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Che stress! Niente panico, ci pensano i biostimolanti

Come reagisce la pianta agli stress abiotici e qual è il ruolo dei biostimolanti? Salinità, temperature estreme e siccità: il contributo della Biostimolanti conference 2021

Che stress! Niente panico, ci pensano i biostimolanti - le news di Fertilgest sui fertilizzanti

I biostimolanti funzionali possono essere utilizzati per contrastare specifici stress abiotici agendo su specifici target di resistenza: focus delle due giornate, 25 febbraio e 2 marzo 2021, della Biostimolanti conference 2021 (Foto di archivio)

In media, solo il 50% della produzione potenzialmente ottenibile in pieno campo è raccolta dagli agricoltori di tutto il mondo, secondo le stime Fao.  Le ragioni? La perdita dipende per il 25-53% dalla presenza di patogeni e per il 65-75% da fattori abiotici (ambientali) stressanti che possono limitare le produzioni agricole e ridurre le rese fino al 70%.

I fattori abiotici possono stressare le piante coltivate quando si manifestano in maniera anomala (eccesso o scarsità), provocando la rottura dell'equilibrio fisiologico della pianta. Gli stress abiotici più importanti sono la salinità, la presenza di metalli pesanti, le temperature estreme (alte e basse) e la siccità.

I biostimolanti funzionali possono essere utilizzati per contrastare specifici stress abiotici agendo su specifici target di resistenza. Se ne è parlato nelle due giornate, 25 febbraio e 2 marzo 2021, della Biostimolanti conference. In particolare, si è discusso di tolleranza allo stress salino in orticoltura, mitigazione dello stress idrico, tolleranza allo stress da alte temperature, controllo degli stress abiotici in viticoltura e tolleranza al cracking dei frutti.

Le due giornate sono state moderate rispettivamente da Cristiano Spadoni (AgroNotizie) e Lorenzo Tosi (Terra è vita). L'edizione 2021 è stata organizzata dall'Arptra, Associazione regionale pugliese dei tecnici e ricercatori in agricoltura, e da Fruit communication, con il patrocinio della Soi, Società orticola italiana. Fertilgest®, la banca dati dei fertilizzanti, dei concimi e dei substrati che insieme ad AgroNotizie fa parte del network di Image Line, è stato content partner dell'evento.
 
Biostimolanti conference 2021
 

Lo stress abiotico e la risposta delle piante

Cosa succede all'interno della pianta quando viene stressata dall'ambiente esterno? Quali sono le molecole che vengono attivate e come si muovono queste all'interno dell'organismo? Direttamente dal Cile, l'esperto di fisiologia e biochimica vegetale Claudio Pastenes Villarreal ha mostrato le basi fisiologiche di risposta agli stress nelle piante.

Una delle risposte più comuni agli stress di varia natura è lo stress ossidativo caratterizzato dall'accumulo tossico di specie reattive all'ossigeno (Ros). Le Ros fanno parte di segnali interni normali e naturali della pianta, sono utili e non provocano danni a basse concentrazioni. Ad esempio, sono delle molecole segnale che permettono l'uscita del seme dalla dormienza invernale. Durante uno stress però, le Ros aumentano pericolosamente causando importanti danni ossidativi al Dna, ai lipidi e alle proteine. Tutti i processi fisiologici, biochimici e metabolici son quindi alterati con conseguente inibizione della crescita della pianta e ridotta produzione.
 

La tolleranza allo stress salino

Più di 800 milioni di ettari (7% della superficie terrestre) sono colpiti dalla salinità e ogni anno 10 milioni di terreni agricoli sono abbandonati per questo problema.

La salinità può riguardare sia i terreni che l'acqua ed è dovuta non solo all'eccesso di cloruro di sodio (NaCl) ma anche di calcio (Ca2+), magnesio (Mg 2+), solfato (SO42-) e idrogenocarbonato (HCO3-). Lo stress salino produce diverse reazioni a cascata a seconda che si manifesti nel breve o nel lungo periodo. La pianta risponde attivando una serie di meccanismi di resistenza: crescita differenziata delle radici, ridotta permeabilità ai sali, accumulo dei sali all'interno del vacuolo, variazione della concentrazione dei soluti, ecc..

