LABORATORIO 4: SOILFERT

Il suolo, definito in passato come lo strato più esterno della superficie terrestre, è in realtà un comparto estremamente vario e in continua evoluzione, oltre ad essere uno degli habitat più ricchi di organismi di tutta la biosfera. Il suolo, come tutti i sistemi biologici, possiede una propria capacità antiossidante che può spiegare la recalcitranza dei composti umici all’attacco microbico ed è in grado di influenzare i processi aerobici di bio-degradazione – quindi il grado di protezione- della sostanza organica, con implicazioni per il ciclo globale del carbonio a sua volta coinvolto nei cambiamenti climatici del pianeta. Il suolo è l’habitat di migliaia di specie di microrganismi benefici che svolgono un ruolo fondamentale nei cicli biogeochimici e nella fertilità del suolo. Inoltre molte specie microbiche svolgono un ruolo chiave nella degradazione di molte sostanze organiche, compresi i contaminanti ambientali.

Gli idrocarburi sono tra i più frequenti contaminanti ambientali e l’inquinamento del suolo da prodotti petroliferi è un problema diffuso. Con la crescente attenzione verso la conservazione dell’ambiente, le tecniche di bio-risanamento del suolo sono divenute una valida alternativa ai tradizionali trattamenti chimici e fisici. I metodi di bio-stimolazione del suolo sono in grado di migliorare l’attività biologica e la biodiversità e possono quindi velocizzare e intensificare la bio-degradazione dei contaminanti di natura organica nel suolo, compresi gli idrocarburi e i derivati petroliferi.

Il laboratorio SoilFert studia da anni la composizione e le dinamiche dei nutrienti nel suolo, le attività enzimatiche e la capacità antiossidante del sistema biologico suolo, le principali cause di inquinamento (con particolare riguardo a quello da idrocarburi) e le possibili tecniche di biorisanamento ed esegue le principali determinazioni chimico-fisico e biologiche del suolo e dei substrati. Il laboratorio SoilFert possiede inoltre consolidata esperienza nello studio dei microrganismi biofertilizzanti, biostimolanti e e simbionti micorrizici e del loro ruolo nel metabolismo della pianta, in particolare nella sintesi di metaboliti ad alto valore nutraceutico.

Le principali linee di ricerca riguardano:

1) valutazione della capacità antiossidante del suolo;

2) studio della perdita di sostanza organica per mineralizzazione e del sistema antiossidante attivo nei suoli urbani;

3) sviluppo di nuove strategie per il mantenimento e l’incremento di sostanza organica del suolo attraverso l’impiego di ammendanti di diversa natura;

4) valutazione dell’efficacia di bio-stimolanti nell’accelerare il processo di biorisanamento di suoli inquinati da idrocarburi;

5) studio dello stato di contaminazione dei terreni adibiti a verde pubblico e del possibile utilizzo dei suoli come possibili indicatori dell’inquinamento in ambiente urbano;

6) studio dei microrganismi benefici, associati e non alle piante,  per incrementare la fertilità biologica del suolo e il valore nutraceutico dei prodotti alimentari;

7) sviluppo di sistemi di monitoraggio e di gestione dello stato idrico del continuum suolo-pianta-atmosfera mediante la spettroradiometria di campo, la sensoristica agro-idrologica e la micrometeorologia, compresa la loro calibrazione;

8) sviluppo di procedure semplificate per la calibrazione sito-specifica di sensori per la misura dello stato idrico del suolo e in vaso.

 

Unità di Ricerca afferenti al laboratorio SOILFERT:

UR MICROBIOLOGIA DEL SUOLO

Il settore di microbiologia del suolo possiede una consolidata esperienza nello studio della biodiversità molecolare e funzionale dei microrganismi di interesse ambientale e delle applicazioni di ceppi microbici funzionali in agricoltura sostenibile. La principali campi di ricerca sono:

  1. studio della biodiversità molecolare e funzionale di ceppi microbici del suolo ai fini della loro utilizzazione nella produzione sostenibile degli alimenti;
  2. isolamento e caratterizzazione molecolare e funzionale di ceppi di funghi micorrizici per il loro utilizzo come inoculanti nelle piante agrarie;
  3. selezione di starter microbici per il recupero e valorizzazione di sottoprodotti agro-industriali quali le sanse, sia per l’ottenimento di compost verde utilizzabile in agricoltura, biologica e non, sia per l’ottenimento di biomasse per uso mangimistico con maggiore valore nutrizionale (ridotto contenuto in lignina).

