Comunità fungina dei suoli agrari. Confronto tra due sistemi di conduzione: biologico e convenzionale

Conventional farming using chemical fertilizers and pesticides improved the productivity of crops but caused a decline in soil fertility, an increase in environmental load and the present of pesticide residues in food. Concerns over environmental conservation and consumers perceptions about the safety of public health require the development of organic farming. In agricultural soil, fungi are critical to the maintenance of soil function because their involvement in key processes as: soil structure formation, nutrient cycling, decomposition of organic matter, plant growth promotion, induction of plant resistance. In contrast, other fungi are known to comprise some of the economically most serious plant pathogens especially Fusarium and Aspergillus genus. The aim of this work was to compare the structure of soil fungal communities from organic and conventional management. A particular attention was focused on the mycotoxigenic species and their potential antagonists as Trichoderma and Gliocladium. The employment of this microorganisms to control Fusarium Head Blight (FHB) of wheat appears to be one of the most interesting and promising. FHB can be caused by different pathogens and the most important is Fusarium graminearum, which can strongly reduce the yield and produce mycotoxins. Fungal community were investigated in relation to season, years, site sampling, crop rotation and system management. Mycological cultures allowed the isolation of 99 taxa. Altough the community structure was not statistically affected by different factors considered, 21 taxa were detected only in organic system and 7 taxa were found only in conventional system. MPN analysis results showed that Trichoderma, Fusarium and Aspergillus genus were not significantly affected by different factors. Gliocladium inoculum instead were significantly higher in organic management compared to the conventional one. Eight G. roseum strains isolated from soil samples were screened in dual culture bioassays. Results show that in pathogen-antagonist interactions some F. graminearum are inhibited by G. roseum but none of selected antagonists suppress all tested F. graminearum strains. The only three G. roseum strains shown a minimal inhibitory activity against F. graminearum, were tested against F. verticillioides, F. proliferatum, F. oxysporum, F. solani, F. culmorum and F. sporotrichioides. In this test, G. roseum always reduced the pathogen growth with decreases from 15 to 45% according to strains. G. roseum strains isolated from soil and selected for inhibition tests are scarcely able to carry out biocontrol against F. graminearum but are able to slow the development of others phytopathogenic Fusarium, showing a good biocontrol activity. In summary, our investigation based on 3-years management systems confirm what reported in literature. Soil fungal community was characterized by an elevated homeostasis and short-time effects of different soil managements can be very low. The fungal community structure observed regardless the “biological” value of species was not statistically different between organic and conventional but the organic management was characterized by a higher number of species than conventional. However, it has to be taken into account that the conversion of organic management was made only few years before this study was started. Therefore, the change in fungal community might be a first indicator of shifts in the community to occur some years after the change in agricultural management.

L'utilizzo in agricoltura convenzionale di fertilizzanti chimici e pesticidi ha migliorato la produttività delle colture, ma ha causato un declino nella fertilità del suolo, un aumento del carico ambientale e la presenza di residui di pesticidi negli alimenti. La crescente sensibilità dell’opinione pubblica nei confronti della tutela dell’ambiente, lo sviluppo di popolazioni di organismi patogeni resistenti ai fitofarmaci, la revoca dell’autorizzazione all’impiego di alcuni composti chimici e non ultima, la sempre più crescente attenzione da parte di produttori e consumatori alla salubrità dei prodotti alimentari, ha stimolato la ricerca di strategie alternative da utilizzare per un’agricoltura sostenibile. Negli agrosistemi i funghi sono fondamentali per il mantenimento della funzione del terreno, per il loro