Presentazione
“Il Microbioma del Suolo: dal Biocontrollo alla Biostimolazione“

Il Microbioma del Suolo: dal Biocontrollo alla Biostimolazione

L’agricoltura intensiva, mediante l’impiego di fertilizzanti chimici e agrofarmaci ha contribuito ad accentuare il fenomeno della stanchezza dei suoli, come conseguenza della perdita di biodiversità. Il suolo conserva buona parte della biodiversità del pianeta rappresentata da batteri, funghi e microalghe svolgendo numerose funzioni utili: miglioramento della fertilità dei suoli, promozione della crescita delle piante migliorando l’assorbimento dei nutrienti, aumento dei sistemi di difesa attraverso la secrezione di metaboliti, detossificazione dei suoli e delle acque da sostanze inquinanti. Quindi la tutela della biodiversità del suolo e la riduzione degli input, pur mantenendo un’elevata produttività, è alla base della conversione da sistemi di coltivazione intensivi a sistemi sostenibili. I Microrganismi utili assumono un ruolo sempre più strategico in agricoltura, a partire dallo studio dettagliato del microbioma della rizosfera fino al vero e proprio impiego in campo di microalghe, batteri e funghi antagonisti e promotori della crescita delle piante. La conoscenza delle complesse e affascinanti relazioni tra pianta -microbioma-suolo sono alla base di questa nuovo approccio tecnico e pratico per il contrasto dei fattori abiotici e biotici. L’applicazione delle conoscenze sull’uso dei Microbioma del Suolo sia per quanto riguarda la biostimolazione delle colture sia per quanto riguarda il biocontrollo presuppone un cambio radicale di paradigma ridando importanza al suolo stesso, considerandolo come organismo vivo, e favorendo le complesse interazioni microrganismi-suolo-pianta, una partita che si svolgono nella rizosfera.

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“L’importanza del suolo negli ambienti naturali e nelle aree interne“

L’importanza del suolo negli ambienti naturali e nelle aree interne

Il suolo è considerato una risorsa unica e limitata ed è necessaria sia per la produzione degli alimenti che per il mantenimento della qualità dell’ambiente. Il degrado del suolo è dovuto a uso e gestione non sostenibili del territorio, ma anche da eventi climatici estremi, conseguenza di vari fattori di natura sociale, economica e politica. Dalle attuali tendenze demografiche e dalla crescita prevista della popolazione mondiale (che supererà i 9 miliardi di persone entro il 2050) si stima un continuo spopolamento delle aree interne ed una crescita delle megalopoli. Questo fenomeno porterà ad un aumento del 60% della domanda di cibo, foraggio e fibre entro il 2050 ed una riduzione dei suoli agricoli. La qualità del suolo è quindi necessaria ad assicurare lo sviluppo dei vegetali, una buona disponibilità di acqua ed a mantenere i servizi ecosistemici, regolando il flusso idrico e controllando i cicli biogeochimici del carbonio, azoto, zolfo e fosforo. Nell’agricoltura moderna, la sostenibilità nel gestire e nel produrre è diventata, quindi, assolutamente fondamentale per invertire la tendenza del degrado del suolo e per garantire la sicurezza alimentare mondiale, sia attuale che futura. L’ISPRA ha recentemente pubblicato un rapporto sul consumo di suolo per la valutazione del fenomeno, stimando, a livello nazionale e per le aree comunali, una perdita continua e costante di 19 ettari al giorno, nel 2021 sono stati consumati  70 km2 di suolo con nuove coperture artificiali pari ad una città di 50000 abitanti. E’ necessario quindi proteggere il suolo per contrastare i fenomeni di dissesto idraulico a causa degli effetti degli eventi meteorici intensi, sia di breve che di lunga durata. Il nostro paese è particolarmente esposto anche a fenomeni franosi, sia a causa delle caratteristiche del territorio che per l’espansione urbana e infrastrutturale.

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“Suolo, piante e microrganismi: un sistema altamente interconnesso“

Suolo, piante e microrganismi: un sistema altamente interconnesso

Il suolo è un sistema complesso nel quale interagiscono molti e diversi organismi viventi: insetti, lombrichi, nematodi, protozoi, batteri e funghi. E’ soprattutto agli organismi microscopici come batteri e funghi che si deve la decomposizione della sostanza organica e la sua trasformazione in elementi minerali nuovamente utilizzabili dalle piante. Il loro ruolo è essenziale anche per tutta una serie di processi, come la degradazione di sostanze inquinanti, la fissazione dell’azoto, l’assorbimento dei nutrienti e il mantenimento della fertilità del suolo, fondamentali per le produzioni agricole. Alcuni di questi processi sono strettamente dipendenti dalle associazioni simbiotiche che i microrganismi stabiliscono con le piante, le più importanti delle quali sono rappresentate dalla simbiosi tra batteri azotofissatori (rizobi) e radici di piante leguminose e la simbiosi micorrizica. I rizobi, termine generico per indicare tutte le specie di batteri che vivono nei noduli radicali delle leguminose, sono capaci di fissare l’azoto, cioè trasformare l’azoto, presente nell’atmosfera in forma di gas inerte, in ammonio, un elemento nutritivo che le piante utilizzano per la produzione di proteine, essenziali per la vita di tutti gli organismi, compresi gli esseri umani. I funghi micorrizici, che stabiliscono associazioni mutualistiche con le radici della maggior parte delle piante terrestri, procurano alle piante nutrienti minerali che assorbono dal terreno attraverso un’estesa rete di sottilissime ife, un vero e proprio apparato assorbente ausiliario. Le piante micorrizate mostrano una crescita più rigogliosa, dovuta al migliore stato nutrizionale, e una maggiore tolleranza agli stress biotici e abiotici, rispetto alle piante prive di simbionti fungini. Poiché alcuni studi hanno dimostrato che gli zuccheri di una pianta possono essere trasportati ad altre piante attraverso la rete sotterranea di ife, essa è stata definita “wood wide web”. Ulteriori ricerche hanno documentato che le reti micorriziche sono capaci di stabilire interconnessioni tra gli apparati radicali di piante diverse, dimostrando la loro importanza nelle complesse interazioni che stanno alla base del funzionamento degli ecosistemi.