 

UR DI SENSORISTICA E DI MODELLISTICA AGRO-IDROLOGICA

La UR integra attività di ricerca, di didattica e di servizio, sviluppate allo scopo di innovare, in maniera sostenibile, il dimensionamento idraulico-idrologico degli impianti e degli interventi irrigui alla scala di pianta e/o azienda.

Le motivazioni che animano l’avanzamento delle attività sono solide al nesso energia-acqua-cibo e all’importanza che assume la massimizzazione dell’efficienza idrica ed energetica all’interno delle convergenti crisi e competizioni sociali destinate ad acuirsi in periodi di ridotta disponibilità idrica di un territorio.

Le competenze sui sistemi e sui protocolli di monitoraggio e di gestione dello stato idrico del continuum suolo-pianta-atmosfera permettono di considerare la gestione della risorsa idrica in maniera esperta, contemplando anche la gestione dello stress idrico colturale piuttosto che evitarlo.

I ricercatori della UR collaborano con i gruppi di ricerca di Riego Deficitario Controlado y programación del riego en base a sensores e di Métodos avanzados de estimación de necesidades de agua de los cultivos, afferenti al Departamento de Ingeniería Rural y Agroalimentaria, Universitat Politècnica de València.

Inoltre, la UR è collaudatore di un sistema di monitoraggio dell’umidità e della temperatura del suolo, AgriNET, progettato dalla Tuctronics (154 East Grumman Avenue Walla Walla, WA 99362, USA).

Le principali linee di ricerca riguardano:

  • sviluppo di sistemi di monitoraggio e di gestione dello stato idrico del continuum suolo-pianta-atmosfera mediante la spettroradiometria di campo, la sensoristica agro-idrologica e la micrometeorologia;
  • sviluppo di funzioni di stress idrico-salino per sistemi colturali sparsi e per colture in vaso;
  • applicazione della modellistica agro-idrologica e spettrale per la previsione dello stato idrico del sistema suolo-pianta e la gestione esperta degli interventi irrigui alla scala di pianta e/o azienda;
  • sviluppo di procedure semplificate per la calibrazione sito-specifica di sensori per la misura dello stato idrico del suolo;
  • studio ed implementazione di reti di sensori wireless interfacciabili in Internet.

 

La UR dispone di tecnici specializzati per la programmazione e l’implementazione di microcontrollori su piattaforme embedded anche di tipo opensource.

Infine la UR è dotata di strumenti per lo sviluppo di sistemi di sensori analogici e/o digitali, per il monitoraggio dello stato idrico del sistema suolo-pianta, di banchi prova e attrezzature per la pressiometria e la flussimetria delle reti irrigue e del sistema suolo-pianta, nonché di software suite per la scrittura di codici e la modellizzazione multivariata dei dati.

 

UR DI CHIMICA AGRARIA

Il settore di chimica agraria possiede una consolidata esperienza nello studio delle caratteristiche dei suoli, in termini di fertilità e contaminazione organica e inorganica, e nella valutazione della capacità degli ammendanti di migliorare la qualità del suolo.

Le principali linee di ricerca, volte all’individuazione di strategie per la conservazione della risorsa-suolo, riguardano:

  1. studio delle cinetiche di mineralizzazione della sostanza organica di suolo e ammendanti (compost, fanghi di depurazione, biochar);
  2. studio del sistema antiossidante del suolo, in grado di influenzare i processi aerobici di bio-degradazione, e quindi il grado di protezione, della sostanza organica;
  3. valutazione e monitoraggio del grado di contaminazione organica e inorganica del suolo urbano.