Youssef Rouphael del dipartimento di Agraria dell'Università di Napoli Federico II ha fatto il punto sull'applicazione dei biostimolanti funzionali microbicidi e non per migliorare la tolleranza allo stress salino:
  • i funghi micorrizici permettono di ridurre l'assorbimento degli ioni potenzialmente fitotossici e di aumentare il rapporto radici/parte aerea;
  • gli idrolizzati proteici possono modulare il metabolismo cellulare che interessa il bilancio ormonale, l'accumulo di osmoliti e di antiossidanti;
  • gli estratti algali modificano il numero e la dimensione degli stomi rendendo il loro funzionamento più veloce ed efficiente.
Alcuni studi sulle microalghe (in particolare Dunaliella salina) hanno dimostrato l'aumento di tolleranza a salinità in piante di pomodoro. Le microalghe rappresentano un'interessante prospettiva futura perché a differenza delle macroalghe non devono essere raccolte dai mari e la materia prima è più controllata e facili da standardizzare.

Di estremo interesse anche la combinazione di biostimolanti microbici e non. È possibile, infatti, che la loro combinazione generi un effetto sinergico, superiore cioè all'effetto dato dalla somma dei due presi separatamente. A dimostrarlo prove su lattuga con trattamenti a base di Rhizoglomus intraradices e Trichoderma atroviride che hanno generato un aumento del rapporto potassio/sodio in condizioni di salinità. Questo rapporto permette il mantenimento del potenziale osmotico affinché la concentrazione di sodio non raggiunga livelli tossici. I due microrganismi hanno, inoltre, incrementato la sintesi di prolina e di catalasi, molecole che proteggono l'ambiente interno dall'accumulo di Ros.
 
Effetto di Dunaliella salina su pomodoro
Aumento dello sviluppo dell'apparato radicale su piante di pomodoro trattate con Dunaliella salina
(Fonte foto: Youssef Rouphael, dipartimento di Agraria dell'Università di Napoli Federico II)


Tolleranza allo stress idrico

Lo stress idrico, a differenza di quello salino, è difficile da diagnosticare perché "invisibile". Durante uno stress idrico la pianta cercherà inizialmente di utilizzare tutte le proprie risorse energetiche per sottrarre quanta più acqua possibile al terreno. In questo momento la pianta sembrerà ancora rigogliosa a scapito però della resa e della qualità finale. Se lo stress idrico è prolungato osserveremo come sintomo la perdita di turgore quando ormai sarà troppo tardi per intervenire.

Antonio Ferrante del dipartimento di Scienze agrarie e ambientali dell'Università degli studi di Milano ha ricordato il ruolo importantissimo dell'acqua per le colture agricole: termoregolazione soprattutto durante i periodi più cadi, trasporto dei nutrienti e idratazione dei tessuti vegetali (composti per il 90% da acqua).

Alcuni composti bioattivi presenti nei biostimolanti possono contrastare lo stress idrico aumentando il contenuto di osmoliti e attivando la biosintesi di composti che riducono i danni da Ros. Trattamenti con biostimolanti su pomodoro sottoposto a stress idrico hanno mostrato un aumento del contenuto di clorofilla, un aumento della funzionalità fogliare, un aumento dell'efficienza d'uso dell'acqua (Wue), un maggior accumulo di zuccheri e di prolina utile a contrastare lo stress ossidativo, un effetto positivo sulla resa e maggior accumulo di licopene e β carotene per un colore più intenso.
 

Tolleranza allo stress da alta temperatura

Le stime sui cambiamenti climatici ci dicono che le temperature globali aumenteranno di 2-6 °C entro la fine di questo secolo a causa del rapido aumento delle concentrazioni di gas serra nell'atmosfera. Fondamentale l’analisi delle risposte delle piante allo stress da alte temperature.

Piante stressate da alte temperature mostrano ridotta germinabilità, ridotta fotosintesi, minore efficienza nell'utilizzo dei nutrienti e forte accumulo di Ros.

