Review n. 1 – Italus Hortus 12 (1), 2005: 33-42
La prevenzione delle malattie nelle colture fuori suolo
Wilfried H. Schnitzler*
Center of Life Science, Chair of Vegetable Science, Technische Universität München, 85250 TreisingWeihens Tephan, Germany
Ricevuto: 27 gennaio 2005; accettato: 16 febbraio 2005
Pest and Disease Management of
Soilless Culture
Abstract. Contrary to cultivation of plants in soil,
any soilless cropping system requires a continuous
supply of water and nutrient solution open or in closed
circultation. Technical set-up of open systems is simple and spread of root infesting pathogens is limited.
But excessive nutrient solution runs off causing environmental hazards. Recirculating nutrient solution has
ecological benefits but asks for exact crop management. Under certain conditions, pathogens can spread
to endanger the entire crop. Nevertheless, today only
closed systems should be considered. There are quite
a number of different technologies available with more
or less risks to damaging plants’ root system due to
various pathogens. The choice of substrates for soilless cultivation is extensive but they have always to
be free of pathogens when applied first. When reused
they must be disinfected. Most destructive are phytopathogenic fungi, such as Pythium, Phytophthora and
Olpidium, followed by viruses, bacteria and nematodes. Early on, the grower should take care to only
transplant healthy seedlings to avoid problems form
the start. Also greenhouse structures can serve as
infection sources as well as surface water for irrigation. Soilless cultivation technologies have the huge
advantage to optimize growing factors like temperature, water, pH and nutrients according to the plants’
need to reduce stress. Large operations with monocrops may choose sterilization of the irrigation water.
There are a number of practical options ranging from
various chemicals (ozone, hydrogen peroxide, chlorine, iodine), UVc irradiation, heating, membrane and
slow- or bio-filtration. Biological control of root infesting pathogens offers very interesting new approaches, e.g. with Bacillus subtilis strains , Streptomyces,
Trichoderma, nonpathogenic Fusarium and V-micorrhiza strains besides fluorescent Pseudomonades.
Research must open new venues to create an environment in the substrate optimizing growing conditions of such spontaneous or selectively employed
beneficial microorganisms.
Key words: hydroponics, soilless culture, IPM,
vegetables, ornamentals.
* [email protected]
Le fonti di malattie nelle colture fuori suolo
Gli orizzonti della scienza e della tecnologia sono
in continuo cambiamento e le colture fuori suolo di
ieri non sono più quelle di oggi, presentandosi allo
stato attuale come una combinazione di diverse tecnologie per ottimizzare la crescita delle piante per una
loro migliore risposta produttiva. Oggi sono disponibili differenti sistemi di colture fuori suolo per i produttori al fine di soddisfare i diversificati fabbisogni
tecnici ed economici (fig. 1) (Schnitzler e Heuberger,
2001).
Nelle colture fuori suolo il produttore ha la possibilità di apportare acqua ed elementi minerali alle
piante in base alle loro esigenze in ogni fase di sviluppo, ma la qualità e la quantità dell’acqua e una squilibrata soluzione nutritiva possono rapidamente presentare dei problemi in sistemi a bassa tecnologia
(McPherson et al., 1995; Runia et al., 1988). Questo
può aumentare il grado di stress delle piante, che
quindi sono più suscettibili a malattie e ad attacchi
patogeni.
La qualità dell’acqua di irrigazione dipende fondamentalmente dalla provenienza: da pozzo, da acque
superificiali (Van Dorst, 1988) o da acqua piovana
raccolta in bacini (Rattink, 1991). La qualità dipende
anche dalla concentrazione di sali minerali disciolti e
dalla presenza di fattori biotici, quali alghe, funghi,
batteri ed altri residui particolati. La maggior parte dei
Paesi regolamenta i rischi igienici delle acque di irrigazione. Le acque di superficie o piovane possono
presentare rischi potenziali di contaminazione da fitopatogeni, sebbene poco probabili, mentre maggiori
problemi sono associati con eccessive concentrazioni
di ioni, così come indesiderati alti valori di pH e salinità totale (tab. 1) (Schröder e Lieth, 2002).
