Effetti a lungo termine dell’applicazione di ammendante compostato sulla qualità chimica e biologica di suoli agrari

2012 - 2013Il compost è un fertilizzante ottenuto dalla decomposizione biologica di rifiuti organici in condizioni controllate. Il processo di decomposizione biologica porta ad una parziale mineralizzazione dei composti organici più degradabili e favorisce l'umificazione di quelli più recalcitranti. L'utilizzo del compost in agricoltura è una strategia ampiamente utilizzata per incrementare la fertilità del suolo (aggiungendo, ad esempio, nutrienti come K, Ca, Mg, Na) e, nel contempo, evita che i rifiuti organici possano essere conferiti in discarica. L'applicazione a lungo termine del compost, tuttavia, potrebbe incrementare il rischio di accumulo di metalli pesanti nel suolo e nelle colture, e di conseguenza, per la salute umana. In un esperimento a lungo termine, un suolo agricolo mediterraneo è stato annualmente sottoposto ai seguenti trattamenti: fertilizzazione minerale NPK (MIN), ammendamento con compost (CMP) e ammendamento con compost a cui è stato aggiunto ogni anno azoto in quantità pari a metà dose utilizzata nella fertilizzazione minerale; un suolo non fertilizzato è stato utilizzato come controllo. Il totale di compost aggiunto dopo sette anni di sperimentazione è stato di 150 t/ha in CMP e 105 t/h in CMP+N/2. Sono stati valutati alcuni indicatori microbici della qualità del suolo come la biomassa microbica, la respirazione, l'attività idrolasica totale, il carbonio organico del suolo e la sua ripartizione in pool di diversa stabilità chimica; alcuni macro e micro-nutrienti ed elementi potenzialmente tossici sono stati misurati nel suolo (totale e frazione disponibile) e nelle colture. I risultati mostrano che il ripetuto ammendamento con il compost incrementa il carbonio organico del suolo; in relazione a questo cambiamento si ottiene un positivo effetto sulla fertilità biologica del suolo e sull'attività microbica rispetto ai suoli con fertilizzazione minerale. L'incremento della frazione stabile del carbonio organico del suolo sottolinea l'importanza dell'ammendamento con il compost come strategia per promuovere il sequestro del carbonio nel suolo. I risultati delle concentrazioni dei nutrienti e degli elementi potenzialmente tossici nel suolo e nelle colture dopo il 5° ed il 6 anno di sperimentazione mostrano come la ripetuta applicazione di compost non rappresenti un rischio di accumulo per le colture anzi, può fornire nutrienti alle colture come nel caso del potassio. Un approccio preliminare all'analisi molecolare della struttura della comunità microbica del suolo mostra delle differenze tra i trattamenti.- [a cura dell'autore]XII n.s

Nutrients and non-essential elements in edible crops following long-term mineral and compost fertilization of a Mediterranean agricultural soil

The effects of long-term soil fertilizations on nutrient and non-essential element concentrations in edible parts of 3 crops important in human diet were investigated repeating 4 treatments (biowaste compost, biowaste compost plus mineral nitrogen, mineral NPK, unfertilized control) for 7 consecutive years (2007-2014). Fruits of Solanum lycopersicum cv San Marzano collected in 2011 and 2012, bulbs of Allium cepa cv Bianca di Pompei collected in 2012 and 2013 and bulbs of Foeniculum vulgare cv Orbit collected in 2014 were analyzed. Wide variations in element concentrations were observed along time and among species, with Ca, K, Mg and Na higher in fennel bulbs and Cd, Cr, Mn, Ni, Pb and Zn higher in tomato fruits, where Cd reached concentrations up to 9-fold higher than the permitted values (EU Regulation n. 488/2014). Despite the enrichments in soil total Cu and available Cd, Fe, K, Mn and Zn concentrations due to long-term fertilization with biowaste compost (alone or with mineral fertilizers), plants showed lower micronutrient and non-essential element concentrations in respect to those on unfertilized soils. Considering the potential toxicity for human beings of these mobile and persistent elements, the obtained findings reassure on the safe use of biowaste compost in agriculture. Overall, this study suggests the use of compost as the most advisable fertilization practice and highlights the need of multiple crops analysis in evaluating the effects of long-term soil fertilization on their chemical composition

Nutrient and toxic element soil concentrations during repeated mineral and compost fertilization treatments in a Mediterranean agricultural soil

Agricultural soils of semi-arid Mediterranean areas are often subjected to depletion of their chemical, physical, and biological properties. In this context, organic fertilization, in addition to providing nutrients for a longer time in respect to mineral fertilization, improves many other characteristics related to soil fertility. Moreover, the combined use of organic and mineral fertilizers may promote a more sustainable crop production. However, a concern on the long-term use of organic fertilizers arises in relation to the possible accumulation of toxic elements in soil and their transfer to human beings. For this reason, a long-term study on nutrient and toxic element total concentrations and availabilities during fertilization treatments was carried out. In particular, mineral NPK fertilized soils, soils amended with biowaste compost, soils amended with biowaste compost plus mineral nitrogen, and unfertilized soils were analyzed for 11 chemical elements. The results highlighted that temporal variations in total and bioavailable concentrations of both nutrients and toxic elements, occurring also in unfertilized soils, are wider than those related to fertilization treatments. Anyway, soil amendments with biowaste compost, alone or in combination with mineral fertilizers, reduce Cu bioavailability but improve K, Fe, Mn, and Zn availabilities, excluding at the same time a long-term accumulation in soil. Total and bioavailable toxic element concentrations (apart from available Cd) do not vary in relation to fertilization treatments