Giacomo Cocetta del dipartimento di Scienze agrarie e ambientali dell'Università degli studi di Milano ha riportato i dati di prove sperimentali che dimostrano come i biostimolanti possano rappresentare una strategia vincente per contrastare lo stress abiotico da alte temperature.

Due tipologie di biostimolanti (uno a base di alghe e uno a base di amminoacidi) sono stati applicati a piante stressate da un aumento di temperatura fino a 37 ° C. Attraverso un'analisi della trascrittomica sono state indagate le famiglie di geni maggiormente attivate e stimolate dalla presenza di biostimolanti.

In particolare, è stato osservato un importante aumento della risposta dei geni codificanti per le proteine da shock termico (Hps), la cui funzione è quella di proteggere le cellule da possibili danni termici e permettere il corretto ripiegamento delle proteine di membrana.
 
Biostimolanti conference 2021
 

Stress abiotici in viticoltura

Gli ambienti viticoli, si sa, sono ambienti poco fertili. Secondo i dati Istat del 2000 la superficie vitata in Italia è concentrata per il 60% in collina e per il 7% in montagna, territori particolarmente soggetti a condizioni di stress. Inoltre, i fenomeni legati ai cambiamenti climatici, ad esempio periodi di elevate siccità seguiti da periodi con abbondanti precipitazioni, creano sempre più problemi nella gestione del vigneto e pare che le aree del mondo dove si coltiva vite siano quelle destinate a maggiori condizioni di stress in futuro.

Lucio Brancadoro dell'Università degli studi di Milano propone l'utilizzo dei biostimolanti per rendere più resilienti le colture di vite agli stress idrici e termici.

Una serie di prove sperimentali, condotte a Montalcino, hanno permesso di studiare l'effetto di alcuni biostimolanti su vitigni di Sangiovese. I trattamenti a base di Ascophyllum nodosum e di sericina idrolizzata (prodotto di scarto della produzione della seta) hanno aumentato il contenuto di polifenoli e antociani nell'uva. Con i trattamenti a base di proteine vegetali si è osservato un aumentano della capacità di tollerare la carenza idrica attraverso la chiusura degli stomi.
 

Tolleranza al cracking dei frutti

Paura che il frutto si spacchi? Il cracking è una grave fisiopatia che si verifica nella fase di preraccolta dei frutti. Numerose specie ne soffrono e Boris Basile dell'Università Federico II di Napoli ha trattato il problema del cracking concentrandosi su ciliegio. I fattori che possono indurre il fenomeno sono di natura biochimica, anatomica, genetica, colturale ma soprattutto ambientale.

Infatti, se nel periodo di preraccolta si verificano intense piogge o c'è elevata umidità, si ha un incremento dell'assorbimento di acqua da parte della pianta sia attraverso l'apparato radicale che direttamente dal frutto con conseguente possibilità di generare cracking.

Cosa succede nello specifico? L'ultima fase di maturazione del frutto è caratterizzata dalla distensione cellulare. In questa fase si possono generare microlesioni della cuticola dovute all'aumento della superficie esterna, che si aprono come fossero cerniere (zipper hypothesis). L'acqua penetra dalle lesioni e viene assorbita dalle cellule del mesocarpo che esplodono. Una serie di eventi a cascata portano alla sottrazione di acqua dalle altre cellule del frutto e alla sottrazione di calcio dalle lamelle mediane (le strutture che tengono legate le cellule le une alle altre). Questi legami si indeboliscono e le cellule cominciano a separarsi.

Difendere il frutteto dal cracking è possibile usando teli per proteggere i frutti dalla pioggia in preraccolta, favorendo il drenaggio del terreno per evitare ristagni, applicando calcio o protettivi della cuticola.

La letteratura scientifica sul possibile impiego dei biostimolanti per la prevenzione del cracking è ancora limitata, ma ci sono interessanti indicazioni sull'efficacia degli estratti algali e di altri estratti vegetali. Studi su trattamenti a base di Ascophyllum nodosum e di calcio hanno evidenziato riduzione fino al 50% del cracking e incremento dello spessore della parete cellulare dell'epidermide.
 

