Un studio ha valutato la fattibilità di influenzare l'attività delle fitasi, per aumentare la disponibilità di fosforo solubile, nei terreni acidi delle zone equatoriali

Un recente studio ha analizzato le dinamiche del fosforo nei terreni acidi del Kenia, una nazione dell'Africa equatoriale che si caratterizza per avere intense precipitazioni meteoriche, le quali tipicamente acidificano i suoli, dilavando i cationi dalle superfici di scambio del terreno (argille e sostanza organica). Nei suoli acidi la disponibilità di fosforo è piuttosto ridotta.
Uno studio condotto presso l'Università di Urbana-Champaign, Illinois (USA) ha valutato, nell'ambito del ciclo del fosforo del terreno, se fosse stato possibile incrementarne la disponibilità controllando la mineralizzazione delle sue forme organiche.

Il fosforo è uno dei principali elementi macro-nutritivi delle piante e ne è anche una componente essenziale, infatti esso è contenuto nei trasportatori di energia delle reazioni biochimiche (ATP, ADP, AMP), nelle membrane cellulari (fosfolipidiche) e in molti altri composti della materia organica vivente. Conseguentemente quando viene somministrata (restituita) sostanza organica al terreno, con essa giunge molto fosforo, che però non è disponibile finché la sostanza organica non viene decomposta e il fosforo mineralizzato. Il fosforo mineralizzato non rimane comunque tutto a disposizione della pianta, infatti esso viene gradualmente inglobato in forme minerali insolubili, tranne nel caso di terreni il cui pH sia prossimo alla neutralità.

Nei terreni aventi pH acido il fosforo viene insolubilizzato dagli idrossidi di ferro e alluminio, che cedono ioni OH- e fissano lo ione H2PO4-; in tal modo il fosforo bilancia le cariche positive del ferro e dell'alluminio, venendo inizialmente fissato per adsorbimento anionico, ma gradualmente va poi a precipitare nelle forme insolubili dei fosfati di ferro e di alluminio.
Al contrario in presenza di pH alcalino lo ione fosforico presente nella soluzione circolante del terreno (in tal caso PO4_3-), reagisce con il calcio e precipita a formare fosfato di calcio [Ca3(PO4)2], come ad esempio l'apatite (fosfato minerale).

Come evidenzia Andrew Margenot, ricercatore all'Università dell'Illinois di Urbana-Champaign: 'Il fosforo è in maggioranza disponibile per le piante quando il suolo è in una zona di pH intermedio.' Quindi acidificando i terreni alcalini e alcalinizzando quelli acidi, si può portare il pH della soluzione verso un valore rispettivamente sub-alcalino o sub-acido, che aumenta la disponibilità di fosforo.

A livello operativo si può dire che, nel caso di terreni acidi si può aggiungere della calce (idrossido di calcio) riducendone in tal modo l'acidità; riguardo questo aspetto Margenot dice: “La calcitazione è per l'agricoltura uno strumento 'pane e burro' (=molto importante)”. Bisogna però precisare che si tratta di un'operazione non confrontabile quantitativamente con una semplice concimazione, poiché richiede dosi di calce (idrata) molto elevate. Le calcitazioni hanno però anche un positivo effetto ammendante nei terreni argillosi, ovvero ne migliorano la struttura e quindi la circolazione d'aria al loro interno.

Esiste però anche un livello microscopico del problema nel quale le piante, attraverso le radici, riescono ad assicurano da sole una minima nutrizione fosforica. Le radici delle piante possono infatti acidificare localmente un terreno alcalino, o neutro, determinando il rilascio di fosforo da parte di rocce alcaline (fosfati di calcio, es. l'apatite). In questo senso le piante nei terreni più poveri si avvalgono anche della collaborazioni delle micorrize per disporre di una maggiore quantità di fosforo.

