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Qual è il responsabile del marciume molle della materia organica?

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Negli alimenti morbidi, ad esempio, perché c'è un tempo limitato prima che il consumo non sia più sicuro a causa della decomposizione morbida del materiale.


Capitolo 1, Il processo di decomposizione

Il processo di decomposizione — la scomposizione delle materie prime organiche in un compost finito — è un processo graduale e complesso, in cui devono verificarsi sia processi chimici che biologici affinché la materia organica si trasformi in compost.

La decomposizione (stabilizzazione) della materia organica per azione biologica ha avuto luogo in natura da quando la vita è apparsa per la prima volta sul nostro pianeta. In tempi recenti l'uomo ha cercato di controllare ed utilizzare direttamente il processo di riciclo sanitario e bonifica del materiale di scarto organico. Tali materiali organici come materia vegetale, letame animale e altri rifiuti organici possono essere convertiti da materiali altrimenti sprecati in una forma più stabile da utilizzare come ammendante del suolo mediante questo processo. Questo processo è chiamato “composting” e il prodotto finale del compostaggio è chiamato “compost”. In generale ci sono due processi che producono compost:

  1. ANAEROBICO (senza ossigeno) decomposizione.
  2. AEROBICO (con ossigeno) decomposizione e stabilizzazione.

In questi processi, batteri, funghi, muffe, protozoi, attinomiceti e altri organismi saprofiti si nutrono inizialmente di materiali organici in decomposizione, mentre nelle fasi successive della decomposizione acari, millepiedi, millepiedi, collemboli, scarafaggi e lombrichi scompongono e arricchiscono ulteriormente i materiali di compostaggio. . Gli organismi varieranno nella pila a causa delle condizioni di temperatura, ma l'obiettivo del compostaggio è creare l'ambiente più favorevole possibile per gli organismi desiderati. Le differenze tra compostaggio aerobico e anaerobico sono discusse di seguito.


Gestire le malattie delle piante con la rotazione delle colture

La rotazione della terra dalle colture sensibili può essere un mezzo efficace e relativamente poco costoso per la gestione di alcune malattie. Per utilizzare con successo la rotazione delle colture per la gestione delle malattie, tuttavia, è necessario comprendere il ciclo di vita dell'organismo che causa la malattia (agente patogeno). In generale, la tecnica di utilizzare la rotazione delle colture per la gestione delle malattie consiste nel coltivare piante non ospiti fino a quando l'agente patogeno nel terreno non muore o la sua popolazione viene ridotta a un livello tale da provocare danni alle colture trascurabili. Per gestire con successo una malattia con la rotazione, è necessario sapere (1) per quanto tempo l'agente patogeno può sopravvivere nel terreno, (2) quali specie di piante aggiuntive (comprese erbe infestanti e colture di copertura) può infettare o sopravvivere, (3) altro modi in cui può sopravvivere tra colture sensibili, (4) come può essere diffuso o reintrodotto in un campo e (5) metodi per gestire altre fonti di agenti patogeni. Ad esempio, un agente patogeno che può sopravvivere nel terreno ma può anche disperdersi dal vento potrebbe non essere gestito con successo dalla rotazione se una piantagione infetta si verifica nelle vicinanze o le spore possono disperdersi a lunghe distanze.

Importanza dei nomi scientifici nella gestione delle malattie

Quando si progetta una sequenza di rotazione per la gestione di una particolare malattia, è necessario concentrarsi sul nome scientifico dell'agente patogeno, perché i nomi comuni possono essere fuorvianti. Ad esempio, l'oidio, la peronospora, la peronospora batterica e l'appassimento del fusarium sono generalmente causati da diversi agenti patogeni in diverse colture. La muffa bianca, invece, presente in diverse colture, è causata dallo stesso fungo che provoca la caduta della lattuga.

Sapere se l'agente patogeno esiste come ceppi specializzati che limitano la gamma di ospiti è fondamentale per progettare rotazioni di controllo della malattia. Ad esempio, tutte le erbe contraggono l'antracnosi, tuttavia, è stato recentemente scoperto che la specializzazione dell'ospite si verifica nel patogeno fungino che causa questa malattia. Di conseguenza, le graminacee non svolgono un ruolo così importante come ospiti alternativi per l'antracnosi nel mais come si pensava originariamente. I ceppi di alcuni funghi sono chiamati formae speciale (f. sp.) altri sono chiamati pathovar (pv.). Queste abbreviazioni si trovano in alcuni dei nomi scientifici dei patogeni elencati nell'appendice 3.

L'appendice 3 elenca le fonti di inoculo del patogeno e i periodi di rotazione raccomandati per le malattie delle colture orticole e da campo negli Stati Uniti nordorientali maggiori (compresa la regione medio-atlantica). Il numero di anni necessari per sopprimere una malattia non può essere stabilito con precisione per molte malattie a causa dell'impatto di altri fattori e della mancanza di ricerche approfondite, ma le linee guida generali sono state sviluppate dalla ricerca e dalle osservazioni degli allevamenti, nonché dalla conoscenza della biologia dei patogeni. Sebbene questi periodi siano basati sulla ricerca e sulle osservazioni dei sistemi di produzione convenzionali, sono generalmente applicabili ai sistemi organici perché la biologia dei patogeni non cambia. Tuttavia, se l'attività dei microrganismi benefici del suolo che sopprimono un agente patogeno è molto più elevata in un campo organico che in un campo convenzionale, il periodo di rotazione richiesto potrebbe essere più breve. D'altra parte, se in un sistema organico è presente più materia organica, come una coltura di copertura incorporata, quegli agenti patogeni che possono sopravvivere sulla materia organica in decomposizione possono essere più difficili da gestire. Sapere quali erbe infestanti possono ospitare una malattia è importante, poiché queste infestanti dovranno essere controllate durante la rotazione (vedi Appendici 3 e 5). Anche evitare la reintroduzione dell'agente patogeno quando la coltura viene piantata di nuovo è fondamentale. Ad esempio, semi infestati, trapianti o terreno su macchinari agricoli possono reintrodurre un agente patogeno in un campo pulito.

Le sezioni seguenti descrivono le basi biologiche per la gestione delle malattie delle piante con la rotazione delle colture. In primo luogo, vengono discussi diversi aspetti critici della biologia dei patogeni. Questi determinano se la rotazione è un'opzione potenzialmente praticabile per la gestione di un particolare agente patogeno e della malattia che provoca. In secondo luogo, viene considerato il modo in cui le caratteristiche di alcune colture di rotazione influenzano i patogeni: le buone rotazioni fanno di più che semplicemente fornire un ospite inadatto. In terzo luogo, viene preso in considerazione l'impatto delle colture di copertura e dei concimi verdi incorporati sulle malattie. In quarto luogo, vengono discussi vari fattori ambientali e gestionali che influenzano il successo della rotazione delle colture per la soppressione delle malattie. Infine, vengono discusse alcune malattie selezionate che possono essere gestite con successo con la rotazione, seguite da alcuni esempi di malattie che non possono essere controllate dalla rotazione. Questi esempi aiutano a spiegare i fattori che influenzano il successo della rotazione. Sebbene il focus qui sia sulle malattie delle colture orticole e dei campi negli Stati Uniti nordorientali, i principi sono ampiamente applicabili e molte delle malattie specifiche discusse si verificano anche in altre regioni. Poiché lo stesso nome di malattia è spesso applicato a malattie causate da diversi agenti patogeni, i nomi scientifici sono usati frequentemente nelle sezioni seguenti per evitare ambiguità (vedere la barra laterale 3.1).

Caratteristiche del patogeno che determinano il successo della rotazione e la durata del periodo di rotazione

La rotazione può sopprimere efficacemente una malattia delle colture quando l'agente patogeno bersaglio è in grado di sopravvivere nel terreno o sui detriti delle colture per non più di pochi anni. Alcuni patogeni fungini e batterici possono sopravvivere nel suolo solo nei detriti delle colture, e questi sono i patogeni più adatti a cui rivolgersi per la gestione con la rotazione delle colture perché non possono sopravvivere una volta che i detriti si sono decomposti. Gli agenti patogeni che sopravvivono sulla sostanza organica del suolo ma solo per pochi anni possono essere gestiti anche con la rotazione delle colture. Questi residenti a breve termine del suolo sono chiamati invasori del suolo o transitori del suolo. Gli agenti patogeni in questo gruppo variano nel tempo in cui possono sopravvivere e quindi nella durata della rotazione necessaria.

“Vento, acqua di irrigazione o insetti possono diffondere l'agente patogeno dalle colture infette e reinfestare il campo dopo la rotazione.”

Il tempo di sopravvivenza riflette in parte il tipo di tessuto ospite della pianta infetto. Ad esempio, l'agente patogeno della scottatura d'orzo infetta principalmente foglie e guaine fogliari, che si decompongono abbastanza rapidamente. Al contrario, l'agente patogeno della macchia netta infetta anche i gambi dell'orzo, compresi i nodi, che sono più resistenti alla decomposizione. Di conseguenza, è necessaria una rotazione più lunga per gestire la macchia netta che per gestire le scottature. I semi infetti, e anche le spore disperse dal vento per l'agente patogeno della macchia netta, sono ulteriori fonti di questi agenti patogeni che devono essere gestiti per garantire un controllo efficace attraverso la rotazione.

Allo stesso modo, la gestione del cancro batterico che colpisce i pomodori richiede una rotazione più lunga di quella necessaria per gestire lo speck batterico e la macchia batterica. I batteri che causano il cancro entrano all'interno dei gambi dei pomodori, mentre lo speck e la macchia si limitano a foglie e frutti in rapida decomposizione. Tutti e tre i patogeni possono essere trasmessi per seme. La rotazione è solo un aspetto di un buon programma di controllo. La gestione di altre fonti di agenti patogeni batterici è fondamentale per il successo. Questo è trattato in dettaglio nella sezione sulle malattie specifiche di seguito.

Alcuni patogeni fungini e batterici sono veri abitanti del suolo, in grado di crescere sulla materia organica nel suolo. Tali organismi sono indicati come saprofiti. Questi sono difficili da gestire con la rotazione. Esempi di abitanti del suolo sono i funghi Pythium, rizoctonia, e Fusarium e i batteri Erwinia, Rhizomonas, e Streptomices.

Diverse specie di Pythium e rizoctonia si trovano comunemente nella maggior parte dei suoli come parte della normale flora del suolo. Questi funghi attaccano i semi e le radici e gli steli delle piantine tenere, causando la decomposizione e lo smorzamento dei semi. Pythium specie causano anche marciume della frutta nelle cucurbitacee e Rizoctonia solani provoca marciume del tronco, marciume del fondo e marciume della testa nelle crocifere. Sebbene le rotazioni delle colture non controlleranno completamente questi funghi, ridurre la popolazione di agenti patogeni ruotando con piccoli grani può ridurre le perdite nelle colture successive. Poiché questi saprofiti possono anche utilizzare residui vegetali freschi, incorporare grandi quantità di materia organica ne stimolerà la crescita. Pertanto, le colture piantate troppo presto dopo aver incorporato una coltura di copertura potrebbero essere gravemente colpite da questi funghi. Altri tipi di materia organica, come foglie o compost non completamente decomposto, potrebbero avere un effetto simile. Alcuni funghi che causano l'appassimento del fusarium possono sopravvivere all'interno o sulle radici di piante che non sviluppano sintomi ("portatori asintomatici") e possono anche crescere come saprofiti su detriti vegetali e altra materia organica parzialmente decomposta.

