Applicazione al suolo di un potenziale erbicida naturale, la cumarina: effetti su piante graminacee e sulla comunità edafica

Nei sistemi ad agricoltura intensiva si rende indispensabile l'uso di pesticidi di sintesi per eliminare erbe infestanti (che sottraggono spazio e risorse alle piante coltivate), erbivori (che si nutrono delle parti pi๠nutrienti delle piante) e parassiti (che causano malattie alle piante coltivate). Tuttavia l'impiego di prodotti chimici sintetici in agricoltura puಠavere effetti negativi sull'uomo e sull'ambiente. La ricerca in campo agronomico sta cercando soluzioni alternative a tali prodotti, in linea con la Direttiva 2009218EC, che promuove un uso sostenibile dei pesticidi (inclusi gli erbicidi), riducendone i rischi e gli impatti derivanti dal loro utilizzo sulla salute umana e sull'ambiente. Un'interessante alternativa ai pesticidi di sintesi ਠrappresentata dai metaboliti secondari, prodotti sia dalle piante che da altri organismi. Si tratta di molecole non coinvolte nei processi metabolici principali, che spesso intervengono in numerose interazioni biotiche, quali meccanismi di competizione intra eo interspecifica, erbivoria, etc. I metaboliti secondari possono quindi rappresentare per la pianta un valido meccanismo di difesa contro aggressioni esterne, quali erbivoria e parassitismo, provocando, per esempio, effetti tossici negli erbivori che li ingeriscono. L'azione difensiva puಠessere indirizzata anche verso altri organismi vegetali, consentendo alla pianta produttrice di divenire la specie dominante di una comunità  vegetale, impedendo la proliferazione di altre specie. La cumarina (1,2-benzopirone) ਠun metabolita secondario isolato da diverse piante, tra cui la pianta stenomediterranea Melilotus neapolitana, di cui ਠstato dimostrato un effetto negativo contro piante coesistenti (Esposito et al., 2008) e piante infestanti (Pergo et al., 2008; Haig et al., 2009) e che pertanto puಠrappresentare un'interessante alternativa agli erbicidi tradizionali. Tuttavia la diffusione in campo di sostanze alternative agli erbicidi di sintesi, seppure naturali, richiede una sperimentazione preliminare per comprendere quali potrebbero essere i loro effetti non solo sull'infestante, ma anche su organismi non bersaglio, quali piante non infestanti e gli organismi del suolo, che svolgono un ruolo chiave nel riciclo dei nutrienti. In letteratura sono disponibili solo pochi studi (Luo et al., 2007) sugli effetti di tale sostanza sulla comunità  edafica. Obiettivo di questa ricerca ਠstato quello di valutare, attraverso uno studio su suolo, gli effetti della cumarina su piante graminacee e sulla comunità  edafica. A tale scopo sono stati condotti due esperimenti. Nel primo esperimento ਠstato studiato l'effetto di quantità  crescenti di cumarina (0, 50, 100 e 150 mg kg-1) sulla emergenza e la crescita (in termini di lunghezza e peso della radice e del germoglio) di una pianta infestante, l'avena (Avena fatua), una pianta coltivata, il grano (Triticum durum Desf. varietà  Ofanto), una pianta coesistente di Melilotus neapolitana, la gramigna stellata (Triticum ovatum) e la comunità  edafica. L'effetto della cumarina sulla comunità  edafica ਠstato determinato valutando, a divesi tempi di esposizione (14 e 28 giorni), diversi parametri microbici (biomassa microbica, micelio fungino, respirazione potenziale, mineralizzazione dell'azoto, nitrificazione, attività  N-acetil-?-D-glucosamminidasica) e l'indice di qualità  biologica del suolo (QBS-ar), che si basa sulle caratteristiche dei icroartropodi del suolo. Sono stati anche determinati alcuni parametri chimici del suolo (pH, conducibilità  elettrica, contenuto in carbonio organico estraibile, azoto ammoniacale e nitrico). Sulla base dei ridultati del primo esperimento, che hanno mostrato un lieve effetto negativo della cumarina sull'avena e un effetto positivo sul grano e nessun effetto negativo persistente sulla comunità  edafica, ਠstato pianificato il secondo esperimento che ha avuto lo scopo di verificare l'effetto della cumarina in un intervallo pi๠ampio di concentrazione (0, 100, 200, 300 mg kg?1) e di capire quale fosse l'effetto della cumarina sia in monocoltura di grano o avena sia in condizioni di coesistenza delle due piante. L'ipotesi che abbiamo voluto verificare ਠse l'effetto positivo della cumarina sul grano potesse rendere quest'ultimo un migliore competitore nei confronti dell'avena, con conseguenze negative sulla crescita di questa infestante. A tale scopo semi di avena e semi di grano sono stati fatti germinare in piastre Petri e poi trasferiti in vasetti contenenti suolo indisturbato, sia in condizione di coltura pura che in condizioni di coltura mista, a due diverse densità  di semi per vasetto (5 o 10). Il disegno sperimentale ha incluso 5 condizioni di crescita delle piante: 1) monocoltura di avena (5 semi per vasetto); 2) monocoltura di avena (10 semi per vasetto); 3) monocoltura di grano (5 semi per vasetto), 4) monocoltura di grano (10 semi per vasetto); 5) coltura mista di grano e avena (5 semi di avena + 5 semi di grano per vasetto). Inoltre ਠstata allestita un'ulteriore serie di vasetti contenenti suolo senza piante (utilizzata solo per le analisi sul suolo). Durante il periodo di incubazione (un mese) ਠstata valutata la lunghezza del germoglio delle piante di avena e grano, con cadenza settimanale. Al termine dell'incubazione ਠstata determinata la mortalità  delle piante, la crescita in termini di lunghezza e peso del germoglio, della radice e dell'intera pianta, nonchà©, sui campioni di suolo (nei vasetti con coltura mista e nei vasetti senza piante), i parametri microbici e chimici già  determinati nel primo esperimento, il QBS-ar e la diversità  genetica delle comunità  batterica e fungina del suolo. Dai risultati ਠemerso un debole effetto allelopatico della cumarina su avena e un effetto possitivo su grano nell'intervallo 100-150 mg kg-1, a dosi maggiori la cumarina ha un effetto negativo su avena pi๠marcato, ma inibisce anche la crescita del grano. Nell'intervallo di concentrazioni di 100-150 mg kg-1 la cumarina non ha prodotto generalmente effetti negativi sulla microflora edafica nà© ha alterato l'indice di qualità  bilogica del suolo. Pertanto tale dose di cumarina potrebbe essere considerata per un'eventuale applicazione in campo, sebbene altri studi siano necessari per aumentare l'efficacia della cumarina contro avena.