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Il suolo è una risorsa preziosa e la sua gestione sostenibile di cruciale importanza.

Nell’ambito del progetto Bio.Gran.Sannio la sostenibilità intesa come difesa del suolo viene messa in atto attraverso una serie di azioni finalizzate alla conservazione della fertilità ed alla difesa del suolo, alla riduzione degli input energetici e alla realizzazione di ordinamenti colturali per raggiungere di produzioni di qualità.

Gli interventi finalizzati ad acquisire informazioni sulla natura e fertilità dei suoli si attuano con l’attività di mappatura della intera superficie aziendale con appositi strumenti che permettono di rilevare la variabilità degli appezzamenti attraverso la misura della conducibilità elettrica [CE] o la resistività elettrica [RE = 1/CE] del suolo: CE e RE sono legate alle proprietà fisico-chimiche del suolo e al suo contenuto di umidità. Complementare alla misurazione della CE o della RE sono i campionamenti del suolo per le analisi di laboratorio.

Il lavoro di mappatura del suolo, si articola nelle seguenti fasi consecutive:

1. Acquisizione dei dati geofisici in continuo, cioè mappatura georeferenziata della resistività elettrica del suolo a tre diverse profondità (0-30 cm) su tutta la superficie in analisi con spaziatura tra i profili laterali compresa tra 6 e 18 metri e passo di campionamento longitudinale a 10 Hz (mediamente un dato ogni 50 cm di distanza, variabile in base alla velocità).
2. Elaborazione temporanea delle tre mappe di resistivitàper l’interpretazione delle variazioni spaziali da correlare alle macrovariazioni di tessitura e di caratteristiche fisico chimiche principali. Questa fase è finalizzata alla delimitazione delle aree omogenee in base alle quali si posizionano i punti di campionamento e di osservazione pedologica diretta.
3. Esecuzione delle osservazioni pedologiche direttecon strumenti professionali manuali (trivelle) e/o mezzi meccanici di escavazione.
4. Campionamento del suolo nei diversi orizzonti(Top e Subsoil) per l’esecuzione delle analisi chimico-fisiche di laboratorio.
5. Analisi di laboratorio, che comprendono granulometria (sabbia, limo e argilla), reazione in acqua (pH), conducibilità dell’estratto, calcare totale e attivo, capacità di scambio cationico, azoto totale e rapporto carbonio/azoto (C/N), sostanza organica, carbonio organico, fosforo assimilabile (metodo OLSEN), calcio-potassio-magnesio-sodio scambiabile, densità apparente e alcune qualità derivate quali Exchangeable Sodium Percentage (E.S.P.), Available Water Capacity (A.W.C), saturazione in basi e acidità.
6. Integrazione di tutti i datiper la realizzazione finale delle carte delle unità tipologiche di suolo (carta pedologica) dell’intera superficie coperta. Le classificazioni utilizzate sono definite sia con il sistema WRB (WorldReferenceBase, FAO–IUSS-ISRIC, 2014), che con il sistema americano “SoilTaxonomy” (USDA-NRCS,2012).
7. Realizzazione di carte tematichederivanti dalla spazializzazione dei dati di analisi chimico-fisica sovrapposti alla distribuzione della resistività e relativa interpretazione pedologica e agronomica.

In sintesi, l’obiettivo è la realizzazione di mappe interattive grazie alle quali si ha una visione immediata della fertilità del suolo e possono essere adattate come mappe di prescrizione per i singoli interventi agronomici: lavorazioni, concimazioni, trattamenti fitosanitari, ecc.

Fig 1 – Un sistema cartografico GIS consente di connettere informazioni aziendali “stratificate” che aiutano a comprendere i fenomeni che stanno alla base della variabilità (produttiva, fitosanitaria, fisico-chimica, ecc.) e a cercare strategie migliorative

Queste tipologie di mappe, interagendo con  sistemi d’informazione geografica (GIS) servono a fornire mappe aziendali geo-referenziate. Possono sostituire le mappe cartacee presenti in ogni azienda e possono riportare una quantità notevolissima di informazioni “stratificabili” tra di loro (Figura 1), interconnesse e storicizzabili in modo da rappresentare un archivio di indicazioni utili per la gestione aziendale in corso e per quelle future.

Questa tipologia di azioni è essenziale per l’adozione di sistemi di agricoltura di precisione tipica dell’agricoltura 4.0.

