AGRICOLTURA SENZA SUOLO: ANALISI DEI SISTEMI IDROPONICI E DEL RUOLO DEL MICROBIOTA RADICALE

Traditional soil-based agriculture is currently facing numerous challenges, including increasing urbanization, the effects of climate change, the rising frequency of extreme natural events, and the intensive use of pesticides and chemical compounds. In addition to these critical issues, the constant growth in global food demand has driven scientific research toward the development of alternative agricultural systems, particularly soilless systems. Among these, hydroponics represents an innovative and sustainable technology, capable of optimizing water consumption, reducing the use of pesticides and fertilizers, and enabling cultivation in controlled environments. This thesis provides an in-depth analysis of the main hydroponic systems, their technical components, and the environmental conditions necessary to ensure efficient plant growth. Particular attention is given to the role of the root microbiota, highlighting the differences compared to soil-based cultivation and the growing importance of microbiological management in soilless systems. The mechanisms by which beneficial microorganisms, such as plant growth-promoting bacteria (PGPB), can influence plant development, enhance nutrient uptake, and reduce susceptibility to pathogens are examined. Finally, the thesis discusses the advantages, challenges, and future perspectives related to the integration of hydroponic cultivation with targeted management of the root microbiome.

L’agricoltura tradizionale basata sul suolo si trova oggi ad affrontare numerose sfide, tra cui l’urbanizzazione crescente, gli effetti del cambiamento climatico, l’aumento della frequenza di eventi naturali estremi e il ricorso intensivo a pesticidi e composti chimici. A queste criticità si aggiunge l’incremento costante della domanda alimentare globale, che ha orientato la ricerca scientifica verso lo sviluppo di sistemi agricoli alternativi, in particolare quelli fuori suolo. Tra questi, l’idroponica rappresenta una tecnologia innovativa e sostenibile, capace di ottimizzare il consumo di acqua, ridurre l’uso di pesticidi e fertilizzanti, e permettere la coltivazione in ambienti controllati. La presente tesi analizza in modo approfondito i principali sistemi idroponici, le loro componenti tecniche e le condizioni ambientali necessarie per garantire una crescita vegetale efficiente. È poi rivolta una particolare attenzione al ruolo del microbiota radicale, evidenziando le differenze rispetto alle colture in suolo e l’importanza crescente della gestione microbiologica nei sistemi fuori suolo. Vengono esaminati i meccanismi attraverso cui i microrganismi benefici, come i batteri promotori della crescita (PGPB), possono influenzare lo sviluppo delle piante, migliorare l’assorbimento dei nutrienti e ridurre la suscettibilità ai patogeni. Infine, la tesi discute i vantaggi, le criticità e le prospettive future legate all’integrazione tra coltivazione idroponica e gestione mirata del microbioma radicale.