Studi di Nutrizione Azotata e Microbiologia del Terreno
Personale di ricerca
La Sezione di Nutrizione Azotata e Microbiologia del Terreno affronta studi nell'ambito della programmazione ordinaria e straordinaria con complessivi venti diversi progetti di ricerca. Le tematiche fondamentali afferiscono a tre diversi filoni: il primo inerente la fertilità biologica, il secondo la sostanza organica sia endogena che apportata al suolo ed il terzo la dinamica dell'azoto.
a) Studio della fertilità biologica.
Qualità del suolo: monitoraggio, conservazione e rimedio mediante metodologie di tipo
microbiologico.
In questo progetto sono stati individuati, attraverso
l'uso di indicatori biochimici, suoli diversamente degradati e si sta valutando
l'effetto di risanamento condotto per lo più con biomasse attivate
microbiologicamente.
Inoltre gran parte del lavoro nel campo della
microbiologia del suolo è stata diretta finora allo studio dei processi
microbiologici più che degli stessi microrganismi, quali ad esempio misure della
respirazione, delle attività enzimatiche e della mineralizzazione dell'azoto,
oggi condotte in maniera routinaria.. Per cui allo scopo di caratterizzare la
struttura e la composizione delle comunità microbiche si è pensato di mettere a
punto nuove metodologie. Nell'approccio biochimico si utilizzano infatti misure
che esprimono la somma delle reazioni che avvengono a seguito dell'interazione
delle popolazioni microbiche fra loro e con il substrato. La definizione di tali
interazioni, sia quantitativamente, sia qualitativamente, permette talvolta di
fornire indicazioni sul funzionamento della comunità microbica nel suo
complesso. Lo studio dell'attività microbica non permette però di evidenziare la
complessità e la biodiversità delle comunità, né fornisce indicazioni sulla
composizione dei gruppi funzionali. È pertanto necessario combinare tecniche di
biologia molecolare con lo studio dell'attività microbica in situ e l'analisi
del profilo fisiologico delle comunità. Attualmente molti ricercatori si sono
orientati sull'utilizzo della tecnica dell'analisi dell'impronta metabolica di
comunità, indicata come CLPP (Community Level Physiological Profile) conosciuta
comunemente come tecnica Biolog dal nome della Ditta produttrice. Si tratta di
un nuovo strumento d'indagine rapido ed efficace, soprattutto se affiancato da
una elaborazione statistica e matematica adatta alla gestione dell'imponente
mole di informazioni che vengono prodotte. Il metodo è stato messo a punto da
Garland e Mills (1991) e consiste nell'utilizzo di piastre per microbiologia
contenenti 95 substrati differenti ed un sistema redox di colorazione in
risposta all'utilizzo del substrato da parte dei microrganismi. L'analisi delle
cinetiche di colorazione dei pozzetti (ottenibili attraverso letture delle
piastre nel tempo, per mezzo di uno spettofotometro specifico) e lo studio dei
pattern di colorazione, permette di confrontare la struttura delle comunità
microbiche in suoli o in situazioni ambientali differenti. Per ogni suolo si
ottiene cioè l'impronta metabolica della sua comunità microbica (Garland, 1997).
Avendo acquistato tale strumento nel corso del 1999 la Sezione per l'anno 2000
dedicherà un ingente sforzo lavorativo alla messa a punto di tale tecnica. In
collaborazione con la Sezione di Biologia del Suolo dell'Istituto Sperimentale
per lo Studio e la Difesa del Suolo di Firenze, su campioni di suolo prelevati
in aziende gestite ad agricoltura biologica e biodinamica verranno eseguite sia
determinazioni mediante Biolog che di biologia molecolare vera e
propria.