Alcuni patogeni fungini producono strutture specializzate che, come i semi, consentono loro di persistere in uno stato di dormienza. Queste strutture aiutano l'agente patogeno a sopravvivere ai periodi in cui le piante ospiti sono assenti, così come le fredde temperature invernali e altre condizioni avverse. Il tempo di sopravvivenza massimo varia tra i tipi di strutture e le specie di agenti patogeni. Strutture fungine capaci di dormienza includono oospore, sclerozi, clamidospore e cleistoteci. Allo stesso modo, alcuni nematodi patogeni producono cisti. Riconoscere che questi termini si riferiscono a strutture a riposo è utile quando si leggono delle malattie delle piante perché indicano che un agente patogeno può potenzialmente persistere nel suolo.

Alcuni agenti patogeni sono eterothallic, il che significa che producono la struttura dormiente solo quando interagiscono individui di tipi di accoppiamento opposti (l'equivalente fungino di maschio e femmina). Questo è importante perché la presenza o l'assenza dei diversi tipi di accoppiamento può determinare se l'agente patogeno persiste nel terreno. Ad esempio, sebbene il fungo della peronospora della cucurbita, Psiudoperonospora cubensis, è potenzialmente in grado di produrre oospore, solo un tipo di accoppiamento si verifica negli Stati Uniti, quindi non può produrre oospore e ciò gli impedisce di sopravvivere all'inverno nel nord-est degli Stati Uniti. Al contrario, il fungo della peronospora della cipolla, PeRdistruttore di onospora, produce oospore nel nord-est degli Stati Uniti e possono sopravvivere da quattro a cinque anni nel suolo. La situazione può cambiare, tuttavia: fino a poco tempo fa solo un tipo di accoppiamento del fungo peronospora, Phtophthora infestans, esisteva negli Stati Uniti. Ora sono presenti due tipi di accoppiamento e l'agente patogeno può persistere nel suolo come oospore. Phtophthora erythroseptica, che causa il marciume rosa nelle patate, è omotallico. Pertanto, può produrre oospore quando è presente un solo tipo di accoppiamento.

Sclerozi e clamidospore sono strutture che possono essere prodotte senza interazione tra funghi di tipi di accoppiamento opposti. Sclerozi prodotti da Colletotrichum coccodes, che causa antracnosi e punti neri nel pomodoro, sopravvivono almeno otto anni. Quelli formati da Sclerotinia sclerotiorum, il fungo della muffa bianca, può sopravvivere fino a dieci anni. rizoctonia sp. producono anche sclerozi. Verticillium dahliae, che causa l'appassimento del verticillium, produce minuscoli sclerozi (microsclerozi) che possono sopravvivere fino a 13 anni. I funghi che causano l'appassimento del fusarium possono persistere per molti anni come clamidospore.

L'agente patogeno bersaglio dovrebbe avere una gamma di ospiti ristretta affinché la rotazione abbia successo. PeRonospora farinosa F. sp. spinacia provoca la peronospora solo negli spinaci. Un altro patogeno degli spinaci, Camiceugo occidentalis, provoca ruggine bianca negli spinaci e in alcune specie di quarti d'agnello e zampe d'oca. Tuttavia, i ceppi di funghi che attaccano le diverse specie sono specialisti e questa specificità dell'ospite può prevenire l'infezione incrociata. Pertanto, la ruggine bianca può verificarsi solo sugli spinaci o solo sulle erbacce in un campo. Al contrario, il fungo SCleRotinia sclerotiorum, che causa la muffa bianca, può infettare più di 360 specie di piante. Mais e cereali sono tra le poche colture non ospiti che possono essere utilizzate in rotazione per diminuire l'abbondanza di questo patogeno. Le erbacce devono essere gestite con attenzione, tuttavia, affinché questa rotazione abbia successo. Inoltre, è necessaria la rotazione delle colture sensibili per almeno cinque anni perché questo fungo produce sclerozi di lunga durata. L'efficacia di una rotazione può essere compromessa quando le piantagioni vicine hanno la muffa bianca. Il vento, l'acqua di irrigazione o gli insetti possono diffondere l'agente patogeno dalle colture infette e reinfestare il campo dopo la rotazione.

Quando si considera la rotazione per gestire un agente patogeno fungino che produce spore disperse dal vento, è fondamentale sapere fino a che punto possono viaggiare le spore. I funghi dell'oidio e della peronospora producono spore che possono disperdere grandi distanze. Questi agenti patogeni delle cucurbitacee possono risalire l'intera costa orientale degli Stati Uniti ogni anno, aiutati dalla semina sequenziale di queste colture dal sud della Florida al Maine quando le condizioni diventano favorevoli. Chiaramente, agenti patogeni come questi sarebbero difficili da controllare con la rotazione. Al contrario, la peronospora della cipolla può essere controllata con la rotazione, in parte perché il raccolto non è coltivato in modo così estensivo. Diversi altri agenti patogeni fungini che attaccano le foglie, tra cui Alternaria, CeRCospora, Septoria, e Stemphylium, sono controllati più efficacemente dalla rotazione perché producono grandi spore. Si disperdono solo a brevi distanze dal vento, sebbene possano lasciare il campo sull'attrezzatura. Altri agenti patogeni fungini, come Colletotrichum, producono spore su foglie e frutti che si disperdono spruzzando acqua. I batteri vengono dispersi anche dagli spruzzi d'acqua e dalle goccioline d'acqua portate dal vento.

"Il mais, i piccoli grani e altre erbe sono generalmente buone colture da alternare con le colture orticole".

Nuovi risultati o cambiamenti nell'agente patogeno possono influenzare le linee guida di rotazione. Ad esempio, inizialmente si pensava che una rotazione breve fosse adeguata per Phtophthora capsici, che causa la ruggine in cucurbitacee, peperoni, pomodori e melanzane. Recentemente questo patogeno è stato trovato su nuovi ospiti (fagiolo di Lima, fagiolino, portulaca e poche altre erbacce), il che potrebbe spiegare perché le rotazioni brevi non sono state efficaci. Inoltre, potrebbe essere in grado di spostarsi tra i campi più facilmente del previsto, forse spiegando la sua presenza in campi in cui non erano state coltivate colture sensibili. Recentemente, è stato dimostrato che la maggior parte dei casi di peronospora precoce nei pomodori è causata da una diversa specie di Alternaria rispetto alle specie che causano la peronospora precoce della patata. Di conseguenza, la peronospora precoce potrebbe non essere più grave nei pomodori che seguono le patate colpite dalla peronospora precoce rispetto ai pomodori che seguono altre colture.

Come gruppo, i nematodi fitopatogeni sono più difficili da gestire con la rotazione rispetto a funghi e batteri perché quasi tutti esistono per parte della loro vita nel suolo. Solo pochi nematodi attaccano solo le foglie, entrando raramente nel terreno, e nessuno di questi infetta le colture orticole o cerealicole.

Nessuno dei pochi virus di origine terrestre che colpiscono le colture orticole o di grano si verifica negli Stati Uniti nordorientali. La maggior parte dei virus non può persistere nel terreno tra le colture perché sopravvive solo nel tessuto ospite vivente o nei vettori e pochi virus sono vettori di nematodi o funghi del suolo. Tuttavia, alcuni virus possono persistere tra le colture nelle erbe infestanti, ad esempio il mosaico del cetriolo nel cerastio e il virus Y della patata nel dente di leone (Appendice 5).

Piante utili da includere nelle rotazioni

L'obiettivo tipico nella progettazione di una rotazione per la gestione delle malattie è alternare colture suscettibili a diversi agenti patogeni. L'alternanza di colture in famiglie diverse è un buon punto di partenza, ma alcuni agenti patogeni attaccano colture in due o più famiglie. Per esempio, Phytophthora capsici provoca ruggine in cucurbitacee, peperoni e fagioli di Lima. Mais, piccoli grani e altre erbe sono generalmente buone colture da alternare con le colture orticole. La putrefazione del frutto di Fusarium, tuttavia, è stata più comune nella zucca dopo il mais.

Alcune piante sopprimono i patogeni oltre ad essere ospiti inadatti. Questi includono alcune colture di copertura e da sovescio, nonché colture da reddito. L'inclusione di specie in grado di sopprimere le malattie in una rotazione a volte riduce il tempo necessario prima che una particolare coltura commerciale possa essere nuovamente prodotta con successo. Gli esempi includono alcuni legumi e crocifere. Queste piante sopprimono i patogeni stimolando gli organismi benefici nel terreno e producendo sostanze chimiche tossiche. I meccanismi specifici coinvolti sembrano variare con la coltura e l'agente patogeno. A seconda del meccanismo, l'effetto benefico può scomparire poco dopo l'incorporazione o durare per anni. La soppressione può variare con quanto bene si stabilisce l'agente patogeno in un campo. Inoltre, per raggiungere il successo, potrebbe essere necessario coltivare colture benefiche più di una volta prima di ripiantare una coltura commerciale suscettibile. È importante ricordare che l'incorporazione di grandi quantità di biomassa sotto forma di sovescio stimola l'attività microbica generale, che può includere agenti patogeni come Pzio, come descritto in precedenza.

L'inclusione di legumi come trifoglio, pisello, fagiolo, veccia e lupino nelle rotazioni delle colture è stata riconosciuta come benefica per la gestione delle malattie fin dai tempi antichi. I legumi stimolano la crescita e l'attività dei microbi del suolo, oltre ad aumentare l'azoto del suolo e la materia organica. I residui di veccia pelosa incorporati nel terreno riducono l'appassimento del fusarium nell'anguria e migliorano la crescita delle colture. D'altra parte, la veccia pelosa è un buon ospite per i nematodi galligeni.

“Il grado di controllo era migliore di quello ottenuto fumigando con cloropicrina, un prodotto utilizzato dagli agricoltori convenzionali.”

I membri della famiglia delle piante di senape (crocifere) rilasciano sostanze durante la decomposizione che sono tossiche per alcuni funghi, nematodi e persino erbe infestanti e stimolano anche i microrganismi benefici. Un gruppo di sottoprodotti di degradazione chimica di queste piante sono gli isotiocianati volatili. Questi provengono da glucosinolati, che sono essi stessi innocui. Il contenuto di glucosinolati varia tra le piante della famiglia della senape. La senape bianca, la senape bruna e la colza hanno concentrazioni particolarmente elevate. IdaGold è una varietà di senape gialla allevata per un alto contenuto di glucosinolati. La glucorafanina è un glucosinolato che si trova a livelli molto più alti nei broccoli rispetto ad altre piante crocifere. L'utilizzo di queste piante per gestire i parassiti si chiama bioFumigazione. La ricerca è stata condotta in California con la senape seminata in autunno e incorporata in primavera. Negli Stati Uniti nordorientali, la senape viene seminata all'inizio della primavera, quindi incorporata diverse settimane dopo quando è in piena fioritura e la materia organica è al massimo. La temperatura del suolo dovrebbe essere compresa tra 59 ° e 77 ° F. Modificare il terreno con farina di semi di crocifere può allo stesso modo sopprimere la malattia. Si ritiene che gli isotiocianati siano meno dannosi per gli organismi benefici del suolo rispetto ai fumiganti chimici convenzionali. Questi composti possono anche essere tossici per le colture, quindi la semina dovrebbe essere ritardata di circa un mese dopo l'incorporazione. La quantità di isotiocianati prodotti può variare a seconda del tipo di terreno e della varietà di crucifere. Il grado di controllo della malattia è stato correlato alla quantità di isotiocianati in alcuni sistemi, ma in altri la soppressione della malattia è evidentemente dovuta ad un altro meccanismo. I microrganismi benefici stimolati includono mixobatteri e Streptomices.

