I micro-organismi presenti nel substrato di coltivazione

I micro-organismi presenti nel substrato di coltivazione

I microorganismi sono presenti ovunque; nell’aria, nell’acqua, sulle piante e nel suolo. Possono rimanere inattivi per lunghi periodi in molti modi diversi, come spore, mitocondri (organelli chiusi all’interno di una membrana presenti nelle cellule della maggior parte degli organismi) o ife e possono vivere fino a molti anni su un’ampia varietà di soggetti ospitanti. Sebbene la maggior parte della gente ritenga che i microorganismi siano dannosi per definizione, la vita come la conosciamo noi, non sarebbe possibile senza queste minuscole forme di vita. In questo articolo vedremo il loro impatto sullo sviluppo delle piante tramite la loro presenza nel substrato di coltivazione.

By CANNA Research

I microorganismi includono un’ampia varietà di specie, tra cui: batteri, protozoi, alghe e funghi. La maggior parte di questi microorganismi può moltiplicarsi rapidamente quando le circostanze sono favorevoli e può influire in modo consistente, sia positivamente che negativamente, sullo sviluppo delle piante coltivate nel substrato. Queste specie di microorganismi che compaiono in un dato substrato dipendono da un certo numero di fattori come il clima, le proprietà del substrato, la specie della pianta ed altri organismi presenti nel substrato.

I micro-organismi presenti nel substrato di coltivazione
I microorganismi possono influire sensibilmente sullo sviluppo delle piante coltivate nel substrato, sia in modo positivo che in modo negativo. Molti fattori sono importanti per i microorganismi, come il tipo di substrato di coltivazione. Altri fattori si riferiscono alla quantità di ossigeno, alla temperatura del substrato e delle radici, al livello di PH e alla salinità o al livello di conduttività elettrica nel suolo. Un altro aspetto impattante sulla vita dei microorganismi nel substrato è la presenza di pesticidi.

Torba, fibra di cocco, lana di roccia o perlite

Uno dei fattori più importanti che influisce sui microorganismi è il tipo di substrato di coltivazione disponibile per loro. Le principali differenze possono essere trovate tra i substrati organici, come la fibra di cocco, a torba o il suolo, e i substrati inorganici come le biglie di argilla espansa, la perlite o la lana di roccia. I microorganismi che hanno un’alta capacità saprofita (ossia vivono di materia organica decomposta) agiranno meglio in un substrato contenente materia organica come la torba o il substrato riciclato. Tuttavia le foglie morte che giacciono sulla superficie del substrato o le piante infette con parti necrotiche agiranno altrettanto bene.

La quantità di ossigeno nel substrato determina lo sviluppo di microorganismi aerobici o anaerobici. La maggior parte delle piante ha bisogno di ossigeno attorno alle radici, così normalmente saranno presenti organismi aerobici. Le piante coltivate in substrati con pochissimo ossigeno sono più deboli e i microorganismi anaerobici patogeni possono approfittarne.

Tutti gli organismi hanno una temperatura di sviluppo ottimale, così la temperatura del substrato e le radici influiscono sulla microflora attorno ad essi. La temperatura media e lo sbalzo di temperatura (notti fredde e giornate estive calde) determinano quali microorganismi possono sopravvivere, così come lo sbalzo e la frequenza delle oscillazioni di temperatura.

I micro-organismi presenti nel substrato di coltivazione
Fungo sviluppato sul pomodoro in cubetti di lana di roccia.

Proprio come le piante, la maggior parte dei microorganismi preferisce un livello di acidità tra il pH 5.5 e il 5.8. Livelli di pH alti o bassi, come le fluttuazioni del pH possono ostacolare lo sviluppo della microflora. Tuttavia alcuni microorganismi sono in grado di svilupparsi o addirittura di prosperare in condizioni estreme. Anche la salinità o il livello di conduttività elettrica nel substrato influisce sullo sviluppo dei microorganismi, ugualmente la tipologia e la composizione dei sali nel substrato di coltivazione sono impattanti. Questo accade specialmente con i Sali come il cloruro di Potassio o il cloruro di sodio che possono modificare la rizosfera delle piante e di conseguenza la tipologia di microorganismi che popolano la zona radicale.