I cereali autoctoni del Sannio che il progetto ha studiato e preso in considerazione, sono i grani storici, le varietà che i contadini hanno da sempre riconosciuto solo da un punto di vista empirico, cioè da un punto di vista morfologico e fenotipico. Il progetto Bio.Gran.Sannio procede alla loro caratterizzazione e definizione genetica e biochimica.

Questo tipo di analisi è uno strumento indispensabile per la tracciabilità e base necessaria per organizzare i dati e le informazioni in una blockchain, che attualmente è il migliore strumento tecnologico per la garanzia dei prodotti agroalimentari.

L’attività prevede:

• Riconoscimento varietale mediante descrittori morfologici, morfometrici e fenologici dei grani del Sannio, nonché redazione di schede identificative varietali.
• Caratterizzazione genetica dei grani: attualmente lo strumento più potente che abbiamo a disposizione per garantire con assoluta certezza le varietà dei grani oggetti di studio; il materiale genetico viene analizzato utilizzando marcatori molecolari, SNP (Single Nucleotide Polymorphism) e SSR (Simple Sequence Repeat), capaci di caratterizzare le varietà vegetali in modo più veloce, efficace e inequivocabile.
• Valutazione della qualità molecolare delle cariossidi e delle farine e semole:
  Analisi del profilo molecolare chimico-nutrizionale e il valore funzionale ad effetto benefico dei grani e mais confrontati con quelli moderni “migliorati e/o modificati”.Caratterizzazione funzionale di composti estratti dai grani sanniti.Estrazione di miscele di diversi composti valutati per le loro potenzialità salutistiche e nutraceutiche in sistemi cellulari in vitro.

Il grano Saragolla viene considerato il capostipite dei grani duri e rappresenta la biodiversità territoriale dell’area sannita, è stato inserito anche nell’elenco dei Prodotti Agroalimentari Tradizionali (PAT).

È un grano storico del Sannio, a ciclo precoce, e risale all’epoca medievale. È una varietà che si adatta molto bene ai cambiamenti climatici, agli attacchi parassitari e alle fitopatologie.

Nel corso della ricerca è stato effettuato uno screening nutrizionale dei grani studiati, focalizzando l’attenzione soprattutto sul contenuto di proteine, fibra grezza (solubile e insolubile) non solo come indice nutrizionale della materia prima ma anche come indice funzionale in grado di indurre effetti benefici anche all’uomo.

Il contenuto in fibra, in particolar modo della fibra grezza, fa dei grani storici sanniti – ed in particolare della Saragolla- un prodotto dall’elevato effetto benefico sull’uomo perché ingloba notevoli quantità di acqua, determina un aumento della motilità intestinale, riduce l’assorbimento intestinale di glucidi e lipidi e riduce i livelli di colesterolo nel sangue.

• Determinazione della qualità igienico-sanitaria e valutazione del profilo microbiologico

Caratterizzazione del profilo microbiologico dei prodotti con determinazione della carica microbica totale (batterica e fungina) e degli indicatori di qualità e sicurezza microbiologica.

Nel corso delle analisi si è effettuato il controllo della contaminazione da micotossine (metaboliti secondari prodotti da alcuni ceppi fungini) in cariossidi, semole e farine. L’analisi ha dimostrato una ridotta presenza di Aflatossina B1, Deossinivalenone e Ocratossina A, al di sotto dei valori previsti dal Decreto Legislativo 149/2004.

L’analisi dell’attività funzionale – ovvero la capacità di apportare effetti benefici all’uomo che assume il prodotto grano e i suoi derivati – ha valutato il contenuto in polifenoli ed in particolare di due composti fenolici: l’Acido ferulico e Apigenina.

Sono molecole antiossidanti classificate come polifenoli che hanno la capacità di agire sia sull’organismo che assume questa tipologia di alimento, sia sulla qualità del prodotto.

L’agente antiossidante va a neutralizzare l’azione dei radicali liberi e si evita il danneggiamento di altre molecole della cellula, quali proteine e lipidi o danni al DNA. A livello qualitativo i polifenolli vanno ad agire sulla shelf-life del prodotto, ovvero sulla conservabilità sia delle semole che dei prodotti finiti.

L’Acido ferulico esplica inoltre un’elevata attività antinfiammatoria ed epatoprotettiva.

• Caratterizzazione trascrittomica e proteomica.

