Dal report sulla qualità delle acque in Europa, pubblicato dall’Agenzia Europea per l’Ambiente, emerge che il 46% dei corpi superficiali non raggiunge un buono stato chimico, e ben il 16% delle acque sotterranee europee non supera lo standard ambientale relativo alla presenza dei nitrati e il 6,5% ha una concentrazione di prodotti fitosanitari superiore al limite di 0.1 μg L-1 (EEA, 2018). In Emilia-Romagna lo stato chimico delle acque sotterranee indica che il 32% (pari a 46% del totale) dei corpi idrici sotterranei è in stato chimico “scarso” (Regione ER, 2013).
Tra i principali inquinanti degli ecosistemi agrari vi sono i fertilizzanti utilizzati in agricoltura, che comportano un rilascio di azoto nel suolo e nelle acque e di protossido di azoto in atmosfera. Il ciclo dell’azoto è un ciclo biogeochimico complesso, e la sua comprensione è fondamentale per una corretta gestione dell’azoto in agricoltura. Le differenti forme dell’azoto derivano dai processi di fissazione, ammonificazione, nitrificazione e denitrificazione; ammonio, nitrato, azoto molecolare e azoto organico hanno un destino ed una persistenza completamente diversi nel sistema suolo-pianta-atmosfera. In particolare, la conversione da ammonio (trattenuto dai colloidi del suolo) a nitrato (una forma mobile nel suolo, che viene facilmente dilavato e contamina acque superficiali e profonde) ha inoltre una implicazione chiave in termini di climate change, in quanto forma protossido d’azoto (N2O), un gas serra che rappresenta il 7% circa delle emissioni di gas serra in atmosfera, che aumentano del 2% ogni decennio, e che ha una equivalenza pari a quasi 300 volte il biossido di carbonio (CO2) (https://doi.org/10.1038/s41586-020-2780-0).
Uno degli obiettivi prioritari della moderna agricoltura è quello di sviluppare sistemi di coltivazione meno intensivi, che facciano un uso oculato delle risorse naturali e impieghino meno input chimici pur mantenendo i livelli di produzione, in termini sia quantitativi che qualitativi, possibilmente preservando il reddito di impresa e riducendo gli impatti negativi sull’ambiente e sulla salute. Un approccio sostenibile si deve basare su un’attenta e puntuale organizzazione aziendale che deve essere supportata da una consulenza specifica e da un rapido accesso all’innovazione scientifica e tecnica da tradurre in attività pratiche (EISA, 2001). In questo senso, i microrganismi utili giocano un ruolo fondamentale nell’agricoltura, fornendo una serie di benefici che contribuiscono alla salute del suolo, alla crescita delle piante e alla produttività agricola. Questi microrganismi includono batteri, funghi e altri organismi microscopici che svolgono funzioni vitali come la fissazione dell’azoto, la decomposizione della materia organica e la promozione della biodiversità nel suolo. La resilienza al cambiamento climatico in agricoltura può essere notevolmente migliorata attraverso l’uso di microrganismi benefici. Essi possono aumentare la capacità del suolo di trattenere l’acqua, riducendo così gli effetti negativi della siccità. Inoltre, alcuni microrganismi possono contribuire alla resistenza delle piante agli stress ambientali come temperature estreme e carenze idriche. L’utilizzo di microrganismi benefici può anche ridurre la dipendenza dagli input agricoli sintetici, promuovendo pratiche agricole più sostenibili e riducendo l’impatto ambientale. Ad esempio, alcuni microrganismi possono migliorare l’assorbimento dei nutrienti da parte delle piante, riducendo così la necessità di fertilizzanti chimici. Inoltre, i microrganismi utili possono favorire la biocontrollo delle malattie delle piante, consentendo agli agricoltori di ridurre l’uso di pesticidi chimici dannosi per l’ambiente e la salute umana. Questo approccio contribuisce alla creazione di sistemi agricoli più equilibrati ed ecologicamente sani, riducendo al contempo l’impatto negativo sul cambiamento climatico. Più in generale, i biostimolanti vegetali (che siano microrganismi o sostanze naturali) possono migliorare la crescita e la resistenza delle piante agli stress ambientali, tra cui lo stress idrico. Con il termine biostimolanti si intendono microrganismi o prodotti naturali che, applicati alle colture, ne migliorano l’efficienza d’uso e/o l’accessibilità dei nutrienti, la resistenza agli stress abiotici e la qualità delle produzioni (regolamento EU 2019/1009). Tra quelli microbici, le tipologie più comunemente studiate ed utilizzate sono i funghi micorrizici arbuscolari (AMF o micorrize), i funghi mutualisti endofiti come Trichoderma spp., ed i batteri rizosferici (PGPR – Plant Growth Promoting Rhyzobacteria). Questi prodotti stimolano i processi fisiologici delle piante ed in condizioni di stress idrico, possono aumentare l’efficienza dell’assorbimento di acqua e nutrienti dalle piante, migliorando così la capacità di sopravvivenza e la resa delle colture. Questi composti possono anche contribuire a ridurre i danni causati dallo stress ossidativo e a mantenere l’omeostasi cellulare nelle piante. L’applicazione di biostimolanti vegetali può quindi essere un’importante strategia per mitigare gli effetti negativi dello stress idrico sulle colture, promuovendo una maggiore resilienza e rendimento nelle condizioni ambientali sfavorevoli.
