Attività 1. Stima della disponibilità fosfatica in risaia

Attività 1.1 Individuazione, campionamento e screening di suoli delle risaie Lombarde

(I anno, giugno-novembre 2020. Partner di riferimento: ENR)

Attraverso l'analisi dei dati disponibili nel vasto database del Centro Ricerche sul Riso dell'Ente Nazionale Risi, integrate con le informazioni derivate dalla cartografia tematica (ERSAF, 2018), sono state individuate le principali tipologie di suolo interessate dalla risicoltura in Lombardia. Sono state individuate le aree in cui era necessario infittire la maglia di campionamento per avere una descrizione sufficientemente dettagliata dei suoli risicoli, nonché i suoli più rappresentativi per ciascuna tipologia, già caratterizzati da ENR. Su tali basi è stata programmata una campagna di campionamento, effettuata a ottobre-novembre 2020, che ha fornito un set di 100 campioni, differenti per dotazione fosfatica, in grado di rappresentare adeguatamente, per le altre caratteristiche fisico-chimiche, il panorama risicolo lombardo.

Attività 1.2 Confronto di diversi metodi per la determinazione del P biodisponibile

(I anno, agosto 2020-aprile 2021. Partner di riferimento: UNITO)

Da questo primo screening di suoli sono stati scelti 100 campioni, con un range di variazione di concentrazione fosfatica sufficientemente ampio, e con caratteristiche fisico-chimiche in grado di rappresentare adeguatamente i suoli risicoli lombardi. Tra novembre 2020 e febbraio 2021, i suoli prescelti sono stati caratterizzati (tessitura, pH, carbonio e azoto, P totale e P-Olsen, Fe e P estraibili in ossalato). Una selezione sufficientemente ampia (12 suoli), eseguita in base ai dati delle analisi sopra elencate, saranno sottoposti ad estrazione del P con diversi metodi, sia sviluppati per la determinazione del P disponibile in suoli aerobici (Olsen, Mehlich 3, resine a scambio ionico), sia adatti ad estrarre il P legato alle fasi adsorbenti più sensibili alle variazioni di potenziale redox, quali ossidi di Fe e Mn (ossalato, citrato, EDTA, o blandi riducenti, come l’ascorbato). La capacità di adsorbimento e il grado di saturazione fosfatica sarà valutato con il single-point method.

Attività 1.3 Asporto di P da parte della pianta di riso

(I-II anno, aprile 2021-ottobre 2021. Partner di riferimento: UNITO)

I 12 suoli sottoposti alle estrazioni chimiche descritte al punto precedente sono stati utilizzati per allestire prove in vaso per determinare l’effettivo utilizzo di P da parte della pianta. Nei suoli, preventivamente sommersi, sono state trapiantate plantule di riso che saranno allevate per 60 giorni. Le piante verranno poi prelevate, sarà determinato il peso fresco e secco della biomassa prodotta, il rapporto fusto/radice, e sarà determinato il contenuto di P nei tessuti vegetali. Tutte le prove sono svolte in triplicato. I risultati ottenuti dalle estrazioni chimiche, poste in relazione con il P effettivamente utilizzato dalle piante, permetteranno di stabilire quale sia il metodo estrattivo in grado di meglio valutare la disponibilità per la pianta.

Stato di avanzamento della prova in vaso per la valutazione dell'asporto di fosforo da parte della pianta di riso: dalla semina alla coltivazione in cella climatizzata

Le piante sono state raccolte dopo 60 giorni; fusto e radice sono stati analizzati separatamente. La biomassa complessiva delle piante non ha evidenziato riduzioni significative da associare a condizioni di carenza di P; tuttavia, le piante sviluppatesi in suoli P-carenti hanno mostrato un significativo maggiore sviluppo della biomassa ipogea, unitamente alla significativa riduzione della concentrazione di carbonio. La maggiore diluizione del C a livello radicale suggerisce una maggiore formazione di tessuti aerenchimatici: la radice sviluppa una maggiore quantità di biomassa per aumentare l’assorbimento del nutriente carente, ma ad un minore costo energetico.

