Cover Crops and Wheat Middlings Alter Soil-Plant Nutrient Dynamics Following Anaerobic Soil Disinfestation in an Organic Tomato System

Nel mondo dell'agricoltura, il suolo non è semplicemente terra; è un motore vivente e pulsante che nutre le colture. Per i coltivatori biologici, che non possono utilizzare prodotti chimici di sintesi per uccidere i parassiti, mantenere sano questo motore è una sfida costante. Essi affrontano un doppio vincolo: le malattie del terreno e le erbacce possono devastare un raccolto, mentre l'atto stesso di cercare di riparare il suolo può talvolta esaurire i nutrienti di cui le piante hanno bisogno per crescere. Uno strumento promettente emerso per risolvere questo problema è una tecnica chiamata disinfestazione anaerobica del suolo. Immaginate un letto di giardino che viene allagato con acqua, coperto da un telo spesso e impermeabile, e mescolato con materiale vegetale fresco. Questa configurazione interrompe l'apporto di ossigeno al suolo. Senza ossigeno, i minuscoli organismi che vivono nella terra cambiano il loro comportamento. Iniziano a fermentare la materia vegetale, creando un ambiente chimico che è tossico per funghi, nematodi e erbe infestanti dannosi, sterilizzando efficacementmente il suolo senza l'uso di sostanze chimiche aggressive. Tuttavia, questo processo è un delicato equilibrio. Se il suolo diventa troppo acido o finisce il tipo di cibo giusto per i microbi, il trattamento potrebbe fallire o, peggio ancora, potrebbe lasciare il suolo troppo povero per sostenere la coltura successiva. La domanda per scienziati e agricoltori è come nutrire questo motore microbico con la giusta quantità di cibo per uccidere i parassiti cattivi lasciando però abbastanza nutrienti per le verdure.

Ricercatori della Penn State e del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti si sono posti l'obiettivo di trovare la ricetta perfetta per questo processo in un campo di pomodori biologici. Volevano vedere se diversi tipi di colture di copertura invernale — piante coltivate specificamente per proteggere e nutrire il suolo durante la stagione di riposo — potessero servire come combustibile per questo trattamento. Hanno testato tre approcci specifici: piantare un'erba chiamata triticale, piantare una leguminosa fissatrice di azoto chiamata trifoglio incarnato e piantare una miscela di entrambe. Hanno anche testato cosa accadeva aggiungendo un comune sottoprodotto della lavorazione del grano, noto come crusca di frumento, a questi lotti. Questa aggiunta era destinata a fornire una rapida scarica di energia ai microbi. Il team ha monitorato attentamente il suolo per due stagioni di crescita, osservando come i livelli di ossigeno scendevano, come cambiavano i nutrienti e come rispondevano le piante di pomodoro che seguivano. Cercavano un metodo che non solo uccidesse i parassiti, ma lasciasse anche il suolo più ricco e produttivo di prima.

L'esperimento è iniziato in primavera, poco prima della piantumazione dei pomodori. I ricercatori hanno preso le colture di copertura scelte, le hanno sminuzzate e le hanno interrate nel suolo. Hanno poi aggiunto la crusca di frumento ad alcuni dei lotti e hanno coperto tutto con una pellicola nera impermeabile. Hanno allagato i letti con acqua attraverso linee di goccia sotto la plastica. Entro pochi giorni, i sensori sepolti nel terreno hanno raccontato una storia chiara. I livelli di ossigeno sono crollati, scendendo a un punto in cui il suolo è diventato completamente anaerobico, ovvero privo di ossigeno. I lotti che hanno ricevuto la crusca di frumento sono rimasti in questo stato privo di ossigeno più a lungo e in modo più intenso rispetto agli altri. La crusca di frumento ha agito come un combustibile ad alto numero di ottani, mantenendo forte la fermentazione microbica. Le diverse colture di copertura si sono comportate anche in modo diverso. L'erba, il triticale, ha prodotto uno strato di materia vegetale spesso e denso, eccellente nel soffocare le erbacce prima ancora che iniziasse il trattamento. Il trifoglio incarnato, essendo una leguminosa, era ricco di azoto ma produceva un peso totale inferiore. La miscela dei due ha offerto una via di mezzo, combinando il potere di soppressione delle erbacce dell'erba con la qualità ricca di nutrienti della leguminosa.

