La Rete Trofica del Suolo
La Rete Trofica del Suolo: le Basi Ecologiche della Fertilità e del Soil Food Web
Per molto tempo abbiamo guardato al terreno agricolo come a un semplice contenitore.
Un contenitore fatto di argilla, sabbia, limo e sostanza organica.
Abbiamo determinato il suo pH, la sua conducibilità elettrica, lo abbiamo concimato e lavorato.
Per anni abbiamo semplificato la fertilità parlando quasi esclusivamente di macroelementi e microelementi.
Eppure il suolo non è soltanto questo.
Il suolo non è un semplice substrato di ancoraggio per le piante, ma un sistema vivo, attraversato da una rete fatta di componenti viventi e non viventi: radici, batteri, funghi, protozoi, nematodi, microartropodi, lombrichi, sostanza organica, minerali, acqua, aria ed energia.
Questa rete prende il nome di Soil Food Web e rappresenta una chiave di letteratura ecologica fondamentale per comprendere la fertilità, il ciclo del carbonio, il ciclo dell’azoto, la struttura del terreno e il funzionamento degli agroecosistemi (de Vries et al., 2013; Bardgett & van der Putten, 2014).
La dott.ssa Elaine Ingham è stata una delle principali figure che ha sviluppato, sistematizzato, applicato e divulgato questo approccio, soprattutto in chiave rigenerativa e microbiologica.
Secondo questa visione, la fertilità del suolo non nasce semplicemente dalla presenza di nutrienti, ma dalla presenza di una comunità biologica capace di biotrasformarli, trattenerli, riciclarli e renderli biodisponibili alle piante.
La rete trofica del suolo costituisce la biodiversità sotterranea dell’agroecosistema e regola processi decisivi per la produttività vegetale e per il funzionamento dei sistemi biologici terrestri (van der Heijden et al., 2008; Bardgett & van der Putten, 2014).
In altre parole, un terreno agricolo fertile non è solo un terreno “ricco” di nutrienti.
É anche un terreno ecologicamente vivo e funzionante.
Ma partiamo dall’inizio.
Tutto comincia dalla luce.
Sì, dalla luce solare.
Se il sole colpisce un terreno nudo, gran parte di quell’energia si trasforma in calore. Il suolo si scalda, perde acqua, si ossida e diventa biologicamente più povero.
In un suolo scoperto l’energia solare non viene intercettata pienamente dalle piante e non viene trasformata totalmente in carbonio biologico stabile (Kuzyakov & Domanski, 2000; Jones et al., 2009).
In un suolo coperto, le piante assorbono la quasi totalità dell’energia solare, dell’acqua e dell’anidride carbonica e trasformano tutto questo in composti organici come zuccheri, acidi organici, aminoacidi, polisaccaridi e metaboliti secondari.
Questa attività trasforma la luce in carbonio biologico, trasferendolo nelle radici e poi al suolo.
Infatti le piante non producono zuccheri solo per sé stessi. Una parte importante viene trasportata e rilasciata dalle radici nel terreno sotto forma di essudati radicali (Kuzyakov & Domanski, 2000; Jones et al., 2009), alimentando microrganismi, micorrize e processi rizosferici (Kuzyakov & Domanski, 2000; Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013).
Gli essudati radicali sono composti da zuccheri, aminoacidi, acidi organici, mucillagini, enzimi, composti fenolici e altri metaboliti.
Sono messaggi biochimici, fonti energetiche e strumenti ecologici attraverso cui la pianta richiama o allontana, alimenta alimenta o dissuade batteri e funghi presenti nella rizosfera, cioè nella porzione di suolo più intimamente legata all’apparato radicale (Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
É sottoterra quindi che il carbonio biologico silenziosamente diventa nutrimento per la rete trofica del suolo.
Questo è il primo grande concetto su cui si basa il Soil Food Web.
La rizosfera, in questa visione, rappresenta uno degli hotspot biologici più importanti del suolo: ospita elevate densità microbiche, intense interazioni biochimiche e una continua trasformazione di carbonio e nutrienti (Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
È un’area piccola, ma potentissima.
È lì che i microrganismi si moltiplicano.
