Responsabile


Benedetti Anna
anna.benedetti@entecra.it

Staff

Michiorri Federico
Mocali Stefano
abp@entecra.it
Silvestri Federico

Biodiversità del suolo e risorse genetiche microbiche

Indicatori di qualità del suolo

Progetto olistico di monitoraggio ambientale di un’area contaminata nella Provincia di Pavia - OLIPAV

Coordinatore: CRA-RPS. http://rps.entecra.it

Finanziatore: MiPAAF. http://www.politicheagricole.it

Date:

Nel corso di precedenti azioni di monitoraggio commissionate dall’amministrazione della Provincia di Pavia al Centro Comune di Ricerca di Ispra (CCR) – Joint Research Centre (JRC) nel periodo 2004-2006 allo scopo di valutare la qualità dei suoli pavesi, è stata individuata un’area caratterizzata da elevati livelli di inquinamento. Lo scopo di questa nuova indagine è stato quello di ampliare i dati ottenuti nel precedenti studi in suddetta area, ponendo particolare attenzione alla correlazione tra qualità del suolo, inquinamento e biodiversità. Il progetto ha utilizzato un approccio multidisciplinare, chimico, fisico e biologico, al fine di avere una visione più vicina alla realtà circa la salute e il livello di qualità dei suoli. Pertanto, oltre alle diossine e ai furani, ai composti organici quali pesticidi organoclorurati, erbicidi, DDT, IPA, PCBs, alla tessitura dei suoli, ai radionuclidi e a bioindicatori (muschi), il monitoraggio ha previsto un’indagine volta a studiare la fertilità biologica dell’area per comprendere come possa essere influenzata dalle alte concentrazioni di contaminanti organici e inorganici.
Per ciascun campione di suolo sono state determinate sia la carica microbica (C della biomassa) che la relativa attività (mediante determinazione della CO2 emessa), considerati indicatori di qualità e fertilità del suolo. Integrando questi risultati con i valori di C organico del suolo è stato possibile ottenere dei quozienti (qM, qCO2 e qmic) che hanno permesso di determinare un indice sintetico di fertilità biologica (IFB) in grado di rappresentare lo stato di salute di un suolo.
I risultati hanno indicato che i valori di IFB non riescono a definire lo stato di salute di suoli inquinati da metalli pesanti o altre sostanze tossiche a causa dell’elevata quantità di sostanza organica che mostra una distribuzione sovrapponibile a quella di molti inquinanti.
Nel 2004 l’amministrazione della Provincia di Pavia ha commissionato al Centro Comune di Ricerca di Ispra (CCR) – Joint Research Centre (JRC) della Commissione Europea un progetto di monitoraggio del suolo con lo scopo di valutare la qualità dei suoli pavesi. Tale progetto, denominato “Progetto Pavia”, ha visto l’impiego di metodiche innovative e per la prima volta in uno studio di monitoraggio del suolo sono stati presi in considerazione gli aspetti chimici, fisici e biologici relativi ai suoli stessi (Cenci et al., 2006). I risultati ottenuti hanno permesso l’identificazione di un’area “anomala” in prossimità di Carpiano (al confine tra le Provincie di Milano e Pavia), caratterizzata da elevati livelli di concentrazione di metalli pesanti. Un successivo studio ha avuto come scopo di identificare l’estensione dell’area “anomala” interessata dai metalli pesanti e diossine, valutarne il livello di concentrazione e la loro potenziale pericolosità (Cenci e Sena, 2007).
Lo scopo di questa nuova indagine, nata dall’accordo di collaborazione fra Regione Lombardia, Comunità Europea, Università Cattolica del Sacro Cuore e Provincia di Pavia e denominata: “Monitoraggio tecnico-scientifico di un’area potenzialmente contaminata, ricompresa tra le Province di Pavia e di Milano”, è stato quello di ampliare i dati ottenuti nel precedente studio (Cenci e Sena, 2007). Per tale motivo sono state utilizzate le stesse 33 aree integrandole con altre 2 aree poste all’esterno dell’area in esame. Solo attraverso un approccio multidisciplinare, chimico, fisico e biologico, si potrà avere una visione la più vicina alla realtà circa la salute e il livello di qualità dei suoli. Pertanto, oltre alle diossine e ai furani, ai composti organici quali pesticidi organoclorurati, erbicidi, DDT, IPA, PCBs, alla tessitura dei suoli, ai radionuclidi e a bioindicatori (muschi) per valutare le ricadute al suolo di metalli pesanti e composti organici il monitoraggio ha previsto una indagine volta a studiare la biodiversità dell’area per comprendere come possa essere influenzata dalle alte concentrazioni di contaminanti organici e inorganici. A tale scopo sono stati presi in considerazione alcuni gruppi di organismi che compongono le tre principali reti trofiche (micro, meso e macro). In questo modo sarà possibile comprendere se e in che misura la biodiversità del suolo venga influenzata da alti livelli di contaminanti organici e inorganici.
