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Lezione 6 → Prodotti Fitosanitari I prodotti fitosanitari rappresentano il principale metodo che viene utilizzato per contrastare le malattie che vengono causate da patogeni e parassiti. Quindi possiamo dire che i prodotti fitosanitari servono per proteggere i vegetali dagli organismi nocivi e cons...

Lezione 6 → Prodotti Fitosanitari I prodotti fitosanitari rappresentano il principale metodo che viene utilizzato per contrastare le malattie che vengono causate da patogeni e parassiti. Quindi possiamo dire che i prodotti fitosanitari servono per proteggere i vegetali dagli organismi nocivi e conservare i prodotti vegetali. I prodotti fitosanitari comprendono diversi composti utilizzati per il controllo di specifici organismi, come: - Insetticidi → - Nematocidi → - Fungicidi → - Erbicidi/Diserbanti → Inoltre, i prodotti fitosanitari possono essere applicati in diverso modo, ovvero: - in campo per proteggere la pianta dalla crescita - al raccolto, per prevenire il deterioramento durante la conservazione e - durante la lavorazione, ovvero il trasporto, l'imballaggio e la conservazione. Possiamo avere anche una classificazione in relazione ai loro bersagli e effetti, come: - Antiparassiti → - Fungicidi → - Diserbanti → - Repellenti → - Fitoregolatori → - Modificatori → I prodotti fitosanitari sono costituiti principalmente da due sostanze, ovvero. A. sostanza attiva, che come noi sappiamo può essere definita anche come principio attivo, ovvero la sostanza che ha un effetto sul patogeno o sul parassita, e viene indicata sempre in percentuale. B. sostanza inerte, ovvero una sostanza inattiva che però aiuta il formulato. ➔ Coadiuvanti e coformulatori, sono aggiunti alla sostanza attiva per migliorare l’efficacia, agevolare la preparazione e possiamo citare: - Agenti disperdenti, servono per ridurre l'attrazione tra particelle, tenendole disperse nella formulazione - Bagnanti, servono per ridurre la tensione superficiale e quindi la loro distensione sulle superfici. - Adesivanti, che aiutano la l’adesione, l’attacco alla pianta. - Antischiuma, impediscono la formazione della schiuma. Abbiamo anche gli odorizzanti, che prevengono la pericolosità di una sostanza attiva tramite l’odore, e gli emetici che servono in caso di ingestione accidentale e provocano appunto il vomito. I prodotti fitosanitari si possono classificare anche in base a dove vanno ad attaccare, durante il ciclo della malattia, infatti possiamo distinguere tre classi. - Preventivi → impediscono lo sviluppo dell'infezione dei tessuti sani e vengono applicati prima che l'inoculo arrivi alla corte d'infezione. Inoltre, si possono distinguere in una copertura locale, dove hanno un'azione protettiva limitata; infatti, devono essere applicati diverse volte in base al trattamento e alla vegetazione. Mentre per la copertura sistemica abbiamo che si redistribuiscono nella vegetazione anche a distanza dalla zona trattata e possiamo avere l'efficacia già dopo 72 ore dopo l'applicazione. - Curativi → consentono la lotta alla malattia durante il periodo di incubazione; quindi, tra l'inoculo e la comparsa dei sintomi. Il patogeno è presente però viene inibito. - Eradicanti → bloccano lo sviluppo dei sintomi che già sono stati manifestati e evitano la dispersione di probabili propaguli. Inoltre, possiamo avere la classificazione di fungicidi in base alla modalità d'azione, dove per modalità di azione si intende il comportamento del prodotto fitosanitario sui vegetali. Possiamo citare: - Esofarmaci, topici →svolgono la loro azione all'esterno degli organi delle piante ed hanno un'attività localizzata. Inoltre, richiedono applicazioni ripetute. - Endofarmaci translaminare →ovvero che svolgono la loro azione all'interno delle piante, ma in questo caso hanno una capacità di penetrare limitata. - Endofarmaci sistemici → che svolgono la loro azione all'interno delle piante, ma in questo caso abbiamo una penetrazione diversa, ma soprattutto la capacità di muoversi, traslocare e di trasportarsi in altre strutture. Lo spettro d'azione, invece, è la capacità del fungicida di avere un'azione tossica su uno, pochi o numerosi bersagli. Possiamo avere un ampio spettro, ovvero la capacità di essere efficace su numerosi fitopatogeni. Uno spettro limitato, ovvero la capacità di controllare solamente un patogeno. Possiamo avere diversi rischi intrinsechi o inerenti di un fungicida, ovvero la capacità di un patogeno di di sviluppare una resistenza a un determinato prodotto fitosanitario. Tutto ciò è causato causato principalmente dalla modalità d'azione (MAO) della sostanza attiva. La resistenza avviene tramite una mutazione nel patogeno al sito del legame del MAO. - MAO a singolo sito → che presenta una resistenza molto alto, in quanto si può verificare un singolo cambiamento che porterà al non corretto funzionamento del prodotto fitosanitario. - MAO a multi-sito → rischi di una resistenza bassa, in quanto anche se ci può esserci un cambiamento del patogeno, abbiamo diverse modalità di azione. Possiamo parlare anche di una resistenza incrociata, quando parliamo di un patogeno che potrebbe essere resistente sia a un fungicida specifico che a un fungicida che ha uno stesso meccanismo d'azione del fungicida specifico. Possiamo avere invece una resistenza incrociata negativa, ovvero che la resistenza a un fungicida possa aumentare una sensibilità ad un'altro. Le caratteristiche intrinseche di un PF sono importanti da valutare quando si gestisce un programma di difesa delle colture. L’analisi delle interazioni tra fungicida e patogeno permette di avere una stima del rischio della resistenza complessiva, Tabella FRAC. Lezione 7 → Caratteristiche Prodotti fitosanitari Il PF messo in vendita prende il nome di formulato commerciale. Mentre tutti i PF nella fase della produzione esso subisce un processo, detto formulazione, che è semplicemente la miscelazione tra la sostanza attiva e le altre diverse sostanze che servono per migliorare il formulato. Le formulazioni presenti in commercio sono molteplici, infatti possiamo citare: - Formulazione per trattamenti a secco. I trattamenti a secco vengono effettuati con PF che non hanno bisogno di acqua per essere trasportati sulle parti dei vegetali. Essi vengono divisi in. 1- Granulari, ovvero si presenta una sola formula di granuli. I granuli idrodispersibili si ottengono per agglomerazione di miscele composte da: principio attivo, disperdenti, bagnanti, antischiuma, agenti disgreganti e inerti utilizzando l’acqua come agente agglomerante. - Water Dispersibile Granules → la sostanza attiva e la sostanza inerte resta in sospensione nell'acqua durante il trattamento. - Water Soluble Granules →la sostanza attiva si solubilizza in acqua e invece la sostanza inerte resta in sospensione. VANTAGGI → assenza di polvere, possibilità di alte concentrazioni di S.A SVANTAGGI → per alcune tipologie è necessario agitare e alti costi di produzione 2- Polveri secche, abbiamo la miscelazione del principio attivo con sostanze polverulenti, per il loro impiego c’è bisogno di attrezzature specifiche. - Formulazioni per trattamenti liquidi. Le formulazioni per trattamenti liquidi effettuate con PF diluiti in acqua al momento dell’applicazione in campo. Le polveri presentano inconvenienti per l’operatore legati alla difficoltà di calcolare esattamente il dosaggio ed al rischio di una inalazione. Possiamo citare: 1. Polveri bagnabili (WP), dove la sostanza attiva e macinata finemente in presenza di bagnanti, mescolato in acqua porta alla formazione di una sospensione. Si applicano attraverso una soluzione acquosa. VANTAGGI → Possibilità di alte concentrazioni di S.A, flessibilità di confezionamento SVANTAGGI → Produzione di polvere durante la preparazione, difficolta nel dosaggio  2. Polveri solubili, formulazioni polverulente come la precedente, mescolata in acqua, ma forma una soluzione diluita e stabile. 3. Concentrati solubili in acqua (SL), soluzioni di principi attivi solubili in acqua o in solventi polari miscibili in acqua. VANTAGGI → Facilità di dosaggio, buona attività biologica dovuta alla tipologia del formulato SVANTAGGI → possibilità di cristallizzazione dei P.A ad alte concentrazioni di utilizzo 4. Sospensioni concentrate (SC), Flowables, dispersione e sospensione in acqua di una combinazione di agenti disperdenti, un’alta concentrazione di S.A solida, insolubile in acqua. VANTAGGI → assenza di polvere, non sono infiammabili, assenza di solventi SVANTAGGI → difficoltà nella pulizia dei contenitori, possibilità di sedimento nel tempo 5. Emulsioni in acqua (EW), la S.A viene emulsionata in acqua in presenza di tensioattivi, in modo da formare un’emulsione stabile per almeno due anni. Possiamo avere emulsioni concentrate (EC), dove i componenti sono solubilizzati in solventi appropriati per cui il formulato si presenta sottoforma di soluzione omogenea e limpida. Possiamo avere anche emulsioni micro e macro. VANTAGGI → formulazioni molto stabili al caldo e al freddo, facile miscibilità con acqua anche a basse T° SVANTAGGI → possibile presenza di solventi organici pericolosi, spesso infiammabili 6. Granuli disperdibili, questa formulazione di microgranuli sono facilmente dosabili e facilmente si disperdono nell'acqua e non formano residui sul fondo del serbatoio. 7. Sospensioni di microcapsule, la sostanza attiva viene emulsionata finemente in acqua e le gocce sono circondate da un rivestimento per fare piccole capsule ricoperte di un sottile film polimerico. Si ottengono con un processo chimico nel quale un’emulsione di polimeri contenete la S.A viene trasformata in capsule. VANTAGGI → Abbassamento della tossicità del formulato, assenza di solventi SVANTAGGI → necessità di agitazione prima dell’uso, alti costi di produzione  8. Suspoemulsioni, contengono S.A sia liquido, sia solido disperse in una fase acquosa. E’ possibile, quindi unire S.A con differenti proprietà chimico-fisiche. E’ una combinazione delle formulazioni SC ed EW con i relativi vantaggi. VANTAGGI → Ottima attività biologica, assenza di solventi pericolosi, ottima miscibilità con tutti gli altri formulati SVANTAGGI → Difficoltà della pulizia dei contenitori, alti costi 9. Dispersione in olio (OD), sono formulazioni di ultima generazione in cui la S.A viene sospesa in un olio, generalmente di origine vegetale VANTAGGI → ottima attività biologica, assenza di solventi pericolosi, non infiammabilità SVANTAGGI → Difficoltà della pulizia dei contenitori - Formulazione dei trattamenti gassosi. I trattamenti gassosi sono detti anche fumigazioni a disco arrivatogli ai parassiti delle piante sotto forma di gas o vapore. E sono utilizzati prevalentemente per disinfettare o disinfestare i terreni e le derrate alimentari nei magazzini. - Formulazioni specifiche per esche, trattamenti aerei, iniezioni ai tronchi. Esche → sono costituite da S.A mescolate con sostanza appetibili (crusca, zucchero) e commercializzate pronte o da preparare al momento Formulati per trattamenti aerei → sono costituite da prodotti appositamente autorizzati che oltre alla S.A, contengono sostanze dette anti-deriva, allo scopo di impedire che la soluzione distribuita si disperda in