L'attività di ricerca sulla definizione della fertilità del suolo
trova immediato riscontro applicativo nel progetto ATLAS sulla realizzazione di
un atlante con esempi mirati di indicatori della qualità del suolo. Infine un
confronto scientifico molto approfondito di questo tema di ricerca viene
sviluppato nell'ambito dell'Azione Cost 831 sulle biotecnologie del suolo per il
monitoraggio, ripristino e conservazione della fertilità biologica del suolo di
cui la Dott.ssa Benedetti è Presidente. All'azione Cost partecipano più di 16
Paesi europei e del bacino nel Mediterraneo suddivisi in quattro diversi gruppi
di lavoro.
Gli studi di microbiologia vengono completati nell'ambito del
progetto finalizzato "Collezioni" nel quale verrà realizzato un censimento delle
collezioni dei microrganismi del suolo coltivabili e verranno prodotte secondo
gli standard proposti dalla banca mondiale dei glomali inoculi per la
bioattivazione delle biomasse compostabili.
b) Lo studio della sostanza organica del suolo sia endogena che apportata
viene affrontato sulla individuazione di biomasse di rifiuto e di scarto alternativa alle fonti
non rinnovabili di sostanza organica per l'agricoltura sostenibile ed in
particolare sui benefici effetti della concimazione "verde" sul turnover della
sostanza organica.
Nella ricerca "Individuazione di biomasse di rifiuto e di
scarto alternative alle fonti non rinnovabili di sostanza organica per
l'agricoltura sostenibile" viene affrontato lo studio della valorizzazione per
uso agricolo di biomasse di recupero ed è mirata a sottoprodotti dell'agroindustria diversamente
compostati quali ad esempio i residui della
lavorazione vitivinicola. Nelle parcelle trattate con i compost si è notata una
minore disponibilità di elementi nutritivi rispetto alle tesi minerali a fronte
di un incremento, anche se non significativo, della fertilità biologica senza
perdita di produzione. In un'altra linea di ricerca invece gli studi sono stati
diretti alla valutazione dell'impatto positivo del metodo di produzione
biologica sulla fertilità biologica del suolo.
In particolare in un gruppo di
circa 100 suoli, condotti per metà con metodo biologico e per metà con metodo
convenzionale, nel 1999 sono state determinate le caratteristiche chimo fisiche
dei terreni al fine di valutare lo stato di fertilità dei suoli in relazione
alle differenti opzioni tecniche realizzate nella fertilizzazione in agricoltura
biologica ed in quella convenzionale. I risultati sino ad ora ottenuti hanno
consentito di individuare i principali parametri chimico-fisico biologici
influenzati dal metodo di Gestione del suolo.
Un'altra ricerca di nuova
impostazione collegata allo studio della fertilità del suolo riguarda
l'individuazione di criteri valutativi dell'impatto antropico sul suolo in
ecosistemi naturali e forestali.
Il concetto di resilienza è stato introdotto
recentemente nella scienza del suolo nell'ottica della gestione sostenibile
delle risorse, per creare una teoria comune e combattere la degradazione del
suolo. Essa è stata definita come la capacità del suolo a recuperare l'integrità
della sua funzionalità dopo un disturbo; è una componente fondamentale della
qualità del suolo e dipende in gran parte dalle caratteristiche di resilienza
della comunità microbica. Vi sono rappresentate due componenti, la velocità del
recupero e il grado di recupero; pertanto dipende dalla scala temporale. Un
approccio per la sua determinazione consiste nell'uso di un set minimo di
indicatori che misurino la capacità del terreno a recuperare la sua
funzionalità, analogamente a quanto proposto per la qualità del suolo. Varie
proprietà del suolo vengono indicate come potenziali indicatori di resilienza,
ma poche applicazioni sono state tuttora effettuate in ecosistemi forestali,
anche a causa dei lunghi tempi necessari per il ripristino naturale.
