Bibliografia
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Programma di ricerca
Evoluzione, stabilità e dinamica delle componenti organiche dei suoli per una loro definizione genetica e funzionale
Università di riferimento
Università degli Studi della TUSCIA -
AGROBIOLOGIA E AGROCHIMICA - VITERBO(VT)
Responsabile dell'Unità di ricerca
Sara MARINARI
Descrizione
L'obiettivo dell'UOVT, nell'ambito del programma proposto, in collaborazione con l'Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Piante (ISNP) del MIPAF, è di caratterizzare sia le componenti organiche attraverso diverse metodologie chimiche che la dinamica della sostanza organica nel suolo studiandone alcuni aspetti biochimici e microbiologici.L'attività dell'UO riguarderà la caratterizzazione sia della componente organica del suolo che della componente microbica, con ampie interazioni con le altre UUOO. Per ciascun campione di suolo, prelevato secondo gli orizzonti e seccato all'aria, verranno determinati i parametri relativi alla sostanza organica del terreno: contenuto di C organico totale (Springer & Klee, 1954), estraibile ed umificato (acidi umici e fulvici) e parametri dell'umificazione secondo Ciavatta et al. (1990), contenuto di N totale ed organico, rapporto C/N, carbonio della biomassa microbica (Vance et al., 1987). Aliquote degli estratti umici e fulvici verranno purificate per dialisi, liofilizzate e successivamente sottoposte a caratterizzazione mediante misure di calorimetria a scansione differenziale (DSC) e termogravimetria (TG) secondo Dell'Abate et al. (2002), al fine di valutare il grado di stabilità alla decomposizione termica delle sostanze umiche e la loro variabilità di composizione in relazione con l'evoluzione pedologica in ciascun profilo. La componente organica di ciascun campione di suolo sarà monitorato mediante cromatografia liquida ad elevate prestazioni a fasi inverse (RP-HPLC). L'indagine sarà eseguita sottoponendo i campioni di suolo ad estrazioni successive con solventi di polarità crescente in apparecchio di Soxhelet. La sostanza organica estratta da ciascun solvente sarà separata nelle diverse componenti mediante RP-HPLC con eluizione a gradiente crescente di solvente organico. Il cromatogramma risultante costituirà un profilo caratteristico di ciascun estratto che sarà posto in relazione con i diversi parametri relativi alla sostanza organica del suolo determinati con le altre metodologie chimiche. Per quanto riguarda le attività biochimiche del suolo connesse al turnover della sostanza organica, si valuteranno le dimensioni e l'attività fisiologica della biomassa microbica del suolo effettuando misure di respirazione e di carbonio della biomassa microbica rispettivamente con i metodi di Isermeyer (1952) e di Vance et al. (1987). I campioni di suolo secchi all'aria verranno preventivamente incubati per sette giorni al valore di umidità corrispondente al 60% della WHC ed a temperatura ambiente al fine di riattivare la microflora presente, secondo quanto riportato nel Manuale di Metodi di Analisi Microbiologica del Suolo. Verranno considerati i seguenti parametri biochimici: il quoziente metabolico (qCO2), che esprime la respirazione specifica della biomassa microbica, il quoziente di mineralizzazione del carbonio (qM), che esprime la capacità del terreno di degradare la sostanza organica labile, il carbonio potenzialmente mineralizzabile C0 e la costante cinetica k, il rapporto Cbiomassa/Corganico, che esprime la percentuale di C organico proveniente dalla frazione vivente della biomassa microbica, il "flush" di CO2 emessa dal terreno dopo riumidificazione, che rappresenta una misura indiretta della dimensione delle popolazioni batteriche r-selezionate. Per quel che riguarda le attività enzimatiche, si doseranno alcuni enzimi che rappresentano i passaggi più importanti del ciclo dei nutrienti e della decomposizione della sostanza organica. In particolare, cellulasi, xilanasi e beta-glucosidasi per il loro ruolo critico nella decomposizione della cellulosa; l'arilsulfatasi per la determinazione indiretta dell'attività della popolazione funginea; la chitinasi come indicatore di metabolismo azotato essendo la chitina la maggiore riserva di N organico nel suolo; fosfatasi come indicatore del ciclo del P; proteasi ed aspariginasi come indicatori del ciclo dell'N. L'insieme dei risultati daranno un'immagine più precisa delle caratteristiche della sostanza organica nei diversi ambienti portando anche un'informazione sulla dinamica e turnover dei principali nutrienti. Articolazione temporale delle diverse azioni 1° FASE) partenza al mese 0 e durata di 9 mesi. Studio preliminare e di fattibilità che si estrinsecherà nelle seguenti azioni: · caratterizzazione degli orizzonti più significativi per quanto riguarda la dinamica della sostanza organica mediante bilanci quali-quantitativi delle componenti organiche e frazioni umificate: carbonio organico totale (TOC), carbonio organico estraibile (TEC), carbonio della biomassa microbica (MBC), azoto totale, azoto potenzialmente mineralizzabile, nitrati (NO3-), ammonio (NH4+), azoto della biomassa microbica (MBN). · controllo analitico interlaboratorio con ring-test tra le UUOO concernenti alcune metodologie di analisi standardizzate. 2° FASE) partenza al mese 6° e durata di 12 mesi. Valutazione della qualità dei suoli attraverso la determinazione di opportuni indicatori chimici, biologici e microbiologici; verranno applicate procedure con l'uso di differenti tecniche chimiche e/o biologiche/microbiologiche. Azioni con l'uso di tecniche chimiche: · frazionamento classico delle sostanze umiche (HS) in acidi umici (HA) e fulvici (FA) e loro determinazione analitica; · uso di tecniche di termogravimetria (TG) e calorimetria a scansione differenziale (DSC) per lo studio della stabilità termica di HA e FA; · uso della cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC)per la definizione di un profilo caratteristico della sostanza organica. Azioni con l'uso di tecniche biologiche e microbiologiche: · misure di alcune attività enzimatiche nel suolo; · misure di carbonio e azoto della biomassa microbica del suolo; · misure di respirazione della biomassa microbica; 3° FASE) partenza al mese 15° e durata di 9 mesi. Elaborazione statistica dei dati con ricerca delle possibili correlazioni esistenti tra i vari set di indicatori indagati; primi suggerimenti sull'uso degli indicatori nelle valutazioni di sostenibilità ambientale. In questa fase le azioni si indirizzeranno verso: · una ridefinizione delle modalità di classificazione dei suoli prescelti in relazione alle tassonomie internazionali più in uso (USDA, FAO, WRB) mediante i parametri di umificazione: HI, DH, HR e HU; · una valutazione della stabilità della frazione organo-minerale dall'intensità dei legami che la sostanza organica umificata crea con i colloidi argillosi; · una valutazione del grado di sostenibilità del suolo negli ecosistemi agrari e forestali, con l'uso di indicatori dinamici e sensibili (es. biomassa microbica e indici di umificazione) della sostanza organica; · correlazioni.
