ANALISI, MONITORAGGIO E PRATICHE AGRICOLE. Come ripristinare

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1 ANALISI, MONITORAGGIO E PRATICHE AGRICOLE Come ripristinare la fertilità biologica del suolo di Anna Benedetti La fertilità biologica del suolo può essere definita come la quantità di organismi viventi nel suolo e il loro potenziale di attività; è espressa dal funzionamento dei servizi ecosistemici che il suolo garantisce. È rappresentata dal grado di fertilità che un suolo riesce a esprimere nei confronti dei cicli biogeochimici degli elementi chimici e del metabolismo degli elementi nutritivi del suolo nei confronti del sostegno alla pianta. È fortemente correlata al quantitativo di sostanza organica presente e al suo livello di stabilità nonché al livello di biodiversità. Le cause di perdita di fertilità biologica sono identificabili nelle principali cause di degrado cui va incontro il suolo quali: erosione; perdita di sostanza organica e fertilità; frane; cementificazione; salinizzazione; compattazione; inquinamento. A loro volta ciascuna di queste pressioni può essere declinata in una miriade di cause: prendiamo ad esempio la voce «inquinamento», che può avvenire per contaminazione del suolo da sostanze chimiche indesiderate quali metalli pesanti, oppure agrofarmaci, eccesso di nutrienti, ma anche patogeni, immissione di organismi alieni, radioattività, ecc. Pertanto la perdita di fertilità biologica è molto più frequente di quello che si potrebbe credere. Altra considerazione che va assolutamente portata all attenzione riguarda il servizio ecosistemico della formazione di suolo garantito dai microrganismi: per avere la formazione di 1 cm di suolo fertile occorrono anni, questo implica che il suolo è una risorsa non rinnovabile che va protetta e conservata. Sorge allora spontanea la domanda Recuperare la fertilità biologica di un suolo, caratteristica fortemente correlata alla presenza di sostanza organica, è possibile, sebbene sia un processo lungo e complesso. Ecco perché è meglio monitorare a priori questo parametro, purtroppo oggi ancora molto trascurato TABELLA 1 - Indice di fertilità del suolo (IBF) basato sui parametri biochimici Parametri utilizzati ( 1 ) Sostanza organica < 1 1-1,5 1, > 3 Respirazione basale < > 20 Respirazione cumulativa < > 600 Carbonio microbico < > 400 Quoziente metabolico > 0,4 0,3-0,4 0,2-0,3 0,1-0,2 < 0,1 Quoziente di mineralizzazione < > 4 Classe di fertilità ( 2 ) I II III IV V stanchezza allarme stress preallarme media buona alta Punteggio ( 1 ) 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 stabiliti 5 intevalli di valore a ciascuno dei quali viene assegnato il punteggio dell intervallo a cui appartiene. ( 2 ) La somma algebrica dei punteggi per ciascun parametro dà origine a una scala di fertilità biologica riportata nella seguente sottotabella. 29/2016 L Informatore Agrario 45

2 TABELLA 2 - Esempio di calcolo dell indice di fertilità biologica (IBF) Parametri utilizzati Punteggio Sostanza organica < 1 1-1,5 1, > 3 Respirazione basale < > 20 Respirazione cumulativa < > 600 Carbonio microbico < > 400 Quoziente metabolico > 0,4 0,3-0,4 0,2-0,3 0,1-0,2 < 0,1 Quoziente di mineralizzazione < > 4 Parametri analizzati Punteggi assegnati Sostanza organica 1 Respirazione basale 1 Respirazione cumulativa 2 Carbonio microbico 1 Quoziente metabolico 2 Quoziente di mineralizzazione 3 IBF 10 Gli indicatori utilizzati per valutare il grado di fertilità biologica del suolo e della sua diversità microbica hanno mostrato un IBF di 10 (stress-preallarme) (Mocali et al., 2007). Per il bio recupero dei suoli è possibile utilizzare ammendanti arricchiti con microrganismi se sia possibile recuperare biologicamente un suolo. La risposta è sì, ma il processo è lungo e difficile. I punti fondamentali da considerare per iniziare un percorso di recupero biologico sono: individuare la causa; individuare il metodo diagnostico; quantificare l entità del danno; quantificare il livello di intervento; individuare la tecnica; definire la procedura; stabilire la tempistica; dotarsi di indicatori di efficacia del trattamento; effettuare il monitoraggio nel tempo per valutare il successo dell azione di rispristino; stabilire l uso del suolo. Uno dei punti chiave del percorso sopra descritto riguarda la valutazione della fertilità biologica del suolo e in merito a questo aspetto si propone di seguito l indice di fertilità biologica (IBF) (tabella 1) (Benedetti, et al. 2006). Indice di fertilità biologica del suolo L indice è stato tarato in campo e applicato routinariamente dagli autori dimostrandosi efficace e significativo. Si descrive di seguito un caso eclatante riscontrato in provincia di Roma su suolo agricolo coltivato a carote. Il campo dell azienda era stato trattato con agenti fumiganti (1,3-dicloropropene) per oltre 20 anni per combattere i nematodi che danneggiavano la coltura. I fumiganti hanno provocato anche gravi problemi alla biodiversità e sostenibilità del suolo. Gli indicatori utilizzati per valutare il grado di fertilità biologica del suolo e, soprattutto, della sua diversità microbica hanno mostrato un IBF di 10 (stress-preallarme, tabella 2), la caratterizzazione chimica-fisica di base del suolo ha evidenziato un elevato contenuto in sabbia (92%), un ph pari a 8,3 e un basso contenuto in azoto totale (0,4 g/kg), (Mocali et al. 2007). Allo scopo di «misurare» il grado di diversità microbica, si è deciso di analizzare inizialmente la componente coltivabile dei microrganismi del suolo. Pertanto, dopo aver effettuato l estrazione delle cellule dal suolo, sono state fatte crescere su piastra Petri in un terreno di coltura. È stata osservata la crescita di poche colonie batteriche molto simili tra loro. A questo punto è stato estratto il DNA totale da ciascuna colonia e la successiva analisi tassonomica ha evidenziato la quasi totale perdita di biodiversità facendo ritrovare solo 5 aplotipi di batteri (tabella 3). Il dato conferma l ipotesi che l elevata presenza di batteri gram-positivi, in particolare di Bacillus, in suoli fumigati possa essere correlata alla loro capa- La formazione di 1 cm di suolo fertile è un processo per il quale servono anni 46 L Informatore Agrario 29/2016