Com’è noto, i sistemi di colture fuori suolo si
distinguono tra quelli a ciclo chiuso e quelli a ciclo
aperto. Solo i primi, tuttavia, sono da considerare a
basso impatto ambientale, in quanto la raccolta e il
riutilizzo della soluzione nutritiva consentono di
risparmiare acqua ed elementi fertilizzanti (Ehret et
al., 2001). Quando Alan Cooper per primo sviluppò il
33
Schnitzler
Fig. 1 - Sistemi di coltura fuori suolo.
Fig. 1 - Systems available for soilless cultivation.
Tab. 1 - Valori ottimali di qualità dell’acqua in sistemi fuori suolo
a ciclo aperto ed in sistemi fuori suolo a chiuso (Göhler e Drews,
1989; Anonimo, 1992).
Tab. 1 - Optimal values for water quality for open and closed
systems (Göhler and Drews, 1989; Anonymous, 1992).
Parametro
CE
pH
Salinità totale
HCO3Na
Cl
SO4-S
Zn
Fe
Mn
Unità di Misura Ciclo Aperto
dS m
-1
mg l-1
mmol l-1
mmol l-1
mmol l-1
mmol l-1
µmol l -1
µmol l -1
µmol l -1
< 1,0
5-6
< 500
< 10
<3
< 2,8
< 4,65
< 10
< 17,9
< 20
Ciclo Chiuso
< 0,4
5-6
< 250
<5
< 1,3
<1
< 1,55
<5
<8
<6
(Schröder e Lieth, 2002).
sistema di coltivazione NFT (Nutrient Film
Technique, coltivazione su strato sottile, n.d.t.) con
circolazione della soluzione nutritiva nel 1966, il vantaggio atteso fu il minor consumo energetico dovuto
alla sterilizzazione a vapore dei substrati. Il sistema
creato si basava sul presupposto di essere esente dai
problemi dovuti ai patogeni tellurici, ma questo non si
è sempre realizzato: in generale, pomodoro, cetriolo,
lattuga e peperone, e certe specie floricole ed ornamentali possono crescere con successo in differenti
sistemi fuori suolo con problemi ridotti rispetto alla
loro coltivazione in suolo. In altri casi, invece, il successo produttivo è stato compromesso da parassiti
radicali. In generale, la coltivazione su suolo si avvantaggia della capacità tipica del suolo stesso di elimina re gli effetti estremi dei patogeni tellurici grazie alla
presenza di microflora utile; al contrario, la coltivazione fuori suolo ha una capacità tampone molto più
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limitata ed è un sistema meno in equilibrio (Jarvis,
1991).
La diffusione di fitopatogeni in un sistema di coltivazione fuori suolo a ciclo aperto non si può confrontare con quella che si può presentare in un sistema a
ciclo chiuso, la quale in questo caso diventa particolarmente elevata, portando il fitopatogeno a contatto
di tutte le radici delle piante in coltura (Jenkins e
Averre, 1983; McPherson, 1998; Postma et al., 1999).
Il substrato impiegato in una coltura influenza
l’ambiente per la crescita radicale e determina i rapporti tra la fase solida, liquida e gassosa (Gruda e
Schnitzler, 2000): un substrato di crescita dovrebbe
essere ottimale per la sua capacità di ritenzione idrica
e di elementi nutritivi, così come per lo scambio di
ossigeno, di anidride carbonica e di etilene.
Un’aerazione adeguata del substrato risulta di vitale
importanza per la crescita della pianta e per il controllo della microflora presente nella rizosfera (fig. 2)
(Waechter-Kristensen et al., 1997).
I substrati adatti per la coltivazione fuori suolo non
solo devono presentare le migliori caratteristiche fisiche, ma anche quelle biologiche; infatti, essi non
devono presentare contaminazioni di patogeni dannosi
per le piante, e questo aspetto risulta di particolare
importanza nella crescita delle piante in vivaio. I
materiali inerti presentano meno problemi di quelli
organici, anche dovuti ai loro processi di fabbricazione, però possono andare incontro a contaminazione
durante il processo stesso di ottenimento, di manipolazione durante il trasporto, oppure durante lo stoccaggio, prima ancora di essere impiegati dal produttore.