Si noti che sebbene una coltura di senape o legumi possa sopprimere alcuni agenti patogeni, tali colture possono anche promuovere agenti patogeni che attaccano le piante in quelle famiglie.

Esempi di malattie specifiche influenzate dalla rotazione delle colture

Deperimento della radice di carota

I funghi del suolo Pythium sp. e Rizoctonia solani può infettare e uccidere la punta delle radici della carota, facendole diventare biforcute o tozze. Nei casi più gravi, uccidono le piante. Uno studio in California ha mostrato che quando le carote venivano coltivate dopo l'erba medica, le popolazioni di Pythium e rizoctonia erano più grandi e venivano prodotte meno carote commerciabili. Lo studio ha anche rivelato più carote deformi e una popolazione più alta di Pythium quando l'orzo ha preceduto le carote, ma il residuo dell'orzo potrebbe non essersi decomposto sufficientemente prima che le carote fossero piantate. Le popolazioni di carote e patogeni erano normali quando le cipolle o un periodo di maggese precedevano il raccolto di carote. Un altro motivo per non coltivare l'erba medica prima delle carote è che l'erba medica è un ospite per il fungo che causa la cavità della carota, Pythium viola.

"La rotazione che include un periodo di maggese può essere la chiave per controllare alcuni agenti patogeni che hanno un'ampia gamma di ospiti".
Clubroot

Le radici delle colture della famiglia della senape che vengono attaccate dal fungo della muffa melmosa Plasmodiophora brassicae diventare molto gonfio. Questo patogeno può sopravvivere nel suolo per sette anni in assenza di colture familiari di senape o erbe infestanti. Clubroot è diminuito più rapidamente quando sono stati coltivati ​​pomodori, cetrioli, fagiolini e grano saraceno. Clubroot è stato efficacemente controllato coltivando santoreggia estiva, menta piperita, timo da giardino o altre piante aromatiche perenni per due o tre anni consecutivi.

Verticillium appassimento

La rotazione tra le famiglie di colture è generalmente raccomandata, poiché le colture all'interno di una famiglia sono in genere suscettibili alle stesse malattie, tuttavia, la coltivazione di broccoli immediatamente prima del cavolfiore ha comportato una riduzione dell'appassimento del verticillo, anche se queste piante sono strettamente correlate. I broccoli producono più di un glucosinolato specifico e stimolano i mixobatteri che riducono la sopravvivenza di VeRticilioioehm microsclerozi. Il grado di controllo era migliore di quello ottenuto fumigando con cloropicrina, un prodotto utilizzato dagli agricoltori convenzionali. I residui di broccoli freschi sono più efficaci dei residui secchi. Le maggiori riduzioni dei microsclerozi patogeni si sono verificate quando le temperature del suolo erano superiori a 68 ° F. Anche le malattie da appassimento del Verticillium di altre colture in California sono state soppresse dai broccoli.

Verticillium appassimento e crosta di patata

Entrambe queste malattie sono state ridotte quando l'anno precedente si coltivava mais o erba medica anziché la patata. Anche la gravità dell'appassimento del Verticillium era inferiore quando un sovescio di grano saraceno precedeva la patata rispetto a quando la colza o un maggese precedevano la patata.

Goccia di lattuga e muffa bianca

I broccoli sono anche una buona coltura da coltivare in rotazione con lattuga e colture suscettibili alla muffa bianca. Il numero di sclerozi del fungo a goccia di lattuga, Sclerotinia sclerotiorum, è diminuito dopo che i residui di una coltura di broccoli primaverili sono stati incorporati durante l'estate. Ciò ha comportato una ridotta incidenza della caduta di lattuga in un raccolto di lattuga autunnale. Risultati simili sono stati ottenuti in California quando due raccolti consecutivi di broccoli in un anno sono stati seguiti da due raccolti consecutivi di lattuga l'anno successivo. Densità di sclerozi di Sclerotinia minore era inferiore dopo i broccoli rispetto a dove i broccoli non venivano coltivati ​​e i broccoli erano associati a una minore incidenza di muffa bianca nelle colture successive. Al contrario, le colture di copertura di veccia lanosa di Lana, phacelia e pisello invernale austriaco in California hanno ospitato S. minore, e l'incidenza della caduta è stata maggiore dove la lattuga è stata coltivata dopo che queste colture di copertura sono state incorporate rispetto agli appezzamenti lasciati a maggese. Questo agente patogeno ha anche causato malattie sulla veccia viola ma non su ravanelli, orzo o fave. Il ravanello, tuttavia, è un ospite del patogeno clubroot e dei nematodi galligeni. Phacelia e veccia viola sono anche ospiti di nematodi galligeni.

Ohaltri fattori che influenzano il successo della rotazione nella gestione della malattia

È più probabile che la rotazione sia efficace se l'intero campo viene ruotato fuori dalle colture suscettibili piuttosto che solo la sezione precedentemente piantata sulla coltura. Quando l'attrezzatura agricola viene utilizzata in tutto il campo, il terreno infestato oi detriti del raccolto possono essere spostati dalla sezione contaminata ad altre parti del campo. Se un campo è diviso in unità di gestione, la rotazione può essere efficace all'interno di un'unità se i coltivatori e altre attrezzature agricole vengono puliti prima di lavorare in un'altra unità e l'acqua non scorre tra le unità durante i forti temporali.

"Rotazioni di almeno cinque o sette anni spesso impediscono alla popolazione di agenti patogeni di raggiungere un livello che può causare danni economici".

Il tempo necessario affinché la rotazione sia efficace può variare in base alla gravità della malattia e alle condizioni ambientali. Quando una malattia è stata grave, potrebbe essere necessaria una rotazione più lunga per ridurre il livello di inoculo dell'agente patogeno in misura sufficiente per evitare perdite economiche. In genere è necessario un periodo di due anni tra le colture di grano per ridurre la macchia fogliare di Septoria, tuttavia, un solo anno senza grano ha comportato una riduzione simile della gravità della malattia quando le condizioni ambientali erano meno favorevoli per questa malattia. La sclerozi può essere sensibile all'essiccazione. Alcuni agenti patogeni, come SCleRotium rolfsii, che causa la peronospora meridionale, si adattano alle condizioni calde e non sopravvivono alle basse temperature del suolo. Questo è il motivo per cui la peronospora meridionale non si verifica nella maggior parte degli Stati Uniti nordorientali.

L'utilizzo di altre pratiche culturali con la rotazione può essere la chiave per controllare con successo alcuni agenti patogeni. Ad esempio, dopo la rotazione della terra dai pomodori per ridurre le popolazioni di agenti patogeni, il picchettamento e la pacciamatura del successivo raccolto di pomodoro riduce al minimo la possibilità che i propaguli patogeni rimasti nel terreno si disperdano sulle piante di pomodoro. Per un motivo simile, seppellire in profondità i detriti delle colture infestate e le strutture di sopravvivenza dei patogeni mediante l'aratura del versoio riduce l'incidenza delle malattie. Affinché ciò funzioni, il residuo deve essere interrato abbastanza profondamente da non essere sollevato durante la preparazione del letto di semina e la coltivazione. Seppellire materiale malato è particolarmente utile contro gli agenti patogeni che producono sclerozi e quelli che infettano solo il tessuto vegetale fuori terra. Tuttavia, l'aratura a inversione profonda e completa riduce la salute del suolo seppellendo gli organismi benefici che vivono nei primi centimetri del profilo del suolo. Il valore dell'incorporazione dei detriti è illustrato dalle malattie del mais, in particolare la macchia grigia delle foglie, che sono più comuni e più gravi in ​​condizioni di non lavorazione. Rompere i detriti del raccolto infestato subito dopo il raccolto, ad esempio con la trinciatura del flagello o con ripetuti dischi, può accelerare la decomposizione dei detriti, riducendo così il tempo di sopravvivenza per quegli agenti patogeni che non possono sopravvivere nel terreno senza detriti.

Mentre diversi agenti patogeni hanno maggiori probabilità di causare malattie nelle colture successive quando i detriti delle colture infestate vengono lasciati sulla superficie del suolo, ci sono delle eccezioni. Uno studio approfondito sulla sopravvivenza di Colletotrichum coccodes, che causa antracnosi e punto nero nel pomodoro, ha rivelato che i suoi sclerozi sopravvivono più a lungo se sepolti superficialmente nel terreno rispetto a quando si trovano sulla superficie del suolo, probabilmente perché la temperatura e l'umidità variano maggiormente sulla superficie. Gli sclerozi di questa specie sembrano anche sopravvivere più a lungo quando non associati al tessuto vegetale, probabilmente perché il tessuto cutaneo dei frutti di pomodoro viene colonizzato da funghi benefici che possono parassitare gli sclerozi. Le radici sono una fonte importante e trascurata di questo agente patogeno. Le radici di pomodoro in diversi campi sono state trovate infette e con sclerozi quando non c'erano sintomi sulle parti fuori terra delle piante. Inoltre, questo fungo è patogeno sulle radici di altre piante delle famiglie della belladonna e delle cucurbite, comprese diverse erbe infestanti (vedi Appendice 3). Può anche sopravvivere sulle radici di numerose altre piante non ospiti (portatrici prive di sintomi), tra cui crisantemo, senape bianca, crescione, cavolo e lattuga. Questo potrebbe spiegare C. coccodes che si verificano su radici di pomodoro in campi senza precedenti di pomodoro o altre colture della famiglia della belladonna.

La rotazione che include un periodo di maggese può essere la chiave per controllare alcuni agenti patogeni che hanno un'ampia gamma di ospiti. I batteri che causano il marciume molle non sono generalmente considerati suscettibili di gestione mediante rotazione perché sono comuni abitanti del suolo con un'ampia gamma di ospiti. Tuttavia, uno dei batteri comuni che causano il marciume molle, Erwinia, non sopravvive bene in un campo incolto e ripetutamente arato.

Alcune pratiche culturali possono anche negare il beneficio della rotazione. Incidenza di forfora (Monilochaetes infuscans) nella patata dolce può essere aumentata quando viene applicato il letame animale. Malattie causate dal fungo Rhizoctonia solani può essere migliorata quando sono presenti residui colturali non decomposti alla semina. I cumuli di patate e cipolle possono essere fonti di inoculo patogeno e quindi devono essere distrutti prima di piantare il raccolto successivo. La lavorazione del terreno può diffondere malattie in un campo da poche aree infestate.

Alcune malattie che possono essere gestite con la rotazione delle colture

Comprendere i meccanismi che consentono o prevengono la gestione di malattie specifiche mediante rotazione può migliorare il successo ed evitare sforzi inutili. Questa sezione discute alcune malattie che possono essere gestite con successo dalla rotazione delle colture, la sezione successiva discute alcune malattie che non possono. Altre malattie per le quali la rotazione è o non è efficace sono elencate nell'appendice 3.

Macchia batterica di pepe e pomodoro

Il batterio che causa spot (Xanthomonas campestris pv. vescicatoria) può essere efficacemente controllato con la rotazione perché questo agente patogeno non può sopravvivere nel terreno una volta che i detriti delle piante malate si decompongono. Si raccomanda un minimo di due anni senza una coltura ospite.

