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L’Unione Europea, al fine di fronteggiare l’incremento di gas ad effetto serra (GHG), riconosce l’importanza delle fonte energetiche rinnovabili e in particolare delle bioenergie per la mitigazione dei cambiamenti climatici. Tuttavia per soddisfare l’obiettivo del 20% di energie rinnovabili prefissato dalla UE, sarebbe necessario occupare migliaia di ettari con colture da energia, sottraendo suoli utili alle colture tradizionali. Per evitare il rischio di conflitti sull'uso del suolo, causa della competizione tra cibo ed energia, le biomasse energetiche dovrebbero essere coltivate sui suoli non idonei per le colture alimentari, come ad esempio suoli in pendenza soggetti ad erosione, degradati fisicamente, inquinati o salinizzati. Tra le varie specie poliennali lignocellulosiche utilizzabili a fini energetici, l’ A.donax è risultata molto interessante, in quanto perenne, con un’elevata resistenza a stress biotici ed abiotici ed elevati livelli produttivi anche in terreni con bassa fertilità. Pertanto, l’attività di ricerca svolta in questo triennio di dottorato è stata finalizzata alla valutazione della adattabilità e del potenziale di accrescimento di A. donax in terreni considerati marginali. Nello specifico, gli obiettivi sono stati i seguenti: i) monitorare l’accrescimento epigeo ed ipogeo in 2 ambienti marginali dell’areale campano; ii) studiare il comportamento di A.donax su substrati inquinati da attività industriale; iii) valutare il potenziale produttivo della Canna comune in terreni salinizzati per risalita di acqua di falda. Relativamente al primo esperimento sono stati individuati due siti con aspetti di marginalità differenti: Teverola (CE, 25 m s.l.m.) sito di pianura, un tempo adibito a discarica di rifiuti solidi urbani e S. Angelo dei Lombardi (AV, 700 m s.l.m.), collina soggetta ad erosione. In particolare, è stata effettuata l’analisi di crescita. I risultati ottenuti nel corso dei tre anni di monitoraggio hanno evidenziato una netta differenza di produzione di biomassa secca e di superficie fogliare in relazione ai siti sperimentali studiati. In particolare, nel I anno d’impianto le produzioni sono risultate modeste ma più elevate a S. Angelo. Diversamente, nel II e III anno, il sito di pianura, ha fatto registrare produzioni nettamente superiori rispetto al sito collinare (+50%). Anche il contenuto di N totale in culmi foglie e rizomi, nonchè le asportazioni, nel primo anno d’impianto sono risultate mediamente più elevate a S. Angelo rispetto a Teverola. Negli anni successivi, invece, i valori risultato sempre più alti a Teverola. In conclusione, la pianta di A.donax è riuscita a colonizzare anche i siti degradati, non solo adattandosi alle condizioni limitanti, ma anche contribuendo a migliorarne gli aspetti fisici del suolo. Per quanto riguarda il secondo obiettivo: l’esperimento di campo è stato condotto per due anni (2013-2015). In questo caso le unità sperimentali sono costituite da lisimetri di 1 m3 nei quali sono stati trapiantati rizomi di A.donax. I substrati utilizzati per l’allestimento della sperimentazione, provenienti dall’impianto industriale ex-ILVA di Bagnoli, sono stati un suolo (S) e relativi fanghi di lavaggio (F). Successivamente al trapianto delle colture, metà delle unità sperimentali (3 ripetizioni di S e 3 di F), sono state fertilizzate con un ammendante a base di acidi umici estratti in soluzione alcalina (KOH) da leonardite. Lo schema sperimentale, completamente randomizzato su 3 repliche, è stato impostato per verificare le seguenti ipotesi: i) Effetto Substrato: S vs F (suolo vs fanghi); ii) Effetto fertilizzazione: H vs NoH (presenza acidi umici vs assenza acidi umici da leonardite); iii) Effetto ciclo di crescita: (1º ciclo di crescita vs 2º ciclo di crescita). I risultati dell’analisi statistica dei parametri di crescita colturale hanno evidenziato l'effetto significativo della fertilizzazione. In particolare, la fertilizzazione con acidi umici ha incrementato in maniera significativa il peso secco della biomassa aerea sia nel primo che nel secondo ciclo di crescita. Il contenuto di Pb in rizomi, culmi e foglie è risultato maggiore e significativo per i fanghi, rispetto ai suoli. Il sito preferenziale di accumulo di Pb sono risultati i rizomi. Anche per lo Zn, tra i fattori presi in considerazione, il substrato ha influenzato l’assorbimento da parte della pianta. Il contenuto di Zn nei differenti organi è risultato essere più elevato nei fanghi rispetto ai suoli. Sia nei fanghi che nei suoli l’ A. donax tende a distribuire lo zinco maggiormente nei rizomi. Tutti i tessuti delle piante cresciute su entrambi i substrati hanno un contenuto di Zn e Pb minore alle soglie previste dalle norme UNIEN per l’ utilizzo della biomassa come cippato, ad eccezione del contenuto dei rizomi cresciuti sui fanghi. In conclusione, l’A. donax cresciuta su sedimenti dell’Ex-Ilva non presenta particolari sintomi di sofferenza legati all’inquinamento del suolo, con