Salvaguardare la biodiversità microbiologico del suolo Corato 17 giugno 2016 Enovitis in Campo

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1 Salvaguardare la biodiversità microbiologico del suolo Corato 17 giugno 2016 Enovitis in Campo Healthy Soils for a Healty Life Suoli sani per una vita sana Benedetti A. Canfora L. Consiglio per la Ricerca in Agricoltura e l Analisi dell Economia Agraria, Centro di Ricerca per lo studio delle relazioni tra Pianta e Suolo (CREA-RPS), Roma, Italy

2 Logo2015 International Yearof Soils La sfida del terzo millennio è il contrasto alla povertà, l azzeramento della fame e della insicurezza alimentare. La salute del suolo è la base per la sicurezza alimentare E stato stimato che il 95 % delle produzioni alimentari deriva direttamente o indirettamente dal suolo

3 KEY FACTS La carenza di anche uno solo dei 15 nutrienti richiesti per la crescita delle piante può costituire un fattore limitante alle produzioni Per la formazione di 1 cm di suolo possono essere necessari anche 1000 anni

4 KEY FACTS Nel 2050 le produzioni agricole dovranno incrementare del 60% per sfamare globalmente la popolazione mondiale Il 33% dei suoli è da moderatamente a molto degradato a causa dell erosione, carenza di nutrienti, acidificazione, salinizzazione, compattazione ed inquinamento chimico

5 KEY FACTS Nella maggior parte dei paesi sviluppati c è spazio per una piccolissima espansione dei suoli destinati all agricoltura Nei paesi in via di sviluppo invece più del 70 % dei suoli ha problemi di fertilità

6 Definizione di fertilità biologica La fertilità biologica di un suolo può essere definita come la quantità di organismi viventi nel suolo ed il loro potenziale di attività. E rappresentata dal grado di fertilità cheunsuoloriesceadesprimerenei confronti dei cicli biogeochimici degli elementi chimici e del metabolismo degli elementi nutritivi del suolo nei confronti del sostegno alla pianta. E fortemente correlata al quantitativo di sostanza organica presente ed al suo livello di stabilità nonché al livello di biodiversità

7 Microrganismi Risorse genetiche microbiche del del suolo

8 Quali possono essere le cause di perdita di fertilità biologica? Pressioni Erosione Perdita di sostanza organica e fertilità Frane Cementificazione Salinizzazione Compattazione Inquinamento Perdita di biodiversità

9 La conservazione del suolo è messa sotto pressione da: Pressioni Erosione Perdita di sostanza organica e fertilità Frane Cementificazione Salinizzazione Compattazione Inquinamento ecosistema suolo Perdita di biodiversità. Qualità del suolo Salute del suolo

10 Indice di fertilità del suolo basato sui parametri biochimici I parametri biochimici scelti per la determinazione di questo indice sono quelli generalmente utilizzati per l analisi e lo studio della qualità del suolo. Per ciascuno dei parametri sono stati stabiliti 5 intervalli di valori a ciascuno dei quali viene assegnato il punteggio dell intervallo a cui appartiene. Punteggio Parametri utilizzati Sostanza organica (%) <1 1 1,5 1, >3 Respirazione basale (ppm) < >20 Respirazione cumulativa (ppm) < >600 Carbonio microbico (ppm) < >400 Quoziente metabolico >0,4 0,3 0,4 0,2 0,3 0,1 0,2 <0,1 Quoziente di mineralizzazione < >4 La somma algebrica dei punteggi per ciascun parametro da origine ad una scala di fertilità biologica riportata nella tabella sottostante: Classe di Fertilità I II III IV V stanchezza allarme stress preallarme media buona alta Punteggio

11 PRE-ALLARME 15% BUONA 38% Regione Lazio: 2 progetti di monitoraggio della fertilità biologica dei suoli del Lazio anni MEDIA 47% Oltre 1000 siti analizzati

12 Progetto FERSOIL Regione Lombardia Anni Il suolo della provincia di Pavia, Progetto BIO-BIO, Regione Lombardia JRC Anni Regione Piemonte: Atlante dei suoli del Piemonte-Biodiversità anni Profondità (cm) 0-30 Carmagnola Poirino Sabbia (%) Limo (%) Argilla (%) ph 8,0 8,1 8,1 6,2 6,0 6,0 Calcare totale (%) 3,7 4,1 5, C organico (%) 1,0 0,9 0,6 1,4 1,1 0,6 N totale (%) 0,10 0,08 0,05 0,14 0,11 0,06 Rapporto C/N 10,7 11,2 11,6 9,7 10,2 10,2

