Vermicompostaggio e compost: Cristina Macci, ISE-CNR, Pisa potenzialità e vantaggi a confronto 1.

Vermicompostaggio e compost:

Cristina Macci, ISE-CNR, Pisa

potenzialità e vantaggi a confronto

1

Qualità e funzionalità del suolo

Tecniche ecologiche per il recupero di suoli stressati

Bioindicatori per valutare la degradazione del suolo

Bioremediation di sedimenti contaminati

Fitodepurazone delle acque reflue

Valorizzazione di residui organici (parte organica RSU, residui della spremitura delle olive, fanghi biologici) tramite tecnologie biologiche

Centro Nazionale delle Ricerche (CNR), Istituto per lo studio degli Ecosistemi (ISE),

Pisa

Ceccanti, G. Masciandaro : group coordinators C. Macci, S. Doni, E. Peruzzi : researchers R. Iannelli: Engineer at University of Pisa

2

Pubblicazioni

• Macci C., Masciandaro G., Ceccanti B. (2010). Vermicomposting of olive oil mill wastewaters. Waste Management and Research. vol 28, 738-747.

• Masciandaro G., Macci C., Doni S., Ceccanti B. (2010). Use of earthworms (Eisenia fetida) to reduce phytotoxicity and promote humification of pre-composted olive oil mill wastewater. J. Sci. Food Agr. 90, 1879-1885

• Masciandaro G., Bianchi V., Macci C., Doni S., Ceccanti B., Iannelli R. (2010). Potential of on-site vermicomposting of sewage sludge in soil quality improvement. Desalination and Water Treatment, 23, 123-128.

• Grazia Masciandaro, Veronica Bianchi, Cristina Macci, Eleonora Peruzzi, Serena Doni, Brunello Ceccanti, Renato Iannelli (2010). Ecological and Agronomical Perspectives of Vermicompost Utilization in Mediterranean Agro-ecosystems. Dynamic Soil, Dynamic Plant 4: 76-82

• Masciandaro G., Ceccanti B., Ronchi V. and Bauer C. (2000). Kinetic parameters of dehydrogenase in the assessment of the response of soil to vermicompost and inorganic fertilisers. Biology and Fertility of Soils, 32, 479-483.

• Masciandaro G., Ceccanti B. and Garcia C. (2000). “In situ” vermicomposting of biological sludges and impacts on soil quality. Soil Biology & Biochemistry, 32, 1015-1024.

3

• Benitez E., Nogales R., Elvira C., Masciandaro G. and Ceccanti B. (1999). Enzyme and Earthworm activities during vermicomposting of carbaryl treated sewage sludge. Journal of Environmental Quality, vol. 28, No. 4, 1099-1104.

• Ceccanti B. and Masciandaro G. (1999). Researchers study vermicomposting of municipal and papermill sludges. Biocycle, vol. 40, No. 6, pag. 71-72.

• Masciandaro G., Ceccanti B. e Garcia C. (1997). Soil agro-ecological management: fertirrigation and vermicompost treatments. Bioresource Technology, 59, 199-206

• Masciandaro G., Macci C., Doni S. Peruzzi E., Bianchi V., Iannelli R., Ceccanti B. (2010). Ecological perspectives of vermicompost utilization in Mediterranean agro-ecosystems.

4

Tecniche biologiche di stabilizzazione della sostanza organica

• Compostaggio:

processo bio-ossidativo controllato, ad opera di microrganismi, richiedente substrati organici eterogenei solidi

• Vermicompostaggio: processo di stabilizzazione del materiale organico mediante bio-ossidazione ad opera dei lombrichi e dei microrganismi aerobi e anaerobi facoltativi presenti nel tratto intestinale dei lombrichi

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1. Una valida soluzione per il recupero e la valorizzazione dei residui di natura organica (RSU, attività agro-industriali, rifiuti di origine animale, vegetale 152/2006 s.m.i, 75/2010)

2. Permette di ottenere un prodotto stabile e sicuro in termini di fitotossicità che libera i nutrienti (i.e. azoto organico) in modo graduale, equilibrato e costante, evitando contemporaneamente, i pericoli di dilavamento ed inquinamento delle falde acquifere