Nel
presente studio nel corso del 2000 verranno individuate diverse situazioni
ambientali soggette a differente grado di pressione antropica ed impostate le
relative ricerche. Si intendono studiare sia suoli naturali che forestali. Per
quanto riguarda i primi, verranno presi in considerazione gli stadi di
decomposizione della sostanza organica e la funzionalità della biomassa
microbica di un suolo naturale con copertura di macchia mediterranea, tipica del
climax termoxerofilo della macchia costiera in Sardegna. Lo studio verrà
effettuato in collaborazione con l'Università di Viterbo, che nell'area in
oggetto ha già riscontrato elevate quantità di Pb e Zn derivante da attività di
miniera ed ha studiato la successione delle comunità fungine su foglie di Myrtus
communis.
In collaborazione con l'Istituto Sperimentale per la
Selvicoltura di Arezzo e con l'Università di Palermo, cattedra di pedologia,
verrà studiato, invece, il turnover della sostanza organica del suolo in aree
forestali soggette ad erosione. Con l'Università di Palermo si valuterà
l'impatto sull'erosione di un rimboschimento con Eucaliptus sp, mentre con
l'Istituto Sperimentale per la Selvicoltura lo studio verrà effettuato in
parcelle sperimentali installate in aree in precedenza sottoposte a severe
pratiche di ceduazione, con l'obiettivo di valutare la resilienza della comunità
microbica del suolo alle azioni di disturbo causate dai diversi trattamenti
selvicolturali in confronto con i tempi di ripristino naturale nelle parcelle
non trattate.
Relativamente all'impatto antropico dovuto all'agricoltura nei
parchi, verranno invece esaminati due diversi siti all'interno della Tenuta
Presidenziale di Castelporziano.
Data l'importanza strategica che
riveste questo tema di ricerca nell'ambito delle strategie dell'agricoltura
sostenibile, viene proposta per il 2000 una ricerca di nuova impostazione
"Contributo dei compost e di biomasse organiche di recupero ai processi di
umificazione della sostanza organica nel suolo". Lo studio che si vuole
intraprendere è di tipo metodologico poiché uno dei problemi maggiori che si
deve affrontare quando si vuole valutare il contributo al miglioramento del
bilancio umico del suolo da parte di fertilizzazioni organiche riguarda la
impossibilità di ottenere informazioni sufficientemente esaustive mediante le
tecniche attualmente in uso. La definizione chimica delle sostanze umiche è
ancora basata su criteri molto generici, quali la solubilità in alcuni estraenti
o la capacità di adsorbimento su determinate resine. Tali criteri
inevitabilmente possono coinvolgere altre sostanze estranee, e quindi creare
degli artefatti che possono condurre a conclusioni errate. Tecniche di tipo non
distruttivo sarebbero le più adatte a questo tipo di studio. Il progetto prevede
di procedere alla caratterizzazione di altra sostanza organica di suoli trattati
con biomasse di recupero mediante tre diverse tecniche diagnostiche: la
focalizzazione isoelettrica, l'analisi termica differenziale e l'NMR
nell'intento di individuarne la più rispondente.
La fertilizzazione organica
dei suoli viene altresì studiata nell'ambito del progetto PANDA (Produzione Agricola nella Difesa
dell'Ambiente) e specificatamente a nuovi tipi di formulati nell'ambito di
numerose convenzioni con Enti pubblici e privati.
c) Lo studio della dinamica dell'azoto nel suolo
viene affrontato nella ricerca dal
titolo "individuazione e valutazione di indici di disponibilità azotata"; tale
ricerca è al suo terzo anno di svolgimento. Nel corso del 1999 è stata
perfezionata la tecnica dell'incubazione del terreno in anaerobiosi per il
calcolo dell'azoto potenzialmente mineralizzabile ed è stata provata la sua
validità su un numero più ampio di campioni.
L'azoto potenzialmente
mineralizzabile con il metodo dell'incubazione in anaerobiosi è stato
determinato, dopo prove sui terreni di Rieti, in terreni con maggior contenuto
in sostanza organica posti in ambienti pedoclimatici provenienti da aziende
situate nella provincia di Latina, per avere un riscontro più ampio sulla
validità del metodo su una gamma di suoli con caratteristiche fisico-chimiche
differenti.