Con il passare delle settimane, i cambiamenti chimici nel suolo sono diventati ancora più distinti. Il trattamento ha causato un aumento temporaneo dell'ammonio, una forma di azoto che le piante possono utilizzare, seguito da una conversione in nitrato una volta rimosso il telo plastico e fatto tornare l'aria nel suolo. I lotti con la crusca di frumento hanno mosttato l'aumento più drammatico di questi nutrienti, potenziando l'azoto disponibile di oltre la metà rispetto ai lotti senza l'aggiunta. Anche il tipo di coltura di copertura ha lasciato il suo segno. I lotti di trifoglio incarnato hanno mantenuto livelli più elevati di azoto disponibile durante tutta la stagione, probabilmente perché la leguminosa si è decomposta rapidamente rilasciando i suoi nutrienti immagazzinati. I lotti di triticale, con il loro alto contenuto di carbonio, hanno trattenuto i nutrienti un po' più a lungo, creando un rilascio più lento. La miscela dei due ha fornito un profilo equilibrato, garantendo che i nutrienti fossero disponibili senza essere persi troppo velocemente. Durante questo processo, il pH del suolo è rimasto stabile e la conducibilità elettrica, una misura dei sali disciolti, è aumentata nei lotti trattati, indicando un ambiente del suolo ricco e attivo.

Quando i pomodori sono stati finalmente piantati, i risultati di questi trattamenti del suolo sono diventati visibili nelle piante stesse. I pomodori coltivati nei lotti che hanno ricevuto la crusca di frumento erano significativamente più grandi e vigorosi. Le loro foglie e i loro steli erano più pesanti e accumulavano molta più quantità di azoto, fosforo e potassio rispetto alle piante nei lotti di controllo non trattati. Anche le colture di copertura hanno giocato un ruolo. I pomodori che seguivano il trifoglio incarnato e la miscela erba-leguminosa crescevano meglio di quelli che seguivano solo il triticale o il suolo nudo. La miscela, in particolare, sembrava offrire il meglio di entrambi i mondi. Combinava la forte soppressione delle erbacce dell'erba con la spinta nutritiva della leguminosa, e quando accoppiata con la crusca di frumento, creava un ambiente del suolo che era sia biologicamente attivo che ricco di nutrienti. I lotti di controllo non trattati, che non avevano ricevuto alcun trattamento speciale, erano quelli che faticavano di più, con piante più piccole e con significativamente meno nutrienti.

Lo studio è concluso che la strategia più efficace per l'agricoltura biologica del pomodoro non era un singolo ingrediente, ma una combinazione di essi. L'utilizzo di una miscela di colture di copertura di erba e leguminosa, integrata con la crusca di frumento, ha fornito l'approccio più equilibrato. Questa combinazione ha garantito che il suolo rimanesse privo di ossigeno abbastanza a lungo da uccidere i parassiti, costruendo simultaneamente un serbatoio di nutrienti per la coltura. La crusca di frumento ha agito come un catalizzatore, intensificando l'attività biologica e assicurando che i nutrienti rilasciati dalle colture di copertura fossero pienamente disponibili per le piante. Questo approccio offre agli agricoltori un modo per gestire simultaneamente la salute del suolo e il controllo dei parassiti, trasformando il suolo in un sistema autosufficiente che supporta alte rese senza dipendere da input chimici esterni. La ricerca suggerisce che, selezionando attentamente ciò che entra nel suolo prima della piantumazione, gli agricoltori possono sfruttare i processi biologici naturali per creare una base fertile e priva di malattie per le loro colture.