È lì che le radici incontrano batteri, funghi, protozoi, nematodi e microfauna.
È lì che il carbonio fotosintetico entra nella rete trofica del suolo.
La pianta, attraverso i suoi essudati, non nutre casualmente tutto ciò che trova. Modula il rilascio radicale in base alla sua fase fenologica, al suo stato nutrizionale, alle sue condizioni idriche, alla presenza di patogeni e alla comunità microbica circostante (Jones et al., 2009; Berendsen et al., 2012; Philippot et al., 2013).
La ricerca sul microbioma vegetale mostra che le piante influenzano l’assemblaggio delle comunità microbiche associate alle radici e che queste comunità, a loro volta, possono sostenere nutrizione, tolleranza agli stress e salute vegetale (Berendsen et al., 2012; Trivedi et al., 2020).
La pianta, quindi, non è un organismo passivo.
Non aspetta semplicemente che qualcuno la concimi.
Dialoga con il sistema trofico ed ecologico di cui fa parte.
E il Soil Food Web è il grande moderatore di questo dialogo.
Alla base della rete alimentare del suolo troviamo quindi batteri e funghi.
Sono loro i primi grandi trasformatori del carbonio organico prodotto dalle piante e accumulato nelle radici.
Ricevono zuccheri ed essudati, decompongono residui vegetali, producono enzimi, liberano o immobilizzano nutrienti.
Queste funzioni sono centrali perché i microrganismi del suolo non sono semplici presenze biologiche, ma diventano i regolatori dei cicli biogeochimici, della nutrizione vegetale e della produttività degli ecosistemi terrestri (van der Heijden et al., 2008; Bardgett & van der Putten, 2014).
Inoltre il microbiota rizosferico contribuisce anche alla solubilizzazione dei nutrienti, alla produzione di metaboliti funzionali, alla competizione con i patogeni e alla modulazione della salute della pianta (Berendsen et al., 2012; Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
Secondo la visione del Soil food Web, i batteri sono fondamentali per la formazione delle prime “colle” biologiche del suolo, cioè le sostanze polimeriche extracellulari.
Queste sostanze aiutano i batteri ad aderire alle superfici, formare biofilm, trattenersi vicino alle radici e contribuire alla formazione dei microaggregati (Costa et al., 2018).
I funghi lavorano invece in modo diverso.
Non sono soltanto produttori di sostanze extracellulari, ma sono soprattutto costruttori di connessioni.
Le ife fungine attraversano il terreno come fili sottilissimi. Collegano particelle minerali, residui organici e radici, contribuendo alla formazione dei macroaggregati più stabili.
Le micorrize, in particolare, migliorano la connessione tra radici, particelle minerali e sostanza organica (Rillig & Mummey, 2006).
È come se cucissero insieme il suolo.
Inoltre le micorrize ampliano la capacità esplorativa delle radici, migliorano l’assorbimento di fosforo e di altri nutrienti e contribuiscono alla stabilità strutturale del suolo attraverso ife extraradicali e composti organici.
Tra questi vengono spesso citate anche la glomalina, o più correttamente le glomalin-related soil proteins, associate soprattutto ai funghi micorrizici arbuscolari (Rillig & Mummey, 2006).
La struttura del suolo, quindi, non è solo una questione fisica.
È una costruzione biologica.
Quando il suolo ha acquisito struttura, l’acqua si infiltra meglio, l’aria circola, le radici scendono più in profondità, i microrganismi aerobici trovano habitat adatti e la sostanza organica viene protetta.
La struttura nasce quindi dall’interazione tra particelle minerali, sostanza organica, radici, microrganismi, essudati radicali, ife fungine e fauna edafica (Costa et al., 2018; Rillig & Mummey, 2006).
Per questo un suolo ben aggregato non è soltanto un suolo “fisicamente buono”, ma anche biologicamente attivo e organizzato.
Quando invece il suolo si compatta per eccesso di lavorazioni, l’acqua ristagna, l’ossigeno diminuisce, i pori collassano, le radici si fermano e la vita aerobica si riduce.
In queste condizioni possono aumentare i processi fermentativi, riduttivi o comunque poco favorevoli alla crescita delle piante.
