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Il suolo come risorsa preziosa per l’oliveto.

Abstract dell’intervento della dott/ssa Grazia Masciandaro, ricercatrice CNR-IRET, Pisa al seminario “Tutela della fertilità del suolo”, Pistoia, 26 Novembre 2019

 

Cos'è il suolo e come si compone

Il suolo, essendo una risorsa non rinnovabile sottoposta a un forte impatto antropico, rischia di perdere le sue funzioni essenziali che svolge nell’ambito degli ecosistemi terrestri e, più in generale, nell’ambito degli equilibri del pianeta. Il suolo è un sistema ecologico complesso in grado di filtrare gli inquinanti immessi dall’uomo e limitarne i danni salvaguardando le acque di falda, e fungendo da substrato di crescita per le piante. Queste funzioni sono essenziali per il funzionamento degli ecosistemi naturali e costituiscono una risorsa preziosa per la gestione sostenibile dei sistemi antropizzati.

Dal punto di vista della struttura, il suolo può essere considerato come un tessuto, formato da costituenti organici e minerali, con circolazione di aria ed acqua nei pori. È un sistema complesso in continuo divenire, in cui l’arrangiamento strutturale dei componenti determina una grande variabilità di suoli. Inoltre nel suolo vivono miliardi di microrganismi, che hanno concorso alla pedogenesi e concorrono a regolare la fertilità, conferendo al terreno i requisiti di supporto nutritivo idoneo alla vegetazione. 

Gli organismi del suolo sono gli agenti primari coinvolti nel funzionamento del ciclo dei nutrienti: essi regolano le dinamiche della materia organica presente nel suolo, sequestrano il carbonio presente nel terreno, regolano le emissioni di gas serra, modificano la struttura fisica del suolo e il suo regime idrico, aumentano l’efficienza dei processi di acquisizione dei nutrienti da parte delle piante, instaurando con esse relazioni mutualistiche.

La sostanza organica del suolo, caratterizzandosi per l’influenza che ha su tutti gli aspetti della vita del suolo, della sua evoluzione e degli organismi che nel terreno vivono e che per lui lavorano, rappresenta una componente di fondamentale importanza. Per sostanza organica si intende quell’insieme di residui di origine animale (mesofauna e microfauna non più vitali) e vegetale (radici, foglie, microflora) in differente stadio di evoluzione, contenuta nei terreni in percentuali che variano in funzione dell’accumulo e della velocità di mineralizzazione del materiale organico (generalmente varia tra 0.5% e 10%). 

La materia organica del suolo subisce processi di decomposizione dai quali si originano costituenti primari, non umici, e costituenti secondari detti sostanze umiche. Nel processo di formazione delle sostanze umiche la sostanza organica non viene solo degradata, grazie alla demolizione enzimatica, ma subisce un vero e proprio processo di riorganizzazione a partire da composti organici più o meno semplici, per dare origine a complessi molecolari scuri caratterizzati da stabilità chimica e biochimica e dalla presenza di gruppi funzionali.

Dal punto di vista fisico, la sostanza organica ha un ruolo determinante nella strutturazione del terreno in quanto i composti organici riescono, grazie alle loro caratteristiche colloidali ed alla bassa densità, a trattenere, in modo reversibile per le colture, una notevole quantità di acqua, impedendo che la stessa percoli in strati profondi. Inoltre, la sostanza organica contribuisce all’aggregazione delle particelle minerali, svolgendo un’azione equilibrante tra le componenti del suolo (aria, acqua e particelle solide) indispensabile per l’azione di contenimento dei fenomeni di erosione, compattamento e formazione di croste. 

Per quanto riguarda le proprietà chimiche, la sostanza organica agisce in modo diretto mettendo a disposizione alcuni elementi della fertilità attraverso la sua mineralizzazione e, in modo indiretto, esplicando proprietà chelanti di molti gruppi funzionali (carbossilici, carbonilici, ammidici). Altra importante funzione di tipo chimico riguarda la reazione del suolo: la decomposizione della sostanza organica determina la produzione di composti acidi che possono provocare la diminuzione del pH e ciò può risultare particolarmente utile nei terreni sub-alcalini ed alcalini. La sostanza organica porta, inoltre, ad un aumento della capacità di scambio cationico del terreno, grazie all’aumento dei siti con cariche negative in grado di adsorbire i cationi. In questo modo, una maggiore quantità di elementi nutritivi rimane più a lungo nella zona radicale e può essere utilizzata per tempi maggiori dalle piante. 