Nei substrati inorganici come la lana di roccia, le biglie di argilla espansa o la perlite, la maggior parte dei microorganismi viene trasmessa attraverso l’acqua. I microrganismi vengono introdotti attraverso gli impianti di irrigazione, l’aria o le piante e sopravvivono fino a quando il livello di umidità è sufficientemente alto, anche se ci sono solamente piccole sacche di umidità. Come i microrganismi trasmessi attraverso il suolo, anche questi possono essere buoni o patogeni.

Un altro aspetto che ha un certo impatto sui microrganismi nel substrato di coltivazione è la presenza di pesticidi, che possono accumularsi nei substrati o nel suolo che vengono usati per un periodo di tempo prolungato. A seconda del tipo di pesticidi – che siano erbicidi, insetticidi, fungicidi o battericidi – essi possono influire sulla composizione della vita microscopica del substrato.

Un aspetto su cui si può contare è il fatto che i microrganismi possono adattarsi a una serie di circostanze. Un esempio ben noto è la resistenza di alcuni batteri agli antibiotici; ci vuole solo un cambiamento frazionario nel loro materiale genetico, ma l'effetto sulla resistenza può essere di fondamentale importanza.

I benefici dei microrganismi

La presenza di microrganismi può avere sia effetti positivi che negativi. Quindi non è necessario o auspicabile eliminare tutti i microrganismi. La capacità di una coltivazione a difendersi dalle infezioni dipende in gran parte (sebbene non esclusivamente) dalla presenza di microrganismi nel substrato. È difficile quantificare questo beneficio, tuttavia, ci sono numerosi fattori dai quali dipende la vita dei microrganismi. La difesa si riferisce all’attività microbica completa, la varietà dei diversi gruppi di attinomiceti funzionali (batteri a forma di bastoncino), la totale popolazione di attinomiceti e la percentuale di attinomiceti nella cellulosa in decomposizione.

Se c’è un buon equilibrio di microrganismi nel substrato, ci sarà probabilmente meno bisogno dell’uso di pesticidi o di altre misure come il vapore per sterilizzare il substrato, il che ridurrà i costi. In realtà non solo i pesticidi ma anche altre applicazioni vengono permessi sempre di meno nell’orticoltura, oltre ad essere anche molto costosi. Inoltre, in un substrato sterile i microrganismi più opportunisti troveranno uno spazio libero senza concorrenti e accesso illimitato allo spazio e ai nutrienti. Questi primi colonizzatori opportunisti non sono necessariamente utili alla coltivazione del substrato. È più ragionevole usare i microrganismi giusti dall’inizio della coltivazione per avere una coltivazione sana e ottenere un buon raccolto. I microrganismi possono anche essere usati per migliorare la qualità dei substrati riciclati, dove certi batteri producono enzimi che decompongono i sali accumulati.

I micro-organismi presenti nel substrato di coltivazione
Infezione da Pythium sulle radici di pomodoro nella fibra di cocco.

Le sostanze che vengono emesse dal sistema radicale come: zuccheri, aminoacidi o fenoli possono attirare o respingere i microrganismi. La posizione di ogni specie nel gioco della competizione che avviene continuamente tra i batteri può essere condizionata da questi essudati radicali. Le piante possono trarne vantaggio, trasudando sostanze che attirano organismi utili, stabilendo una simbiosi con un particolare tipo di microrganismo. L’esempio più chiarificatore è la presenza di batteri simbiotici nei noduli della radice delle piante leguminose come i piselli o i fagioli che convertono l’azoto atmosferico in una forma che può essere assorbita e usata dalla pianta.

Un’altra tattica è quella di introdurre un certo tipo di organismi benigni per bloccare quelli patogeni. Funziona in questo modo: alcuni microrganismi non sono molto competitivi e hanno difficoltà a colonizzare un substrato che è già occupato da altri microrganismi. Si tratta di un meccanismo che serve per eliminare I microrganismi patogeni. Introducendo microrganismi buoni come la Micorrize o il Trichoderma in un substrato pulito, il substrato di coltivazione sarà meno invitante per microrganismi patogeni, proteggendo così la pianta da eventuali infezioni.

I microbi buoni competono con gli agenti patogeni per i nutrienti o il glucosio ed alcuni antagonisti hanno il proprio metodo per avere la meglio. Per esempio, i batteri Pseudomonas fluorescens possono produrre proteine che trasformano il ferro leggermente solubile (Fe) in ferro chelato, che può essere assorbito molto più facilmente, privando quindi i funghi Fusarium del ferro di cui hanno bisogno per crescere, impedendone così lo sviluppo. La competizione per il glucosio può anche causare microbiostasi, il che significa che le spore di quel fungo patogeno germineranno molto più lentamente a causa della mancanza di energia dal glucosio.