Speck batterico di pomodoro

Questa malattia è più difficile da controllare con la rotazione rispetto alla macchia batterica perché l'agente patogeno (Pseudomonas syringae pv. pomodoro) può sopravvivere su radici e foglie di erbe infestanti tassonomicamente diverse. Pertanto, il successo richiede un buon controllo delle erbacce e dei pomodori volontari durante il periodo di rotazione. Uno studio sulla sopravvivenza di questo batterio ha mostrato che viveva fino a 30 settimane sui detriti del raccolto ma meno di 30 giorni solo nel suolo.

Batteri che causano macchie e speck, nonché Clavibacter michiganensis sottotitoli. michiganensis, che causa il cancro batterico nel pomodoro, può verificarsi sui semi. Pertanto, le colture successive dovrebbero essere piantate con lotti di semi che sono stati testati e hanno dimostrato di non avere agenti patogeni rilevabili per evitare di reintrodurre l'agente patogeno nel campo. Il seme dovrebbe anche essere trattato con acqua calda, perché i batteri potrebbero essere presenti a un livello basso e non rilevabile. Una descrizione di come trattare i semi con acqua calda è su https://vegetablemdonline.ppath.cornell.edu/NewsArticles/PepperLeafSpot.htm. Queste malattie del pomodoro colpiscono anche i peperoni, ma sono disponibili varietà di peperoni resistenti.

Le piante volontarie di pomodoro e peperone potrebbero crescere dai semi infestati lasciati nel campo da un raccolto precedente. Pertanto, i volontari devono essere distrutti durante la rotazione per garantire la soppressione efficace delle malattie batteriche. La distruzione delle piante coltivate volontarie è importante anche per altre malattie batteriche trasmesse dai semi, in particolare, la macchia batterica del frutto dell'anguria. Gli agenti patogeni batterici del pomodoro possono anche sopravvivere sui pali di pomodoro e sui materiali per piantare, quindi questi materiali devono essere sostituiti o disinfettati prima del riutilizzo.

Nematodi galligeni

Nematode nodoso settentrionale (Meloidogyne apla) è la specie più comune di nematodi galligeni negli Stati Uniti nordorientali e l'unica trovata durante un recente studio sui suoli vegetali a New York. La specie predominante nella regione medio-atlantica è il nematode nodoso meridionale (m. incognita), sebbene vi si trovi anche il nematode nodoso settentrionale. Questi nematodi hanno una vasta gamma di ospiti che include la maggior parte delle verdure. Coltivare sorgo, piccoli grani o erbe o lasciare un maggese estivo pulito tra le colture può ridurre la popolazione di nematodi a un livello tollerabile. L'effetto di queste colture sui nematodi galligeni è di breve durata, quindi dovrebbero essere regolarmente incorporate nella sequenza di coltivazione. Le erbacce devono essere controllate durante la rotazione verso le erbe, perché alcune, in particolare le noci, sono buoni ospiti per questi nematodi. Sono disponibili varietà di erba medica, fagiolo comune, soia, fagiolo dall'occhio, peperoni e pomodoro con resistenza a determinate specie di nematodi galligeni.

Alcune colture di copertura comunemente usate, in particolare la veccia pelosa, sono buoni ospiti di nematodi galligeni.

Alcune malattie che non possono essere facilmente gestite con la rotazione delle colture

Fusarium appassisce di crucifere, cucurbitacee, piselli, spinaci e pomodoro

Queste malattie sono difficili da gestire con la rotazione perché i patogeni possono persistere per molti anni nel suolo in assenza del loro ospite colturale. Persistono come clamidospore dormienti e sulle radici di alcune piante non ospiti (portatrici asintomatiche). Rotazioni di almeno cinque o sette anni spesso impediscono alla popolazione di agenti patogeni di raggiungere un livello tale da causare danni economici. Tuttavia, se la malattia è stata grave in un campo, anche sette anni potrebbero non essere sufficienti. La selezione di varietà resistenti è un mezzo più efficace e pratico per controllare l'appassimento del fusarium. Diverse razze sono state identificate per molte delle sue forme specifiche per l'ospite. Pertanto, sapere quali razze si sono verificate in un'area è importante quando si selezionano varietà resistenti. Anche i funghi Fusarium possono essere trasmessi dai semi e possono essere facilmente spostati su trapianti infetti. Possono anche essere facilmente spostati tra i campi nel terreno sull'attrezzatura. Questi sono i modi principali in cui vengono portati in una fattoria. Siccità, danni meccanici, basso pH del suolo, compattazione del suolo e altri fattori di stress possono predisporre le piante all'infezione da funghi appassiti del fusarium. Fortunatamente, l'appassimento del fusarium in varie colture è causato da diversi ceppi del fungo FtuSarium oxysporum (vedi barra laterale 3.1). Così, ad esempio, i meloni sani possono essere coltivati ​​in un campo in cui il fusarium appassisce l'anguria precedentemente colpita.

Malattie da rizoctonia

Quando le condizioni ambientali sono favorevoli (caldo e umido), Rhizoctonia solani, un fungo comune nella maggior parte dei terreni in tutto il mondo, può diventare un serio patogeno sulle colture sensibili. Questo fungo è suddiviso in diversi ceppi, il che complica ulteriormente la gestione. Ha una vasta gamma di host. Patate, fagioli, lattuga e cavoli sono tra gli ospiti più importanti. Altri ospiti includono broccoli, cavoli, ravanelli, rape, carote, crescione, cetrioli, melanzane, peperoni, pomodori e patate dolci. I sintomi prodotti su un ospite possono variare con il tempo dell'infezione. Ad esempio, nelle crocifere provoca lo smorzamento delle piantine, il fusto metallico nelle piante giovani, il marciume del fondo a metà stagione e il marciume della testa quando le teste maturano. Sebbene sia difficile da gestire, allontanarsi dalle colture più sensibili per almeno tre anni può essere utile. I cereali sono una scelta particolarmente buona per le colture in rotazione. L'incorporazione di residui di piante ospiti può aiutare.

Riepilogo

La rotazione delle colture può essere un mezzo efficace e relativamente poco costoso per gestire alcune malattie, ma raggiungere il successo può essere difficile e alcune malattie non possono essere gestite con la rotazione. La sfida può essere affrontata conoscendo quali malattie possono essere gestite con la rotazione e comprendendo gli aspetti della biologia di un patogeno che lo rendono suscettibile di tale controllo. L'efficacia può essere migliorata progettando una rotazione con colture che, oltre a non essere ospiti, diminuiscano la sopravvivenza dei patogeni producendo sostanze chimiche tossiche per i patogeni o stimolando organismi benefici nel suolo. Il periodo di tempo necessario nella rotazione per ridurre l'insorgenza della malattia può essere più breve laddove gli organismi benefici che colpiscono l'agente patogeno sono più attivi. Comprendere le ragioni per cui alcuni agenti patogeni non sono interessati dalla rotazione può consentire a un agricoltore di concentrarsi su misure più appropriate per la gestione di queste malattie, compreso l'uso di varietà resistenti e la prevenzione dell'introduzione dell'agente patogeno in un'azienda agricola.

Per ulteriori letture generali su questo argomento, vedere i riferimenti 20, 98 e 114 per ulteriori letture sulle colture da campo, vedere 3 e 118 per ulteriori letture sugli ortaggi, vedere 4, 18, 21, 23, 43, 53, 66, 72, 94 , 97, 105, 115 e 124.


Base molecolare dell'aroma alla fragola

Sai che l'estate è qui quando le fragole rosse succose iniziano ad apparire sugli scaffali. In Germania, questo frutto di stagione non è mai stato così popolare: nel 2012 sono stati consumati in media 3,5 chili pro capite, un chilogrammo intero più di dieci anni fa. Gli scienziati della Technische Universität München (TUM) hanno deciso di scoprire cosa conferisce alle fragole il loro sapore caratteristico.

Non è solo il nostro senso del gusto a determinare il "gusto" di un alimento. La lingua infatti è in grado di riconoscere i gusti fondamentali come dolce, acido, salato, amaro e umami (salato). Ma per ottenere quell'esperienza gustativa "arrotondata", usiamo anche il nostro senso dell'olfatto e le fragole ne sono un buon esempio. L'aroma caratteristico di una fragola fresca è il risultato di una dozzina di diversi composti aromatici. Uno di questi svolge un ruolo particolarmente importante: l'HDMF (4-idrossi-2,5-dimetil-3(2H)-furanone), noto anche con il marchio Furaneol.

prof.Wilfried Schwab, capo della Biotecnologia dei prodotti naturali presso TUM, che ha trascorso molti anni a ricercare la struttura biologica di questa sostanza, spiega: "Una fragola matura ha una concentrazione particolarmente elevata di questo composto - fino a 50 milligrammi per chilo - che si trova molto al di sopra della soglia olfattiva. Questo composto conferisce al frutto maturo il suo caratteristico aroma simile al caramello".

L'HDMF si trova anche negli ananas e nei pomodori. Nelle piante, l'aroma si sviluppa in un percorso in più fasi dal fruttosio dallo zucchero della frutta. "Eravamo particolarmente interessati al processo biocatalitico che porta al composto finale", commenta il prof. Arne Skerra della cattedra di chimica biologica TUM. In questo processo, un precursore della molecola si lega all'enzima FaEO (Fragaria x ananassa enone ossidoreduttasi), che lo converte nel prodotto finale, vale a dire HDMF.

L'analisi molecolare rivela una nuova via biosintetica

Gli scienziati TUM sono stati in grado di mappare in dettaglio questo percorso di reazione. Per capire come gli enzimi catalizzano la biosintesi di questi nuovi prodotti metabolici, il team di ricerca ha sfruttato l'analisi strutturale a raggi X. Ciò ha permesso loro di visualizzare la struttura 3D delle molecole. "Per l'aroma alla fragola, abbiamo studiato complessivamente sei diverse combinazioni enzima-molecola e abbiamo finito per capire come FaEO produce il composto aromatico HDMF", spiega il dott. Andrée Schiefner della cattedra di chimica biologica.

Nel corso della loro ricerca, gli scienziati hanno scoperto che la reazione catalitica implicava un meccanismo finora sconosciuto. Il composto si riduce e gli elettroni vengono trasferiti in modo specifico a una parte particolare della molecola. Pertanto, l'enzima FaEO rappresenta il primo membro di una nuova classe di biocatalizzatori, una scoperta che potrebbe portare a utili applicazioni nella biotecnologia industriale.

Gli ultimi risultati della ricerca forniscono preziose informazioni sullo sviluppo del gusto nelle piante coltivate molto diffuse, come spiega Skerra: "A differenza del caffè o della vaniglia, i processi biochimici che producono l'aroma alla fragola sono molto complessi. Ma ora il nostro team di ricerca TUM ha fatto luce su un passo importante nella sua biosintesi." Pertanto, i processi biosintetici potrebbero essere presto utilizzati per preparare il vero sapore della fragola dal fruttosio, ad esempio per rendere bevande o alimenti come lo yogurt ancora più simili a quelli reali.