A livello biologico, la sostanza organica determina uno stimolo all’azione della microfauna e microflora consentendo uno sviluppo equilibrato degli organismi viventi nel terreno, essenziale sia per la creazione di condizioni ottimali per lo sviluppo dei vegetali, sia per la degradazione di composti organici, comprese numerose sostanze di sintesi derivanti da fonti d’inquinamento che potrebbero interferire negativamente sulla crescita delle piante. La sostanza organica svolge anche un ruolo importante nella protezione dell’attività enzimatica del suolo, in quanto la vita degli enzimi extracellulari, prodotti principalmente dai microrganismi, sarebbe estremamente limitata in assenza di un adeguato substrato organico. La sostanza organica costituisce, quindi, il substrato di crescita insostituibile per gli organismi edafici, ai quali fornisce energia e sostanze nutritive e la sua presenza nel suolo è necessaria affinché si compiano i cicli biogeochimici naturali degli elementi. 

 

Il ruolo delle piante

Anche le piante hanno un ruolo  determinante per la capacità vitale e la coerenza strutturale del suolo. Le piante sono la fonte di energia che consente a tutti gli organismi del suolo di vivere e di svolgere tutte le funzioni chimiche biologiche e meccaniche. Con le loro radici formano uno scheletro solido e forte su cui il suolo si ancora. Sempre con le radici riforniscono gli organismi di cibo e ossigeno fino in profondità, ricevendone in cambio sali minerali e acqua con i quali effettuare la sintesi di nuova sostanza organica. Con i residui vegetali coprono il suolo, rifornendo di cibo anche gli organismi in superficie: cibo che essi degraderanno, per rendere disponibili ad un nuovo ciclo le sostanze minerali ivi contenute. La rizodeposizione, processo di secrezione da parte dell’apparato radicale di materiale organico e inorganico (cellule, frammenti cellulari e essudati radicali) rappresenta uno dei principali processi con cui la pianta influenza la fertilità e la funzionalità del suolo. La secrezione nel suolo di essudati radicali ne modifica la composizione, apporta sostanze nutrienti per i microrganismi, e questo influenza la microflora, sia per quanto riguarda la biodiversità che la carica microbica. 

  1. La pianta influenza le caratteristiche del suolo con l’apporto di materia organica (tessuti morti, essudati radicali) e con l’escrezione di H+ 
  2. Le caratteristiche del suolo influenzano le attività fisiologiche della pianta e la disponibilità dei nutrienti
  3. La pianta fornisce energia ai microrganismi
  4. I microrganismi influenzano le attività fisiologiche della pianta e la disponibilità dei nutrienti
  5. I microrganismi modificano le caratteristiche del suolo
  6. Le caratteristiche del suolo modulano l’abbondanza e la diversità dei microrganismi

La simbiosi tra pianta e microorganismi permette, in genere, alla pianta di acquisire nuove funzioni sia metaboliche, come l’azotofissazione e la degradazione della cellulosa, che non metaboliche come la protezione da agenti chimici, fisici e biologici. Inoltre, tale simbiosi consente il maggior sviluppo delle radici della pianta e quindi l’aumentata estensione dell’apparato radicale, l’amplificata efficienza di assorbimento di nutrienti, ioni e acqua, oltre che la protezione dagli stress ambientali e dai patogeni. Le popolazioni microbiche sono da 5 a 100 volte più numerose nella rizosfera che nel resto del suolo. È evidente come la vita della pianta e il suo sviluppo siano imprescindibili dal legame con i microrganismi del suolo e come modificazioni dell’ambiente possano portare a modificazioni della microflora con possibili effetti sulla crescita e sulla salute della pianta.

La coltivazione intensiva, come la deforestazione finalizzata alla creazione di nuove terre coltivabili, sono pratiche dannose che contribuiscono alla desertificazione, alla perdita di biodiversità e alla diminuzione della componente organica. Inoltre, con lo sviluppo dell’agricoltura intensiva, si è diffusa una pesante dipendenza dai fertilizzanti chimici sintetici e dai pesticidi che rappresentano una fonte di inquinamento per il suolo e l’acqua.