I risultati ottenuto mostrano che esistono deboli relazioni tra
il parametro misurato e il contenuto di sostanza organica ed di N totale. Al
contrario, l'azoto mineralizzato sembra essere correlato con la percentuale di
argilla e di limo dei suoli e la CSC.
Durante l'anno 2000, l'attività sarà
volta a valutare il significato delle relazioni tra la mineralizzazione
dell'azoto, il contenuto di argilla e limo e la CSC. Una delle ipotesi che
devono essere verificate riguarda la possibile relazione tra mineralizzazione
dell'azoto e rilascio di ammonio da parte dei fillosilicati, ove presenti,
capaci di fissare questo catione.
Il bilancio dell'azoto nel suolo ed i
problemi della razionalizzazione della concimazione vengono affrontati anche
nell'ambito del Progetto PANDA mediante l'ausilio delle tecniche isotopiche e in
un progetto di divulgazione con la Regione Lazio, nonché in progetti finanziati
da industrie produttrici dei fertilizzanti.
Infine il personale della Sezione
è coinvolto in numerose attività collaterali partecipando ai lavori di
commissioni sia nazionali che internazionali. Si riporta di seguito una
bibliografia contenente pubblicazioni scelte, fra cui anche tutti i lavori
pubblicati nel corso del 1999 dai ricercatori della Sezione.
Pubblicazioni
- Alianiello F. Acque di vegetazione da frantoio un problema ancora aperto. L'informatore agrario, 15, 1999.
- Alianiello F., S. Dell'Orco, A. Benedetti and P. Sequi: Identification of Primary substrates in Organo-Mineral Fertilizers by means of Isoelectric focusing . Communications in Soil Science and Plant analysis. 30, 15-16. 1999.
- Alianiello F.: "Chimica del suolo ed analisi pedologica". In: Programma nazionale integrato per il controllo degli ecosistemi forestali. Primo rapporto -. Ministero per le Politiche Agricole, Direzione Generale delle Risorse forestali montane ed idriche, Corpo Forestale dello Stato, pp. 121-125 1999.
- Aromolo R., Benedetti A., Fiorelli F., Francaviglia R., Gataleta L., Marchionni M., Morselli L.: "Approccio metodologico allo studio integrato dei metalli pesanti nell'ambiente". Raccolta dei riassunti, Conferenza Organizzativa Inquinamento del Suolo da Metalli Pesanti. Sassari 6-7 maggio 1999.
- Aromolo R., Benedetti A., Fiorelli F., Francaviglia R., Gataleta L., Marchionni M., Morselli L.: "Valutazione interdisciplinare della vulnerabilità all'acidificazione della qualità dei suoli della tenuta presidenziale di Castelporziano". Raccolta dei riassunti, V Congresso Nazionale di Chimica Ambientale Lerici 8-11 giugno 1999.
- Benedetti A.: "Metodi di analisi microbiologica e biochimica del suolo". Bollettino Società Italiana della Scienza del Suolo 48, n. 1, 283-290 1999.
- Benedetti A.: "Problematiche dell'azoto dei fanghi e sua disponibilità per le colture". Giornata di studio "I fanghi di depurazione in agricoltura. Firenze 11 giugno 1999. Raccolta delle Relazioni 111-120 1999.
- Benedetti A.: "Un manuale di metodi di analisi per i fertilizzanti". Bollettino della Società Italiana della Scienza del Suolo 48, n. 2, 503-505 1999.
- Benedetti A., Badalucco L., Convertini G., Falchini L., Grego S., Raglione M., Vittori Antisari L., Tittarelli F.: "Dynamics of 15N fertilisers in central and southern Italy". II-Soil ammonium and N biomass of grain and crop residues. Book of abstracts (IV 19) 10th nitrogen workshop Copenhagen (Denmark) 23-26 August 1999.