13 Caso studio Maccarese Il campo dell azienda è stato trattato con agenti fumiganti (1,3- dicloropropene) per oltre 20 anni per combattere i nematodi che danneggiavano la coltura. Tuttavia i fumiganti hanno provocato anche gravi problemi di biodiversità e sostenibilità a livello di suolo. Sono stati quindi applicati alcuni indicatori per valutare il grado di fertilità biologica del suolo e, soprattutto, della sua diversità microbica La caratterizzazione chimica-fisica di base del suolo non ha evidenziato differenze significative nella tessitura (sabbiosa-franca) nel campo: un elevato contenuto in sabbia(92%),unphparia8,3eunbassocontenutoinazotototale(0,4g/kg),ibf10. Mocali,S., Paffetti,D., Emiliani, G., Benedetti, A., Fani, R. Biol Fertil Soils(2006).

14 Analisi tassonomica Sequenziamento del gene 16S rdna Aplotipo Specie % del totale C2L8 Bacillus firmus 26 FL13 Bacillus firmus 12,7 C2M7 Bacillus simplex 11,7 FL3 Bacillus licheniformis 8,4 F+CM7 Arthrobacter sp. 5,8 I 5 aplotipi più frequenti corrispondono a specie batteriche che rappresentano oltre il 64% del totale.

15 N.of isolates /haplotype % of total Taxonomy* 16S rdna sequence determined Strain Accession number B.firmus C2L8 DQ B.pumilus F+CM18 DQ Arthrobacter sp. F+CM7 DQ B. cereus C2L18 DQ B. firmus FL13 DQ B.lentus B. lentus F+CL14 F+CL17 DQ DQ Sporosarcina sp. Sporosarcina sp. C4M11 C4M5 DQ DQ Staphylococcus C2L11 DQ B. firmus C4M15 DQ B. megaterium FL1 DQ B. simplex C2L3 DQ Staphylococcus sp. C2L16 DQ B. lentus C4M16 DQ B. simplex C2M7 DQ B. lentus C4M20 DQ Alcaligenes sp. C4M17 DQ B. licheniformis FL3 DQ B. psychrodurans C2M6 DQ B. endophyticus FL7 DQ B. firmus FL20 DQ Brachybacterium sp. TM6 DQ Pseudomonas sp. TM16 DQ Pseudomonas sp. C2M11 -

16 Adozione delle linee guida nazionali per la conservazione in situ, on farm ed ex situ, della biodiversità vegetale, animale e microbica di interesse agrario. (12A08142) GAZZETTA UFFICIALE DELLA REPUBBLICA ITALIANA Serie generale -n. 171

17 Marcatori: preliminari, obiettivi e laboratoriali laboratoriali Preliminare Obiettivi Identificazione Molecolari

18 Gerarchie di indicatori Non esistono veri e propri indici, intesi nel senso comune del termine, ma dei parametri che, se ben integrati, riescono a fornire indicazioni precise sul grado di fertilità biologica del suolo e sulla biodiversità ad essa associata. La caratterizzazione della diversità microbica di un suolo, e della sua biodiversità in genere, va perciò costruita per livelli di approssimazione. Le analisi da condurre sono state suddivise in 4 livelli, sulla base del grado di approfondimento dell informazione cercata: I livello Analisi chimico-fisiche e biologiche di base II livello III livello IV livello Estrazione e analisi fingerprinting del DNA totale dal suolo Caratterizzazione tassonomica del singolo microrganismo Monitoraggio spazio-temporale

19 I livello II livello III livello Biodiversità funzionale Biodiversità genetica e funzionale Biodiversità genetica Biodiversità attuale

20 Approccio Top-down Diversità ecologica Diversità di specie Diversità funzionale Diversità genetica Approccio Bottom-up BIODIVERSITA Diversità ecologica Diversità di specie Diversità funzionale BIODIVERSITA Diversità genetica

21 Microbial methods to assessing soil quality Bloem, J., Hopkins, D. and Benedetti, A. Eds (CAB International 2006)

22 C Biomass and Respiration Rate Ba se Molecular Analysis Genetic and Fun ctional Diversity Probe: Case by Case SCHEME 1 hierarchical level of microbiological biochimical and molecular parameters to define biological fertility of soil

23 Minimum date set of parameters to characterise the site C SCHEME 2 Model to individuate a minimum data set of soil quality parameters as indicator of environmental sustainability

24 2015 International Year of Soils 2015 turningpointfor soils Punto di partenza per il suolo