 

La situazione attuale

In Italia, i due terzi dei suoli presentano problemi di degradazione che risultano più accentuati laddove è maggiore l’attività antropica, non solo di tipo agricolo ma anche derivante da una pianificazione urbanistica del territorio (aree urbane ed industriali con relative infrastrutture) che spesso non ha tenuto conto dell’impatto ambientale prodotto soprattutto sul suolo, con conseguente innesco di fenomeni degradativi, nella maggior parte dei casi molto evidenti.

L’importanza della copertura vegetale nella protezione del suolo dalla degradazione è stata chiaramente riconosciuta. Il suo contributo all’apporto di sostanza organica nel suolo e, quindi all’aumento della sua fertilità biologica, è risultato particolarmente importante nelle zone aride e semi-aride, dove il contenuto di sostanza organica è spesso basso e le condizioni climatiche ne determinano la continua perdita.

La coltivazione di piante di mandorlo è risultata un approccio ambientale adatto per il miglioramento fisico, chimico e biochimico di aree semi-aride degradate nel sud dell’Italia e della Spagna (caso studio progetto LIFE ALMOND PRO-SOIL – LIFE 05-E-000288). Le piante di mandorlo principalmente hanno influenzato le proprietà del suolo attraverso l’attivazione del ciclo biogeochimico dei nutrienti C, N e P e la stimolazione dell’attività microbica e della produzione degli enzimi idrolitici. Inoltre, la presenza delle radici ha aumentato la stabilità del terreno, riducendone l’erosività. Risultati simili sono stati ottenuti con altre specie vegetali, quali L. leucocephala e C. citriodora. Questi risultati possono essere, in parte, attribuiti a una quantità crescente di C organico totale dei suoli con piante rispetto ai controlli senza vegetazione. Anche le specie vegetali Pinus halepensis e Pistacia lentiscus hanno mostrato la capacità di migliorare le proprietà chimiche, fisiche e biologiche di suoli degradati in tre diverse aree pedoclimatiche (sud e nord dell’Italia e nord est della Spagna) (caso studio progetto LIFE BIOREM – LIFE11 ENV/IT/113).

 

Recuperare la fertilità

In suoli molto poveri di sostanza organica, il recupero della fertilità richiede l’aggiunta di sostanza organica esogena in modo da favorire lo sviluppo della vegetazione spontanea e l’adattamento delle piante selezionate. Alcune ricerche hanno osservato la migliore colonizzazione e crescita delle piante in terreni acidi semi-aridi a seguito dell’incorporazione di ammendanti organici. Gli autori hanno spiegato tale effetto con l’alcalinizzazione del suolo e l’aumento del contenuto di nutrienti. Un’altra interessante caratteristica del trattamento con materiale organico per lo sviluppo di copertura vegetale è che tali ammendanti riducono la densità apparente e aumentano la capacità del suolo di trattenere l’acqua (da 1,2 volte per i fanghi a 1,4 volte per il compost).

La rivegetazione rappresenta anche il sistema migliore per aumentare il sequestro di C in suoli agricoli degradati in Europa. Questo è supportato dai risultati di numerose pubblicazioni riguardanti la riconversione dei suoli agricoli a foresta secondaria. In suoli agricoli nel sud della Germania, l’adozione di un sistema di coltivazione non intensivo ha provocato, rispetto ai sistemi di agricoltura convenzionale, una notevole stimolazione del potenziale metabolico (attività deidrogenasi/carbonio idrosolubile) ed un aumento del carbonio umico e dell’attività degli enzimi idrolitici ad esso associati (caso studio progetto INDEX – STREP n. 505450).