Enzimi da basidiomiceti: ​​strumenti peculiari ed efficienti per la biotecnologia

Rosane Marina Peralta, . Adelar Bracht, in Biotecnologia degli enzimi microbici, 2017

5.7.2 Applicazione degli enzimi ligninolitici nella degradazione dei composti xenobiotici

È stato dimostrato che i funghi del marciume bianco e i loro enzimi ligninolitici sono in grado di trasformare e/o degradare un'ampia gamma di composti xenobiotici tra cui ammine aromatiche, un ampio numero di composti fenolici inclusi clorofenoli, polialcoli alifatici secondari, idrocarburi policiclici aromatici (IPA), erbicidi , e pesticidi tra gli altri (Ahn et al., 2002 Jegannathana e Nielsen, 2013). Sono stati proposti due meccanismi o sistemi. Il primo consiste nella trasformazione nello spazio extracellulare e coinvolge enzimi che degradano la lignina. Questa potente capacità dei funghi del marciume bianco risiede nel fatto che molti inquinanti hanno somiglianze strutturali con la lignina e poiché gli enzimi ligninolitici non sono specifici, cioè possono agire anche sulle molecole inquinanti. Inoltre, la trasformazione di alcuni composti può essere potenziata dall'uso di mediatori, che possono estendere la reattività degli enzimi verso i substrati. Negli ultimi anni, la capacità dei funghi del marciume bianco e dei loro enzimi di biodegradare diversi xenobiotici e inquinanti recalcitranti ha generato un notevole interesse di ricerca nell'area della microbiologia industriale/ambientale. Di conseguenza, è stato pubblicato un numero considerevole di revisioni che descrivono in dettaglio le numerose caratteristiche e applicazioni degli enzimi ligninolitici ( Tabella 5.1 ). La partecipazione di enzimi extracellulari alla trasformazione di diversi xenobiotici da parte dei funghi del marciume bianco è stata definitivamente dimostrata da studi effettuati con enzimi purificati.

Un secondo sistema di funghi del marciume bianco coinvolto nella trasformazione xenobiotica è un meccanismo enzimatico intracellulare, rappresentato principalmente dal citocromo P450. La purificazione del citocromo P450 fungino, al fine di ottenere dati conclusivi, è stata effettuata solo in pochi studi, a causa delle difficoltà nel mantenere l'attivazione degli enzimi durante la preparazione dei microsomi. Pertanto, la maggior parte delle conclusioni sono state tratte dai risultati di esperimenti indiretti consistenti nell'aggiunta al terreno di coltura di inibitori specifici del citocromo P450, come piperonil butossido e 1-aminobenzotriazolo ( Coelho-Moreira et al., 2013a,b Ning e Wang, 2012 ). Sono disponibili anche prove dirette. Sono stati effettuati alcuni esperimenti con la frazione microsomiale isolata da P. ostreatus (Jauregui et al., 2003). In questo lavoro, i ricercatori hanno scoperto che i microsomi trasformavano i pesticidi in vitro in una reazione dipendente dal NADPH.


Diagnosi:

La diagnosi di una malattia trasmessa dal suolo può essere difficile e normalmente si basa su una combinazione di sintomi osservati e conoscenze pregresse di malattie comuni che potrebbero essere un problema nella tua regione. Il confronto tra campioni di piante malate e sane mediante analisi di laboratorio può aiutare a identificare agenti patogeni specifici.

I sintomi da cercare includono:

  • Scolorimento delle foglie (ingiallimento, macchie nere)
  • Scolorimento dello stelo (soprattutto vicino alla superficie del suolo)
  • Appassimento delle piante
  • Perdita di vigore
  • Arresto della crescita
  • Distorsione tissutale (foglie dalla forma strana, galle formate sugli steli)

Alcuni sintomi comuni di malattie trasmesse dal suolo sono descritti di seguito:


Smorzamento - Foto di una piantina di pino occidentale uccisa dallo smorzamento. Da notare il diradamento del fusto alla base della piantina, proprio a livello del terreno.

Marciume radicale - Foto di marciume radicale Rhizoctonia su mais. Nota le macchie nere sui peli della radice.

Pubblicato con licenza Creative Commons 3.0
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f7/Rhizoctonia_Root_Rot_on_Corn.png
Tratto dal marciume radicale di Rhizoctonia solani su radici di mais, ingrandito 0,63X. Identificato utilizzando Barnett, H. L. & Hunter, B. B. (1998) Illustrated Genes of Imperfect Fungi. APS Press: St. Paul, MN pp. 196&ndash7 ISBN 0-89054-192-2.

Appassimento batterico - Una pianta di pomodoro infettata da Ralstonia solacenareum. Nota lo stelo e le foglie appassiti.


Formazione del suolo

La formazione del suolo è il risultato di una combinazione di cinque fattori: materiale genitore, clima, topografia, fattori biologici e tempo.

Obiettivi formativi

Descrivi i cinque fattori che spiegano la formazione del suolo

Punti chiave

Punti chiave

  • Il materiale genitore è il materiale organico e inorganico da cui si forma il suolo.
  • I fattori climatici, come la temperatura e il vento, influenzano la formazione del suolo e le sue caratteristiche, inoltre è necessaria la presenza di umidità e sostanze nutritive per formare un suolo di qualità.
  • La topografia, o le caratteristiche della superficie regionale, influisce sul deflusso dell'acqua, che rimuove il materiale genitore e influisce sulla crescita delle piante (più il suolo è ripido, maggiore è l'erosione).
  • La presenza di microrganismi nel suolo crea pori e fessure nelle piante promuovono la presenza di microrganismi e contribuiscono alla formazione del suolo.
  • La formazione del suolo avviene per lunghi periodi di tempo.

Parole chiave

  • rizosfera: la regione del suolo soggetta all'influenza delle radici delle piante e dei loro microrganismi associati
  • roccia di fondo: la roccia solida che esiste a una certa profondità sotto la superficie del suolo
  • orizzonte: uno strato di suolo con proprietà fisiche e chimiche distinte che differiscono da quelle di altri strati

Formazione del suolo

La formazione del suolo è la conseguenza di una combinazione di processi biologici, fisici e chimici. Il suolo dovrebbe idealmente contenere il 50 percento di materiale solido e il 50 percento di spazio dei pori. Circa la metà dello spazio dei pori dovrebbe contenere acqua, mentre l'altra metà dovrebbe contenere aria. La componente organica del suolo funge da agente cementante, restituisce nutrienti alla pianta, consente al suolo di immagazzinare umidità, rende il suolo coltivabile per l'agricoltura e fornisce energia per i microrganismi del suolo. La maggior parte dei microrganismi, batteri, alghe o funghi del suolo sono dormienti nel terreno asciutto, ma diventano attivi una volta che l'umidità è disponibile.

La distribuzione del suolo non è omogenea perché la sua formazione determina la produzione di strati la sezione verticale degli strati di suolo è chiamata profilo del suolo. All'interno del profilo del suolo, gli scienziati del suolo definiscono zone chiamate orizzonti: uno strato di suolo con proprietà fisiche e chimiche distinte che differiscono da quelle di altri strati. Cinque fattori spiegano la formazione del suolo: materiale genitore, clima, topografia, fattori biologici e tempo.

Materiale principale

Il materiale organico e inorganico in cui si formano i terreni è il materiale genitore. I terreni minerali si formano direttamente dall'erosione del substrato roccioso, la roccia solida che si trova sotto il suolo, quindi hanno una composizione simile alla roccia originale. Altri terreni si formano in materiali provenienti da altrove, come sabbia e deriva glaciale. I materiali situati nella profondità del suolo sono relativamente invariati rispetto al materiale depositato. I sedimenti nei fiumi possono avere caratteristiche diverse, a seconda che il flusso si muova velocemente o lentamente. Un fiume in rapido movimento potrebbe avere sedimenti di rocce e sabbia, mentre un fiume in lento movimento potrebbe avere materiale a trama fine, come l'argilla.

Deformazione dei sedimenti morbidi: La distribuzione del suolo non è la stessa a tutte le profondità. La sezione verticale degli strati del suolo è chiamata profilo del suolo. Il profilo del suolo contiene zone definite chiamate orizzonti che hanno proprietà fisiche e chimiche distinte che differiscono da quelle di altri strati. Un esempio è mostrato qui nella deformazione morbida dei sedimenti nell'arenaria Navajo.

Clima

La temperatura, l'umidità e il vento causano diversi modelli di alterazione degli agenti atmosferici, che influiscono sulle caratteristiche del suolo. La presenza di umidità e sostanze nutritive da agenti atmosferici favorirà anche l'attività biologica: una componente fondamentale di un suolo di qualità.

Topografia

Le caratteristiche della superficie regionale (familiarmente chiamate “la conformazione del terreno”) possono avere una grande influenza sulle caratteristiche e sulla fertilità di un suolo. La topografia influisce sul deflusso dell'acqua, che rimuove il materiale genitore e influisce sulla crescita delle piante. I terreni ripidi sono più soggetti all'erosione e possono essere più sottili dei terreni relativamente piatti o livellati.

Fattori biologici

La presenza di organismi viventi influenza notevolmente la formazione e la struttura del suolo. Animali e microrganismi possono produrre pori e fessure. Le radici delle piante possono penetrare nelle fessure per produrre più frammentazione. Le secrezioni delle piante promuovono lo sviluppo di microrganismi intorno alla radice in un'area nota come rizosfera. Inoltre, le foglie e altri materiali che cadono dalle piante si decompongono e contribuiscono alla composizione del suolo.

Il tempo è un fattore importante nella formazione del suolo perché i suoli si sviluppano per lunghi periodi. La formazione del suolo è un processo dinamico. I materiali si depositano nel tempo, si decompongono e si trasformano in altri materiali che possono essere utilizzati da organismi viventi o depositati sulla superficie del suolo.


Il colore del suolo

La prima impressione che si ha guardando la terra nuda o il suolo è di colore. I colori vivaci in particolare, catturano la nostra attenzione. I geografi hanno familiarità con i terreni del Deserto Rosso in California, Arizona e Nevada (Arizona State Soil) e con i terreni del Deserto Grigio in Idaho, Utah e Nevada (Nevada State Soil). Abbiamo White Sands nel New Mexico, Green Sands lungo la costa atlantica e Redbeds in Texas e Oklahoma (Oklahoma State Soil). Il Red River tra l'Oklahoma e il Texas porta a valle sedimenti rossi, in particolare in periodi di inondazione. Il fiume Giallo (Hwang Ho) in Cina trasporta sedimenti gialli. I suoli superficiali nelle Grandi Pianure e nel Corn Belt sono scuriti e arricchiti da materia organica.

I materiali della terra trovati in luoghi come quelli menzionati sopra sono stati usati come agenti coloranti all'inizio dello sviluppo della maggior parte delle culture umane. Poiché il materiale della terra è stato modellato in vasi utilitari, i colori artistici sono stati inevitabilmente incorporati in essi. Le culture indigene nordamericane usavano i colori della terra contrastanti come pitture per il corpo, e la moderna cultura americana usa la terra colorata nei cosmetici e nelle ceramiche e come pigmenti per le vernici.

Sistema di colori Munsell

Rosso, marrone, giallo, rosso-giallastro, marrone-grigiastro e rosso pallido sono tutti buoni colori descrittivi del suolo, ma non molto precisi. Proprio come i negozi di vernici hanno pagine di frammenti di colore, gli scienziati del suolo usano un libro di frammenti di colore che seguono il Munsell System of Color Notation (www.munsell.com). Il sistema Munsell consente il confronto diretto dei terreni in qualsiasi parte del mondo. Il sistema ha tre componenti: tonalità (un colore specifico), valore (chiarezza e oscurità) e crominanza (intensità del colore) che sono organizzati in libri di frammenti di colore. Il terreno viene tenuto accanto ai chip per trovare una corrispondenza visiva e viene assegnata la corrispondente notazione Munsell. Ad esempio, una terra bruna può essere annotata come: valore tonalità/croma (10YR 5/3). Con un libro sui colori del suolo con notazioni Munsell, uno studente o un insegnante di scienze può collegare visivamente i colori del suolo con gli ambienti naturali dell'area e gli studenti possono imparare a leggere e registrare il colore in modo scientifico. Il colore del suolo secondo la notazione Munsell è uno dei tanti metodi standard utilizzati per descrivere i terreni per l'indagine del suolo. Le notazioni di colore Munsell possono essere utilizzate per definire un sito archeologico o per effettuare confronti in un'indagine penale. Anche i produttori di tappeti usano i colori del suolo Munsell per abbinare i colori del tappeto ai terreni locali in modo che il tappeto non mostri lo sporco (terreno) tracciato in casa.