Analisi dell’espressione di tutto il genoma (RNA-seq) al fine di individuare quei geni che subiscono variazioni nelle varie fasi di crescita, in condizioni di stress biotici e abiotici e che codificano per enzimi di vie metaboliche coinvolte nella produzione di molecole con attività salutistiche.

A partire dalla composizione chimico-nutrizionale e dall’elevata quantità di proteine presenti, si è voluto capire se questo dato era indice anche di una buona qualità del prodotto.

Dalle analisi eseguite si è visto che le proteine della Saragolla, seppur minori in termini di quantità, sono di elevata qualità. Sono state valutate le proteine coinvolte nello stress, in particolare la proteina disolfuro isomerasi che dagli studi eseguiti è la proteina coinvolta nella risposta alle condizioni ambientali avverse e a condizioni pedoclimatiche mutate.

Nel grano Saragolla c’è un maggiore livello di tale proteina rispetto ad altri grani, ciò vuol dire che la Saragolla si adatta meglio alle condizioni di stress biotico e abiotico ovvero sia all’attacco parassitario sia alle condizioni parassitarie avverse. Può fungere anche da marcatore per la tracciabilità contro le possibili frodi a livello commerciale.

Sono state analizzate anche le proteine principali del glutine la Gliadina e la Glutenina, risorsa genetica per il miglioramento della qualità tecnologica del grano. Due proteine che influenzano i tempi di impasto, l’estensibilità, i tempi di cottura.

Le eccessive lavorazioni dei terreni sono la principale causa della perdita della fertilità del suolo, per questo il progetto Bio.Gran. Sannio ha messo a punto un prototipo di macchina per la lavorazione verticale.

La tecnologia di lavorazione del suolo conosciuta come “vertical tillage” è un approccio relativamente recente nell’agricoltura che mira a ridurre al minimo la distruzione del suolo durante la preparazione del letto di semina o la lavorazione post-raccolta.

Il vertical tillage è un metodo di lavorazione del suolo progettato per rompere e mescolare solo la zona superficiale del terreno, di solito fino a una profondità di 5-15 cm (2-6 pollici). L’obiettivo principale è quello di interrompere il compattamento del suolo, migliorare la struttura del terreno e ridurre al minimo l’erosione.

I terreni vengono semplicemente tagliati e non rivoltati in modo tale che le condizioni strutturali del terreno si possono ripristinare in maniera più naturale.

Il vertical tillage viene solitamente eseguito utilizzando attrezzature specializzate chiamate vertical tillage tools o implementi di lavorazione verticale.

Il prototipo messo a punto per il Progetto Bio.Gran.Sannio dall’Azienda VSD di Antonio e Claudio Vella, nasce con l’intento di mettere il suolo nelle giuste condizioni per ospitare la pianta.

Una tecnologia a basso impatto messa a punto da un’azienda territoriale.

Il terreno viene disturbato solo superficialmente, la copertura del suolo residua rimane intatta, riducendo al minimo il rischio di erosione da vento o acqua.

Il suolo non viene compattato, non si crea una suola di lavorazione per cui le piogge e gli agenti atmosferici non creano problemi di dilavamento. Questa tecnica è particolarmente utile per ridurre il compattamento del suolo causato dall’uso di attrezzature pesanti e dalla pressione degli pneumatici dei trattori. La lavorazione superficiale può rompere le zone di compattamento, migliorando così la crescita delle piante perché il suolo resta permeabile e riesce ad ospitare bene le colture.

Questo di Bio. Gran. Sannio è il primo prototipo di verticall tillage creato in Italia.

I dischi entrano nel terreno solo verticalmente creando solo un decompattamento in perpendicolare sena rompere le radici.

È una macchina che richiede meno energia rispetto a metodi di lavorazione più invasivi come l’aratura profonda, può contribuire a una maggiore efficienza energetica nell’agricoltura.

Il corretto stoccaggio del grano è essenziale, sia per la conservazione della sua qualità che per garantire un approvvigionamento alimentare affidabile.

È un processo importante per garantire la conservazione a lungo termine e per prevenirne la deteriorazione. Se effettuato nei luoghi idonei e con metodologie adeguate, permette di mantenere inalterate le caratteristiche organolettiche del cereale.

Alcune regole basilari e considerazioni generali devono tenere conto di:

Temperatura: I grani vanno conservati a una temperatura fresca e costante. Temperature troppo elevate possono causare la proliferazione di insetti e muffe.