3 TABELLA 3 - Analisi della componente microbica del suolo Aplotipo Specie 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 L analisi tassonomica del suolo oggetto dell indagine ha evidenziato la quasi totale perdita di biodiversità, facendo ritrovare solo 5 aplotipi di batteri. cità di formare spore come protezione contro il fumigante piuttosto che supporre la presenza di un set di geni per la degradazione del 1-3-D. È stata allora intrapresa una prova di recupero della fertilità biologica utilizzando compost da raccolta differenziata, debitamente attivato con pool di microrganismi autoctoni reperiti sempre nella stessa zona, che ha iniziato, lentamente nel tempo ad agire sulla fertilità biologica modificando l IBF verso la classe di fertilità 3. Tecniche di biorecupero dei suoli Le tecniche di biorecupero sono molteplici e devono essere scelte e utilizzate caso per caso tra le principali si possono annoverare: dispersione di microrganismi nel suolo (in inglese, bioaugmentation); inoculazione di microrganismi sia direttamente sul suolo sia in piante (biofertilizzazione); trattamento del suolo con microrganismi incorporati in biomasse (ammendamento attraverso substrati arricchiti); potenziamento delle comunità autoctone attraverso pratiche agricole; sinergia tra fitodepurazione e biodepurazione. Monitoraggio della fertilità biologica Molto importante per poter garantire un corretto mantenimento, ancor prima del biorecupero dei suoli, è il continuo monitoraggio della fertilità biologica, parametro ancora oggi trascurato nella caratterizzazione della fertilità dei suoli, che continua a essere basata unicamente sui parametri chimico-fisici dei suoli. La limitazione principale alla diffusione delle analisi biologiche è legata alla mancanza di metodologie rapide e a un protocollo diagnostico consolidato. Si suggerisce di seguito una gerarchizzazione di analisi tale da poter consentire un monitoraggio spazio-temporale della fertilità biologica del suolo. 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 TABELLA 4 - Livelli delle analisi sul grado di fertilità biologica del suolo e sulla biodiversità a essa associata I livello II livello III livello IV livello Analisi chimico-fisiche e biologiche di base Estrazione e analisi fingerprinting del DNA totale dal suolo Caratterizzazione tassonomica del singolo microrganismo Monitoraggio spazio-temporale Applicando questo percorso caratterizzativo al suolo agrario si potrà nel breve periodo essere in grado di verificarne la fertilità biologica ed eventualmente intervenire se questa si sta abbassando pericolosamente. grado di approfondimento dell informazione cercata (tabella 4). Applicando questo percorso caratterizzativo si potrà nel breve periodo essere in grado di verificare la fertilità biologica del suolo ed eventualmente intervenire se la fertilità si sta abbassando pericolosamente. Perdere un suolo significa perdere la capacità di produrre cibo. Nel 2012 il Ministero delle politiche agricole, alimentari e forestali ha pubblicato le Linee guida sulla caratterizzazione, conservazione e valorizzazione delle risorse genetiche animali, vegetali e microbiche di interesse agrario, dove viene fornita una serie di indicazioni per preservare la fertilità del suolo e la tipicità dei nostri alimenti. Anna Benedetti CREA - Centro di ricerca per lo studio delle relazioni tra pianta e suolo Roma Le Linee guida sono disponibili nella versione integrale a questo indirizzo cm/pages/serveblob.php/l/ IT/IDPagina/9580 oppure attiva il lettore QR Code dello smartphone. Tale documento è disponibile sul sito del Ministero ( Per commenti all articolo, chiarimenti o suggerimenti scrivi a: redazione@informatoreagrario.it Sviluppo stentato (a sinistra) di orzo su terreno povero in sostanza organica. A destra la stessa coltura in accrescimento su suolo lavorato con agricoltura conservativa. Fonte: Cimmyt Per consultare gli approfondimenti e/o la bibliografi a: rdlia/16ia29_8521_web 29/2016 L Informatore Agrario 47

4 $ $ ARTICOLO PUBBLICATO SU L INFORMATORE AGRARIO N. 29/2016 A PAG. 45 Come ripristinare la fertilità biologica del suolo BIBLIOGRAFIA Benedetti A., Dell Abate M.T., De Bertoldi S. (2006) - Indicatori di qualità del suolo. In: Atlas: atlante di indicatori della qualità del suolo. CRA-Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Piante; Mipaaf, Osservatorio Nazionale Pedologico. Cap. 2: Mocali S., Paffeti D., Emiliani G., Benedetti A., Fani R. (2007) - Diversity and dynamics of microbial communities isolated from soils treated with fumigant agents. Biology and Fertility of Soil.

5 Edizioni L Informatore Agrario Tutti i diritti riservati, a norma della Legge sul Diritto d Autore e le sue successive modificazioni. Ogni utilizzo di quest opera per usi diversi da quello personale e privato è tassativamente vietato. Edizioni L Informatore Agrario S.r.l. non potrà comunque essere ritenuta responsabile per eventuali malfunzionamenti e/o danni di qualsiasi natura connessi all uso dell opera.