Phosphorus fertilization, soil phosphorus availability and grain yield of durum wheat (Triticum durum Desf.) and maize (Zea mays L.) under no-tillage and reduced tillage conditions

The body of the thesis includes three manuscripts based on researches carried out during the period of PhD: The first chapter is a Systematic Review entitled: “Phosphorus fertilization and soil phosphorus availability in no-tillage systems: a systematic review with a focus on wheat crops”. The review aims to enlarge our understanding of phosphorus behavior in no-tillage systems, to maximize its use efficiency and diminish its environmental losses, with a focus on wheat crops. The data show: (i) an increasing trend of publications over recent years with a non-homogenous distribution of case studies; (ii) studies on soil phosphorus availability in no-tillage wheat systems can produce uncertainties and contrasting data, which are also strongly context dependent; (iii) long-term studies are necessary to fully characterize phosphorus dynamics in no-tillage wheat systems; (iv) site-specific calibration of phosphorus fertilization is necessary to avoid over- or under-fertilization; and (iv) there is the need for future studies to be directed toward alternative forms of organic fertilization. The second chapter is a full research manuscript entitled: “Phosphorus fertilization, soil phosphorus availability and grain yield of durum wheat under no-tillage conditions”. A two year experiment was carried out to investigate the effects of two different phosphorus fertilizers (humic-complexed phosphate and triple superphosphate) under Mediterranean and no-tillage conditions on i) soil phosphorus availability, ii) dry matter and dry matter translocation iii) phosphorus use efficiency and iv) grain yield and grain components of durum wheat. The third chapter is a full research manuscript entitled: “Phosphorus fertilization, soil phosphorus availability and grain yield of maize under reduced tillage conditions”. The objectives of this research are i) evaluate the soil phosphorus availability conferred by different fertilizer rates under two different type of fertilizers, ii) study the plants architecture and iii) evaluate the differences in grain yield to identify the best rate and type of phosphorus fertilizer, to ensure high production and a better sustainability.

Il corpo della tesi comprende tre manoscritti basati su ricerche svolte durante il periodo di dottorato: Il primo capitolo è una systematic review dal titolo: “Phosphorus fertilization and soil phosphorus availability in no-tillage systems: a systematic review with a focus on wheat crops”. Lo studio mira ad ampliare la nostra comprensione del comportamento del fosforo in condizione di non lavorazione, per massimizzare la sua efficienza d'uso e diminuire le sue perdite ambientali. I dati mostrano: (i) una crescente tendenza delle pubblicazioni negli ultimi anni con una distribuzione non omogenea di casi studio; (ii) gli studi sulla disponibilità di fosforo nel suolo possono produrre incertezze e dati contrastanti, anch'essi fortemente dipendenti dal contesto; (iii) sono necessari studi a lungo termine per caratterizzare pienamente la dinamica del fosforo su frumento in condizioni di non lavorazione del terreno; (iv) è necessaria una giusta calibrazione sito specifica del fertilizzante fosfatico per evitare sovra o sotto fertilizzazione; e (iv) vi è la necessità di indirizzare studi futuri verso forme alternative di fertilizzazione organica. Il secondo capitolo è un manoscritto completo di ricerca dal titolo: “Phosphorus fertilization, soil phosphorus availability and grain yield of durum wheat under no-tillage conditions”. È stato condotto un esperimento di due anni per studiare gli effetti di due diversi fertilizzanti fosfatici (fosfato complessato con acidi umici e perfosfato triplo) in condizioni di non lavorazione su i) disponibilità di fosforo nel suolo, ii) sostanza secca e traslocazione di sostanza secca iii) uso efficiente del fosforo iv) resa in granella e componenti del grano duro. Il terzo capitolo è un manoscritto dal titolo: “Phosphorus fertilization, soil phosphorus availability and grain yield of maize under reduced tillage conditions”. Gli obiettivi di questa ricerca sono i) valutare la disponibilità di fosforo nel suolo conferita dai diversi tassi di fertilizzazione attraverso due diversi tipi di fertilizzanti, ii) studiare l'architettura delle piante e iii) valutare le differenze nella resa di grano per identificare il miglior quantitativo e la migliore tipologia di fertilizzante, per garantire un'elevata produzione e una migliore sostenibilità.