Attività 1.4 Isolamento di batteri endofitici PGPR

(I anno, luglio 2020 – ottobre 2021. Partner di riferimento: UNIMI)

Lucia Cavalca, Federica Boiocchi, Sarah Zecchin - UNIMI (Microbiologia) -

A partire dall’endosfera radicale di riso, verranno isolati ceppi batterici con capacità di solubilizzazione del fosfato, in vista di un loro sviluppo quali possibili bio-fertilizzanti in grado di colonizzare stabilmente i tessuti radicali e migliorare la disponibilità fosfatica per la pianta. Verranno considerate diverse tipologie di substrati fosfatici: fosfati di Al, Fe e Ca, rocce fosfatiche, fitati. La solubilizzazione del fosfato sarà determinata mediante analisi specifica (Bashan et al., 2013). I ceppi batterici saranno caratterizzati anche per altre attività di promozione della crescita delle piante, quali: fissazione dell’azoto, attività ACC deaminasica, produzione di acido indolacetico, di EPS e di siderofori. Saranno scelti ceppi modello da utilizzare in prove di inoculazione di piante di riso. Queste saranno condotte in tasche di germinazione “growth pouches” al fine di valutare la capacità di promozione di crescita delle plantule e del contenuto in P. Gli inoculi più promettenti verranno successivamente utilizzati quali inoculi rizosferici in prove in vaso. Qui i ceppi saranno marcati con proteina verde fluorescente per poter seguire, mediante osservazione microscopica dei tessuti radicali, il loro grado di colonizzazione della radice. Al termine della prova verranno determinati: contenuto di P, clorofilla, biomassa delle piante, rapporto fusto/radice.

Attraverso l’utilizzo di test miniaturizzati in piastre da 24 pozzetti, 250 ceppi isolati da rizosfere di riso e di veccia sono stati saggiati per differenti attività PGP. La crescita batterica su terreni specifici viene misurata con uno spettrofotometro UV/Vis (plate reader Synergy LX Multi-Mode Reader, BIOTEK, U.S.A).

La capacità di mineralizzare fosfato organico è stata verificata utilizzando fitato come unica fonte di P. L'attività ACC deaminasica è stata analizzata per verificare l’attività di riduzione dello stress da etilene. La diazotrofia permette ai batteri di crescere in assenza di fonti di azoto, trasformando azoto atmosferico in azoto ammoniacale che viene successivamente utilizzato anche dalla pianta. La produzione di siderofori batterici, molecole che solubilizzano e sequestrano Fe³⁺ dal suolo rendendolo disponibile per la pianta, viene evidenziata dalla formazione del complesso Fe-sideroforo con il cromoforo cromo azurol S.

Attività 1.5. Elaborazione dei dati sperimentali e rimodulazione dei piani di fertilizzazione

(I-II anno, novembre 2020 – febbraio 2022. Partner di riferimento: UNITO)

I risultati verranno sottoposti all’analisi della varianza, distinguendo le medie con il test della Minima Differenza Significativa. Le relazioni tra le variabili considerate saranno costruite con i modelli di regressione semplice e multipla ed a plateau. L’elaborazione statistica dei dati si avvarrà del software SPSS versione 24 (SPSS Inc). Sulla base dell’elaborazione statistica si individueranno i metodi più idonei a definire la quantità di P disponibile e il suo conseguente asporto durante le prime fasi fenologiche della pianta. Si elaborerà una tabella riassuntiva che potrà essere inserita nei Criteri di valutazione delle proprietà del suolo, specifica per il sistema risicolo. Ciò permetterà di calcolare il reale fabbisogno in P e di rimodulare i piani fertilizzazione in base al periodo di somministrazione e alla tipologia di suolo.