3. Permette di ottenere un ammendante compostato di ottima qualità, prezioso per l’impiego agronomico soprattutto in terreni a basso tenore di sostanza organica, con conseguente aumento della fertilità e miglioramento delle caratteristiche fisiche del terreno

conviene all’ambiente

conviene al nostro terreno conviene all’economia

Perché il compost/vermicompost

6

7

La sostanza organica nel terreno, pur

rappresentando una percentuale molto bassa (2-4% in peso del suolo), costituisce l’elemento fondamentale della fertilità agronomica, cioè la

migliore condizione per ospitare la vita vegetale. E’ costituita da residui di piante (es. foglie e rami

secchi), animali, microorganismi e dai loro prodotti di trasformazione.

La sostanza organica, se ben umificata, contribuisce al miglioramento delle proprietà biologiche, fisiche e chimiche di un terreno.

Funzioni della sostanza organica

La sostanza organica è la vera e propria energia del terreno

Sostanza organica

Sostanze non umiche: costituite da molecole ben conosciute come aminoacidi, carboidrati e lipidi,

rappresentano la componente labile e quindi più prontamente metabolizzabile

dai microrganismi

Sostanze umiche: costituite da molecole ad alto peso molecolare, di natura polifenolica e policarbossilica.

Rappresentano la componente più stabile della sostanza organica. Sono

formate da tre componenti: Acidi umici, Acidi fulvici, Umina

Sostanza organica

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Compost/Vermicompost

Residui vegetali e di lavorazione agricole (sanse borlande, stocchi, colletti...)

Sottoprodotti lavorazione del legno

Scarti alimentari domestici e da produzioni agro-industriali

Scarti organici da rifiuti solidi urbani indifferenziati (RSU)

Deiezioni animali (letami e liquami)

Fanghi di depurazione

9

10

Compostaggio

• Processo aerobico di decomposizione biologica della sostanza organica

• Condizioni controllate

• Prodotto biologicamente stabile

• Elevato grado di evoluzione della sostanza organica

• Microrganismi

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Processo compostaggio

• Fase 1: Mineralizzazione (o biossidazione)

• Degradazione della sostanza organica più fermentescibile

(sostanze a struttura semplice quali zuccheri, acidi, amino-acidi, ecc.)

• Attività microbicaproduzione di calore CO2, H2O

• Igienizzazione (60 - 70°C)

• Prodotto organico parzialmente trasformato e stabilizzato

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• Fase 2: Umificazione (o maturazione)

• Condizioni meno ossidative anche se sempre aerobiche

• Formazione delle sostanze umiche

• Degradazione dei composti fitotossici

Processo compostaggio

Un’alternativa:Vermicompostaggio

Il lombrico e la microflora del suo apparato digerente degradano qualsiasi materiale organico in decomposizione riducendone il volume del 40-50% in circa 3-4 mesi in condizioni ottimali di vita (consumano cibo ogni giorno pari a metà del loro peso). Il prodotto finale della degradazione é chiamato casting, humus da lombrico o vermicompost.

Processo di stabilizzazione del materiale organico mediante bio-ossidazione ad opera dei lombrichi e dei microrganismi aerobi e anaerobi facoltativi presenti nel tratto intestinale dei lombrichi che converte la biomassa organica in un composto di più fine pezzatura, omogeneo, umificato e microbiologicamente attivo (compostaggio a freddo)

Azione dei lombrichi

Casting o humus da lombrico Casting o humus da lombrico

Microrganismi e Enzimi

• Rivoltamento e aerazione del substrato organico in decomposizione

• Formazione di gallerie• Rilascio di proteine enzimatiche per la

degradazione dei composti organici• Mineralizzazione della materia organica

mediante un processo combinato aerobico-anaerobico

• Arricchimento di sostanze metaboliche• Stimolazione dei microrganismi• Monitoraggio continuo della tossicità del

materiale

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E’ un ammendante organico ricco di elementi nutritivi prontamente disponibili definito anche “Black Gold” per i suoi

preziosi e duraturi effetti sulla crescita delle piante e sulla struttura del terreno.

