I biostimolanti e l'efficienza d'uso dei nutrienti

Le risorse per la produzione alimentare globale (terra, suolo, acqua ed elementi nutritivi) sono limitate e alcune addirittura scarse. I principali nutrienti per la produzione agricola sono azoto, fosforo e potassio.

L'azoto è un elemento essenziale per la vita in quanto necessario per la produzione di amminoacidi, proteine, acidi nucleici e per la clorofilla nelle piante. In agricoltura intensiva vengono utilizzate grandi quantità di azoto per assicurare rese elevate. Purtroppo, fino al 65% dell'azoto distribuito non viene assorbito dalle colture, ma disperso nell'ambiente con effetti negativi di carattere economico ed ambientale. L'inquinamento da azoto è una minaccia per le fonti di acqua potabile e per la salute degli ecosistemi.

Negli ecosistemi lacustri, un eccesso di azoto e di altri nutrienti (fosforo in particolare) provoca una proliferazione di alghe che competono con altri organismi a crescita più lenta e, una volta morte, creano condizioni di ipossia (scarsità di ossigeno) o addirittura di anossia (assenza di ossigeno). Questa carenza rende impossibile la vita per altre specie marine.
Inoltre, alcune forme di azoto, se presenti in elevate quantità nelle acque, sono dannose per la salute umana.
Dal punto di vista economico, il miglioramento dell'1% nell'efficienza d'uso dell'azoto potrebbe far risparmiare agli agricoltori quasi 1,1 miliardi di dollari all'anno. Questa cifra potrebbe essere ancora più elevata vista la recente impennata dei prezzi delle materie prime.

Per rendere la produzione agricola più sostenibile da un punto di vista ambientale ed economico è dunque necessario aumentare l'efficienza d'uso dei fertilizzanti. Le tecniche proposte negli ultimi anni (per esempio concimazione a rateo variabile) aiutano a risolvere il problema, ma anche i biostimolanti possono fornire un ulteriore contributo, poiché promuovono la fioritura, la crescita delle piante, la produttività e migliorano l'efficienza d'uso delle sostanze nutritive.

L'azione benefica dei biostimolanti viene riconosciuta anche nel nuovo Regolamento Ue sui Prodotti Fertilizzanti, entrato in vigore il 15 luglio 2019 (Regolamento UE 2019/1009). Il testo stabilisce che i biostimolanti sono fertilizzanti con la capacità di migliorare la tolleranza agli stress abiotici e le caratteristiche qualitative, ma anche l'efficienza d'uso dei nutrienti. Dunque, i prodotti biostimolanti, pur non potendo sostituire i fertilizzanti, sono utilizzabili per ridurne l'apporto.

I biostimolanti agiscono in tre modi:

• aumentano la biodisponibilità degli elementi nutritivi;
• stimolano la crescita radicale;
• migliorano l'assimilazione dei nutrienti.

Biodisponibilità dei nutrienti nel suolo

Una maggiore disponibilità dei nutrienti è dovuta a una maggiore ritenzione da parte del suolo che riduce le perdite per lisciviazione, o al passaggio da forme inutilizzabili a forme pronte per l'assorbimento da parte delle piante (per esempio fissazione dell'azoto atmosferico o solubilizzazione dei fosfati inorganici).

Tra i biostimolanti, gli acidi umici svolgono un ruolo importante nel mantenimento delle proprietà chimico fisiche del suolo, aumentando la capacità di scambio cationico, esercitando un effetto tampone sul pH e mobilizzando micronutrienti quali ferro, molibdeno, manganese e zinco. Gli acidi umici agiscono anche direttamente sul metabolismo della pianta, stimolando la rizogenesi e l'attività dei trasportatori radicali coinvolti nell'assorbimento dell'azoto inorganico da parte della pianta.

Anche gli idrolizzati proteici, cioè l'insieme di polipeptidi, oligopeptidi e amminoacidi estratti con idrolisi da fonti proteiche animali o vegetali, svolgono un ruolo importante nell'aumentare la biodisponibilità dei nutrienti. Come gli acidi umici, gli idrolizzati proteici, se applicati al suolo, stimolano la rizogenesi e la microflora tellurica, che li utilizza come fonte di carbonio e di azoto, liberando così elementi altrimenti immobilizzati. Inoltre, rendono più disponibili i micronutrienti del suolo per l'assimilazione da parte delle piante.