La dott.ssa Ingham insiste molto su questo punto: un suolo che perde struttura tende a perdere anche qualità vivente.
Naturalmente in natura esistono ambienti anaerobici con ruoli ecologici e agroecologici importanti, come le zone umide e le risaie.
Ma in un suolo agrario destinato a piante che richiedono radici sane e ossigenate, una condizione anaerobica estesa e persistente è un segnale di squilibrio.
Per questo la compattazione non è solo un problema meccanico.
È anche un problema agroecologico.
Un terreno compattato non è semplicemente “duro”.
È un terreno in cui il Soil Food Web lavora male, o non lavora affatto.
La letteratura conferma che la rete alimentare del suolo contribuisce a servizi ecosistemici fondamentali, inclusi ciclo del carbonio, ciclo dell’azoto e regolazione della sostanza organica (de Vries et al., 2013; Bardgett & van der Putten, 2014).
Uno dei problema legati alla fertilità non è soltanto la presenza dei nutrienti nel suolo, ma la loro disponibilità biologica.
Prendiamo per esempio il fosforo.
Molti suoli ne contengono quantità importanti, ma non sempre accessibili alle piante. Nei suoli alcalini può essere bloccato dal calcio, mentre nei suoli acidi dal ferro e dall’alluminio.
Secondo la visone del Soil Food Web, la disponibilità dei nutrienti dipende da pH, tessitura, umidità, potenziale redox, attività microbica, presenza di essudati radicali, micorize, enzimi e interazioni trofiche (Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013; Rillig & Mummey, 2006).
Batteri solubilizzatori, funghi micorizici, acidi organici, enzimi e predatori microbici sono organismi capaci di trasformare ciò che è presente nel suolo in qualcosa di realmente disponibile per le piante.
Le interazioni tra radici e microrganismi influenzano profondamente la disponibilità dei nutrienti e la nutrizione vegetale (Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013).
Allo stesso tempo, la biodiversità microbica del suolo è considerata un fattore chiave per la produttività delle piante e per la stabilità degli ecosistemi terrestri (van der Heijden et al., 2008; Bardgett & van der Putten, 2014).
Questo significa che la concimazione chimica non può sostituire la funzione biologica del suolo.
Possiamo aggiungere fosforo, azoto o potassio, ma se il suolo è povero di vita, compattato, ossidato o privo di radici attive, continuiamo a lavorare su un sistema incompleto e poco efficiente.
Dobbiamo guardare il terreno non come un magazzino, ma come un sistema trofico complesso.
Batteri e funghi nel suolo sono fondamentali, ma da soli non bastano.
Assorbono nutrienti e li trattengono nella propria biomassa. Questo evita che vengano dilavati o persi facilmente. Tuttavia, se restano bloccati nella biomassa microbica o fungina, la pianta non li può utilizzare.
Serve un passaggio successivo.
Entrano allora in gioco protozoi, i nematodi batteriofagi, i nematodi fungivori, microartropodi e altri piccoli organismi del suolo.
Questi organismi si nutrono di batteri e funghi e, nel farlo, rilasciano nutrienti in forme più disponibili per le piante.
Bonkowski (2004) descrive questo processo come parte del microbial loop del suolo: i protozoi, predando i batteri, regolano la comunità microbica e contribuiscono al rilascio di nutrienti nella rizosfera.
Nematodi batteriofagi e protisti sono quindi componenti altrettanto importanti della biodiversità edafica e possono influenzare disponibilità di azoto e fosforo, quindi della crescita vegetale e del funzionamento degli agroecosistemi, proprio come i batteri e i funghi (Bonkowski, 2004; Trap et al., 2016).
Questo meccanismo dovremmo spiegarlo molto più spesso agli agricoltori.
La fertilità del suolo dipende da molti organismi che insieme sono capaci di rendere i nutrienti biodisponibili.
Da questo punto di vista il compost assume un significato importantissimo.
Non è soltanto un ammendante ricco di sostanza organica e fonte di nutrienti. Contiene batteri, funghi, protozoi, nematodi benefici, enzimi, metaboliti secondari, sostanze umiche e matrici organiche capaci di nutrire la vita del suolo.
