E' fondamentale per l'intensificazione ecologica dell'agricoltura, poiché ne migliora le funzioni, la produzione sostenibile di colture e la resilienza agli shock e ai disturbi ambientali. Tuttavia, resta da stabilire una comprensione dettagliata dei meccanismi nelle condizioni di campo per informare le strategie di intensificazione ecologica basate sugli effetti benefici della biodiversità del suolo sulle funzioni del suolo. Questo numero speciale raccoglie tredici studi originali che indagano l'influenza della biodiversità del suolo (batteri, funghi, nematodi, collemboli, lombrichi e radici delle piante) sulle funzioni del suolo, vale a dire la trasformazione del C del suolo e il ciclo dei nutrienti, il mantenimento della struttura del suolo, la regolazione biologica dei parassiti, la regolazione dell'acqua e la mitigazione dei contaminanti metallici. Sia in condizioni di campo che di microcosmi, la maggior parte degli articoli in questo numero speciale si concentra su come le pratiche agroecologiche influenzano il nesso tra biodiversità del suolo-funzionamento del suolo e produzione sostenibile di colture (gestione del suolo/delle colture). Il numero copre in particolare l'effetto della selezione varietale e della loro diversità, la diversificazione delle colture nel tempo e nello spazio, la lavorazione ridotta e la gestione dei residui organici su periodi brevi (poche settimane) e lunghi (> 10 anni). Le intuizioni chiave hanno rivelato che l'abbondanza di specie/gruppi specifici era il principale motore delle funzioni del suolo, mentre la diversità degli organismi influenzava la multifunzionalità del suolo. Le principali lacune della ricerca evidenziate includono una limitata considerazione delle variazioni temporali (a lungo o breve termine), i collegamenti tra la regolazione dell'acqua nel suolo e la biodiversità del suolo, una migliore considerazione delle interazioni trofiche e la necessità di definire un approccio comune per misurare e modellare gli effetti concomitanti della biodiversità del suolo su più funzioni del suolo in collaborazione con gli agricoltori.
Introduzione
L'agricoltura deve affrontare diverse sfide, ad esempio: (i) aumentare la produzione agricola per soddisfare la crescente domanda globale di prodotti agricoli, (ii) produrre raccolti in modo sostenibile per preservare gli ecosistemi e le risorse naturali, (iii) intensificare la produttività delle colture per prevenire un'ulteriore conversione delle foreste in terreni agricoli, (iv) migliorare la qualità nutrizionale e la sicurezza dei prodotti per rafforzare la salute umana e (v) sequestrare il carbonio per mitigare il cambiamento climatico. L'intensificazione ecologica offre il potenziale per soddisfare queste sfide attraverso il rafforzamento dei servizi ecosistemici che dipendono da organismi "che forniscono un contributo diretto o indiretto quantificabile alla produzione agricola" (Bommarco et al. 2013 ).
Gli organismi del suolo svolgono un ruolo cruciale in questo contesto (Barrios 2007 ; FAO, ITPS, GSBI, SCBD e EC 2020 ). Influenzano le funzioni del suolo che sono essenziali per una produzione agricola sostenibile e intensificata (El Mujtar et al. 2019 ), tra cui la trasformazione del carbonio e il ciclo dei nutrienti, la formazione e il mantenimento della struttura del suolo e la regolazione biologica di parassiti e malattie delle colture (Kibblewhite et al. 2008 ). La biota del suolo è notevolmente ricca e diversificata, coprendo diversi ordini di grandezza in termini di dimensioni corporee e svolgendo un ruolo chiave nel funzionamento del suolo (Orgiazzi et al. 2016 ). I microrganismi, vale a dire batteri e funghi, costituiscono la base della rete alimentare del suolo e sono essenziali per la mineralizzazione dei composti organici (Swift et al. 1979 ). Inoltre, alcuni microrganismi simbiotici, specializzati nell'acquisizione di nutrienti N o P, migliorano la nutrizione delle piante (ad esempio funghi micorrizici, batteri azotofissatori). I microbivori, come protisti, nematodi e microartropodi, rappresentano livelli trofici più elevati nella rete alimentare e sono essenziali per il riciclaggio dei nutrienti con il cosiddetto "ciclo microbico" (Clarholm 1981 , 2005 ). Gli organismi del suolo e la loro diversità sono importanti anche per la regolazione biologica di alcuni patogeni delle piante (ad esempio, nati nel suolo; Schlatter et al. 2017 ), e alcuni organismi modificano notevolmente la struttura del suolo come ingegneri dell'ecosistema, modificando sostanzialmente l'attività e le funzioni di altri organismi (Lavelle et al. 2020 ). Di conseguenza, la biodiversità del suolo è stata a lungo identificata come un potente motore interno dell'agricoltura ecologicamente intensificata (Giller et al. 1997 ; Tittonell 2014 ).