ambienti diversi da quelli interessati al trattamento. Lezione 8 → Lotta biologica e Biotecnologica La difesa della pianta e lo sviluppo di un sistema che evita l'introduzione nell’agroecosistema, ovvero un ecosistema secondario caratterizzato dall'intervento dell'uomo come finalità quella di migliorare la produzione, di organismi patogeni indesiderati, quindi abbiamo come scopo principale quello di preservare e mantenere sane le piante e i suoi prodotti. Lotta Chimica Per quanto riguarda la lotta chimica ci sono dei vantaggi come degli svantaggi. Vantaggi → la lotta chimica è efficace con tutte le specie e possono essere controllate con almeno un prodotto attualmente disponibile. Abbiamo la rapidità con cui avviene la protezione in poche ore, la versatilità data dalle proprietà dei prodotti, la semplicità e la possibilità di applicarli in emergenze e infine anche l'economicità del prodotto stesso, portando a una relazione dei costi-benefici veramente molto favorevole. Ad oggi la difesa delle culture un più difficile in quanto ci sono dei fattori che la complicano, come la globalizzazione dei mercati, l'effetto dei cambiamenti climatici e la ridotta disponibilità di mezzi chimici. Svantaggi → Gli svantaggi sono molteplici, perché con l'introduzione massiccia di varie sostanze xenobiotiche ha causato effetti negativi a carico dell'ambiente e degli organismi non direttamente bersaglio. Spesso, nel tentativo di migliorare l'efficacia, è probabile che venga aumentate la dose e quindi questo può portare a diverse complicanze, sia per quanto riguarda l'aumento di costi di produzione, sia per quanto riguarda l'immissione a livello ambientale. Considerando tutti questi fattori, la difesa delle colture ha cominciato a cercare nuove strategie di lotta. Per porre rimedio e limitare i danni si è innescato un processo di inversione di tendenza che ha portato alla Dechimiccazione nei processi agricoli. Tra i molteplici svantaggi possiamo parlare di insorgenza della resistenza alle specie, ovvero una mutazione di alcuni parassiti-patogeni che possono portare a un meccanismo di insensibilità o inattivazione verso determinati prodotti. Possiamo avere un danno su una specie non bersaglio, ha provocato fenomeni di tossicità sulla micro, meso e macro fauna, spesso una diminuzione di Apple e altri insetti. Possiamo ritrovare i residui nei prodotti, quindi avere anche complicanze per quanto riguarda l'uomo e infine anche per quanto riguarda l'impatto sull'ambiente. La produzione di nuovi pesticidi con differenti modalità di azione bersagli biologici sta diminuendo, grazie alla definizione di norme di sicurezza più severe, infatti, i nuovi pesticidi sono spesso molto più costosi. Metodi alternativi ai PF → Controllo biologico, lotta biologica o Biocontrollo. Questi termini si riferiscono a un metodo di difesa della produzione agricola che utilizza organismi beneficio della pianta, un nemico naturale/vivente o composti/estratti naturali, per inibire o uccidere parassiti o i patogeni nocivi della pianta. Lotta biologica → Descrive l'uso degli organismi vivi come insetti predatori o parassitoidi, nematodi o microbi entomopatogeni per sopprimere parassiti o insetti infestanti. I vantaggi di questa tecnica ne sono molteplici, perché parliamo di utilizzo di composti naturali non tossici che danno protezione alla cultura durante la stagione e possono persistere a lunga durata, soprattutto sono efficaci e consentono la riduzione dell'applicazione di prodotti chimici di sintesi. Nemici naturali per il controllo dei patogeni. Specie non patogene VS organismi patogeni alle colture - Insetti VS insetti - Funghi o batteri VS insetti - Funghi e/o batteri VS funghi, batteri, nematodi - Funghi VS infestanti Ci sono diversi metodi per la lotta biologica e sono: A- Metodo inondativo → conosciuto anche come biocontrollo classico, si utilizza un nemico naturale del patogeno o pianta a bersaglio per fornire un controllo temporaneo. Spesso c'è bisogno di una singola applicazione. B- Metodo propagativo → Uso di un nemico naturale del patogeno o pianta bersaglio per fornire un controllo permanente. Consiste delle introduzioni nel mantenimento degli organismi utili per controllare patogeni introdotti. Alcune volte è necessario una seconda applicazione. C- Metodo protettivo → Gestione e manipolazione nell'ambiente per favorire l'attività, protezione e proliferazione di agenti. Il biocontrollo si ha un controllo permanente a lunga durata. Suoli soppressi → Molti patogeni si sviluppano bene e sono virulenti in alcuni suoi e pochi virulenti in altri, detti suoli soppressivi. Questa soppressività può essere trasferita da un solo all'altro anche se questo meccanismo non è ben definito, ma possiamo dire che siano coinvolti fattori biotici e abiotici. La soppressiva dei soli può essere distinta in: - Naturale, se è legata a delle caratteristiche del suolo, è generalmente indipendente dalla sua storia Colturale. - Indotta se è totalmente legata alle pratiche ergonomiche. - Biologica o chimica Importante dire che un suolo soppressivo per un patogeno potrebbe non esserlo per un altro e quindi esiste una sorta di specificità nell'interazione pianta microrganismo suolo per il controllo delle malattie. I prodotti biologici sono una miscela costituita da: - Sostanza attiva → Microrganismi viventi. - Sostanza inerte → Coadiuvanti e coformulanti. Ovviamente la lotta biologica non può essere considerata l'unica soluzione per risolvere il problema, nella protezione delle colture è importante la combinazione con gli altri metodi per minimizzare la lotta chimica. È in grado di controllare efficacemente alcuni organismi dannosi, ma non tutti e non garantisce il mantenimento delle infestazioni. Si può definire lotta biologica o biocontrollo, un insieme di pratiche e metodi che sfruttano appunto l'interazione fra gli organismi viventi per contenere la popolazione di quelli dannosi per le piante coltivate. Agricoltura biologica → È un sistema di produzione agricola con l'implementazione delle buone pratiche per la fertilità del terreno e per la prevenzione delle avversità e con l'utilizzo solo di prodotti ammessi, quindi, elimina l'utilizzo di prodotti chimici di sintesi, i prodotti fitosanitari e i fertilizzanti. Le pratiche consentite nell'agricoltura biologica comprendono l'uso di zolfo e rame, metodi attratticidi per il controllo di pericolosi fitofagi che non rientrano nella lotta biologica. I prodotti possono essere: - Bio insetticidi → Organismi o composti di origine naturale usati per il controllo di insetti nocivi. - Bio funghicidi → microbi antagonismi o parassiti usati contro i microrganismi patogeni delle piante. - Bio nematocida → microbi antagonismi, usato per il controllo di nematodi. - Bioerbicidi → funghi usati per combattere le infestanti. Lotta Biotecnologica → un'applicazione tecnologia che usi sistemi biologici, organismi viventi, o derivati per fare o modificare prodotti o processi per uso specifico. Questo specifico metodo corrisponde a numerosi metodi di lotta biologica, ad esempio perché quello che riguarda l'utilizzo degli organismi vivi o tecniche di miglioramento genetico delle piante. Per quanto riguarda l'uso degli organismi vivi e i loro prodotti, possiamo avere diversi utilizzi: - Batteri che rappresentano l'80% degli bio-insetticidi utilizzati in agricoltura e forestale. - Funghi utilizzati per la lotta ai nematodi, Oppure antagonisti contro diversi fitopatogeni o utilizzati come mico-erbicidi. I metodi di lotta biotecnologica, comprende delle tecniche usate per scoprire geni, comprenderne le funzioni e le interazioni, l'identificazione o uso di markers per accelerare il miglioramento genetico delle piante. Fornisce gli strumenti innovativi e più efficaci per contenere i danni causati dagli organismi nocivi alle colture e migliorare la resa e sostenibilità. Ha aiutando a migliorare la salute degli esseri umani, degli animali e dell'ambiente attraverso un uso ridotto di prodotti fitosanitari. Esempio - Prodotti con Bacillus thuringiensis Insetticidi che causano lisi delle cellule epiteliali dell'apparato digerente tramite la mediazione di tossine. Miglioramento genetico delle piante, utilizzando i geni che codificano le tossine BT per proteggerle. Abbiamo avuto risultati con il cotone, Ceci e legumi. - L'uso dei geni della pianta coinvolti nel sistema di difesa per migliorare la risposta della pianta agli attacchi di vari patogeni. - L'uso dei geni di biocontrollo da funghi antagonisti per migliorare la resistenza della pianta a un ampio spettro di fitopatogeni. - Controllo delle infestanti tramite lo sviluppo di colture resistenti a specifiche erbicidi. Selettive colture, riduce residui di erbicidi e lavorazioni manuali. - L'utilizzo di tecniche di genome editing per l'ottenimento di nuove varietà resistenti o ceppi migliorati. Lezione 9 → Metodi alternativi per la difesa Possiamo avere una difesa convenzionale, ovvero a calendario, basata sull'uso di prodotti chimici, pesticidi o prodotti fitosanitari. La legislazione si sta muovendo verso i sistemi di coltivazione più ecologici. Infatti, possiamo citare la direttiva 2009/128 della Comunità europea, dove il mandato specifica che c'è bisogno di un uso sostenibile dei pesticidi, diminuendo appunto l'uso di sostanze chimiche per ridurre rischi e l'impatto sulla salute umana e sull'ambiente. “Controllo biologico”, “Lotta biologica” o “Biocontrollo” Tutti questi termini si riferiscono a un metodo di difesa delle produzioni agricole che utilizza un organismo beneficio, un nemico/naturale vivente, o i composti/estratti naturali per inibire o uccidere i parassiti o i patogeni nocivi alla pianta. Lotta biologica → Descrive l'uso di insetti predatori vivi, nematodi o microbo entomopatogeni per sopprimere gli insetti infestanti. ➔ Invece nella patologia vegetale descrive l'uso di antagonisti microbici per sopprimere. Gli agenti causali delle malattie o fitopatogeni specifici per controllare le piante infestanti. Postulati di KOCH Nell'Ottocento non era chiaro come si sviluppassero le malattie infettive. Infatti, KOCH formulo dei postulati che contribuiscono a questo concetto di causa.  1- Associato → deve essere associato in maniera consistente con lo stesso tipo di ospite. 2- Isolato → Deve essere possibile isolare il microrganismo dall'ospite malato e farlo crescere in una coltura pura. Come si prepara la coltura? Prepariamo il substrato di crescita con agar oppure non solidificato, quindi liquido. Si prepara il substrato in acqua distillata, si aggiunge ACAR e si sterilizza in autoclave per uccidere tutte le forme viventi, incluso le spore. Dopo raffreddamento viene trasferito su piastra di Petri. 3- Inoculato → si inocula su un ospite sano, dove deve produrre gli stessi sintomi osservati. 4- Re-isolato → nuovo ospite in coltura pura deve risultare identico all'organismo isolato precedentemente. Modificazione dei postulati di KOCH, per la ricerca di agenti di biocontrollo. Prima che un particolare organismo isolato da una pianta possa essere considerato un potenziale agente di biocontrollo (Antagonista), l'organismo deve essere:  1- Associato → in maniera consistente con la stessa combinazione di pianta ospite e patogeno. →Presenza di esso è uguale alla riduzione dei sintomi della malattia. 