L'interno in penombra del capanno agricolo di un coltivatore al tramonto.

Che cosa sono i biostimolanti?

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I biostimolanti delle piante sono sostanze o microrganismi che, applicati a sementi, piante o zona radicale, stimolano processi naturali che migliorano l'assorbimento e l'efficienza dei nutrienti, la tolleranza allo stress abiotico e la qualità e la resa delle colture.1,5 Non hanno lo scopo di nutrire la pianta come fa un fertilizzante.5 I tipi principali sono le sostanze umiche, gli estratti di alghe, gli idrolizzati proteici, il chitosano, il silicio e i batteri e funghi benefici.1

Giovane plantula con un apparato radicale bianco, sottile e ramificato, adagiata su terreno scuro e umido accanto a un filamento di alga bruna.

Come vengono definiti i biostimolanti?

La definizione è dibattuta da anni e le definizioni pubblicate variano molto.2,4 La maggior parte cerca di distinguere i biostimolanti dai fertilizzanti da un lato e dai pesticidi e dagli agenti di biocontrollo dall'altro, il che è complicato perché alcuni prodotti agiscono sia come biostimolante sia come agente di biocontrollo.1

Negli Stati Uniti, il Farm Bill del 2018 ha fornito la prima descrizione normativa: una sostanza o un microrganismo che, applicato a sementi, piante o rizosfera, stimola processi naturali per potenziare o favorire l'assorbimento dei nutrienti, l'efficienza dei nutrienti, la tolleranza allo stress abiotico o la qualità e la resa delle colture.1,5 Nell'Unione europea, il Regolamento (UE) 2019/1009 definisce il biostimolante delle piante come un prodotto fertilizzante che stimola i processi nutrizionali delle piante indipendentemente dal suo tenore di nutrienti, con l'unico scopo di migliorare l'efficienza d'uso dei nutrienti, la tolleranza allo stress abiotico, le caratteristiche qualitative o la disponibilità dei nutrienti confinati nel suolo o nella rizosfera.2 Una rassegna accademica molto citata ha proposto una terza impostazione: un prodotto formulato di origine biologica che migliora la produttività delle piante grazie alle proprietà emergenti della sua miscela di componenti, non solo grazie a nutrienti noti, regolatori di crescita delle piante o composti protettivi.4

Tre definizioni di biostimolante delle piante a confronto. Fonti:1,2,4,5
FonteIdea centraleCosa esclude o sottolinea
Farm Bill del 2018 (Stati Uniti)Sostanza o microrganismo che stimola processi naturali in sementi, piante o rizosferaEffetti su assorbimento ed efficienza dei nutrienti, tolleranza allo stress abiotico, qualità e resa
Regolamento (UE) 2019/1009Prodotto fertilizzante che stimola i processi nutrizionali delle pianteAgisce indipendentemente dal tenore di nutrienti del prodotto
Yakhin e colleghi, rassegna del 2017Prodotto formulato di origine biologicaBeneficio non dovuto solo a nutrienti, regolatori di crescita o composti protettivi

Quali sono i principali tipi di biostimolanti?

Gli ingredienti più diffusi sono le sostanze umiche, gli estratti di alghe, i batteri benefici e i funghi benefici; altri prodotti contengono chitosano, idrolizzati proteici o composti inorganici come il silicio.1 I materiali a base di acidi detengono la quota di mercato maggiore, seguiti da quelli a base di alghe.1 I ricercatori li suddividono in biostimolanti non microbici e microbici, e il regolamento UE elenca i funghi micorrizici arbuscolari e i batteri azotofissatori dei generi Rhizobium, Azotobacter e Azospirillum come biostimolanti microbici.2

Principali categorie di biostimolanti e relativi effetti riportati. Fonti:1,2
CategoriaChe cos'èEffetti riportati
Acidi umici e fulviciComponenti della sostanza organica provenienti da torba, leonardite, compost o vermicompostMigliori proprietà del suolo, assorbimento radicale dei nutrienti e crescita delle radici laterali
Estratti di algheSoprattutto alghe brune come Ascophyllum, Fucus e LaminariaPolisaccaridi che promuovono la crescita, elicitazione delle difese, ritenzione idrica
Idrolizzati proteiciPeptidi e amminoacidi da proteine vegetali o animaliGerminazione, crescita e qualità, soprattutto in condizioni di stress
ChitosanoChitina deacetilata da funghi, insetti e crostaceiInduce risposte di difesa nelle piante
SilicioElemento inorganico assorbito come acido silicicoTolleranza allo stress abiotico, foglie più robuste
Batteri beneficiBacillus, Rhizobium, Pseudomonas, Azospirillum e altriFissazione dell'azoto, siderofori, ormoni vegetali
Funghi beneficiFunghi micorrizici arbuscolari e TrichodermaMaggiore estensione delle radici, assorbimento di fosforo e acqua, ramificazione radicale

Come agiscono i biostimolanti nelle piante?

