JP2019 - "Fe-rtilizers - Fertilizzanti innovativi per una soluzione sostenibile al problema della Fe-carenza in colture agrarie"

Data inizio
1 febbraio 2021
Durata (mesi) 
24
Dipartimenti
Biotecnologie
Responsabili (o referenti locali)
Varanini Zeno
Parole chiave
JOINT PROJECTS, CROP NUTRITION AND FERTILIZATION, PLANT-SOIL INTERACTIONS, IRON CHLOROSIS, NANOPARTICLES, CHELATES, FERTILIZERS

PREMESSA
Il ferro (Fe) è il micronutriente richiesto in maggiore quantità dalle piante. Nonostante la sua abbondanza nei suoli, spesso, questo elemento, scarsamente biodisponibile, limita la produzione. Questo avviene soprattutto nei suoli calcarei, che coprono circa il 30% della superficie terrestre. A partire dal 1950 le piante coltivate sono state trattate con Fe3+-chelati.
Questi ligandi facilitano la dissoluzione di ioni, come ad esempio il Fe, da forme minerali insolubili rendendo il metallo più disponibile per i meccanismi di acquisizione dei vegetali.
I chelati attualmente utilizzati, presentano diversi problemi: percolazione lungo il profilo del suolo a causa della loro carica totale negativa, scarsa biodegradabilità, alto prezzo e presenza di sottoprodotti di sintesi spesso sconosciuti.

OBIETTIVI
Lo scopo di questo progetto è quello di valutare l’idoneità di due diversi composti contenenti Fe quali nanoparticelle di FePO4 (FeP NPs) e il complesso tra ione Fe3+ e la forma racemica del ligando N,N'-bis (2-piridilmetil) trans-1,2-diamminocicloesano N, N'-diacetato (H2bpcd) [Fe (bpcd)]+, come fertilizzanti innovativi.

PROCEDIMENTO
Queste due sostanze sono state scelte considerando che precedenti esperimenti condotti nel nostro laboratorio hanno dimostrato che le FePs NPs sono una fonte di Fe per piante allevate in coltura idroponica. Inoltre, per quanto di nostra conoscenza, chelati di Fe aventi carica positiva (che potrebbero essere trattenuti dalle cariche negative sul suolo) non sono mai stati valutati come fonti di Fe nella nutrizione delle piante.
Il progetto è organizzato in 5 fasi:
  1. Produzione e caratterizzazione dei due composti contenti Fe.
  2. Studio della mobilità di FeP NPs e ([Fe(bpcd)]+ in un sistema semplificato quale quello costituito da colonne in vetro impaccate con suolo.
  3. Esperimenti di rinverdimento con FeP NPs, [Fe(bpcd)]+ e FeEDDHA come controllo con piante di cetriolo allevate in idroponica in the presenza di CaCO3; esperimenti di assorbimento (1 e 24h) con [57Fe(bpcd)]+, 57FeP NPs e 57Fe-EDTA o 57Fe-EDDHA come controllo.
  4. Esperimenti con microcosmi pianta-suolo con piante di cetriolo cresciute in un substrato privo di Fe (suolo artificiale) senza/con [57Fe(bpcd)]+, 57FeP NPs o 57Fe-EDDHA come controllo.
  5.  Esperimenti di campo su piante di actinidia allevate in suoli calcarei fortemente clorosanti trattate con FeP NPs (la produzione delle quali in quantità massive è possibile) e Fe-EDDHA come controllo.
RISULTATI
Lo scopo finale del progetto è di valutare se le FeP NPs e il [Fe(bpcd)]+ possono contribuire ad aumentare la NUE e la resa in una maniera più sostenibile. Ci aspettiamo di avere un quadro degli effetti delle Fe NPs nel sistema suolo pianta che sarà utile al partner industriale per prendere decisioni circa la loro produzione e commercializzazione. I dati ottenuti per il [Fe(bpcd)]+ saranno utilizzati per pubblicazioni scientifiche e per valutare la possibilità di sviluppare un impianto pilota per la produzione del complesso.

MAIN PARTNER
FABBRICA COOPERATIVA PERFOSFATI CEREA

Enti finanziatori:

Finanziamento: assegnato e gestito dal Dipartimento

Partecipanti al progetto

Zeno Varanini
Professore ordinario
Anita Zamboni
Professore associato

Attività

Strutture