Conclusioni: la necessità di validazione dei biostimolanti

A conclusione delle due giornate, Daniele Villa del Fisssa ci ricorda una data importante: a luglio 2022 è prevista l'applicazione del regolamento Eu 2019/1009 che darà nuova vita ai biostimolanti. Il Fisssa, come unica federazione che rappresenta i centri di saggio italiani, partecipa al tavolo tecnico Cen/Tc 455 per elaborare standard armonizzati per i prodotti biostimolanti.

La nuova legge prevede che sull'etichetta vengano riportati tutti gli usi e gli scopi del prodotto (i quattro claim che ne validano l'efficacia) in relazione ad un gruppo di colture. Il tavolo tecnico, infatti, ha deciso di dividere tutte le colture mondiali in 3 macrocategorie: intensive, legnose e orticole, ornamentali e colture da vivaio (coltivate sia in ambiente protetto che in pieno campo); il numero di prove sperimentali necessarie alla registrazione di un nuovo prodotto biostimolante dipende dagli effetti che si vogliono dimostrare e dalla coltura sulla quale verrà applicato.

La validazione dei prodotti biostimolanti servirà a tutelare produttori, utilizzatori e consumatori e a garantire uno standard qualitativo adeguato alle aspettative dei clienti.
 

Le proposte delle aziende

Ilsa: con il decreto del 10 luglio 2013 è nata una nuova categoria di biostimolanti, quella degli idrolizzati enzimatici di fabacee in cui rientra il prodotto Ilsac-on. Questo biostimolante è ricco di triacontanolo di origine naturale che insieme ad altri composti stimola lo sviluppo radicale e quello vegetativo, migliora l'assorbimento di nutrienti, aumenta il calibro dei frutti e la loro shelf-life per inspessimento della buccia, e permette alla pianta di tollerare stress da salinità.

Valagro: per una gestione sostenibile delle risorse idriche sia in condizioni di adeguata disponibilità idrica sia in condizioni di scarsità permanente o temporanea, l'azienda propone il prodotto Talete. Questo è in grado di migliorare la ritenzione idrica e l'assorbimento di acqua nonché di ottimizzare la water use efficiency (Wue).

Biogard: propone un biostimolante composto da una nuova specie di fungo micorrizico, il Glomus iranicum var. tenuihypharum. Questo fungo può tollerare la presenza di fertilizzanti, può produrre abbondante micelio extraradicale, utile per esplorare il terreno e raccogliere gli elementi nutritivi, e può sporulare esternamente, in questo modo si evitano ferite dell'apparato radicale durante la dispersione delle spore.

Hydro Fert: ha condotto nuovi studi applicando il prodotto Activeg sia su arboree che orticole. Il biostimolante è a base di idrolizzato enzimatico di fabacee ed è ricco di amminoacidi vegetali levogiri. I risultati delle prove hanno dimostrato che il prodotto ha piena miscelabilità con rame e zolfo e consente produzioni più abbondanti e di qualità con basse dosi d'applicazione.

Algaenergy: propone una linea di biostimolanti agricoli composti dalla biomassa di microalghe, Agrialgae. Le microalghe sono coltivate in bioreattori e non raccolte nei mari come le macroalghe, hanno un contenuto proteico elevatissimo (50-60%) e sono caratterizzate da un profilo completo di amminoacidi levogiri.

Diachem: possiede un consistente catalogo sia di agrofarmaci che di agronutrienti. In particolare, propone il fitoregolatore Atonik la cui sostanza attiva è data dalla combinazione di 3 nitrofenoli di azoto ed è capace di migliorare l'impollinazione e l'allegagione dei frutti; gli acceleratori della fotosintesi Ala, a base di acido 5-aminolevulinico, in grado di aumentare il contenuto di clorofilla nella pianta inducendo una più elevata attività fotosintetica che si traduce in maggiore resistenza a fattori di stress e miglior produttività.