Tra gli effetti riportati figurano una maggiore produttività, una migliore tolleranza alle malattie e ad altri stress, un migliore assorbimento ed efficienza d'uso di acqua e nutrienti, una migliore architettura radicale e crescita delle radici laterali, e la resistenza sistemica indotta.1 I biostimolanti possono modificare il metabolismo primario e secondario delle piante.2 La base scientifica è ben documentata, ma i meccanismi esatti non sono sempre compresi.1 Per questo motivo, una rassegna ha sostenuto che la ricerca dovrebbe concentrarsi sulla prova di efficacia e su un ampio meccanismo d'azione anziché richiedere un unico modo d'azione definito.4

Ogni categoria agisce in modo diverso. Le sostanze umiche agiscono attraverso la loro natura polianionica, aumentando la capacità di scambio cationico del suolo e interagendo con i trasportatori di membrana delle radici.1 I polisaccaridi delle alghe, che possono costituire dal 30 al 40 per cento del peso secco dell'estratto, promuovono la crescita ed elicitano risposte di difesa.1 I funghi micorrizici arbuscolari estendono l'apparato radicale oltre la zona di esaurimento dei nutrienti, migliorando l'assorbimento di fosforo e acqua, mentre i batteri promotori della crescita delle piante fissano l'azoto, producono siderofori chelanti il ferro e sintetizzano ormoni come auxine e citochinine.1

Un biostimolante è la stessa cosa di un fertilizzante?

No. I biostimolanti possono favorire una maggiore efficienza d'uso dell'acqua e dei nutrienti, ma non sono destinati a fornire un beneficio fertilizzante rilevante sul piano nutrizionale.5 Diverse definizioni lo dicono espressamente: la definizione UE richiede un'azione indipendente dal tenore di nutrienti, e la rassegna del 2017 esclude i benefici derivanti solo da nutrienti essenziali noti.2,4 I prodotti venduti come fertilizzante biostimolante in genere combinano i due, e i biostimolanti sono offerti in molte formulazioni, comprese miscele con fertilizzanti.1

La regolamentazione segue quanto dichiarato. Al 2019, negli Stati Uniti i biostimolanti erano regolamentati a livello statale come fertilizzanti, inoculanti per il suolo o ammendanti.1 La legge federale sui pesticidi non definisce il termine, ma secondo la bozza di linee guida dell'EPA del 2020 un prodotto la cui etichetta afferma che accelera o ritarda la crescita o la maturazione delle piante, o altera in altro modo il comportamento delle piante, tramite azione fisiologica è un regolatore delle piante e rientra nel Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act.5 Dichiarazioni come il miglioramento dell'assorbimento dei nutrienti, dell'efficienza d'uso dei nutrienti o della tolleranza allo stress abiotico sono generalmente considerate di natura non pesticida.5

I biostimolanti funzionano davvero in agricoltura?

I dati di campo indicano che spesso funzionano, con ampie variazioni.3 Una metanalisi del 2022 su 180 studi e 1.087 confronti appaiati in pieno campo di biostimolanti non microbici ha rilevato un aumento medio della resa del 17,9 per cento, dall'8,6 per cento per il fosfito al 30,8 per cento per l'estratto di foglie di moringa.3 Gli acidi umici e fulvici, gli idrolizzati proteici, gli estratti di alghe e il chitosano si collocano nella fascia intermedia, tra il 14,8 e il 17,1 per cento.3 L'applicazione al suolo ha dato incrementi maggiori rispetto all'applicazione fogliare o alla concia delle sementi, e le risposte sono state più forti nei climi aridi, nelle colture orticole e nei suoli poveri di sostanza organica, salini, sabbiosi, poveri di nutrienti o con pH lontano dalla neutralità.3

Gli autori avvertono che il bias di pubblicazione rende probabilmente questa media una sovrastima di ciò che offre l'uso commerciale, osservando che i prodotti non commerciali hanno superato quelli commerciali.3 Una metanalisi separata sugli inoculanti microbici ha rilevato incrementi di resa del 20,0 per cento nei climi secchi, del 14,9 per cento in quelli tropicali, del 10,0 per cento in quelli oceanici e dell'8,5 per cento in quelli continentali, con i funghi micorrizici più efficaci nei suoli poveri di sostanza organica e con pH vicino alla neutralità.6 Gli specialisti della divulgazione agricola aggiungono che gli effetti positivi sono riportati soprattutto in condizioni controllate di laboratorio o di serra e su colture specifiche, con le colture estensive e i cereali come i più studiati.1

Risposta media della resa in due metanalisi di campo. Fonti:3,6
Studio e gruppoVariazione media della resaDove ha funzionato meglio
Biostimolanti non microbici, tutte le categorie (2022)+17.9%Climi aridi, ortaggi, suoli poveri o salini
Prodotti a base di alghe, sostanze umiche, idrolizzati proteici e chitosano (2022)da +14,8% a +17,1%Parte centrale dell'intervallo delle categorie
Fosfito (2022)+8.6%Set di dati più piccolo, tre studi
Inoculanti microbici nei climi secchi (2018)+20.0%Climi secchi e tropicali
Inoculanti microbici nei climi continentali (2018)+8.5%Risposta più bassa tra i gruppi climatici

Come dovrebbero scegliere e usare i biostimolanti i coltivatori?