Soltanto in caso di loro riutilizzo essi possono comportare problemi di infezione, qualora malattie fossero
Fig. 2 - Sviluppo delle piante in coltura fuori suolo in relazione al
tipo di substrato, alla quantità e qualità della soluzione nutritiva,
alle condizioni di aerazione (scambio gassoso) ed alla crescita
della microflora.
Fig. 2 - Plant development in hydroponics in the matrix of choice
of substrate, quantity and quality of nutrient solution, optimal
aeration (gas exchange) and growth of microflora.
Prevenzione delle malattie nelle colture fuori suolo
presenti nella coltura precedente, soprattutto dovute a
patogeni radicali, nel qual caso non dovrebbero essere
riciclati. L’unica possibilità affinché questi materiali
possano essere riutilizzati risulta essere quando la coltura successiva non presenti rischio di attacco dal
patogeno presente nella coltura che la precede. Una
alternativa, seppur costosa, può essere rappresentata
dalla sterilizzazione a vapore dei substrati, se questi
possono tollerare un tale trattamento, tuttavia il consiglio è che i produttori devono sempre utilizzare substrati nuovi.
In linea di principio, le piante coltivate in fuori
suolo possono essere attaccate dagli stessi fitopatogeni di quelle coltivate in suolo, anche se la frequenza e
l’intensità possono variare. Questo risulta vero non
soltanto per i cosiddetti patogeni tellurici e quelli radicali, ma anche per quelli provenienti per via aerea, in
quanto il microclima cambia nelle colture fuori suolo
(Göhler e Molitor, 2002). In ogni caso, nelle colture
fuori suolo in serra i problemi maggiori si presentano
attraverso malattie radicali (Jenkins e Averre, 1983;
McPherson et al., 1995), che influenzano sia la produzione sia la qualità del prodotto commerciale (Ehret et
al., 2001). Molta ricerca deve essere ancora condotta
al fine di comprendere le complesse interazioni tra
pianta e patogeno per individuare un livello di soglia
al di sotto del quale tollerare un grado di danno nelle
piante coltivate in fuori suolo.
I problemi principali provengono dai funghi fitopatogeni, ben adattati all’ambiente umido e capaci di
produrre zoospore: Pythium, Phytophthora (Armitage,
1993) ed Olpidium sono i più frequenti. Tra quelli del
genere Pythium (Menzies et al., 1996) e P. aphanider matum (Postma et al., 2000; Rankin e Paulitz, 1994)
sembrano incontrare le condizioni di sviluppo favorevole in cetriolo, lattuga e diverse specie floricole ed
ornamentali coltivate in fuori suolo mentre tra quelle
del genere Phytophthora (Van Kuik, 1994). P. crypto gea (McPherson et al., 1995) e risulta, più comune
attaccare la gerbera ma anche pomodoro, lattuga ed
altre specie; P. nicotianae var. nicotianae si incontra
principalmente in giovani piantine di pomodoro.
Olpidium brassicae e O. radicale non sono specie
ritenute particolarmente pericolose di per sé, ma in
quanto vettori di LBVV (Lettuce Big-Vein
Varicosavirus, virus dell’ingrossamento nervale della
lattuga, n.d.t.) in lattuga (Tomlinson e Faithfull, 1980)
e TNV (Tobacco Necrosis Virus, virus della necrosi
del tabacco, n.d.t.) in peperone, lattuga, cetriolo e
pomodoro (Paludan, 1985). La Plasmopara, normalmente causa di una malattia fogliare, può diventare un
problema, come P. lactucae-radicis negli organi ipo-
gei di lattuga. Tra i funghi che non producono zoospore, il Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici (Rattink,
1991) causa malattie vascolari, mentre il F. oxyspo rum f.sp. dianthi è potenzialmente dannoso sul garofano (Rattink, 1983) e la Gnomonia radicicola
(Amsing, 1995) sulla rosa, quest’ultimo fungo particolarmente favorito nella coltivazione della rose fuori
suolo, mentre risulta praticamente sconosciuto nella
coltura in suolo.
