Il ruolo delle specie di scarabeo stercorario nell’emissione di protossido di azoto, nella volatilizzazione dell’ammoniaca e nel ciclo dei nutrienti

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 3572 (2023) Citare questo articolo

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Questo studio ha valutato il ruolo delle specie di scarabeo stercorario da sole o associate sotto specie diverse sull'emissione di protossido di azoto (N2O), sulla volatilizzazione dell'ammoniaca e sulle prestazioni del miglio perlato [Pennisetum glaucum (L.)]. Sono stati effettuati sette trattamenti, di cui due controlli (terreno e terreno + sterco senza coleotteri), singole specie di Onthophagus taurus [Shreber, 1759] (1), Digitonthophagus Gazella [Fabricius, 1787] (2), o Phanaeus vindex [MacLeay, 1819 ] (3); e i loro assemblaggi (1 + 2 e 1 + 2 + 3). L'emissione di protossido di azoto è stata stimata per 24 giorni, quando il miglio perlato è stato piantato in sequenza per valutare la crescita, la resa di azoto (NY) e l'attività dello scarabeo stercorario. Le specie di scarabeo stercorario hanno presentato un flusso maggiore di N2O nello sterco il 6° giorno (80 g N2O-N ha−1 giorno−1) rispetto al suolo e allo sterco (2,6 g N2O-N ha−1 giorno−1). Le emissioni di ammoniaca variavano con la presenza di scarabei stercorari (P <0,05) e D. Gazella aveva meno NH3−N nei giorni 1, 6 e 12 con medie di 2061, 1526 e 1048 g ha−1 giorno−1, rispettivamente . Il contenuto di N nel terreno è aumentato con l'applicazione di scarabeo stercorario. L'applicazione di sterco ha influenzato l'accumulo di erba di miglio perlato (HA) indipendentemente dalla presenza di scarabei stercorari e le medie variavano da 5 a 8 g di secchio DM-1. È stata applicata un'analisi PCA per analizzare la variazione e la correlazione con ciascuna variabile, ma ha indicato una spiegazione della componente principale bassa (meno dell'80%), non sufficiente a spiegare la variazione dei risultati. Nonostante la maggiore rimozione di sterco, la specie più grande, P. vindex e la loro combinazione di specie, necessitano di essere studiate maggiormente per comprendere meglio il loro contributo ai gas serra. La presenza di scarabei stercorari prima della semina ha migliorato la produzione di miglio perlato migliorando il ciclo dell’azoto, sebbene gli assemblaggi con le tre specie di coleotteri abbiano aumentato le perdite di azoto nell’ambiente attraverso la denitrificazione.

La produzione di bestiame può contribuire all’intensificazione dell’effetto serra, con la fermentazione enterica del bestiame1, lo sterco fresco2 e la produzione di riso3 che contribuiscono in modo determinante alle emissioni di metano (CH4); I fertilizzanti N4 e gli escrementi del bestiame (urina e sterco) contribuiscono in modo determinante alle emissioni di protossido di azoto (N2O). Secondo Meng et al.5, si prevede che le emissioni annuali di gas serra (GHG) derivanti dalla produzione e dall’utilizzo di fertilizzanti azotati siano pari a 50 g di N2O-N, mentre la fertilizzazione con sterco bovino non trattato emette 90 g di N2O-N.

Gli scarabei stercorari hanno il potenziale di ridurre le emissioni di gas serra aerando il suolo e rompendo le zone anaerobiche formate sotto la crosta stercorario6, che possono influenzare l’interazione degli escrementi depositati con le popolazioni microbiche del suolo7. Gli scarabei stercorari sono insetti coprofagi (classe Insecta e ordine Coleoptera) che svolgono un ruolo importante nel ciclo dell'N nelle praterie agricole sia temperate che tropicali8. Potrebbero contribuire a ridurre le emissioni di gas serra e migliorare il sequestro del carbonio migliorando la crescita dell’erba e la fertilità del suolo9,10,11.

I taxa degli scarabei stercorari differiscono nelle tecniche di nidificazione e sono classificati come abitanti, scavatori di tunnel o rulli12, che hanno un impatto importante sulle funzioni ecologiche, come l'efficienza nella rimozione dello sterco13. Molte specie di coleotteri scavano il terreno in modi distinti, con diametri e dimensioni variabili, dando vita a microambienti diversi con flussi di gas serra diversi14,15 e un ciclo dei nutrienti potenziato trasferendo il carbonio nel suolo in modo più efficiente e favorendo la diversità batterica del suolo12,16,17.

Pertanto, diverse specie di scarabeo stercorario sono state applicate singolarmente o in combinazione con lo sterco utilizzato per fertilizzare il miglio perlato [Pennisetum glaucum (L.)], dove sono stati valutati il ​​flusso di N2O, la volatilizzazione di NH3 e la produttività del foraggio. Pertanto, abbiamo ipotizzato che la presenza di scarabei stercorari ridurrebbe le emissioni di N2O e la volatilizzazione di NH3 e aumenterebbe la resa del raccolto a causa del potenziamento del ciclo dell’N e della riduzione delle perdite di N.