I patogeni fungini (es. generi Fusarium, Phytophthora, Pythium, Rhizoctonia, Sclerotinia, Stromatinia e Verticillium), i batteri (genere Ralstonia) e i nematodi (generi Meloidogyne, Pratylenchus, Heterodera e Globodera) presenti nel suolo causano gravi danni alle colture orticole in tutto il mondo.
Questi agenti patogeni possono sopravvivere nel suolo per molti anni sotto forma di sclerozi, clamidospore, oospore, uova e cisti.
Con l’eliminazione graduale del bromuro di metile, la fumigazione chimica ha mostrato un’efficienza limitata. Gli avvicendamenti, il controllo biologico, l’uso di varietà resistenti, l’innesto erbaceo e le tecniche di controllo fisico possono essere utilizzate solo in alcuni casi.
Cos’è la disinfezione anaerobica
La gestione del marciume bianco nell’aglio e nella cipolla, causata dal fungo Stromatinia cepivora, è un esempio di questa complessità. Sebbene l’areale dell’ospite sia limitato alle specie di Allium, gli sclerozi del fungo possono sopravvivere nel terreno per 20-30 anni, il che limita il ricorso agli avvicendamenti.
La disinfezione anaerobica del suolo (in inglese Anaerobic soil disinfection, Asd), sviluppata indipendentemente in Giappone e nei Paesi Bassi, è un’alternativa ecologica alla fumigazione chimica.
L’Asd è utilizzata per la gestione di vari agenti patogeni presenti nel suolo, inclusi funghi, batteri e nematodi. Il metodo consiste nell’incorporare nel terreno sostanza organica facilmente decomponibile, irrigare fino a saturazione e mantenere il terreno ricoperto da film plastico impermeabile per 3-10 settimane.
La fonte di carbonio, cioè la sostanza organica, stimola la rapida crescita e respirazione del microbiota del suolo, che riduce l’ossigeno disponibile. I pori del terreno riempiti d’acqua e la copertura in film plastico limitano l’apporto di ossigeno, creando condizioni anaerobiche e stimolando l’attività dei microrganismi anaerobici facoltativi.
Dopo il periodo di incubazione, la copertura in film plastico viene rimossa per ristabilire l’aerazione del terreno e favorire la degradazione dei sottoprodotti della decomposizione anaerobica.
L’Asd è efficace grazie a diversi fattori, tra cui la mancanza di ossigeno, l’accumulo di prodotti tossici dalla decomposizione anaerobica (acidi organici, solfuri di metile, anidride carbonica, metano, ossido nitroso) e l’antagonismo da parte di organismi anaerobici.
La concentrazione di ossigeno nel terreno diminuisce al di sotto dell’1% nelle prime ore dopo la copertura con film plastico impermeabile e tale permane per tutta la durata del trattamento.
L’efficacia dell’Asd nel ridurre la vitalità dei patogeni può variare a seconda del tipo di sostanza organica utilizzata, del tipo di film plastico, del tempo di incubazione, della temperatura e della microflora e microfauna del suolo.
Le fonti utilizzate
Le fonti di carbonio generalmente utilizzate sono crusca di cereali, melassa, etanolo, letame e scarti o residui di origine vegetale, con dosi generalmente comprese tra 10 e 40 t/ha per la frazione solida e l’1-10% per gli ammendanti liquidi.
A causa della loro maggiore disponibilità, la crusca di cereali e le colture di copertura rappresentano le fonti di carbonio più utilizzate. Tuttavia, gli ammendanti liquidi come l’etanolo risultano generalmente più efficaci di quelli solidi nel sopprimere i patogeni delle piante.
Le fonti di carbonio liquide possono essere applicate tramite sistemi di irrigazione e possono penetrare più in profondità e in modo più uniforme nel profilo del suolo rispetto alla sostanza organica solida.
Il rapporto carbonio/azoto delle fonti di carbonio comunemente utilizzate nell’Asd varia da 11 a 57,9. Ma tipo e quantità di ammendante organico hanno un effetto maggiore sulla generazione di condizioni anaerobiche e sulla produzione di composti organici volatili tossici per i patogeni delle piante.
Per aumentare l’efficacia dell’Asd e ridurre l’eventuale immobilizzazione di azoto quando vengono utilizzati residui con un rapporto C/N elevato, possono essere applicate insieme delle fonti di carbonio solido e liquido.
Biosolarizzazione
Il mantenimento delle condizioni anaerobiche nel suolo è fondamentale per l’efficacia dell’Asd. Pertanto, la copertura del terreno con film plastico impermeabile all’ossigeno è un passaggio chiave per il successo della tecnica.
