Introduzione
La rizosfera è la zona di suolo direttamente influenzata dalla presenza e dall’attività delle radici. Questo articolo descrive gli essudati radicali, le micorrize, i batteri rizosferici e i principali fattori agronomici e ambientali che contribuiscono alla composizione microbiologica del suolo.
Cos’è la rizosfera
La rizosfera è la zona di suolo direttamente a contatto con le radici della pianta. Non è uno strato fisso: si estende per pochi millimetri attorno a ogni radice e cambia continuamente con la crescita della pianta.
È una zona biologicamente attiva del suolo. In determinate condizioni, studi sulla rizosfera riportano concentrazioni microbiche da 10 a 100 volte superiori rispetto al suolo circostante, in relazione ai segnali chimici e alle risorse rilasciate dalle radici. Il valore varia in funzione della specie vegetale, del tipo di suolo e delle condizioni ambientali.
Gli essudati radicali: il linguaggio chimico della pianta
Le radici rilasciano continuamente sostanze organiche nel suolo: zuccheri, aminoacidi, acidi organici ed enzimi. Si chiamano essudati radicali e alcuni studi stimano che possano rappresentare una quota compresa indicativamente tra il 20 e il 40% del carbonio fissato dalla pianta attraverso la fotosintesi, con variazioni legate alla specie, alla fase fenologica e alle condizioni di stress.
Gli essudati radicali possono:
- fornire substrati e segnali chimici per le interazioni tra radici e microrganismi della rizosfera
- modificare il pH del suolo nelle immediate vicinanze delle radici
- influenzare la disponibilità di alcuni nutrienti legati alle particelle del suolo
- partecipare alle interazioni chimiche tra la pianta e la comunità microbica circostante
La composizione degli essudati varia in funzione della specie vegetale, della fase fenologica e delle condizioni di stress della pianta.
Le micorrize: l’estensione delle radici
Le micorrize sono associazioni simbiotiche tra funghi e radici delle piante. Il termine deriva dal greco mykes (fungo) e rhiza (radice). La letteratura riporta la presenza di associazioni micorriziche in una quota molto ampia delle specie vegetali terrestri, spesso stimata oltre il 90%, con variazioni in funzione dei gruppi botanici e delle condizioni ambientali.
Il fungo colonizza le radici e sviluppa una rete di filamenti sottili — le ife — che può esplorare porzioni di suolo oltre la zona direttamente raggiunta dalle radici. In alcuni sistemi sperimentali sono stati riportati valori fino a circa 700 volte per l’area di suolo esplorata rispetto alle sole radici, ma l’entità dell’estensione varia in funzione della specie, del fungo, del substrato e delle condizioni di crescita.
La simbiosi comprende uno scambio di risorse: la pianta fornisce composti carboniosi prodotti dalla fotosintesi, mentre il fungo può contribuire all’esplorazione del suolo. Intensità e risultati dell’associazione dipendono dalla combinazione tra pianta, fungo e ambiente.
Nutrienti associati alle micorrize
Le ife micorriziche possono raggiungere zone del suolo non direttamente esplorate dalle radici e partecipare agli scambi di:
- Fosforo, la cui disponibilità dipende dalla forma chimica e dalle caratteristiche del suolo
- Azoto, in forme la cui utilizzazione varia in funzione della simbiosi e della specie vegetale
- Zinco, rame e altri microelementi, in relazione alle proprietà del substrato
- Acqua, nell’ambito delle interazioni tra apparato radicale, ife e condizioni di umidità
I batteri rizosferici: i PGPR
Nella rizosfera operano numerose comunità batteriche. I cosiddetti PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) sono studiati per le loro interazioni con la crescita e la fisiologia vegetale. Gli effetti osservati dipendono dalla specie batterica, dalla pianta ospite, dal substrato e dalle condizioni sperimentali.
- produzione di composti che possono interagire con lo sviluppo radicale
- trasformazione o solubilizzazione di alcune forme di fosforo nel suolo
- partecipazione ai cicli dell’azoto in contesti specifici
- produzione di metaboliti che possono modificare le interazioni nella rizosfera
- interazioni con risposte fisiologiche della pianta associate a stress biotici e abiotici
Generi come Bacillus, Pseudomonas e Azospirillum sono tra quelli studiati in letteratura, ma le proprietà non sono generalizzabili a ogni specie, ceppo o ambiente.
