ETD

• Cropping systems
• long-term field experiments
• sustainability

This thesis examines the role of Long-Term Field Experiments (LTEs) in characterising the agronomic sustainability of Mediterranean rainfed cereal-based cropping systems. It combines a national database of Italian LTEs—developed to harmonise information on the experiments and their associated publications, and to assess their comparability and thematic coverage—with a multi-year analysis of differences between conventional and organic management in durum wheat and weed responses along agrometeorological and edaphic drivers. The multi-year analysis was conducted in the MASCOT (Mediterranean Arable Systems Comparison Trial) case study, located at the ‘Enrico Avanzi’ Centre for Agro-Environmental Research of the University of Pisa, using data collected from 2002 to 2016.
The database systematised information on 27 LTEs, distributed across 10 regions, and 111 associated publications, revealing a marked concentration in northern Italy and thematic coverage predominantly focused on soil chemical quality and productivity, with soil biological and physical quality and greenhouse gas emissions being less represented.
Within MASCOT, the associations linking growing degree days and cumulative rainfall to durum wheat and weed responses were strongly phase-specific and differed between management systems; crop-cycle length also highlighted trade-offs among grain yield, grain nitrogen content and weed biomass.
Soil chemical properties primarily exhibited temporal trajectories within experimental units, with declining pH and increases in total nitrogen and soil organic matter, with the increases in the latter two being more pronounced under organic management, but without corresponding persistent differences in mean levels between systems. Along edaphic gradients, pH represented the main constraint on crop performance and clay the principal buffering factor, whereas total nitrogen and soil organic matter primarily expressed potential fertility rather than effective resource availability.

La tesi esamina il ruolo dei Long-Term Field Experiments (LTEs) nella caratterizzazione della sostenibilità agronomica dei sistemi colturali cerealicoli mediterranei in asciutta, combinando un database nazionale dei LTEs italiani, sviluppato per armonizzarne le informazioni e le pubblicazioni associate e valutarne la comparabilità e la copertura tematica, con l’analisi pluriennale, condotta nel caso studio MASCOT (Mediterranean Arable Systems Comparison Trial), ubicato presso il Centro di Ricerche Agro-Ambientali “Enrico Avanzi” dell’Università di Pisa e basato sui dati raccolti nel periodo 2002–2016, delle differenze tra gestione convenzionale e biologica nelle risposte del frumento duro e delle infestanti lungo driver agrometeorologici ed edafici.
Il database ha sistematizzato 27 LTEs e 111 pubblicazioni associate, distribuiti in 10 regioni, evidenziando una marcata concentrazione nelle aree settentrionali e una copertura tematica prevalentemente orientata alla qualità chimica del suolo e alla produttività, rispetto alla minore rappresentazione della qualità biologica e fisica del suolo e delle emissioni di gas a effetto serra.
Nel MASCOT, le associazioni dei gradi giorno di crescita e della pioggia cumulata con le risposte del frumento duro e delle infestanti sono risultate fortemente specifiche per fase fenologica e differenziate tra i sistemi di gestione; la lunghezza del ciclo colturale ha inoltre evidenziato trade-off tra resa, contenuto di azoto nella granella e biomassa infestante.
Le proprietà chimiche del suolo hanno mostrato principalmente traiettorie temporali entro le unità sperimentali, con diminuzione del pH e incrementi dell’azoto totale e della sostanza organica del suolo, più marcati nel biologico per questi ultimi, senza corrispondenti differenze persistenti nei livelli medi tra sistemi; lungo i gradienti edafici, il pH ha rappresentato il principale vincolo per la coltura e l’argilla il principale fattore di buffering, mentre azoto totale e sostanza organica del suolo hanno espresso soprattutto fertilità potenziale, più che disponibilità effettiva delle risorse.