Composizione e colore del suolo

Il colore del suolo e altre proprietà tra cui tessitura, struttura e consistenza sono utilizzati per distinguere e identificare gli orizzonti del suolo (strati) e per raggruppare i suoli secondo il sistema di classificazione del suolo chiamato Tassonomia del suolo. Lo sviluppo e la distribuzione del colore all'interno di un profilo del suolo fanno parte degli agenti atmosferici. Come rocce contenenti ferro o manganese, gli elementi si ossidano. Il ferro forma piccoli cristalli di colore giallo o rosso, la materia organica si decompone in humus nero e il manganese forma depositi minerali neri. Questi pigmenti dipingono il suolo (Michigan State Soil). Il colore è anche influenzato dall'ambiente: gli ambienti aerobici producono ampie vedute di colori uniformi o leggermente cangianti, e anaerobici (mancanza di ossigeno), gli ambienti umidi interrompono il flusso di colore con modelli e punti di accento complessi e spesso intriganti. Con la profondità al di sotto della superficie del suolo, i colori di solito diventano più chiari, più gialli o più rossi.

Interpretare il colore del suolo

Il colore può essere usato come indizio sul contenuto di minerali di un terreno. I minerali di ferro, di gran lunga, forniscono la maggior e la più grande varietà di pigmenti nella terra e nel suolo (vedi la tabella seguente).

Proprietà dei minerali


Cristalli relativamente grandi di goethite danno l'onnipresente pigmento giallo dei terreni aerobici. I cristalli di goethite più piccoli producono sfumature di marrone. L'ematite (dal greco simile al sangue) aggiunge ricche sfumature rosse. Grandi cristalli di ematite conferiscono un colore rosso violaceo ai sedimenti geologici che, in un terreno, possono essere ereditati dal materiale geologico genitore. In generale, i colori del suolo goethite si verificano più frequentemente nei climi temperati e i colori dell'ematite sono più diffusi nei deserti caldi e nei climi tropicali.

Il colore - o la mancanza di colore - può anche dirci qualcosa sull'ambiente. Gli ambienti anaerobici si verificano quando un suolo ha una falda freatica alta o l'acqua si deposita sopra uno strato impermeabile. In molti suoli, la falda freatica aumenta durante la stagione delle piogge. Quando l'acqua stagnante copre il suolo, l'ossigeno presente nell'acqua viene utilizzato rapidamente e quindi i batteri aerobici vanno in letargo. I batteri anaerobici utilizzano il ferro ferrico (Fe 3+ ) nella goethite e nell'ematite come accettore di elettroni nel loro metabolismo. Nel processo, il ferro viene ridotto a ferro ferroso incolore e solubile in acqua (Fe 2+ ), che viene restituito al suolo. Altri batteri anaerobi usano Mn 4+ come accettore di elettroni, che viene ridotto a Mn 2+ incolore e solubile. La perdita di pigmento lascia i colori grigi del minerale sottostante. Se l'acqua rimane alta per lunghi periodi, l'intera zona diventa grigia.

Quando la falda freatica si abbassa nella stagione secca, l'ossigeno rientra. Il ferro solubile si ossida nelle caratteristiche chiazze di colore arancione di lepidocrocite (stessa formula della goethite ma struttura cristallina diversa) sulle crepe nel terreno. Se il terreno aera rapidamente, nei pori e sulle fessure si formano chiazze rosso vivo di ferriidrite. Di solito la ferriidrite non è stabile e, nel tempo, si trasforma in lepidocrocite.

Lungo le coste, le acque delle maree saturano il suolo due volte al giorno, portando anioni solfato solubili. I batteri anaerobici usano il solfato come accettore di elettroni e rilasciano solfuro (S 2- ) che si combina con il ferro ferroso per precipitare il solfuro di ferro nero. Un po' di acido cloridrico (HCl) lasciato cadere su questo pigmento nero produce rapidamente un odore di uovo marcio di idrogeno solforato (H2S) gas. Suoli che rilasciano H2I gas S sono chiamati suoli solforici. Con il tempo, il solfuro di ferro si trasforma in pirite (FeS2) e conferisce un colore bluastro metallico. Se i terreni solforici vengono drenati e aerati, diventano rapidamente molto acidi (pH 2,5-3,5) e un caratteristico pigmento giallo pallido delle forme di jarosite. Questo è il segno di un terreno solfato acido che è piuttosto corrosivo e fa crescere poche piante.

Le sabbie verdi galuconitiche si formano in acque oceaniche poco profonde vicino a una costa. Diventano parte dei terreni che si formano dopo l'abbassamento del livello del mare. I colori bianchi di calcite, dolomite e gesso non rivestiti sono comuni nei materiali geologici e nei terreni in climi aridi. Un po' di carbonato si dissolve in acqua, si muove verso il basso e precipita in corpi bianchi molli o noduli più duri. Si accumula anche nei pori delle radici sotto forma di motivi di pizzo, dendritici (rami di albero).

Influenza della materia organica sul colore del suolo

Il suolo ha organismi viventi e materia organica morta, che si decompone in humus nero. Nei terreni delle praterie il colore scuro permea attraverso gli strati superficiali portando con sé sostanze nutritive e un'elevata fertilità (Kansas State Soil). Più in profondità nel terreno, il pigmento organico ricopre le superfici del terreno, rendendole più scure del colore all'interno. Il colore dell'humus diminuisce con la profondità e i pigmenti di ferro diventano più evidenti. Nelle aree boschive, la materia organica (foglie, aghi, pigne, animali morti) si accumula sul terreno. Il carbonio solubile in acqua si muove verso il basso attraverso il terreno e rimuove frammenti di humus e ferro che si accumulano sotto in bande nere e umiche su bande di ferro rossastro. Spesso, uno strato bianco, per lo più quarzo, si verifica tra la materia organica sulla superficie in cui sono stati rimossi i pigmenti (Wisconsin State Soil).

La materia organica svolge un ruolo indiretto, ma cruciale nella rimozione dei pigmenti di ferro e manganese nei terreni umidi. Tutti i batteri, compresi quelli che riducono il ferro e il manganese, devono avere una fonte di cibo. Pertanto, i batteri anaerobi prosperano in concentrazioni di materia organica, in particolare nelle radici morte. Qui si sviluppano concentrazioni di chiazze grigie.

Il colore del suolo è uno studio di vari processi chimici che agiscono sul suolo.Questi processi includono l'erosione del materiale geologico, la chimica delle azioni di ossidoriduzione sui vari minerali del suolo, in particolare ferro e manganese, e la biochimica della decomposizione della materia organica. Altri aspetti delle scienze della Terra come il clima, la geografia fisica e la geologia influenzano tutti i tassi e le condizioni in cui si verificano queste reazioni chimiche.

Il suolo aggiunge bellezza ai nostri paesaggi. Questi colori si fondono con la vegetazione, il cielo e l'acqua. Per gli studenti d'arte e altri che potrebbero essere interessati a creare un aspetto naturale per le loro opere d'arte, prova a incorporare terreni colorati finemente macinati come pigmenti nel tuo lavoro.


Cinque fattori di formazione del suolo

Gli scienziati attribuiscono la formazione del suolo ai seguenti fattori: materiale genitore, clima, biota (organismi), topografia e tempo.

Questi fattori interagiscono per formare più di 1.108 diverse serie di suoli in Minnesota. Le proprietà fisiche, chimiche e biologiche dei diversi terreni possono avere un grande effetto su come gestirli al meglio.

I cinque fattori

Il Minnesota è una terra di suoli geologicamente giovani con molti materiali parentali diversi (Figura 1). Il fattore comune tra i suoli del Minnesota è che si sono formati dall'ultimo ghiacciaio negli Stati Uniti settentrionali, da 11.000 a 14.000 anni fa.

Questo può sembrare un tempo lungo, ma è considerato recente nel contesto della formazione del suolo e della geologia. La Figura 1 elenca cinque principali materiali parentali: Till, loess, lacustre, outwash e till over bedrock.

Till è predominante nelle parti centro-meridionali, centro-occidentali e sud-occidentali dello stato. Mentre l'ultimo ghiacciaio si stava sciogliendo, questi materiali si sono depositati.

I terreni formati in questo materiale hanno generalmente una consistenza da limo argilloso a argilloso limoso, rocce di molte dimensioni diverse e scarso drenaggio interno. Lo scarso drenaggio ha una grande influenza sulla gestione dell'azoto e sulle pratiche colturali.

Loess

Il loess è un materiale trasportato dal vento, delle dimensioni del limo, depositato dopo lo scioglimento del ghiacciaio. Questi depositi di limo possono variare in profondità da pochi pollici a molti piedi. I suoli formati in loess hanno generalmente una consistenza limosa e non rocciosa.

La maggior parte dei suoli formati nel loess si trovano nel sud-est del Minnesota, dove i depositi di loess si trovano sopra il calcare o l'arenaria. A causa dello stato poroso dei materiali sottostanti nel sud-est del Minnesota, i terreni sono generalmente ben drenati.

Il loess nel sud-ovest del Minnesota è depositato sopra il ghiacciaio. I suoli formati in questo materiale sono generalmente poco drenati e si comportano in modo simile ai suoli formatisi nelle falde glaciali. L'erosione è una delle principali preoccupazioni per questi suoli a causa della tessitura del limo. La gestione dei residui diventa un fattore importante per mantenere un'elevata produttività.

Lacustre

I materiali genitori lacustri derivano da sedimenti depositati nei laghi formati dall'acqua di disgelo glaciale. I laghi sono esistiti abbastanza a lungo che le particelle più grandi, come rocce e sabbia, si sono depositate immediatamente dopo la formazione del lago, mentre le particelle più piccole di argilla si sono depositate più tardi.

Un esempio è il suolo formato sotto il lago glaciale Agassiz nel Minnesota nordoccidentale e nel North Dakota orientale (Valle del fiume rosso del nord). I suoli formatisi nei depositi lacustri hanno tessitura argillosa, argillosa e limosa argillosa, scarso drenaggio interno e assenza di rocce. Molti suoli nel Minnesota nordoccidentale si sono formati in materiale lacustre.

Outwash

Outwash è materiale depositato sui bordi dei fiumi a scorrimento veloce dallo scioglimento del ghiaccio dei ghiacciai che si stanno ritirando. Ciò include rocce, ghiaia, sabbia e altri materiali abbastanza grandi da cadere fuori dal flusso d'acqua, poiché la corrente del fiume continua a trasportare particelle più piccole.

I suoli formatisi in outwash sono eccessivamente ben drenati e hanno tessitura sabbiosa e argillosa sabbiosa. Esempi di aree del Minnesota con suoli formati in outwash includono le regioni di Anoka Sand Plain, North Central Sands e Bonanza Valley rispettivamente nel Minnesota centro-orientale, centro-settentrionale e centrale.

Fino al substrato roccioso

Fino a quando non si verificano depositi rocciosi nel nord-est del Minnesota. I materiali del ghiacciaio sono stati depositati sul substrato roccioso, simile al Minnesota centro-meridionale ma con materiale proveniente da diversi ghiacciai.

