Le principali avversità a cui può andare incontro la produzione agricola sono legate a stress abiotici, causati da particolari condizioni ambientali (siccità, carenza di nutrienti, avversità climatiche), o da stress biotici, dovuti alla presenza di specie in competizione per i nutrienti o all’attacco da parte di organismi patogeni. Le strategie che si possono attuare per difendere le colture sono molto diverse: i) utilizzo di agrofarmaci di origine chimica o naturale; ii) modifica dell’ambiente di crescita della pianta, con la messa in atto di pratiche agronomiche adeguate; iii) utilizzo di piante resistenti ai patogeni, derivate da selezione con metodi classici o tramite le moderne biotecnologie; iv) impiego della lotta biologica; v) impiego della lotta integrata, in cui tutti gli approcci disponibili vengono attuati in sinergia.
Le colture agrarie, in tutte le fasi del loro ciclo, possono essere soggette ad avversità di vario genere. Si calcola che, ogni anno, circa il 30% della produzione mondiale va perduta a causa di alterazioni ambientali (es.: condizioni climatiche non favorevoli) o di attacchi parassitari (organismi nocivi o patogeni). È necessario quindi intervenire proteggendo le piante coltivate e i loro prodotti nelle fasi di coltivazione e conservazione per evitare consistenti perdite economiche e per garantire la salubrità dei prodotti. L’applicazione del rimedio più adeguato per contrastare gli agenti dannosi richiede la conoscenza delle diverse tipologie di avversità che interessano le piante agrarie.
Stress abiotici
A questo gruppo appartengono tutte le cause di natura non infettiva e non parassitaria che alterano il rapporto tra la pianta e l’ambiente in cui vive. Il freddo e il caldo eccessivi, ad esempio, possono danneggiare foglie, fiori e frutti (necrosi, appassimenti); la scarsità di acqua nel terreno provoca avvizzimenti, mentre l’eccesso idrico è origine di asfissie e marciumi radicali. Anche l’eccesso di umidità nell’aria risulta dannoso perché crea le condizioni ideali allo sviluppo di infezioni alla parte aerea della pianta, mentre eventi traumatici come la grandine e il vento compromettono lo stato di salute delle piante coltivate, determinando forti perdite di produzione. Anche eventuali squilibri nutrizionali, dovuti a eccessi o carenze di elementi nutritivi nel terreno, possono avere una forte influenza sullo stato di salute della pianta e sulla sua produttività. L’effetto dell’inquinamento atmosferico e delle acque di irrigazione può causare ustioni e disseccamenti, ma anche i trattamenti sbagliati, come l’uso di prodotti fitosanitari non autorizzati sulla coltura o di dosi eccessive, possono essere responsabili di danni.
Strategie di difesa da stress abiotici
Una corretta applicazione di tecniche agronomiche adeguate può contribuire ad attenuare le condizioni di stress dovute a condizioni ambientali non favorevoli. La regolazione della concimazione in termini di dosi, periodo e tipo di concimazione, ad esempio, può evitare alla coltura di trovarsi in condizioni di carenze nutrizionali o, all’opposto, in una situazione di eccesso di nutrienti (ad esempio azoto) che, invece di favorire la crescita della pianta e la sua produttività, la indeboliscono. Di grande importanza, soprattutto per alcune colture, è la possibilità di effettuare l’irrigazione, poiché si è osservato che gli stress idrici non solo danneggiano i tessuti delle piante ma tendono a renderle più suscettibili a eventuali organismi patogeni.
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Stress biotici
Si definiscono stress biotici le situazioni di stress dovute a organismi viventi. Un esempio è la presenza sul terreno di specie vegetali spontanee (erbe infestanti), che entrano in competizione con le piante coltivate sottraendo acqua, luce o elementi nutritivi, causando inoltre intralcio alle operazioni colturali e favorendo potenzialmente la diffusione di parassiti dannosi. Tra gli stress biotici si considerano ovviamente anche i parassiti animali (insetti, acari, nematodi, animali superiori), vegetali (batteri e fitoplasmi), virus e funghi, che si nutrono di organi o tessuti della pianta danneggiandone la crescita e la capacità produttiva, o mettendo a rischio la salubrità dei prodotti.
