project - EIP-AGRI Operational Group

Efficacy of vineyard ecosystem as Carbon sink: the case study of the Piacenza area
Efficacia dell’ecosistema vigneto come sequestratore di carbonio: la casistica delle Terre Piacentine - VinCapTer

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Completed | 2017 - 2020 Italy
Completed | 2017 - 2020 Italy
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Objectives

VinCapTer project aims to assess vineyard's capacity to stock atmospheric Carbon in grapevine organs and soils in the Piacenza area. General aim is the evaluation of vineyard's net Carbon balance (tC ha-1year-1) as a function of soil environments, floor management and vigor. Guidelines for sustainable vineyard management in the study area will be the final output of the project.The project pursues an overall evaluation of vine and soil potential role as C-Stock elements in order to identify soil management practices increasing environmental and economical sustainability in vineyard.

Objectives

Il progetto VinCapTer è finalizzato alla definizione della potenzialità dei vigneti piacentini di stoccare carbonio atmosferico negli organi vegetali della vite e nel suolo. Obiettivo generale del Piano e del GOI costituendo è determinare il bilancio netto di C dell’ecosistema vigneto (t C ha-1 anno-1) in presenza di variabilità indotta da diversi ambienti pedologici e tecniche di gestione del suolo.

Activities

1)monitoring of C-sequestration in representative vineyards and soils; 2)evaluation of vineyard C-stock depending on different floor management; 3)study of cover-crops and vigor effects on soil organic matter and vine performance; 4)LCA of grape production and definition of guidelines for developing a C-sequestering sustainable viticulture

Activities

1) monitoraggio del sequestro di carbonio nel suolo delle Terre Piacentine; 2)valutazione dello stock di Carbonio nel vigneto in funzione della gestione del suolo; 3)valutazione dell’impatto dell’inerbimento e della diversa vigoria sul tenore di sostanza organica nel suolo e sulle caratteristiche vegeto-produttive della vite 4) Life Cycle Assessement (LCA) dei modelli gestionali e definizione di buone pratiche di gestione del suolo vitato anche in funzione del sequestro di carbonio.

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014IT06RDRP003 Italy - Rural Development Programme (Regional) - Emilia-Romagna
Emplacement
Main geographical location
Piacenza

€ 199017.58

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

Ressources

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10 Practice Abstracts

Final results IV

LCA analysis (Life Cycle Assessment) applied to different vineyard soil management strategies has shown that Carbon Footprint is more influenced by vineyard floor management rather than by agrochemicals production. Emissions deriving from the use of N-fertilizers (in the considered year only used in one farm) impact, in particular, acidification and eutrophication. Spontaneous grassing has shown a lower impact on a per hectare base when compared to inter-row tillage; a result that is mainly due to a 30% lower fuel consumption. However, the lower production associated with spontaneous grassing leads to a reversal of the results when the considered reference unit is yield.

Risultati finali IV

L’analisi della LCA applicata a diversi sistemi gestionali del vigneto ha evidenziato come l’impronta carbonica sia fortemente influenzata dalle emissioni di CO2 che derivano dalle operazioni colturali (gasolio) e, in misura minore, dalla produzione degli agrofarmaci. Le emissioni che derivano dall’utilizzo dei fertilizzanti azotati, che, nell'annata agraria considerata, sono presenti solo in una azienda, impattano, in particolare sulla acidificazione ed eutrofizzazione. L’inerbimento spontaneo presenta minori impatti per ettaro rispetto alla lavorazione dell’interfilare imputabili essenzialmente  ai minori consumi di combustibile che sono diminuiti mediamente del 30%. Tuttavia la minore produzione associata all'inerbimento spontaneo conduce a un capovolgimento dei risultati quando l’unità di riferimento considerata è l’uva prodotta.

Final results III

A study carried out in the “Terre Argillose della Val Tidone” soil context demonstrated as within-field variability significantly affects both the vegetative and yield performances of Barbera grapevines. When compared to “Low vigour”, "High vigour" zones showed higher crop load and must acidity, reduced total soluble solids, anthocyanins and phenolic concentration in grapes. Moreover, high vigour areas were associated to higher dry matter accumulation in grapevine organs. Net annual C sequestration of a mature Barbera vineyard varied between 4.60 and 8.58 t CO2eq ha-1 depending on vigour level.

