Impacts of trace element pollution on sewage sludge and soil-plant systems: developing remediation techniques and assessing plant uptake prevention measures

Trace Elements (TEs) pollution is a significant environmental concern due to its toxic effects on human and ecosystem health and its potential to bioaccumulate in the food chain and to threaten species survival, leading to a decline in biodiversity. Urban areas, industrial and mining activities, agricultural practices, all contribute to the release of TEs into the environment posing a significant risk to human health and ecosystems. Several techniques have been developed to control TEs into the environment. This work presents the findings of three-year PhD program that focused on research on TEs pollution. The study discusses three fundamental aspects related to this topic from the perspective of sustainable development, environmental and human health. (1) High levels of TEs contamination prevent the use of sewage sludge (SS) as a fertilizer in agriculture, despite its potential as a soil amendment. Developing effective techniques to manage TEs contamination in SS is critical to ensure its safe use in agriculture and promote resource efficiency through sludge reuse. Another purpose of the study was to evaluate different strategies to limit the TEs uptake by horticultural crops (specifically, Cucumis Melo L.). This study addressed the effect of seasonality, Trichoderma inoculation and clinoptilolite application on chromium (Cr), copper (Cu) and lead (Pb) content of early- and late-ripening cultivars of Cucumis Melo L.. Finally, the accumulation of copper and the effect of its bioavailable fraction on bacterial and fungal communities in the rhizosphere soil of two vineyards, featuring two different varieties of Vitis vinifera grown for varying lengths of time, were evaluated.

Biologia di Tuta absoluta (Lepidoptera: Gelechiidae), interazioni con l’ambiente e valutazione di tecniche di contenimento ecocompatibili

Tuta absoluta (Meyrick) è un lepidottero originario dell’America meridionale, infeudato a pomodoro e ad altre solanacee coltivate e spontanee. Con l’attività trofica le larve causano mine fogliari e gallerie nei frutti, con conseguenti ingenti danni alle colture. T. absoluta è stato segnalato per la prima volta in Italia nel 2008 e in Piemonte nel 2009. Pertanto le ricerche sono state condotte per rilevarne la distribuzione in Piemonte, studiarne l’andamento di popolazione in condizioni naturali e controllate, e valutare l’efficacia di differenti mezzi di lotta al fine di definire le strategie di difesa. Il monitoraggio, condotto nel 2010, ha evidenziato come T. absoluta sia ormai largamente diffuso sul territorio regionale già pochi mesi dopo la segnalazione. L’insetto ha mostrato di prediligere condizioni climatiche più miti; infatti è stato ritrovato con maggiore frequenza nelle aree più calde. Il fitofago ha raggiunto densità di popolazione elevate a partire dalla seconda metà dell’estate, a ulteriore dimostrazione che, in una regione a clima temperato come il Piemonte, T. absoluta dà origine a infestazioni economicamente rilevanti solo dopo il culmine della stagione estiva. Per definire le strategie di lotta, sono state condotte prove in laboratorio, semi-campo e campo volte a valutare la tossicità nei confronti del lepidottero di preparati a base di emamectina benzoato, rynaxypyr, spinosad e Bacillus thuringiensis Berliner. In campo è stata verificata anche l’efficacia del miride dicifino Macrolophus pygmaeus (Rambur), reperibile in commercio. In tutte le prove, è stata riscontrata una maggiore efficacia di rynaxypyr ed emamectina benzoato. In campo M. pygmaeus ha mostrato difficoltà d’insediamento ed è stato in grado di contenere efficacemente il fitofago soltanto con bassi livelli d’infestazione. Per contro è stata costantemente osservata la presenza naturale di un altro miride dicifino Dicyphus errans (Wolff), che in laboratorio ha mostrato di non essere particolarmente disturbato dalle sostanze saggiate.