Contatto: fabio.castronovo@phd.unipi.it
Supervisore tesi: Prof. Sergio Saia
Titolo Progetto: Ruolo degli ammendanti organici e dei microrganismi benefici presenti nel letame e negli ammendanti organici di origine animale sulla resa e sulla qualità delle colture, sul turnover dell’azoto e sulla qualità del suolo
Abstract:
I microbi nel suolo giocano un ruolo fondamentale nel promuovere una resa dei raccolti soddisfacente, nell’influenzare la fisiologia delle piante e nel ricambio dei nutrienti; essi possono influenzare fortemente le caratteristiche del suolo sia nel breve che nel lungo termine. Alcuni gruppi microbici del suolo instaurano direttamente una simbiosi mutualistica con le piante. Finora vi è scarsa conoscenza sul ruolo dell’applicazione di materiale organico nel terreno come vettore di microrganismi benefici per le piante. Inoltre, la concimazione è importante per diversi motivi, tra cui un aumento della disponibilità di C labile per i microbi del suolo e un aumento diretto del carbonio e dell’azoto della biomassa microbica del suolo, che influenzano direttamente e indirettamente il funzionamento microbico del suolo. La tesi studia la relazione tra aggiunte o ammendanti organici al suolo e microrganismi benefici veicolati dal letame o da altri residui animali sulla resa colturale e sulla qualità delle specie foraggere, sul ricambio di N e sulla qualità del suolo. Obiettivi specifici includono lo studio dei potenziali ruoli di questi microbi su: 1) l’aumento della resa e della qualità della granella, 2) l’aumento della resa e della qualità della biomassa foraggera, 3) una migliore conoscenza del ciclo dell’azoto nel continuum pianta-animale-suolo-pianta, 4) Un aumento della salute del suolo. Il gruppo microbico considerato nella presente tesi sono i batteri che promuovono la crescita delle piante (PGPB) e i funghi micorrizici arbuscolari (AMF), che hanno tutti importanti ruoli agro ecologici, tra cui fornire nutrienti o aumentare la disponibilità di elementi minerali per la pianta (ad es. Fissazione di N2 e solubilizzazione del fosforo, rilascio di siderofori) e produzione di ormoni vegetali o esoenzimi che influenzano positivamente la fisiologia della pianta e le condizioni del suolo. Questi microbi saranno studiati come biofertilizzante sia in condizioni controllate (in vaso) che in campo aperto. Verranno inoltre identificati i microbi del letame e testati gli effetti benefici sulla pianta in condizioni controllate. Inoltre, le piante verranno alimentate con 15N e utilizzate come foraggio per l’insetto Hermetia illucens, quindi il frass e la biomassa degli insetti saranno tracciati con 15 N e verranno aggiunti al terreno, si misurerà quindi il flusso di N15 al suolo ed alla pianta. Infine, verrà misurato l’effetto collaterale di questi microbi sugli indicatori di salute del suolo.
Project Title:
Role of Organic Amendments and Beneficial Microorganisms Present in Manure and Animal-Based Organic Amendments on Crop Yield and Quality, Nitrogen Turnover, and Soil Quality
Abstract:
Soil microorganisms play a crucial role in supporting satisfactory crop yields, influencing plant physiology, and driving nutrient cycling. They can significantly affect soil properties both in the short and long term. Some soil microbial groups establish direct mutualistic symbioses with plants. However, little is currently known about the role of organic material application to soil as a vector for beneficial plant-associated microorganisms. Fertilization is important for several reasons, including increased availability of labile carbon for soil microbes and a direct increase in soil microbial biomass carbon and nitrogen—factors that directly and indirectly influence soil microbial functioning. This thesis explores the relationship between the application of organic amendments and beneficial microorganisms derived from manure or other animal residues, and their effects on crop yield and forage quality, nitrogen turnover, and overall soil quality. Specific objectives include investigating the potential roles of these microorganisms in: 1) increasing grain yield and quality, 2) improving forage biomass yield and quality, 3) gaining better insight into the nitrogen cycle within the plant-animal-soil-plant continuum, 4) enhancing soil health. The microbial groups studied in this research are plant growth-promoting bacteria (PGPB) and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), both of which play important agroecological roles. These include providing nutrients or increasing the availability of mineral elements for plants (e.g., nitrogen fixation, phosphorus solubilization, siderophore release), and producing phytohormones or exoenzymes that positively affect plant physiology and soil conditions. These microbes will be studied as biofertilizers under both controlled (pot) and open-field conditions. Manure-derived microorganisms will be identified and tested for their plant benefits in controlled conditions. In addition, plants will be labeled with ¹⁵N and used as feed for the insect Hermetia illucens; the resulting frass and insect biomass will be traced using ¹⁵N and applied to the soil. The flow of ¹⁵N into the soil and back to the plant will then be measured. Lastly, the collateral effects of these microorganisms on soil health indicators will also be assessed.
Poster a congresso:
- Poster presentato al game of research (GoR) presso il dipartimento di scienze veterinarie a Pisa il 24 novembre 2023.