Abbini il prodotto al problema. I benefici nelle prove in campo sono stati maggiori in condizioni subottimali, soprattutto con acqua limitata, quindi è più probabile che un biostimolante mostri una risposta di resa dove stress, suolo povero o scarsa sostanza organica limitano la coltura.3 Le colture rispondono in modo diverso, e le formulazioni dei prodotti, che spesso mescolano più tipi di biostimolanti o aggiungono nutrienti, insieme alle pratiche di gestione e all'ambiente, modificano tutte il risultato.1

Legga l'elenco degli ingredienti e verifichi la compatibilità con la Sua gestione prima dell'acquisto, e provi su piccola scala prima di un uso più ampio.1 I prodotti vivi richiedono attenzione: i funghi micorrizici sono sensibili alla lavorazione del terreno, ai periodi di maggese nudo e a livelli elevati di fertilizzanti e fungicidi.1 Segua l'etichetta del prodotto per dosi e tempi di applicazione, e legga le indicazioni in etichetta tenendo presenti le distinzioni normative sopra descritte.5

Punti chiave

  • I biostimolanti stimolano processi naturali delle piante per migliorare l'assorbimento e l'efficienza dei nutrienti, la tolleranza allo stress, la qualità e la resa.
  • Non sono fertilizzanti: il loro beneficio non è pensato per derivare dai nutrienti che contengono.
  • I tipi principali sono le sostanze umiche, gli estratti di alghe, gli idrolizzati proteici, il chitosano, il silicio e i batteri e funghi benefici.
  • Le metanalisi di campo mostrano incrementi medi di resa all'incirca dal 9 al 31 per cento per categoria, maggiori in caso di siccità, nei suoli poveri e negli ortaggi.
  • I risultati variano in base a coltura, prodotto e condizioni: provi su piccola scala e segua l'etichetta del prodotto.

Bibliografia

  1. Plant Biostimulants: Definition and Overview of Categories and Effects (HS1330)UF/IFAS Extension, University of Florida (EDIS) · 2019 · University extension publication · DOI 10.32473/edis-hs1330-2019
  2. Editorial: Biostimulants in AgricultureFrontiers in Plant Science, 11:40 · 2020 · Review article · DOI 10.3389/fpls.2020.00040
  3. A Meta-Analysis of Biostimulant Yield Effectiveness in Field TrialsFrontiers in Plant Science, 13:836702 · 2022 · Peer-reviewed study · DOI 10.3389/fpls.2022.836702
  4. Biostimulants in Plant Science: A Global PerspectiveFrontiers in Plant Science, 7:2049 · 2017 · Review article · DOI 10.3389/fpls.2016.02049
  5. Draft Guidance for Plant Regulator Products and Claims, Including Plant BiostimulantsU.S. Environmental Protection Agency, Office of Chemical Safety and Pollution Prevention · 2020 · Government guidance
  6. Improving Crop Yield and Nutrient Use Efficiency via Biofertilization: A Global Meta-analysisFrontiers in Plant Science, 8:2204 · 2018 · Peer-reviewed study · DOI 10.3389/fpls.2017.02204

Domande frequenti

I biostimolanti sono solo per la coltivazione biologica?

No. L'industria dell'agricoltura biologica è stata la principale forza trainante dei biostimolanti, ma la domanda di una produzione più sostenibile li ha resi sempre più diffusi anche tra gli agricoltori convenzionali.1 L'EPA segnala il loro uso crescente nella produzione sostenibile e nei programmi di difesa integrata.5

I biostimolanti possono sostituire i fertilizzanti?

Non da soli. Le definizioni raccolte in una rassegna del 2017 affermano che i biostimolanti non possono sostituire fertilizzanti, letame o altre fonti di nutrienti minerali.4 Il loro ruolo è migliorare l'efficienza d'uso dell'acqua e dei nutrienti.5

Quanto è grande il mercato dei biostimolanti?

Il mercato globale era valutato 2,19 miliardi di dollari nel 2018, con l'Europa che ne deteneva circa il 40 per cento.1 Si stimava che il mercato nordamericano avrebbe raggiunto 605,1 milioni di dollari nel 2019.1

Quando sono stati descritti per la prima volta i biostimolanti?

L'idea degli stimolanti biogeni risale al 1933, a studi avviati in URSS secondo cui materiali biologici esposti a stress potevano influire sui processi metabolici di esseri umani, animali e piante.4 Tra il 2009 e il 2019 sono stati pubblicati più di 700 articoli scientifici sui biostimolanti delle piante.2