Come è cambiata la fertilizzazione del suolo per la nutrizione delle colture? Come ottenere la fertilizzazione sostenibile? La fertilizzazione sostenibile non passa sempre e solo attraverso l’apporto di nutrienti al suolo, bensì si realizza migliorandone l’efficienza d’uso da parte delle colture. Ciò può essere ottenuto sincronizzando l’apporto di nutrienti con le esigenze nutrizionali della coltura, identificando fra i fertilizzanti nuovi prodotti e formulazioni a ridotto impatto ambientale, introducendo pratiche agroecologiche
Quando si parla di suolo, nella maggioranza dei casi si tende ad associarlo al substrato entro il quale le piante crescono. Eppure, il suolo è molto di più: è la nostra “grande madre”, che generosamente nutre i propri figli, ossia le piante, gli animali e gli organismi invisibili (il cosiddetto microbioma) che lo abitano. Da qui una riflessione: se voi foste una madre che deve nutrire i propri figli, garantendo i corretti apporti di nutrienti, vitamine, sali minerali, cosa dareste loro? Pillole di integratori oppure un piatto di verdure fresche dell’orto?
Ecco, se pensiamo al suolo ed alla nutrizione delle piante, comprendiamo come dagli anni ‘30 agli anni ‘80 abbiamo sbagliato il punto di vista in merito alla fertilizzazione del suolo per la nutrizione delle colture, continuando per decenni ad utilizzare concimi prevalentemente minerali, come pillole di nutrienti per le colture “pronta spesa”, incuranti di quanti danni questa scelta, seppur comoda, avrebbe potuto generare nel suolo in termini di equilibrio dell’agroecosistema, soprattutto in condizioni di fragilità, come nell’area del nostro Mediterraneo.
Ricordo come, nel 1994, all’inizio del mio percorso come ricercatrice, buona parte delle attività di ricerca sulla nutrizione delle piante riguardasse lo studio dei concimi minerali, organici (ad esempio, il letame animale e gli effluenti zootecnici) ed organo-minerali, in grado di fornire alla pianta principalmente azoto, fosforo e potassio (i cosiddetti macro-elementi) per favorirne la crescita e lo sviluppo. Se ne studiava l’efficacia, la dinamica del rilascio dei nutrienti e l’ottimizzazione d’uso, in funzione delle caratteristiche del suolo e delle colture.
Dagli anni ‘90 è, tuttavia, iniziato un profondo cambiamento nel modo di concepire il suolo ed il sistema agricolo: le parole “agroecologia” e “rivoluzione ecologica” sono entrate nel nostro lessico quotidiano (Altieri, 1995), comportando per gli addetti ai lavori un profondo mutamento nel modo di intendere la fertilizzazione, cambiando finalmente il punto di vista.
I cambiamenti climatici, nell’ultimo decennio, hanno ancor più accelerato i fenomeni di depauperamento della sostanza organica nei suoli agricoli, spesso innescati dalle lavorazioni quali l’aratura profonda, che ne hanno causato erosione, desertificazione, salinizzazione in diversi areali italiani. Analogamente, il surplus di concimazioni azotate, in terreni con limitata capacità di immobilizzare l’azoto, ha determinato la lisciviazione (il rilascio e la diluizione) dell’azoto, ossia di nitrati, nelle falde acquifere, generando notevoli danni ambientali. Tutto questo ha comportato, a lungo termine, la riduzione della fertilità dei suoli agricoli, che spesso faticano a garantire un’appropriata nutrizione per le colture a causa della diminuzione di sostanza organica (humus) e di biodiversità, in particolare microbica, elemento fondamentale per veicolare i nutrienti alle piante (colture).
