I legumi rappresentano una colonna portante dell'agricoltura sostenibile e dell'alimentazione umana. Decisiva la loro capacità di fissare l’azoto, un elemento indispensabile per garantire la produttività del suolo. I legumi collaborano con i microbi per fissare l’azoto nel suolo, arricchendo quest’ultimo con sostanze nutritive essenziali. Questa caratteristica attira ovviamente l’attenzione degli scienziati che, proprio attraverso l’osservazione di queste piante, sperano di migliorare le rese del terreno riducendo l’impiego dei fertilizzanti.
L'evoluzione biologica della simbiosi tra pianta e batterio
Circa 100 milioni di anni fa, spiega il docente di Cambridge, i legumi hanno sviluppato la capacità naturale di ospitare alcuni batteri all’interno di strutture dedicate chiamate noduli radicali. Qui i microorganismi convertono l’azoto presente nell’aria e nel terreno in una forma accessibile per la pianta che lo utilizza come nutrimento. “Nell’ambito del progetto ENSA - aggiunge il docente - stiamo studiando come questi noduli radicali azotofissatori si siano evoluti nelle sole leguminose. Gli studi si concentrano sulla capacità dei legumi di interagire con i batteri benefici tenendo lontani al tempo stesso i microbi dannosi. Proprio la necessità di difendersi dai patogeni potrebbe limitare la capacità della pianta di impegnarsi pienamente con i microorganismi più utili. Diventa quindi essenziale, sostengono i ricercatori, comprendere a fondo il peso di questi fattori limitanti. Piante più efficienti implicano anche un uso ridotto dei fertilizzanti azotati con un impatto positivo sulla salute del suolo. Più conosciamo questa capacità unica dei legumi, maggiori saranno le nostre possibilità di sviluppare con successo altre colture con una capacità simile”.
La gestione dell'azoto e l'impatto ambientale
La ricerca chiama in causa ancora una volta la necessità di trovare un equilibrio nelle gestione complessiva dell’azoto. Tale elemento, come noto, resta prezioso ed essenziale per le colture. L’attenzione per questi problemi sta crescendo negli ultimi anni. Non è un caso, ad esempio, che la Commissione europea abbia ribadito la necessità di “contabilizzare l’intero bilancio dei gas serra”, includendo nel calcolo anche il protossido di azoto rilasciato. L’azione fertilizzante avviene grazie all’attività dei rizobi che catturano l’azoto presente nell’atmosfera e lo fissano nel terreno grazie all’azione di un particolare enzima endogeno, la nitrogenasi. Ciò avviene sotto forma di composti che le piante utilizzano per sintetizzare le proteine. Questa attività dei rizobi viene esaltata nelle radici delle leguminose con le quali i batteri attivano un rapporto di simbiosi. Allo stesso tempo i composti carboniosi provenienti dalla fotosintesi vengono utilizzati dai batteri come fonte energetica per fissare l’azoto.
Non dimentichiamo che la simbiosi leguminose/rizobi è in grado di fissare da pochi Kg fino a circa 300-500 Kg per anno per ettaro, mentre il processo di fissazione industriale dell’azoto (processo Haber-Bosch), utilizzato per produrre fertilizzanti, avviene a temperature di circa 300-500 gradi centigradi, pressioni elevatissime e in presenza di catalizzatori chimici, con un consumo di circa 1700 Kg di petrolio-equivalenti per 100 Kg di ammoniaca prodotta.
Il Ciclo dell'Azoto - i cicli biogeochimici
Il rinascimento delle leguminose in Italia
Cresce la coltivazione di leguminose in Italia, dopo un lungo periodo di flessione iniziato a partire dagli anni '60. Nel 2020 la produzione di legumi da granella, in base ai dati Istat, è stata di 2,3 milioni di quintali per una superficie di 113mila ettari. In modo particolare l'incremento maggiore è stato per ceci, lenticchie e piselli. Le leguminose infatti oltre ad essere validi alleati nella nostra dieta, in quanto i legumi sono fonte di proteine e micronutrienti, ci aiutano a raggiungere gli obiettivi di sviluppo sostenibile: sono piante che richiedono un minor quantitativo di acqua rispetto ad altre fonti di proteine (sia vegetali che animali) e fissano l'azoto atmosferico, arricchendo il suolo di sostanza organica di alta qualità ed aumentando la capacità del terreno di trattenere l'acqua.
