Fungicidele biologice, denumite și biofungicide, cuprind un grup de substanțe de protecție a plantelor care sunt fabricate fără utilizarea procedurilor chimice sintetice.
Definiția „sintetic” include modificările chimice în laborator, dar exclude reacții precum solubilizarea, precipitarea, extracția și stabilizarea.
Biofungicidele se împart în două grupuri
Primul grup se aplică produselor pe bază de microorganisme vii, cunoscute și sub denumirea de agenți de biocontrol. Eficiența lor în controlul bolilor la plante depinde de creșterea și înmulțirea inoculului microbian.
Al doilea grup cuprinde produse de origine botanică sau biochimică, și include, în mare parte, extracte din plante și microorganisme. Substanța activă este reprezentată de metaboliți secundari formați din molecule organice produse de plante și microorganisme pentru a se apăra împotriva altor specii.
De asemenea, trebuie luat în considerare și un grup de produse cunoscute sub denumirea de „substanțe de bază”, care include compuși anorganici și produse derivate de la animale ce pot avea alte utilizări decât fungicidele.
Cele trei grupuri de produse sunt permise pentru utilizare în agricultura ecologică, iar tot mai multe sunt aplicate pe scară largă în agricultura convențională.
Biofungicidele prezintă risc scăzut de dezvoltarea a rezistenței patogenilor, au un impact redus asupra mediului și sunt compatibile cu multiple strategii de protecție integrată a bolilor.
Piața biofungicidelor
Un avantaj major al utilizării biofungicidelor este că acestea nu lasă reziduuri în plante, deschizând astfel accesul pe piețe dispuse să plătească prețuri mai mari, în special pentru fructe.
Dimensiunea actuală a pieței fungicidelor de biocontrol, de origine botanică și biochimică este mică în comparație cu piața produselor sintetice, de circa 0,8 mld. USD față de 12,3 mld. USD, dar crește rapid.
Vânzările de biofungicide au crescut cu 16% anual între anii 2009 și 2014, comparativ cu 5,5% a produselor sintetice (Research and Markets, 2021). Radierea produselor sintetice din registrele Uniunii Europene, dar și a altor state, a stimulat și mai mult piața produselor biologice la nivel mondial.
Substanțele de bază sunt pe piață de secole, dar, în ciuda vechimii lor, vânzările continuă să înregistreze o creștere puternică, la fel ca și suprafața culturilor ecologice. Numai produsele pe bază de cupru au vânzări anuale de 0,5 mld USD (FAOSTAT).
Interacțiunea biofungicidelor cu agentul patogen țintă este complexă și includ următoarele moduri de acțiune:
- Concurență sau excludere
- Antibioză
- Hiperparazitism
- Stimularea sistemului de apărare a planelor
- Activitate biocidă
- Diverse.
Tabelul 1. Detalii despre grupurile de biofungicide disponibile în agricultură
Concurența sau excluderea
Concurența sau excluderea este cel mai frecvent mod de acțiune a biofungicidelor împotriva bolilor. Efectul de „concurență” are loc la produsele care sunt eficiente și pot fi aplicate după infectarea cu agentul patogen, iar de „excludere” la cele care trebuie administrate înainteca boala să fie prezentă.
Principiul reiese din constatarea că toate țesuturile vegetale adăpostesc nu numai agenți patogeni pentru plante, ci și o gamă variată de microorganisme benigne, adică neutre plantei.
Aceste organisme benigne sunt în concurență cu agenții patogeni pentru nutrienți și uneori pentru oxigen și apă. Pe de altă parte, aplicarea fungicidelor sintetice poate lipsi planta de microorganismele protectoare, lăsând-o vulnerabilă la infecții.
Caracteristica esențială a biofungicidelor competitive este aceea de a coloniza în mod eficient spațiul disponibil și sursele de nutrienți care altfel ar fi disponibile pentru agenții patogeni.
Astfel de acțiune au produsele pe baza microorganismelor: Aspergillus flavus, Bacillus pumilus și Pseudomonas syringae ESC11etc.
Antibioza
Antibioza include efectul agenților biologici de producere a moleculelor care interferează cu dezvoltarea agenților patogeni.
Avantajul acestor produse este că fungicidul sau antibioticul este produse fără a fi necesare de fabrici chimice sau fermentatoare, iar efectul apare produs exclusiv acolo unde este necesar.
Produsele pe bază de Bacillus amyloliquefaciens și licheniformis funcționează după acest principiu.
Hiperparazitismul
Ca aproape toate organismele, agenții patogeni care provoacă boli la plante sunt ei înșiși supuși bolilor. Agenții care provoacă boli agenților patogeni se numesc hiperparaziți, iar dacă sunt ciuperci sunt denumiți micoparaziți.
Unii micoparaziți se aseamănă cu agenții patogeni care dăunează plantelor, au o gamă restrânsă de gazde și provoacă moartea lentă doar a ciupercii gazdă.
Acest lucru este valabil pentru ciuperca Ampelomyces, care parazitează hifele speciilor de făinare, precum și Coniothyrium minitans, care colonizează ciuperca Sclerotinia.