A research performed in the “Terre rosse antiche” soil context (Tidone Valley, Colli Piacentini wine district) demonstrated that spontaneous grassing exerts an excessive competition to the detriment of grapevine vigour and yield even though coupled with better fruit ripening. Adoption of innovative low-competition techniques such as “alternate tillage every second row” has mitigated yield decrease while “winter cover-crops” increased crop load and slightly reduced sugar concentration, YAN, anthocyanins, and total phenolics in grapes. Winter cover-crops, therefore, may represent a solution for facing climate-change related issues in viticulture. Specific agronomic management as well as autumn-spring rainfall may affect biomass production and, in turn, potential C-stock.

Risultati finali III

La variabilità intra-parcellare influenza le performance vegeto-produttive della vite e la composizione dell’uva. In zone di elevata vigoria si ha un maggiore potenziale di accumulo di sostanza secca negli organi della vite e nel cotico rispetto alle zone di basso vigore. Con riferimento a un vigneto di Barbera coltivato nel contesto delle Terre argillose della Val Tidone e caratterizzato da marcata variabilità intraparcellare, il sequestro netto di C annuale è stato quantificato in misura variabile tra 4.60 e 8.58 t CO2eq/ha in funzione del livello di vigoria con una frazione fissata negli organi permanenti compresa tra 0.69 e 1.26 t CO2eq/ha.

L’inerbimento spontaneo, nel contesto delle Terre rosse antiche, esercita una competizione eccessiva a discapito delle performance vegeto-produttive della vite anche se tale riduzione di resa è accompagnata da una maturazione più completa. Il ricorso a tecniche meno competitive quali la lavorazione a filari alterni ha attenuato la flessione produttiva mentre l’inerbimento temporaneo autunno-primaverile ha permesso di mantenere buoni livelli produttivi associati a valori intermedi di concentrazione zuccherina, APA, antociani e polifenoli totali. L’inerbimento autunno-primaverile, pertanto, sembra meglio adattarsi alle mutate condizioni climatiche. Tuttavia, l’adeguata gestione agronomica (es. corretta epoca di semina) e la piovosità autunno-primaverile ne condizionano la produzione di biomassa e il potenziale stock di C.

Final results II

Comparing between-row tillage and spontaneous grassing led to differential results depending on soil type. This highlights the importance of varying vineyard floor management according to soil type towards desired canopy growth, yield and fruit composition. In Tidone Valley conversion from spontaneous grassing to soil tillage primarily promoted canopy growth with a milder impact on yield. Our results confirm the role of spontaneous grassing in promoting the ripening of Barbera grapes. This effect was more evident in “Terre rosse antiche” than in “Terre Argillose of Val Tidone” soils. Contrariwise, when establishing spontaneous grassing in traditionally cultivated vineyards from Trebbia Valley differential responses were registered at the end of the 3 year trial as described by an overall canopy weakening. Finally, this study showed how viticulture can significantly contribute to carbon sequestration and the containment of CO2 emissions. Results show that a Barbera vineyard from Colli Piacentini can store 4.67 to 7.10 t CO2eq ha-1 year-1 with 1 t CO2eq ha-1 fixed in the permanent organs of the vine. This balance was assessed to be different according to i) floor management, cover crop biomass is an active part of carbon sequestration, and ii) soil type that can differentially affect grapevine performances.

Risultati finali II

Dal punto di vista agronomico, il confronto tra lavorazione e inerbimento spontaneo dell’interfilare ha sortito effetti differenti a seconda del contesto pedologico sottolineando l’importanza della diversificazione delle operazioni di gestione del suolo in funzione della unità pedologica al fine di raggiungere gli obiettivi vegeto-produttivi prefissati e la composizione desiderata dell’uva anche in funzione del target enologico. Lo studio ha evidenziato come la viticoltura possa contribuire significativamente al sequestro di carbonio e al contenimento delle emissioni di CO2 dimostrando come un vigneto di Barbera dei Colli Piacentini possa stoccare mediamente tra le 4,67 e le 7,10 t CO2eq/ha anno di cui 1 CO2eq/ha fissata negli organi permanenti della vite. Tale bilancio è risultato evidentemente differente in funzione della variabilità pedologica e della gestione del suolo essendo il cotico parte attiva nel processo di sequestro di carbonio.

