Coltivazioni più sostenibili con le nanoparticelle

Nanoparticelle di zinco prodotte da un fungo, che nebulizzate su piante di fagioli potrebbero contribuire a ridurre la necessità di fertilizzanti favorendo un’agricoltura più sostenibile. È quanto promette una ricerca condotta dai ricercatori della Washington University di St. Louis, del Missouri, per rispondere alla sempre maggiore necessità di produzione alimentare legata a una popolazione mondiale in continua crescita.

Si tratta del primo studio che dimostra come mobilitare il fosforo nativo nel terreno utilizzando nanoparticelle di ossido di zinco nel corso del ciclo di vita della pianta, dal seme alla raccolta.
Le colture alimentari hanno infatti bisogno di fosforo per crescere e gli agricoltori usano fertilizzanti che ne sono sempre più ricchi per aumentare la produzione, ma l’assorbimento di fosforo nelle piante è limitato a causa della sua scarsa solubilità nel terreno.

Le piante utilizzano infatti solo il 42% del fosforo del suolo e il rimanente si accumula nei corsi d’acqua inquinandoli. L’82% del fosforo mondiale viene utilizzato per la produzione di fertilizzanti, ma il fosforo non è illimitato. “Se gli agricoltori continueranno ad usare la stessa quantità di fosforo che usano adesso, la fornitura mondiale sarà esaurita in circa 80 anni”, ha raccontato durante una conferenza stampa Ramesh Raliya, ricercatore di Washington che ha coordinato lo studio. “Ora è il momento per il mondo per imparare ad usare il fosforo in modo più sostenibile.”

Raliya e i suoi collaboratori hanno messo a punto un modo sostenibile per aumentare la crescita del fagiolo mung (una specie di fagiolo ricca di proteine), migliorando il modo in cui assorbe le sostanze nutrienti dal terreno. Nello studio, cinque semi di fagioli sono stati seminati in vasi contenenti terreno sabbioso-argilloso. La sistemazione dei vasi è stata a disposizione casuale, scambiandoli ogni giorno per evitare l’impatto ambientale, non sono stati aggiunti fertilizzante o pesticidi e l’irrigazione è avvenuta a giorni alterni.

Il fogliame delle piante di fagioli è stato quindi esposto alle nanoparticelle di zinco biosintetizzate dal fungo Aspergillus fumigatus, spruzzando ciascuna pianta con un nebulizzatore quando hanno raggiunto le due settimane di età. Le nanoparticelle sono state distribuite in tutte le parti di piante, comprese le sementi mantenendo sempre controllata la concentrazione di zinco entro i limiti raccomandati dai nutrizionisti.

I campioni sono stati raccolti dopo 14 giorni di trattamento per le analisi fenotipiche, di rapporto piante-suolo, biochimiche e per il conteggio della popolazione microbica della rizosfera. Dopo 28 giorni, le piante sono state sradicate e gli steli sono stati tagliati sulla superficie del suolo per misurarne le altezze. Tutte le attività enzimatiche studiate sono state calcolate sulla base delle variazioni di assorbanza.

Il risultato dello studio ha dimostrato che l’applicazione delle nanoparticelle di zinco biosintetizzate nebulizzate sulle foglie aumenta l’assorbimento del fosforo di quasi l’11% e l’attività dei tre enzimi dall’84 al 108% riducendo la necessità di aggiungere fosforo nel suolo grazie all’attività enzimatica aumentata che ne favorisce l’assorbimento. L’ossido di zinco, oltre a favorire l’assorbimento di fosforo dalla superficie radice della pianta, ne migliora la fenologia favorendone lo sviluppo dell’altezza dello stelo, il volume delle radici. Ne beneficiano anche gli indicatori biochimici come le proteine è il contenuto di clorofilla delle foglie attirando le popolazioni microbiche che mantengono il suolo salute biologica.

Il fagiolo mung è un legume coltivato principalmente in Cina, nel sud-est asiatico e in India, dove il 60% della popolazione è vegetariana e si basa su fonti proteiche di origine vegetale. Questa specie di fagiolo è adattabile ad una grande varietà di condizioni climatiche ed il potenziamento della sua produzione in maniera più sostenibile nell’ottica del previsto aumento mondiale della popolazione nei prossimi decenni la rende una coltura interessante ed utile per tutti.

Riferimenti: Agricoltural and Food Chemistry Doi: 10.1021/acs.jafc.5b05224