Speciile din genul Trichoderma funcționează după o serie de moduri de acțiune, inclusiv antibioza și concurența, dar există dovezi de parazitism direct care implică invazia hifelor gazdei (Druzhinina et al., 2011).
Sistemul de apărare
Sistemul de apărare include răspunsul natural al plantei atunci când este atacată de o boală sau un dăunător. Infecția cu un microorganism nepatogen poate stimula adesea rezistența la agenții patogeni, fie local, fie la țesuturi îndepărtate, adică sistemic.
Un astfel de exemplu este bacteria Bacillus subtilis subsp. amyloliquefaciens FZB24, care colonizează rădăcinile plantei și induce răspunsuri de apărare, protejând-o de agenții patogeni ce cauzează putrezirea rădăcinilor.
Cum funcționează fungicidele ce conțin cupru
Cuprul funcționează ca un biocid cu spectru larg, fiind eficient împotriva bacteriilor, ciupercilor, algelor, moluștelor și a altor microorganisme. Compusul respectiv denaturează proteinele și enzimele, interferează cu sistemul de transport al electronilor și perturbă membranele celulare.
În sine, sulfatul de cupru este foarte fitotoxic și distruge țesutul vegetal în dezvoltare. Prin utilizarea varului stins ca agent de protecție, se formează coloizi stabili de hidroxid de cupru, care împiedică absorbția rapidă și fitotoxicitatea.
Această caracteristică asigură, deseori, un efect mai bun împotriva multor boli decât fungicidele pe bază de cupru.
Polisulfura de calciu
Polisulfura de calciu are, de asemenea, o activitate biocidă directă, având un pH de 10.
Când este aplicat în concentrație de 2%, acest compus eliberează cantități mici de sulfură de hidrogen (H2S) în formă gazoasă, care produce mirosul de ouă alterate.
Acest gaz penetrează membrana fungică și interferează cu diverse ținte ale respirației mitocondriale, oferind în același timp o eficacitate cu spectru larg.
Totuși, acest efect poate cauza fitotoxicitate dacă, în timpul aplicării, frunzele sunt umede și/sau umiditatea relativă a aerului este ridicată.
Există și alte moduri diverse de acțiune oferite de produse unice. De exemplu, există produse pe bază de specii din genul Pseudomonas care secretă o moleculă care adsoarbe tot fierul disponibil pentru ciuperci, necesar pentru respirația fungică și alte funcții biochimice.
Lipsa fierului disponibil inhibă dezvoltarea ciupercilor care cauzează putregaiurile la plante.
Un alt exemplu este bacteria Pseudomonas fluorescens, care suprimă alte specii bacteriene ce favorizează formarea cristalelor de gheață care ar putea afecta florile și mugurii.
Daunele provocate de îngheț favorizează infecția cu ciuperci din genurile Erwinia și Botrytis la mere și struguri.
Modul de utilizare a fungicidelor pe bază de microorganisme
Metodele de aplicare a fungicidelor pe bază de microorganisme diferă substanțial de cele ale fungicidelor convenționale, precum și de origine botanică sau biochimică.
Fiind organisme vii, aceste produse sunt mult mai sensibile la calitatea apei și, în special, la prezența urmelor de dezinfectanți.
De regulă, este mai bine să se evite aplicarea la temperaturi mai mari de 30°C sau mai mici de 10°C, precum și condițiile de umiditate scăzută sau pe plante afectate de secetă.
Toate acestea pot reduce timpul de uscare a plantei, sporesc riscul de fitotoxicitate sau de degradare a produsului.
Amestecarea în rezervor cu fungicide convenționale poate prezenta, de asemenea, unele probleme, deși multe produse pe bază de microorganisme au fost selectate pentru a fi stabile la amestec cu fungicide convenționale.
Similar fungicidelor convenționale, eficacitatea tratamentului poate fi îmbunătățită prin utilizarea adjuvanților care îmbunătățesc acoperirea sau aderența pe plante.
Spre deosebire de pesticidele convenționale, fungicidele pe bază de microorganisme au adesea cerințe de depozitare specifice, în funcție de produsul sau microorganismele utilizate.
Temperaturile de depozitare trebuie să fie peste punctul de îngheț și protejate de căldură excesivă. Depozitarea acestor produse în condiții necorespunzătoare duce la degradarea produsului sau la pierderea viabilității și, în implicit, la scăderea eficacității sale.
În plus, biofungicidele trebuie utilizate imediat după deschiderea produsului, deoarece acesta poate să își piardă eficiența ulterior din cauza contaminării, degradării sau oxidării substanței active.
Referințe:
- Richard P. Oliver, Janna L. Beckerman 2022. Fungicides in practice. CABI
- Research and Markets (2021) Top Trends in the Global Agricultural Biologicals Market by Agricultural Biologicals, Biocontrols, Biofungicides, Bioinsecticides, Bionematicides, Biostimulants, Biofertilizers, Inoculants, Pheromones, Biological Seed Treatment – Forecast to 2026
- https://www.fao.org/statistics/en
- Druzhinina, I.S., Seidl-Seiboth, V., Herrera-Estrella, A., Horwitz, B.A., Kenerley, C.M., et al. (2011) Trichoderma: the genomics of opportunistic success. Nature Reviews Microbiology 9, 749–759.
Comentarii