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“Piccole ma grandi. Le microalghe: un aiuto reale per un’agricoltura eco-sostenibile“

Piccole ma grandi. Le microalghe: un aiuto reale per un’agricoltura eco-sostenibile.

Le microalghe sono organismi eucariotici fotosintetizzanti, visibili singolarmente solo al microscopio, diverse dalle macroalghe che sono invece multicellulari e visibili ad occhio nudo. Le microalghe sono in grado di adattarsi a diverse condizioni ambientali e sono presenti in tutti gli ecosistemi: habitat acquatici (acque dolci, salate e persino reflue) e terrestri (nei primissimi strati del suolo insieme agli altri microrganismi del suolo). Esse mostrano una rapida crescita in ambiente acquoso anche in condizioni ambientali avverse, sono facilmente allevabili ex situ, presentando inoltre il grande vantaggio di non essere soggette a restrizioni di tipo stagionali, di non richiedere l’utilizzo di terreni per la loro coltivazione e quindi non competere con l’agricoltura per la richiesta di terreni deputati a tale destinazione d’uso.

Ogni specie è caratterizzata da diversi profili biochimici, variabili anche in funzione delle condizioni di crescita. Di conseguenza, risulta molto variabile la loro composizione chimica e conseguentemente la loro destinazione d’uso. Infatti, le loro applicazioni sono relative a svariati settori produttivi (biocarburanti, prodotti cosmetici e farmaceutici, integratori alimentari, bioplastiche) ed oggi sono considerate una biomassa pregiata e di notevole rilevanza economica. Negli ultimi anni è stata esplorata sempre più la possibilità di utilizzarli in ambito agricolo, come biostimolanti. Diverse sono le evidenze circa le specie microalgali Chlorella vulgaris e Scenedesmus quadricauda su colture da reddito, quali: la barbabietola, la lattuga e il pomodoro. Gli studi hanno riguardato sia l’impiego di microalghe vive, sia quello dei loro estratti; dimostrando che, a livello del suolo, le due specie di microalghe, migliorano notevolmente il funzionamento biochimico dello stesso, la mobilitazione dei principi nutritivi necessari per la pianta e la maggiore crescita della stessa. Effetti stimolanti si sono riscontrati anche a livello di seme, dimostrando un effetto “priming” sulla germinazione di semi difficilmente germinabili, come quelli di barbabietola.

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“Lo sviluppo di prodotti a base di microrganismi per l’agricoltura: dal laboratorio al campo“

Lo sviluppo di prodotti a base di microrganismi per l’agricoltura: dal laboratorio al campo

Le produttività agricole sono minacciate da diversi stress abiotici (es. siccità) e biotici (es. agenti fitopatogeni) che causano gravi perdite produttive ed economiche. Per far fronte a queste problematiche una delle pratiche di uso comune è l’uso di agrochimici che portano, tuttavia, a gravi ripercussioni ambientali con effetti negativi per tutti gli esseri viventi, incluso l’uomo. In aggiunta, negli ultimi anni gli agrochimici hanno subito una forte limitazione sul mercato a causa della scarsità delle fonti naturali da cui vengono ottenuti e delle dinamiche sociopolitiche complesse, producendo un rialzo del prezzo di mercato e conseguenti investimenti economici maggiori per le aziende operanti nel settore agricolo. Una delle attività alternative all’uso degli agrochimici che può far fronte alle minacce abiotiche e biotiche è l’uso di prodotti a base di microrganismi con azione biostimolante e/o come agenti di controllo; negli ultimi anni il mercato globale ha visto un notevole sviluppo di questi prodotti che assicurano la sostenibilità e la qualità delle produzioni agricole in assenza o in forte limitazione dell’uso di agrochimici. I prodotti a base di microrganismi utilizzati in campo vengono sviluppati e hanno successo grazie alle sperimentazioni svolte in laboratorio: la scelta della fonte da cui isolare un microrganismo è essenziale per ottenere determinate proprietà biostimolanti o di biocontrollo; lo studio di determinate caratteristiche “in provetta” ci permette di sviluppare un formulato finale adatto alle esigenze richieste in campo; la combinazione di diversi ceppi in un singolo formulato e sperimentazioni preliminari in condizioni controllate e in campo aperto permettono di creare consorzi con attività ad ampio spettro e con la capacità di adattamento a diversi scenari pedoclimatici. Il laboratorio, pertanto, è la base essenziale per lo sviluppo di prodotti a base di microrganismi per l’agricoltura.