Alternative orchard floor management practices in the tree row

Orchard floor management in the tree row largely depends on chemical herbicides and soil tillage, and resulted in declining orchard biodiversity, soil quality, and proved to be detrimental to orchard sustainability. However, it can be restored by practicing more sustainable alternatives strategy either single or integrated. The practice should support covered soil with either spontaneous or selected living species in the tree row, as they can play a vital role in agroecosystem services and biodiversity improvement in the fruit orchard. In the first study, two integrated mechanical approaches; integrated mowing (mower and brush or disc) and integrated tillage (blade weeder and integrated mowing), were compared with the standard herbicide system in two commercial apple and peach orchards in Marche region (Italy). Orchard biodiversity (soil coverage, species number and biomass production), soil quality (organic matter and nitrogen content), tree growth, fruit yield and quality were measured. Overall, both integrated practices demonstrated approximately 82%, 91% and 113% more species diversity, soil coverage, and weed biomass production, respectively, than the herbicide systems. Integrated mowing had a non-significant effect on soil organic matter and N availability; however, an improvement was noticed while maintained a balance in soil N status by reducing nitrate leaching. No negative effect was found on tree growth, tree physiological constituents, fruit yield, and quality. The average costs associated with chemical weed control were 66.5% and 72% lower, respectively, compared to integrated tillage and integrated mowing. However, the government subsidies provided to the orchardists to encourage sustainable management practices were able to offset such additional costs. In the final study of the thesis, two selected living mulching species: Alchemilla vulgaris and Mentha piperita were compared with a mixture of natural vegetations with mowing (control) in an experimental organic apple orchard in Skierniewice, Poland. Both selected living mulches suppress weeds and enhance orchard biodiversity by producing 42.5% more dry biomass, 29% more species number, and 33% more soil coverage, compared to mowed plots. Apple leaf chlorophyll index and nutrient content were higher in selected living mulches plots than in control. In addition, they produced 30–46% higher apple root dry weight density (RDWD), while other root morphological traits such as root length (RL), root surface area (RSA), root diameter (RD), and root volume (RV) did not differ. These results suggest that the selected living mulching species can improve orchard biodiversity remarkably without impairing tree physiological constituents and root activity.

La gestione del suolo nel sottofila del frutteto dipende in gran parte dall’uso di erbicidi chimici e dalle lavorazioni e questo concorre al declino della biodiversità e della qualità del suolo, e infine risulta dannosa per la sostenibilità della coltivazione. Tuttavia, il declino del suolo può essere contrastato praticando strategie alternative più sostenibili, singole o integrate. La gestione dovrebbe mantenere il suolo coperto nel filare degli alberi con specie viventi spontanee o selezionate per il loro ruolo vitale nei servizi dell'agroecosistema e nel miglioramento della biodiversità nel frutteto. Nel primo studio, due approcci meccanici integrati, la falciatura integrata (falciatrice e spazzola o disco) e la lavorazione integrata (sarchiatrice a lame e falciatura integrata), sono stati confrontati con il sistema gestito con erbicida standard in due frutteti commerciali di melo e pesco nelle Marche (Italia). Sono state misurate biodiversità del frutteto (copertura del suolo, numero di specie e produzione di biomassa), qualità del suolo (materia organica e contenuto di azoto), crescita degli alberi, resa e qualità dei frutti. Nel complesso, entrambe le pratiche integrate hanno dimostrato rispettivamente circa l'82%, il 91% e il 113% in più di diversità di specie, copertura del suolo e produzione di biomassa infestante rispetto al sistema gestito con erbicida. La falciatura integrata ha avuto effetti non significativi sulla sostanza organica del suolo e sulla disponibilità di azoto; tuttavia, è stato notato un miglioramento dell’equilibrio nel contenuto di azoto del suolo con riduzione del rischio della lisciviazione dei nitrati. Non è stato riscontrato alcun effetto negativo sulla crescita e sulla fisiologia degli alberi né sulla resa e sulla qualità dei frutti. I costi medi associati al controllo chimico delle infestanti sono stati rispettivamente del 66,5% e del 72% inferiori rispetto alla lavorazione integrata e alla falciatura integrata. Tuttavia, i sussidi forniti ai frutticoltori per incoraggiare pratiche di gestione sostenibile sono stati in grado di compensare tali costi aggiuntivi. Nello studio finale della tesi, sono state realizzate pacciamature viventi con due specie selezionate: Alchemilla vulgaris e Mentha piperita a confronto con la vegetaziona naturale sfalciata regolarmente (controllo) in un meleto biologico sperimentale a Skierniewice, in Polonia. Entrambi le pacciamature viventi selezionate hanno soppresso le erbe infestanti e migliorato la biodiversità del frutteto producendo il 42,5% in più di biomassa secca con il 29% in più di specie (numero) e il 33% in più di copertura del suolo, rispetto agli appezzamenti falciati. La clorofilla e il contenuto di nutrienti nelle foglie di melo sono risultati più elevati negli appezzamenti con pacciamatura viva selezionata rispetto al controllo. Inoltre, hanno prodotto una densità del peso secco delle radici di melo (RDWD) superiore del 30-46%, mentre altri tratti morfologici delle radici come la lunghezza della radice (RL), l'area della superficie della radice (RSA), il diametro della radice (RD) e il volume della radice (RV) non sono stati modificati in modo significativo. Questi risultati suggeriscono che le specie utilizzate per la pacciamatura vivente possono migliorare notevolmente la biodiversità del frutteto senza compromettere la produttività degli alberi e l'attività delle radici.