Nel mondo vegetale, il rame svolge un ruolo cruciale nei processi di respirazione, fotosintesi, fissazione dell’azoto e in molte vie metaboliche. Oltre a essere un comune metallo, il rame è anche un micronutriente e un metallo pesante. Pertanto, come noto, alcuni dei suoi sali vengono utilizzati per le loro proprietà fungicide e battericide.
Attività fungicida
Le attività fungicide e battericide del rame si basano sul rilascio controllato dei suoi ioni. Questa liberazione avviene in presenza di alcuni fattori fondamentali, come l’umidità, l’anidride carbonica, gli acidi organici prodotti naturalmente dai tessuti e le secrezioni prodotte dai patogeni.
Gli ioni di rame (Cu2+) vengono assorbiti dalle pareti cellulari delle crittogame accumulandosi all’interno delle cellule, causandone la devitalizzazione attraverso diversi meccanismi:
- ioni di rame si sostituiscono ad altri cationi di membrana;
- conseguente alterazione della permeabilità cellulare;
- influenza negativa sulla respirazione;
- influenza negativa sul ciclo di Krebs.
La tipica azione multi-sito avviene all’esterno della vegetazione, impedendo al patogeno di penetrare nei tessuti vegetali. La presenza degli ioni di rame sui tessuti vegetali costituisce una barriera chimica che impedisce i processi infettivi.
L’efficacia di questa barriera chimica dipende da diversi fattori, come la quantità di ioni disponibili nel preparato, la velocità di rilascio degli ioni, la persistenza, la resistenza al dilavamento e il diametro e la forma delle particelle.
I formulati
Il principio attivo delle formulazioni è sempre il rame (Cu2+), tuttavia la vera differenza fra le diverse formulazioni sta nella struttura chimica del sale in cui sono contenuti i cationi di rame. Il livello di attività di un formulato a base di rame si misura sulla base della quantità di ioni disponibili, valutato tramite l’indice di bioattività del rame (cioè l’effetto di un agente su un organismo vivente o tessuto biologico).
Questo valore è espresso in ppm (mg/kg). Maggiori saranno la velocità di rilascio e la quantità di ioni in forma libera, tanto più attivo sarà il formulato. La velocità con la quale avviene il rilascio di cationi permette di distinguere le diverse forme chimiche del rame.
Il primo “sale” utilizzato con lo scopo di difendere le colture è stato il solfato di rame, composto base della più comune poltiglia bordolese, contraddistinta inizialmente da un’elevata solubilità in acqua e dal pH acido.
Col tempo e con la tecnologia applicata alla ricerca scientifica si è giunti alla formulazione di sali diversi, con un livello di solubilità in acqua molto basso. Questo ha permesso a questi sali di rilasciare gradualmente lo ione rame, prolungando così il livello di protezione.
I sali fissi, cioè i sali comunemente utilizzati nelle formulazioni odierne (idrossido, ossicloruro, solfato tribasico di rame) grazie alla loro bassa solubilità in acqua, vengono opportunamente formulati per consentire la dispersione all’interno del mezzo acquoso con il quale si farà il trattamento. In questo modo è possibile distribuire sulla vegetazione il sale integralmente.
Proprio perché si tende a distribuire il sale nel suo stato integro, è fondamentale tenere conto della finezza delle particelle. Infatti, minore è la dimensione delle particelle, maggiore sarà la capacità coprente delle particelle, migliorando di conseguenza l’attività fungicida e la resistenza al dilavamento. Dimensioni ridotte permettono alla particella di sale di mantenersi a stretto contatto con i tessuti vegetali, aumentandone l’efficienza.
Modalità di rilascio del principio attivo
Per quanto riguarda la bio-disponibilità (rilascio) del principio attivo del rame, è importante considerare le sue specifiche proprietà chimico-fisiche. Affinché il rame possa essere efficacemente rilasciato, è necessario garantire anche una serie di condizioni ambientali ottimali, come precedentemente descritto.
Il processo di liberazione del principio attivo si attiva in presenza di acqua e anidride carbonica prodotta dalla respirazione cellulare dei tessuti vegetali, che si mescolano per formare una soluzione acquosa. Inoltre, la presenza di specifiche secrezioni prodotte dai tessuti vegetali e la presenza di patogeni possono ulteriormente favorire il processo di rilascio del principio attivo del rame:
Quest’ultimo rappresenta il fulcro della risposta fungicida e battericida di questo metallo. In condizioni di alta umidità, il rame viene rilasciato in quantità elevate in prossimità del patogeno, il quale viene irreparabilmente condizionato dall’assorbimento di quantità maggiori rispetto alle sue effettive esigenze metaboliche.