valori produttivi analoghi a quelli di suoli agricoli non inquinati. In tutti i casi, la qualità della biomassa, ad eccezione dei rizomi, rispetta i parametri per il suo riutilizzo nella filiera energetica. Infine, relativamente al terzo esperimento, la prova è stata condotta nel sito sperimentale del Dipartimento di Agraria di Portici (NA), Parco Gussone (N 40° 48.870’; E 14° 20.821’; 70 m s.l.m.). I rizomi di un ecotipo locale di canna (omogenei per dimensioni, peso e numero di gemme) sono stati impiantati nella seconda decade di maggio 2013 in vasi forati posti all’interno di contenitori/vasche in legno, rivestiti da teli di plastica, al fine di simulare una falda superficiale. Lo schema sperimentale ha previsto il confronto tra: 4 livelli di “falda” salina: controllo (acqua fresca); S1 (EC 2.5 dS m-1); S2 (EC 5.0 dS m-1); S3 (EC 7.5 dS m-1) e 2 tipologie di terreno (salinizzato a circa 2 dS m-1 e non salinizzato). Ciascun trattamento è stato ripetuto 4 volte per un totale di 32 vasi. L’esperimento ha avuto durata biennale e sono state effettuate due raccolte (febbraio 2014 e marzo 2015). Alla raccolta sono stati determinati le principali componenti della resa. In corrispondenza della seconda raccolta sono stati anche espiantati i rizomi, puliti dal terreno, pesati e anche essi messi ad essiccare in stufa per la determinazione della sostanza secca. Inoltre, in corrispondenza di questi rilievi sono stati effettuati anche campionamenti di terreno per monitorarne la conducibilità, il pH e il contenuto idrico. Infine, sulle parti vegetali campionate alla raccolta è stato determinato anche il contenuto in azoto. I risultati di questo esperimento hanno mostrato in tutte le tesi trattate produzioni interessanti, in particolare nel secondo anno le produzioni dei trattamenti salini sono raddoppiate. La concentrazione salina dell’acqua di falda che ha determinato un dimezzamento della produzione è stata molto alta (6 dS m-1), confermando la buona resistenza di questa specie. Inoltre, la salinità non ha influito sulla composizione della biomassa, dal momento che l’incidenza percentuale degli steli sulla biomassa totale è comunque superiore al 90% anche nelle tesi più stressate. I risultati di questo studio dimostrano che l’A. donax mostra una buona adattabilità alla salinità del terreno determinata dalla risalita di acqua falda salina. In conclusione, le ricerche svolte durante il corso di dottorato aprono prospettive molto interessanti per l’utilizzazione di A. donax in aree marginali attraverso l’attivazione di una filiera di produzione di biomasse lignocellulosiche per la produzione di energia e biochemicals. Tuttavia in ambienti limitanti è opportuno inserire tecniche agronomiche volte a migliorare le caratteristiche fisiche e chimiche del suolo al fine di massimizzare le produzioni e ottenere all’interno della filiere di riferimento un maggior ritorno economico. Ulteriori ricerche sono necessarie per quanto riguarda la qualità della biomassa in termini di contenuto di lignina, cellulosa e zuccheri per verificarne l'idoneità a processi specifici della chimica verde.

Shading nets have been increasingly drawing research interest, as they allow us to improve the environmental conditions for greenhouse-grown crops. The effects of two shading nets (50% and 79% shading degree), plus an unshaded control, on yield, mineral composition and antioxidants of perennial wall rocket (Diplotaxis tenuifolia L.-D.C.) grown under tunnels in southern Italy were determined. The shading application resulted in a yield decrease, compared to the unshaded control, except for the highest production under 50% shading in July. The highest yield was recorded in the April&ndash, May and May&ndash, June and the lowest in July. Similar trends were recorded for plant dry weight, leaf number per rosette and mean weight, but the latter showed the highest value under 79% light extinction in July. The rocket leaves were brighter in the summer cycles than in the spring ones. Leaf nitrate was highest in spring and under 79% shading. Potassium, phosphorus, calcium and magnesium showed the highest values in spring and in the unshaded control. The lipophilic antioxidant activity showed the highest values under the 79% shading net in the spring cropping seasons, whereas in July it did not significantly differ from 50% light extinction. The hydrophilic antioxidant activity always attained the highest values in the unshaded control. The unshaded leaves had the highest total phenol accumulation when grown in April&ndash, May and the lowest in July. The total ascorbic acid content was always highest in the unshaded control leaves compared to the shading treatments. Fifty percent crop shading is, therefore, an effective sustainable tool for increasing the yield of perennial wall rocket leaves in July, when the light intensity under the plastic tunnel exceeds the plant requirements, also resulting in a mineral composition that is not significantly different from that of the unshaded crops.