2- Isolato → coltura pura, identificato e caratterizzato. 3- Re-inoculato → Fa su una pianta malata attaccata con lo stesso patogeno precedente. ➔ Deve produrre meno sintomi di quelli osservati nella pianta infetta con il patogeno. 4- Re-isolato → Re-isolato dalla nuova pianta → alla cultura pura → caratterizzato. PROCEDURA PER LA SELEZIONE DI BCA 1- Raccolta ed isolamento di potenziali candidati microbici dal campo. In questo caso l'obiettivo è l'isolamento di microrganismi del suolo, ottenimenti di colture prime e l'identificazione. Quindi in questo caso abbiamo l'isolamento del suolo dei microbi selvatici naturali antagonisti che hanno un beneficio per le piante. Successivamente piastramento su substrato selettivo e la formazione delle colonie, delle culture pure. Infine, abbiamo l'identificazione e la diagnosi. Attività in campo → Il prelievo può essere effettuato su campi soppressivi, rizosfera. Si preleva un campione di suolo ad una profondità di 15-20 cm dalla superficie con tre repliche. Con la divisione di due aliquote, una per la conta microbica e l'altra per l'analisi molecolari. Attività in lab → I campioni che sono stati raccolti verranno sospesi e preparati in serie di diluizioni, verranno inoculate su una serie di substrati selettivi (RBA e PCA) per allevare i microbi. Successivamente avremo la conta delle colonie utilizzando i protocolli standard e il trasferimento delle colonie interessate in altre culture per l'identificazione. 2- Selezione in vitro di un Agente BioControllo (BCA) In questo caso abbiamo dei saggi di confronto diretto su piastra con BCA e patogeni in condizioni controllate. L'obiettivo in questo caso è lo screening di potenziali microrganismi in vitro su substrato artificiale. Per valutare l'attività antagonista, ovvero la capacità di inibire o uccidere l'agente causale delle fitopatologie. 3- Bio-saggio in vivo – Post-raccolta sulla frutta o sulle piante In questo caso si va a valutare i sintomi segni delle malattie causate da fitopatogeni e le potenziali riduzioni delle malattie e il danno causato di essi con il trattamento dell'agente di biocontrollo. Si determina la capacità di un agente di biocontrollo di inibire o contrastare le malattie causate da fitopatogeno svolte in condizioni controllate in presenza del suolo e la pianta o frutta. 4- Selezione di Agenti biocontrollo L'obiettivo, in questo caso, è di provare nelle condizioni attuali reali della produzione agricole, con la gestione simile alle pratiche utilizzate del produttore in uso di sistema delle coltivazioni per evitare l'efficacia del BCA. 5- Tecniche biotecnologiche e industriali per lo sviluppo della bioformulazione In questo caso l'obiettivo è quello di ottimizzare degli isolati microbici e delle condizioni di crescita e la protezione del processo di produzione e formulazione commerciale. Successivamente avverrà il trasferimento delle biotecnologie all'azienda per lo sviluppo delle bio-formulazioni nelle condizioni industriali, ovvero l'obiettivo è quello di ottimizzare gli isolati microbici selezionati per la produzione nelle condizioni di crescita e valutazione del processo di frammentazione e potenziali formulati per la commercializzazione. Anche in questo caso verranno svolti dei test in condizioni industriali per la produzione di biofumo nazione commerciali, valutando le formulazioni. Trichoderma Il Trichoderma è un fungo verde filamentoso opportunista. Ne esistono circa 2030 specie e si possono trovare nei terreni, nelle materie organiche e possono essere associati con le piante, semi e aree. Alcuni sono in grado di degradare idrocarburi, composti cloro-fenolici, polisaccaridi e composti xenobiotici. Inoltre, sono molto resistenti ai prodotti chimici utilizzati in agricoltura. Producono metaboliti secondari ed enzimi litici. Essi sono microparassiti di importante fitopatogeni fungini. →Fitopatogeni → parassiti che provocano una malattia nella pianta. Esso è impiegato nella difesa delle colture contro le fitopatologie, esso può essere: - La sostanza attiva o principio attivo, componente nelle formulazioni biologiche. - Registrato come bio-fungicida. - Applicato nella lotta biologica. Ci sono circa 30 prodotti registrati come Planet Protection Productos (PPPs) o microbial biologic Control agentes (mBCAs). I principali meccanismi diretti per la protezione della pianta sono: 1. Antagonismo → Parassitismo, diretto-micoparassitismo. Le ife del Trichoderma penetrano e degradano le ife di funghi patogeni mediante la produzione di enzimi litici. Questi enzimi distruggono la parete cellulare del patogeno, portandone alla morte. Può esserci un bio-controllo diretto o indiretto con induzione di resistenza in piante, ovvero una protezione nelle colture da stress biotici. Biocontrollo diretto e indiretto con induzione di resistenza in pianta con la protezione delle culture da stress abiotici. ➔ Miglioramento della crescita in condizioni di stress ambientali possiamo citare uno stress idrico con carenza di fertilizzanti o temperatura o salinità. Tipo l'inquinamento, possiamo risolverlo con un fito-biorisanamento dei siti contaminati. Esso può essere anche un promotore della crescita, ovvero un biostimolante, portando a cambiamenti nell'architettura delle radici, quindi maggiore formazione delle radici secondarie e un aumento della crescita della pianta in altezza, ramificazione e area fogliare. 2. Antibiosi → Produzione di metaboliti secondari. Il trichoderma secerne una varietà di composti antimicrobici, tra cui metaboliti secondari che inibiscono la crescita dei patogeni. Alcuni trichoderma sono produttori di composti analoghi ai fitormoni che agiscono come regolatori della crescita della pianta, ovvero biostimolanti. Questi metaboliti secondari possono attivare sia l'espressione dei geni coinvolti nella risposta di difesa della pianta che promuovere la crescita e lo sviluppo della pianta. 3. Competizione → Per nutrienti o nicchia ecologica Il Trichoderma ma cresce rapidamente e colonizza il substrato competendo con i patogeni per la risorse essenziali come nutrienti e spazio. Procedura per la selezione di una agente di controllo biologico, (Trichoderma). 1. Abbiamo la raccolta di potenziali candidati microbici dal campo, da suoli soppressivi, rizosfera dalle colture di interesse, ambienti esterni. 2. Selezione in vitro di BCA Si svolgono dei saggi di confronti diretto su piastra con BCA e patogeni in condizioni di laboratorio controllate per la valutazione del BCA. Quello che andremo a valutare è il potenziale del BCA, questo verrà calcolato su una scala da 0 a 4, dove: - 0 = non è possibile valutare - 1 = nessuno - 2 = basso - 3 = medio - 4 = alto 3- Biosaggio in vivo. Si valuta la capacità di un BCA di inibire o controllare le malattie causate da fitopatogeni nel suolo, contatto con la pianta o frutta nella camera di crescita o serra. Condizioni controllate. 4- Esperimenti vari Ci troveremo in questo caso in campo e in condizioni reali, ovvero non controllate con l'obiettivo di valutare il BCA nelle condizioni reali. 5. Trasferimento alle aziende In questo caso l'obiettivo è quello di ottimizzazione degli isolanti microbici selezionati per la produzione delle condizioni di crescita e la valutazione del processo di fermentazione e potenziale formulati per la commercializzazione. Successivamente avremo anche una valutazione delle formulazioni produttive verso la massa sul mercato, quindi a grandi dimensioni industriali, fino ad arrivare alla preparazione del dossier per la registrazione della Comunità europea. Lezione 10 → Evoluzione della normativa e uso sostenibile Il concetto di difesa della produzione agricole si è evoluto con il passare del tempo. Agli inizi del 1900 le industrie chimiche hanno consentito l’incrementare della produzione agricola a costi veramente ridotti, grazie all'impiego di sostanze chimiche e prodotti più selettivi. Tra i prodotti più utilizzati è stato il DDT etichettato con la frase di rischio R40, ovvero possibilità di effetti cancerogeni. Nel 1972 il DDT venne vietato per l'uso agricoli negli USA, e iniziarono a nascere i primi movimenti ambientalisti. Il dibattito è ancora acceso per quanto riguarda l'uso nel combattere la malaria in alcuni paesi dell'Africa e in India, infatti, il rischio di tumore è stato valutato minore in confronto all'elevato tasso di mortalità dovuto alla malaria. Nel 2006 l'Organizzazione mondiale della sanità ha dichiarato che di DDT se è usato correttamente, non comporterebbe rischi per la salute. A metà dal 900 iniziano i primi studi sugli agenti patogeni e si inizia ad avere un approccio diverso sulla difesa; quindi, si passa dalla lotta al calendario a difesa guidata. La direttiva europea 414 del 1991 ha armonizzato la legislazione in tutti gli Stati membri, portando a uniformare criteri e modalità di registrazione e revisionare le sostanze attive, per garantire una circolazione e livelli di sicurezza. La normativa 91/414 disciplina la commercializzazione e l'uso dei Planet Protection products o prodotti fitosanitari e mira ad armonizzare la registrazione di prodotti in tutta l'Unione europea basandosi sull'uso di sistemi a due livelli. - A livello dell'Unione europea, dove le regole e le procedure sono definite per approvazione delle sostanze attive - A livello di ogni singolo membro Stato dove l'autorizzazione specifica del particolare PPP e rilasciato. Inoltre, la presente direttiva stabilisce, con una sostanza attiva deve essere prima inclusa in un elenco positivo dell'Unione europea e successivamente la sostanza può essere utilizzata in prodotti fitosanitari. In Italia la EC direttiva 414 arriva con il DL 194/1995 e DPR 290/2001, dove li ridefiniscono le regole di commercializzazione dei prodotti fitosanitari. Nel 2009 sono approvate nuove norme, dette pacchetto fitosanitario, dove c'è un incremento del livello di tutela dell'operatore, del consumatore e dell'ambiente. I prodotti fitosanitari sono normati dal regolamento CE 1107/2009 che da una precisa definizione dei prodotti fitosanitari che possono essere immessi sul mercato. I PPFF sono destinati ad uso:  - Professionale → per il trattamento di colture agrarie in pieno campo e/o in serra. - Non professionale → Prodotti per piante ornamentali. Destinate al trattamento di piante ad uso domestico amatoriale. Per realizzare un formulato occorre quindi ottenere l'approvazione della sostanza come principio attivo ad attività fitosanitaria e l'autorizzazione di formulato. Processo di autorizzazione dei PF. Le norme per l'immissione in commercio di un prodotto fitosanitario sono contenute nel regolamento di 1107/2009. Un prodotto fitosanitario è immesso in commercio solo se prima si è accertato che: - Non ho effetti dannosi per le persone - Non è effetti gravi sull'ambiente - È efficace parassiti o patogeni Le sostanze che possiedono questi requisiti sono approvate con la prima autorizzazione (10 anni, rinnovo max 15 anni); invece, possiamo avere altre sostanze che possono essere catalogate in: - Sostanze di basa → non sono PF ma sono utili e non hanno effetti nocivi - Sostanza attive a basso rischio → Approvate