Pianta

May 02, 2023

Nature Food volume 4, pagine 148–159 (2023) Citare questo articolo

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Le pratiche sostenibili che riducono le perdite alimentari sono essenziali per migliorare la sicurezza alimentare globale. Riportiamo una piattaforma per il trattamento delle sementi "wrap and plant" per proteggere le colture dagli agenti patogeni presenti nel suolo. Sviluppati dagli scarti abbondantemente disponibili della raccolta delle banane e da vecchie scatole di cartone ondulato riciclate tramite una produzione di pasta priva di sostanze chimiche, questi involucri di semi biodegradabili simili alla carta mostrano integrità e biodisponibilità regolabili delle frazioni caricate. Questi involucri sono stati utilizzati per il controllo dei nematodi sui pezzi di semi di igname (Dioscorea cayenensis-rotundata) in Benin, uno dei principali produttori di questa coltura di base nella "cintura dell'igname" dell'Africa subsahariana. I nostri involucri di semi caricati con abamectina a volume ultrabasso (1/100 ≤ formulazione commerciale) hanno controllato costantemente le popolazioni di nematodi dell'igname (Scutellonema bradys), aumentando considerevolmente la resa in varie località nel corso del 2015-2018. Dopo 3 e 5 mesi di conservazione è stata osservata una riduzione sostanziale della perdita di peso e delle spaccature dei tuberi post-raccolta, contribuendo ad aumentare il valore, la nutrizione e la preferenza delle parti interessate per l'involucro e il trattamento delle piante.

Il settore agricolo deve adottare approcci olistici alla produzione alimentare poiché l’offerta alimentare globale deve essere migliorata in modo sostenibile per una popolazione in crescita esponenziale. Ciò è particolarmente rilevante nelle regioni dominate dall’agricoltura di piccola scala, ad esempio l’Africa sub-sahariana (SSA)1,2,3. Si prevede che la popolazione della SSA aumenterà di quasi tre volte entro il 2100 (rif. 3); tuttavia, la sua produttività agricola non tiene il passo4. Ciò è dovuto ai cambiamenti climatici sfavorevoli, alla scarsa fertilità del suolo, alla coltivazione continua, alla pressione degli agenti patogeni e, in larga misura, alla carenza di conoscenze e risorse dei piccoli agricoltori, che rappresentano circa l’80% della popolazione5,6,7,8,9. Tra le varie colture di tuberi e radici, l’igname (Dioscorea rotundata e D. alata) è estremamente prezioso nell’Africa occidentale e incide sul destino economico di milioni di piccoli agricoltori10,11,12,13,14. Vari fattori climatici, culturali ed edafici determinano la resa e la qualità del raccolto di igname11; ancora più importante, il 17–50% del raccolto viene perso ogni anno a causa dei nematodi parassiti delle piante (PPN)13,15,16,17.

Le PPN, in particolare il galletto (Meloidogyne spp.), l'igname (Scutellonema bradys) e le lesioni (Pratylenchus spp.)13,14,18, svolgono un ruolo importante nella riduzione dei valori delle colture di igname principalmente a causa della mancanza di opzioni di controllo disponibili e convenienti6,9 ,11. Il nematode dell'igname S. bradys è probabilmente il parassita più importante a causa della sua presenza ubiquitaria nelle piantagioni di igname14. Essendo un endoparassita migratore (si verifica nelle radici e nei tuberi, nonché nel suolo) dell'igname, viene comunemente trasportato a livello regionale con pezzi di semi di igname18,19. La sua continua riproduzione nell'igname immagazzinato porta alla perdita di preziosi prodotti alimentari e contribuisce anche alla densità della popolazione di nematodi al momento della semina perché i semi di igname provengono da tuberi immagazzinati infestati13,19,20. Mentre la densità pre-impianto della PPN è negativamente correlata alla resa del raccolto, nel patosistema dell'igname-Scutellonema la densità iniziale dei nematodi spesso deriva dai nematodi nei pezzi di seme21,22 piuttosto che nel terreno al momento della semina.

La protezione precoce della PPN è fondamentale per il successo del raccolto. Un metodo di applicazione del nematocida avviene tramite il trattamento delle sementi, riducendo la quantità di principio attivo (AI) rispetto alle applicazioni a spaglio o in fila, esponendo il PPN a una concentrazione di AI più elevata solo nella zona delle radici della coltura e riducendo sostanzialmente gli effetti non bersaglio e impatto ambientale23. Esplorando varie opzioni per un agente di rilascio biodegradabile ed economicamente vantaggioso, i nostri studi precedenti indicano attributi promettenti di matrici simili alla carta sviluppate attraverso un percorso privo di sostanze chimiche a partire dagli scarti della raccolta delle banane (Musa acuminata) come piattaforma per la distribuzione controllata e mirata di piccole molecole8 ,24,25. Oltre alla sua abbondanza, convenienza, composizione e durabilità24,26,27,28,29, l'esclusiva struttura gerarchica porosa aperta tridimensionale e la densità relativamente bassa rendono la fibra di banana (BF) un substrato ideale per caricare piccole molecole. Qui presentiamo un'esclusiva piattaforma "wrap and plant" (W&P) per generare in modo sostenibile matrici biodegradabili a rilascio controllato come involucri di semi/pezzi di semi. Per ottimizzare la resistenza del BF e il profilo di rilascio, abbiamo utilizzato materiali di imballaggio in cartone ondulato riciclato vecchio (OCC) sviluppati da uno dei tipi di carta più consumati: il cartone30,31,32,33,34,35. Dopo aver determinato una composizione appropriata, abbiamo utilizzato queste matrici con e senza volumi ultrabassi di un nematocida abamectina (Abm) come avvolgimenti di semi di igname in molteplici prove sul campo in tre diversi distretti del Benin dal 2015 al 2018. Il Benin è uno dei cinque principali distretti di igname Paesi produttori dell’Africa occidentale (la “cintura dell’igname”) che producono circa il 92% dell’igname a livello globale10. Supponendo che il controllo all'inizio della stagione possa tradursi in una riduzione delle perdite post-raccolta causate principalmente da S. bradys12,22,36,37, abbiamo valutato anche la qualità dei tuberi in termini di fattore di riproduzione di S. bradys, peso del tubero, marciume secco e entità delle fessurazioni dopo 3 e 5 mesi di stoccaggio.