Strategie di difesa da stress biotici
La protezione delle piante dalla competizione con altre specie o dalle malattie è finalizzata soprattutto alla produttività della coltura. Considerando il fatto che l’applicazione di misure di lotta comporta dei costi, ne deriva che bisogna intervenire solo nei casi di effettivo bisogno, in cui cioè l’entità del danno abbia prevedibile rilevanza economica e altri fattori (fitosanitari, pedoclimatici, agrotecnici) non abbiano già compromesso la produttività della coltura. La scelta delle strategie da applicare deve quindi tener conto delle controindicazioni igieniche, ambientali, economiche e fitopatologiche, senza provocare danni alla pianta tali che il rimedio sia peggiore del male, né favorire altre malattie.
Per quanto riguarda il contenimento delle erbe infestanti, le strategie che si possono attuare sono essenzialmente di tipo agronomico, comportano cioè la scelta di interventi mirati prima e durante il periodo di coltivazione.
Nella lotta contro le malattie si può intervenire attraverso: i) strategie volte ad inibire direttamente il patogeno; ii) strategie volte a modificare l’ambiente in senso sfavorevole al patogeno e favorevole alla pianta (tecniche agronomiche e colturali); iii) 3) strategie volte a ridurre la suscettibilità della pianta.
Strategie di inibizione diretta verso il patogeno
I mezzi chimici di lotta contro le malattie delle piante si distinguono in base alla natura dei patogeni contro cui sono diretti e si classificano in fungicidi, battericidi, nematocidi. Tutti i composti appartenenti a queste classi sono genericamente chiamati agrofarmaci o fitofarmaci. A oggi non è presente in commercio nessun prodotto per il controllo di virus, ed è vietato, all’interno dell’Unione Europea, l’uso di antibiotici nei confronti di batteri fitopatogeni. Quindi, la maggioranza dei mezzi chimici di lotta appartiene al gruppo dei fungicidi e, in misura minore, a quello dei nematocidi.
Le proprietà fondamentali di un fungicida sono molteplici. La tossicità e la selettività (che deve garantire l’innocuità del prodotto per l’uomo e l’ambiente, nonché per le piante) sono proprietà intrinseche al principio attivo. La bagnabilità e l’adesività dipendono dalla formulazione del prodotto, cioè dal tipo di preparazione industriale cui il prodotto è sottoposto per consentirne la distribuzione commerciale, l’applicazione e la miglior estrinsecazione delle proprietà del principio attivo. La compatibilità consente, se necessario, di combinare più prodotti (più fungicidi o fungicidi con altri fitofarmaci) in un unico trattamento. Un’altra caratteristica molto importante dei fungicidi è la sistemicità, cioè la capacità di entrare ed essere traslocati nei sistemi della pianta.
Gli agrofarmaci prima di essere messi in commercio devono essere autorizzati e registrati da parte del Ministero della Salute, secondo le modalità emanate dall’Unione Europea. Di tutto ciò si occupa la Commissione consultiva degli agrofarmaci, la quale valuta l’efficacia sul patogeno, la tossicità per l’uomo e per l’ambiente, la presenza di residui negli alimenti e la modalità di distribuzione del prodotto. L'irrorazione di fitofarmaci a largo spettro d'azione con mezzi aerei, ad esempio (Figura 1), è una pratica a forte impatto ambientale e sanitario, per le conseguenze connesse ai fenomeni di deriva; diverse legislazioni nazionali, fra cui quella italiana, vietano il ricorso ordinario a questa tecnica.
figura 1 - Irrorazione aerea con agrofarmaci
Accanto ai composti chimici sono disponibili una serie di sostanze naturali che sono tossiche per i patogeni. Un esempio utilizzo di agrofarmaci naturali riguarda l’eugenolo, un olio essenziale derivato dai chiodi di garofano, già utilizzato negli Stati Uniti e commercializzato in varie formulazioni contenenti altri oli essenziali e usate come insetticida in ambito civile. Nel Regno Unito è stato recentemente approvato il suo utilizzo contro la muffa grigia della vite.