L’importanza delle leguminose da granella è anche dimostrato dal fatto che la Fao-Food and agriculture organization ha dichiarato il 2016 'Anno internazionale dei legumi', definendoli "semi nutrienti per un futuro sostenibile”. Gli obiettivi di questa iniziativa sono stati: sensibilizzare l’opinione pubblica sul ruolo importante dei legumi per una produzione alimentare sostenibile e per una dieta sana e sul loro contributo alla sicurezza alimentare e alla nutrizione; promuovere il valore e l’utilizzo dei legumi in tutta la catena alimentare; incoraggiare connessioni attraverso tutta la catena alimentare per promuovere la produzione di legumi.
Approfondimento agronomico: sovescio e rotazione
L'aspetto agronomico delle leguminose è sicuramente un elemento importante che merita un approfondimento. "Questa crescita delle leguminose - spiega Simone Orlandini, Prof. di Agronomia e coltivazioni erbacee presso il Dagri dell'Università di Firenze - è da legarsi ad aspetti nutrizionali e di fertilità. Da un punto di vista nutrizionale i legumi sono una preziosa fonte proteica - ne contengono più del doppio dei cereali e più delle stesse carni - che può essere prodotta con un dispendio di risorse e materie prime molto basse (o comunque più basse rispetto ad altre fonti proteiche): alimenti quindi economici e 'solidali'. Da un punto di vista della fertilità apportano un'elevata quantità di sostanza organica e di azoto organico a lento effetto, che risultano fondamentali per le colture successive."
Le leguminose presentano quindi un aspetto interessante per l'uso in sovescio: tecnica agronomica che comporta la coltivazione di una pianta che successivamente viene totalmente o parzialmente interrata apportando sostanza organica ed elementi nutritivi. Non dimentichiamo l'azione protettiva o di cover crops che queste piante eseguono durante il periodo invernale, visto che vanno coltivate durante il periodo di riposo del terreno e quindi tra una coltivazione e l’altra.
Tra le tante possibilità di sovescio c'è quella con il favino. Questa pianta può ad esempio essere seminata nell'interfila delle arboree all’inizio dell’autunno e presenta poi un ciclo colturale della durata variabile dalle 28 alle 32 settimane. L'interramento della leguminosa verrà effettuato quindi in primavera. La semina viene fatta normalmente con 40-60 piantine/m2. L'interramento avverrà con una fresa collegata ad un trattore, con una motozappa o con un motocoltivatore interrando la massa organica a circa 15 cm di profondità. Terminati all'incirca 15-20 giorni il terreno sarà pronto per le coltivazioni primaverili ed estive, come ad esempio il pomodoro, che hanno grande bisogno della presenza di azoto e di sostanza organica. Grazie alla consociazione dei legumi con altre colture si accresce la biodiversità delle aziende agricole e, avendo un prezzo di vendita più elevato rispetto ad altre colture alimentari di base, i legumi sono importanti anche come coltura commerciale per i piccoli produttori.
L'eredità storica e culturale della Tuscia
La Tuscia è una terra ricca di tradizioni agricole che affondano le radici in secoli di cura sapiente del territorio e dei suoi frutti. Tra le pratiche più antiche e preziose, la rotazione delle colture svolge un ruolo fondamentale nel mantenere viva la fertilità dei terreni e nel garantire prodotti genuini, sani e ricchi di sapore. In questo contesto, i legumi locali si rivelano protagonisti insostituibili, capaci di rigenerare la terra e di raccontare storie di sapienza contadina e di rispetto per la natura.