Final results I

Vineyards from Colli Piacentini show low soil organic matter content in line with what has been described in several Mediterranean areas. VinCapTer results showed how variable is spatial distribution of soil organic matter highlighting criticalities related to SOM monitoring. This variability is due both to natural reasons (soil formation processes and geological origin of a given site) and to anthropogenic operations related to the annual vineyard management as well as to the pre-planting operations (i.e. digging, levelling, and ploughing). Soil organic matter content is very much affected by vineyard floor management and spontaneous or seeded grassing determines the organic substance content to increase in the first 15 cm. Vineyard floor management play a crucial role also in terms of carbon stock within the first 15 to 30 cm depth. Contrariwise, depth of geological substrate is the main driver affecting C-stock in the 30 to 100 cm layer. Potential C-stock of the first meter of soil in vineyards from Colli Piacentini area depends on soil variability at both regional and single-block scale, as well as soil management practices. Preliminary results from Colli Piacentini vineyards show a potential C-stock in the first meter of soil varying between 60 and 150 t/ha.

Risultati finali I

I suoli della viticoltura piacentina siano caratterizzati da scarsi contenuti di sostanza organica in linea con quanto descritto per numerosi paesi mediterranei. I risultati hanno evidenziato la complessità e l'eterogeneità spaziale del contenuto di sostanza organica imputabile sia a cause di origine naturale (pedologenesi e origine geologica del sito) sia a interventi antropici legati alla gestione ordinaria del vigneto nonché alle operazioni preliminari all’impianto. Il contenuto di sostanza organica è infatti condizionato dalla gestione del suolo poichè l’inerbimento o la copertura vegetale determinano un aumento di sostanza organica nei primi 15 cm. 

La capacità del suolo di stoccare carbonio entro i primi 15 -30 cm del profilo è determinata dalla gestione del suolo (inerbito, lavorato, cover crop) mentre, negli strati compresi tra 30 e 100 cm è maggiormente connessa alla profondità in cui si rileva il substrato geologico che determina il volume del suolo in grado di stoccare carbonio. La capacità di stoccaggio del primo metro dei suoli vitati della collina piacentina è quindi determinata dalla variabilità pedologica valutata sia su scala regionale sia a livello intra-parcellare nonché dalla modalità di gestione del suolo. I risultati preliminari evidenziano un potenziale stock di C nel primo metro di suolo dei vigneti piacentini compreso tra 60 e 150 t/ha.

The integration of the outcomes from previous actions and specific analyses of economic impacts of different floor management will result in guidelines for soil-specific C-stock management. The success of this output will be strongly related to the partners’ ability to working together, testing, verifying and sharing the collected data. Guidelines should be validated by the participants to the OG and will be presented to local farmers at the end of the project. Field visits will be planned and suggestions to ongoing activities will be useful for improving the guidelines elaboration. A thematic cartography illustrating pedological macro-environments will be realized for the Colli Piacentini wine district. The OG will indicate the best floor management solutions enhancing the C-stock capacity in vineyard.

I risultati ottenuti dalle azioni precedenti, integrati con una specifica analisi degli impatti delle tesi analizzate sulla gestione economica del vigneto permetteranno di portare a sintesi gli esiti delle attività condotte nella redazione di Linee Guida per una gestione agronomica del suolo C-sequestrante nella viticoltura della provincia di Piacenza, in funzione delle Terre.  La bontà del risultato finale sarà determinata dalla capacità di lavorare collegialmente, testando e verificando i dati raccolti in campo nei territori di pertinenza delle aziende agricole associate per condividere e quindi definire, le migliori tecniche di gestione agronomica dei terreni vitati. Le linee guida dovranno essere validate dalle aziende agricole e dagli enti partecipanti al GO e verranno messe a disposizione dei viticoltori esterni al GOI al termine del progetto. Saranno organizzate apposite escursioni, a cui parteciperanno i referenti del GOI, presso le aziende In tali momenti il gruppo di lavoro si potrà confrontare con l’obiettivo di definire tali Linee Guida. A supporto dell’azione si prevede l’elaborazione di apposita cartografia che illustri i macro ambienti pedologici della vitivinicoltura delle suddette aree. Per ciascun ambiente, il GOI descriverà le pratiche agronomiche consigliabili per favorire il sequestro di carbonio.