massimo per 15 anni, non presentano particolari rischi - Sostanze attiva candidate alla sostituzione → attualmente autorizzate ma destinate ad essere sostituite Questo regolamento definisce un uso minore di prodotti fitosanitari su culture che non sono ampiamente diffuse e sono ampiamente diffuse, ma il prodotto sanitario serve per far fronte alle esigenze eccezionale. L’ONU GHS dei chimici è stato stabilito per armonizzare un sistema mondiale che promette di offrire numerosi vantaggi distinti, ovvero: - Promuovere efficacia normativa - Facilitare il commercio e la conformità - Riduzione dei costi - Fornire informazioni sui pericoli - Ridurre la necessità dei test sugli animali Global Harmonized System (GHS), ha due elementi principali: 1- La classificazione dei pericoli delle sostanze chimiche secondo le norme, fornendo delle indicazioni sulla classificazione di sostanze chimiche pure e miscele  2- Comunicazione dei pericoli e informazioni precauzionali mediante schede di sicurezza (SDS) ed etichette. (REG. 1272/2008 CLP→ Classification, Labelling and Packaging) Gli elementi principali per la classificazione dei tre gruppi di pericolo: - Health Hazards → tossicità, irritazione, cancerogenicità - Physical Hazards → esplosivi, infiammabili - Environmental Hazards → pericoloso per l’ambiente acquatico. Pericoloso per lo strato di ozono CLP → Questo regolamento serve per armonizzarsi con il sistema mondiale raccomandato dall'ONU dei chimici. La classificazione su basa su pericolo, potenziale di una sostanza di provocare effetti avversi, mentre per la registrazione è fondata sulla valutazione del rischio, ovvero probabilità che si verifichi un effetto avverso. Le indicazioni di pericolo di precauzione sono un codice alfanumerico univoco. H → Pericolo P → Precauzione E i successivi tre numeri identificano in modo più specifico del pericolo di cui possiamo parlare. Esempio Le frasi di rischio R sono state sostituite dalla lettera H, seguita da numeri a tre cifre che individuano la tipologia del pericolo. - Primo numero → tipo di pericolo (H2 → chimico-fisico, H3 → per la salute) - I due numeri successivi → ▁ordine sequenziale di definizione. I prodotti fitosanitari sono classificati secondo tre tipo di pericolo: Frasi di pericolo (H) Consigli di prudenza (P) - Pericoli fisici 200-299 → pericolo fisico 100-199 → prudenza generale - Pericoli per la salute 300-399 → pericolo per la salute 200-299 → prevenzione - Pericoli per l'ambiente 400-499 → pericolo per l’ambiente 300-399 → reazione 400-499 → conservazione 500-599 → smaltimento Per quanto riguarda i consigli di prudenza, la lettera S viene sostituita con la P, seguita da un codice a tre cifre suddivise in cinque tipologie di consiglio: - Generale - Prevenzione - Reazione - Conservazione - Smaltimento SDS → Scheda dei dati di sicurezza. Il nuovo regolamento non modifica l'obbligo già esistente di fornire agli acquirenti la scheda dei dati di sicurezza. Tutti i prodotti fitosanitari dovrà riportare la denominazione di rispettivo contenuto di ciascuna sostanza attiva presente nel prodotto oltre alle indicazioni di eventuali altre sostanze che hanno determinato la classificazione del preparato. SDS deve contenere le seguenti informazioni: (Caso propiconazolo) 1- Scheda generale → il nome chimico, la formula bruta, il gruppo chimico, i cenni storici e il nome comune. 2- Proprietà chimico-fisico → peso molecolare, lo stato fisico, la solubilità, il punto di ebollizione, pressione di vapore e stabilità. 3- Meccanismo d’azione → nel caso del PROPICONAZOLO abbiamo l'inibizione della sintesi degli ergosteroli, sostanze lipidiche indispensabili per la costituzione e la funzionalità della membrana cellulare. 4- Aspetti applicativi Campo di impiego →fungicida per la difesa di drupacee, viti, ortaggi, cereali. Spettro d’azione → largo spettro di azione. Modo d’azione → Fungicida sistemico, viene assorbito molto rapidamente dagli organi vegetali. Possiamo trovare anche gli aspetti applicativi, la modalità di impiego e la compatibilità. Negli aspetti applicativi la fitotossicità del prodotto. 5- Aspetti legislativi → In questo caso troviamo gli impieghi autorizzati e l'intervallo di sicurezza. Ritroviamo i limiti massimi di residui e altre disposizioni. 6- Proprietà tossiche → La dose 50 orale acuta per ratto, La dose letale 50 dermale acuta per ratto e tossicità per gli uccelli. Possiamo trovare anche delle diciture che seguono l'assorbimento per ingestione, inalazione e contatto con la pelle, specificando molto tossico, nocivi, irritanti e non classificati. 7- Informazioni sanitarie → ritrovare i sintomi che si possono verificare sugli organi interessati. Ritrovando anche il metabolismo e la terapia da seguire. 8- Comportamento nell’ambiente → la persistenza, come in questo caso da 3-5 settimane. Con il regolamento comunitario 1272/2008, il Parlamento europeo e il Consiglio hanno definito una serie di norme riguardo la classificazione e letteratura e l'imballaggio delle sostanze e delle miscele chimiche. L'etichetta dei prodotti fitosanitari deve essere autorizzata dal ministero della Salute, prima dell'immissione sul mercato. Ovviamente ogni confezione di prodotti fitosanitari deve riportare l'etichetta in modo leggibile e indelebile e in lingua italiana, una serie di indicazioni e di dichiarazione apposite per il prodotto. Insieme al prodotto fitosanitario che acquisti, deve esserti consegnata obbligatoriamente dal venditore la scheda dei dati di sicurezza, aggiornata e in formato originale. In caso di intossicazione acuta non provocare mai il vomito, nel caso in cui il soggetto non è cosciente e non somministrare latte e alcolici. Assicurati di saper leggere l'etichetta. La direttiva europea 2009/128 emanata ai fini dell'utilizzo sostenibile dei pesticidi, quindi riducendo i rischi e gli impatti sulla salute umana e dell’ambiente. Tutto ciò attraverso la promozione di difesa fitosanitaria a basso apporto di pesticidi, in particolare la lotta integrata dei parassiti o Integrated Pest Management. Quindi si è cercato di trovare nuovi metodi alternativi ai prodotti fitosanitari, come: - Difesa integrata → Combinazione dei metodi con l'uso di prodotti fitosanitari come ultima opzione di controllo - Metodi agronomici → Preventivi - Lotta biologica → Antagonisti naturali - Lotta biotecnologica → Estratti vegetali o microbici La direttiva europea 2009/128/CE istituisce un quadro per le azioni comunitarie europee ai fini dell'utilizzo sostenibile di prodotti fitosanitari. Quindi prevede per ciascun Stato la stesura di un piano d'azione nazionale sull'uso sostenibile dei prodotti fitosanitari, basati principalmente su principio di precauzione nell'utilizzo di un prodotto fitosanitario a fronte di un potenziale pericolo. Nel 2014 ha previsto l'obbligo dell'applicazione della difesa integrata e dal 2015 l'adeguamento alle nuove norme per il rilascio dell'autorizzazione alla vendita, all'acquisto e all'uso di agrofarmaci. Piano D’azione Nazionale 22/01/2004 Piano di azione nazionale per l'uso sostenibile dei prodotti fitosanitari, Attuazione della direttiva, 2009/128/CE. I punti salienti sono: - Formazione obbligatoria e certificata per il corretto utilizzo dei prodotti fitosanitari.  - Informazione e sensibilizzazione - Controllo e taratura delle macchine irroratrici. - Difesa fitosanitaria a basso apporto dei prodotti fitosanitari - Limiti all'uso dei prodotti fitosanitari in aree sensibili e verde urbano. - Nuove norme per la manipolazione stoccaggio dei prodotti fitosanitari. Difesa integrata. C'è una particolare attenzione di tutti i metodi di protezione fitosanitarie disponibili, con un'integrazione di misure appropriate intese a contenere lo sviluppo di popolazioni di organismi nocivi e si cerca di mantenere l'utilizzo dei prodotti fitosanitari fitosanitari all'interno di una minimizzazione. Infatti, possiamo dire che l'obiettivo prioritario della difesa integrata e la produzione di colture e difese con metodi che perturbano il meno possibile gli ecosistemi agricoli e che promuovono i meccanismi naturali di controllo fitosanitario. La difesa integrata è una strategia che consente di limitare i danni derivati dai parassiti delle piante, utilizzando tutti i metodi e le tecniche disponibili, nel rispetto dell'ambiente e nella salute dell'uomo, Infatti si cerca di raggiungere un equilibrio che sia economicamente vantaggioso per l'agricoltore e rispettoso dell'uomo e dell'ambiente. - Preferenza, metodi biologici sostenibili - Rotazione colturali - Pratiche equilibrate di fertilizzazione, calcinazione e di irrigazione. - Sistemi di monitoraggio degli organismi nocivi - Sistemi di previsione e avvertimento - Dosi ridotte, meno trattamenti e trattamenti localizzati Dal 1 gennaio del 2014 le strategie di difesa delle colture applicabili da parte delle aziende sono: 1. Difesa integrata obbligatoria → In questo caso l'utilizzo dei mezzi chimici deve essere sempre giustificato e inoltre è previsto che l'ente pubblico, in particolare la regione metta a disposizione servizi di monitoraggio ed informazione e promuova l'assistenza tecnica e la consulenza agli utilizzatori professionali sulla difesa fitosanitaria. Regioni → pubblici sono tenuti a conoscere, disporre o avere accesso a: - dati meteorologici per il territorio di interesse, - dati fenologici e fitosanitari forniti dalla rete di monitoraggio, - bollettini territoriali di difesa integrata, - materiale informativo o manuali per l'applicazione della difesa integrata. Aziende → ad applicare tecniche di prevenzione e monitoraggio delle infestazioni, infezioni e infestanti, l'utilizzo dei mezzi biologici di controllo dei parassiti, uso di prodotti fitosanitari che preventivano il minor rischio per la salute umana. 2. Difesa integrata volontaria → utilizzo di prodotti fitosanitari più restrittive rispetto alle norme di legge. Infatti, in questo caso l'azienda si impegnano ad applicare i disciplinari di produzione integrata approvato ufficialmente dalle regioni. Questa limitazione dei più prodotti fitosanitari stabiliti nei disciplinari tengono conto di diversi criteri: - Buona efficacia verso l’avversità - Minimizzare i rischi per la salute dell'uomo e per l'ambiente - Selettività per le culture - Prevenzione dei fenomeni di resistenza. - Sostenibilità economica. Disciplinari → Sono adottati dalle aziende che vogliono qualificare le loro produzioni nell'ambito del marchio di qualità oppure di sistemi di certificazioni privati. 