Effetti del fosforo

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 7268 (2022) Citare questo articolo

2271 accessi

6 citazioni

1 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

La carenza di fosforo (P) nel suolo agricolo è una preoccupazione mondiale. La modifica del P del biochar, un comune ammendante prodotto dalla pirolisi di rifiuti e residui, può aumentare la disponibilità del P e migliorare la qualità del suolo. Questo studio mira a studiare gli effetti del biochar modificato con P come ammendante del suolo sulla crescita e sulla qualità di una pianta medicinale (Pseudostellaria heterophylla). P. heterophylla sono state coltivate per 4 mesi in terreno lateritico modificato con biochar P-modificato e non modificato (guscio di arachidi) a dosi di 0, 3% e 5% (in massa). Rispetto al biochar non modificato, il biochar modificato con P ha ridotto il Cd di metalli pesanti disponibile nel suolo fino al 73,0% e l’aspirazione osmotica nella zona radicale fino al 49,3%. L'applicazione di biochar modificato con P al 3% e al 5% ha promosso la resa in tuberi di P. heterophylla in modo significativo rispettivamente del 68,6% e del 136,0%. Ciò era diverso da quello del trattamento con biochar non modificato, in cui la resa in tuberi veniva stimolata al dosaggio del 3% ma inibita al dosaggio del 5%. Le concentrazioni di ingredienti attivi (cioè polisaccaridi, saponine) nel tubero erano aumentate del 2,9–78,8% con l'emendamento del biochar modificato con P rispetto al controllo, indicando la migliore qualità del tubero. Questo studio ha raccomandato l'applicazione di biochar modificato con P al 5% per promuovere la resa e la qualità di P. heterophylla.

Il fosforo (P) è un elemento essenziale per la crescita e la produttività delle piante, grazie al suo ruolo vitale in molti metabolici di base, tra cui la fotosintesi e la respirazione. Il P fisso nel suolo è sotto forma di fosfati di alluminio/ferro o di calcio/magnesio, che generalmente non sono disponibili per l'assorbimento da parte delle piante1. Il P disponibile è scarso nel 30-40% dei terreni arabili di tutto il mondo2. L'applicazione diretta di fertilizzanti a base di fosforo può portare a una bassa efficienza nell'uso del fosforo a causa della formazione di precipitazioni e dell'assorbimento da parte delle particelle del suolo2. Inoltre, un utilizzo elevato di fertilizzanti contenenti fosforo potrebbe causare un rischio maggiore di perdita di fosforo attraverso la lisciviazione, il deflusso e l’erosione del suolo, portando potenzialmente a problemi ambientali come l’eutrofizzazione dell’acqua3. Pertanto, merita di essere studiato come ridurre la perdita di P e migliorare l’efficienza nell’uso del P nel suolo.

È un potenziale approccio quello di utilizzare alcuni ammendanti organici del suolo come il biochar per migliorare la ritenzione di P nel suolo e quindi ridurre la perdita di P. Il biochar è un materiale ricco di carbonio prodotto dalla pirolisi di rifiuti di biomassa ad alta temperatura con apporto limitato di ossigeno. Ha ricevuto ampia attenzione grazie al suo rapporto costo-efficacia e alla sua natura rispettosa dell’ambiente. Il biochar può migliorare la fertilità del suolo grazie agli alti livelli di nutrienti posseduti4. Nel frattempo, il biochar potrebbe migliorare la capacità di trattenere l’acqua e immobilizzare i metalli potenzialmente tossici attraverso un’ampia superficie specifica, un aumento dei micropori e dei gruppi funzionali contenenti ossigeno3. Pertanto, la crescita delle piante e la produttività delle colture possono essere migliorate. Le materie prime del biochar erano principalmente residui e rifiuti dell'agricoltura o dell'industria5. Ad esempio, l’elevata resa delle arachidi in Cina ha comportato un’elevata produzione di biochar dai gusci di arachidi per il riutilizzo delle risorse6. Tuttavia, una limitazione nell’applicazione del biochar del guscio di arachidi è che il contenuto totale di P è generalmente molto basso (< 1%)2. Ciò può portare a un contenuto di nutrienti sbilanciato, inibendo la germinazione dei semi e la crescita delle piante7. Pertanto, è necessario migliorare la disponibilità di P nel biochar.

Recentemente, è stato scoperto che la modifica del biochar con P migliora l'efficienza di utilizzo del P e le prestazioni di adsorbimento in modo efficiente3. Sulla base degli studi precedenti, il biochar modificato con P è stato prodotto tramite due tipi principali di metodi. Un tipo consisteva nell'impregnare la materia prima nella soluzione di H3PO4 o K3PO4 e quindi pirolizzarla a una determinata temperatura e durata3,8. Un altro modo era mescolare il biochar puro con la soluzione di Ca(H2PO4)2∙H2O o KH2PO4 per caricarlo con P9,10,11. Successivamente, sono state misurate le caratteristiche fisico-chimiche e le microstrutture del biochar modificato con P per valutare la modifica. Gruppi più funzionali come i gruppi P–O, P–C sono stati prodotti sulla superficie del biochar dopo la modifica, indicando il biochar caricato da P3. L’aumento della porosità nel biochar modificato con P ha contribuito a una maggiore capacità di possedere P quando è stato ossidato e immerso in una soluzione di fosfato. Di conseguenza, quando si mescola il biochar modificato con P con il terreno, il P disponibile nel biochar verrebbe rilasciato, causando una concentrazione di P più elevata nel suolo a lungo termine12. Zhang et al.3 hanno dimostrato che il biochar modificato con P aveva una maggiore efficienza nell'immobilizzare Cu e Cd nel suolo. È stato attribuito alla maggiore capacità di adsorbimento con maggiore capacità di scambio cationico (CEC) e area superficiale specifica dopo la modifica. Lyu et al.13 e Tan et al.11 hanno sottolineato il ridotto tasso di lisciviazione dell'uranio (U) sottoposto a bonifica mediante biochar modificato con P. Tuttavia, gli studi precedenti si concentrano principalmente sull’influenza del biochar modificato con P come ammendante sulla bonifica del suolo contaminato modificando le proprietà fisiche e chimiche3,11,13. Gli effetti del biochar modificato con P sulla crescita e sulla qualità delle piante medicinali non sono stati studiati.