Identifying new tomato (Solanum lycopersicum L.) genotypes with improved technological performances is an important requisite for achieving high yield and quality of industrial produce. An open-field experiment was carried out in southern Italy in order to assess the effects of three elongated tomato hybrids oriented to ‘peeled’ chain (Max 14802, Massaro, Taylor) in terms of crop productivity and nutritional value. The hybrid Taylor showed the highest marketable yield due to the highest fruit number, whereas Massaro showed the highest processing efficiency. Among the three genotypes compared, titratable acidity and fiber were highest in Max 14802 fruits (0.45 g anhydrous citric acid·100 g-1 and 0.94 g·100 g-1 respectively), Taylor was best ranking in terms of fat and sucrose content, and Massaro achieved the highest glucose, fructose and rutin accumulation. Compared to fresh fruits, peeled tomatoes attained higher values of total and soluble solids, reducing sugars, total polyphenols (referred to fresh weight), rutin and naringenin, but had a decreased value of colour coordinate a/b ratio. No significant differences between the three tomato cultivars were recorded in terms of sensorial traits. From the present research interesting clues have arisen regarding the best performances of the hybrid Taylor in terms of fruit yield and organic acid content, and of the hybrid Massaro regarding the processing efficiency and fruit health-beneficial properties.

The essentiality of selenium (Se) and iodine (I) for the human organism and the relationship between these two trace elements in mammal metabolism highlight the importance of the joint Se&ndash, I biofortification to vegetable crops in the frame of sustainable farming management. A research study was carried out in southern Italy to determine the effects of the combined inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and biofortification with Se and I on plant growth, seed yield, quality, and antioxidant and elemental status, as well as residual biomass chemical composition of chickpea grown in two different planting times (14 January and 28 February). The AMF application improved the intensity of I and Se accumulation both in single and joint supply of these elements, resulting in higher seed yield and number as well as dry weight, and was also beneficial for increasing the content of antioxidants, protein, and macro- and microelements. Earlier planting time resulted in higher values of seed yield, as well as Se, I, N, P, Ca, protein, and antioxidant levels. Se and I showed a synergistic effect, stimulating the accumulation of each other in chickpea seeds. The AMF inoculation elicited a higher protein and cellulose synthesis, as well as glucose production in the residual biomass, compared to the single iodine application and the untreated control. From the present research, it can be inferred that the plant biostimulation through the soil inoculation with AMF and the biofortification with Se and I, applied singly or jointly, proved to be effective sustainable farming tools for improving the chickpea seed yield and/or quality, as well as the residual biomass chemical composition for energy production or beneficial metabolite extraction.

The results of experiments carried out in the National Interest Priority Site (NIPS) Agro Aversano-Litorale Domizio in Campania (southern Italy) within the framework of the project ECOREMED (LIFE11 ENV/IT/275) are used as a basis for reporting the main threats to soil fertility. In this paper we focus on soil degradation and contamination due to illegal waste disposal and burning, widespread phenomena in the NIPS in question, evaluating different options for soil remediation with agriculturebased techniques in light of their impact on the ecosystem services of soils. Bioremediation and assisted phytoremediation are recognized as the best options for protecting human health and enhancing environmental quality, maintaining agricultural soil functions with the application of relatively low-cost protocols. The purpose of agriculture-based remediation techniques is threefold: i) make the area in question safe, interrupting exposure to contaminant pathways through ecological structures such as dense reed plantations or dense turfgrass combined with high-density tree rows for reducing ground wind speed; ii) remediation, aiming to reduce the bioavailable fraction of potentially toxic elements (PTEs); iii) environmental restoration, to improve environment and landscape quality of degraded, but not contaminated land. The technical steps for carrying out phytoremediation projects and the results of their application are described for the following case studies monitored in Campania: i) agricultural soil contaminated by bioavailable Cd (San Giuseppiello site in Giugliano); ii) industrial soil heavily contaminated by Pb and Cd (Ecobat site in Marcianise); iii) agricultural soils potentially contaminated by non-bioavailable PTEs and organic pollutants (Giugliano and Trentola-Ducenta sites); iv) physically degraded soil (Teverola site). In all the case studies phytoremediation proved a low-cost tool to reduce risks for human health and enhance environmental quality, whilst maintaining soil fertility and improving ecosystem services.