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L’efficacia dei biostimolanti è specie-specifica e dipende da dose, modalità di applicazione e caratteristiche del suolo e varia a seconda dello stadio fenologico della coltura e del momento di applicazione. Di seguito, tuttavia, viene riportata una sintesi dei principali effetti osservati a seguito dell’applicazione di biostimolanti su disponibilità, assorbimento e assimilazione di nutrienti da parte delle piante.
Biostimolanti e disponibilità dei nutrienti nel suolo
Le colture agrarie possono andare incontro a carenze nutrizionali, soprattutto nei sistemi a bassi input come l’agricoltura biologica, a causa della presenza di forme chimiche poco assimilabili o della limitata disponibilità di elementi nel suolo, come i fosfati. Queste carenze possono essere aggravate da perdite dovute a lisciviazione o da condizioni pedoclimatiche sfavorevoli di pH, salinità o temperatura. I biostimolanti contrastano queste problematiche aumentando la capacità del suolo di trattenere nutrienti (K, Ca, Mg), riducendo la lisciviazione (N) e favorendo la conversione di elementi in forme assimilabili (fissazione biologica dell’N₂, solubilizzazione dei fosfati).
Gli acidi umici influenzano positivamente le proprietà fisico-chimiche del suolo, stabilizzano gli aggregati, aumentano la capacità di scambio cationico (CSC) ed esercitano un effetto tampone sul pH, migliorando così la disponibilità di nutrienti per le piante. Inoltre, chelano micronutrienti come Fe, Mn, Zn, riducendone la lisciviazione. Gli acidi umici nelle piante stimolano la rizogenesi, l’attività dei trasportatori radicali per l’assorbimento dell’azoto nitrico e gli enzimi per la sua organicazione. Questo si traduce in una maggiore efficienza di assorbimento e assimilazione dell’azoto. Infine, possono influenzare il metabolismo secondario e mitigare lo stress da metalli pesanti, come dimostrato dalla loro capacità di complessare il piombo (Pb²⁺) e limitarne la traslocazione nelle piante.
Gli idrolizzati proteici, analogamente agli acidi umici, stimolano la rizogenesi delle piante e lo sviluppo della microflora tellurica, fornendo carbonio e azoto ai microrganismi. Inoltre, migliorano la nutrizione delle piante chelando e complessando micronutrienti come Cu, Fe, Mn, Zn.
In agricoltura biologica, dove i fertilizzanti organici possono rilasciare nutrienti a ritmi non sincronizzati con le esigenze delle colture, AMF, Trichoderma spp. e batteri azotofissatori migliorano la biodisponibilità di macro e micronutrienti (Tabella).
Questi microrganismi contribuiscono al ciclo dell’azoto, mineralizzando l’azoto organico in forme assimilabili per le piante. Gli AMF migliorano l’assorbimento di nutrienti come fosforo, azoto e potassio, aumentando la crescita radicale e la superficie attraverso cui le piante possono assorbire minerali. Studi indicano anche che gli AMF producono fitormoni (auxine, citochinine, gibberelline, etilene, acido abscissico) che influenzano diversi processi fisiologici vegetali coinvolti nella tolleranza delle piante a stress biotici e abiotici e contribuiscono ad aumentare la tolleranza a condizioni ambientali avverse come siccità, salinità e pH estremi, oltre a fornire protezione contro vari patogeni radicali. Infine, le ife degli AMF stabilizzano la struttura del suolo. Le sostanze gelatinose secrete dai funghi aiutano a legare le particelle del suolo, migliorando l’aerazione e la ritenzione idrica, e facilitando così lo sviluppo radicale. Diversi PGPB (Aspergillus, Bacillus, Flavobacterium, Micrococcus, Pseudomonas) solubilizzano i fosfati inorganici tramite enzimi specifici e acidi organici. Alcuni Bacillus migliorano anche la biodisponibilità del potassio. Trichoderma spp., in particolare T. atroviride, aumentano la solubilità del ferro tramite siderofori.
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Il ruolo dei biostimolanti nell’assorbimento dei nutrienti
L’assorbimento dei nutrienti da parte delle piante dipende da genotipo, ambiente e microrganismi del suolo. Un apparato radicale ben sviluppato è fondamentale, soprattutto in condizioni di input ridotti. Biostimolanti come acidi umici, idrolizzati proteici ed estratti di alghe marine stimolano la crescita radicale delle piante, aumentando il volume di suolo esplorato dalle radici e la disponibilità di nutrienti. L’effetto biostimolante è generalmente attribuito all’interazione tra le molecole organiche presenti nei biostimolanti e i recettori cellulari a livello radicale, che modula il bilancio ormonale. Negli acidi umici, piccoli composti organici (amminoacidi, acidi carbossilici) inducono risposte simili all’auxina. Negli idrolizzati proteici, peptidi e amminoacidi specifici stimolano la rizogenesi. Gli estratti di alghe marine, ricchi di polisaccaridi, influenzano il metabolismo ormonale. AMF e Trichoderma spp. promuovono la radicazione stimolando la produzione di auxina o rilasciando composti auxino-simili. Alcuni biostimolanti, infine, migliorano l’efficienza del sistema radicale sovra-regolando i geni coinvolti nel trasporto dei nutrienti.
Assimilazione dei nutrienti
I biostimolanti migliorano l’assimilazione dei nutrienti promuovendo la biosintesi degli enzimi coinvolti o aumentando l’assorbimento e il trasporto dei nutrienti. In particolare, acidi umici ed estratti di alghe marine aumentano l’espressione dei geni legati al metabolismo di azoto e zolfo. Gli idrolizzati proteici stimolano l’attività degli enzimi coinvolti nel metabolismo del carbonio e dell’azoto. Risultati simili sono stati osservati anche con estratti di alghe marine. Gli AMF favoriscono la formazione di composti organici dell’azoto da forme inorganiche. L’aumento dell’assimilazione dei nitrati, indotta dai biostimolanti, migliora la qualità dei prodotti, aumentando il contenuto proteico e riducendo l’accumulo di nitrati.
Conclusioni
I biostimolanti possiedono un grande potenziale per migliorare la nutrizione delle colture e aumentare l’efficienza d’uso dei fertilizzanti, soprattutto in condizioni di deficit nutrizionale (vedi figura in alto). Tuttavia, la loro applicazione in agricoltura non ha ancora portato a una significativa riduzione dell’uso di fertilizzanti. È necessaria una ricerca mirata per identificare i biostimolanti più adatti alle diverse colture e condizioni colturali, oltre a standardizzare i processi di produzione. È fondamentale, per esempio, condurre studi specifici per identificare la frazione attiva degli acidi umici, confrontare diverse formulazioni di idrolizzati proteici e valutare l’efficacia degli estratti di alghe marine in varie condizioni colturali. Inoltre, è essenziale approfondire le conoscenze scientifiche riguardanti le dosi e le modalità di applicazione dei biostimolanti, tenendo conto di fattori come il genotipo, lo stadio fenologico e le condizioni ambientali. Occorre, in estrema sintesi, avviare una ricerca sistematica sui biostimolanti per evidenziarne gli effetti positivi e il potenziale contributo agli obiettivi dell’Agenda 2030, che mira a ridurre l’uso di fertilizzanti del 20% nei prossimi anni.
A cura di: Antonio Pannico e Stefania De Pascale – Dipartimento di Agraria dell’Università degli Studi di Napoli Federico II
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