Alternativa al fertilizzante fosfatico: la base Biochar controlla la risposta della pianta

2 agosto 2023

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dell'Istituto di Tecnologia di Karlsruhe

Da alcuni anni il biochar è stato ampiamente studiato come alternativa al fertilizzante fosfatico. Il biochar è un materiale riciclato prodotto mediante pirolisi della biomassa, ovvero le materie prime organiche vengono incenerite senza ossigeno a temperature comprese tra 400°C e 700°C. Le basi del biochar possono differire notevolmente. Il legno di scarto, il letame di pollo o le foglie possono essere trasformati in fertilizzanti.

Ricerche precedenti hanno rivelato, tuttavia, che le piante hanno risposto in modo diverso ai biochar. Alcuni sono cresciuti meglio, altri hanno reagito come se non fossero stati affatto fecondati, altri addirittura sono rimasti intossicati dal fertilizzante biochar.

Un team interdisciplinare di ricercatori KIT dell’Istituto Joseph Gottlieb Kölreuter per le scienze vegetali (JKIP) e dell’Istituto di chimica tecnica ha utilizzato piantine di pomodoro e ha scoperto che l’origine della biomassa biochar era cruciale per la simbiosi con i funghi micorrizici arbuscolari (funghi AM) esistenti in il suolo.

In un primo esperimento, il team ha studiato l'effetto del biochar ottenuto da paglia di grano e letame di pollo. Il biochar del letame di pollo conteneva nove volte più fosfato del biochar a base di paglia di grano. Il fosfato è la forma solubile del fosforo legata all'ossigeno. È una molecola essenziale per la crescita delle piante. "Come previsto, le piantine di pomodoro fecondate con biochar di letame di pollo sono cresciute rapidamente e in modo brillante", afferma la professoressa Natalia Requena, esperta di fitopatologia molecolare presso JKIP. "Molto fosfato era disponibile per la lavorazione diretta."

In un secondo esperimento, i ricercatori hanno fatto sì che i funghi AM colonizzassero le piante di pomodoro. Da più di 400 milioni di anni questi microfunghi vivono sulla Terra nelle radici dell'80% delle piante terrestri. Colonizzano la corteccia, assorbono il fosfato e lo trasferiscono alla pianta. A sua volta, la pianta fornisce loro zuccheri e lipidi.

Osservando molecole selezionate, i ricercatori hanno scoperto che il biochar ricco di fosfati a base di letame di pollo ha compromesso questa simbiosi tra pomodoro e funghi AM: lo scambio molecolare difficilmente ha avuto luogo. Il biochar a base di paglia di grano ha fatto il contrario: la pianta e i microfunghi hanno sviluppato una simbiosi attiva. "A lungo termine, le piante fertilizzate con biochar da paglia di grano sono più compatibili con altri microrganismi e si proteggono molto meglio contro gli agenti patogeni", spiega Requena. "Non ci aspettavamo una risposta molecolare così complessa da parte delle piante."

Il team ha utilizzato l’analisi dell’espressione genica per fornire la prova di questi risultati. "Si tratta di un metodo complesso e costoso, ma ci consente di vedere cosa succede nei geni della pianta e quali marcatori vengono attivati ​​o meno", afferma Requena. Saranno necessari ulteriori esperimenti per comprendere ancora meglio la risposta delle piante. "Quando riusciremo a decodificare questa risposta, potremo programmare le piante a lungo termine in modo che abbiano bisogno di meno fosfati e, quindi, di meno fertilizzanti minerali", sottolinea Requena.

Maggiori informazioni: David Figueira-Galán et al, Esplorando gli effetti sinergici del biochar e dei funghi micorrizici arbuscolari sull'acquisizione del fosforo nelle piante di pomodoro utilizzando analisi dell'espressione genica, Science of The Total Environment (2023). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.163506

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