Ricchezza della microflora batterica e fungina, sia a livello quantitativo che di diversità biologica

Elevato contenuto in enzimi ed ormoni: effetto positivo sulla crescita delle piante

Vermicompost

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Capacità di aumentare fino al 50% la sostanza organica nel terreno

L’humus di lombrico inoltre rende migliore la struttura del terreno ed è in grado di aumentare notevolmente (fino a 20 volte) la capacità di trattenere l’umidità, diminuendo così la richiesta di acqua della pianta!

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Eisenia fetidalombrico rosso,

lombrico da compost, lombrico da letame

Anellide appartenente alla sottoclasse oligocheta Ermafroditi insufficienti. Possono riprodursi asessualmente

rigenerando le parti mancanti nel caso in cui il corpo venga spezzato in varie parti.

Cocoons:uovo fecondato

Clitello

3-6 settimane dopo essere depositato: 1-7 lombrichi Entro 6 settimane dalla schiusa i lombrichi sono in grado di riprodursi

SofferenzaSofferenza

Condizioni di sopravvivenza

pH 6-8Umidità 50-70%Temperatura 15-30°C

Altrimenti in condizioni critiche

Specie più adatta al processo di vermicompostaggio

Prolificità voracità adattamento range di temperature ampio

Eisenia fetida

18

Fattori limitanti per la crescita della popolazione sono fonte di cibo, temperatura, pH, umidità, rapporto C/N

Studio Vigo

Fenologia

• Quiescenza: i lombrichi si ammasso in gruppi compatti, subendo una forte riduzione del contenuto idrico corporeo, ed è riconducibile a tre differenti tipi di situazioni ambientali :

• Abbassamento della temperatura anche a 2-4°C• Disidratazione• Tossicità

Eisenia foetidaDiapausa: I lombrichi, dopo aver svuotato il tubo digerente si appallottolano su sé stessi. In tale periodo di drastica riduzione delle attività individuali, i lombrichi perdono peso ma non si disidratano

19

20

Eisenia fetida

Resistente contaminazione inorganica, (efficienti accumulatori di metalli), mentre sono fortemente sensibili

all'azione di numerosi tipi di pesticidi.

indicatori biologici

“Nella storia del mondo i vermi hanno svolto un ruolo più importante di quanto molti possano di primo

acchito supporre” (Charles Darwin 1881)

VANTAGGI

Bassi costiTempi più brevi (3-6 mesi)Non necessita di

rivoltamento meccanicoNon necessita

dell’intervento dell’uomoFornisce un prodotto

inodore, umificato, stabilizzato, ricco di nutrienti, enzimi e sostanze ad azione fito-ormonale

SVANTAGGI

Assicurare un periodo di adattamento dei lombrichi

Garantire le condizioni per la sopravvivenza dei lombrichi

Maggiori spaziNecessità di allontanare

lombrichi

Perché il vermicompostaggio

21

Vermicompostiere

22

Casi studio: Processi di vermicompostaggio

Applicazione al suolo del vermicompost

Compostaggio e vermicompostaggio delle acque di vegetazione e sansa:

1.Confronto delle 2 tecnologie biologiche in esperimenti di laboratorio2.Trasferimento della miglior tecnologia in esperimento pilota di campo e applicazione del prodotto in agricoltura

Vermicompostaggio di fanghi civili (aerobi) e di cartiera (anaerobi):1. Fattibilità del vermicompostaggio2. Applicazione del vermicompost al suolo

24

1.Confronto delle 2 tecnologie biologiche in esperimenti di laboratorio

1.Confronto delle 2 tecnologie biologiche in esperimenti di laboratorio

Compostaggio e vermicompostaggio delle acque di vegetazione e della

sansa

25

Acque di Vegetazione (AV) e SansaAcque di Vegetazione (AV) e Sansa

Prodotte ogni anno in gran quantità durante la campagna olearia (In Italia circa 2 milioni di tonnellate per anno), quindi in un periodo di tempo molto ristretto (n°574/96)

Maleodoranti pH acido Elevato contenuto in

sostanza organica, acidi grassi volatili e polifenoli

Potere antimicrobico e azione fitotossica

AV Sansa

Elevato contenuto in sostanza umiche e polifenoli

Azione fitotossica nei confronti della germinazione e della crescita delle piante

26Tecniche di stabilizzazione della sostanza organica:

Compostaggio e Vermicompostaggio

AV fatte assorbire su paglia e trucioli (per 7 giorni)

compost

Sansa

compost

compostvermicompost

21 giorni

vermicompost compost

110 giorni

vermicompost

compost

Introdotti 30 lombrichi

Schema riassuntivo dell’esperimento (*dopo 65 giorni al vermicompost con la sansa è stato aggiunto del compost con le A.V.)

