La presenza di elevate concentrazioni di sale e azoto nei suoli ad alta galleria può rendere più difficile ricostruire un microbioma del suolo sano a seguito di un evento di disboscamento, secondo gli ecologi microbici del College of Agricultural Sciences di Penn State.

I risultati della loro ricerca hanno importanti implicazioni per la fertilità del suolo, e per estensione, salute e resa delle colture, ha spiegato Laura Kaminsky, dottorando in patologia vegetale, che ha condotto le indagini sotto la guida di Terrence Bell, assistente professore di fitobiomi.

"Le piante generalmente crescono meglio con una comunità attiva e diversificata di batteri, funghi e altri microbi nel terreno, " ha detto. "Se questi microbi vengono spazzati via da un evento di disboscamento del suolo, vogliamo sapere quanto velocemente si riprende il microbioma del suolo e quali microbi riescono a ristabilirsi con maggior successo. Il nostro studio sta gettando le basi per lo sviluppo futuro di linee guida che aiuteranno gli agricoltori a ricostruire il suolo attraverso additivi microbici".

I ricercatori si sono concentrati sui sistemi agricoli che utilizzano gallerie alte, che sono di plastica, strutture simili a serre poste su una sezione di terreno di campo. Queste strutture vengono utilizzate per prolungare la stagione di crescita e per coltivare colture di alto valore come i pomodori in un ambiente più protetto.

Però, la qualità del suolo sotto le alte gallerie tende a degradarsi nel tempo. "Se lo stesso raccolto viene coltivato in un tunnel alto anno dopo anno, gli agenti patogeni specifici di quella coltura si accumulano a livelli sempre più alti nel suolo e causano quantità crescenti di malattie delle colture, " ha detto Kaminsky.

Un modo per gestire questa crescente pressione della malattia è ridurre la popolazione di agenti patogeni spazzando via l'intera comunità microbica del suolo, che avviene con fumigazione chimica o pratiche meno dure come la disinfestazione anaerobica del suolo e la solarizzazione del suolo.

Il problema, Kaminsky ha sottolineato, è che queste pratiche di disboscamento eliminano indiscriminatamente i microbi del suolo, compresi i microbi che forniscono benefici alle piante coltivate e i microbi che svolgono funzioni generali del suolo come il ciclo dei nutrienti.

Gli esperimenti di Kaminsky e Bell, che si è svolto al Buckhout Laboratory nel 2018 e nel 2019, in particolare ha esaminato se l'elevata salinità del suolo e le elevate concentrazioni di azoto nel suolo, due proprietà del suolo che spesso si sviluppano sotto alte gallerie nel tempo, alterassero lo sviluppo del microbioma del suolo.

Fare quello, i ricercatori hanno seppellito piccoli sacchetti di rete di nylon contenenti terreno "fonte" non sterilizzato in terreno "destinatario" sterilizzato e li hanno lasciati in incubazione per sette settimane. Ciò ha permesso ai microbi di colonizzare il terreno ricevente, simulando come i microbi del suolo che circondano un'area di terreno bonificato colonizzerebbero nel tempo il terreno bonificato. I suoli riceventi sono stati modificati con sale, azoto, entrambi o nessuno per determinare se queste proprietà hanno avuto un impatto sulla composizione delle comunità microbiche nel suolo ricevente.

Il team ha campionato il terreno ricevente in due momenti:una settimana e sette settimane di incubazione. In ogni momento, i ricercatori hanno caratterizzato la comunità microbica misurando la biomassa microbica e estraendo un catalogo delle specie batteriche presenti utilizzando tecniche di sequenziamento genico.

Dopo la prima settimana, le comunità microbiche avevano una biomassa relativamente bassa ed erano dominate da un insieme molto limitato di specie nei generi Bacillus e Paenibacillus. Entro sette settimane, c'era una comunità microbica molto più ampia e diversificata presente.

"In ogni momento, c'erano certe specie batteriche presenti in ogni singolo microcosmo, indipendentemente dal trattamento del suolo ricevente, " ha detto Kaminsky. " Abbiamo chiamato questi 'colonizzatori universali, ' e la maggior parte di questi erano nel genere Bacillus o Paenibacillus. Ciò non sorprende poiché questi taxa batterici sono noti per essere onnipresenti e in rapida crescita negli ambienti del suolo".

Nei terreni riceventi con aggiunta di sale e azoto, l'accumulo di biomassa e diversità batterica era significativamente limitato rispetto ai suoli riceventi senza additivi. Questo è, una maggiore salinità del suolo e un maggiore azoto del suolo hanno ritardato il ristabilimento di un microbioma del suolo diversificato.

"Non è stato sorprendente che l'elevata salinità del suolo abbia prodotto questo risultato, poiché il sale rappresenta uno stress significativo per molti microbi, " Ha detto Kaminsky. "E 'stato in qualche modo sorprendente che l'alto livello di azoto del suolo ha prodotto questo risultato perché l'azoto è una fonte di nutrienti invece di uno stress. Però, potrebbe aver favorito un sottoinsieme meno diversificato di microbi a crescita rapida, portando ai risultati che abbiamo visto".

Le scoperte, pubblicato in Microbiologia ambientale , suggeriscono che fattori come i nutrienti e l'accumulo di sale, che può essere particolarmente problematico nei sistemi di gallerie alte, può essere importante nel determinare quali microbi colonizzatori sopravvivono, Campana ha detto. Ha notato che Kaminsky ha sviluppato programmi di estensione della Penn State per condividere i risultati con i coltivatori.

"Laura ha lavorato duramente per sviluppare sia capacità di ricerca all'avanguardia che capacità di comunicazione che le consentano di trasmettere lo stato delle conoscenze nel nostro campo agli agricoltori e ad altre parti interessate, " Egli ha detto.