E’, quindi, di tutta evidenza che la fertilizzazione del suolo non può passare attraverso la semplice integrazione di elementi nutritivi, se pure lentamente rilasciati, come nei concimi azotati cosiddetti “a lento rilascio” o a “rilascio controllato”, ma deve altresì procedere con approcci e strumenti fortemente innovativi, capaci di agire sull’intero agroecosistema. Essi sono basati sull’apporto consistente e continuativo di sostanza organica stabilizzata attraverso l’applicazione di ammendanti (esempio, i compost), l’incremento della biodiversità vegetale (sistemi agricoli che introducono colture diverse, coesistenti o in avvicendamento sullo stesso suolo), od il potenziamento della funzionalità della biomassa microbica mediante utilizzo di opportuni inoculi (mix di microrganismi diversi selezionati), in grado di attivare interazioni benefiche tra pianta e microorganismi o tra microorganismi diversi. Il concetto di base è che una fertilizzazione sostenibile non passa sempre e solo attraverso l’apporto di nutrienti al suolo, bensì si realizza migliorandone l’efficienza d’uso da parte delle colture. Ciò può essere ottenuto attraverso: i) la sincronizzazione dell’apporto di nutrienti con le esigenze nutrizionali della coltura durante il suo ciclo fenologico; ii) l’innovazione tecnologica nel settore dei fertilizzanti, identificando nuovi prodotti e formulazioni a ridotto impatto ambientale; iii) il potenziamento delle interazioni benefiche pre-esistenti nel suolo, attraverso l’introduzione di pratiche agroecologiche (sostenibilità competitiva ® Green Deal, 2020).
La ricerca sulla nutrizione delle piante
Il CREA opera costantemente nella ricerca dedicata alla nutrizione ed alla fertilizzazione, con l’imperativo di garantire la massima tutela ambientale, identificando prodotti dedicati alla fertilizzazione, innovativi e rispettosi dell’agroecosistema. Ne è un esempio il progetto Silicafume, entro il quale i ricercatori del CREA Agricoltura e Ambiente hanno testato l’efficacia di uno sottoprodotto silicatico derivato dalla produzione di silicio metallico quale fertilizzante contenente silicio e microelementi. Gli studi di laboratorio e di campo hanno evidenziato che il prodotto, apportato in pre-semina su frumento duro fertilizzato con concime organico azotato, non solo è in grado di aumentare il tenore proteico della granella rispetto al controllo non trattato, ma anche di favorire la costituzione di accumuli di silicati (detti fitoliti) sulla superficie delle foglie a bandiera, così da proteggerle dall’attacco dei patogeni fungini (es. oidio), così come mostrato nella figura 1.
Anche l’acqua è una risorsa fondamentale per la nutrizione delle piante, in quanto elemento veicolante delle sostanze nutritive apportate con i concimi. Il progetto BC-IRRIGO, finanziato al CREA-AA da EVONIK Industries (Syngenta) ha permesso di studiare l’effetto dell’addizione di minime quantità di un surfattante di sintesi (ossia un composto organico di sintesi che modificando la tensione superficiale dell’acqua, aumenta la bagnatura del suolo) alla soluzione utilizzata nella fertirrigazione delle colture orticole come la lattuga, favorendo l’approfondimento delle radici nel suolo e permettendo così di aumentare l’efficienza d’uso di fosforo, potassio, magnesio e ferro, ampliare la superficie fogliare, nonché ridurre l’assorbimento del nitrato.
Se l’adozione di prodotti innovativi permette di ridurre gli apporti esterni di nutrienti con la concimazione, è altrettanto rilevante considerare quelle pratiche agronomiche che potenziano le interazioni positive tra pianta e microrganismi, collegate all’assorbimento dei nutrienti. E’ il caso dei funghi micorrizici, che possono essere considerati ubiquitari nei suoli. Tali funghi simbionti colonizzano le radici di alcune piante attraverso l’estensione di filamenti, le ife, ricavandone zuccheri, proteine, vitamine, che la pianta produce. In cambio, il fungo restituisce alla pianta acqua, fosforo e azoto, che le sue ife riescono a mobilizzare dalla componente minerale del suolo ed a trasferire alle radici.