Ci sono anche aree significative di suoli formati direttamente dal substrato roccioso. Questi terreni tendono ad essere poco profondi e non sono ampiamente utilizzati per la produzione agricola.

Temperatura e precipitazioni

La temperatura e le precipitazioni influenzano la velocità con cui i materiali parentali resistono e, quindi, le proprietà del suolo come la composizione minerale e il contenuto di materia organica.

La temperatura influenza direttamente la velocità delle reazioni chimiche. Più calda è la temperatura, più rapide sono le reazioni. Le fluttuazioni di temperatura aumentano l'erosione fisica delle rocce.

Le precipitazioni regolano il movimento dell'acqua nel suolo. La quantità di acqua che il suolo riceve e la quantità di evapotraspirazione che si verifica influenzano il movimento dell'acqua. Le precipitazioni annuali normali in Minnesota sono le minori nell'angolo nord-ovest a 16 pollici e aumentano man mano che si va verso l'angolo sud-est, dove 34 pollici è la normale precipitazione annuale (Figura 2).

Evapotraspirazione

L'evapotraspirazione è la combinazione di acqua evaporata dalla superficie del suolo e acqua traspirata dalle piante in crescita. All'aumentare della temperatura dell'aria, aumenta l'evapotraspirazione. L'elevata evapotraspirazione rispetto alle precipitazioni significa che è disponibile meno acqua per muoversi attraverso il suolo.

In Minnesota, la massima evapotraspirazione si verifica nella parte sud-occidentale dello stato e diminuisce man mano che si va verso l'angolo nord-orientale.

Indice di umidità

Un indice di lisciviazione o indice di umidità (Figura 3) viene calcolato sottraendo l'evapotraspirazione dalla precipitazione. Questo indice è un indicatore delle condizioni medie di umidità del suolo.

Maggiore è l'indice, maggiore è l'umidità del suolo presente. Una maggiore umidità del suolo aumenta l'erosione chimica e sposta i minerali, come le basi, più in profondità nel profilo del suolo. Ciò influisce sulle pratiche di gestione come il drenaggio e l'immissione di nutrienti mobili.

Gli agenti biotici hanno fortemente influenzato il processo di formazione del suolo. Questi includono organismi che vivono nel suolo, come batteri e roditori, e vegetazione che cresce in superficie.

Organismi del suolo

Gli organismi nel suolo possono accelerare o rallentare la formazione del suolo. Ad esempio, i microrganismi possono facilitare reazioni chimiche o espellere sostanze organiche per migliorare l'infiltrazione dell'acqua nel terreno. Altri organismi come i roditori rallentano la formazione del suolo scavando e mescolando i materiali del suolo e distruggendo gli orizzonti del suolo che si sono formati.

Vegetazione

I suoli del Minnesota si sono formati sotto due principali tipi di vegetazione: foresta e prateria.

I suoli formati sotto le foreste tendono ad essere più alterati (più vecchi in termini di suolo) perché le foreste crescono in aree con maggiore piovosità. C'è più movimento dell'acqua nella zona delle radici e si forma una minore quantità di materia organica.

I suoli formati nelle praterie tendono a trovarsi in aree con meno precipitazioni. Le erbe tendono a utilizzare l'umidità fornita, riducendo il movimento dell'acqua attraverso il profilo del suolo. La materia organica si forma in grandi quantità e ad una profondità più profonda nella superficie del suolo rispetto ai suoli forestali.

Differenze regionali nella vegetazione

La Figura 4 mostra le diverse vegetazioni in cui si sono formati i suoli. I suoli nelle parti sud-occidentale, centro-meridionale e occidentale dello stato si sono formati nelle praterie. I suoli nella parte nord-orientale dello stato si sono formati sotto la vegetazione forestale.

La savana tra la foresta e la prateria è un'area di transizione nota come ecotono. La prateria e la vegetazione forestale esistevano in questa zona, cambiando tra foresta e prateria man mano che il clima cambiava nel tempo. La vegetazione forestale si insinuava nella prateria nei climi più umidi, mentre eventi come gli incendi trasformavano le aree boschive in praterie.

La pendenza e l'aspetto sono due caratteristiche topografiche che influenzano la formazione del suolo.

Pendenza

La pendenza si riferisce alla pendenza (in gradi o percentuale) rispetto all'orizzontale, che influisce sulla quantità di materiale del suolo depositato o eroso. Il terreno livellato è il più sviluppato, in quanto non perde né guadagna materiale. È il cambiamento nel materiale che rallenta il processo di formazione del suolo.

Aspetto

L'aspetto è la direzione verso cui è rivolto il pendio rispetto al sole (direzione della bussola), che influenza la quantità di acqua che si muove attraverso il suolo.

Il lato nord tende ad avere più acqua perché c'è meno evaporazione e, di conseguenza, potenzialmente più vegetazione. Inoltre, le temperature del suolo più fredde dell'aspetto nord rallentano i processi chimici del suolo. Un terreno con esposizione a sud tende ad avere vegetazione erbacea, temperature del suolo più calde e una maggiore evaporazione.

L'effetto netto è un maggiore invecchiamento di suoli con esposizione a nord rispetto a suoli con esposizione a sud, anche con temperature del suolo più fresche.

Suoli attraverso un paesaggio

In un paesaggio, una sequenza di suoli con orizzonti diversi causati da differenze nella loro profondità rispetto alla falda freatica è chiamata catena.

Una catena normalmente è costituita da quattro serie di suoli, con suoli situati sulla sommità, spalla, scarpata e scarpata come mostrato nella Figura 5.

Drenaggio e profondità di falda

Per ogni serie di terreno, ecco come è caratterizzato il drenaggio e quanto è profonda la falda freatica:

Vertice: ben drenato, con la falda freatica a più di 4 piedi sotto la superficie.

Spalla: moderatamente ben drenata, con la falda freatica tra 3 e 4 piedi sotto la superficie.

Pendio posteriore: Un po' mal drenato, con la falda freatica tra 2 e 3 piedi sotto la superficie.

Pendio: Scarsamente drenato, con la falda freatica a meno di 2 piedi sotto la superficie.

Età dello sviluppo

In questo gruppo di suoli la sommità e il pendio sono i più sviluppati. Se il pendio ha una pendenza superiore al 20 percento, si eroderà e sarà meno sviluppato rispetto alla vetta. La vetta è livellata, quindi non c'è erosione per rallentare lo sviluppo del suolo.

La spalla è erosa, rallentando lo sviluppo. Lo sviluppo rallenta anche con il pendio perché è soggetto a una notevole quantità di deposizione di suolo. Lo scarso drenaggio rallenta ulteriormente lo sviluppo, poiché l'acqua non si muove attraverso il suolo e le temperature del suolo tendono ad essere più fresche.

Il terreno di scarpata in una catena è generalmente il meno sviluppato o il più giovane del gruppo. Un esempio di catena in Minnesota è costituito dalle serie di suoli Clarion, Nicollet, Webster e Glencoe.

Il tempo è il quinto fattore nella formazione del suolo. Nel tempo, la vegetazione e il clima agiscono sul materiale genitore e sulla topografia. Lo sviluppo, non l'età cronologica, determina l'età di un suolo.

Il grado di invecchiamento dipende dall'intensità degli altri quattro fattori di formazione del suolo. I fattori che rallentano la formazione del suolo includono:

Alto contenuto di calce nel materiale di base.

Elevato contenuto di quarzo nel materiale di base.

Elevato contenuto di argilla nel materiale di base.

Materiale madre roccia dura (resistente agli agenti atmosferici).

Deposizione, accumuli e mescolamenti costanti da parte degli animali o dell'uomo.

Orizzonti e serie del suolo

Questi cinque fattori di formazione del suolo hanno influenze diverse, causando la formazione di diversi orizzonti del suolo.

Gli scienziati usano le differenze o le somiglianze degli orizzonti del suolo per classificare suoli simili in serie di suoli. Le proprietà di ciascuna serie di suoli influenzano le decisioni di gestione del suolo.

Gli orizzonti del suolo sono bande orizzontali o strati nel profilo del suolo. Gli orizzonti principali, chiamati orizzonti master, sono O, A, E, B, C e R.

Orizzonti e caratteristiche

L'orizzonte O è un orizzonte organico con poco materiale minerale. Si trova nei suoli forestali, quando foglie o aghi che cadono a terra formano un sottile strato organico. Nelle vecchie aree di carice e nelle torbiere, l'orizzonte organico può essere spesso da 30 a 60 pollici. Il resto degli orizzonti è composto prevalentemente da materiali minerali.

L'orizzonte A si trova normalmente in superficie. È una zona di accumulo di materia organica, con fino al 10% di materia organica. A causa della materia organica, è di colore più scuro. In un buon terreno, la struttura del suolo è granulare.

L'orizzonte E si trova normalmente nei paesaggi forestali. Si trova nell'orizzonte appena sotto l'orizzonte A, dove sono stati spostati la materia organica, le particelle di argilla e altre sostanze chimiche. Gli orizzonti E tendono ad essere di colore chiaro (dal grigio al bianco) e hanno una struttura platy.

L'orizzonte B è un orizzonte del sottosuolo che è una zona di accumulo. Accumula materiale tra cui argilla, materia organica e altri prodotti chimici. L'orizzonte B di solito ha una struttura a blocchi.

L'orizzonte C è una zona del sottosuolo poco strutturata o poco sviluppata. In molti suoli del Minnesota, l'orizzonte C è simile al materiale genitore.

L'orizzonte principale finale è l'orizzonte R, che è fatto di roccia.

Età dello sviluppo

Il numero di orizzonti in un suolo è indicativo della sua età di sviluppo. I suoli del Minnesota sono giovani rispetto al resto del mondo: solo da 10.000 a 14.000 anni. I suoli formati sotto la vegetazione forestale in Minnesota tendono ad essere più sviluppati rispetto ai suoli sviluppati sotto la prateria.

I suoli forestali hanno in genere gli orizzonti A, E, B e C e di solito li vedrai nelle parti nord-orientali e sud-orientali dello stato. Se i suoli sono stati coltivati, l'orizzonte E può essere distrutto, ma il contenuto di materia organica sarà inferiore.

I terreni della prateria hanno generalmente un orizzonte A spesso e scuro (maggiore di 10 pollici), così come gli orizzonti B e C. Questi suoli si trovano nelle parti meridionali e occidentali del Minnesota. I suoli formati sulle pianure sabbiose dello stato hanno un orizzonte A e C e talvolta un orizzonte B di forma debole.

Un profilo del suolo è un'esposizione verticale del suolo che rivela la combinazione e i tipi di orizzonti. La combinazione di orizzonti principali, spessore degli orizzonti e sequenza in cui si verificano nel profilo può causare proprietà chimiche, biologiche e fisiche diverse in ciascun suolo.

I suoli con caratteristiche di profilo simili sono raggruppati in serie di suoli denominate. Conoscere le diverse serie di suoli consente di raggrupparle o separarle per scopi gestionali.

Esempio: differenze di gestione

Gli orizzonti principali per i due suoli in Figura 6 differiscono per spessore. Il terreno a sinistra si è formato in una posizione a scarpata del paesaggio. Ha un orizzonte A molto spesso, un orizzonte B sottile e un orizzonte C saturo d'acqua.

Il terreno a destra si è formato sulla spalla del pendio. Anche se si trova a soli 400 piedi dal suolo sulla sinistra, ha orizzonti del suolo molto diversi. Il terreno a destra ha un orizzonte A più sottile e un orizzonte B più spesso rispetto al terreno a sinistra. La falda freatica è molto più profonda nel profilo, indicando un terreno meglio drenato a destra che a sinistra.

