From Soil to Canopy: Integrative Zeolite solutions for biotic and abiotic Stress Mitigation in Olive Orchards

Nel contesto dell’agricoltura sostenibile, i tufi ricchi di zeolitite sono considerati materiali multifunzionali di alto valore grazie alla loro capacità di scambio cationico, alle proprietà di ritenzione idrica e alla compatibilità con microrganismi benefici. Questa ricerca di dottorato ha valutato il loro potenziale agronomico nella coltivazione dell’olivo attraverso due esperimenti. Esperimento A, condotto all’interno del progetto LIFE Microfighter, ha affrontato la gestione della malattia della Rogna dell’Olivo (Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi) utilizzando un nuovo Zeo-Biopesticida (ZBp) composto da chabasite micronizzata e Pseudomonas synxantha DLS65. ZBp è stato confrontato con il trattamento a base di rame e con il controllo non trattato in due oliveti in Emilia-Romagna (Italia). Le analisi microscopiche hanno confermato la persistenza del prodotto sulle foglie, mentre le valutazioni fitopatometriche hanno dimostrato che ZBp ha ridotto significativamente la formazione di galle, raggiungendo livelli di soppressione comparabili al rame anche in condizioni di copertura fogliare limitata. Importante, la resa delle olive e la qualità dell’olio non sono state influenzate, sostenendo ZBp come alternativa sostenibile alle formulazioni a base di rame. Esperimento B, parte del progetto CROSSFruit presso l’azienda La Hampa (IRNAS-CSIC, Spagna), ha indagato il ruolo della zeolitite come ammendante del suolo e il suo impatto sulla disponibilità di potassio (K⁺) e sulla fisiologia dell’olivo in condizioni di irrigazione regolare, siccità e recupero. Gli olivi della cultivar Arbequina sono stati coltivati in vaso con diversi regimi di fertilizzazione (100% e 0% NPK) e con o senza zeolitite chabasitica granulare. Le dinamiche dei nutrienti del suolo sono state monitorate insieme a parametri fisiologici quali la conduttanza stomatica, il potenziale idrico fogliare e la crescita dei germogli. I risultati hanno mostrato che i suoli con zeolite hanno raddoppiato la capacità di scambio cationico rispetto ai suoli senza zeolite, aumentando la disponibilità di K⁺ anche in assenza di fertilizzante. Le piante con minore K⁺ solubile hanno mostrato una conduttanza stomatica massima (gsmax) più elevata, riflettendo una regolazione stomatica compromessa. Queste piante sono cresciute più velocemente sotto irrigazione completa ma sono risultate meno resilienti alla siccità, mostrando un marcato calo di gsmax. Al contrario, le piante non fertilizzate trattate con zeolitite hanno recuperato la gsmax in modo simile a quelle fertilizzate, grazie a un miglior controllo stomatico dello stato idrico fogliare. Questi risultati evidenziano il ruolo della zeolitite nel tamponare il K⁺ nel suolo e nel rilasciarlo in base alla richiesta della pianta. Nel complesso, i risultati dimostrano il ruolo multifunzionale della zeolitite ricca di chabasite nella coltivazione dell’olivo: migliorare il controllo biologico delle malattie e ottimizzare le dinamiche del K⁺ nel suolo, la regolazione stomatica e la resilienza alla siccità. Le strategie basate sulla zeolite offrono un percorso promettente per ridurre la dipendenza dal rame e dai fertilizzanti sintetici, promuovendo sistemi di produzione olivicola mediterranei più sostenibili.

In the context of sustainable agriculture, zeolitite-rich tuffs are considered high-value multifunctional materials due to their cation-exchange capacity, water-holding properties, and compatibility with beneficial microorganisms. This doctoral research evaluated their agronomic potential in olive cultivation through two experiments. Experiment A, conducted within the LIFE Microfighter project, addressed the management of Olive Knot disease (Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi) using a novel Zeo-Biopesticide (ZBp) composed of micronized chabazite and Pseudomonas synxantha DLS65. ZBp was compared with copper treatment and untreated control in two orchards in Emilia-Romagna (Italy). Microscopy analyses confirmed product persistence on leaves, while phytopathometric assessments demonstrated that ZBp significantly reduced knot formation, achieving suppression levels comparable to copper even under limited foliar coverage. Importantly, olive yield and oil quality were unaffected, supporting ZBp as a sustainable alternative to copper-based formulations. Experiment B, part of the CROSSFruit project at La Hampa farm (IRNAS-CSIC, Spain), investigated zeolitite’s role as a soil amendment and its impact on potassium (K⁺) availability and olive tree physiology under well-watered, drought, and recovery conditions. Arbequina olive trees were grown in pots with different fertilization regimes (100% and 0% NPK) and with or without granular chabazite zeolitite. Soil nutrient dynamics were monitored alongside physiological parameters such as stomatal conductance, leaf water potential, and shoot growth. Results showed that zeolite soils doubled the cation-exchange capacity compared to non-zeolite soils, increasing K⁺ availability even without fertilizer. Plants with lower soluble K⁺ exhibited higher maximum stomatal conductance (gsmax), reflecting impaired stomatal regulation. These plants grew faster under full irrigation but were less resilient to drought, showing a marked decline in gsmax. Conversely, non-fertilized plants treated with zeolitite recovered gsmax similarly to fertilized ones, thanks to improved stomatal control of leaf water status. These results highlight the role of zeolitite in buffering K⁺ in the soil and releasing it according to plant demand. Overall, the findings demonstrate the multifunctional role of chabazite-rich zeolitite in olive cultivation: enhancing biological disease control and improving soil K⁺ dynamics, stomatal regulation, and drought resilience. Zeolite-based strategies offer a promising pathway to reduce dependence on copper and synthetic fertilizers, promoting more sustainable Mediterranean olive production systems.