Biostimolanti da scarti agro-industriali e loro impiego per migliorare la resa e la qualità delle colture agricole

Plants may encounter a variety of abiotic stresses during their life cycle and these factors may affects the growth and productivity of crops. Stress tolerance can be improved more efficiently than traditional breeding or genetic modification, which is not accepted in all countries, by using some substances, mixtures or microorganisms, which do not add nutrients but are still able to stimulate the physiological processes, by improving their growth and productivity, also in qualitative terms. Biostimulants are safe for the environment, not phytotoxic, have a wide spectrum of biological activities and they represent a sustainable approach to reduce the use of fertilizers and pesticides. The current classification of biostimulants is based on the origin of the raw material employed for the products. They are grouped in humic substances, algal extracts, microorganisms, protein hydrolysates and products containing amino acids. A further category of biostimulants includes those derived from waste materials, which can have a very diverse origin. The use of biostimulants and fertilizing products from waste materials is the idea behind the new regulation on fertilizers and the action plan for the circular economy, with the aim to achieve an increasingly sustainable agriculture. Biostimulants can be applied on seeds for faster and homogeneous germination or at foliar (foliar spray) and root (fertirrigation) level. In this thesis, the effects of biostimulants both from animal and plant waste origin were evaluated. Moreover, a meta-analysis study related to the variation in the content of photosynthetic pigments in plants treated with biostimulants was also conducted. The results provided important information on the degree of efficiency of these products at the level of the photosynthetic apparatus of crops of agronomic interest.

Le piante durante il loro ciclo vitale possono andare incontro a diversi stress di tipo abiotico e questo influisce sulla crescita e sulla produttività delle colture. È possibile migliorare la tolleranza agli stress in maniera più conveniente rispetto al breeding tradizionale o alla modificazione genetica, non accettata in tutti i paesi, utilizzando alcune sostanze, miscele o microrganismi, che non rappresentano di per sé un apporto di nutrienti, ma sono in grado di stimolare comunque i processi fisiologici delle piante, migliorando la loro crescita e produttività anche in termini qualitativi. I biostimolanti sono sicuri per l’ambiente, non sono fitotossici, possiedono un ampio spettro di attività biologiche e rappresentano un approccio sostenibile per un minor uso di fertilizzanti e pesticidi. L’attuale classificazione dei biostimolanti si basa sulla provenienza della materia prima del prodotto. Essi sono raggruppati in sostanze umiche, estratti algali, microrganismi, idrolizzati proteici e prodotti contenenti aminoacidi. Un’ulteriore categoria di biostimolanti include quelli derivati da materiali di scarto, i quali possono avere un’origine molto diversificata. Utilizzare biostimolanti e prodotti fertilizzanti a partire da materiali di scarto è l’idea alla base del nuovo regolamento sui fertilizzanti e del piano d’azione per l’economia circolare, con l’obiettivo di raggiungere un’agricoltura sempre più sostenibile. I biostimolanti possono essere applicati ai semi per ottenere una germinazione più rapida ed omogenea o a livello delle foglie (spray fogliare) e delle radici (fertirrigazione). In questa tesi sono stati analizzati gli effetti di biostimolanti provenienti da scarti di origine animale e da matrici di origine vegetale. È stato, inoltre, condotto uno studio di meta-analisi riguardante la variazione del contenuto di pigmenti fotosintetici nelle piante trattate con biostimolanti. I risultati hanno fornito importanti informazioni sul grado di efficienza di questi prodotti a livello dell’apparato fotosintetico delle colture di interesse agronomico.