Il riso trapiantato in pozze (Oryza sativa L.) seguito dal grano coltivato in modo intensivo (Triticum aestivum L.) (R-W) è il sistema di coltivazione predominante e l'ancora di salvezza per miliardi di persone nell'Asia meridionale. La coltivazione del sistema R-W richiede elevate quantità di acqua, nutrienti ed energia, con conseguente aumento dei costi di produzione e aumento delle emissioni di gas serra. Ci sono anche crescenti preoccupazioni per la stagnazione o il declino della resa nel sistema R-W, con un aumento dell'impronta ambientale. Pertanto, la sostenibilità del sistema R-W nell'Asia meridionale, in particolare nelle pianure indo-gangetiche nordoccidentali (IGP), è stata messa in discussione e fortemente dibattuta. Sulla base dei risultati della letteratura sottoposta a revisione paritaria, questa revisione mira a identificare i problemi di insostenibilità e le lacune della ricerca nel sistema R-W e proporre possibili soluzioni per mitigare tali problemi e interventi tecnologici per colmare le lacune della ricerca. Tra i problemi di insostenibilità individuati dalla revisione vi sono il calo della produttività delle colture, dell'acqua e del suolo, il deterioramento della salute del suolo, le emissioni di gas a effetto serra dovute alla lavorazione intensiva e alla combustione dei residui, l'innalzamento dei livelli delle acque sotterranee e lo spostamento della flora infestante e lo sviluppo della resistenza agli erbicidi nelle raccolti. Potenziali soluzioni o interventi tecnologici per mitigare i problemi di insostenibilità includono tecnologie di conservazione delle risorse (RCT) come la gestione dei residui di riso, la lavorazione ridotta, il livellamento laser del terreno, la programmazione dell'irrigazione basata sul potenziale matriciale del suolo, il trapianto ritardato del riso, la coltivazione su aiuole sopraelevate permanenti, la semina diretta riso (DSR), trapianto meccanico di riso e diversificazione colturale con legumi. Questi interventi hanno il potenziale per ridurre l'impronta energetica, idrica e di carbonio (C) del sistema R-W. La ritenzione dei residui di riso con Happy Seeder e l'adozione della lavorazione zero (ZT) per l'impianto del grano hanno ridotto significativamente l'impronta ambientale, con un aumento del sequestro di C nel suolo dovuto all'aggiunta di grandi quantità di input di C mediato dalla pianta. La pacciamatura dei residui ha contribuito ad aumentare la lunghezza delle radici del grano di circa il 25% e la densità della lunghezza delle radici di circa il 40% sotto i 15 cm di profondità, rispetto all'assenza di pacciamatura. L'Happy Seeder ha risparmiato circa il 30% dell'acqua di irrigazione grazie alla riduzione dell'evaporazione del suolo di circa 42-48 mm grazie alla pacciamatura dei residui. La coltivazione delle colture su aiuole rialzate permanenti consuma meno energia e si traduce in un'efficienza dell'uso dell'acqua superiore di circa il 7,8-22,7%, ma la produttività delle colture a lungo termine potrebbe risentirne a causa della ridotta crescita delle radici sui letti. Il riso trapiantato pozzanghera (PTR) stabilito durante la lavorazione umida, tuttavia, può ridurre le perdite di percolazione dell'acqua del 14-16% e la domanda di acqua della coltura di circa il 10-25% e forma una padella dura nell'aratro del terreno (7-10 cm) strato a causa della maggiore densità apparente del suolo. Il ristagno idrico sotto PTR continuamente allagato è la principale fonte di emissioni di metano con gravi implicazioni ambientali. Le emissioni di metano dal riso allagato possono aumentare il potenziale di riscaldamento globale del 18,1-27,6% rispetto al riso allagato a intermittenza con più aerazioni. La lavorazione convenzionale può favorire la germinazione delle infestanti erbacee nel frumento, mentre le infestanti a foglia larga aumentano in condizioni di lavorazione zero. La lavorazione zero con carico di pacciame ha conservato ~ 4,0% in più di umidità grazie a ~ 2,3% in meno di temperatura del suolo ed evaporato ~ 27,6% in meno rispetto alla lavorazione convenzionale. Il trapianto ritardato di riso con varietà di breve durata ha il potenziale di risparmiare fino a ~140 mm di acqua di irrigazione nelle aree semiaride delle IGP nordoccidentali. Sebbene il DSR avesse un potenziale di rendimento inferiore rispetto al PTR, ha risparmiato circa il 50% di acqua per l'irrigazione. La tecnologia di livellamento laser del terreno ha consentito di risparmiare circa il 30% di acqua per l'irrigazione e circa il 25% di elettricità e ha avuto un vantaggio in termini di rendimento di circa il 4%, rispetto al PTR su campi non livellati. Il riso trapiantato meccanicamente ha avuto una maggiore resa in grani e un maggiore risparmio idrico rispetto al trapianto manuale o al DSR. La revisione dimostra che una singola tecnologia potrebbe non essere applicabile ovunque e sarebbero necessari approcci integrati con i molteplici criteri - produttività, economia, energia e sostenibilità ambientale - per affrontare i problemi di insostenibilità del sistema R-W degli IGP NW. È necessario chiarire e diffondere vari RCT specifici per sito e contesto appropriati per la regione per affrontare i problemi di insostenibilità e le sfide del sistema. Tecnologie di produzione di R-W sostenibili con ridotte impronte di acqua, energia e C sono necessarie per una maggiore produttività idrica ed energetica e sequestro di C per gli IGP nordoccidentali dell'Asia meridionale.
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