I cambiamenti climatici e le tecniche errate di gestione del suolo minacciano la produttività agricola italiana a causa della desertificazione. Abbiamo già analizzato questo problema in altri articoli di questa rubrica, evidenziando come il digestato possa apportare carbonio organico al suolo, aumentandone la capacità di ritenzione idrica e fornendo nutrienti alle piante.
Agli antipodi, l'Australia sta affrontando sfide simili alle nostre. In questo reportage, Joe Finneran, titolare di Made, spiega i risultati della ricerca che conduce sull'uso del digestato arricchito con biostimolanti per aumentare la resistenza del frumento alla siccità.
Il digestato anaerobico può sostituire completamente i fertilizzanti chimici nella coltivazione del grano?
Joe Finneran: "Il digestato anaerobico, un sottoprodotto della produzione di biogas ricco di nutrienti, offre una promettente potenzialità come biofertilizzante. Il nostro studio su coltivazione in vaso a lungo termine, realizzato congiuntamente con la Griffith University, ha esaminato l'effetto del digestato con e senza biostimolanti - Bacillus spp. (20 litri per ettaro), acido umico (10 litri per ettaro) e acido fulvico (500 grammi per ettaro) - sulla crescita del frumento e sulla resistenza alla siccità. La crescita del grano è risultata comparabile tra i trattamenti, a indicare il potenziale del digestato di sostituire i fertilizzanti inorganici".
In Italia, la frazione liquida del digestato è utilizzata con successo come fertilizzante da decenni. Qual è il vantaggio di arricchirla con biostimolanti?
Joe Finneran: "In condizioni di siccità simulata, il digestato che forniva ≥ 85% di azoto con biostimolanti ha migliorato la ritenzione idrica del suolo, l'assorbimento dei nutrienti e la resilienza alla siccità. Il digestato (40 - 85% N) con biostimolanti ha arricchito i nutrienti del suolo, ottimizzato l'assorbimento di azoto e potassio e ridotto la fitotossicità. Infine, il trattamento con il 100% di N ha ridotto i clostridi patogeni e promosso B. licheniformis resistente alla siccità. Pertanto, il digestato arricchito con rizobatteri e sostanze umiche ha dimostrato di migliorare la salute del suolo, la diversità microbica e la ritenzione idrica, supportando il riciclaggio sostenibile dei rifiuti in biofertilizzanti efficaci. Dalle nostre ulteriori prove sul campo abbiamo inoltre osservato che le frazioni liquida e solida possono entrambe apportare benefici diversi ai terreni e alle colture".
In che misura il digestato arricchito ha migliorato la produttività del grano rispetto al digestato non trattato?
Joe Finneran: "Il digestato arricchito con biostimolanti (azoto ≥ 85%) ha reso il grano resistente alla siccità, ha favorito la proliferazione del Bacillus licheniformis nel terreno, e migliorato la ritenzione idrica del suolo e l'assorbimento dei nutrienti da parte delle piante. I biostimolanti hanno inoltre ridotto i livelli di fitotossigeni e la microflora patogena.
Quando la Griffith University ha simulato condizioni di siccità, le piante trattate con digestato sono sopravvissute fino a 2 settimane in più rispetto a quelle concimate con nutrienti inorganici. Dal punto di vista di un agricoltore, ciò rappresenta un'enorme opportunità per contribuire a ridurre i rischi di coltivazione dovuti alle condizioni meteorologiche".
"Biostimolante" è un concetto molto generico e molte aziende vendono prodotti etichettati come tali in Europa. Tali prodotti si basano su una varietà di materie prime, dagli estratti algali ai brodi di coltura di microbi vivi del suolo. Che tipo di biostimolante avete testato per aumentare l'efficacia del digestato in condizioni di siccità?
Joe Finneran: "Il termine biostimolante può avere significati diversi a seconda del contesto, poiché i suoi effetti dipendono dalle complesse interazioni tra suolo, piante e microbi. La relazione simbiotica che guida questi sistemi è influenzata dalle comunità microbiche, dagli acidi organici, dal tipo di terreno, dalle condizioni climatiche e dal fabbisogno nutrizionale delle piante.
Per iniziare la nostra ricerca, abbiamo condotto prove in vaso utilizzando semplici biostimolanti come acidi umici e fulvici. Sulla base di questi risultati, abbiamo esteso il nostro lavoro a prove di campo complete che incorporano una gamma di trattamenti biostimolanti. Le prove del progetto Made Future Drought sono state tra le prime del loro genere in Australia, soprattutto considerando che la digestione anaerobica rimane una tecnologia relativamente nuova nel nostro Paese. Queste prove ci hanno anche permesso di confrontare le pratiche tradizionali con miscele di digestato modificate con vari biostimolanti.