Introdotti 20 lombrichi

110 giorni

vermicompost compost

vermicompost

65 giorni*

27

Parametri chimici : • pH; • Conducibilità; • Azoto ammoniacale; • Azoto totale; • Carbonio totale; • Carbonio idrosolubile; • Carbonio estraibile extracellulare; • Carbonio estraibile totale; • Acidi umici e acidi fulvici; • Fenoli; • Fosforo totale

Parametri biologici : • Analisi della biomassa dei lombrichi; • Test di germinazione

Analisi effettuate

Per valutare il livello di maturità del compost e del vermicompost. L’evoluzione del processo di degradazione e

stabilizzazione della sostanza organica

Parametri biochimici : • Deidrogenasi; • b-glucosidasi; • Fosfatasi; • Proteasi-BAA; • Ureasi

28

Gli enzimi sono proteine che consentono alle reazioni di procedere ad una maggiore velocità riducendo l’energia di attivazione della reazione:

Definizione di enzimaDefinizione di enzima

Gli enzimi possono essere presenti come:

Enzimi liberi (Esoenzimi)

Enzimi citoplasmatici o periplasmatici (Endoenzimi) Enzimi costitutivi

Usati frequentemente nelle cellule – sempre presenti

Enzimi inducibili

Presenti nel codice genetico– sintetizzati solo quando necessario

Tipi di enzimiTipi di enzimi

Sono i catalizzatori biologici di molte reazioni metaboliche e sono parte integrante del ciclo dei principali nutrienti

Enzimi idrolitici ed il ciclo degli elementi

Enzima Substrato Ciclo

b-glucosidasi

cellulosa C

FosfatasiEsteri fosforici

P

Ureasi ureaN

Proteasi proteineLa diversità funzionale dipende da molteplici reazioni metaboliche e interazioni microbiche, pertanto è

necessario determinare simultaneamente molteplici attività per

un adeguato monitoraggio.

Contemporaneamente alla determinazione dell’attività enzimatica

risulta significativo valutare anche indici biologici aspecifici come L’ATP, la RESPIRAZIONE MICROBICA e

l’ATTIVITA’ OSSIDO-REDUTTASICA TOTALE

30

Attività deidrogenasica

R-H2 + NAD+ NADH + R + H+

L’ attività di questo enzima è direttamente proporzionale all’attività e alla quantità di microorganismi non fotosintetici

del suolo.

La deidrogenasi è un enzima chiave della respirazione microbica ed ha un ruolo importante nella produzione di energia per i microorganismi

NADH DeidrogenasiCatalizza l’ossidazione dei composti organici con separazione di due atomi di idrogeno che sono trasferiti alla molecola di NAD+

Mineralizzazione del carbonio e sequestro del carbonio/condensazione:

L’enzima b-glucosidasi catalizza lo step finale limitante della degradazione della cellulosa

b-glucosidasi

O

CH2OH

OH

OH

OH

OH

O OH

OH

CH2OH

OB-glucosidasi

O

CH2OH

OH

OH

OH

D-glucosioCellobiosio

2OH

H2O

Fosfatasi

• Enzima extracellulare o periplasmatico

• Prodotto da quasi tutti gli organismi

• Responsabile del rilascio di fosfato inorganico solubile a partire dalle molecole

organiche con produzione di energia (catalizza idrolisi di esteri fosforici)Il fosforo (P) è essenziale per il metabolismo e la crescita delle piante e viene

catturato dalle radici solo nella forma inorganica

R-O-PO32- + H2O R-O-H + HO-PO3

2-

32

proteina

enzima proteasi-BAA

monomero (amminoacido)peptide

Proteasi giocano un ruolo importante

nel turnover dell’azoto (N) Catalizzano l’idrolisi delle proteine in peptidi e di questi in amminoacidiSono principalmente extracellulari, infatti l’attacco idrolitico di composti ad alto peso molecolare avviene all’esterno della cellula microbica con produzione di piccoli peptidi e amminoacidi che vengono assorbiti dai microorganismi

