Difendere la produzione agricola

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.

collegamento consigliato

Drought tress: selezione di varietà tolleranti

 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

 La resistenza genetica è dovuta ad uno o più geni che coordinano caratteri di difesa passiva di tipo fisico o costituzionale (barriere strutturali) o chimico (sostanze chimiche precostituite) e di difesa attiva o indotta (sostanze chimiche di neoformazione), a seguito di stimoli esterni. Non è però sempre uno degli approcci più attuabili, visto che costituire varietà resistenti è oggi difficile e costoso e non sempre le varietà resistenti ottenute producono ciò che richiede il mercato; inoltre, i patogeni, come tutti gli organismi viventi, sono soggetti a mutazioni che possono rendere inefficaci i geni di resistenza selezionati fino a quel momento. Le varietà resistenti sono ottenibili attraverso incroci tra cultivar, mediante l’uso di agenti mutageni oppure per mezzo dell’ingegneria genetica, anche se l’uso di organismi geneticamente modificati è consentito solo in pochi paesi.

collegamento consigliato

L'ingegneria genetica

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

Un altro organismo ausiliario nella lotta biologica è la Coccinella septempunctata L. (Figura 4) che si nutre di afidi.

figura 4 - Coccinella septempunctata

Anche preparati a base di Bacillus thuringiensis, batterio produttore di un cristallo proteico che in un ambiente a pH altamente basico innesca un meccanismo capace di produrre un’endotossina (tossina Bt) paralizzante dell’apparato digerente dell’ospite che ne provoca la morte (Figura 5).

figura 5 - Cristalli di tossina Bt da Bacillus thuringiensis

 A oggi la lotta biologica è poco diffusa, non per le sue basse potenzialità ma perché dovendo lavorare su organismi viventi i quali sono legati alle condizioni ambientali, richiede grande esperienza e conoscenza in merito all’ospite ed al patogeno oltre che delle condizioni climatiche e microclimatiche dell’ambiente in cui si va ad attuare questo tipo di controllo.

 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.

 

Esplora le schede collegate. Ogni livello indica il grado di approfondimento della problematica
Livello 1 Livello 2 Livello 3 Livello 4
sei qui  Difendere la produzione agricola
Altri patogeni
Insetti
Esempi di insetti sulle colture: la diabrotica e la piralide del mais
La concia del mais e le api
Patogeni fungini
Micotossine: definizione e diffusione
Micotossine: legislazione e monitoraggio
Esempi storici: la ruggine del caffé
Esempi storici: peronospora della patata e southern corn blight
Selezione di genotipi resistenti
Sistemi agricoli
L'agricoltura di montagna nell'Unione Europea
Un sistema agricolo antico: l'agricoltura itinerante
L'evoluzione della zootecnia e i sistemi di allevamento
I sistemi colturali basati sulla coltivazione del riso
Un sistema agricolo recente: colture idroponiche in serra
Migliorare la produzione agricola
Miglioramento genetico per caratteri qualitativi
Uso della biodiversità per caratteri qualitativi
Esempi di selezione di caratteri qualitativi in cereali
Miglioramento genetico per produzione
Mais: ibridi ed eterosi
La Green revolution di Norman Borlaug
I frumenti di Nazareno Strampelli
Le tecniche più recenti: l'ingegneria genetica
Resilienza: risposta alle crisi sistemiche
La Terra: risorsa economica e identità sociale per lo sviluppo umano
Foreste e sicurezza alimentare
I prodotti forestali non legnosi
Lo stato delle foreste nel mondo
I conflitti per la terra
Le grandi acquisizioni di terra (Land Grabbing)
Monitorare le grandi acquisizioni di terra: i dati LAND MATRIX
I regimi di proprietà della terra
Le Linee Guida volontarie sula governance responsabile della terra, risorse ittiche e foreste
Il diritto alla terra delle popolazioni indigene
Land grabbing in Papua Nuova Guinea
La risorsa terra nell'Agenda Post-2015 per lo Sviluppo Sostenibile

Cristalli di tossina Bt da Bacillus thuringiensis

Cristalli di tossina Bt da Bacillus thuringiensis

 

Cristalli di tossina Bt da Bacillus thuringiensis

Irrorazione aerea con agrofarmaci

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).

Inoculo artificiale in campo con spore di Fusarium verticillioides

Conidi di Trichoderma

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 - 

Coccinella septempunctata

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.

Schede di approfondimento

Livello 1 Livello 2 Livello 3 Livello 4
sei qui  Difendere la produzione agricola
Altri patogeni
Insetti
Esempi di insetti sulle colture: la diabrotica e la piralide del mais
La concia del mais e le api
Patogeni fungini
Micotossine: definizione e diffusione
Micotossine: legislazione e monitoraggio
Esempi storici: la ruggine del caffé
Esempi storici: peronospora della patata e southern corn blight
Selezione di genotipi resistenti
Sistemi agricoli
L'agricoltura di montagna nell'Unione Europea
Un sistema agricolo antico: l'agricoltura itinerante
L'evoluzione della zootecnia e i sistemi di allevamento
I sistemi colturali basati sulla coltivazione del riso
Un sistema agricolo recente: colture idroponiche in serra
Migliorare la produzione agricola
Miglioramento genetico per caratteri qualitativi
Uso della biodiversità per caratteri qualitativi
Esempi di selezione di caratteri qualitativi in cereali
Miglioramento genetico per produzione
Mais: ibridi ed eterosi
La Green revolution di Norman Borlaug
I frumenti di Nazareno Strampelli
Le tecniche più recenti: l'ingegneria genetica
Resilienza: risposta alle crisi sistemiche
La Terra: risorsa economica e identità sociale per lo sviluppo umano
Foreste e sicurezza alimentare
I prodotti forestali non legnosi
Lo stato delle foreste nel mondo
I conflitti per la terra
Le grandi acquisizioni di terra (Land Grabbing)
Monitorare le grandi acquisizioni di terra: i dati LAND MATRIX
I regimi di proprietà della terra
Le Linee Guida volontarie sula governance responsabile della terra, risorse ittiche e foreste
Il diritto alla terra delle popolazioni indigene
Land grabbing in Papua Nuova Guinea
La risorsa terra nell'Agenda Post-2015 per lo Sviluppo Sostenibile