Poiché questi terreni si sono formati in modo diverso, dovresti gestirli in modo diverso. Un esempio di differenze di gestione potrebbe essere il fatto che il terreno a sinistra dovrebbe essere drenato con piastrelle per una produzione ottimale delle colture, mentre il terreno a destra potrebbe non aver bisogno di drenaggio con piastrelle.


Monitoraggio, rilevamento e gestione della caduta di lattuga causata da Sclerotinia spp.

I patogeni fungini del genere Sclerotinia sono noti per causare malattie difficili da trattare su una vasta gamma di colture. La lattuga è colpita da due di queste specie, S. sclerotiorum e S. minore. Ciascuna delle due specie può predominare in un dato allevamento in un determinato momento. Entrambe le specie possono anche esistere nello stesso campo purché il clima prevalente le favorisca e, cosa più importante, in base alle storie di coltivazione. S. minore non è un problema comune di lattuga qui nel Missouri ma S. sclerotiorum colpisce molte verdure (compresa la lattuga) e colture di cereali come la soia.

Sulla lattuga, il tipo di danno inflitto da questi funghi ha due fasi a seconda di quando è iniziato: a) la fase di smorzamento che attacca gli stadi della piantina, e b) la fase di campo che provoca un marciume molle acquoso delle foglie inferiori e della chioma aree (Fig. 1, a sinistra). Questo è seguito da avvizzimento e zoppia, portando a un ovvio sintomo comunemente indicato come DROP. Goccia di lattuga causata da Sclerotinia specie è noto per essere un serio problema di produzione di lattuga in tutto il mondo. Entrambe le specie producono corpi di riposo neri, duri, simili a semi chiamati sclerotia (sing. sclerotium) sulla superficie inferiore delle foglie che toccano il suolo, intorno alla corona e sulla parte superiore delle radici fittizie. Gli sclerozi possono sopravvivere nel terreno fino a 8-10 anni. Occasionalmente, entrambi gli agenti patogeni possono anche sopravvivere come micelio attivo in piante di lattuga malate o morte. Sclerozi di S. minore sono piccoli (da 1/16 a 1/8 di pollice) e di forma irregolare in contrasto, sclerozi di S. sclerotiorum che sono più grandi (fino a ½ a 1 pollice) e sono da oblunghe a irregolari e possono apparire di forma simile alle palline fecali di roditore (Fig.1, a destra).

Fig. 1. Sintomo iniziale di caduta di lattuga sulla varietà &lsquoRex&rsquo (a sinistra) e sclerozi di Sclerotinia sclerotiorum (a destra) da lattuga a tunnel, gravemente malata, coltivata nel Missouri.

Che aspetto hanno i sintomi e i segni della caduta di lattuga?

Il sintomo iniziale della caduta della lattuga è l'appassimento dello strato più esterno delle foglie che di solito si osserva quando la coltura si avvicina alla maturità. Questo sintomo indica che la corona è stata infettata. Con il progredire dell'infezione, la chioma svilupperà un decadimento marrone, morbido e acquoso seguito dallo sviluppo di un micelio bianco come la neve che alla fine distrugge il tessuto e fa appassire l'intera pianta (Figg. 2 e 3). Le piante collassate non possono essere raccolte (Figg. 3 e 4). I segni tipici della malattia da caduta includono la crescita miceliale bianca, soffice e cotonosa durante il clima fresco e umido, e i corpi sclerotici neri sulla parte inferiore delle foglie e sull'area della corona (Fig. 4). Insieme a S. minore, si formano solo il micelio bianco e piccoli sclerozi neri. S. sclerotiorum può anche produrre una struttura simile a un fungo chiamata apotecio che emerge dagli sclerozi e produce ascospore. Queste ascospore si disperdono nell'aria e possono causare infezioni sulle cime delle piante di lattuga.

Fig. 2. Sfidato da cosa sta uccidendo la tua lattuga? Controlla i sintomi iniziali sulla parte inferiore delle foglie / sull'area della corona e tieni una pianta sospetta in un sacchetto di plastica con un tovagliolo di carta durante la notte per vedere la soffice crescita del micelio.

Fig. 3. Tipico micelio soffice della goccia di lattuga e sclerozi di S. sclerotiorum visto quando viene rimossa la massa soffice di una pianta di lattuga foglia di quercia rossa infetta.

Fig. 4. Contrasto di lattuga a foglia di quercia rossa e verde sintomatica sana e caduta di lattuga coltivata in tunnel alto.

Fig. 5. Segni del soffice micelio della corona e dello stelo di Sclerotinia marciscono su cavoli alti coltivati ​​nel Missouri centrale.

In quali condizioni prospera l'agente patogeno?

Sclerozi, i corpi duri prodotti da entrambi Sclerotinia specie, consente a questi agenti patogeni della caduta di lattuga di sopravvivere nel terreno. L'umidità del suolo che viene mantenuta a saturazione per due o più settimane porterà alla germinazione degli sclerozi di S. sclerotiorum, il fungo responsabile della caduta della lattuga nel Missouri. Temperature comprese tra 59 e 71 ° F sono ottimali per la crescita di S. sclerotiorum pertanto, le condizioni fresche e umide favoriscono la crescita dei patogeni e lo sviluppo della malattia. La lattuga è un raccolto di stagione fresca nel Missouri. Di conseguenza, le piantagioni in particolare in sistemi protetti (ad es. Tunnel e serre) dall'autunno all'inizio della primavera sono altamente suscettibili a questa malattia.

Come viene gestita la goccia di lattuga?

  1. Cerca e scarta le piante infette. Le piante infette devono essere rilevate il prima possibile ed essere scartate prima che formino sclerozi. Tieni presente che una volta formati, gli sclerozi sono in grado di rimanere nel tuo terreno fino a 8-10 anni.
  2. Rimuovere e distruggere i residui del raccolto. Per quanto possibile, tutti i rifiuti e le parti di piante infette delle colture precedenti dovrebbero essere rimosse e distrutte. Evitare di gettare materiale infetto sul bordo del campo poiché potrebbe rifluire nel campo.
  3. Evita di piantare dopo altri ospiti conosciuti. La rotazione con non ospiti come piccoli grani dovrebbe essere praticata dove è fattibile. Alcune possibili colture di rotazione includono cipolla, spinaci, piccoli cereali o erbe. Altri ospiti conosciuti delle malattie da Sclerotinia includono fagioli, cavolfiori, sedano, indivia, scarola, finocchio, peperone, radicchio e pomodoro. Sui pomodori, S. sclerotiorum provoca una malattia chiamata marciume del legno. Le colture di copertura da evitare includono pisello invernale australiano, senape, facelia e veccia.
  4. Gestione dell'umidità. Gestire le irrigazioni in modo da evitare terreni eccessivamente umidi che potrebbero favorire Sclerotinia sviluppo. L'uso dell'irrigazione a goccia sotterranea può ridurre la gravità della caduta di lattuga. Livellare i campi di produzione e fornire una distribuzione uniforme dell'acqua. Inoltre, assicurati un buon drenaggio avendo letti il ​​più in alto possibile. Inondare il terreno quando il terreno non è in produzione potrebbe anche aiutare a ridurre la sopravvivenza degli sclerozi, in particolare quella di S. minore.
  5. Evitare l'affollamento delle piante. L'affollamento di piante di lattuga nel campo, nei tunnel alti o nelle serre può creare un terreno fertile per le epidemie della malattia della caduta di lattuga. L'apertura casuale dello spazio attraverso i letti durante la raccolta migliorerà la ventilazione e ridurrà significativamente il contatto pianta-pianta e quindi la diffusione della malattia. Inoltre, la lattuga piantata su letti più stretti può avere una minore incidenza di caduta rispetto alla lattuga piantata su letti larghi.
  6. Gestione dei nutrienti. Evita una crescita eccessivamente succulenta mantenendo il livello di fertilizzante il più ottimale possibile.
  7. Aratura profonda (inversione). L'inversione e l'interramento degli strati superiori del terreno mediante l'uso di aratri a versoio può fornire un controllo adeguato nei campi con bassa densità sclerotica. Alcune ricerche hanno dimostrato che gli sclerozi profondamente sepolti moriranno nel tempo o non saranno in grado di raggiungere la pianta di lattuga. Ciò si traduce in una ridotta presenza di inoculo.
  8. Fumigazione del suolo. I fumiganti del suolo sono efficaci nel ridurre l'inoculo. Tuttavia, tali trattamenti di solito non sono convenienti, a causa di a) l'alto prezzo dei fumiganti eb) la manodopera richiesta per l'applicazione dei prodotti chimici. Inoltre, le relative norme di sicurezza a causa della loro tossicità rendono molto difficile la loro fattibilità su piccola scala.
  9. Varietà resistenti. Gli sforzi di ibridazione sono in corso e non sono ancora disponibili varietà veramente resistenti. Le varietà con crescita eretta in cui le foglie sono più o meno elevate dal terreno possono sperimentare una caduta di lattuga meno grave.
  10. Controllo biologico. Conans WG® a 1-4 libbre. per acro, un prodotto approvato dall'OMRI (Organic Material Review Institute), è raccomandato per molte malattie della sclerotinia, inclusa la caduta di lattuga. È anche ampiamente usato per controllare la muffa bianca sui fagioli. Conans®, il cui principio attivo è il fungo benefico Coniothyrium minitans, viene applicato con apparecchiature a spruzzo convenzionali direttamente sulla superficie del terreno al momento della semina. Per maggiori informazioni sull'etichetta del prodotto seguire questo link http://www.cdms.net/ldat/ld5SH001.pdf. Poiché il principio attivo di Conans WG® è un organismo biologico, la sua efficacia dipende da come il prodotto viene conservato e applicato. Ha una durata di conservazione breve e quindi mantenerlo a una temperatura fresca è fondamentale. Prepara in anticipo l'area. L'efficacia dipende dalla corretta tempistica dell'applicazione, dall'umidità ottimale del suolo (un terreno troppo secco può ostacolare l'efficacia) e dalla completezza della copertura.

Fig. 6. Progetti pilota sull'uso del biofungicida Conans® WG in gallerie alte nel Missouri. A sinistra: la signora Martha O&rsquoConnor, tecnico di estensione presso la Lincoln University Cooperative Extension, sta spruzzando Conans® WG in un tunnel alto (intorno all'ora del tramonto). Al centro: lattuga in un tunnel alto con un'incidenza stimata del 25% di caduta di lattuga nell'aprile 2014. A destra: lo stesso tunnel alto dopo due applicazioni di Conans® WG (2 lb/A) piantato con lattuga nel novembre 2014.

Prima di applicare QUALSIASI prodotto, 1) leggere l'etichetta per essere sicuri che il prodotto sia etichettato per la coltura e la malattia che si intende controllare, 2) leggere e comprendere le precauzioni di sicurezza e le restrizioni di applicazione e 3) assicurarsi che il nome del marchio il prodotto è elencato nel tuo piano di sistema biologico e approvato dal tuo certificatore (coltivatori biologici).

I nomi commerciali in questa pubblicazione vengono utilizzati esclusivamente allo scopo di fornire informazioni specifiche. Tale uso nel presente documento non costituisce una garanzia o una garanzia dei prodotti citati e non significa che siano approvati ad esclusione di altri. La menzione di un prodotto proprietario non costituisce un'approvazione né implica la mancanza di efficacia di prodotti simili non menzionati. Non utilizzare nessuno dei prodotti a meno che non sia registrato per il dato raccolto nello stato.

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