3. Agricoltura biologica → Le regioni sono tenute a promuovere ed incentivare l'agricoltura biologica, considerata un livello di ulteriore qualificazione. Della produzione e salvaguardia dell'ambiente. In questo caso si prevede un numero limitato di prodotti fitosanitari costituiti da sostanze attive di origine naturale elencata nell'allegato II del Reg. 889 del 2008. Queste sostanze sono: - Sostanze di origine vegetale o animale - Microrganismi utilizzati nella lotta biologica - Sostanze prodotte da microrganismi - Sostanze da utilizzare in trappole e/o distributori automatici. In rispetto al PAN Prima di acquistare il prodotto fitosanitario è opportuno osservare altamente le colture e identificare il tipo di patogeno o parassita che si vuole combattere, conoscere la fase più di una per trattare e soprattutto a scegliere il prodotto fitosanitario meno tossico sia per l'uomo che per l'ambiente. Bisogna esaminare anche i la lista dei prodotti fitosanitari autorizzati, dall’ente Ministeriale o disciplinari regionali, acquistare il prodotto fitosanitario in quantità adeguate e scegliere soprattutto il formulato e il dosaggio idoneo. Acquisto dei prodotti fitosanitari → Venditore/Compratore Bisogna acquistare i prodotti fitosanitari solo ed esclusivamente. Spesso di vendite e gestori regolarmente autorizzati è vietato pertanto l'acquisto presso i rivenditori ambulanti. Soprattutto bisogna assicurarsi che il prodotto fitosanitario sia integro nella confezione è provvisto di regolamento etichetta. - Tutti i prodotti fitosanitari devono riportare il numero di registrazione rilasciato dal ministero. - È vietato acquistare prodotti fitosanitari non registrati in Italia. - È consigliabile acquistare prodotti fitosanitari che, a parità di efficacia, possono essere più bassi tossici. - È vietato cedere a terzi prodotti fitosanitari. Classificati molto tossici, tossici e nocivi. Venditore → è tenuto a registrare un apposito registro, i prodotti fitosanitari venduti è degenerata dell'acquirente e l'acquirente è tenuto a firmare un apposito modulo per l'acquisto per prodotti fitosanitari e o coadiuvanti di prodotti fitosanitari. Come si conservano i PF. In azienda occorre disporre di un apposito locale da destinare a magazzino di prodotti fitosanitari, possibilmente distante da abitazioni dove c'è una porta d'accesso che deve essere sempre chiusa a chiave in modo tale da evitare contatti accidentali e sulla porta deve essere collocato la scritta con veleno, il magazzino deve essere arieggiato e asciutto. Se non si dispone di un locale adibito alla conservazione dei prodotti fitosanitari, abbiamo due modi diversi: - Entro un apposito recinto munito di porta e serratura all'interno del locale dove non sono conservati alimenti, bevande e mangimi - Chiuso a chiave dentro un armadio in metallo dotato di idonee ventilazioni Sulla porta deve essere sempre collocato la scritta veleno. - Bisogna indossare i dispositivi di protezione individuale come tute con cappuccio di materiale idoneo, - utilizzare un casco oppure la maschera preferibilmente facciale intera, - indossare guanti di gomma specifici per la manipolazione di sostanze tossiche - indossare stivali appropriati, - non adoperare mai le mani, anche se protette da guanti La preparazione e la distribuzione dei prodotti fitosanitari costituisce un momento più pericoloso nei confronti dell'operatore e l'ambiente, si tratta di fasi tale più delicate e pericolose per l'operatore agricolo In quanto essi si trova a diretto contatto con la sostanza. Il Consiglio più importante che si può dare è quello di proteggere la propria salute in tutte le fasi dell'utilizzazione di un qualsiasi prodotto chimico. Lezione 11 →Dispersione dei PF nell’ambiente Direttiva Europea 2009/128/CE Questa direttiva stabilisce un quadro per l’uso sostenibile dei pesticidi all’interno dell’Unione Europea. Essa mira a ridurre i rischi e gli impatti dell’uso dei pesticidi sulla salute umane e sull’ambiente, promuovendo pratiche agricole più ecologiche. Con punti chiavi nel capitolo precedente, come: 1- formazione obbligatoria e certificata per l’utilizzo corretto dei prodotti 2- Informazione 3- Controllo e taratura delle macchine irroratrici 4- Difesa Fitosanitaria a basso apporto dei prodotti PF 5- Limiti all’uso dei PF in aree sensibili e verde urbano 6- Norme per la manipolazione e stoccaggio E’ importante apportare delle misure specifiche per la tutela dell’ambiente e dell’acqua potabile e soprattutto la riduzione dell’uso di PF in aree specifiche, secondo l’articolo 14 e 15 del decreto 150/2012. ➔ Tutela dell’ambiente acquatico e dell’acqua potabile Si preferisce applicare sostanze fitosanitarie che non sono classificate pericolose e che non contengono le sostanze pericolose prioritarie (PBT). Utilizzo di tecniche più efficaci e riduzione o perfino eliminazione dell’applicazione dei prodotti fitosanitari sulle strade o lungo le strade, linee ferroviarie ➔ Riduzione dell’uso dei PF in aree specifiche Riduzione o divieto dell’utilizzo di PF in parchi, parchi sportivi, in aree natura. il PAN (Piano d'Azione Nazionale) prevede regole specifiche per controllare l'uso di prodotti fitosanitari (PF), cioè pesticidi, che possono essere pericolosi per le specie e gli habitat naturali. In particolare, si fa attenzione alle zone umide, che sono protette da una convenzione internazionale del 1971 (la Convenzione di Ramsar). Le aziende agricole devono impegnarsi a usare meno pesticidi, o a usarli in modo più attento, per proteggere la biodiversità e l'equilibrio naturale degli ecosistemi acquatici. Secondo ISPRA (Istituto per la Protezione e la Ricerca Ambientale), circa il 92% degli habitat e il 56% delle specie animali protette dalle direttive europee risultano molto vulnerabili ai pesticidi, soprattutto quelli che vivono in ambienti legati all'acqua, come fiumi e laghi. Inoltre, è importante conservare la biodiversità che ha un ruolo importante nella regolazione degli equilibri biologici e del ciclo di nutrienti. In Italia ci sono 938 aree protette e circa 55 zone umide, che sono aree con ecosistemi molto ricchi di biodiversità, cruciali per la vita di uccelli acquatici. Per proteggere queste aree, sono state definite 18 misure di tutela delle Aree Protette, raggruppabili i 5 categorie: 1- Misure agronomiche (Misure 1-6). 2- Misure per la limitazione/sostituzione/eliminazione di prodotti fitosanitari pericolosi per l’ambiente acquatico e la biodiversità (Misure 7-13). 3- Misure per la sicurezza del deposito e conservazione dei prodotti fitosanitari (Misure 14-15). 4- Misure complementari per la tutela e la conservazione delle specie e degli habitat di interesse comunitario (Mis. 16). 5- Misure per la formazione e la valorizzazione dei prodotti in ambiti con elevata valenza ambientale (Misure 17-18). La valutazione esposizione ambientale ha come obiettivo: - Determinare le concentrazioni ambientali previste (PEC) della sostanza per tutti i comparti esposti - Per è il risultato dei rilasci della sostanza e dei processi che ne regolano il destino ambientale e determinano la distribuzione e i livelli di concentrazione nei comparti Valutazione del rischio ecotossicologico dei PF Esposizione → PEC soil, PEC sw, PEC sed, PEC gw Effetti → LD 50, LC 50, EC 50, NOEL Caratterizzazione del rischio → TER a, TER lt, HQ. Nel contesto del Regolamento UE 546/2011, i trigger values (valori soglia) sono utilizzati come parametri di riferimento per determinare i rischi ambientali e sanitari associati ai prodotti fitosanitari. Come può avvenire la dispersione nell’ambiente? - Deriva → quando la miscela viene spruzzata, si forma una nebbia di piccole gocce che possono essere trasportate dal vento o dal tipo di macchina usata. Alcune di queste gocce possono cadere non solo sulla cultura, ma anche su aree circostanti, come il terreno o la vegetazione vicina, e persino su corpi d'acqua nelle vicinanze, aumentando il rischio di contaminazione. - Volatilità → la miscela, durante il trattamento o dopo aver raggiunto la coltura o il terreno, può evaporare in aria ed essere trasportata lontano con il vento - Ruscellamento → - la miscela, una volta raggiunto il suolo dopo il trattamento, può essere trasportata lungo la superficie del terreno, a seguito di un evento piovoso o con l’irrigazione. - Liscivazione → a seguito di una pioggia la sostanza attiva che ha raggiunto il terreno, può penetrare attraverso il suolo, disciolta nell’acqua di percolazione, e per questa via raggiungere le acque di falda. Lezione 12 → PAN e dispersione prodotto La normativa EC 91/414, nota anche come Direttiva sui prodotti fitosanitari, è una regolamentazione dell'Unione Europea che stabilisce i criteri per l'autorizzazione dei prodotti fitosanitari. Essa mira a garantire che solo i prodotti sicuri ed efficaci possano essere immessi sul mercato, proteggendo la salute umana e l'ambiente. La direttiva stabilisce requisiti riguardanti la valutazione dei principi attivi, la registrazione dei prodotti e la sorveglianza post-marketing. È stata sostituita dalla Direttiva 2009/128/CE e dal Regolamento (UE) n. 1107/2009, che hanno ulteriormente aggiornato e affinato le norme relative ai prodotti fitosanitari nell'UE. La presente direttiva stabilisce che una sostanza attiva deve essere prima inclusi in un elenco "positivo" dell'UE (Annex I), poi la sostanza può essere utilizzata in prodotti fitosanitari e suoi domanda può essere autorizzata dagli individui Stati membri. In Italia la EC Direttiva 414 è stata recepita con: - DL 194/1995 - DPR 290/2001 Ridefiniscono le regole di commercializzazione dei prodotti fitosanitari. Nel 2009 sono state approvate nuove norme che costituiscono il cosiddetto «PACCHETTO FITOSANITARIO” Il pacchetto fitosanitario si riferisce a un insieme di misure e normative adottate dall’Unione Europea per garantire la sicurezza e l’efficacia dei prodotti fitosanitari. Difesa integrata - Si preferisce l’utilizzo di metodi biologici sostenibile - rotazione delle colture - Sistemi di monitoraggio degli organismi nocivi - Sistemi di previsione e avvertimento - Dosi ridotte Difesa integrata obbligatoria → Il concetto principale è che l’uso di prodotti chimici deve essere sempre giustificato. Non possiamo considerare l’applicazione di pesticidi come una soluzione scontata a ogni intervento. In questo contesto, il ruolo degli enti pubblici, in particolare delle Regioni, è cruciale. Devono fornire servizi di monitoraggio e informazione, offrendo assistenza tecnica e consulenza agli utilizzatori professionali. Questo garantirà che gli agricoltori abbiano accesso a informazioni aggiornate e pertinenti, come dati meteorologici e bollettini fitosanitari. Inoltre, la difesa integrata incoraggia l'uso di tecniche preventive, come il monitoraggio delle infestazioni e l'adozione di pratiche di coltivazione appropriate. Sottolinea anche l'importanza di utilizzare mezzi biologici e prodotti fitosanitari che presentino il minor rischio possibile per la salute umana e l'ambiente. Difesa integrata volontaria → Questi disciplinari richiedono un impegno da parte delle aziende, imponendo limitazioni più severe sull'uso dei prodotti fitosanitari rispetto alle normative vigenti. Ogni disciplina è attentamente elaborata e approvata dalle Regioni, fornendo indicazioni specifiche per ogni coltura. Includono informazioni sulle avversità, i rilievi da effettuare e i criteri di intervento. Le limitazioni all'impiego dei prodotti fitosanitari si basano su criteri fondamentali: devono garantire una buona efficacia contro le avversità, minimizzare i rischi per la salute umana e per l'ambiente, e garantire la selettività verso organismi utili e colture. È essenziale considerare anche la residualità dei prodotti sulla parte edule e prevenire fenomeni di resistenza. Difesa integrata volontaria → I disciplinari sono adottati dalle aziende che vogliono qualificare le loro produzioni, nell’ambito del marchio