Regioni aride: impatti dei reflui di acquacoltura sulle comunità microbiche del suolo

Scarico di acque reflue

Nelle regioni aride, dove la scarsa quantità di acqua dolce è una condizione comune, le acque di scarico provenienti da impianti d’acquacoltura sono una delle più importanti risorse idriche alternative. Un’indagine di campo (Lijuan Chen et al., 2017) ha recentemente dimostrato che l’irrigazione del terreno con questo tipo di acque reflue riduce significativamente la diversità funzionale microbica del suolo. In futuro, la ricerca potrebbe rivelarsi utile nell’ottica di una gestione migliore delle risorse del suolo e delle acque residuali nelle aree del mondo a clima arido.

Le premesse

Un uso sostenibile e giudizioso delle risorse terrestri e delle risorse idriche appare estremamente vitale. Ciò è particolarmente importante in zone aride e semiaride in cui la scarsa disponibilità di acqua dolce fa sì che gli agricoltori utilizzino acqua da altre fonti per le coltivazioni. A questo proposito, le acque reflue sono proposte spesso come risorsa idrica alternativa.
L’irrigazione con questo tipo di acqua non solo può ridurre notevolmente la pressione sulle risorse idriche dolci, ma anche alleviare lo scarico di effluenti evitando, in tal modo, fenomeni di eutrofizzazione e fioritura algale.
Tuttavia, l’uso di acque di scarico per l’innaffiamento di terreni agricoli può comportare anche effetti dannosi, come ad esempio l’aumento della salinità del suolo, la diminuzione del pH e una maggiore contaminazione da metalli pesanti. Da non sottovalutare poi i diversi rischi biologici associati, vale a dire la possibile presenza di agenti patogeni nel terreno.

Lo studio

I ricercatori hanno condotto campionamenti in campi di uva irrigati con acque reflue provenienti da impianti d’acquacoltura e con acque dolci fresche (controllo) in una tipica regione arida. L’obiettivo del progetto era indagare le differenze di diversità funzionale microbica e le strutture della comunità batterica in due terreni e analizzare le relazioni fra le caratteristiche microbiche e l‘ambiente abiotico.

I risultati

L’irrigazione con le acque residuali dell’acquacoltura ha esercitato effetti negativi sulla diversità funzionale microbica del suolo. Per quanto riguarda la composizione della comunità batterica, le abbondanze relative di Proteobacteria, Bacteroidetes e Planctomycetes sono diminuite in modo significativo dal controllo (FWS) al terreno irrigato con acque reflue (AWS), mentre quelle di Actinobacteria, Chloroflexi, Acidobacteria e Gemmatimonadetes sono aumentate (figura 1).

Figura 1. Gli anelli rappresentano l’abbondanza relativa media (da tre campioni replicati) di phyla batterici che costituivano almeno l’1% dell’intera comunità (A) e delle classi che costituivano almeno lo 0,2% dell’intera comunità (B); valori significativamente diversi in abbondanza relativa tra suoli irrigati con acque fresche (FWS) e i suoli irrigati con acque reflue (AWS) sono contrassegnati da asterischi (P <0,05, t test accoppiato). (Scientific Reports, 2017)

Inoltre, sebbene nei terreni irrorati con acque di scarico di acquacoltura fossero presenti una ricchezza e una diversità della comunità batterica maggiori, questi suoli hanno mostrato una diversità funzionale microbica minore rispetto al controllo. Una spiegazione plausibile di questo risultato è un passaggio da specie specialiste (che ospitano geni funzionali specializzati) a specie generaliste (che ospitano geni funzionali condivisi da diverse specie). Infatti, un aumento della diversità tassonomica delle specie generaliste non provocherà una diversificazione funzionale, dato che la maggior parte delle specie ospita più o meno gli stessi geni, mentre in contrasto, un aumento della diversità tassonomica delle specie specializzate comporterà un incremento della diversità funzionale, poiché ogni specie porta un insieme specifico di geni funzionali. In questa circostanza, la riduzione osservata della diversità funzionale si può attribuire alle diminuzioni della diversità tassonomica di specie specializzate in Proteobatteri, Bacteroidetes e Planctomycetes.

Actinobacteria, Chloroflexi, Acidobacteria e Gemmatimonadetes sono i gruppi più abbondanti di batteri rinvenuti sia nell’acqua di scarico sia nel terreno agricolo. Gli aumenti delle abbondanze relative per questi gruppi suggeriscono che i batteri nelle acque reflue diventano parte dei microbi del suolo proprio attraverso l’irrigazione. Questa condizione potrebbe determinare la diminuzione degli altri gruppi di microrganismi presenti nel terreno a causa della competizione (come i Proteobacteria, Bacteroidetes e Planctomycetes) costituendo, dunque, un rischio per la salute del sistema ecologico e della qualità del suolo stesso.

 

Angela Chimienti

 

Fonte:

  • Lijuan Chen, Qi Feng, Changsheng Li, Yongping Wei, Yan Zhao, Yongjiu Feng, Hang Zheng, Fengrui Li & Huiya Li, Impacts of aquaculture wastewater irrigation on soil microbial functional diversity and community structure in arid regions, Scientific Reports 7, Article number: 11193 (2017) doi:10.1038/s41598-017-11678-z Open Acces. Creative Commons license (Commons Attribution 4.0 International License)

Crediti immagini:

  • Immagine in evidenza : Sewage disposal. Taken in Peru. By Nigel Wylie (Author) [Public domain], via Wikimedia Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wastewater_effluent.JPG
    File URL: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0a/Wastewater_effluent.JPG
  • Figura 1: Impacts of aquaculture wastewater irrigation on soil microbial functional diversity and community structure in arid regions, Lijuan Chen, Qi Feng, Changsheng Li, Yongping Wei, Yan Zhao, Yongjiu Feng, Hang Zheng, Fengrui Li & Huiya Li, Scientific Reports 7, Article number: 11193 (2017) doi:10.1038/s41598-017-11678-z Open access. Creative Commons license (Creative Commons Attribution 4.0 International License)

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