Metalli tossici nel grano: provengono dal suolo o dai fertilizzanti?
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Le piante non solo assorbono i nutrienti attraverso le radici, ma anche i metalli tossici. In precedenza non era chiaro se questi provenissero dal suolo o dai fertilizzanti applicati. Sotto la guida dell'UFZ e della Duke University (USA), un team di ricerca ha analizzato i chicchi di grano per chiarire la questione e, utilizzando una speciale firma isotopica, ha scoperto che la maggior parte dei metalli tossici proviene dai fertilizzanti minerali. Una combinazione di fertilizzazione minerale e organica non solo ridurrebbe il contenuto di metalli tossici, ma aumenterebbe anche il contenuto di metalli importanti per l'alimentazione umana.
Raccolta di cereali nella prova di fertilizzazione statica presso la stazione sperimentale UFZ di Bad Lauchstädt (Sassonia-Anhalt).
André Künzelmann
"È noto da studi sul campo e in serra che il tipo di concimazione, minerale o organica, influisce sul contenuto di metalli nelle piante alimentari", afferma la prof.ssa Marie Muehe, responsabile del gruppo di lavoro sulla biogeochimica delle piante presso l'UFZ e co-leader dello studio. "Tuttavia, in precedenza non si sapeva se i metalli assorbiti dalle piante provenissero dal suolo o direttamente dai fertilizzanti applicati". Questo è ciò che il team di ricerca tedesco-americano ha voluto scoprire con il suo studio attuale.
Gli scienziati hanno utilizzato campioni di terreno e chicchi di grano provenienti dalla sperimentazione di fertilizzazione statica presso la stazione di ricerca UFZ di Bad Lauchstädt. La prova di concimazione statica è stata istituita nel 1902 ed è una delle prove a lungo termine più preziose al mondo, soprattutto per la sua lunga durata. "Alcuni campi di prova non sono stati concimati per oltre 120 anni, altri sono stati concimati solo con fertilizzanti minerali o con fertilizzanti organici come il letame delle aziende agricole vicine o con una miscela di entrambi", spiega Marie Muehe. Nel corso della lunga durata della sperimentazione, le proprietà del suolo si sono sviluppate in modo molto diverso, ad esempio il valore del pH o il contenuto di materia organica. Il materiale campione di questa prova a lungo termine era quindi la base perfetta per le analisi. Inoltre, esiste un'eccellente banca dati, poiché i campioni di terreno e i chicchi di grano raccolti vengono archiviati ogni anno da tutte le parcelle della sperimentazione.
Per il loro studio, i ricercatori hanno esaminato più da vicino i campioni degli ultimi 20 anni. "Abbiamo innanzitutto determinato i rispettivi contenuti di metalli nel suolo, nei chicchi di grano raccolti e nei fertilizzanti utilizzati", spiega Aleksandra Pieńkowska, dottoranda dell'UFZ e co-autrice dello studio. Per scoprire se i metalli contenuti nei chicchi di grano provengono dal suolo o dai fertilizzanti, i ricercatori hanno utilizzato un metodo speciale: il cosiddetto metodo della firma isotopica dello stronzio. Si basa sul fatto che l'elemento chimico stronzio (Sr) si presenta in due forme diverse - i cosiddetti isotopi - ovvero 87Sr e 86Sr. "Poiché il rapporto di questi due isotopi è diverso in ogni terreno, si tratta in pratica di un'impronta digitale", spiega Robert Hill, dottorando presso la Duke University (Durham, USA) e co-autore dello studio. "Se il rapporto nel chicco di grano è lo stesso del terreno su cui la pianta è cresciuta, si può concludere che ha assorbito lo stronzio dal terreno. Tuttavia, se il rapporto isotopico nel chicco corrisponde a quello del fertilizzante, è una chiara indicazione che lo stronzio è entrato nel chicco attraverso il fertilizzante". Poiché è noto che le piante assorbono lo stronzio e il cadmio attraverso percorsi simili, si possono trarre conclusioni anche per il cadmio.
Da un lato, i risultati mostrano che i metalli tossici presenti nei chicchi di grano esaminati provengono dal fertilizzante applicato e non dal terreno. In secondo luogo, il contenuto di metalli è particolarmente elevato nei fertilizzanti minerali rispetto a quelli organici. "Per classificare questi risultati, è importante sapere che le nostre indagini sono state condotte in una regione con terreni di terra nera molto fertili. Questi effetti potrebbero essere ancora più pronunciati in terreni sabbiosi o acidi", afferma Alexandra Pieńkowska. Considerando che la concimazione minerale permanente causa anche l'acidificazione del suolo, le misure per stabilizzare il valore del pH, come la calcinazione del terreno, diventano ancora più importanti.
Tuttavia, non tutti i metalli contenuti nei fertilizzanti minerali sono indesiderabili. Lo zinco, ad esempio, è un oligoelemento metallico importante per la nutrizione. Ma è possibile promuovere l'assorbimento dello zinco nei chicchi di grano, evitando al contempo l'assorbimento di metalli tossici? "Le nostre indagini hanno dimostrato anche questo: Combinando i fertilizzanti, è stato possibile aumentare il contenuto di zinco nei chicchi di grano senza aumentare il contenuto di cadmio", spiega Marie Muehe. "Per questo motivo raccomandiamo la concimazione combinata o l'applicazione alternata di concimi minerali e organici. Da un lato, si risparmia sui costi dei fertilizzanti e, dall'altro, il grano è di qualità superiore".
In ulteriori studi, i ricercatori intendono analizzare come si comporta il contenuto di metalli nelle colture quando le condizioni ambientali cambiano, ad esempio a causa dei cambiamenti climatici.
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