I microrganismi antagonisti possono anche bloccare una o più fasi del ciclo di propagazione di patogeni. La specie P. Stutzeri Pseudomonas, per esempio, interrompe la formazione di conidi (spore asessuali di molti tipi di funghi) oltre alla formazione e la germinazione di clamidospore (spore inattive dalla parete spessa di molti tipi di funghi), ma non ha alcun effetto sulla crescita miceliale (le corde miceliali sono in grado di trasferire i nutrienti su lunghe distanze). Gli Pseudomonas possono anche produrre antibiotici, i quali possono rappresentare un’altra tattica per rimuovere i patogeni, mentre altri microrganismi producono enzimi che attaccano le pareti cellulari delle specie antagoniste. Gli antagonisti che producono enzimi chitinolitici hanno le potenzialità per attaccare i funghi patogeni. È stato anche scoperto che diversi organismi antagonisti o specie strettamente correlate possono cooperare per combattere un patogeno. Altri antagonisti sopraffanno semplicemente un microrganismo patogeno moltiplicandosi più rapidamente e privando così tutta la concorrenza delle risorse e quindi di ogni possibilità di sopravvivenza

I micro-organismi presenti nel substrato di coltivazione
Sviluppo di alghe nei cubi di lana di roccia.

Microrganismi patogeni o dannosi

La microvita nel substrato si presenta anche sotto forma di agenti patogeni presenti nel suolo o nell'acqua. Alcuni di questi patogeni possono attaccare più di 80 specie di piante diverse e la loro resilienza significa che possono essere molto dannosi. Ci sono molti diversi microrganismi pericolosi che si traducono in una serie di infezioni e sintomi (frutti in decomposizione, appassimento, e necrosi per citarne solo tre).

Alcuni patogeni producono micro-tossine che possono attaccare la pianta o la micro-vita nel substrato. I patogeni possono avere la meglio sugli altri micro-organismi quando sono in grado di germinare più velocemente e di rimanere inattivi per periodi più lunghi quando le condizioni non sono ottimali. Le specie patogene e non-patogene possono essere strettamente collegate, il che rende difficile usare antagonisti o altre misure. I patogeni possono reagire quando sono attaccati dagli antagonisti. Un esempio è il Fusarium, che può produrre acido fusarico che intacca le cellule della pianta, ma può anche bloccare la produzione di antibiotici del Pseudomonas (questo fu scoperto grazie a delle ricerche all’università di Wageningen in Olanda).

Bilanciamento dei microrganismi

La maggior parte delle infezioni da parte di patogeni sono infatti il risultato di una pianta che è stata debole sin dall’inizio. Le piante sane sono resilienti e sono in grado di reagire alle infezioni da microrganismi. Ammesso che la pianta reagisca velocemente e sia abbastanza forte, essa sarà in grado di superare una tale infezione. Di per sé, assicurare un clima e delle condizioni del suolo ottimali alle coltivazioni è un fattore anche più importante delle condizioni ottimali di coltivazione per i microrganismi (buoni).

È fondamentale ottenere un buon equilibrio di microrganismi nel substrato per un periodo prolungato di tempo, tuttavia a volte il ciclo di crescita di una pianta è semplicemente troppo corto per ottenere questo equilibrio. È possibile iniettare nel substrato antagonisti e, sebbene i risultati non siano sempre uniformi, in alcuni casi si può avere un effetto molto positivo sulla crescita e sulla salute delle piante. In alcuni casi, i risultati sono paragonabili all'effetto dell'uso di sostanze chimiche come i fungicidi, anche se questi risultati potrebbero non durare per tutta la stagione di crescita.

I microrganismi nel substrato possono essere di grande aiuto nel limitare le malattie delle piante e la ricerca ha fatto molto in questo settore dell’orticoltura. Sebbene questa tecnologia non sia quella più diffusa, la ricerca messa in atto dall’istituto Louis Bolk in Olanda ha dimostrato che l’introduzione di microrganismi buoni o l’aggiunta di compost per aumentare la quantità di microrganismi può avere un effetto significativo sul rendimento delle colture.

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