In this action the evaluation of inputs and environmental impacts of vineyard floor management will be carried out through LCA (Life Cycle Assessment ISO 14040) methodology. Database on vineyards’ management and performance will be composed by: 1. information collected through the enquiry set up in "action 1"; 2. experimental data collected as part of field activities. LCA analysis will be carried out in each farm associated to the OG and based on both floor management strategies ("bare soil" and "cover crop"). Due to different pedological origin characterizing experimental plots, the study will also include some comparison among different sites. In case of farms involved in Action 4, the LCA analysis will be also applied to different floor management strategies and vigor classes in order to assess their carbon footprint. The main impacting elements on carbon balance will be identified in order to define improving scenarios aiming to maximize vineyard sustainability. In order to avoid any interference with previous soil management, analysis will be carried out during the 2nd season from the beginning of the project.

In tale fase verranno valutati gli input e gli impatti ambientali delle tesi gestionali valutate nelle precedenti azioni attraverso metodologie quale l'LCA (Life Cycle Assessment) codificata dalla norma ISO 14040. Le informazioni gestionali e di performance del vigneto saranno raccolte sia attraverso il questionario predisposto nell'azione 1, sia attraverso la raccolta dei dati sperimentali durante lo svolgimento delle azioni preposte. L’analisi LCA verrà svolta in tutte le aziende partner, per ciascuna delle tesi “inerbito” e “lavorato”. Tenuto conto che le aziende si trovano in ambienti pedologici differenti e coltivano differenti vitigni, i confronti potranno essere effettuati anche comparando le tesi in modo incrociato fra le aziende. Nelle aziende coinvolte nell’azione 4, la LCA verrà valutata anche per alcuni confronti tra differenti tecniche di gestione agronomica del suolo e situazioni di differente vigoria  sulla base della loro impronta carbonica. Sarà possibile anche individuare nel dettaglio le voci di gestione che maggiormente incidono in tale bilancio al fine di definire scenari di miglioramento volti alla massimizzazione della sostenibilità del vigneto. Le analisi faranno riferimento ad un’annata viticola rappresentativa, che sarà quella relativa al 2° anno di attività, in modo da evitare eventuali effetti di transizione rispetto a modalità gestionali pre-esistenti.

The task aims to assess: a. the effects of different vineyard floor management on Net Carbon Stock (NCS) as a function of the following treatments: bare soil through continual cultivation, permanent native cover crop, bare soil through continual cultivation every second row, permanent sown cover crop; temporary sown cover crop every second row; b. vigor class (high and low). The biomass produced during growing season will be measured. Outcomes will allow assessing the vineyard C-Stock potential under different vineyard floor management strategies and vigor conditions.

A completamento degli obiettivi già citati nelle precedenti azioni verranno valutati:a)gli effetti della gestione del suolo sul sequestro netto di Carbonio (SNC) in relazione alla tipologia di inerbimento (lavorazione totale, inerbimento spontaneo, inerbimento spontaneo a file alterne, inerbimento artificiale, semina autunnale a filari alterni); b)la classe di vigore (alto e basso vigore). Durante tale azione verranno svolte le valutazioni della biomassa prodotta dalla vite durante la stagione vegetativa. I risultati permetteranno di valutare il potenziale stock di carbonio in presenza di differenti tipologie di gestione del vigneto e di caratteristiche differenti delle viti stesse.

In order to evaluate the effects of different floor management on vineyard Net Primary Production (NPP), carbon stored in biomass will be assessed in each representative site and farms associated to the OG. The evaluation will compare the two following treatments: "bare soil through continual cultivation" and "permanent cover crop". NPP will be assessed by summing the above and below ground biomass as divided in 4 principal categories 1. biomass resulting from periodic mowing in the cover cropped treatment. 2. biomass associated to leaves (at fall) and annual wood (at winter pruning). 3. biomass stored in perennial woody organs and roots. 4. biomass stored in bunches. Outcomes will allow to understand vineyard C-stock capacity and relationships existing between agronomical and enological performance.