Numerosi studi si propongono di individuare e diffondere nuove soluzioni adatte a migliorare la protezione e la gestione del suolo. Tra questi, il progetto LIFE ZEOWINE (LIFE17 ENV/IT/427) ha realizzato un nuovo ammendante per incrementare la fertilità dei suoli nel settore vitivinicolo. Tale fertilizzante è stato ottenuto combinando le proprietà della zeolite, il cui utilizzo nel recupero dei suoli e degli ambienti contaminati e degradati presenta ottime potenzialità in molti settori oltre che in agricoltura, con la sostanza organica stabile di un compost ottenuto su scala aziendale dal riutilizzo degli scarti di lavorazione delle uve, vinacce e raspi. I risultati attesi dell’applicazione di tale prodotto ai terreni vitati sono relativi al miglioramento complessivo della qualità dei suoli in termini di contenuto in sostanza organica, biodiversità, miglioramento delle condizioni idriche e strutturali, alla riduzione del contenuto in rame biodisponibile e dell’impatto totale delle emissioni di gas serra, ma anche all’incremento della qualità delle uve e dello stato di equilibrio fisiologico delle viti.

L’inerbimento migliora le proprietà del suolo dell’oliveto

PESCIA

Di Giovanni Caruso e Riccardo Gucci.

La presenza di un prato permanente nell’oliveto protegge il suolo dai fenomeni erosivi, aumenta la capacità di conservazione dell’acqua e mantiene la fertilità. Insomma è una pratica utile per oliveti in produzione.

Ancora oggi la pratica più comune di gestione del suolo negli oliveti è la lavorazione periodica, tipicamente un’erpicatura o fresatura, che elimina le infestanti e consente di ridurre l’evaporazione dell’acqua del suolo, aumentando la rugosità della superficie. Tuttavia, la lavorazione convenzionale comporta molti effetti indesiderati sulle proprietà fisiche, chimiche e biologiche del suolo e ne può peggiorare la struttura e fertilità.

L’uso di coperture vegetali è attualmente consigliato per proteggere il suolo nella gestione dell’oliveto, così come avviene anche in altre tipologie di frutteto. La presenza di una copertura viva non solo ha effetti benefici sulle proprietà del suolo, ma determina anche una migliore fertilità biochimica e maggiore biomassa e diversità microbica rispetto ai terreni lavorati. L’inerbimento permanente diminuisce l’erosione e la compattazione ed aumenta l’infiltrazione dell’acqua e l’accumulo di sostanza organica nel profilo. Tuttavia, un prato permanente su tutta la superficie del terreno compete con le radici degli alberi per l’acqua ed elementi nutritivi e può ridurre la crescita e la produttività degli alberi.

Inerbimento o lavorazione?

Il bilancio tra gli effetti benefici dell’inerbimento e quelli di competizione con la coltura può essere valutato solo sul lungo termine, pertanto gli studi di comparazione dei due sistemi di gestione del terreno, inerbimento e lavorazione, richiedono molti anni di sperimentazione. Tale tipo di sperimentazione è stata condotta in un oliveto (Olea europaea L. cv. Frantoio) ad alta densità (513 alberi/ha) piantato nel 2003 presso i campi sperimentali dell’Università di Pisa (Venturina, LI), dove sono state confrontate due tesi: LP, lavorazione periodica superficiale con erpice a coltelli; IP, inerbimento permanente sfalciato periodicamente.

Nel primo quadriennio dall’inizio della differenziazione della gestione del suolo (dal 3° al 6° anno dall’impianto) la produzione di frutti degli alberi su suolo inerbito è stata inferiore rispetto a quella della tesi lavorata. La presenza di una copertura vegetale in competizione con lo sviluppo degli alberi ha ridotto il volume della chioma nella tesi inerbita e, conseguentemente, anche il numero di frutti portati dagli alberi. Tuttavia, l’efficienza produttiva, cioè la produzione ad albero rapportata alle sue dimensioni (espressa come area della sezione trasversale del fusto), non è stata diversa tra le due tesi di gestione del suolo. In particolare, gli alberi della tesi inerbita hanno presentato un’efficienza produttiva compresa tra l’80 e il 120% rispetto a quella della tesi sottoposta a lavorazione periodica. Inoltre, sono state osservate differenze sui frutti degli alberi su suolo lavorato che avevano minori dimensioni e un leggero ritardo di maturazione rispetto ai frutti degli alberi della tesi inerbita. Per quanto concerne la qualità dell’olio non sono state riscontrate differenze significative tra le due tesi per l’acidità libera, il numero di perossidi, le costanti spettrofotometriche degli oli prodotti, e le concentrazioni di polifenoli totali e orto-difenoli.