Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2860
Title: Role of natural microbial communities in soil remediation
Other Titles: Ruolo delle comunità microbiche del suolo nel recupero di suoli degradati
Authors: Di Lenola, Martina
Keywords: Soil biodiversity;Organic matter depletion;PCBs contaminated soil;Phytoassisted bioremediation;Biodiversità del suolo;Perdita di sostanza organica;Contaminazione da PCB;Biorimedio fitoassistito;AGR/05
Issue Date: 13-Jul-2015
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca. 27. ciclo
Abstract: 
Soil degradation is defined as a change in the soil health status resulting in a diminished capacity of the ecosystem to provide goods and services for its beneficiaries. Soil degradation is responsible for soil biodiversity loss and in turn for many ecosystem functions disappearance. Many of the functions performed by soil organisms and in particular by microorganisms can provide essential ecosystem services to human society. Most of the species in soil are microorganisms (mainly bacteria and fungi) which are considered the chemical engineers of the soil, responsible for the decomposition of plant organic matter into nutrients readily available for plants, promoting soil fertility and plant productivity. Moreover, they have a key role in soil remediation both in the bulk soil (bioremediation) and in the rhizosphere (Plant-assisted bioremediation). Different threats can act directly on soil biodiversity (e.g. chemical pollution) or indirectly, through one of the soil degradation processes (e.g. land-use change can affect soil biodiversity by favoring erosion). Soil degradation can alter plant productivity, soil resilience and resistance capacity.
Mitigation is intervention intended to reduce ongoing degradation. This comes in at a stage when degradation has already begun and the main aim is to halt further degradation and to start improving resources and their functions. The addition of organic matter, through animal or biosolid waste composted, and the restoration of vegetation are suitable strategies to recover and to improve soil condition by erosion and/or contamination. Compost and plant presence can act directly and indirectly to increase microbial diversity and to promote microbial activity and contaminant degradation.
In this study we analyzed the role of autochthonous microbial communities in recovering two kinds of degraded soils after applying compost from different sources and/or planting two different species for different purposes (e.g. R. officinalis for improving soil carbon content and M. sativa for PCB degradation). The experimental studies were performed in laboratory microcosms using samples from an agricultural soil degraded with a low organic matter content, and samples from an area chronically contaminated by persistent organic compounds (polychlorinated biphenyls, PCB).
The results of the two recovery strategies applied in this work show how the simultaneous application of compost and plant can improve the overall soil quality, promoting the structure and functioning of soil microbial communities and their capability to improve soil quality in terms both of increasing in nutrients and in contaminant decreasing.

I fenomeni di degrado del suolo possono essere definiti come cambiamenti nello stato di salute del suolo risultanti in una riduzione della capacità dell'ecosistema di fornire beni e servizi. I fenomeni di degrado sono i principali responsabile della perdita di biodiversità del suolo e di conseguenza della scomparsa delle funzioni ecosistemiche da esso fornite. Diverse sono le minacce che possono ridurre la biodiversità del suolo sia direttamente (ad esempio attraverso la contaminazione) che indirettamente, attraverso uno dei processi di degrado del suolo (quali ad esempio cambiamenti nell’ utilizzo del suolo che portano all'erosione). Alla base di tutti i servizi ecosistemi ci sono i microorganismi del suolo, in grado di fornire servizi di supporto e essenziali per la vita.
Le strategie di recupero sono interventi destinati a ridurre i fenomeni di degrado. Questo può avvenire quando fenomeni di degrado sono già in atto e l'obiettivo principale è quello di arrestare l'ulteriore degrado e di cominciare a migliorarne le qualità. L'aggiunta di materia organica, proveniente da escrementi animali o da rifiuti solidi urbani, e il ripristino o l’impianto di vegetazione, sono delle potenziali strategie per il ripristino ed il miglioramento delle condizioni del suolo. Ciò avviene non solo in modo diretto attraverso i benefici immediati forniti sia dalla pianta che dal compost ma soprattutto grazie al miglioramento della struttura e funzione delle comunità microbiche del suolo, nonché all’incremento della loro biodiversità.
Il principale obiettivo di questa attività di ricerca è stato quello di studiare il ruolo delle comunità microbiche autoctone nel recuperare suoli degradati tramite l’applicazione di compost di diversa origine e l’introduzione di specie vegetali selezionate ad hoc (R. officinalis per il suolo a basso contenuto di sostanza organica e M. sativa per il suolo contaminato da PCB).
Gli studi sperimentali sono stati effettuati in microcosmi di laboratorio utilizzando campioni provenienti da un suolo agrario degradato per basso contenuto di sostanza organica e da un’area contaminata da composti organici persistenti (Policlorobifenili, PCB).
I risultati delle due strategie di recupero proposte in questo lavoro mostrano come l'applicazione simultanea di compost e di specifiche specie vegetali sia in grado di migliorare la qualità del suolo, promuovendo le migliori condizioni per le comunità microbiche in esso presenti e quindi favorendone sia l’attività che le loro capacità di fornire funzioni ecosistemiche chiave quali il ciclo dei nutrienti e la decontaminazione.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecologia forestale
URI: http://hdl.handle.net/2067/2860
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