- Benedetti A., Canali S., Falchini L., Ferri D., La Cava P., Nannipieri P., Raglione M.. Dynamics of 15-N fertilizers in central and southern Italy. I. Soil total N and nitrate variations. Abstracts of the 10th Nitrogen Workshop. Copenhagen (DK), 23 - 26 August 1999.
- Benedetti A., De Bertoldi S., Dell'Orco S., Sequi P.: "Catalogazione dei concimi minerali ai sensi della Legge 748/84". L'Informatore Agrario Supplemento al n. 14, 7-65 1999.
- Benedetti A., Dell'Abate M.T., Trinchera A., Galluzzo D.: "Evaluation of the agronomic quality of nitrogen slow-release fertilizers". Book of abstracts (IV 40) 10th nitrogen workshop Copenhagen (Denmark) 23-26 August 1999.
- Benedetti A., Sequi P., Nannipieri P., Ciavatta C., Grego S.: "Osservatorio Nazionale Permanente per i Fertilizzanti". Bollettino della Società Italiana della Scienza del Suolo 48, 2, 475-479 1999.
- Benedetti A., Sequi P.: "Codice di buona pratica agricola per la protezione delle acque dai nitrati". L'Informatore Agrario 27, 27-30 1999.
- Canali S. (1999). Analisi del suolo e fabbisogno di fertilizzanti azotati. Atti della Giornata di Studio dell'Osservatorio Permanente peri Fertilizzanti, Pietrsanta (LU), 19 marzo 1999. Bollettino della Società Italiana della Scienza del Suolo, Volume 48, n. 4, 793 - 804 1999.
- Canali S., D. Mangione, C. Beni, B. Felici, R. Sangiorgi, A. Leonelli. Guida alla corretta gestione della fertilità del suolo. Collana dei Servizi di Sviluppo Agricolo - Regione Lazio, pp. 41 1999.
- Canali S., Dell'Orco S., Roccuzzo G. e Benedetti A.: "Effetto di differenti sovesci sulla fertilità azotata di suoli condotti con metodo biologico". Raccolta dei riassunti, Convegno Annuale Società Italiana della Scienza del Suolo. Gressoney (AO) 22-25 giugno 1999.
- Canali S., G. Roccuzzo, P. Sequi. Fertilizzanti per l'agricoltura biologica: un quadro normativo più chiaro. L'Informatore Agrario, 45, 29 - 32 1999.
- Dell'Abate M. T.: "Analisi chimica delle foglie". In: Programma Nazionale Integrato per il Controllo degli Ecosistemi Forestali - Primo rapporto. Ministero per le Politiche Agricole, Direzione Generale delle Risorse forestali montane ed idriche, Corpo Forestale dello Stato, pp. 126-130 1999.
- Dell'Abate M.T., Pinzari F., Benedetti A., Dazzi C.: "Soil organic matter evolution in mollisols of reforested sites in Sicily (Italy)". Proceedings 6th International Meeting on soil with Mediterranean type of climate. Barcellona (Spagna) 4 luglio 1999.
- Dell'Abate M.T., Pinzari F., Benedetti A.: "Proposta di istituzione di un comitato permanente per l'educazione e la divulgazione sulla scienza del suolo". Bollettino della Società Italiana della Scienza del Suolo 48, n. 2, 481-487 1999.
- Galluzzo D., Dell'Abate M. T., Benedetti A.: "Valutazione delle caratteristiche agronomiche del cuoio idrolizzato a diversa granulometria". Atti XVI Convegno Nazionale della Società Italiana di Chimica Agraria, SBR srl, Portici, 265-273 1999.