di qualità oppure di sistemi di certificazione privati, come il GlobalGap. Il potere tossico del PF dipende da: - Disponibilità - Velocità - Finezza delle particelle - Tossicità intrinseca - Metodo di applicazione L’esigenza della direttiva 2009/128/CE è nata dall’esistenza di un vuoto legislativo nell0ambito della fase di utilizzo dei PF. La Direttiva 2009/128/CE sull'uso sostenibile dei prodotti fitosanitari (PF) prevede misure specifiche per proteggere l'ambiente acquatico e le fonti di acqua potabile. Gli Stati membri devono adottare azioni per ridurre l'impatto dei PF, preferendo quelli meno pericolosi per l'ambiente acquatico e tecniche di applicazione più efficienti, come l'uso di macchine a bassa dispersione. Vengono inoltre previste misure di mitigazione, come buffer zone, per limitare l'inquinamento da deriva o ruscellamento, e la riduzione o eliminazione dell'uso di PF vicino a strade, ferrovie e aree permeabili. BUFFER ZONE Lezione 13 → Dispersione dei prodotti. Possono esserci diverse forme di inquinamento da agrofarmaci, come: - Puntiforme → trasporto, stoccaggio, preparazione - Deriva, Run-off Nelle condizioni operative e ambientali italiane si considera prioritario il rischio di contaminazione per deriva e per ruscellamento. Deriva (drift) → ossia il trasporto accidentale di parte delle gocce di un prodotto irrorato fuori dal campo trattato, causato dal movimento dell'aria. Questo fenomeno riguarda solo le particelle liquide, non i prodotti fitosanitari trasportati in forma gassosa, che viene invece definito "volatilizzazione". Drenaggio → rimozione naturale o artificiale delle acque superficiali o sotterrane tramite canalizzazione, permettendo l’allontanamento sia orizzontale che in verticale. Ruscellamento (run-off) → trasferimento nell’acqua di scorrimento superficiale dall’area trattata a un corpo idrico. Si verifica quando l’intensità dell’apporto idrico (pioggia o irrigazione) è superiore alla velocità di infiltrazione nel suolo. Si verifica per: - riduzione dell’infiltrazione del suolo, a seguito della formazione di uno strato impermeabile - un ristagno alla superficie del terreno Questo si verifica quando l’acqua si concentra lungo le linee di impluvio del terreno, cioè quelle zone dove l’acqua tende a raccogliersi e a scorrere in modo naturale. Facilmente riconoscibile perché lascia segni visibili di erosine sulla superficie del suolo. Fattori che possono influenzare il trasferimento dei PF: - le caratteristiche dei PF impiegati - la distanza dell’area trattata dai corpi idrici superficiali - l’intensità e la distribuzione delle piogge - caratteristiche del suolo Deriva Per deriva si intende il movimento del fitofarmaco nell’atmosfera dall’area trattata verso qualsiasi sito non bersaglio, nel momento che viene operata la distribuzione. La dimensione delle gocce è generalmente espressa in micron. Il micron risulta l’unità di misura appropriata, essendo 1 micron pari a 0,001 mm. Dal momento che nella realtà la maggior parte degli ugelli producono gocce le cui dimensiono variano moltissimo, risulta molto utile a fini pratici l’analisi dello spettro, ai fini di valutare il grado e l’efficienza della polverizzazione. Ripartizione media della miscela fitoiatrica durante i trattamenti delle colture erbacee - Evaporazione (3-4%) - Perdite per deriva (6-8%) - Deposito sul bersaglio (30-90%) - Perdita a terra (0-60%) Colture arboree - Evaporazione (2-4%) - Deriva (10-35%) - Bersaglio (15-50%) - Terra (30-60%) I fattori che influenzano la deriva sono molteplici, come: - Condizioni meterologiche predominanti Velocità e direzione del vento ---- temperatura e umidità - Dimensione delle gocce - Miscela fitoiatrica distribuita - Regolazione dell’irroratrice - Tipologia di irroratrice impiegata Sono ritenute responsabili di buona parte dell'inquinamento puntiforme delle acque da agrofarmaci, le diverse operazioni: - Preparazione e inserimento della miscela fitoiatrica nel serbatoio dell’irroratrice - Smaltimento della miscela fitoiatrica residua nel serbatoio - Lavaggio dell’attrezzatura impeigata - Lavaggio dei contenitori vuoti dei fitofarmaci La direttiva 2009/128/CE con l’articolo 13 parla della manipolazione e stoccaggio dei PF e trattamento dei relativi imballaggi e delle rimanenze. Gli Stati membri adottano i provvedimenti necessari per assicurare che le seguenti operazioni non rappresentino un pericolo per la salute delle persone o per l’ambiente: a. stoccaggio, manipolazione, diluizione e miscela di PF prima dell’applicazione; b. manipolazione degli imballaggi e dei resti dei PF ; c. smaltimento dopo l’applicazione delle miscele rimanenti nei serbatoi; d. pulizia delle attrezzature impiegate dopo l’applicazione; e. recupero o smaltimento delle rimanenze dei PF e dei relativi imballaggi. Alcune tecniche per limitare l’inquinamento puntiforme: - Evitare di trasportare grandi quantità di agrofarmaci, assicurarsi che i contenitori o gli alloggiamenti siano montati bene e chiusi bene. - Stoccare gli agrofarmaci in locali oppure armadi chiusi a chiave - Assicurarsi che non si verifichino perdite accidentali di prodotto - Prevenire la contaminazione dell’area destinata al riempimento dell’iroratrice, assicurarsi che la superficie pavimentata sia impermeabile e dotata di pozzetto per la raccolta di eventuali perdite. In alternativa utilizzare teli di plastica. - Preferire i dispositivi pre-miscelatori che consentono all’operatore di lavorare da terra senza doversi arrampicare nei serbatoi. - Al termine della distribuzione pulizia interna irroratrice in campo, utilizzare la miscela residua nel serbatoio distribuendola in capo dopo averla diluita con acqua ed effettuare anche la pulizia esterna. - Non versare mai liquidi contenenti agrofarmaci direttamente o indirettamente nei corpi idrici Heliosec → sistema innovativo che si basa sul principio della disidratazione naturale dei reflui sfruttando l’effetto combinato dell’irradiazione solare e del vento. Al termina della stazione la fase liquida è completamente evaporata e rimane depositata sul telo la parte solida, sul telo viene smaltito in rifiuto speciale pericolo. Per valutare e capire se una sostanza immessa nell’ambiente può provocare inquinamento delle falde sotterranee, vi sono valutati i parametri caratteristici di ogni sostanza. Il coefficiente di assorbimento per la sostanza organica, indicato con Koc o Kfoc (ml g-1). Il tempo di dimezzamento del PF nel suolo (DT50 suolo), espresso in giorni, indica il tempo in cui la sostanza si dimezza rispetto alla concentrazione iniziale – la Persistenza: quanto maggiore è il valore, tanto più persistente è la sostanza nel suolo. Il coefficiente di assorbimento per la sostanza organica, Koc o Kfoc (ml g-1), misura l’affinità della sostanza ad essere legata alla sostanza organica del suolo: - più alto è il valore e più forte è la tendenza ad essere legata al suolo - più basso è il valore e maggiore è la tendenza a muoversi con l’acqua di percolazione. Il tempo di Persistenza DT50 suolo - quanto maggiore è il valore, tanto più persistente è la sostanza nel suolo. Vengono forniti tre diversi valori: di laboratorio, di campo e tipico. Solitamente il valore viene determinato in laboratorio, ma quando la sostanza è particolarmente persistente vengono richiesti anche specifici studi di campo. Il valore tipico è quello riportato in letteratura e spesso è la media di tutti gli studi di campo e di laboratorio. L’ indice GUS (Groundwater Ubiquity Score) è un indice che descrive la capacità di percolazione delle sostanze per mezzo dei due parametri appena descritti, coefficiente di assorbimento per la sostanza organica (Koc) e tempo di dimezzamento nel suolo (DT50). Quanto maggiore è l’indice e tanto più elevato è il rischio di percolazione della sostanza nel suolo. Lezione 14 → Metodi diagnostici Come si determina il problema? - Identificare il patogeno - Valutazione dell’impatto potenziale sulla produzione - Prevenzione - prevenire, ritardare o anticipare i problemi - Osservazione - monitoraggio delle colture per le malattie – sintomi e segni - Decisione di intervenire E successivamente si considera come si deve agire. Identifichiamo l’organismo danno della coltura e si cerca di determinare l’impatto potenziale sulla produzione, la resa e la qualità in termini economici e pratici. Si dovrebbe proteggere la coltura prima che la popolazione arrivi al livello di danno. Livello di danno → quando la quantità di danno alle colture è più grande dei costi delle misure di controllo Danno maggiore del consto bisogna intervenire, per evitare perdita Livello di azione → Il punto in cui le strategie di controllo devono essere applicate per evitare un aumento delle popolazioni patogene e i livelli di danni alla coltura, limitare lo sviluppo delle malattie Si identifica i fattori in campo, come: - Agente causale del danno - Patogeno/parassiti Si cerca di prevedere sulla base dell’esperienza, previsioni, metodi utilizzati, si decidono le pratiche con cui prevenire. La corretta identificazione degli agenti casuali delle malattie è importante nella gestione di difesa. L’attività diagnostica consiste in: - Raccogliere le piante malate nel campo, osservarle (sintomi, segni, condizioni) - Esaminare le piante raccolte in laboratorio - Isolare e identificare con i postulati di KOCH Utilizzando il metodo sbagliato di controllo possiamo identificare in modo errato il patogeno e quindi magari può svilupparsi un’infezione secondaria portando anche a perdite economiche elevate. Ripetizione postulati di KOCH Riconoscimento morfologico → muffa grigia, rami condidiofori, conidi L’identificazione morfologica è svolta con l’osservazione delle strutture caratteristiche del patogeno, importante l’utilizzo: 1- Sotto microscopio stereoscopico 2- Preparazione dei vetrini 3- Sotto microscopio ottico SOMMARIO - Preparazione vetrini microscopio Procedere per allestire il preparato da osservare: 1. prendete un vetrino di vetro di porta-oggetti pulito 2. deponetene una piccola goccia d'acqua sul vetrino. 