Microbiota del suolo e cambiamenti climatici

Il cambiamento climatico sta mettendo a dura prova i nostri modelli colturali e culturali. Nonostante vi sia chi, anche tra i ricercatori, sposa il negazionismo o inquadra le anomalie meteorologiche a cui assistiamo, ormai da lungo tempo, in una ciclicità che il clima terrestre ha già sperimentato nella sua storia, è evidente che le condizioni del nostro pianeta non sono oggi quelle di 1.000 o 5.000 anni fa. Dal punto di vista agricolo, “l’oggi” deve essere non solo compreso, ma anche gestito, per scongiurare il rischio di una disponibilità di cibo insufficiente per l’intera popolazione mondiale.

Tra il microbiota del suolo e i cambiamenti climatici c’è un legame più stretto di quanto i non addetti ai lavori possano immaginare. Si tratta di un legame di tipo bidirezionale, perché se è vero che le perturbazioni associate ai cambiamenti climatici possono alterare in modo significativo la comunità microbica del suolo e i relativi profili funzionali, è parimenti vero che ciò porta con sé come conseguenza l’alterazione dei cicli del carbonio e/o dell’azoto nel suolo. Questo a sua volta influisce sul cambiamento climatico, per incremento/decremento dell’emissione di gas serra dal terreno, da un lato, e dell’accumulo di carbonio nella biomassa del suolo, dall’altro.

L’importanza di questo legame tra microrganismi (non solo del suolo) e cambiamento climatico è talmente elevata da aver portato la comunità scientifica internazionale a sottolineare a più riprese l’urgenza di approfondirne la conoscenza, poiché dallo stato di salute delle comunità microbiche (non solo del suolo) dipende in larga misura la sostenibilità futura delle attività umane, prima fra tutte l’agricoltura.

Uno degli effetti più noti del climate change è l’innalzamento progressivo delle temperature, dell’aria e conseguentemente dei suoli.

L’incremento delle temperature medie dei suoli determina nel breve periodo una accelerazione dei tassi di decomposizione del Carbonio organico e un aumento globale della biomassa microbica. Nel medio periodo tuttavia (5-8 anni), al perdurare di condizioni di temperature elevate del terreno, sia la composizione del microbiota, sia i suoi profili funzionali mutano, per effetto di un adattamento alla scarsità di Carbonio labile e facilmente aggredibile e la necessità di nutrirsi a spese di forme stabili di sostanza organica, più difficili da aggredire. A queste modifiche è legata una maggiore o minore emissione di CO2 dal suolo verso l’atmosfera sovrastante.

Su questi equilibri ha un influsso importante la perdita di acqua dal suolo per evaporazione (funzione della temperatura del suolo) e il suo eventuale reintegro per effetto di precipitazioni. In presenza di temperature elevate e umettamento adeguato, la degradazione del Carbonio labile viene ulteriormente accelerata. Il tasso di mineralizzazione della sostanza organica stabile, invece, non parrebbe essere influenzato dal contenuto idrico del terreno.

Questo tipo di risposta alle variazioni di temperatura sarà differente a differenti profondità, in virtù del diverso contenuto in acqua e del gradiente di temperatura.

La temperatura del terreno influisce inoltre sulla composizione dei gruppi microbici coinvolti in tutte le fasi del ciclo dell’Azoto: dalla fissazione dell’Azoto atmosferico, con sua trasformazione in ammoniaca, all’ossidazione di quest’ultima con trasformazione in nitrati, dalla denitrificazione alla mineralizzazione dell’Azoto contenuto nella sostanza organica. Le correlazioni temperatura-funzione non sono sempre lineari e in alcuni casi ancora da chiarire.

Temperature e precipitazioni sono solo due delle numerose variabili correlate al clima che possono influenzare il microbiota del terreno. Ma soprattutto, i loro effetti (come è parzialmente emerso nel paragrafo precedente) non possono mai essere considerati separatamente, poiché tra loro interconnessi.

La presa in carico di tutte le variabili coinvolte e delle possibili interazioni è oggetto di studio da parte della comunità scientifica, che sta sviluppando modelli previsionali in grado di predire con diversi gradi accuratezza le ripercussioni delle perturbazioni ambientali sui servizi ecosistemici resi dai microrganismi del suolo. L’applicazione di questi strumenti alla gestione dei suoli agricoli, e in particolare alla concimazione, potrebbe dare un impulso importante alla razionalizzazione degli input e alla riduzione degli sprechi.

Calare le considerazioni sin qui fatte nel contesto agricolo significa comprendere che le variazioni indotte dal cambio climatico nel microbiota del suolo influenzano le proprietà fisiche, chimiche e biologiche di un terreno coltivato e conseguentemente la disponibilità degli elementi nutritivi per le colture, siano essi già presenti nel suolo o distribuiti con la concimazione.

Significa anche comprendere quali microrganismi utili lavorino meglio in determinate condizioni ambientali, per stabilire in modo mirato come formulare e utilizzare prodotti per la nutrizione e la biostimolazione contenenti microrganismi, spesso in consorzio.

In tale contesto occorre anche ricordare anche che, sia in termini quantitativi che in termini qualitativi, la biomassa microbica del suolo è influenzata dalla produzione di essudati radicali da parte delle piante, la cui tipologia e quantità possono variare in modo consistente in dipendenza da modalità e tassi di crescita della pianta stessa, che mutano al mutare delle condizioni climatiche.

Ma quali gruppi tassonomici del microbiota del suolo possono essere considerati utili in agricoltura? E quali funzioni svolgono? Ne parleremo nei prossimi approfondimenti.