Agronomo Giulia Carpi

I microrganismi viventi nell’ecosistema suolo

Le parole ecosistema e biodiversità in genere evocano alla mente immagini di foreste lussureggianti ricche di fiori e animali, oppure barriere coralline colorate e piene di vita.

E’ difficile che ci venga da pensare in questi termini al suolo sotto i nostri piedi.

Eppure, nascosto ai nostri occhi, all’interno del suolo si sviluppa un ecosistema complesso e ricco, formato da molteplici combinazioni di elementi minerali e sostanza organica: al suo interno migliaia di specie di esseri viventi differenti interagiscono, formano alleanze, competono fra loro e portano il loro contributo fondamentale al ciclo della vita.

Un suolo sano contiene al suo interno fino a 15 t di biomassa viva per ettaro, corrispondente al peso di circa 20 vacche adulte.  Questo dato risulta sorprendente per molti perché la maggior parte di questa biomassa vivente è costituita da microrganismi del suolo, invisibili ad occhio nudo: batteri, funghi, attinomiceti, microalghe.

Occorre sottolineare che dal punto di vista funzionale i microrganismi del suolo sono responsabili di molti passaggi chiave all’interno dei cicli degli elementi fondamentali per la vita sulla Terra (idrogeno, carbonio, ossigeno azoto, fosforo, zolfo).

La rizosfera, ossia la parte del terreno a diretto contatto con le radici attive delle piante, costituisce una delle zone più ricche di vita ed attività del suolo: grazie alla presenza di acidi organici, zuccheri, enzimi ed altri composti emessi dalle radici, questi pochi millimetri di terreno contengono un numero di microganismi fino a 10 volte maggiore che nel resto del suolo.

In questa porzione di terreno hanno il loro habitat di elezione microrganismi che vivono in stretta relazione di mutualismo con le radici delle piante: essi sono capaci di fissare l’azoto atmosferico, solubilizzare elementi nutritivi scarsamente disponibili, produrre ormoni vegetali che stimolano direttamente l’accrescimento delle radici, contrastare efficacemente lo sviluppo di patogeni e parassiti delle piante, tutto ciò allo scopo di assicurare a sé stessi un ambiente ideale di crescita. Questi microrganismi sono definiti PGPR, con un acronimo derivato dall’inglese “plant growth promoting rhizobacteria”, ossia batteri della rizosfera promotori della crescita delle piante.

Inoculi di microrganismi benefici

Negli ultimi decenni le capacità dei microrganismi del suolo, ed più in particolare dei PGPR, sono state studiate con sempre maggiore attenzione allo scopo poterle utilizzare per mettere a punto soluzioni tecniche efficaci e sostenibili per la gestione delle produzioni agricole.

I fertilizzanti ed i pesticidi di sintesi hanno avuto un ruolo importante nel sostenere sistemi colturali intensivi ad elevata produttività, ma gli effetti negativi del loro utilizzo massiccio si sono resi sempre più evidenti in termini di inquinamento ambientale, perdita di biodiversità, ricadute negative sulla salute umana. Inoltre le sfide poste dal cambiamento climatico in atto in termini di resistenza alla carenza idrica ed agli stress ambientali hanno ulteriormente acuito la necessità di utilizzare tecniche e strategie di gestione efficaci e sostenibili.

L’utilizzo di inoculi di microrganismi benefici del suolo in agricoltura può offrire valide alternative per aumentare l’efficienza della fertilizzazione, garantire il mantenimento di produttività delle colture in condizioni di stress ambientale, prevenire o in alcuni casi contrastare attivamente attacchi di patogeni e parassiti delle piante.

Il mercato dei mezzi tecnici a base di microrganismi vivi, con funzione di biostimolanti oppure agenti di biocontrollo, è in rapido e vivace sviluppo.

Questo tipo di prodotti non costituisce una novità assoluta, in quanto alcuni microrganismi sono utilizzati da decenni in agricoltura (per es. gli inoculi di rizobi simbionti delle colture leguminose), ma solo in anni recenti si è riusciti a studiare e comprendere il potenziale di molti microrganismi del suolo, anche grazie alla diffusione di tecnologie molto avanzate a costi accessibili (sequenziamento del DNA, capacità di processare grandi quantità di dati).

Consorzi microbici vs singole specie

La grande maggioranza dei prodotti a base di microrganismi, sia biostimolanti che agenti di biocontrollo, sono costituiti da singole specie da immettere nel suolo o sulla parte epigea delle colture in quantità numericamente molto rilevanti, in modo da assicurare l’efficacia dell’effetto sulla base della densità di popolazione inoculata.