3. prendete il materiale dal campione – poco e sottile, poggiarlo e stenderlo nella goccia d’acqua 4. appoggiate un vetrino copri-oggetti, nei pressi della goccia d'acqua con il materiale sul vetrino porta-oggetti, inclinare a far scendere per «schiacciare» il materiale nell'acqua senza le bolle d’aria per appoggiarsi completamente sul vetrino. Successivamente si appoggia il vetrino sul palco del microscopio, tra le pinze per bloccare il vetrino. Si posizione l’obbiettivo della lenta sull’ingrandimento più basso 5X e successivamente si può muovere la posizione, soprattutto ricordare di mettere a fuoco. Con molta attenzione si aumenta l’ingrandimento degli obiettivi e si mette a fuoco anche molto lentamente. Metodo diagnostico con tecniche sierologiche/immunologiche. Si basa sulla capacità degli anticorpi di riconoscere gli antigeni, però le piante non hanno un sistema immunocompetente; quindi, non esiste il concetto che un vegetale possa produrre degli anticorpi. Infatti, sono iniettati i fitopatogeni o parti di essi in animali da laboratorio che inducono la formazione di anticorpi contro tali antigeni, e successivamente viene prelevato il sangue dal quale per ottenere il siero definito antisiero che contiene gli anticorpi. L’id diagnostica è quando l'anticorpo si lega al suo antigene. - in patologia vegetale si usa una reazione enzimatica (ELISA) con un anticorpo-coniugato colorimetrico che deviene visibile con il positivo «riconoscimento anticorpo-antigeno» Non è un metodo generale per l'identificazione: è necessario avere già un'idea dell'agente patogeno (id si o no) Test ELISA Test sierologico, dove usa siero (estratti) che coinvolge la reazione di anticorpi specifici nel riconoscimento degli antigeni. - Identifica gli agenti patogeni nella linfa delle piante - Usato per identificare batteri, funghi e virus - Test molto specifico per un agente patogeno o patogeni strettamente correlati Test elisa microtiter test → permette di eseguire più test insieme, grazie a una reazione colorimetrica che indica la presenza di agente patogeno e l’intensità del colore indica la quantità di agente patogeno presente. Metodi diagnostici molecolari. Consiste nello studio delle componenti molecolari di base degli organismi viventi, in particolare, gli acidi nucleici - del DNA e dei suoi derivati (RNA e proteine), mediante moderne tecniche che consentono di isolare, caratterizzare e manipolare gli acidi nucleici; molecole che forniscono importanti informazioni relative non solo al singolo organismo ma anche alla storia evolutiva degli organismi in studio (tassonomia, filogenetica). Sequenziamento → il termine, in biologia molecolare, indica il processo per la determinazione estratta della struttura primaria di un biopolimero. Sequenziamento del DNA → determinazione dell’ordine dei diversi nucleotidi che costituiscono l’acido nucleico Presupposto → ogni microrganismo ha porzioni di genoma comuni ad altri e porzioni esclusive Metodi molecolari Amplificazione di sequenza con inneschi di reazione tramite reazione a catena della polimerasi (PCR). Le tecniche principali in uso per le indagini molecolari utilizzano il processo della reazione a catena della polimerasi o PCR. La tecnica della PCR si basa sulla amplificazione di specifici frammenti di DNA a doppia catena, compresi tra le estremità 5’ di due “primes” definiti dallo sperimentatore, mediante la ripetizione di un numero “n” di cicli ciascuno dei quali consta di una tappa di denaturazione, una di appaiamento ed una di estensione. Primer → generalmente sono di una lunghezza compresa tra 18-25 bp. Vengono sintetizzati da ditte specializzate. Forward → ha una sequenza identica a quella 5’-3’ del DNA sottoposto a PCR (template) Regioni amplificate: ITS1 e ITS2 ed il gene 5,8S, mediante l’utilizzo dell forward primer ITS1 ed il revers primer ITS4. Utilizziamo ITS non codificanti perché:  - Sono soggette ad alta variabilità di sequenza e quindi utili negli studi evoluzionistici - La loro localizzazione tra regione conservate (18S e 28S) permette l’utilizzo di primers universali. Condizioni importanti per la reazione: - Denaturazione temperatura 95°C per 3 minuti - 35 cicli (95°C per 15s, 55°C per 20s e 72°C per 1 min) - Step a 72°C per 5 min. 1- Denaturazione → la doppia elica di DNA stampo è aperta al calore (94°C) 2- Annealing → i primers si appaino alle sequenze complementari sul DNA stampo (37-72°C) 3- Estenzione → la DNA polimerasi allunga gli inneschi e produce 2 nuove catene di DNA 4- Processo si ripete Ad ogni ciclo il numero di molecole di DNA copiato raddoppia. Primers specifici vengono disegnati sulla sequenza ottenuta al fine di riconoscere i funghi a livello di genere poiché, di norma, tale livello è sufficiente per mettere a punto un piano di gestione preventiva del rischio, oppure a livello di specie per quei Taxa che hanno al loro interno specie con diversa aggressività. Possiamo usare anche RT PCR, analisi di melting (analisi di dissociazione). Questi metodi si basano sull’emissione di un segnale fluorescente che avviene in maniera specifica e proporzionale alla quantità di amplificato che si forma. Alla fine dei cicli di amplificazione si fa la cosiddetta analisi di melting in un incremento progressivo della temperatura (45°C a 99°C). Aumentando progressivamente la temperatura si arriva ad un punto in cui la sonda sensore si stacca dall’amplificato. Vi sono quattro possibili risultati del test, due corretti e due sbagliati. Il test è:  - corretto quando è positivo nei campioni con la malattia (veri positivi) o negativo in quelli senza malattia (veri negativi). - erroneo quando è positivo nei campioni senza malattia (falsi positivi) o negativo nei campioni con la malattia (falsi negativi) La specificità di un test è data dalla percentuale dei campioni: - senza la malattia che hanno il test negativo = veri negativi/(veri negativi + falsi positivi) - con la malattia che hanno il test positivo = veri positivi/(veri positivi + falsi negativi). Un test molto sensibile quando è: - negativo non ha (o minimo di) falsi negativi =>escludere la presenza della malattia. - positivo, non ha (o minimo di) falsi positivi =>probabile la presenza della malattia. Per questo motivo i test molto specifici si usano per confermare la presenza di malattia. QUINDI…E importante di analizzare numerosi campioni per ottenere i risultati più indicativi della presenza/assenza della malattia in campo. Diagnostica → identificazione della malattia della pianta È uno stato alterato nella funzione/i di una pianta, ad esempio a livello cellulare o tessutale, causato da uno stato d’irritazione continua provocato da: - Un agente biotico → (Funghi, batteri, nematodi, insetti) organismi viventi, trasmissibili da solo o tramite un vettore (Si possono identificare con i postulati di KOCH) - Un agente abiotico → (Fattori ambientali) non infettive, non parassitarie (Non si possono identificare con i postulati di KOCH) Malattie dovute alle condizioni o fattori ambientali - diagnosi semplice se la pianta mostra una caratteristica sintomo dovuto della mancanza o l’eccesso di un fattore - i vari aspetti meteorologici, cambiamenti dei composti d’inquinamento nell’aria o suolo nella zona vicine alle piante, l’applicazioni colturali o possibili incidenti nel corso di pratica - diagnosi delle malattie non-infettive è molto complicato - sintomi possono somigliare quelli causati dei patogeni infettivi!! - importante di controllare che un agente patogeno non è presente, provare a riprodurre i sintomi sulle piante sane utilizzando i postulati di Koch - Le piante crescono meglio in un certo raggio di fattori che compongono la loro ambiente, tali temperature, luce, umidità, composizione dell’aria, e pH, nutrienti, strutture del suolo - In assenza dei patogeni (biotici), malattie non-infettive delle piante sono causate della mancanza o l’eccesso di fattori che supportano la vita Lezione 15 → Dispersione nell’ambiente parte 2 Il destino ambientale ultimo di una sostanza attiva. Le proprietà chimico-fisiche della sostanza attiva influenzano il movimento, la persistenza o la degradazione nell’ambiente. PF ad elevata solubilità in acqua tendono a muoversi con le acque piovane e raggiungere i corpi idrici superficiali. Attraverso il ruscellamento, possono percolare nel suolo insieme all’acqua e raggiungere le falde acquifere molto più rapidamente di composti meno solubili. PF a elevata capacità di adsorbimento e bassa solubilità in acqua, si legano fortemente alla superficie delle particelle di suolo o di sedimento e tendono a restare nella zona superficiale del suolo per tempi (dipende dalla loro resistenza alla degradazione microbica). I PF una volta dispersi nell’ambiente sono soggetti a processi di : - degradazione (trasformazioni) con la formazione di una o più sostanze chimiche (metaboliti) diverse da quella di partenza a seguito di: - degradazione microbica (alcuni microrganismi presenti nel suolo sono in grado di utilizzare come fonte di nutrimento le sostanze chimiche organiche come quelle contenute nei PF), - degradazione chimica (processi chimici quali idrolisi, ossidazione, riduzione, ecc., che comportano una rottura e un cambiamento dei legami molecolari creando nuovi composti), - fotodecomposizione (rottura dei legami chimici per azione della luce solare) Valutazione dati: SUOLO Abbiamo diversi fattori come: - adsorbimento e desorbimento - mobilità - velocità e via di degradazione - fotolisi - quantità e natura dei residui Valutazione dati: ACQUA Abbiamo diversi fattori come: - degradazione biologica - Adsorbimento e desorbimento dell’acqua - Fotolisi e idrolisi Valutazione dati: ARIA Abbiamo diversi fattori come: - Degradazione fotochimica - Volatilizzazione dal suolo e dalle foglie - Fotolisi Al termine dei vari processi quindi, i PF distribuiti possono: - essere degradati in sostanze non più tossiche; - essere trattenuti dal terreno; - essere assorbiti dalla vegetazione e quindi immessi nella catena alimentare, sia umana sia animale; - raggiungere le falde sotterranee. Il movimento dell'acqua e delle sostanze disciolte nel suolo dipende dalle sue proprietà idrauliche, come la tessitura, la quantità di sostanza organica e la densità apparente. Queste caratteristiche possono essere utilizzate per stimare parametri idrologici fondamentali, come la conducibilità idrica e la capacità di ritenzione idrica del suolo. I fattori climatici, come la pioggia, la temperatura, il vento, la radiazione solare e l'umidità, influenzano la trasformazione, degradazione e il trasporto dei prodotti fitosanitari nel suolo, che possono eventualmente raggiungere le acque sotterranee. Come viene valutato il livello di qualità delle acque? Nell’attribuzione del livello di qualità delle acque viene adottata la metodologia usata da ISPRA nel rapporto “Monitoraggio nazionale dei pesticidi nelle Acque”, ciascun campione è valutato in base al risultato peggiore, cioè in base alla sostanza presente in concentrazione più elevata, così per un determinato punto di monitoraggio è il campione peggiore a determinarne la qualità. I punti sono stati così divisi in tre categorie: 1- “non quantificabile” (NQ) sono indicati i punti di campionamento e i campioni in cui non ci sono misure analitiche superiori al limite di quantificazione (LQ). 