Una scoperta fondamentale è stata che alcune comunità fungine rispondono fortemente alle condizioni di umidità. Ad esempio, i funghi micorrizici arbuscolari (Amf) hanno avuto difficoltà a vivere in terreni con basso contenuto di umidità e sostanza organica (inferiore al 2%), il che ha inibito lo sviluppo precoce delle piante e, di conseguenza, ridotto le rese. Questo effetto può differire nei terreni con maggiore sostanza organica o maggiore attività microbica, dove è probabile che gli Amf abbiano prestazioni migliori.
Le conoscenze acquisite da queste sperimentazioni hanno portato a miglioramenti significativi nel nostro approccio ai test eDna (Dna ambientale, Nda), consentendoci di caratterizzare meglio i profili microbici sia dei terreni che dei digestati. Questa maggiore comprensione supporta decisioni più rapide e consapevoli, mentre perfezioniamo le nostre strategie di gestione dei biostimolanti e del digestato per le sperimentazioni future".
Influenza dei biostimolanti sullo sviluppo dell'apparato radicale del frumento
(Fonte: Joe Finneran - Made)
È possibile modificare il processo di digestione anaerobica per ottenere un "digestato biostimolato", oppure il biostimolante viene aggiunto al digestato grezzo?
Joe Finneran: "La digestione anaerobica (Da) è un processo biologico straordinario e offre notevoli opportunità per ottimizzarne ogni fase, dalla preparazione delle materie prime alla digestione e al post trattamento. Grazie alla ricerca in corso e alle tecnologie emergenti, stiamo iniziando ad acquisire una comprensione molto più approfondita del digestato e della sua complessa composizione.
Il nostro lavoro attuale si concentra sull'analisi del bilancio minerale, del rapporto carbonio/azoto (C:N) e della diversità microbica sia nel digestato che nel sistema suolo. Esaminando l'interazione di questi componenti, miriamo a comprendere meglio le relazioni simbiotiche che sono alla base della salute del suolo e della produttività delle piante.
In collaborazione con i nostri partner, utilizziamo tecnologie avanzate di Dna ambientale (eDna) e di sequenziamento di nuova generazione (Ngs) per caratterizzare il profilo biologico del digestato. Questo approccio ci consente di adattare le formulazioni del digestato alle esigenze specifiche dei diversi terreni. Ad esempio, i terreni con basso contenuto di sostanza organica, carbonio o popolazioni microbiche carenti possono essere trattati con miscele di digestato personalizzate che ne ripristinano l'equilibrio e la funzionalità.
Riteniamo che questo approccio di precisione rappresenti un'importante opportunità per migliorare sia l'utilizzo del digestato che l'efficienza della produzione di biogas. Grazie a continui investimenti, collaborazioni e partnership di ricerca in tutto il mondo, le innovazioni biologiche derivanti dalla digestione anaerobica hanno il potenziale per innescare un cambiamento radicale nei sistemi alimentari e agricoli globali".
Il digestato liquido contiene molto azoto (N) e poco carbonio (C). È noto che l'aggiunta di un fertilizzante con un basso rapporto C/N indurrà i microbi del suolo a consumare il carbonio organico già presente, riducendo così la fertilità del suolo. In che modo il vostro sistema fornisce carbonio e azoto al suolo?
Joe Finneran: "Ottima domanda. All'inizio, il nostro digestato presentava un rapporto carbonio/azoto (C:N) superiore a 100:1, significativamente superiore a quello considerato ottimale per i sistemi di digestione anaerobica o per i processi del suolo che creano humus stabile. Come sappiamo, il carbonio svolge un ruolo centrale nel ciclo dei nutrienti tra suolo e pianta.
Nelle nostre prove in azienda, abbiamo applicato principalmente la frazione solida del digestato, che fungeva da fonte di carbonio per i microbi del suolo. La disponibilità di azoto è stata aumentata utilizzando una combinazione di input, tra cui amminoacidi, forme sintetiche e azoto naturalmente ciclico nel suolo. La discussione più ampia sull'azoto deve considerare non solo la quantità applicata, ma anche la forma in cui si presenta, quando diventa disponibile e come la pianta lo utilizza durante le sue fasi di crescita.