Il progetto RizoSem “Interazioni rizosferiche ed interferenza coltura – infestanti in sistemi orticoli biologici”, finanziato al CREA-AA dal Ministero delle politiche agricole alimentari e forestali, ha studiato in campo le modalità con le quali la flora spontanea interagisce con la coltura orticola a livello radicale, influenzandone la micorrizazione (tecnica che consiste nel far attaccare alle radici della pianta dei funghi, creando così un rapporto simbiotico) e l’assorbimento dei nutrienti. Il progetto ha verificato che alcune piante spontanee sono in grado di favorire la colonizzazione micorrizica delle radici di melone: il farro od il grano, utilizzate come colture di copertura in precessione al melone ed allettate alla fioritura prima del trapianto della coltura da reddito, hanno favorito lo sviluppo proprio di quella flora spontanea utile ad aumentare la micorrizazione, determinando di fatto un aumento dell’assorbimento dei nutrienti, maggiori rese produttive e qualità del melone (Figura 2).
Anche il progetto europeo Sureveg “Strip-cropping and recycling of waste for biodiverse and resoURce-Efficient intensive VEGetable production”, finanziato al CREA entro il CORE Organic Cofund, si è interessato dello studio degli effetti della diversificazione delle colture orticole sulla produttività, l’efficienza d’uso dei nutrienti e la biodiversità microbica nel suolo, con un focus sugli effetti della fertilizzazione sulle comunità fungine nel suolo. Il progetto ha visto l’adozione di metodologie biochimiche consolidate, quali la quantificazione dei contenuti di carbonio, azoto e fosforo della biomassa microbica del suolo, fino all’applicazione di studi di metagenomica mediante Next Generation Sequencing (NGS), tecnica che permette il sequenziamento massivo delle comunità batterica e fungina estratte dal suolo della rizosfera (ossia, nell’intorno agli apparati radicali della pianta). I risultati ottenuti nei diversi sistemi orticoli biologici testati in Europa hanno mostrato che l’introduzione della diversificazione mediante coltivazione a strisce (fava-pomodoro, barbabietola-cavolo, sedano-porro), in particolare a seguito di fertilizzazione con compost di origine esclusivamente vegetale, determina una maggiore colonizzazione micorrizica delle colture orticole considerate, favorendone un migliore stato fisiologico, riducendo allo stesso tempo l’abbondanza relativa di funghi patogeni e quindi dannosi per le colture nel suolo, a tutto vantaggio della resa produttiva.
Va detto che molti dei risultati riportati sono stati realizzati con l’ausilio di tecniche analitiche di recente disponibili: infatti, entro il progetto H2020 Excalibur “Exploiting the multifunctional potential of of belowground diversity in horticultural framing” il CREA-AA ha acquisito un sistema di microanalisi a dispersione elettronica accoppiato alla microscopia a scansione elettronica (SEM-EDS). Questa tecnica permette di verificare, a livello microscopico, come gli elementi chimici, e quindi i nutrienti, si distribuiscono in un oggetto biologico (come una foglia od una porzione di un frutto), dando indicazioni sull’effetto indotto da un trattamento fertilizzante attraverso mappature tridimensionali e fornendo strumento diagnostico estremamente rapido per la valutazione dello stato fisiologico e nutrizionale della pianta (Figura 3).
Gli strumenti oggi a disposizione dei ricercatori permettono realmente di prevedere la dinamica dei nutrienti suolo-pianta, consentendo di ottimizzare le strategie di fertilizzazione attraverso un’opportuna costruzione (designing) dell’agroecosistema. Sta a noi operare al meglio, ognuno nel proprio ambito, con l’obiettivo di tutelare la salute, la funzionalità e la produttività della nostra “grande madre” negli anni a venire.
Si occupa di nutrizione delle piante, fertilizzazione e di funzionalità microbica del suolo in sistemi produttivi biologici.
E’ autrice di numerose pubblicazioni internazionali, coordinatrice del Tavolo tecnico METinBIO, e rappresentante CREA al Tavolo Tecnico Permanente per l’Agricoltura Biologica del Mipaaf
#lafrase
Conosceremo davvero la Natura solo quando raggiungeremo la capacità di vedere al di là dell’invisibile
