Una radice di soia con noduli, Questi noduli ospitano batteri che "riparano, "o estrarre, azoto dall'atmosfera per l'uso della pianta. Credito:Luiz G. Moretti.
La soia è ricca di proteine, che è ottimo per gli umani e gli animali che lo mangiano. Ma questo alto contenuto proteico ha un costo.
Per produrre proteine, le piante di soia hanno bisogno di molto azoto. Le piante ottengono parte dell'azoto di cui hanno bisogno lavorando con batteri specializzati nel terreno. Questi batteri vivono in noduli radicali. Estraggono l'azoto dall'atmosfera e lo convertono in una forma che le piante possono utilizzare.
Ma questo processo, la fissazione dell'azoto biologico, potrebbe non fornire tutto l'azoto di cui hanno bisogno le colture di soia. Gli agricoltori potrebbero dover applicare anche fertilizzanti azotati.
Un nuovo studio, però, mostra che è possibile aumentare il numero di noduli di radice di soia e i batteri che vivono lì per aumentare i raccolti. Ciò potrebbe eliminare la necessità di applicare fertilizzanti azotati aggiuntivi.
"Ciò apre la possibilità di ottenere rendimenti più elevati di soia basati esclusivamente sulla fissazione biologica, "dice Mariangela Hungria, un ricercatore presso Embrapa Soja, Brasile.
Ungheria, autore principale dello studio, e i suoi colleghi hanno ricoperto i semi di soia con i batteri (il metodo abituale utilizzato dai coltivatori). Hanno fornito batteri aggiuntivi spruzzandoli sulle piante durante le altre fasi della crescita. Le piante di soia che hanno ricevuto l'inoculazione spray aggiuntiva hanno sviluppato più noduli radicali. E più noduli hanno portato a rese più elevate.
L'inoculazione - l'aggiunta di batteri utili ai semi di soia - di solito avviene al momento della semina. Però, in questo studio, Anche le colture di soia a vari stadi di crescita sono state inoculate spruzzando batteri sulle piante. Credito:Luiz G. Moretti.
Infatti, l'aggiunta di batteri ai semi ha aumentato le rese del 27% e del 28%. Spruzzare batteri sui campi di soia durante la crescita ha aumentato ulteriormente i raccolti.
L'aumento dei noduli radicali dopo un'ulteriore inoculazione spray ha sorpreso Hungria e i suoi colleghi. Ricerche precedenti hanno indicato che ogni nodulo rende più difficile per le piante di soia lo sviluppo di quelli successivi. Ma in questo studio, le piante di soia sono state in grado di formare nuovi noduli quando i ricercatori hanno fornito più batteri.
"Scoprire che i noduli non sono regolati in modo così rigoroso come si pensava in precedenza è una scoperta importante, " dice Hungria. "La limitazione si verifica in particolare all'inizio della crescita della soia quando compaiono i primi noduli". Dopo quella fase iniziale, è possibile una maggiore crescita dei noduli.
Più fissazione biologica dell'azoto, e meno azoto attraverso il fertilizzante, può anche aumentare la sostenibilità. Primo, riduce le emissioni di carbonio. I fertilizzanti azotati sono generalmente prodotti utilizzando combustibili fossili. "Per ogni chilo di fertilizzante azotato prodotto, possono essere rilasciati almeno 10 libbre di anidride carbonica, "Stati dell'Ungheria.
Il secondo miglioramento della sostenibilità è sul campo. I fertilizzanti azotati in eccesso dal campo possono fluire nei corpi idrici. Troppo in un ecosistema acquatico può causare fioriture algali. Questi impoveriscono l'acqua di ossigeno e portano a "zone morte" prive di vita. Fissazione biologica mediante batteri, però, significa che più azoto viene utilizzato dalla coltura.
I batteri all'interno dei noduli radicali hanno bisogno di ossigeno per sopravvivere. Un colore rosa o rosso all'interno di un nodulo indica che l'apporto di ossigeno è robusto e i batteri prosperano. Credito:Mariangela Hungria.
Un minor uso di fertilizzanti ha anche un impatto economico. I costi dei fertilizzanti azotati possono aumentare rapidamente, sia per gli agricoltori che per i paesi. Il Brasile importa circa il 70% dei fertilizzanti azotati utilizzati nel paese.
Diverse aziende agricole in Brasile hanno iniziato a utilizzare la strategia dello studio nell'ottobre 2016 (il raccolto estivo in Brasile). I primi risultati sono stati promettenti, dice Hungria. I maggiori raccolti di soia osservati nello studio sono sostenuti su queste scale più grandi.
Hungria pensa che questi risultati si estenderanno anche oltre il Brasile. "Ma devono essere verificati perché il background genetico della soia è diverso in ogni paese, " dice. Collaborazioni con la Kansas State University, verificare se i risultati possono essere estesi agli Stati Uniti, sono appena iniziati.
La ricerca sui batteri e sulla fissazione dell'azoto potrebbe essere solo l'inizio. "Penso che i microrganismi possano essere le 'stelle' di una nuova era dell'agricoltura, in cui consideriamo non solo la sicurezza alimentare ma anche la sostenibilità, " lei dice.