Lo scambio di nutrienti: il ruolo dei microrganismi
Il suolo contiene nutrienti in forme diverse, non sempre direttamente disponibili per la pianta. I microrganismi della rizosfera partecipano ai processi di trasformazione della materia organica e alle interazioni che influenzano la disponibilità degli elementi.
- alcuni batteri partecipano alla decomposizione e alla mineralizzazione della materia organica
- le micorrize possono trasferire composti minerali verso le radici attraverso la rete ifale
- alcuni batteri interagiscono con le forme di fosforo presenti nel suolo
La disponibilità effettiva dei nutrienti dipende dalla pianta, dalla comunità microbica, dalla struttura del suolo, dal pH, dall’umidità e dalla gestione agronomica.
Fattori che influenzano la biodiversità della rizosfera
La biodiversità microbiologica della rizosfera è influenzata da numerosi fattori agronomici e ambientali:
- lavorazioni profonde e frequenti del suolo, che possono modificare la struttura e la continuità delle reti ifali
- apporti eccessivi o non equilibrati di fertilizzanti solubili, che possono modificare gli essudati radicali e la composizione della comunità microbica
- fungicidi ad ampio spettro, che in funzione della sostanza, della dose e delle condizioni possono modificare anche le comunità fungine del suolo
- suoli compattati, con scarsa aerazione e drenaggio, che possono limitare l’attività di parte dei microrganismi
- sterilizzazione del substrato, che modifica profondamente la composizione biologica e richiede una successiva ricolonizzazione microbica
Domande frequenti (FAQ)
Quanti microrganismi sono presenti nella rizosfera?
La letteratura riporta, in specifici sistemi di studio, valori compresi tra 108 e 109 batteri per grammo di suolo nella rizosfera, con concentrazioni da 10 a 100 volte superiori rispetto al suolo non rizosferico. I valori variano in funzione del metodo di analisi, della pianta, del suolo e delle condizioni ambientali.
Tutte le piante formano simbiosi micorriziche?
No. Una quota molto ampia delle specie vegetali terrestri forma associazioni micorriziche, ma esistono gruppi con frequenza ridotta o assenza di alcune tipologie di simbiosi. Le Brassicaceae e le Chenopodiaceae sono spesso citate tra i gruppi con scarsa o assente associazione con le micorrize arbuscolari.
Come si valuta la rizosfera?
La rizosfera può essere studiata attraverso analisi microbiologiche del suolo, misurazioni dell’attività enzimatica, analisi della composizione degli essudati e osservazioni della struttura del suolo. Gli indicatori vanno interpretati in relazione alla specie vegetale, alla fase fenologica e alle condizioni del substrato.
La sterilizzazione del suolo modifica la rizosfera?
Sì. La sterilizzazione modifica la comunità biologica del substrato e può alterare le relazioni tra radici, microrganismi e materia organica. La ricolonizzazione successiva dipende dal materiale biologico presente, dalle condizioni ambientali e dalla gestione del substrato.
I fertilizzanti solubili influenzano la rizosfera?
Possono influenzare la rizosfera modificando disponibilità dei nutrienti, pH, salinità ed essudati radicali. L’effetto dipende dal tipo di fertilizzante, dalla dose, dalla frequenza di applicazione, dalla coltura e dalle caratteristiche del suolo.
Qual è la differenza tra micorrize arbuscolari ed ectomicorrize?
Le micorrize arbuscolari formano strutture all’interno delle cellule radicali e sono diffuse in molte colture orticole e agrarie. Le ectomicorrize formano invece un mantello esterno attorno alle radici e sono tipiche di numerose specie arboree forestali, tra cui querce, faggi e pini.
Bibliografia
- Hiltner, L. (1904). Über neuere Erfahrungen und Probleme auf dem Gebiete der Bodenbakteriologie. Arbeiten der Deutschen Landwirtschaftlichen Gesellschaft, 98, 59–78.
- Smith, S.E., Read, D.J. (2008). Mycorrhizal Symbiosis, 3rd edition. Academic Press.
- Lugtenberg, B., Kamilova, F. (2009). Plant-growth-promoting rhizobacteria. Annual Review of Microbiology, 63, 541–556.
- Barea, J.M. et al. (2005). Microbial co-operation in the rhizosphere. Journal of Experimental Botany, 56(417), 1761–1778.
Per approfondire un approccio basato sulla gestione microbiologica continuativa della coltura è possibile consultare la pagina dedicata al Metodo SVT.
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