A fianco dei biostimolanti, la combinazione di approcci volti a ridurre la nitrificazione (con stabilizzazione dell’azoto nel suolo e mitigazione dei gas serra) rappresenta una strategia di enorme interesse, in quanto sfrutta processi fra loro complementari e sinergici. I biostimolanti, infatti, sono prodotti distinti da fertilizzanti e agrofarmaci, i quali agiscono sul metabolismo secondario della pianta e ne promuovono la crescita, anche migliorando l’efficienza d’uso dei nutrienti. (Smith and Read, 2008; https://doi.org/10.3390/horticulturae7100394).
Gli effetti legati al cambiamento climatico si sono riflessi negli ultimi anni anche sullo stato fitosanitario delle colture, esasperando l’incidenza di alcune patologie e riducendo la capacità naturale della pianta di contrastare il patogeno. Tra tutti, Alternaria sta destando particolare interesse; si tratta di un patogeno fungino che sopravvive nel suolo sotto forma di spora durante l’inverno e germina quando le condizioni ambientali diventano favorevoli (alta umidità e temperature fino ai 30 °C). Il fungo attacca frutti, foglie, fusti e fiori, dando luogo a caratteristiche macchie necrotiche ad anelli concentrici dalla forma irregolare, che limitano l’attività fotosintetica e indeboliscono la pianta. Oltre all’impatto sulle rese colturali, Alternaria produce micotossine tant’è che nel 2022 la Commissione Europea ha adottato la Raccomandazione n. 2022/553, relativa al monitoraggio della presenza di micotossine di Alternaria su pomodori freschi e prodotti derivati. Una difesa sostenibile nei confronti dei patogeni richiede, a fianco di prodotti tradizionali, anche l’implementazione di biosoluzioni. La letteratura scientifica suggerisce come i biostimolanti e gli induttori di resistenza siano in grado di agire in modo sinergico, per promuovere le naturali difese della pianta, un processo che si chiama resistenza sistemica indotta e che è mediato da due ormoni chiave della pianta, l’acido ascorbico ed i jasmonati. La combinazione di induttori delle difese della pianta (microrganismi elicitori) e microrganismi che competono con i funghi patogeni è un approccio con sinergie e complementarità importanti in termini di difesa fitosanitaria.
La filosofia che accomuna inibitori della nitrificazione, biostimolanti, induttori delle difese e microrganismi competitori risiede nel voler ottimizzare/diminuire gli input e promuovere la resilienza delle colture, senza sacrificare la redditività ma razionalizzando l’utilizzo. In tal modo, può essere raggiunta una piena sostenibilità, intesa nel modo più ampio, ovvero includendo tanto aspetti ambientali ed ecologici quanto aspetti sociali,
economici e di competitività del settore agrario.
Bibliografia
- Colla G., Nardi S., Cardarelli M., Ertani A., Lucini L., Canaguier R., Rouphael Y. (2015). Scientia Horticulturae, 196, 28-38.
- EISA, 2001. http://ec.europa.eu/environment/ppps/pdf/ilubrochure.pdf
- European Environment Agancy (EEA). 2018. Report No 7/2018.
- Gent D.H., E. De Wolf and S.J. Pethybridge, 2011. Phytopathology 101, 640‒643.
- Ispra, Annuario dei dati ambientali. 2018
- Regione (ER) Emilia-Romagna – Assessorato Ambiente, Riqualificazione Urbana. Report sullo stato delle acque sotterranee triennio 2010 – 2012. 2013.
- Smith SE., Read DJ. (2008). Mycorrhizal symbiosis, 3rd edn. London, UK:Academic Press/ Elsevier.