Oltre ai funghi fitopatogeni occorre considerare le
infezioni da virus, le quali rappresentano una minaccia di diffusione nelle colture fuori suolo. Oltre ai già
citati LBVV e TNV occorre ricordare il MNSV
(Melon Necrotic Spot Virus, virus della necrosi del
melone, n.d.t.) (Tomlinson e Thomas, 1986), trasmesso da funghi del genere Olpidium, il CGMV (Cassava
Green Mottle Virus, virus della maculatore verde
della cassava, n.d.t.) su cetriolo ed il TMV (Tobacco
Mosaic Virus, virus del mosaico del tabacco, n.d.t.) ed
il ToMV (Tomato Mosaic Virus, virus del mosaico
del pomodoro, n.d.t.) sulle Solanaceae: tutti questi
virus possono essere trasportati attraverso la soluzione
nutritiva da pianta a pianta.
Le malattie batteriche non sono molto comuni
nelle colture fuori suolo, ad eccezione della coltura
del pomodoro, nella quale possono verificarsi casi di
cancro batterico dovuto a Clavibacter michiganensis
spp. michiganensis (Griesbach e Lattauschke, 1991),
mentre occasionalmente si possono registrare attacchi
di Pseudomonas corrugata e Ralstonia solanacearum.
In ultimo, occorre ricordare i nematodi (Vetten,
1996), come Meloidogyne incognita su pomodoro e
numerose piante ornamentali, Pratylenchus vulnus su
rosa e Radopholus similes su Anthurium (Amsing e
Runia, 1995). I patogeni principali che attaccano piante orticole (tab. 2) ed ornamentali (tab. 3) sono elencati nelle rispettive tabelle.
Mezzi di prevenzione delle malattie nelle Colture
Fuori Suolo
Accorgimenti tecnici per il controllo di patogeni
Da quanto è stato riportato finora risulta evidente
che le colture fuori suolo non sono esenti da malattie
durante la loro coltivazione; esistono tuttavia differenti sistemi per minimizzare il grado di infezione. I
sistemi colturali adottati possono fornire infatti strumenti di controllo per la difesa delle piante in serra, in
quanto numerosi fattori possono essere più facilmente
controllati in questi sistemi rispetto a quelli di coltivazione in suolo. Tra le misure adottabili, la sanitazione
preventiva si presenta particolarmente interessante.
35
Schnitzler
Tab. 2 - Patogeni tellurici che attaccano piante orticole in coltura fuori suolo.
Tab. 2 - Substrate borne pathogens attacking vegetables in soilless culture.
Coltura
Virus
Batteri
Funghi
Nematodi
Alternativa solani
Colletotrichum cocc.
Didymella lycopersici
Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici
Clavibacter michiVirus del mosaico del tabacco
ganensis spp.
Pomodoro Virus del mosaico del pomodoro
michiganensis
Virus del mosaico dell’Arabidopsis Pseudomonas corrugata
Pseudomonas viridiflava
Erwinia chrysanthemi
Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici
Phytophthora cryptogea
Phytophthora infestans
Phytophthora nicotianae
Pythium aphanidermatum
Phythium ultimum
Rhizoctonia solani
Sclerotinia sclerotiorum
Verticillium albo-atrum
Vertucillium dahiae
Cetriolo
Fusarium solani f.sp. cucurbitae
Phomopsis sclerotioides
Virus del mosaico dell’Arabidopsis
Olpidium brassicae
Virus del falso giallume della bietola
Phytophthora cryptogea
Virus del mosaico del cetriolo
Pseudomonas syringae pv.
Phythium aphanidermatum
Virus del mosaico del tabacco
lachrymans
Pythium debaryanum
Virus della necrosi del tabacco
Pythium ultimum
Rhizoctonia solani
Sclerotinia sclerotiorum
Lattuga
Virus del mosaico della lattuga
Virus del mosaico del cetriolo
Peperone
Pseudomonas sp.
