divergenza tra resa/qualità e digeribilità. Il modello 1M:1S ha dimostrato una superiore digeribilità della sostanza secca in vitro (IVDMD = 78,8%) ed energia metabolizzabile (10,52 MJ/kg DM). Al contrario, il modello 1M:2S, nonostante la maggiore proteina e resa, ha mostrato una IVDMD (69,2%) e una ME inferiori, attribuite al suo maggiore contenuto di fibra e alla struttura più lignificata, sebbene abbia presentato il tasso di produzione frazionaria di gas più elevato ($c = 0,068 h^{-1}$).

Significatività e Rivendicazioni
L'articolo sostiene che l'intercropping di sostituzione mais-sorgo rappresenti un quadro agroecologico sostenibile per la produzione di foraggio in ambienti con limitazione idrica. Lo studio conclude che diversi rapporti di semina consentono di personalizzare le caratteristiche del foraggio in base alle specifiche esigenze dei ruminanti:

• Il modello 1M:2S è identificato come la strategia ottimale per massimizzare la resa in biomassa e il contenuto di proteina grezza, rendendolo una dieta basale ad alta resa e promotrice della salute, adatta a vacche asciutte e manze di sostituzione dove alti livelli di NDF possono aiutare a gestire la condizione corporea e prevenire disturbi metabolici.
• Il modello 1M:1S è presentato come un'opzione che offre un equilibrio nutrizionale sincronizzato con una superiore digeribilità e densità energetica, rendendolo una fonte di alimento ideale per bovine da latte ad alta produzione dove l'assunzione di energia è il principale collo di bottiglia.

Integrando il sorgo resistente alla siccità in sistemi basati sul mais, gli autori affermano che i produttori possono mitigare i rischi di resa indotti dal clima garantendo al contempo input nutrizionali di alta qualità, sostenendo così la viabilità economica e la sostenibilità delle imprese lattiero-casearie nelle regioni aride e semi-aride.