Ureasi

NH2CNH2 CO2 + 2NH3H2O

OUreasiEnzima extracellulare prodotto dai

microrganismi. Catalizza l’idrolisi dell’urea ad ammoniaca ed anidride carbonica

33

RISULTATI RISULTATI

34

Test di germinazione

35

AV tal quali (al 100%, al 75%, al 50% e al 25%) e sugli estratti acquosi (1:10) dei campioni di compost e vermicompost prelevati alla fine dei processi

Test di germinazione

36

0

50

100

150

200

250

IG %

24 48 72

ore

AV 100%

AV 75%

AV 50%

AV 25%

AVC

AVVC

SC

SVC

letale

AVVCnumero lombrichi

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70

nu

me

ro

0102030405060708090

lombrichi totali lombrichi clitellati lombrichi non clitellati

SVCpeso lombrichi

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70

gram

mi

0

2

4

6

8

10

12

Numero e peso dei lombrichi: monitoraggio continuo

AVVCpeso lombrichi

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70

gram

mi

02468

101214161820

SVCnumero lombrichi

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70

num

ero

0

50

100

150

200

250

300

37

• Azoto • Carbonio

L’attività del lombrico si nota dal confronto fra il compost e il vermicompost, in cui si rilevano

concentrazioni maggiori di nutrienti azotati (Azoto totale N-tot, ammoniaca-NH3)

38

AVC AVVC

Giorni Ng/kg

N-NH3

mg/gC-totale

g/kgC-idros.

g/kgN

g/kgN-NH3

mg/gC-totale

g/kgC-idros.

gk/g

0 13.2 0.2 627 48 379 2 27.9 2.1 13.2 0.2 627 48 379 2 27.9 2.1

110 14.1 48 514 26 280 2 17.3 1.1 19.8 0.1 970 51 244 23 35.2 12.7

SC SVC

Giorni Ng/kg

N-NH3

mg/gC-totale

g/kgC-idros.

g/kgN

g/kgN-NH3

mg/gC-totale

g/kgC-idros.

g/kg

0 23.1 0.3 76.9 46 421 36 7.3 1.3 23.1 0.3 76.9 54 421 36 7.31.3

110 20.6 0.1 189 2.7 454 26 4.22.4 20.1 0.1 353 1.1 414 4 7.3 5.8

AVCC-estraibile, acidi fulvici e acidi umici

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120

g/g

0

20000

40000

60000

80000

100000

SCC-estraibile, acidi fulvici, acidi umici

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120

g/g

0

5000

10000

15000

20000

25000

Carbonio estraibile totale, acidi fulvici e acidi umici

Ac. fulvici C-estr. tot. Ac. umici

SVCC-estraibile, acidi fulvici, acidi umici

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120

g/g

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

AVVCC-estraibile, acidi fulvici, acidi umici

giorni

0 20 40 60 80 100 120

g/g

0

20000

40000

60000

80000

100000

mg

/g

Attività enzimatiche analizzate:

Attività ossidoreduttasica:

• Deidrogenasi

Attività idrolasica:

• b-glucosidasi

• Fosfatasi

• Proteasi

• Ureasi40

Deidrogenasi (mgINTF/g*h) C-idrosolubile (%) Deidr/C-idros

Deidrogenasi e carbonio idrosolubile SCDeidrogenasi e C-idrosolubile

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70 80 901001101200

50

100

150

200

250

0,00,20,40,60,81,01,21,4

AVCDeidrogenasi e C-idrosolubile

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70 80 901001101200

20406080

100120140

0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,5

AVVCDeidrogenasi e C-idrosolubile

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70 80 901001101200

20

40

60

80

100

120

140

0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,5

SVCDeidrogenasi e C-idrosolubile

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70 80 901001101200

20406080

100120140160180

0,00,20,40,60,81,01,21,4

41

b-glucosidasi, fosfatasi, proteasi e ureasi AVCEnzimi totali

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120

Atti

vità

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Atti

vità

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

b-glucosidasi Proteasi Ureasi Fosfatasi

SCEnzimi totali

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120

Atti

vità

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Atti

vità

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

AVVCEnzimi totali

giorni

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120

Atti

vità

0100020003000400050006000

Atti

vità

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

SVCEnzimi totali

giorni

0 102030405060708090100110120

Att

ività

0500

100015002000250030003500

Att

ività

0

2000

4000

6000

8000

10000

42

Vermicompost A.V.

Compost A.V.

Vermicompost sansa

Compost sansa

43

Conclusioni

La degradazione della sostanza organica può essere studiata attraverso l’evoluzione delle attività enzimatiche legate alla biomassa microbica (alti valori iniziali e poi stabilizzazione)Il test di germinazione ha evidenziato che prodotti fitotossici come le A.V., dopo processi di compostaggio e vermicompostaggio perdono la tossicità e anzi sono in grado di stimolare la germinazione e la crescita delle piante.

I residui della lavorazione delle olive possono essere sottoposti a una forma di stabilizzazione della sostanza organica attraverso processi di compostaggio e vermicompostaggio.Si è ottenuto un prodotto con aumentata concentrazione di azoto ammoniacale, una maggiore quantità di carbonio idrosolubile (soprattutto Vc e con Av), ottimale rapporto C/N (parametri rientrano nella normativa).

2.Trasferimento della miglior tecnologia in esperimento pilota di campo e applicazione

del prodotto in agricoltura

2.Trasferimento della miglior tecnologia in esperimento pilota di campo e applicazione

del prodotto in agricoltura

Compostaggio e vermicompostaggio delle acque di vegetazione e della

sansa

46

Obiettivo della sperimentazioneObiettivo della

sperimentazione

progetto di collaborazione tra l’ISTITUTO PER LO STUDIO DEGLI ECOSISTEMI (CNR Pisa) e il COMUNE DI SAN GIULIANO TERME (Pisa) per il RECUPERO-RICICLO DELLE ACQUE DI VEGETAZIONE

Confrontare gli effetti sulla biomassa vegetale e sulla qualità del suolo del

VERMICOMPOST ottenuto da AV con quelli derivanti da un COMPOST convenzionale

preparato dalla frazione organica RSU

47

Assorbimento AV su materiale ligno-cellulosico (1:1 v/v)

Aggiunta di lombrichi 5kg m3

Processo di vermicopostaggio condotto per 6 mesi

3 Settimane

Vermicompost

Eisenia fetida

Vermicompost AVVermicompost AV

48

AV 1 mese di stoccaggio in vasche (n°574/1996)

Parametri Vermicompost Compost

pH 7,7±0,4 7,7±0,5

CE (mS/cm) 0,76±0,10 0,44±0,08

N totale (%) 1,5±0,003 1,12±0,035

C organico totale (%) 29,7±0,7 25,3±0,3

Sostanza Organica (%) 51,2±1.2 43,6±0,52

C/N 19,8±2,1 22,6±0,7

Nitrati (g/g ss) 2564±178 432±26

Ammoniaca (g/g ss) 6,1±0,3 13,5±1,7

C idrosolubile (g/g ss) 2237±30 2457±38

C umico (g/g ss) 78314±3767 53676±3221

Acidi Umici (g/g ss) 774±38 18536±1483

Acidi Fulvici (g/g ss) 53039±3713 35140±3757

Cloruri (g/g ss) 40±3 143±8,58

Fosfati (g/g ss) 678±41 68±4,1

Solfati (g/g ss) 51±3,6 276±22

N/O 0,8±0,06 1,0±0,08

B/E3 0,7±0,04 1,1±0,1

AL/AR 0,4±0,03 0,5±0,0

IG (%) 80±6,4 79±7,10

Deidrogenasi tot. (g INTF/g ss*h) 3,8±0,21 4,5±0,07

-glucosidasi tot. (g PNG/g ss*h) 1087±45 183±7

Ureasi tot. (g NH3/g ss*h) 115±10,35 88±6,16

Fosfatasi tot. (g PNF/g ss*h ) 1471±133 355±40

Proteasi tot. (g NH3/g ss *h) 58±3,48 26±1,82

Caratteristiche degli ammendantiCaratteristiche degli ammendanti

Trattamenti: 225kgN/ha

• Compost Convenzionale derivante dalla frazione organica RSU 200qli/ha• Vermicompost da AV: 150qli/ha