coinvolgimento nei processi chiave quali la formazione della struttura del suolo, il ciclo dei nutrienti, la decomposizione della materia organica, etc. Contrariamente, altri funghi sono conosciuti come patogeni delle colture da reddito. Tra questi, il genere Fusarium comprende specie responsabili di alcune patologie dei cereali come l' FHB (Fusarium head blight) nel frumento, che nel territorio nazionale è causata per lo più da Fusarium graminearum e i marciumi rosa e rossi (Pink and Red ear rot) nel mais. Tali malattie sono importanti non solo per la perdita in resa e qualità dei raccolti ma anche per la loro contaminazione da micotossine che determina una riduzione nella sicurezza degli alimenti destinati al consumo umano ed animale. Poiché la” driving force” di Fusarium è spesso rappresentata dall'inoculo del patogeno nel terreno, la gestione della comunità fungina del suolo potrebbe offrire una strategia utile alla riduzione di tali patologie. Anche se alcuni generi di funghi sono intensamente studiati, la struttura delle comunità fungine dei suoli agrari è spesso poco nota. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di confrontare la struttura delle comunità fungine di suoli sottoposti a differenti sistemi di conduzione (biologico e convenzionale) in due aziende del Veneto. Le comunità fungine sono state indagate in relazione al tipo di conduzione, rotazione colturale, sito di campionamento, stagione e anno di raccolta. Una particolare attenzione è stata inoltre rivolta ai patogeni micotossigeni e ai loro potenziali agenti di biocontrollo appartenenti ai generi Trichoderma e Gliocladium. La protezione delle colture contro gli agenti patogeni, parassiti ed erbe infestanti, è una fase della produzione agricola in cui gli input chimici sono ancora abbastanza elevati. Un contributo alla riduzione di tali input potrebbe provenire dall’impiego di microrganismi con spiccate caratteristiche di antagonismo verso i patogeni, adatti a svilupparsi nel suolo, nel rispetto del naturale equilibrio biologico. La coltura micologica ha permesso l'isolamento di 99 taxa. Sebbene la struttura della comunità fungina, statisticamente non sia risultata influenzata dai diversi fattori considerati, 21 taxa sono stati rilevati esclusivamente nel sistema organico e 7 nel sistema convenzionale. Anche per le abbondanze dei generi Trichoderma, Fusarium e Aspergillus non state riscontrate differenze statisticamente significative mentre per il genere Gliocladium le abbondanze sono risultate significativamente più elevate nella conduzione biologica rispetto a quella convenzionale. Otto ceppi di G. roseum isolati dal suolo nel corso della sperimentazione, sono stati saggiati in colture duali per la loro capacità di inibizione della crescita di Fusarium graminearum e di altri Fusaria micotossigeni. I risultati mostrano come nelle interazioni patogeno-antagonista alcuni ceppi di F. graminearum siano risultati inibiti da G. roseum mentre per altri la crescita è stata promossa (rispetto al controllo). Nessuno dei ceppi di G. roseum da noi selezionati ha presentato un'azione antagonista nei confronti di tutti i ceppi di F. graminearum Tra tutti i ceppi di G. roseum saggiati contro F. graminearum, i tre ceppi che hanno manifestato una seppur minima attività inibitoria e che sono risultati anche i meno sensibili all'inibizione da parte del patogeno, sono stati testati contro: F. verticillioides, F. proliferatum, F. oxysporum, F. solani, F. culmorum e F. sporotrichioides. In questo caso, tutti i G. roseum sono riusciti a contenere lo sviluppo del patogeno con diminuzioni dal 15 al 45% ceppo dipendente, candidandosi come buoni agenti di biocontrollo. In conclusione il nostro studio condotto nell'arco di 3 anni sostanzialmente conferma quanto riportato in letteratura a riguardo dell’omeostasi delle comunità fungine del suolo. Anche se dal confronto tra la struttura delle comunità fungine dei due sistemi considerati non si sono riscontrate differenze statisticamente significative, la conduzione di tipo biologico è stata caratterizzata da una maggior ricchezza in specie e per il genere Gliocladium, da abbondanze più elevate. Tuttavia, è da prendere in considerazione che la conversione alla conduzione organica è stata effettuata solo pochi anni prima che questo studio fosse avviato. Pertanto, le variazione rilevate nella struttura della comunità fungina potrebbero costituire un primo indicatore di cambiamento