I film plastici di colore scuro sono ampiamente utilizzati, poiché sono economici e la tecnica non dipende solo dall’azione della radiazione solare, come nella solarizzazione. Tuttavia, i film plastici trasparenti possono migliorare il controllo dei patogeni delle piante aumentando la temperatura sugli strati superficiali del suolo, dove le condizioni climatiche sono adatte.
In questo caso, la combinazione del riscaldamento solare passivo della solarizzazione e delle condizioni fortemente riduttive e dei biocidi generati durante l’Asd è chiamata biosolarizzazione. L’uso di più di uno strato di plastica può ridurre la permeabilità all’ossigeno nel sistema, ma può aumentare i costi.
Periodo di incubazione e temperatura del suolo
Nell’Asd, il tempo in cui il suolo rimane ricoperto di plastica (periodo di incubazione) varia da tre a sei settimane. Diversi studi hanno rivelato che il periodo di incubazione di tre settimane è in grado di sopprimere il 64% della popolazione di funghi e batteri. Un periodo di incubazione da quattro a sei settimane è invece risultato più efficace per il controllo dei nematodi.
La durata del periodo di incubazione può essere prolungata o ridotta a seconda delle condizioni del suolo (es. temperatura, umidità, consistenza e aerazione, e dei tassi di modifica delle fonti di carbonio). In condizioni di Asd, temperature del suolo comprese tra 16 e 30 °C sono efficaci nel ridurre la vitalità dei patogeni delle piante. In condizioni di pieno campo, in cui le temperature del suolo possono essere tenute superiori a 16 °C per diversi giorni, il periodo di incubazione può essere inferiore a tre settimane.
La comunità microbica
La disinfezione anaerobica modifica la composizione della comunità microbica del suolo, sia attraverso l’impoverimento dell’ossigeno, sia introducendo fonti di carbonio che favoriscono l’aumento delle popolazioni di determinati gruppi di microrganismi e la produzione di composti antimicrobici.
Un’analisi di serie temporali della comunità microbica del suolo ha rivelato tre fasi fisiologiche durante l’Asd. La fase 1 è caratterizzata da un rapido consumo di ossigeno, aminoacidi e polisaccaridi, con predominanza di batteri e funghi aerobici e facoltativi. Durante la fase 2, i microbi anaerobici facoltativi risultano dominanti, a causa del consumo di ossigeno da parte degli aerobi stretti. Nella fase 3, l’ambiente del suolo sotto Asd è dominato da composti antipatogeni prodotti da anaerobi stretti, in particolare specie del genere Clostridium.
Tra i composti rilasciati dagli anaerobi durante l’ultimo stadio Asd ci sono acetato, butirrato e altri acidi organici, p-cresolo, acidi volatili, aldeidi, alcoli, idrocarburi volatili, dimetildisolfuro.
La fonte di carbonio utilizzata può influire sulla forma della comunità microbica: fonti altamente e moderatamente labili aumentano il tasso di raggiungimento dell’anaerobicità, una condizione fondamentale per il successo dell’Asd. La diversità della comunità aerobica del suolo torna lentamente ai livelli pre-Asd seguendo il tipico ciclo di produzione delle colture.
Potenziale elevato
La disinfezione anaerobica del suolo dimostra un grande potenziale per controllare i patogeni, gli insetti e le erbe infestanti presenti nel suolo in modo ecocompatibile. Gli agricoltori bio e convenzionali possono trarre vantaggio dall’Asd e questa tecnica può essere integrata con altri metodi di controllo sostenibili, tra cui l’avvicendamento, il biocontrollo e l’uso di ammendanti organici.
Servono ulteriori studi per valutare diversi sottoprodotti agricoli inesplorati come fonti di carbonio e studiare il pieno potenziale degli ammendanti disponibili localmente.
Il costo dei film plastici impermeabili è uno dei principali ostacoli all’adozione dell’Asd: serve sviluppare e valutare le prestazioni delle bioplastiche come copertura impermeabile e aumentare la sostenibilità economico-ambientale dell’Asd. Pertanto, è necessario considerare il rapporto costi-benefici dell’utilizzo dell’Asd per la gestione delle malattie delle piante, nonché l’effetto aggiuntivo di questo metodo per controllare insetti ed erbe infestanti e aumentare la disponibilità di fosforo.
Deligios, Cossu, Pala e Tilica sono del Dipartimento di Agraria dell'Università di Sassari. Ledda è del dipartimento di Scienze agrarie, alimentari e ambientali dell'Università Politecnica delle Marche