Virus del mosaico del tabacco
Virus della necrosi del tabacco
Pythium tracheiphilum
Pythium ultimum
Rhizoctonia solani
Sclerotinia sclerotiorum
Globodera pallida
Globodera rostochiensis
Meloidogyne aenaria
Meloidogyne hapla
Meloidogyne incognita
Meloidogyne incognita
Pratylenchus sp.
Longidorus sp.
Xiphinema sp.
Meloidogyne hapla
Meloidogyne incognita
Diporotheca rhiohilia
Fusarium solani
Phytophthora capsici
Pyrenocheta lycopersici
Pythium sp.
Olpidium brassicae
Rhizoctonia solani
Sclerotinia sclerotiorum
(Alsanius e Brand, 2000).
Questa inizia con substrati puliti e con la disinfezione
di tutte le strutture serricole, le attrezzature ed i fattori produttivi (strumenti, alveolati, vasi, ecc.) e continua con l’igiene delle piante. Quest’ultima può essere
raggiunta attraverso: 1) la regolazione dei fattori di
crescita, 2) il controllo della diffusione delle malattie,
3) la rimozione di tutti il materiale infetto.
Con il miglioramento delle tecnologie applicabili
nelle colture fuori suolo la manipolazione delle condizioni di crescita, come la gestione del regime termico,
dell’irrigazione e della fertilizzazione, diventa di primaria importanza. Condizioni di temperatura sub-ottimali per la crescita vanno immediatamente aggiustate
per un miglioramento dell’indurimento delle piante,
mentre la temperatura della zona radicale può condizionare sensibilmente l’infezione di patogeni, per cui
36
va ottimizzata. Per esempio, la Phytophthora crypto gea attacca facilmente piante di pomodoro a basse
temperature, mentre soltanto temperature al di sopra
dei 20 °C favoriscono la diffusione di Pythium apha nidermatum (Jarvis, 1991); analogamente temperature
ed al di sopra dei 17 °C favoriscono la fusariosi
vascolare del garofano. Anche la regolazione della
soluzione nutritiva presenta i suoi benefici: l’aggiunta
di 10 - 30 mmolL -1 di Ca(NO3)2 rallenta la formazione
delle zoospore di Phytophthora parasitica nelle radici
di Vinca; un alto rapporto tra K/N (4:1) previene gli
attacchi di Erwinia carotovora spp. carotovora nel
pomodoro; l’aggiunta di silicio alle concentrazioni di
1,7 a 3,4 mmolL -1 riduce significativamente la proliferazione di Pythium ultimum nel cetriolo; alte concentrazioni di ioni Cu riducono i livelli di rischio dovuti a
Prevenzione delle malattie nelle colture fuori suolo
Tab. 3. Patogeni tellurici che attaccano piante ornamentali nelle colture fuori suolo.
Tab. 3 - Substrate borne pathogens attacking ornamental plants in soilless culture.
Coltura
Virus
Agrobacterium
tumefaciens
Rosa
Gerbera
Garofano
Batteri
Cylindrocladium scoparium
Gnomonia rubi
Phytophthora citricola
Pythium sp.
Virus della maculatura anulare
del garofano
Rhodococcus fascians
Xanthomonas campestris
pv. begoniae
Fusarium solani f.sp. dianthi
Phuialophora cinerescens
Phytophthora cactorum
Rhizoctonia solani
Sclerotinia sclerotiorum
Phytophthora cryptogea
Pythium spendens
Pythium ultimum
Rhizoctonia solani
Thielaviopsis basicola
Verticillium dahliae
Poinsettia
Pythium spp.
Rhizoctonia solani
Thielaviopsis basicola
Geranio
Xanthomonas campestris
pv. pelargonii
Phytophthora cactorum
Pythium debaryanum
Phythium splendens
Pythium ultimum
Verticillium dahliae
Agribacterium tumefaciens
Erwinia chrysanthemi
Rhodococcus fascians
Fusarium oxysporum f.sp. chrysanthemi
Phoma chrysanthemicola
Pythium aphanidermatum
Pythium ultimum
Rhizoctonia solani
Sclerotinia sclerotiorum
Verticillium dahliae
Virus della rottura del colore
del geranio
Crisantemo
Cylindrocarpon destructans
Fusarium oxysporum f.sp. cyclamis
Rhizoctonia solani
Thielaviopsis vasicola
Ciclamino
Erica
Nematodi
Meloidogyne hapla
Pratylenchus vulnus
Fusarium oxysporum
Phytophthora cryptogea
Phythium irregulare
Rhizoctonia solani
Vertucillium dahiae
Verticillium albo-atrum
Virus “Rattle” del tabacco
Begonia
Funghi
Agrobacterium
tumefaciens
Phytophthora
nicotinanae
Meloidogyne spp.
