Il protossido di azoto è un potente gas serra. Il suo potenziale di riscaldamento globale può essere fino a 300 volte quello della CO₂ in un periodo di 100 anni. A livello globale, più della metà delle emissioni di ossido di azoto prodotte dall'uomo proviene dall'agricoltura. Una riduzione del fertilizzante azotato utilizzato e un miglioramento dell'efficienza nell'uso dell'azoto delle colture sono quindi misure importanti nella protezione del clima.

Un team internazionale, coordinato dal Vienna Metabolomics Center (VIME) dell'Università di Vienna, presenta ora un nuovo concetto in Trends in Plant Science con cui si aumenta l'efficienza della concimazione azotata e l'emissione di ossido di azoto (N₂ O) ridotto.

L'obiettivo principale di questi nuovi studi, basati su molti anni di ricerca, è quello di offrire agli agricoltori una migliore alternativa economica, in cui possono utilizzare inibitori biologici derivati ​​da piante coltivate invece di fertilizzanti chimici altamente inquinanti. Un compito importante della ricerca è comprendere meglio il complesso ecosistema del microbioma radice-suolo e sviluppare piattaforme tecnologiche in grado di utilizzare un equilibrio radice-suolo per un'agricoltura sostenibile di prossima generazione. Il team internazionale guidato dall'Università di Vienna ha ormai compiuto un passo importante in questa direzione.

I microrganismi nel suolo producono gas serra

Lo sfondo dello studio è un processo nella coltivazione delle piante che produce il dannoso gas serra noto come nitrificazione. I microrganismi nel terreno convertono il fertilizzante azotato in ossido di azoto e altre sostanze. Per contrastare ciò, in agricoltura vengono utilizzati inibitori della nitrificazione, che possono rallentare la nitrificazione del fertilizzante azotato.

Questi inibitori sono raccomandati dall'IPCC come mezzo per mitigare il cambiamento climatico e sono già utilizzati in agricoltura; ma possono avere anche degli svantaggi, come scarsa efficienza, non biodegradabili e tossici per l'ambiente. Tuttavia, esistono anche in natura i cosiddetti inibitori della nitrificazione biologica (BNI):ad esempio, le radici delle piante possono essudare composti con un effetto simile che hanno un effetto inibitorio sui microrganismi nitrificanti nel terreno.

Nuovo approccio per una ricerca più efficiente di inibitori naturali della nitrificazione

Il Vienna Metabolomic Center (VIME) con la partecipazione del Japan International Research Center for Agricultural Sciences (JIRCAS) presenta ora un nuovo approccio con cui è possibile comprendere e utilizzare meglio il rallentamento naturale nel processo di nitrificazione.

Il biologo dei sistemi ed ecologista Wolfram Weckwerth, direttore del VIME e autore principale dello studio, spiega che "con un approccio metodologico nuovo e olistico, stiamo aprendo un nuovo capitolo nella comprensione dell'interazione tra gli essudati radicali delle piante e i composti inibitori della nitrificazione nel suolo e, soprattutto, sviluppiamo piante che eseguano questo processo in modo più efficiente. Idealmente, queste colture non solo forniranno i nostri alimenti di base, ma possono anche migliorare significativamente il bilancio climatico negativo dei gas in agricoltura."

Arindam Ghatak, anche lui ecologista dell'Università di Vienna e uno dei principali autori dello studio, aggiunge che "è importante caratterizzare le sostanze rilasciate dalle radici delle piante e decodificare l'interazione con gli organismi del suolo. Con l'aiuto di complesse piattaforme di analisi metabolomica, possiamo testare le sostanze messaggere delle radici e quindi il loro potenziale per inibire o prevenire il processo di nitrificazione. Ciò è possibile utilizzando tecnologie OMICS come proteomica e metabolomica".