Cos'è la rizosfera e perché è così importante per le piante

Il rapporto tra pianta e suolo è molto complesso e affascinante, ed è caratterizzato da un legame simbiotico. Da un lato c’è la pianta, che con la sua azione può influenzare la composizione organica del suolo, le cui caratteristiche influiscono a loro sulle attività fisiologiche della pianta e sulla disponibilità di nutrienti.

La rizosfera è la zona del suolo che circonda le radici (circa 2-5 mm) in cui avviene questa evoluta relazione tra la pianta e i microrganismi, nello specifico:

• batteri;
• attinomiceti, un raggruppamento di batteri Gram positivi;
• funghi;
• protozoi;
• alghe;
• ammonificanti, microrganismi in grado di realizzare il processo di ammonificazione, ovvero la scissione delle proteine e degli amminoacidi liberando l'azoto in eccesso sotto forma di ammoniaca (NH3) o di ione ammonio (NH4+);
• denitrificanti, batteri che vivono generalmente nel terreno acquitrinoso di stagni e paludi, in grado di trasformare i nitrati in azoto gassoso, che ritorna in atmosfera.

Tutti questi microrganismi presenti nella rizosfera, con la loro azione, sono in grado quindi di modificare e influenzare la chimica del suolo e di conseguenza lo sviluppo e l’azione della pianta che vi cresce.

Cos’è la rizosfera

Nel 1904 l'agronomo e fisiologo vegetale tedesco Lorenz Hiltner coniò per primo il termine "rizosfera" per descrivere l'interfaccia pianta-radice, mutuando la parola greca "rhiza", che significa radice.

Si tratta, come accennato, dello strato sottile di suolo che circonda l’impianto radicale delle piante e interagisce con esso, tramite uno scambio continuo di sostanze nutritive con un numero straordinario di microrganismi. Non a caso la rizosfera è considerata uno degli ecosistemi più complessi sulla Terra.

Com’è composta la rizosfera

La rizosfera non è una regione di dimensioni o forma definibili e si divide in tre zone, come mostrato in questa grafica riportata nell’articolo “The Rhizosphere - Roots, Soil and Everything In Between” pubblicato sulla rivista Nature.

1. endorizosfera: comprende porzioni della corteccia e dell'endoderma in cui microbi e cationi possono occupare lo "spazio libero" tra le cellule;
2. rizopiano: è la zona adiacente alla radice, compresa l'epidermide della radice e la mucillagine, un materiale viscoso, insolubile e ricco di polisaccaridi, che contribuisce a proteggere l’impianto radicale durante la crescita, fornisce protezione dall'essiccazione, aiuta nell'acquisizione di nutrienti e, in particolare, lega insieme le particelle di terreno formando aggregati che migliorano la qualità del suolo aumentando l'infiltrazione e l'aerazione dell'acqua;
3. ectorhizosfera: è la zona più esterna.

Il rapporto tra pianta e microrganismi nel suolo

Le piante interagiscono con la rizosfera e, nello specifico, con i microrganismi che la popolano. Possiamo immaginare una pianta come un superorganismo, che dipende in parte dal microbioma e che, in cambio, deposita il carbonio fissato tramite la fotosintesi nella rizosfera, nutrendo la comunità microbica.

Si tratta, insomma, di un circolo virtuoso, che favorisce:

• un incremento della disponibilità di nutrienti;
• un accrescimento dell’apparato radicale;
• un aumento delle difese contro i patogeni;
• una riduzione della vitalità e della presenza di patogeni;
• un aumento della salute delle piante.

La rizosfera è un ambiente altamente reattivo, che favorisce quindi un aumento della disponibilità di nutrienti per le piante, ma sebbene la sua importanza per la crescita delle piante sia stata ampiamente riconosciuta, la comunità scientifica non possiede ancora alcuna conoscenza della stragrande maggioranza dei microrganismi in essa presenti.

Gli studi condotti finora, infatti, si sono per ora concentrati in particolare su micorrize e rizobatteri.

1. Micorrize

Il termine micorrize è una crasi delle parole greche mycos, che significa fungo, e rhiza, ovvero radice, e descrive una relazione simbiotica tra un fungo del suolo e la radice della pianta.

Si tratta di una relazione molto comune, addirittura risalente all'inizio dell'evoluzione delle piante; si stima, infatti, che circa l’80-90% delle piante presenta micorrize, che potremmo definire come un complesso strutturale e funzionale costituito dal micelio di un fungo vivente in simbiosi con le radici o i rizomi di diverse piante arboree o erbacee.

Sebbene esistano relazioni parassitarie e neutre, nella maggior parte dei casi il legame tra radice delle piante e funghi è vantaggiosa per entrambi. La pianta ottiene un apporto maggiore di acqua, fosforo e altri micronutrienti dal suolo, grazie anche a una amplificazione della superficie radicale di circa 600 volte, mentre i funghi in cambio ricevono sostentamento dalla pianta (principalmente carbonio).

Esistono due tipologie di micorrize:

1. ectomicorrize: funghi che colonizzano soltanto alcune specie di piante, formando uno strato fungino esterno alle radici della pianta, generando spore per sopravvivere e diffondersi, per poi essere trasportate dal vento, dagli animali o dall’uomo. Si trovano principalmente nelle radici delle piante legnose;
2. endomicorrize: a differenza delle ectomicorrize, questi funghi penetrano all’interno dei tessuti e delle cellule dell’ospite e non formano un rivestimento esterno. Dipende interamente dalla pianta per il carbonio.

2. Rizobatteri

I rizobatteri o PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria) sono un gruppo di batteri presenti nella rizosfera, in grado di stimolare lo sviluppo della pianta.

Nel 1978 Kloepper e Schroth definirono per la prima volta i rizobatteri, presentandoli come organismi che, dopo essere stati inoculati sui semi, potrebbero colonizzare con successo le radici delle piante e migliorare positivamente la crescita delle piante.

Questi batteri rendono più disponibili una serie di nutrienti, come azoto, fosforo, potassio e ferro, essenziali per la sopravvivenza della pianta ma che, nonostante la loro biodisponibilità nel suolo, spesso sono presenti in forma non assimilabile. L’azione di questi rizobatteri, quindi, converte queste molecole nelle forme solubili favorendone l’assorbimento da parte della pianta. Inoltre, potenziano la capacità difensiva della pianta in risposta all’attacco di organismi patogeni.

Conclusioni

La salute delle radici è fondamentale per lo sviluppo delle piante e abbiamo visto che la rizosfera svolge un ruolo importantissimo in tal senso.

Gli studiosi sono ancora lontani dalla piena comprensione di questo ecosistema così vasto e complesso, ma è alquanto chiaro che l’intervento dell’uomo sulle colture deve tenerne conto, ad esempio sviluppando fertilizzanti che non danneggino i microrganismi con i quali la pianta interagisce con benefici vicendevoli.