Al fine di valutare l'effetto di differenti modelli di gestione del suolo sulla produttività netta primaria (PNP) nel vigneto verranno quantificate e stimante, in ciascuno dei cinque siti rappresentativi delle aziende del GOI, la quantità di carbonio fissata nella biomassa prodotta dal vigneto nelle delle tesi "suolo lavorato" e "suolo inerbito". Il valore totale di PNP, dato dalla somma delle componenti sopra-suolo e radicale, verrà ripartito nelle quattro voci  principali: 1) biomassa prodotta dagli sfalci periodici del cotico erboso nelle tesi "inerbite"; 2) biomassa prodotta dalla vite costituita da foglie autunnali in abscissione e sarmenti di potatura; 3) biomassa accumulata negli organi legnosi permanenti della vite e nelle radici; 4) biomassa accumulata nei grappoli. I risultati permetteranno di individuare le potenzialità del vigneto e le relazioni fra performance agronomiche ed enologiche della vite e potenziale stoccaggio di carbonio. 

Based on the OG network, the action aims to produce a quali-quantitative analysis of soil Carbon content considering two different floor management strategies ("bare soil" and "cover crop"). Systematic sampling will be carried out for describing the main soil properties as well as for implementing the Soil Regional database. Chemical analysis are scheduled at the beginning and at the end of the project in order to assess the effects of different floor management on soil carbon content in surface and deep layers as well as the its C-stock capacity.

Obiettivo dell'azione è quello di effettuare analisi quali-quantitative del contenuto di carbonio dei suoli dei siti rappresentativi all'interno delle aziende del GOI in presenza di due differenti tecniche di gestione del suolo (inerbimento e lavorazione) In particolare verranno svolti campionamenti sistematici dei suoli al fine di delinearne le principali caratteristiche, andando anche a implementare il lavoro già svolto finora dalla Regione Emilia-Romagna. Le analisi saranno svolte all'inizio del progetto e al suo termine per poter valutare gli effetti delle differenti gestioni sul contenuto di carbonio in superficie e in profondità e il potenziale di stoccaggio.

The action aims to: 1) planning field trials and data collection; 2) produce an exhaustive literature review on net vineyard ecosystem productivity and carbon stocked in the grapevine, in the soil as well as in the cover crops aiming to improve knowledge on project topics. 3) describing vineyard floor management at the beginning of the project in order to create a database that will be used as part of subsequent LCA. Data will be collected by specific questionnaires and outcomes will be used to delineate effective soil management practices for an improved carbon stock in vineyard.

L'azione persegue tre obiettivi principali: 1) organizzazione delle attività in vigneto ponendo l'attenzione alla scelta delle tempistiche di avvio delle prove sperimentali e raccolta dati. 2) redazione di uno stato dell’arte esaustivo relativo alla determinazione della produttività netta dell'ecosistema vigneto e dello stoccaggio di carbonio stoccata nella vite, nel suolo e nella biomassa del cotico erboso al fine di validare e aumentare le conoscenze dei partner scientifici sulla tematica del progetto. 3) raccolta dei dati riferiti al tempo zero sulla gestione del vigneto al fine di creare un database utile alla valutazione dell'LCA. La raccolta avverrà tramite sopralluoghi aziendali e questionari appositamente definiti. I risultati di tale azione sono finalizzati al corretto svolgimento delle attività di progetto con l'obiettivo di ottenere così risultati efficaci per la delineazione delle linee guida per la gestione del vigneto carbonio sequestrante.

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Contacts

Project coordinator

  • Università Cattolica del Sacro Cuore

    Project coordinator

Project partners

  • Azienda Agricola La Pagliara

    Project partner

  • Azienda Agricola Tenuta Borri di Andrea Pradelli

    Project partner

  • Azienda Vitivinicola I Salici

    Project partner

  • Azienda Vitivinicola Malvicini Paolo

    Project partner

  • CRPA - Centro Ricerche Produzioni Animali

    Project partner

  • I.Ter. Società Cooperativa

    Project partner

  • Società Agricola Tenuta Pernice

    Project partner