Cylindrocladium scoparium
Olpidium brassicae
Pestalotia guepini
Phytophthora cinnamomi
(Alsanius e Brand, 2000).
Phytophthora cryptogea in gerbera; valori di pH di
7,5 riducono le infezioni di Fusarium oxysporum f.sp.
dianthi rispetto a valori di pH 5,5; valori di pH di 5
favoriscono attacchi di Pythium sp. più rapidamente di
valori di pH maggiori di 6 (Göhler e Molitor, 2002).
È ormai assodato che è preferibile evitare situazioni in cui diversi sistemi colturali coesistono nello stesso ambiente. Le infezioni sono molto più severe nei
sistemi colturali fuori suolo di piante allevate in
vivaio in pane di terra (blocchetti) oppure in vasi di
torba; meglio sarebbe allevare le piantine in pani di
lana di roccia, in vermiculite o altri materiali inerti. I
danni possono verificarsi qualora piante già infette
vengano coltivate in un sistema fuori suolo. Fusarium
oxysporum f.sp. radicis lycopersici sembra stabilirsi
nelle piante di pomodoro allo stadio di vivaio o di tra37
Schnitzler
pianto ma i sintomi restano latenti fino alla formazione del primo grappolo di frutti (Jarvis, 1991).
È stato spesso riportato che in un sistema fuori
suolo si sviluppa naturalmente un grado di soppressione delle malattie a carico dell’apparato radicale.
Una spiegazione di tale fatto può essere imputata allo
sviluppo di microrganismi utili che colonizzano la
rizosfera (fig. 3). È stato osservato che P y t h i u m
(Potsma et al., 2000) e F. oxysporum f.sp. dianthi
(Göhler e Molitor, 2002) si moltiplicano più velocemente in lana di roccia sterilizzata rispetto a lana di
roccia non sterilizzata (fig. 4). Microrganismi autocto ni oppure antagonisti introdotti selettivamente possono fornire mezzi di azione efficace per la limitazione
biologica di fitopatogeni. Le interazioni microbiche
che avvengono in una soluzione nutritiva circolante
dovrebbero costituire oggetto di ulteriori ricerche
(Waechter-Kristensen et al., 1997; Paulitz, 1997); un
esempio ci è fornito dagli isolati batterici di pseudomonadi fluorescenti con il ceppo commerciale WC
417 r (Alsanius et al., 1999; Chen et al. , 1999;
Hultberg et al., 1999, 2000; Moulin et al., 1996;
Ongena et al., 1999). Un altro mezzo è quello di introdurre ceppi non patogeni di Fusarium oxysporum,
come CS-20 oppure FO47 (Duiff et al., 1998; Fravel e
Larkin, 1999; Fuchs et al., 1997), il cui meccanismo
d’azione principale pare associato all’induzione di
resistenza più che alla competizione mediante il rilascio di siderofori o di antibiotici. Il Bacillus subtilis
(ceppo commerciale FZB 24) può colonizzare le radici e produrre antibiotici come bacilisina e lipopeptidi
iturina-simili, attivi contro vari funghi fitopatogeni a
dosi comprese tra 5-100 µg/ml, che sono molto simili
a quelli degli agenti fungicidi (Kilian et al., 2000).
Altri potenziali funghi antagonisti sono identificati nei
ceppi di Trichoderma (disponibili commercialmente
sono TR 1002 e T50), che agisce principalmente
come micoparassita ma anche attraverso la produzione di sostanze utili, volatili e non volatili (Calvet et
al., 1992; Lorito et al., 1993; McAllister et al., 1994).