Per questo non va valutato solo per il suo contenuto chimico, ma anche per la qualità biologica e per la capacità di sostenere comunità microbiche e reti trofiche funzionali (Bardgett & van der Putten, 2014; de Vries et al., 2013).
Un compost mal prodotto, anaerobico, immaturo o putrefattivo può creare problemi ai terreni e alle colture agricole.
Un compost maturo, ben ossigenato, stabile e biologicamente ricco può invece contribuire a ricostruire o sostenere il Soil Food Web, migliorare la struttura del suolo, alimentando la biomassa microbica e sostenere la trasformazione della sostanza organica (Costa et al., 2018; Bardgett & van der Putten, 2014).
Per questo dovremmo smettere di chiederci quanta sostanza organica stiamo apportando.
Sarebbe più utile chiederci:
Che tipo di vita sto riportando nel suolo.
Il compost, in una visione agroecologica, dovrebbe servire principalmente a riattivare i processi trofici e biologici.
Tutto ciò differisce dalla fertilizzazione convenzionale, che spesso applica ragionamenti lineari a sistemi non lineari.
Manca azoto? Aggiungo azoto.
Manca fosforo? Aggiungo fosforo.
Ma il suolo è un sistema complesso e le sue risposte non sono lineari.
Aggiungere troppo azoto può stimolare la crescita vegetativa, ma anche sbilanciare il rapporto tra pianta e microbi, aumentare la suscettibilità a stress biotici, favorire perdite per lisciviazione o emissioni gassose e ridurre alcune simbiosi utili.
La disponibilità dei nutrienti e la risposta della pianta, in sistemi agroecologici in equilibrio, dipendono dalle interazioni tra fisiologia vegetale, microbiota, sostanza organica e reti trofiche del suolo (Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013; de Vries et al., 2013).
La gestione della fertilità dovrebbe quindi integrare chimica, fisica e biologia del terreno (Bardgett & van der Putten, 2014; Trivedi et al., 2020).
Gli approcci agroecologici alla fertilità non sostengono l’apporto esterno con il solo scopo di nutrire direttamente le piante. Propongono piuttosto l’utilizzo di compost, possibilmente prodotto in azienda, per arricchire la vita biologica del suolo e riattivare i processi ecologici.
Questa è la differenza tra concimare e rigenerare.
Concimare significa dare qualcosa di immediatamente disponibile alla pianta.
Rigenerare significa ricostruire le condizioni affinché la pianta possa nutrirsi attraverso la rete trofica presente nel suolo.
La rigenerazione può passare anche tramite l’utilizzo di matrici organiche interne all’azienda agricola, purché siano capaci di sostenere reti microbiche e trofiche funzionali (de Vries et al., 2013; Bardgett & van der Putten, 2014).
Un altro aspetto centrale del Soil Food Web riguarda la salute delle piante.
Un suolo vivo, biologicamente ricco e complesso, non elimina magicamente tutte le fitopatologie, ma le controlla molto più facilmente.
Crea un ambiente equilibrato e dinamico, dove le radici sono circondate da batteri benefici, funghi, protozoi, nematodi, microartropodi, micorrize, biofilm, essudati e metaboliti.
Il microbiota della rizosfera può contribuire alla protezione della pianta attraverso competizione, antagonismo, stimolo delle difese vegetali e modulazione dell’ambiente radicale (Berendsen et al., 2012; Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
Un patogeno, in un suolo vivo e in una comunità edafica complessa, incontra più difficoltà a trovare uno spazio libero per esprimere la propria patogenicità.
Deve competere, confrontarsi con organismi antagonisti, rimanere in vita e solo dopo provare ad attaccare la pianta.
La soppressività dei suoli nasce anche da questa complessità: biodiversità, competizione, predazione, antagonismo, stimolo delle difese della pianta e stabilità delle reti biologiche (Berendsen et al., 2012; Bardgett & van der Putten, 2014; de Vries et al., 2013).