Dopo la raccolta di diverse parcelle di grano sperimentali, abbiamo osservato un aumento del carbonio nel suolo rispetto all'approccio di gestione convenzionale dell'agricoltore. Questa scoperta rafforza il principio secondo cui il carbonio nutre i microrganismi del suolo, stimolando l'attività biologica e consente ai microbi di decomporre altri minerali e fonti di carbonio, avviando di fatto il processo di ciclo del carbonio nel suolo.
Queste sono state tra le prime sperimentazioni del loro genere in Australia e ci siamo basati ampiamente sulla ricerca internazionale prima di progettarle. Abbiamo anche monitorato le dinamiche di carbonio e azoto nelle fasi chiave della crescita per garantire un apporto nutritivo adeguato ad uno sviluppo ottimale delle piante.
Col senno di poi, c'è ancora molto da imparare sulle complesse relazioni C:N nei suoli. Tuttavia, i dati di queste sperimentazioni offrono spunti preziosi e una solida base per affinare la nostra comprensione e migliorare le future formulazioni del digestato".
Quali sono i prossimi passi della ricerca necessari per una diffusione commerciale della vostra biotecnologia?
Joe Finneran: "In pratica, conduciamo continuamente prove e ricerche per valutare diverse miscele di digestato, tipologie di terreno e risposte delle colture. Attualmente sono in corso tre prove su terreni e colture - colza, patate e grano foraggero - su terreni ad alto contenuto di sostanza organica.
Le prove su colza, condotte in un'azienda agricola commerciale su due tipologie di terreno, hanno dimostrato aumenti di resa del 15-40% in un anno di siccità rispetto alle parcelle di controllo. Una prova sul grano verrà raccolta nelle prossime settimane, mentre la prova sulle patate è prevista per giugno di questo anno. I primi test sulle piante nella prova sulle patate indicano miglioramenti significativi nella salute delle piante e nel potenziale di crescita con l'uso di digestato miscelato.
Una sfida emergente è che il digestato sembra migliorare l'efficienza di assorbimento dei nutrienti, portando a concentrazioni di azoto inferiori durante una fase critica della crescita. Questa osservazione fornisce informazioni preziose per perfezionare le nostre miscele nelle prove del prossimo anno. Ricerche precedenti non hanno evidenziato alcuna lisciviazione di nutrienti con l'uso del digestato, suggerendo che il minor contenuto di azoto osservato potrebbe invece segnalare un'opportunità per ottimizzare ulteriormente il sistema pianta suolo per una maggiore produttività.
Negli ultimi 5 anni, Made ha costruito un portafoglio di competenze distintivo, che spazia dalla digestione anaerobica all'agricoltura rigenerativa, dalla pastorizzazione biologica del digestato all'analisi microbiologica avanzata. Il nostro obiettivo è continuare a rafforzare queste competenze per un'offerta commerciale solida che supporti gli agricoltori nel raggiungimento di una maggiore sostenibilità e resilienza in un contesto di eventi siccitosi sempre più frequenti.
Collaboriamo attivamente con potenziali partner e investitori che condividono la nostra visione di espandere l'uso della digestione anaerobica in tutto il mondo. Mentre il settore della digestione anaerobica in Australia è in crescita, i progressi sono stati rallentati da percezioni normative che considerano il digestato un rifiuto problematico piuttosto che una risorsa preziosa. La nostra ricerca mira a cambiare questo paradigma dimostrando applicazioni pratiche e scalabili del digestato nell'agricoltura estensiva.
I nostri studi dimostrano che il digestato può svolgere un ruolo trasformativo nella produzione di colture ricche di nutrienti che contribuiscono a sistemi alimentari più sani. L'analisi dell'eDna ha rivelato che il nostro digestato conteneva oltre 31mila specie microbiche. Tuttavia, le prove sul campo hanno richiesto la pastorizzazione, che probabilmente ha ridotto la diversità microbica. Per risolvere questo problema, il nostro team ha sviluppato un nuovo processo di pastorizzazione non termica che preserva questi microbi benefici, offrendo il potenziale per effetti agronomici ancora migliori nelle prove future.
La ricerca e lo sviluppo in corso sono ora focalizzati sulla commercializzazione di queste tecnologie e sull'ampliamento della nostra base di conoscenze attraverso partnership strategiche e investimenti. Questo segna un'entusiasmante fase di crescita per Made, mentre puntiamo a espandere il nostro impatto oltre i confini australiani".
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