Specie ortive:

Cichorium intybus L. var. foliosum (cicoria verde da foglia)

Brassica oleracea L. var. botrytis (cavolfiore,varietà pisana)

Azienda agricola biologica Bonamici San Giuliano Terme (Pisa)

Allium porrum L. (porro, gigante d’inverno)

50

Schema di lavoroSchema di lavoro

Dopo quattro mesi prelievo del terreno e della biomassa

Controllo Vermicompost Compost

Ogni parcella 2mx1m

Sperimentazione condotta in triplo

51

AnalisiAnalisi

Sulla pianta: BiomassaBiomassa

ChimiciChimici• carbonio totale• azoto totale• carbonio idrosolubile• carbonio umico• nitrati• ammoniaca

• deidrogenasi • -glucosidasi• proteasi • ureasi• fosfatasi

BiohimiciBiohimici

• pirolisi-gas cromatografia

Chimico-strutturaliChimico-strutturali

• Analisi delle componenti principali

StatisticaStatistica

Sul terreno:

53

RISULTATI RISULTATI

54


0

10

20

30

40

50

A. porrum C. intybus B. olreacea

g N

O3- /g

s.s

.

Nitrati

0

5

10

15

20

A. porrum C. intybus B. oleracea

C/N

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0


g N

H3/g

s.s

.

Ammoniaca

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20


% N

Azoto Totale

Risultati sul terreno

55

0

150

300

450

600

750

900


g P

NF

/g s

.s.*

h

Fosfatasi

0

15

30

45

60


gN

H3/

g s

.s.*

h

Ureasi

0

10

20

30

40

50


gN

H3/g

s.s

.*h

Proteasi-BAA

0

80

160

240

320

400


g P

NF

/g s

.s.*

h

-Glucosidasi


56

Pirolisi gas-cromatografia

0

0,4

0,8

1,2

O/N B/E3 AL/Ar

Controllo vermicompost compost

Indice di mineralizzazione Indice di umificazione Alifatici/Aromatici

Analisi chimico-strutturali


57


Biomassa Fresca

0

1500

3000

4500

6000

7500


g PF

58

Conclusioni

Inoltre, anche dal punto di vista agronomico, il vermicompost è risultato una valida alternativa al compost tradizionale.

Questo trattamento è risultato in grado di attivare il ciclo degli elementi nutritivi (aumento delle attività idrolasiche) e di stimolare la biomassa microbica (aumento dell’attività deidrogenasica) del terreno.

Il vermicompost da AV, pur essendo prodotto da una matrice ad elevato carico organico inquinante e con proprietà fitotossiche, è risultato in grado, nel periodo del ciclo produttivo delle specie orticole utilizzate nella sperimentazione, di migliorare la qualità e la fertilità del suolo (aumento C, N).

59

Vermicompostaggio di fanghi civili (aerobi) e di cartiera (anaerobi)

1. Fattibilità del vermicompostaggio2. Applicazione del vermicompost al suolo

60


1.Fattibilità del vermicompostaggio

61

Fattibilità vermicompostaggio

• Diverse miscele 1 fango aerobio (AR) e 1 fango anaerobico (AN)

• 0% (100% AR-0% AN); 25%; 50; 100% (0%AR-100%AN)

• Lombrichi: 5Kg m3

Fango AR 1 AN

SST % 22.7 25.6

SSV% 37.5 39.5

IG (50%) 80 64

1995-1997 Progetto di ricerca ”Esecuzione di una sperimentazione agronomica in campo con la vermicomposta prodotta da fanghi biologici”, finanziato dalla società CODEPIANA srl (Porcari, Lucca)