E però utile considerare che il fosforo è disponibile nel terreno anche in forme organiche, ogni volta che si aggiunga sostanza organica; pertanto questa fonte meno stabilmente ancorata al suolo desta un certo interesse che, è stato approfondito nella ricerca del dottor Margenot.
Tra le forme organiche di fosforo la principale è la fitina, che può essere resa disponibile attraverso l'azione delle fitasi (enzimi), ovvero specifiche fosfatasi presenti nel terreno e prodotte dalle radici delle piante e da alcuni microrganismi. Tale meccanismo ha anche una sua importanza adattativa per il rilascio di fosforo nei terreni acidi, poiché l'acidificazione effettuata dalle piante, attraverso le radici, è efficace solo nei terreni alcalini, o neutri.

La ricerca del dottor Margenot è partita dall'assunto, comunemente considerato, che le fitasi risultino maggiormente attive in presenza di calcio. Questo fatto lasciava presagire che in un terreno acido, fosse possibile accentuare l'attività delle fitasi somministrando calcio (calcitazione).
Pertanto i ricercatori dell'Università dell'Illinois di Urbana-Champaign hanno voluto valutare l'effetto della calcitazione sull'attività delle fitasi; per ottenere una valutazione completa di questo aspetto è stata considerata, nei campi sperimentali utilizzati, la storia della gestione colturale e delle calcitazioni, durante un lungo intervallo di tempo, con l'obiettivo di verificare se esse abbiano influenzato l'attività degli enzimi del suolo.

Nelle prove sperimentali condotte durante un lungo periodo di tempo sono stati analizzati tre diversi gruppi di parcelle sperimentali con somministrazione di dosi differenti di calce.
E' stato inoltre segnalato che la maggior parte delle parcelle sperimentali nel 2003 aveva subito uno speciale trattamento di fertilizzazione; quindi esse erano state suddivise in tre gruppi: un gruppo non aveva avuto alcuna fertilizzazione, a un altro gruppo era stato somministrato del letame di mucca e ad un terzo gruppo di parcelle era stato aggiunto del concime minerale a base di azoto e fosforo.
Ventisette giorni dopo aver effettuato un calcitazione in tutte queste parcelle sperimentali, i ricercatori hanno quindi misurato l'attività delle fosfatasi. Hanno poi anche misurato quanto fosforo era disponibile per le piante.

Alla fine i ricercatori dell'università dell'Illinois, al contrario di quanto si attendevano, non hanno riscontrato una chiara relazione tra l'effetto della calcitazione sul pH del suolo (correzione dell'acidità) e l'attività delle fosfatasi.
Come riferisce Margenot: 'Noi sapevamo che le fosfatasi sono sensibili al livello di acidità. Le nostre evidenze mostrano che è più complicato della sola acidità del suolo quando si considerano questi enzimi'.
Ancora più sorprendentemente il cambio nell'attività delle fosfatasi dopo la calcitazione risultava essere influenzato dalla storia dei precedenti trattamenti di concimazione e gestione del suolo.

In base a questo semplice e chiaro verdetto i ricercatori suppongono che le radici e i microrganismi del terreno, fonti di questi ed altri enzimi, potrebbero aver variato la quantità e i tipi di fosfatasi secrete, di cui le fitasi sono solo una parte, in funzione delle differenti pratiche colturali che sono state precedentemente attuate nei diversi appezzamenti. Inoltre in tutte le parcelle sperimentali l'incremento del fosforo disponibile era stato comunque molto ridotto; come riferisce Margenot: 'Nei suoli testati la sola calce non è stata sufficiente alle colture e quindi agli agricoltori. La calce necessita di essere combinata con un'aggiunta di fosforo per soddisfare le necessità colturali di questi suoli'.

Infatti nei suoli acidi la disponibilità di fosforo risulta comunque fortemente ridotta, per questo deve essere somministrato nella giusta quantità immediatamente disponibile, nel momento in cui le colture ne hanno bisogno; in tal senso la correzione della reazione del suolo non è risultata quindi adeguata a fornire la quantità di fosforo necessaria, nei terreni fortemente acidificati tipici del Kenia.
Il dottor Margenot sta ora lavorando per estendere il suo studio con colleghi del Centro per l'Agricoltura Tropicale e della Società tedesca per la Cooperazione internazionale.

Il CIAT è una nota istituzione di ricerca sull'agricoltura tropicale, che fa parte del network del CGIAR, il quale è sovvenzionato da alcuni governi, loro ministeri, istituzioni internazionali e fondazioni private.

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