Strategie volte a modificare l’ambiente
Per la difesa dai patogeni anche alcune pratiche agronomiche possono essere applicate. Queste riguardano:
- gli avvicendamenti colturali, che impediscono ai patogeni specifici di una coltura di insediarsi stabilmente nell’ambiente;
- l’aratura e l’interramento dei residui colturali, che evitano lo sviluppo di larve di insetti che andrebbero ad infestare la coltura nell’annata successiva;
- l’adeguamento dell’epoca di semina (precoce o tardiva) in relazione al tipo di patogeno da contrastare.
Strategie per ridurre la suscettibilità della pianta
La ricerca di piante resistenti ai patogeni (Figura 2) è la forma di controllo da privilegiare per i vantaggi economici e salutistici a essa attribuibili.
figura 2 - Inoculo artificiale in campo con spore di Fusarium verticillioides
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Strategie di lotta biologica
All’interno della comunità microbica ci sono microrganismi che hanno la capacità di avere un controllo su agenti patogeni sia in modo diretto che in modo indiretto. Un esempio è quello dell’utilizzo del fungo Trichoderma (Figura 3) per la concia del seme di mais; il fungo è antagonista di Fusarium verticillioides e permette di ridurre l’incidenza dell’accumulo di fumonisine.
figura 3 - Conidi di Trichoderma
figura 4 - Coccinella septempunctata
figura 5 - Cristalli di tossina Bt da Bacillus thuringiensis
Strategie di lotta integrata
La nuova tendenza degli ultimi anni è la lotta integrata, cioè l’uso coordinato e razionale dei mezzi di lotta e di controllo oggi conosciuti per mantenere le popolazioni degli organismi nocivi entro soglie di tolleranza. Presuppone un’ampia conoscenza ed esperienza diretta sui patogeni, sulle piante e sugli equilibri ecologici presenti in natura. Essa rivaluta i mezzi definiti “a basso impatto ambientale”, usati in fase preventiva e di controllo, limitando l’uso dei mezzi chimici solo alla lotta contro le fitopatie più gravi.
Cristalli di tossina Bt da Bacillus thuringiensis
Cristalli di tossina Bt da Bacillus thuringiensis
Irrorazione aerea con agrofarmaci
Irrorazione aerea con agrofarmaci
Inoculo artificiale in campo con spore di Fusarium verticillioides
Inoculo artificiale in campo con spore di Fusarium verticillioides per selezionare i genotipi resistenti (Foto: CRA-MAC).
Conidi di Trichoderma
Conidi di Trichoderma
Coccinella septempunctata
Coccinella septempunctata. "Coccinella.7-punctata.adult" di James Lindsey at Ecology of Commanster. Con licenza CC BY-SA 3.0 tramite Wikimedia Commons -
La conoscenza dei patogeni specifici di ogni coltura permette di organizzare la difesa più adeguata, che si può realizzare attraverso il miglioramento genetico, oppure con interventi di agrotecnica, o ancora mediante una mirata difesa con prodotti chimici. Le strategie di difesa dai parassiti devono però essere sempre rispettose dell’ambiente naturale, cercando di limitare il più possibile l’impatto sulle piante che vengono trattate e i danni potenziali agli animali e all’uomo che di quelle piante si nutriranno.
Eugenolo e timolo, due agrofarmaci naturali approvati in Europa
Mezzi di lotta biologica: i funghi
Principi di lotta contro le avversità delle piante, Università degli Studi di Catania