2- “entro il valore limite” (EVL) sono indicati i punti che hanno almeno una sostanza con concentrazione maggiore del limite di quantificazione, ma minore di 0,1 µg/l. 3- “oltre il valore limite” (OVL) sono indicati quelli che hanno almeno una sostanza con concentrazione maggiore di 0,1 µg/L. La criticità nella difesa delle culture oggi è difficile, nonostante la disponibilità di tecnologia sofisticate, tra le principali causa: - ridotta disponibilità di mezzi chimici - effetto dei cambiamenti climatici - globalizzazione dei mercati (materiale di propagazione prodotto in pochi stabilimenti spesso e di qui distribuito in tutto il mondo) Le applicazioni delle tecnologie moderne per la gestione delle produzioni agricole – Agricoltura di Precisione si intendono una serie di strategie e strumenti che permettono di ottimizzare e aumentare qualità e produttività agricole (colture ed animali) attraverso una serie di interventi mirati, tempistici gestito grazie alle tecnologie. Agricoltura 4.0 è l’evoluzione di agricoltura di precisione che riferisce agli strumenti, le strategie di gestione, e le pratiche degli interventi utilizzati in maniera interconnessa con le tecnologie all’avanguardia: computer/cellulare – programmi/app, i banchi dati, sistemi di monitoraggio e satellitare per migliorare ed ottimizzare le attività e i prodotti associati alla produzione in campo - per le aziende agricole, significa un’ottimizzazione degli sforzi e risorse (ridurre consumi e sprechi), per aumentare la produttività - per l’ambiente, si riducono gli sprechi di fertilizzanti e pesticidi (chimici), diminuiscono le dispersioni, e l’erosione del terreno grazie a un’efficacia utilizzo dei prodotti input, gli interventi mirati, e più razionale uso delle risorse Lezione 16 → Destino dei PF nel suolo e gli effetti I fitofarmaci raggiungono il suolo principalmente per applicazione diretta oppure in seguito ad una attività non agricola (sversamento accidentale, rifiuti industriali e domestici, ecc.). I prodotti fitosanitari possono determinare una serie di effetti tossici sull’uomo e sull’ambiente. Il manifestarsi di un effetto tossico e la sua intensità dipendono dalla sostanza tossica e dalla «esposizione» alla stessa. Tossicità → E’ una caratteristica intrinseca di una sostanza e misura la capacità della stessa di produrre effetti avversi. Esposizione → E’ la quantità di una sostanza che viene a contatto con l’organismo per un determinato periodo di tempo. D.lgs. 81/08 definizione di pericolo → afferma “proprietà o qualità intrinseca di un determinato fattore avente il potenziale di causare danni”. Il pericolo, quindi è una proprietà intrinseca (della situazione, oggetto, sostanza, ecc.) non legata a fattori esterni che per le sue proprietà o caratteristiche ha la capacità di causare o procurare un DANNO. D.lgs. 81/08 definizione di rischio → “probabilità di raggiungimento del livello potenziale di danno nelle condizioni di impiego o di esposizione ad un determinato fattore o agente oppure alla loro combinazione”. Gli effetti avversi si possono verificare in un organismo a seguito dell’esposizione ad una sostanza tossica. Si tratta, quindi, di un termine che richiama una nozione probabilistica, in quanto esprime appunto la probabilità che si verifichi un evento in grado di causare un danno agli organismi. Nel suolo, il trasferimento e movimento dei fitofarmaci e la loro eventuale trasformazione sono determinati da processi chimici, fisici e biologici. Questi processi sono fortemente influenzati dalla natura chimica e dalla struttura della sostanza in questione e dalle proprietà chimiche, chimico-fisiche, fisiche, mineralogiche e biologiche del suolo. Suolo → Un sistema complesso, multifasico e multicomponente, prodotto dall’alterazione di un substrato litologico originario determinata da diversi fattori ambientali, quali il clima, l’attività biologica ed antropica e la topografia, nel corso del tempo. Nel suolo coesistono: - diverse fasi solide (componente inorganiche o minerali, componenti organiche ed esseri viventi); definita dalla presenza di componenti inorganici (frammenti di roccia, minerali primari e secondari, materiali amorfi) e organici (residui vegetali e animali più o meno decomposti, biomassa, sostanze umiche di neogenesi) - fase liquida costituita da una soluzione acquosa di vari soluti con materiali in dispersione e sospensione fine; rappresentata dall’acqua in cui sono disciolte sostanze inorganiche e organiche o dispersi, in sospensione, collodi di natura diversa - fase gassosa (atmosfera tellurica). miscela di gas e vapori, di composizione analoga a quella dell’aria atmosferica ma caratterizzata da un più elevato contenuto di vapor d’acqua e di anidride carbonica. Ci sono diversi processi che regolano il destino dei fitofarmaci nel suolo: - processi di trasporto che non alternano la struttura molecolare della sostanza 1- lisciviazione → forze gravitazionali, equilibrio fra stato adsorbimento e stato solubile, permeabilità della matrice 2- Evaporazione → limitata alle molecole localizzate sulla superficie del suolo, flussi capillari in condizioni di temporanea aridità o delle lavorazioni agronomiche  - Processi di degradazione in cui la struttura chimica subisce variazioni più o meno significative 1- Degradazione biologica 2- Degradazione chimica 3- Trasformazione fotochimica Degradazione dei farmaci, può essere: - Combinazione di eventi fisici, chimici - Fattori biotici - Fattori abiotici - L’interazione fra i diversi componenti stessi crea un sistema eterogeneo e complesso Possiamo avere: - Degradazione abiotica → nei suoli avvengono principalmente all'interfaccia tra le fasi solide e liquide. Un passaggio cruciale in questi processi è l'adsorbimento dei fitofarmaci sulle superfici inorganiche e organiche del suolo. Le proprietà chimiche e strutturali dei componenti inorganici, come i minerali argillosi e gli ossidi di alluminio, ferro e manganese, determinano la reattività di queste superfici. Queste caratteristiche permettono interazioni intense e diverse con le molecole xenobiotiche, ossia sostanze estranee all'ambiente Reazioni principali → reazioni di idrolisi e di ossidazione catalizzate dalle superfici, con degradazione in prodotti a basso peso molecolare, che, a loro volta, possono essere o completamente desorbiti o trasformati in composti a più alto peso molecolare. Reazioni meno frequenti → reazioni di riduzione e di isomerizzazione. Principali agenti → minerali argillosi e ossidi di Fe e Mn Ruolo della sostanza organica → fase di accumulo di inquinanti polari e non polari e loro metaboliti. Meno coinvolta nelle reazioni di trasformazione diretta dei fitofarmaci, e degli xenobiotici in generale - Degradazione biotica → la degradazione di xenobiotici, in particolare dei fitofarmaci, attraverso processi microbici è considerata uno dei meccanismi principali nella trasformazione biologica. I microrganismi, grazie alla loro grande adattabilità e capacità di mutare, possono acquisire la capacità di degradare sostanze sconosciute. Alcuni microrganismi possiedono abilità uniche rispetto a specie più evolute. Tuttavia, i fitofarmaci possono essere metabolizzati solo dopo il loro desorbimento dalle superfici colloidali del suolo. L’entità e la velocità della trasformazione di un composto dipendono in primo luogo dalla sua struttura chimica, caratteristiche principali: - dimensione molecolare - forma - carica - presenza di gruppi funzionali - solubilità in acqua - coefficiente di ripartizione acqua/lipide. Abbiamo diversi meccanismi di trasformazione microbica, la prima distinzione è: - diretto → conseguenza diretta del metabolismo dei microrganismi A sua volta si dividono in: 1- mineralizzazione → la sostanza è substrato per la crescita del microrganismo con sua completa degradazione a prodotti semplici 2- Cometabolismo → la sostanza viene trasformata mediante reazioni metaboliche, ma non serve come fonte di energia. Il cometabolismo è un metabolismo fortuito, in quanto il microrganismo nel crescere, e servendosi di altri nutrienti, trasforma anche la sostanza inquinante. In questo caso, gli enzimi coinvolti sono per lo più poco specifici per il substrato 3- Polimerizzazione o coniugazione → le molecole della sostanza sono legate insieme o con altre molecole presenti nell'ambiente. Tale processo prevede la formazione di polimeri di grosse dimensioni e il tipo di meccanismo avviene secondo reazioni di tipo sintetico. 4- Accumulo → la sostanza viene incorporata e accumulata nel microrganismo, attraverso un processo fisico passivo di assorbimento. Esso è ovviamente regolato da molti parametri quali la concentrazione e il tipo di sostanza interessata. Tale meccanismo può anche essere considerato un processo di traslocazione della sostanza da un reparto ambientale ad un altro  - indiretto → dovuti ad effetti indiretti dei microrganismi sull'ambiente chimico e fisico che si traducono in una reazione di trasformazione secondaria 1- Effetti secondari dell'attività microbica → la sostanza viene trasformata a causa di variazioni nel microambiente quali pH, condizioni redox, prodotti reattivi, tutti determinati e provenienti dall'attività dei microrganismi. Esempio → Variazioni di pH: aumento del pH, in condizioni anaerobiche, a valori alcalini con influenza sulla degradazione delle proteine; diminuzione del pH a valori acidi, associati al metabolismo di carboidrati, all'ossidazione dell'azoto organico a nitrito o nitrato, dei solfuri a zolfo elementare etc Le principali vie biochimiche sono: 1- Reazioni di ossidazione 2- Reazioni di riduzione 3- Reazioni di idrolisi 4- Reazioni di sintesi 5- Possiamo inoltre avere delle interferenze tra Fitofarmaci e attività enzimatiche. Gli enzimi presenti nel suolo hanno proprietà particolari legate al loro ambiente. Il suolo è un sistema complesso e variegato, composto da diverse fasi (solida, liquida e gassosa) e da componenti biotici (come microrganismi, animali e piante) e abiotici (come minerali e sostanze organiche). Gli enzimi svolgono un ruolo fondamentale nel facilitare le reazioni biochimiche necessarie per le trasformazioni biologiche e il metabolismo del suolo. Un fitofarmaco può danneggiare significativamente l’ecosistema suolo in modo reversibile od irreversibile quando coincidono diverse condizioni: - la persistenza del fitofarmaco - la sua concentrazione - la biodisponibilità - la tossicità - Il modo di inibizione Gli effetti dipendono da: - la natura chimica e la dose di fitofarmaco - il tipo di enzima - il tipo di suolo - A concentrazioni elevate i fitofarmaci possono sia aumentare che inibire l’attività enzimatica del suolo - Si possono avere effetti contrastanti e contradditori dello stesso fitofarmaco sullo stesso enzima. - Un fitofarmaco che inibisce un’attività enzimatica in un suolo può risultare privo di influenza o addirittura può aumentare la stessa attività in un altro suolo. Danni rilevanti si possono avere solo ad elevate concentrazioni di fitofarmaco (sversamenti accidentali, persistente e ripetuto impiego dello stesso principio attivo). Ci sono varie categorie di enzimi che possono cambiare nel tempo e rispondere in modo diverso alla presenza di fitofarmaci, ciò significa che l'attività enzimatica del suolo può variare in base alle condizioni Inoltre, i fitofarmaci possono degradarsi completamente o trasformarsi in prodotti meno tossici, riducendo il loro impatto sull'ambiente. I fitofarmaci possono essere assorbiti dalle particelle del suolo, riducendo la loro concentrazione nella fase liquida. Questo probabilmente riduce anche il loro effetto sull'attività enzimatica del suolo. Tipi di azione. 1- Azione diretta reversibile: vi è legame fra il fitofarmaco e la proteina con inibizione reversibile diretta delle attività enzimatiche intra- ed extracellulari, sia di tipo competitivo con i substrati, sia di tipo non competitivo. 2- Azione diretta irreversibile: si ha inibizione irreversibile in seguito alla formazione di legami covalenti fra substrati o substrati suicidi con i gruppi funzionali della proteina che sono essenziali per l’attività. 3- Azione indiretta: causata dalle variazioni nel numero e nella attività dei microrganismi che, a loro volta, inducono un’alterazione dei livelli enzimatici intra- ed extracellulari.