Le future missioni spaziali dipenderanno dallo sviluppo di sistemi biorigenerativi di supporto alla vita (BLSS), nei quali sarà necessario utilizzare/riciclare le risorse disponibili in situ e produrre cibo per superare la dipendenza dai rifornimenti terrestri. Il suolo marziano, o regolite, potenzialmente idoneo a supportare la crescita delle piante, è tuttavia privo di sostanza organica e quindi di nutrienti essenziali quali azoto, fosforo e zolfo. Inoltre, la sua tessitura grossolana lo rende incapace di strutturarsi e di trattenere l’acqua. L’ammendamento con compost autoprodotto potrebbe incrementarne la fertilità, rendendolo più simile ad un suolo terrestre. La patata è una specie candidata per le coltivazioni spaziali, con buona produttività e contenuto di carboidrati e nutrienti. In questo studio abbiamo valutato la performance produttiva e la qualità di tuberi di piante di patata (Solanum tuberosum L. cv. Colomba) coltivate su sei substrati: simulante di regolite marziana MMS- 1, puro (R100) ed in miscela con compost verde commerciale (70:30, v:v; R70C30), sabbia fluviale, pura (S100) o in miscela con compost (S70C30), e due suoli terrestri, uno rosso siciliano (RS) argilloso con pH quasi neutro, ed uno vulcanico campano (VS) franco-sabbioso, sub-alcalino, con una buona dotazione di C organico e nutrienti. L’esperimento è stato condotto a Portici (Napoli) in serra fredda, su piante da mini-tuberi, allevate in vasi da 5 L per tre mesi, con fertirrigazione. Il simulante puro ha determinato una crescita stentata delle piante ed una produzione di tuberi ridotta, in confronto agli altri substrati. La fertilità chimica e fisico-idraulica di R100 e S100, sabbiosi ed alcalini (pH>8.5), è fortemente migliorata con l’aggiunta di compost, consentendo alle piante allevate su R70C30 e S70C30 di raggiungere performance produttive analoghe a quelle ottenute su suoli terrestri (VS in particolare), anche grazie al miglioramento dei parametri fisiologici e fotochimici. A valle della prova, abbiamo valutato nel simulante MMS-1 il ruolo dei minerali (ossidi di Fe, in particolare) nella stabilizzazione della sostanza organica esogena. A tal fine è stato condotto un frazionamento fisico della sostanza organica ottenendo una frazione particolata (POM) ed una chimicamente legata alle componenti minerali (MAOM). Successivamente, su entrambe le frazioni sono state condotte indagini XANES ed EXAFS presso il sincrotrone Elettra di Trieste. I risultati di questo studio forniscono informazioni utili per la messa a punto di substrati di coltivazione a base di regolite marziana e scarti organici compostati, dotati di una buona fertilità fisica e chimica, capaci di assicurare produzioni alimentari sostenibili in futuri BLSS marziani.
Induzione di fertilità ed interazioni organo-minerali in simulanti di regolite marziana ammendati con compost verde
Giannetta B.;Zaccone C.;
2023-01-01
Abstract
Le future missioni spaziali dipenderanno dallo sviluppo di sistemi biorigenerativi di supporto alla vita (BLSS), nei quali sarà necessario utilizzare/riciclare le risorse disponibili in situ e produrre cibo per superare la dipendenza dai rifornimenti terrestri. Il suolo marziano, o regolite, potenzialmente idoneo a supportare la crescita delle piante, è tuttavia privo di sostanza organica e quindi di nutrienti essenziali quali azoto, fosforo e zolfo. Inoltre, la sua tessitura grossolana lo rende incapace di strutturarsi e di trattenere l’acqua. L’ammendamento con compost autoprodotto potrebbe incrementarne la fertilità, rendendolo più simile ad un suolo terrestre. La patata è una specie candidata per le coltivazioni spaziali, con buona produttività e contenuto di carboidrati e nutrienti. In questo studio abbiamo valutato la performance produttiva e la qualità di tuberi di piante di patata (Solanum tuberosum L. cv. Colomba) coltivate su sei substrati: simulante di regolite marziana MMS- 1, puro (R100) ed in miscela con compost verde commerciale (70:30, v:v; R70C30), sabbia fluviale, pura (S100) o in miscela con compost (S70C30), e due suoli terrestri, uno rosso siciliano (RS) argilloso con pH quasi neutro, ed uno vulcanico campano (VS) franco-sabbioso, sub-alcalino, con una buona dotazione di C organico e nutrienti. L’esperimento è stato condotto a Portici (Napoli) in serra fredda, su piante da mini-tuberi, allevate in vasi da 5 L per tre mesi, con fertirrigazione. Il simulante puro ha determinato una crescita stentata delle piante ed una produzione di tuberi ridotta, in confronto agli altri substrati. La fertilità chimica e fisico-idraulica di R100 e S100, sabbiosi ed alcalini (pH>8.5), è fortemente migliorata con l’aggiunta di compost, consentendo alle piante allevate su R70C30 e S70C30 di raggiungere performance produttive analoghe a quelle ottenute su suoli terrestri (VS in particolare), anche grazie al miglioramento dei parametri fisiologici e fotochimici. A valle della prova, abbiamo valutato nel simulante MMS-1 il ruolo dei minerali (ossidi di Fe, in particolare) nella stabilizzazione della sostanza organica esogena. A tal fine è stato condotto un frazionamento fisico della sostanza organica ottenendo una frazione particolata (POM) ed una chimicamente legata alle componenti minerali (MAOM). Successivamente, su entrambe le frazioni sono state condotte indagini XANES ed EXAFS presso il sincrotrone Elettra di Trieste. I risultati di questo studio forniscono informazioni utili per la messa a punto di substrati di coltivazione a base di regolite marziana e scarti organici compostati, dotati di una buona fertilità fisica e chimica, capaci di assicurare produzioni alimentari sostenibili in futuri BLSS marziani.
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