Un miglioramento della disponibilità dei nutrienti è ottenibile anche grazie all'azione di funghi micorrizici arbuscolari, ovvero associazioni benefiche tra i funghi del suolo e le radici delle piante. Un importante contributo può essere fornito anche da alcuni generi batteri, sia simbionti come Azorhizobium, Allorhizobium, Bradyrhizobium, Mezorhizobium e Sinorhizobium, e da quelli non simbionti Azospirillum, Azotobacter, Bacillus e Klebsiella sp.. Tutte le specie giocano un ruolo importante nel ciclo dell'azoto, in quanto trasformano l'azoto organico in nitrato, forma facilmente assimilabile dalle piante. Numerose ricerche indicano che il genere Azospirillum, in particolare la specie A. diazotrophicus, ha dimostrato una spiccata capacità di fissare l'azoto atmosferico in seguito all'inoculazione su grano e canna da zucchero.

Assorbimento dei nutrienti

L'assorbimento dei nutrienti è legato all'efficienza e all'estensione dell'apparato radicale delle piante. Diversi studi hanno dimostrato che acidi umici, idrolizzati proteici, estratti di alghe marine e biostimolanti microbici possono stimolare la crescita e lo sviluppo delle radici, consentendo una migliore esplorazione del suolo e quindi una maggiore acquisizione delle risorse.

Quest'azione è dovuta alla concentrazione di auxine presenti nelle matrici dei biostimolanti e alla capacità delle molecole organiche in essi contenuti di modulare i livelli di ormoni vegetali a livello intracellulare. Alcune sostanze, infatti, sono in grado di indurre risposte ormonali paragonabili a quelle dell'auxina. Ad esempio, l'applicazione di acidi umici su mais favorisce l'attivazione precoce dei geni di risposta all'auxina, promuovendo così la crescita delle radici laterali e la produzione di peli radicali. Allo stesso modo, l'applicazione di idrolizzati proteici contenenti triptofano o glutammato ha effetti positivi sulla rizogenesi e sull'architettura dell'apparato radicale, inibendo la crescita delle radici primarie e aumentando la ramificazione. Anche i biostimolanti a base di estratti di alghe marine, soprattutto quelli ricchi in polisaccaridi, aumentano significativamente la biomassa radicale, probabilmente attraverso una regolazione selettiva dei geni coinvolti nel metabolismo ormonale delle piante. Infine, i biostimolanti microbici sono in grado di produrre sostanze ormonosimili che promuovono la divisione cellulare e quindi la crescita radicale, consentendo una maggiore esplorazione del suolo e quindi un maggiore assorbimento di acqua e nutrienti.

Assimilazione dei nutrienti

I biostimolanti possono anche agire sulla sintesi degli enzimi coinvolti nei processi assimilativi o aumentare l'assorbimento e il trasporto dei nutrienti nei tessuti vegetali.

Diversi studi hanno osservato una maggiore espressione di geni coinvolti nel metabolismo dell'azoto e dello zolfo in seguito ad applicazioni di acidi umici ed estratti di alghe marine. Queste ultime sembrerebbero avere un effetto più marcato se utilizzate in presenza di bassa concentrazione di nitrati nel suolo. Anche gli idrolizzati proteici possono stimolare l'attività degli enzimi coinvolti nell'assimilazione dell'azoto e del carbonio, così come i funghi micorrizici Glomus intraradices e Pseudomonas mendocina aumentano l'attività della nitrato reduttasi e quindi l'assimilazione dell'azoto.

Nonostante gli effetti positivi dimostrati, occorre approfondire le conoscenze sulle dosi e sulle modalità di applicazione dei diversi biostimolanti in funzione della coltura e delle condizioni ambientali. Per questo motivo, Campo Demo Biostimolanti Cereali 2022 sarà focalizzato sull'efficienza d'uso dell'azoto. Saranno testate dieci materie prime utilizzate nella formulazione dei biostimolanti a tre diversi livelli di concimazione su grano e, in seguito, saranno valutati il contenuto di clorofilla, il vigore (Ndvi), la resa, il contenuto di proteine, di amido e di glutine nella granella. I risultati saranno pubblicati sul sito di Campo Demo.

A cura di Enrico Gozio, Field agronomist Crop Protection Services Department Agricola 2000

Questo articolo è stato modificato in data 30 agosto 2022 per correggere il paragrafo in cui Azorhizobium, Allorhizobium ecc erano erroneamente indicati come specie fungine. Ringraziamo il lettore per la segnalazione.

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