- Intrigliolo F., Roccuzzo G., Lacertosa G., Rapisarda P., Canali S.. Agrumi: modalità di campionamento per terreno, foglie, acque d'irrigazione e frutti. Valori analitici di riferimento. Coordinatore Francesco Intrigliolo. Sezione Operativa n. 19 Paternò, Assessorato Agricoltura e Foreste Servizi allo Sviluppo, Regione Siciliana. pp. 86 1999.
- Marchionni M: "Inquinamento del suolo da metalli pesanti: effetti sulle piante". Conferenza Organizzativa inquinamento del suolo da metalli pesanti. Riassunti dei lavori. Sassari 6-7 maggio 1999.
- Mezzetti M., Corradini D., Mincione E., Grego S., Tittarelli F. Valutazione mediante HPLC della composizione della frazione organica apolare durante il processo di compostaggio: individuazione di terpeni ciclici come possibili indici della maturità del compost. Atti dei Seminari, Convegno Ricicla, Rimini 21-24 ottobre; Sessione poster al Seminario Ricerca applicata e tecnologie innovative nel riciclo dei rifiuti; 495-500 1999
- Micciulla O., Dell'Abate M. T., Alianello A.: "Comparazione dei flussi di azoto e del carbonio in due siti forestali a Quercus cerris ". Raccolta dei riassunti, Convegno Annuale Società Italiana della Scienza del Suolo. Gressoney (AO) 22-25 giugno 1999.
- Micciulla O., Dell'Abate M. T., Mondini C., Leita L., Benedetti A.: "Effetto a breve termine dell'ammendamento con compost da residui solidi urbani sulla disponibilità azotata in ambiente mediterraneo". Atti XVI Convegno Nazionale della Società Italiana di Chimica Agraria, SBR srl, Portici 1999, 321-330.
- Nannipieri P., L. Falchini, L. Landi, A. Benedetti, S. Canali, F. Tittarelli, D. Ferri, G. Convertini, L. Badalucco, S. Grego, L. Vittori Antisari, M. Raglione & D. Barraclough . Nitrogen uptake by crops, soil distribution and recovery of urea-N in a sorghum-wheat rotation in different soils under Mediterranean conditions. Plant and Soil. Vol. 208, n. 1, 43-56 1999.
- Pinzari F., Onore G.: "Dinamica della sostanza organica di una cronosequenza nella fascia pluviale montana dell'Ecuador". Atti XVI Convegno Nazionale della Società Italiana di Chimica Agraria, SBR srl, Portici, 121-128 1999.
- Pinzari F., Trinchera A., Benedetti A., Sequi P.: "Use of biochemical indices in the Mediterranean environment: comparison among soils under different forest vegetation". Journal of Microbiological Methods 36, 21-28 1999.
- Roccuzzo G, Canali S., Tittarelli F. Analisi chimica del suolo: approvati i nuovi metodi. L'Informatore Agrario 47; 31-34 1999
- Tittarelli F. Introduzione alle problematiche del cromo. Giornata di studio "Fanghi di depurazione in agricoltura. Esiste il problema dei fanghi di depurazione delle industrie conciarie?" Aula Magna dell'Università degli Studi di Firenze 11 giugno 1999:35-41 1999.
- Tittarelli F., Carnevali G., Roccuzzo G., Raucea S. Fertilizzazione integrata del mais da granella e trinciato. L'Informatore Agrario 10/99: 81-86 1999.
- Tittarelli F., Marangoni B., Toselli M. Fertilizzazione del pescheto. L'Informatore Agrario 46; 55-59 1999
- Trinchera A., Pinzari F., Benedetti A., Sequi P.: "Use of biochemical indexes and changes in organic matter dynamics in a Mediterranean environment". A comparison between soils under arable and set-aside managements". Organic Geochemistry 30, 453-459 1999.
- Trinchera A., Pinzari F., Fiorelli F., Marchionni M., Benedetti A.: "Duna Antica e Duna Recente: due ecosistemi a confronto". Bollettino Società Italiana della Scienza del Suolo 48, 2, 399-416 1999.