Gli inoculi a base di singole o poche specie di microrganismi, noti per le loro proprietà benefiche studiate spesso in condizioni di laboratorio, una volta distribuiti nel suolo o sulle colture hanno efficacia variabile a seconda delle condizioni in cui sono utilizzati.

In natura una situazione tale si riscontra assai raramente: i microrganismi, in particolare quelli del suolo, non vivono come popolazioni di singole o poche specie ma come complessi consorzi microbici, che associano numerose specie e tipologie diverse.

All’interno di un consorzio microbico di questo tipo, con una elevata biodiversità interna, le funzioni agroecologiche fondamentali sono portate avanti da più specie diverse contemporaneamente (caratteristica definita come “ridondanza”): la possibilità di avvicendamento e sostituzione fra microrganismi diversi al variare delle condizioni pedo-climatiche aumenta l’efficacia del consorzio nel suo complesso.

Inoltre spesso i consorzi microbici mostrano proprietà benefiche maggiori degli inoculi di singole specie, in quanto sfruttano la sinergia fra microrganismi diversi, ottenendo un risultato complessivo che è maggiore della somma delle singole componenti.

Consorzi microbici a selezione naturale

La selezione di specie e tipologie di microrganismi adatti per essere associati e comporre un consorzio microbico efficace non è banale. Deve essere fondata sulla comprensione della funzionalità delle diverse specie e delle potenziali interazioni fra le diverse componenti del consorzio microbico.

Come spesso accade, osservare e comprendere al meglio possibile ciò che già esiste in natura fornisce stimoli e spunti di lavoro estremamente interessanti.

Uno dei migliori fertilizzanti organici disponibili, il vermicompost o humus di lombrico,https://www.lombricolturaclt.it/cms/about deve gran parte della sua efficacia alla ricca componente microbiologica che lo caratterizza: la presenza di una comunità microbica numerosa e diversificata è conferita a questo materiale dalla sua stessa origine, ossia dal passaggio all’interno dell’apparato digerente del lombrico (specie Eisenia fetida/E. andrei).

CLT

Vi sono contenute numerose specie con diverse funzioni benefiche nei confronti delle piante: esse infatti nel terreno vivono principalmente all’interno della rizosfera e fanno parte dei PGPR (microrganismi benefici della rizosfera).

L’estrazione della comunità microbica naturalmente selezionata dall’azione di questi organismi decompositori è resa complessa proprio dalla sua elevata biodiversità interna. Tuttavia ottimizzando il processo di estrazione attraverso l’utilizzo di bioreattori ad hoc, con il controllo di temperatura, pH, ossigenazione, è possibile ottenere un inoculo contenente l’intera comunità del vermicompost di partenza.

Si tratta di oltre 150 specie di batteri, funghi, attinobatteri e lieviti, già in equilibrio fra loro ed in forma attiva, che agiscono a favore degli apparati radicali delle piante con 4 meccanismi principali:

– azione sulla sostanza organica: equilibrio dinamico fra mineralizzazione ed umificazione;

– promozione diretta dell’accrescimento radicale tramite produzione di ormoni vegetali;

– solubilizzazione di fosforo e microelementi poco disponibili nel suolo in forma assimilabile per le radici;

– azotofissazione libera nella rizosfera.

La presenza di molti generi diversi in grado di svolgere la stessa funzione (la già citata caratteristica detta ridondanza) significa che anche in presenza di condizioni molto diverse legate al suolo, alle colture e alle condizioni climatiche la biodiversità interna del consorzio microbico da vermicompost garantisce che ci siano molte alternative possibili e che il trattamento risulti efficace.

Uno studio scientifico in collaborazione con Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, Università di Pisa e CNR (*) ha evidenziato inoltre la capacità del consorzio microbico estratto dal vermicompost di funzionare da vero e proprio probiotico nel suolo, ossia apportare di microrganismi ad azione benefica per le colture e per gli altri microrganismi utili: il trattamento con tale consorzio favorisce infatti la colonizzazione radicale da parte di funghi micorrizici arbuscolari e la nodulazione di rizobi in alcune specie leguminose.

Si conferma ancora una volta che complessità e sinergia fra specie diverse risultano caratteristiche vincenti e molto efficaci per gli inoculi di microrganismi utili.

Efficacia ed incisività ancora maggiori si ottengono andando a mimare ciò che accade in natura, utilizzando come “setaccio” naturale di selezione dei microrganismi utili l’apparato digerente di un decompositore altamente specializzato come il lombrico.