Denitrification activity and denitrifying population dynamic in the soil of a wooded riparian strip

La “Direttiva Nitrati” (91/676/EEC) e la “Direttiva Acque” (2000/60/EEC) hanno introdotto per gli stati dell’Unione Europea una serie di misure per ridurre e prevenire l’inquinamento delle acque dovuto all’azoto di origine agricola. Le fasce tampone riparie sono dei sistemi che si frappongono fra le aree agricole ed i corsi d’acqua e giocano un importante ruolo nel proteggere gli ecosistemi acquatici dai carichi azotati. Ci sono diversi processi attraverso cui l’azoto viene rimosso dalle acque che attraversano questi sistemi: alcuni, come la sedimentazione nei suoli e l’assorbimento e la ritenzione operato da piante e batteri, agiscono come zone di accumulo temporaneo; il processo di denitrificazione è invece in grado di rimuovere l’azoto in modo permanente trasformando l’azoto nitrico in azoto molecolare gassoso. Nella parte terminale del bacino scolante della laguna di Venezia è stata realizzata un’area filtro forestale irrigata con le acque del fiume Zero e al suo interno è stato allestito un sito sperimentale. L’area tampone viene alimentata in modo continuo attraverso un sistema di scoline di irrigazione e di drenaggio che favorisce la formazione di un deflusso sub-superficiale che crea delle condizioni favorevoli allo svolgimento del processo di denitrificazione. L’obiettivo di questo progetto di ricerca è quello di monitorare la capacità di questo sistema a svolgere l’azione depurante nei confronti delle acque che lo attraversano e di comprendere le dinamiche dei processi che favoriscono tale rimozione, con particolare attenzione al processo di denitrificazione. Per poter indagare tali aspetti sono state condotte una serie di attività: (i) un bilancio complessivo delle quantità di azoto (nelle sue diverse forme) rimosse dalle acque che defluiscono attraverso il sistema; (ii) una misura dei ratei di denitrificazione “in situ” (DNT) e potenziale (DEA) e della loro dipendenza dai principali fattori ambientali (idrologia, caratteristiche dei suoli, andamento climatico e sviluppo vegetazionale); (iii) un confronto fra la distribuzione delle comunità batteriche denitrificanti, contenenti il gene nirK, presenti nei suoli del’area tampone riparia e di una limitrofa area agricola. I risultati conseguiti hanno dimostrato come una fascia tampone dell’ampiezza di 15 metri sia in grado di garantire un’elevata rimozione di azoto, sia nel caso venga attraversata da acque con concentrazioni tipiche dei corsi idrici superficiali (minori di 5 mg/L di N-NO3), sia in presenza di picchi di azoto più elevati (fino a 25 mg/L di N-NO3). Tale capacità depurante subisce un’inibizione nel corso delle stagioni caratterizzate da basse temperature. E’ stato inoltre dimostrato che il processo di denitrificazione svolge un ruolo chiave nell’azione depurativa e che risulta particolarmente attivo nella zona di suolo attraversata dal deflusso sub-superficiale. In termini di denitrificazione potenziale, come atteso, si è osservata una riduzione dell’attività passando dallo strato di suolo superficiale a quelli più profondi; ciò è in relazione alla diversa distribuzione delle popolazioni microbiche nei suoli. La disponibilità di carbonio organico è il fattore limitante più importante per il processo di denitrificazione. Confrontando i suoli dell’area tampone boscata con quelli di una limitrofa area agricola, sia la denitrificazione potenziale, sia la composizione delle comunità batteriche denitrificanti contenenti il gene nirK sono risultate significativamente diverse. Anche se il livello di comprensione delle relazioni esistenti fra l’attività di denitrificazione e la struttura/abbondanza delle comunità microbiche è ancora poco approfondito, dai risultati di questo lavoro si è osservata una possibile relazione fra questi aspetti: il diverso uso del suolo influenza la composizione delle comunità microbiche e ciò, a sua volta, influenza la capacità di denitrificazione potenziale di un suolo