Anche i ceppi micorrizzici sembrano in grado di proteggere le radici da fitopatogeni, ma con risultati incostanti (Calvet et al., 1992; Dehne, 1982; Hooker et al.,
1994; Lorito et al., 1993).
Un approccio classico utilizzato molto nel passato,
poi quasi abbandonato, ma ritornato sulla scena negli
anni recenti, è certamente l’utilizzo dell’innesto delle
cultivar sensibili su portinnesti resistenti alle malattie
radicali. Esistono ormai sul mercato ottime disponibilità di portinnesto resistenti, soprattutto per pomodoro
e cetriolo. Tutte queste misure di controllo biologico
non sono ancora largamente impiegate, per ragioni
spesso dovute a scarsa conoscenza, impraticabilità
38
Fig. 3 - Sviluppo di una popolazione batterica nella soluzione
nutritiva circolante in un substrato di lana di roccia in presenza od
in assenza di piante di pomodoro (Berkelmann, 1992).
Fig. 3 - Development of a bacteria population in a nutrient
solution with and without tomato plants in rockwool substrate
(Berkelmann, 1992).
Fig. 4 - Moltiplicazione di Fusarium oxysp. f.sp. dianthi in lana di
roccia sterilizzata (in autoclave) e non sterilizzata (Göhler e
Molitor, 2002).
Fig. 4 - Multiplication of Fusarium oxysp. f.sp. dianthi in
rockwool, steril (autoclaved) and untreated control (Göhler and
Molitor, 2002).
nelle aziende, motivi legati alla tradizione o ad aspetti
tecnici oppure direttamente imputabili a problemi di
regolamenti e legislazioni nazionali.
Trattamenti fitosanitari della soluzione nutritva
Negli anni sono state approntate diverse tecniche
di trattamento della soluzione nutritiva circolante
(Runia, 1988, 1995), ma non tutte sono direttamente
applicabili, o per gli alti costi di installazione e mantenimento o per gli effetti diretti sulla solubilità della
soluzione nutritiva. In teoria, i patogeni dovrebbero
essere rimossi senza ricorrere alla completa sterilizzazione della soluzione nutritiva (Van Os, 1998). Gli
Prevenzione delle malattie nelle colture fuori suolo
impieghi di calore, prodotti chimici, radiazioni o filtrazioni sono tra le tecniche possibili oggi utilizzabili
(Ehret et al., 2001).
Runia et al. (1988) e McPherson et al. (1995) saggiarono l’uso del calore come mezzo di disinfezione
della soluzione nutritiva, e dimostrarono che lo scambio di calore a 95 °C per 30 secondi controlla
Phytophthora cryptogena e Pythium aphanidermatum
in pomodoro e cetriolo, al punto che ora questa tecnica è accettata da molti produttori.
L’impiego di tensioattivi non-ionici si rivela efficace quando l’unica fonte di infezione è data da zoospore mobili: in questo caso la loro aggiunta alla dose
di 20 µg ml -1 (Stanghellini e Tomlinson, 1987) nella
soluzione è sufficiente per controllare la diffusione di
P y t h i u m in cetriolo (Stanghellini et al., 1996a) e
Phytophthora in peperone (Stanghellini et al., 1996b)
senza provocare fitotossicità.
Mentre rame e zinco in alta concetrazione permettono di eliminare le zoospore di Olpidium (Vanachter,
1995), altri trattamenti, come ad esempio con iodio
(Runia, 1994b), alcuni prodotti ossidanti (Bull et al.,
1990), ozono (Runia, 1994a; Vanachter et al., 1998;
Yamamoto et al., 1990), perossido di idrogeno
(Runia, 1995; Coosemans, 1995) e cloro (Stanton e
O’Donnell, 1994; Teoh e Chuo, 1978; Date et al.,
1999; Mebalds et al., 1995), non possono essere utilizzati in quanto fitotossici, o inefficaci, o ancora in
fase di sperimentazione. La radiazione ultravioletta
risulta applicata su scala commerciale (Acher et al.,
1997) contro il marciume della lattuga da Pythium
(Benoit e Ceustermans, 1993). Runia (1994c) consiglia l’irraggiamento con una dose di 100 mJ.cm -2 di
UV per eliminare i funghi patogeni e di 250 mJ.cm-2
per una completa disinfezione, inclusi i virus.