Tradecorp: per prevenire gli stress abiotici l'azienda propone il biostimolante Phylgreen a base di estratto puro di alga ottenuto da Ascophyllum nodosum. L'estratto finale ha un elevato contenuto di alginati, vitamine, antiossidanti naturali e amminoacidi nobili.

Biolchim: per far fronte alle problematiche dell'apparato radicale come la stanchezza del terreno e i danni da patogeni terricoli è necessario regolare l'equilibrio della rizosfera. In particolare, per mantenere e rinvigorire il rizobioma l'azienda propone un prebiotico, Vhera life, a base di estratti vegetali ed estratto di alga Macrocystis integrifolia e un probiotico, Vhera, a base di inoculo di funghi micorrizici e batteri della rizosfera, entrambi applicabili in fertirrigazione.

L. Gobbi: propone il concime organo-minerale Lg 81 derivante da processi di fermentazione di batteri del genere Pseudomonas. Contiene perciò enzimi e metaboliti, estratti vegetali, citochinine naturali, molecole segnale e microelementi chelati ma non organismi viventi e questo lo rende un prodotto più facile e semplice da gestire in campo. Il prodotto è capace di attivare la microflora della rizosfera che stimola positivamente l'accrescimento radicale.

Isagro: ha sviluppato Isagrow. Questo prodotto è al 100% vegetale ed è consentito in agricoltura biologica, è ricco di glicinbetaina e materia organica di origine vegetale. E' un fertilizzante ad azione biostimolante in grado di mitigare gli stress abiotici, rallentare la senescenza e aiutare nell’ingrossamento del frutto.

Green Has: per la mitigazione degli stress abiotici l’azienda propone Eranthis, l'ultimo prodotto validato dal protocollo interno High performance process. Eranthis è un fertilizzante ad azione biostimolante costituito da estratti di lieviti selezionati e di due alghe brune, ammesso in agricoltura biologica. Può essere utilizzato su tutte le colture arboree ed orticole in prevenzione ad uno o più stress abiotici.

Meristem: possiede una linea di prodotti a base di microrganismi tra cui batteri solubilizzatoti di fosforo e formatori di siderofori, batteri fissatori di azoto, batteri con effetti fitosanitari e funghi micorrizici e non. Il Tricoboost, a base di Trichoderma harzianum IAB/01 stimola lo sviluppo della pianta, aumenta la fertilità del suolo e compete per lo spazio e i nutrienti evitando lo sviluppo di organismi dannosi (specialmente funghi).

Agriges: attraverso il progetto Green Path, l'azienda mira allo sviluppo di prodotti più sicuri e sostenibili che massimizzino i risultati delle colture riducendo l'utilizzo di prodotti chimici e potenzialmente inquinanti. Con il prodotto Nema 300 Ww, per esempio, è possibile riattivare la crescita radicale interrotta da fattori di stress, aumentare la resistenza endogena della pianta alle avversità e stimolare la pianta a ispessire il tessuto corticale della radice. Il prodotto è costituito da oli vegetali e da essenze officinali rare, per una formulazione 100% naturale.

K Adriatica: propone Dry K-30 come soluzione al cracking. Il prodotto è un concime che permette l'irrobustimento delle pareti cellulari dei frutti, il miglioramento della resistenza meccanica e la cicatrizzazione delle micro e macrolesioni. Prove in campo su uva da tavola hanno mostrato che 3 applicazioni di Dry K-30 nelle fasi fenologiche di prechiusura del grappolo, invaiatura e preraccolta possono ridurre con una certa efficacia il fenomeno del cracking.

Clever Bioscience: l'azienda si occupa di sviluppare e produrre prodotti e servizi innovativi per aziende del settore agricolo, cosmetico, nutraceutico e farmaceutico. In questa occasione ha proposto una serie di prodotti biostimolanti sia derivanti dall'idrolisi di biomassa vegetale come Clever Hx, che a base di microrganismi come Clever Tricho. I due prodotti sono entrambi capaci di aumentare la resistenza delle piante agli stress abiotici.


Per continuare ad approfondire i temi dell'incontro, scarica le presentazioni a questo link e guarda il video delle giornate

 
 



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