Umidità: È importante mantenere un’umidità relativa bassa durante lo stoccaggio dei grani per evitare la formazione di muffe e la germinazione dei semi.

Contenitori: I grani vanno conservati in contenitori ermetici per prevenire l’ingresso di insetti e umidità. Possono essere utilizzati sacchi di juta o contenitori di plastica sigillati.

Pulizia: Prima di immagazzinare i grani, è importante assicurarsi che siano privi di detriti, insetti o impurità.

Rotazione: È una buona pratica ruotare i grani stoccati periodicamente per evitare che si formino punti caldi o umidi che potrebbero favorire la proliferazione di insetti o la crescita di muffe.

Protezione dalla luce: I grani vanno conservati al riparo dalla luce diretta del sole per evitare che il calore accumulato possa danneggiarli.

Monitoraggio: È importante monitorare regolarmente i grani conservati per rilevare eventuali segni di deterioramento o contaminazione.

Durante tutta la fase di stoccaggio è altresì importante provvedere a tutelare la tracciabilità del prodotto, attraverso un sistema efficiente che sia in grado di evitare efficacemente eventuali contaminazioni. Le strutture di conservazione del cereale, rappresentate da sili verticali o capannoni dedicati, devono presentare pareti isolate allo scopo di mantenere integre le caratteristiche del cereale, scongiurando possibili alterazioni dei grani; ciò risulta necessario al fine di evitare il proliferare di parassiti, di muffe e di lieviti, nonché il surriscaldamento delle masse di grano.

Custodi dei Semi e Campionamento del Grano.

Nel 1927, in Italia, si contavano 291 varietà di frumento, 98 delle quali erano intensamente coltivate. Nel 1971, 250 di queste erano già scomparse. Oggi la metà del grano coltivato è di una sola varietà. Siamo di fronte a una perdita su larga scala di varietà genetica, la cui conseguenza è un aumento della vulnerabilità agricola al cambiamento climatico, alla comparsa di nuove malattie e una maggiore esposizione a rischi di carestia.

Deve pertanto avvenire una riconversione ecologica dell’agricoltura cominciando a ricreare quella biodiversità delle specie e varietà di piante che l’agricoltura convenzionale ha fatto sparire.

La conservazione della biodiversità cerealicola è dunque un aspetto cruciale per garantire la sicurezza alimentare e preservare la diversità genetica delle colture di grano locale. Un ruolo fondamentale è svolto dai custodi dei semi: agricoltori che recuperano, conservano, riproducono varietà di grani antichi, contribuendo così a proteggere l’eredità agricola e a preservare la diversità delle varietà di grano per riportare la biodiversità non solo nei campi ma anche sulle tavole.

Collaborazione e Ricerca: Promuovere la Biodiversità Cerealicola.

la collaborazione nata con il progetto Bio.Gran.Sannio tra custodi dei semi, istituzioni di ricerca e agricoltori è essenziale per la conservazione della biodiversità cerealicola.

L’analisi genetica del grano è di assoluta importanza perché nel DNA sono contenute tutte le informazioni che regolano le funzioni vitali e che caratterizzano gli aspetti agronomici importanti per la produzione e per il consumo alimentare.

Si parla quindi di informazioni contenute nel DNA che regolano la resistenza stress ambientali -come siccità o cambiamento di PH durante il ciclo vitale della pianta – e malattie come infezioni parassitarie.

Il genoma del grano è molto complesso, solo nel 2019 è stato depositato il genoma completo del grano duro Svevo che può essere utilizzato come confronto per poter analizzare tutte le specie in esame.

Data l’alta complessità, gli studiosi si servono dei marcatori biologici che si dividono in tre categorie: morfologici, biochimici e molecolari.

In agricoltura un marcatore molecolare ha lo stesso valore delle impronte digitali.

Tra le tipologie di marcatori molecolari più tradizionali abbiamo la PCR (reazione a catena della polimerasi) che consente di amplificare in modo specifico un tratto di DNA e poterlo poi analizzare nella sua interezza.

Il gruppo di lavoro del progetto Bio.Gran.Sannio si è concentrato sulla tecnica del SSR, detti anche DNA satelliti, piccole porzioni di DNA che a seconda della specie hanno una ripetizione variabile ma che la contraddistingue.