Rivoltamento (areazione) manuale delle miscele di fanghi ogni giorno, per 15 giorni prima di addizionare i lombrichi (fase di pre-trattamento) per la riduzione delle sostanze tossiche formatesi durante il processo di anaerobiosi (digestore)

Dimensioni letto:2m x 2m x 0,25m (1 m3 miscela)

Sperimentazione per 8 mesi

Risultati• 100% AN: morte istantanea dei lombrichi

• 25% e 50% AN: permesso la vita dei lombrichi

per circa 20 ore

• 100% AR: favorito la vita dei lombrichi

perdita odore aumento attività biologica OM 50% aumento sostanze umiche stabili N 3-3.5% P 2-2.5%

63

Miscele (AN%) 0 % 25 % 50 % 100 %

pH 7.2 7.6 7.2 7,5

EC (dS/m) 1.26 1.0 1.31 1.35

WSC (mg C/kg) 336 336 372 340

C umico (%) 12.8 11.6 11.0 12.0

Acidi fulvici (%) 5.9 5.7 4.8 5.7

Acidi umici (%) 6.9 5.9 6.2 6.3

TOC (%) 32.0 28.8 28.9 28.2

TN (%) 3.3 2.8 3.3 3.2

C/N (%) 9.7 10.3 8.8 8.8

Dhase (mg INTF/kg dw h)

250 234 412 352

Fattibilità vermicompostaggio

Maggiore attività metabolica


2. Applicazione del vermicompost al suolo

65

66

Applicazione Vermicompost(prova di laboratorio)

• Vermicompost (1:1:1)

2 fanghi biologici aerobi

1 fango anerobio di cartiera– (9 mesi)– 5 kg lombrichi/m3

– letto:10m x 2,50m x 1m circa

• Applicazione suolo agronomico – 4 mesi– 40t ha-1

– 21x15x5 cm

Vermicompost

pH 7.7

Cond. Elettrica (mS/dm) 4.9

TOC (g/kg) 342

TN (g/kg) 20.2

C/N 17.1

Acidi umici (mg C/kg) 43.2

Acidi fulvici(mg C/kg) 15.6

DH ase (mgINTF Kg-1h-1) 15.6

67

Applicazione Vermicompost

• Applicazione 2 suoli agronomici diversi

– Suolo A: Vicarello

– Suolo B: Murcia (Spagna)

• Prova di laboratorio

Suolo A Suolo B

pH 7.8 8.8

Cond. Elettrica (mS/dm)

0.20 0.18

TOC (g/kg) 11 5.8

TN (g/kg) 3.03 0.39

C/N 3.6 15

DHase(mg INTF/kg

dw h)1.75 0.83

Tessitura Argilloso Franco-sabbioso

Parametri chimici

Suolo A Suolo B0

10

20

30Carbonio organico

% C

Suolo A Suolo B01234

Azoto totale

% N

Suolo A Suolo B0

4

8

12C/N

Suolo A Suolo B0

200

400

600Carbonio idrosolubile

mg

C/k

g d

w

Suolo + VC Suolo68

Parametri biochimici

Suolo A Suolo B05

101520

Deidrogenasi

mg

IN

TF

/kg

dw

h

Suolo A Suolo B0

10

20

BAA-Proteasi

mg

NH

3/kg

dw

h

Suolo A Suolo B0

40

80

B-Glucosidasi

mg

PN

F/k

g d

w Suolo + VC Suolo

69

Crepacciatura

Suolo Suolo + VC

Aumento del numero di crepe totali

Aumento crepe con diametro 500-1000 mm

Miglioramento delle caratteristiche fisiche del suolo70

Conclusioni Generali

Il processo di vermicompostaggio si è rivelato efficace per i residui oleari e i fanghi di depurazione (aerobi ed anaerobi)

Le prove di laboratorio e in campo hanno dimostrato l’efficacia del vermicompost nel migliorare le caratteristiche chimico-fisiche, biochimiche e agronomiche del suolo

71

Vermicompostaggio e compost: Cristina Macci, ISE-CNR, Pisa potenzialità e vantaggi a confronto 1.

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