L’attività del CRA-Centro di Ricerca per lo Studio delle Relazioni tra Pianta e Suolo (CRA-RPS) è stata coordinata dalla Dott.ssa Anna Benedetti e si è inserita tra le attività di competenza dell’Università Cattolica del Sacro Cuore di Piacenza, coordinate dal dott. Gian Maria Beone. L’intero progetto è coordinato dal Prof. Roberto Cenci (CCR di Ispra).
In particolare l’attività del CRA-RPS si è incentrata sullo studio della fertilità biologica dei suoli, ovvero quella determinata dall’interazione tra componente chimico-fisica del suolo e quella biologica. Tra gli organismi del suolo quelli più coinvolti nella gestione della fertilità biologica sono i microrganismi. Infatti i microrganismi possono essere utilizzati come indicatori della qualità del suolo perché svolgono delle funzioni chiave nella degradazione e nel ricircolo sia della sostanza organica che dei nutrienti e rispondono prontamente ai cambiamenti dell’ambiente. Inoltre l’attività microbica nel suolo rispecchia la somma di tutti i fattori che regolano la degradazione e la trasformazione dei nutrienti. E’ comunque estremamente difficile utilizzare i valori forniti dai parametri microbiologici poiché i microrganismi del suolo reagiscono molto rapidamente anche a variazioni stagionali e si adattano alle diverse necessità ambientali. Perciò diventa problematico distinguere fluttuazioni naturali da alterazioni causate da attività antropiche, specialmente quando il dato viene determinato sprovvisto di controllo. Diversi autori hanno proposto vari suggerimenti. Brookes (1995) ad esempio afferma che nessun indicatore dovrebbe essere utilizzato da solo, ma unitamente ad altri parametri correlati da utilizzare insieme come “controllo interno”, es. C della biomassa e C organico totale del suolo. Quando i suoli presentano marcate variazioni rispetto a ciò che è considerato il valore “normale” in un particolare sistema di gestione del suolo, clima e tipo di suolo, tale valore diventa un indicatore del deterioramento e del cambiamento nelle funzioni dell’ecosistema suolo. Infatti c’è una relazione quasi lineare tra queste due variabili, anche se ci possono essere rilevanti discrepanze tra suoli con diverse caratteristiche fisiche o suoli gestiti in modo diverso. Molti studi sono stati condotti circa la possibilità di utilizzare i parametri microbiologici e biochimici del suolo per caratterizzare la diversità microbica sia in termini genetici che funzionali definendo innanzi tutto se c’è vita nel suolo oppure no ed il suo ordine di grandezza, quindi è di fondamentale importanza capire quanto la popolazione vivente sia attiva e quali funzioni svolga, in fine sarà importante caratterizzare la struttura della comunità microbica e le relazioni che essa instaura con la pianta.
Da quanto sino ad ora discusso appare evidente che, sia pure con una certa difficoltà e con un certo margine di approssimazione, è possibile definire la diversità microbica di un suolo e di darne una caratterizzazione in termini di fluttuazioni naturali o non, seppur non in maniera diretta ed assoluta. Infatti non esistono veri e propri indici, intesi nel senso comune del termine, ma dei parametri che, se ben integrati, riescono a fornire indicazioni precise sul grado di fertilità biologica del suolo e sulla biodiversità ad essa associata. La caratterizzazione della diversità microbica di un suolo, e della sua biodiversità in genere, va perciò costruita per livelli di approssimazione.
In questo progetto, quindi, per ciascun campione di suolo sono state determinate sia la carica microbica (C della biomassa) che la relativa attività respirometrica (mediante determinazione della CO2 emessa), considerati indicatori di qualità e fertilità del suolo. Integrando questi risultati con i valori di C organico del suolo è stato possibile ottenere dei quozienti (qM, qCO2 e qMic) che hanno permesso di determinare un indice sintetico di fertilità biologica (IFB) in grado di rappresentare lo stato di salute di un suolo (Benedetti et al., 2006).

Risultati raggiunti

Lo studio di monitoraggio eseguito nei punti campionati ha permesso di ottenere una prima valutazione circa la distribuzione spaziale della fertilità biologica dell’area di studio.
In generale si è osservato un incremento dell’attività microbica in corrispondenza dei punti con maggiore contenuto in sostanza organica e sostanze tossiche, in linea con la distribuzione rilevata nel precedente monitoraggio. Tuttavia l’indice IFB non è riuscito a discriminare l’effetto tossico da quello nutritivo in quanto una fonte di stress può indurre la flora microbica ad aumentare sensibilmente la propria attività di mineralizzazione. Pertanto per una corretta interpretazione i dati verranno scorporati dal IFB e analizzati separatamente al fine di evidenziare eventuali correlazioni significative con i dati pregressi.