Mentre la teoria generale è ben consolidata (nonostante alcuni problemi metodologici rimanenti nel monitoraggio accurato della biodiversità del suolo in modo completo), una comprensione dettagliata dei meccanismi nelle condizioni di campo per definire strategie di intensificazione ecologica basate sugli effetti benefici della biodiversità del suolo deve ancora essere stabilita per molti agroecosistemi. Questo numero speciale raccoglie tredici articoli che esplorano come la biodiversità del suolo può essere sfruttata per l'intensificazione ecologica dell'agricoltura (Fig. 1 ). La maggior parte degli articoli si concentra su come le pratiche agroecologiche influenzano il nesso tra biodiversità del suolo-funzionamento del suolo e produzione agricola sostenibile (gestione del suolo/delle colture). Il numero riguarda l'effetto della selezione varietale (Merloti et al. 2023 ; Wang et al. 2023a ; questo numero) e la loro diversità (Taschen et al. 2024 ; questo numero), la diversificazione delle colture nel tempo (ad esempio rotazioni; Merloti et al. 2023 ; questo numero) e nello spazio (co-cropping; Wang et al. 2023a ; Zhang et al. 2023 ; questo numero), la gestione dei residui organici (Kouakou et al. 2023 ; questo numero) e gli effetti abiotici della pacciamatura con film plastico/tela di canapa (Jacquiod et al. 2024 ; questo numero). Affronta inoltre il tema del suolo contaminato da metalli e valuta il ruolo della biodiversità del suolo e del co-cropping per favorire la bonifica del suolo e una produzione agricola sicura (Zhang et al. 2023 ; questo numero). Diversi articoli descrivono manipolazioni dirette di organismi del suolo in microcosmi come metodo per decifrare i meccanismi che promuovono la crescita delle piante (Wang et al. 2023a ; Zhang et al. 2023 ; Mukai et al. 2022 ; questo numero). Sono stati inoltre studiati gli effetti ereditari a lungo termine di pratiche agroecologiche consolidate come la lavorazione conservativa (Duchene et al. 2023 ; questo numero) o l'agricoltura conservativa (Dulaurent et al. 2023 ; questo numero) e l'agricoltura biologica (Khatri et al. 2023 ; questo numero). Infine, viene presentato l'effetto delle pratiche agricole convenzionali sulla biodiversità del suolo e sul funzionamento del suolo (Hei et al. 2023 ; Wang et al. 2023b ; questo numero), in particolare lungo un gradiente di intensificazione (Jia et al. 2022 ; questo numero) e/o in confronto con le pratiche agroecologiche (Khatri et al. 2023 ; questo numero).
Riassunto grafico del numero speciale sulla biodiversità del suolo come base fondamentale dell'intensificazione ecologica per un'agricoltura sostenibile
Questo numero fornisce una raccolta unica di studi empirici sull'effetto delle pratiche agroecologiche sulla biodiversità del suolo e sui loro legami con il funzionamento del suolo e i parametri agronomici. La quantificazione sistematica delle funzioni del suolo, delle prestazioni delle colture e della biodiversità del suolo consente di svelare i meccanismi attraverso i quali la biota del suolo promuove una produzione agricola sostenibile. La maggior parte degli studi in questo numero si concentra su strati di suolo poco profondi, da 0 a 10 cm di profondità (a volte fino a 30 cm), e valuta gli effetti su periodi che vanno da poche settimane a diversi anni. Dieci studi sono stati condotti in condizioni di campo e tre come studi di microcosmi, che complessivamente hanno coperto diverse regioni pedoclimatiche, dalle aree temperate a quelle tropicali e mediterranee.
In questo editoriale, forniamo una panoramica di come le pratiche agroecologiche modulano i meccanismi che collegano la biodiversità del suolo e il funzionamento del suolo, e di come ciò possa influenzare la produzione agricola sostenibile. Le funzioni del suolo prioritarie sono adattate dalla classificazione di Kibblewhite et al. ( 2008 ) evidenziando tre gruppi principali di funzioni del suolo che sono essenziali per l'agricoltura sostenibile; vale a dire (i) trasformazione del C e riciclaggio dei nutrienti, (ii) mantenimento della struttura del suolo e (iii) regolazione dei parassiti biologici. Abbiamo anche preso in considerazione le funzioni di regolazione dell'acqua e mitigazione della contaminazione da metalli che sono state affrontate in alcuni articoli. Quindi, offriamo un'analisi critica degli attuali approcci agroecologici e scientifici e delle lacune rimanenti per far progredire il campo dell'intensificazione ecologica del suolo.
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