La ricerca sul microbioma vegetale mostra che le interazioni tra pianta, comunità microbiche e ambiente sono decisive per l’assemblaggio del microbiota e per l’espressione delle sue funzioni benefiche legate alla salute vegetale (Trivedi et al., 2020).
Per questo la difesa delle piante dovrebbe essere pensata anche come costruzione di un ambiente radicale più forte e complesso.
Il Soil Food Web ci dice ancora un’altra cosa importante: non basta inoculare un solo organismo.
Abbiamo bisogno di creare una rete e il relativo contesto ecologico.
Bisogna creare le condizioni affinché quella vita possa nutrirsi, riprodursi e svolgere una funzione.
Le comunità microbiche non agiscono isolate dalla pianta e dall’ambiente.
Il microbiota radicale si assembla attraverso interazioni complesse tra genotipo vegetale, suolo, clima, gestione agronomica, disponibilità di carbonio e pressioni biotiche (Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
Allo stesso modo, le funzioni ecosistemiche dipendono dalle proprietà complessive delle reti alimentari del suolo, non dalla semplice presenza di un singolo gruppo funzionale (de Vries et al., 2013).
Se mettiamo batteri in un suolo senza carbonio, senza radici vive, senza porosità, senza umidità e magari con eccesso di sali, quei batteri non potranno fare miracoli.
Se inoculiamo funghi in un terreno lavorato continuamente, povero di copertura e continuamente disturbato, sarà difficile costruire una rete fungina stabile.
Le ife fungine e le micorrize hanno bisogno di continuità fisica e minore disturbo possibile per contribuire davvero alla struttura del suolo (Rillig & Mummey, 2006).
La biologia del suolo va creata e coltivata.
Lavorare con il Soil Food Web significa cambiare visione.
Significa mantenere il suolo coperto per più tempo possibile, così da attivare il flusso di carbonio verso il terreno e sostenere la rizosfera attraverso radici vive ed essudati (Kuzyakov & Domanski, 2000; Jones et al., 2009).
Una delle principali vie attraverso cui il carbonio vegetale entra nel suolo e sostiene microrganismi, microbiota radicale e processi trofici è la rizodeposizione (Kuzyakov & Domanski, 2000; Philippot et al., 2013).
Questo processo necessita di ridurre le lavorazioni.
Ogni lavorazione rompe gli aggregati, danneggia le ife fungine, destabilizza la struttura e accelera l’ossidazione della sostanza organica (Rillig & Mummey, 2006).
Anche la biodiversità vegetale deve essere aumentata.
Piante diverse producono essudati diversi e nutrono comunità microbiche diverse.
La biodiversità sopra e sotto il suolo è strettamente connessa, e contribuisce alla produttività, alla stabilità e al funzionamento degli ecosistemi terrestri (van der Heijden et al., 2008; Bardgett & van der Putten, 2014).
La nutrizione vegetale va quindi letta come risultato di interazioni tra radici, microbiota, disponibilità dei nutrienti e rete trofica del suolo (Jones et al., 2009; Philippot et al., 2013; Trivedi et al., 2020).
La fertilità diventa in questo modo il risultato di pratiche agricole rispettose della vita e il
Soil Food Web rappresenta la base ecologica della fertilità.
In questa prospettiva, la fertilità non deriva da un suolo pieno di elementi minerali.
Deriva da un suolo in cui carbonio, radici, microbiota, struttura, predazione, decomposizione e disponibilità dei nutrienti funzionano come parti di una rete trofica dinamica (de Vries et al., 2013; Bardgett & van der Putten, 2014; Trivedi et al., 2020).
Un suolo fertile è un suolo capace di trasformare il carbonio in vita, la biomassa microbica in nutrienti disponibili e la sostanza organica in una riserva capace di nutrire il sistema.
Dalla luce al carbonio.
Dal carbonio ai microrganismi.
Dai microrganismi ai nutrienti.
Dai nutrienti alle piante.
E dalle piante, di nuovo al suolo.
Perché lì, nel buio del suolo, avviene una delle trasformazioni più importanti del pianeta.
La luce diventa carbonio.
Il carbonio diventa vita.
E la vita diventa fertilità.
Francesco Di Lorenzo
Agronomo
Bibliografia essenziale
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