Effetto biofertilizzante di frass d'insetto e pollina sulla qualità dei frutti di pomodoro (Solanum lycopersicum L.)

The growing demand for food resources is linked to population growth and increased demand for protein. In this context, insect farming is a sustainable alternative, as it reduces the use of space and allows food waste to be used to produce frass. Frass is a mix of excrement, insect remains and food waste; it is rich in microorganisms and contains more organic matter than its original sources, although it has lower levels of nitrogen and phosphorus. This study, part of the ADVAGROMED project, analyzes for the first time insect frass and pollen-based fertilizers on tomatoes of the Regina cultivar. Eight treatments combining mineral fertilizers, frass and pollen, applied to the soil were evaluated. After harvest, the tomatoes were freeze-dried and samples sent to specialized laboratories at CNR ISPA in Turin for analysis aimed at quantifying carotenoids, polyphenols, lycopene and luteolins. The results indicate that although frass and poultry manure treatments do not achieve the effectiveness of 100% mineral fertilizer in terms of total polyphenols, frass shows slightly better results than poultry manure, suggesting that it may be a viable alternative or complement. In particular, treatment with 50% mineral fertilizer and 50% insect frass shows higher luteolin content than treatment with 100% mineral fertilizer. Regarding the synthesis of luteolin-3',7 diglucoside, treatments with frass are moderately more effective than pure organic fertilizers, but do not outperform those with pollen. The treatment with 75 percent mineral fertilizer and 25 percent frass stands out for high levels of luteolin, luteolin-3',7-diglucoside and lycopene, suggesting that a balanced approach between mineral and organic nutrients promotes biosynthesis of these compounds. Although carotenoid levels were lower than in previous studies, the treatment composed of 75 percent chemical fertilizer and 25 percent insect frass showed good performance in terms of lycopene, with a content of 0.29 mg/g. In treatments containing poultry manure, the combination of 75% mineral fertilizer and 25% poultry manure provides the highest content of zinc, sodium, manganese, iron, copper, potassium, phosphorus and magnesium compared to other poultry manure treatments. This suggests that this combination is the best, except for calcium, where the 100% poultry manure treatment provides the highest content. Regarding treatments containing frass, the treatment with 100% frass provides the highest amount of calcium, potassium, magnesium, copper, iron, and sodium compared to the other frass treatments, suggesting that this option is the best for providing more minerals. However, for zinc, phosphorus and manganese, the treatment containing 50% frass and 50% mineral is the most effective. Finally, copper supply is identical in treatments with 100% frass and with 50% frass and 50% mineral. In addition, frass in our study has a relatively low nitrogen content, highlighting the need for more balanced nutrient management to meet plant needs. In summary, the use of insect frass and poultry manure as sustainable alternatives to mineral fertilizers has significant potential but may not completely replace them. Careful balancing in their application could improve the nutritional value of tomatoes, requiring further research on different crops.

La crescente domanda di risorse alimentari è legata all’aumento della popolazione e alla maggiore richiesta di proteine. In questo contesto, l’allevamento di insetti rappresenta un'alternativa sostenibile, poiché riduce l'uso di spazio e permette di utilizzare scarti alimentari per produrre frass. Il frass è un mix di escrementi, resti di insetti e residui alimentari; è ricco di microrganismi e contiene più materia organica rispetto alle sue fonti originali, sebbene abbia livelli inferiori di azoto e fosforo. Questo studio, parte del progetto ADVAGROMED, analizza per la prima volta fertilizzanti a base di frass di insetti e pollina su pomodori della cultivar Regina. Sono stati valutati otto trattamenti che combinano fertilizzanti minerali, frass e pollina, applicati al terreno. Dopo la raccolta, i pomodori sono stati liofilizzati e campioni inviati ai laboratori specializzati del CNR ISPA di Torino per analisi mirate a quantificare carotenoidi, polifenoli, licopene e luteoline. I risultati indicano che, sebbene i trattamenti con frass e pollina non raggiungano l'efficacia del fertilizzante minerale al 100% in termini di polifenoli totali, il frass mostra risultati leggermente superiori rispetto alla pollina, suggerendo che possa essere una valida alternativa o complemento. In particolare, il trattamento con 50% di fertilizzante minerale e 50% di frass di insetti presenta un contenuto di luteolina maggiore rispetto al trattamento con 100% di fertilizzante minerale. Per quanto riguarda la sintesi della luteolina-3',7-diglucoside, i trattamenti con frass sono moderatamente più efficaci rispetto ai fertilizzanti organici puri, ma non superano quelli con pollina. Il trattamento con 75% di fertilizzante minerale e 25% di frass si distingue per alti livelli di luteolina, luteolina-3',7-diglucoside e licopene, suggerendo che un approccio bilanciato tra nutrienti minerali e organici favorisca la biosintesi di questi composti. Sebbene i livelli di carotenoidi siano inferiori rispetto a studi precedenti, il trattamento composto dal 75% di fertilizzante chimico e il 25% di frass di insetti ha mostrato buone performance in termini di licopene, con un contenuto di 0,29 mg/g. Nei trattamenti contenenti pollina, la combinazione di 75% di fertilizzante minerale e 25% di pollina fornisce il contenuto più elevato di zinco, sodio, manganese, ferro, rame, potassio, fosforo e magnesio rispetto agli altri trattamenti con pollina. Ciò suggerisce che questa combinazione è la migliore, eccetto per quanto riguarda il calcio, dove il trattamento con 100% pollina offre il contenuto più elevato. Per quanto riguarda i trattamenti contenenti frass, il trattamento con 100% frass apporta la maggiore quantità di calcio, potassio, magnesio, rame, ferro e sodio rispetto agli altri trattamenti con frass, suggerendo che questa opzione è la migliore per fornire un maggior numero di minerali. Tuttavia, per lo zinco, il fosforo e il manganese, il trattamento contenente 50% frass e 50% minerale risulta il più efficace. Infine, l'apporto di rame è identico nei trattamenti con 100% frass e con 50% frass e 50% minerale. Inoltre, il frass nel nostro studio ha un contenuto di azoto relativamente basso, evidenziando la necessità di una gestione più equilibrata dei nutrienti per soddisfare le esigenze delle piante. In sintesi, l’uso di frass di insetto e pollina come alternative sostenibili ai fertilizzanti minerali presenta un potenziale significativo, ma potrebbe non sostituirli completamente. Un attento bilanciamento nella loro applicazione potrebbe migliorare il valore nutrizionale dei pomodori, richiedendo ulteriori ricerche su diverse colture.