La rotazione delle colture è una pratica agricola antica, adottata da generazioni di contadini della Tuscia, che consiste nell’alternare diverse coltivazioni sullo stesso terreno per preservarne la fertilità e prevenire l’esaurimento delle sostanze nutritive. In un’epoca in cui l’agricoltura intensiva rischia di impoverire i suoli, questa tradizione si conferma una strategia naturale ed efficace, capace di mantenere il terreno sano e produttivo. Alternare cereali, ortaggi e legumi permette infatti di ridurre la presenza di parassiti e malattie e di migliorare la struttura del suolo.
Innovazione genetica e biotecnologica
Il miglioramento nutrizionale e agronomico delle piante è un tema centrale del lavoro di ricerca del CNR-IBBA. In particolare, una delle principali linee di ricerca che da anni caratterizza il nostro lavoro è l’identificazione di strategie volte al miglioramento qualitativo, tramite ad esempio la riduzione del contenuto di acido fitico nei semi, una sostanza che limita la biodisponibilità nella dieta di minerali essenziali come ferro e zinco. Interveniamo su questo fronte usando tecniche genetiche e biotecnologiche, puntando a migliorare la qualità nutrizionale dei legumi senza comprometterne la produttività.
Uno degli strumenti più versatili che utilizziamo è la mutagenesi chimica. Con questa tecnica in passato abbiamo identificato mutanti di fagiolo che hanno ridotto di quasi il 90% l’accumulo di acido fitico nei semi e da cui abbiamo sviluppato, in collaborazione con un’azienda sementiera, dei materiali genetici “biofortificati”, ossia in grado di fornire ferro, e in generale minerali, più facilmente assimilabili. Abbiamo inoltre sviluppato una nuova collezione di oltre 2300 mutanti di fagiolo borlotto, pensata come risorsa a lungo termine per l’intera comunità scientifica. Un altro approccio che utilizziamo all’IBBA è il genome editing con la tecnologia CRISPR/Cas9, che consente di modificare in modo preciso e mirato punti specifici del genoma, applicandolo alla soia per regolare l'accumulo di acido fitico.
Valore nutrizionale e prospettive globali
Da un punto di vista salutare, i legumi contengono una vasta gamma di vitamine e minerali essenziali, e sono una fonte eccellente di proteine vegetali, fornendo un’alternativa sana e più sostenibile alle proteine di origine animale. È consigliato assumere alimenti variati e abbinare i legumi ad un cereale. Infatti, mentre i cereali sono poveri dell’amminoacido lisina, i legumi ne sono ricchi e, al contrario, i legumi presentano un basso livello in metionina mentre i cereali ne contengono molta. Così si spiegano molti piatti a base di cereali e legumi, diffusi in tutte le culture: risi e bisi, pasta e ceci, pasta e fagioli, cus-cus e ceci, fagioli e tortillas.
Il consumo quotidiano di legumi può essere di grande ausilio nel controllo del peso corporeo a lungo termine. Inoltre, studi hanno indicato la diminuzione del rischio di cancro associata al consumo di legumi, confermando il loro ruolo nella prevenzione delle malattie. Anche dal punto di vista ambientale, la produzione di legumi richiede notevolmente meno acqua rispetto alla carne: se per la produzione di un chilo di carne sono necessari circa 15 mila litri d’acqua, per lo stesso quantitativo di legumi ne basterebbero circa 400 litri.
Purtroppo, l’aumento generale della domanda di legumi degli ultimi anni non è stato causato da un aumento diretto del consumo di questi prodotti per l'alimentazione umana. Come afferma il WWF, è stato invece l’aumento del consumo di prodotti di origine animale, come carne, pesce e latticini, che ha determinato una maggiore domanda a livello globale di legumi come la soia, importante fonte di foraggio. In Svizzera, ad esempio, nonostante la domanda di alternative vegetali alla carne sia in crescita, la dipendenza dalle importazioni resta alta. Come dimostrato da un recente studio dell’ETH e di Agroscope (Keller et al., 2024), investire nella produzione locale di legumi non solo fornirebbe ai consumatori un’opzione più sana e sostenibile, ma potrebbe anche ridurre la dipendenza da importazioni, migliorando la sicurezza alimentare e contribuendo alla mitigazione dei cambiamenti climatici.