Il comportamento dei fitofarmaci nel sistema suolo-pianta

Durante l'ultimo ventennio notevole impulso ha ricevuto la sintesi di nuove molecole in grado di esplicare un efficace controllo di erbe infestanti, malattie e parassiti.

I prodotti fitosanitari rappresentano il 2% di tutte le molecole di sintesi immesse nell'ambiente e di esse circa il 40% è costituito da erbicidi. L'immissione nel sistema agro-biologico di composti chimici di sintesi è causa di notevoli preoccupazioni per quanto riguarda il loro destino nell'ambiente, anche perché la pratica d'uso dei fitofarmaci ha spesso preceduto una esauriente raccolta di informazioni sul loro comportamento e sul loro destino nell'ecosistema biotico e abiotico.

A questo obiettivo è stata indicizzata la linea di ricerca del PF RAISA "Persistenza dei fitofarmaci nel terreno"che ha affrontato lo studio dei meccanismi riguardanti la stabilità e la persistenza degli erbicidi nel terreno, il loro potenziale impatto sulla fertilità del medesimo, la loro degradazione biotica ed abiotica, l'eventuale formazione di prodotti di degradazione e l'accertamento della loro tossicità, l'assorbimento da parte dei vegetali, le interferenze sul loro metabolismo e i meccanismi di detossificazione. Questi studi sono stati condotti con principi attivi appartenenti a gruppi tra i più diffusi o di più recente introduzione in Italia, quali le acetanilidi, che da sole rappresentano circa il 20% degli erbicidi cui fa ricorso l'agricoltura mondiale, gli imidazolinoni e le solfoniluree che appartengono ad una più recente generazione di principi attivi i quali, grazie alla specificità del loro sito d'azione ed alla loro elevata attività biologica, possono essere usati a dosaggi molto bassi così da risultare interessanti nella prospettiva di un limitato impatto ambientale.

Gli studi hanno evidenziato che la stabilità nel suolo degli erbicidi è strettamente connessa con la loro struttura molecolare e dipende in ogni caso dalle caratteristiche chimiche e fisiche del terreno e dalla situazione climatica ed ambientale. Il contenuto e le proprietà specifiche dei colloidi organici e inorganici, il pH del terreno, i regimi di umidità e temperatura dello scenario e la dose di applicazione sono risultati essere i fattori più significativi nel determinare la stabilità ed i movimenti degli erbicidi nel suolo. Ciò è stato verificato tramite l'applicazione di modelli matematici che, considerando questi parametri, consentono previsioni sulla persistenza nel terreno degli erbicidi in esame.

I meccanismi chimici che regolano l'insieme degli eventi sopra menzionati sono stati chiariti grazie all'applicazione di metodologie analitico-strumentali avanzate, che hanno consentito di chiarire la natura ed il tipo delle interazioni che si sviluppano tra gli erbicidi e i componenti colloidali del terreno. È stato evidenziato il ruolo decisivo giocato da particolari gruppi funzionali presenti nelle molecole dei principi attivi nel formare legami più o meno stabili con i colloidi minerali ed organici presenti nel terreno o con la sostanza organica aggiunta in conformità alla pratiche agronomiche dell'ammendamento. A questo proposito è stato ben circostanziato come l'apporto di colloidi organici, esterni al suolo, ne innalzi la capacità assorbente nei confronti degli erbicidi e ne modifichi le proprietà chimiche connesse con la loro fitotossicità. Questo si è verificato soprattutto con le frazioni più attive, quali gli acidi umici.

L'impatto degli erbicidi sulla fertilità del suolo è stato evidenziato con indagini riguardanti le interferenze sullo sviluppo e sulla attività della biomassa microbica e sugli enzimi da essa provenienti, deputati alla mineralizzazione di nutritivi. Questi effetti sono stati ulteriormente confermati dalla sensibilità mostrata ai principi attivi in esame da vari generi di batteri del suolo associati alla rizosfera.

Sono stati, inoltre, chiariti i meccanismi chimici, fotochimici e biochimici della degradazione dei principi attivi ed è stata identificata la struttura chimica di alcuni prodotti di degradazione.

Gli studi sulla risposta dei vegetali ai trattamenti hanno evidenziato come l'entità dell'accumulo degli erbicidi sia correlata alla velocità con cui si svolgono i processi di detossificazione. Questi sono stati descritti a livello metabolico e circostanziati in termini enzimatici così da fornire la spiegazione dei differenti livelli di persistenza dei principi attivi nei tessuti vegetali nonché delle ragioni della tollerabilità o meno da parte delle piante non target. Sono stati inoltre evidenziati i disturbi esplicati dagli erbicidi e, in qualche caso, dai loro prodotti di degradazione, nella sintesi di proteine, carboidrati, pigmenti e fitormoni, durante il periodo necessario alla detossificazione, e chiariti anche i conseguenti sintomi di stress.