Un sistema largamente adattato ai sistemi di coltura fuori suolo a ciclo chiuso a livello commerciale è la
filtrazione lenta su sabbia per la eliminazione di fitopatogeni per il riutilizzo dell’acqua di irrigazione o
della soluzione nutritiva (Wohanka et al., 1 9 9 9 ) .
L’efficacia di questo sistema va oltre l’effetto meccanico, in quanto si ritiene che il meccanismo di purificazione avvenga per via biologica (Brand, 2000). I
microrganismi inibitori si presentano in equilibrio biologico e, quindi, la filtrazione lenta è considerata autorigenerante e adattabile ai cambiamenti delle condizioni ambientali nell’habitat delle piante in serra
(Ehret et al., 2001). La filtrazione lenta si rivela particolarmente efficace contro la maggior parte dei fitopatogeni, ad esclusione dei virus e dei nematodi, richiede bassi input energetici, bassi costi e facilità di
impianto e operatività. La tabella 4 presenta una sintesi dell’efficacia delle tecniche differenti che si posso-
Tab. 4 - Meccanismi di efficacia per eliminare i patogeni dalla
soluzione nutritiva circolante.
Tab. 4 - Mechanisms of efficacy to remove plant pathogens from
circulating nutrient solution.
Parametri
Meccanismi di efficacia
Fisici
Calore
Radiazioni UV
Chimici Biologici Attivi
+
+
Ozono
+
+
+
H2O2
+
+
Iodio
+
+
Tensioattivi
+
Filtrazione
con membrane
+
Filtrazione
lenta
+
Passivi
+
+
+
+
+
(Alsanius e Brand, 2000).
no adottare per eliminare i fitopatogeni dalla soluzione nutritiva.
Riassunto
Diversamente dalle colture su suolo, in quelle fuori
suolo (sia a ciclo aperto che a ciclo chiuso) occorre
continuamente fornire acqua e nutrienti. Nella gestione dei sistemi a ciclo aperto la diffusione dei patogeni
ipogei risulta semplificata e limita, tuttavia il drenaggio eccessivo della soluzione nutritiva può causare
rischi ambientali. La gestione dei sistemi a ciclo chiuso, seppur più complessa, presenta benefici ambientali. La scelta dei substrati per le colture fuori suolo
risulta ampia, ma occorre che questi siano esenti da
patogeni prima di essere impiegati; qualora vengano
riusati più volte, essi devono essere disinfettati. I
vivaisti devono prima di tutto considerare lo stato
sanitario delle piantine, senza trascurare che anche le
strutture delle serre possono essere fonte d’infezioni.
Le colture fuori suolo presentano il grande vantaggio
di poter ottimizzare i fattori di crescita come la temperatura, l’acqua, il pH e gli elementi nutritivi, secondo
le esigenze delle piante per massimizzarne l’efficienza. Le grandi aziende vivaistiche possono scegliere la
via della sterilizzazione dell’acqua per l’irrigazione;
esistono infatti diversi sistemi per questa operazione,
come l’impiego di prodotti chimici (ozono, perossido
di idrogeno, cloro, iodio), oppure l’irraggiamento con
raggi UV, il trattamento con calore o la biofiltrazione.
Il controllo biologico dei patogeni radicali offre diverse opportunità, come ad esempio con ceppi di Bacillus
subtilis, Streptomyces, Trichoderma, Fusarium non
patogeni e ceppi micorrizzici di pseudomonadi fluore39
Schnitzler
scenti. La ricerca attuale deve essere rivolta verso le
nuove strade per creare un ambiente nel substrato in
grado di fornire le condizioni di crescita ottimali per i
microrganismi utili, siano essi autoctoni o impiegati
selettivamente.
Parole chiave: colture idroponiche, colture fuori
suolo, lotta integrata, orticoltura, floricoltura.
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