Per migliorare l’efficacia del controllo degli agenti patogeni, è fondamentale garantire una buona copertura della superficie fogliare, al fine di limitare le aree scoperte, che potrebbero rappresentare punti di penetrazione del patogeno. Questo è particolarmente importante in colture che sono suscettibili alle infezioni fungine e batteriche, in quanto una buona copertura fogliare può ridurre la probabilità di infezione e quindi limitare l’utilizzo di sostanze chimiche per il controllo dei patogeni.
I prodotti rameici non sono tutti uguali
Ogni sale di rame possiede specifiche caratteristiche che gli permettono di differenziarsi per le modalità di rilascio della forma attiva, sia in termini di prontezza che di persistenza d’azione. Tali modalità possono essere esaltate in particolari condizioni, rendendo il sale adatto a usi specifici.
I diversi sali di rame hanno modalità di rilascio del principio attivo diverse, che vanno dall’incredibile rapidità dell’idrossido alla lentezza dell’ossicloruro e della poltiglia bordolese. In particolare, il solfato di rame tribasico ha una modalità di rilascio del principio attivo più lenta rispetto all’idrossido, ma è migliore in riferimento alla selettività.
In breve, i prodotti con un’azione più rapida sono indubbiamente più performanti, tuttavia tendono a esaurire la propria attività in presenza di forti piogge a causa della disponibilità cationica limitata. D’altro canto, i formulati meno rapidi garantiscono una migliore presenza e persistenza nel tempo.
Sarebbe sbagliato definire i prodotti sopra menzionati come “tutti uguali”, poiché, pur parlando dello stesso principio attivo, le caratteristiche chimiche rendono ogni sale unico nel suo genere e adatto a un uso specifico. Pertanto, è importante valutare attentamente le specifiche proprietà di ciascun sale di rame al fine di scegliere il prodotto più adatto alle proprie esigenze.
Rapporto tra rame e suolo
Negli ultimi anni si sta registrando un interesse crescente per il microbioma del suolo e per le attività e i benefici a esso associati, purché gestito con saggezza. Tale saggezza dovrebbe essere applicata anche nella preparazione delle miscele e nella scelta dei dosaggi dei prodotti a base di rame.
Sorge spontanea la domanda sulla tossicità del rame per le principali colture e in che misura il suo accumulo influisce sulle attività biologiche del suolo. I trattamenti con prodotti a base di rame sono una fonte importante di contaminazione dei suoli coltivati.
Appena il metallo pesante raggiunge il suolo, non subisce alcuna degradazione, né chimica né fotolitica, né alcuna metabolizzazione. L’unica forma di asportazione significativa è rappresentata dall’azione dilavante delle piogge, la quale segue dinamiche specifiche legate a numerose variabili del suolo.
Nel momento in cui il catione Cu2+ raggiunge il terreno, interagisce con le sostanze organiche e le argille per formare composti insolubili. Quando la concentrazione di rame supera determinati valori di concentrazione, ciò può avere ripercussioni non solo sulle piante coltivate, ma anche sul microbioma e quindi sulla pedofauna. Tale alterazione microbiologica può portare all’acidificazione del suolo nel tempo.
Va precisato che la tossicità dipende molto dalla porzione di rame che è prontamente disponibile per gli organismi, piuttosto che dal contenuto totale. Il valore della disponibilità è fornito dalle caratteristiche intrinseche del suolo (fisiche, chimiche e biologiche). Una volta che il rame giunge al suolo, subisce una serie di reazioni di immobilizzazione da parte dei carbonati, degli ossidi di ferro o dei colloidi.
Altro aspetto da non trascurare è l’elevata compatibilità o affinità del rame con le sostanze umiche. Non a caso, la ritenzione del rame da parte dei minerali argillosi è direttamente proporzionale al contenuto di sostanza organica. Quindi, la quantità di ioni di rame trattenuti dai minerali argillosi sarà tanto maggiore quanto minore sarà il contenuto di sostanza organica.
La sostanza organica rappresenta il substrato nutritivo per i microrganismi del suolo. Ciò significa che se la sostanza organica del suolo diminuisce, nella frazione residua, la concentrazione di cationi aumenta sensibilmente e, di conseguenza, la microflora presente sarà soggetta a fenomeni di tossicità.
In questo modo, con il tempo, la riduzione della sostanza organica e il contenuto di rame nel suolo possono causare un calo della popolazione microbica o modificare la sua attività. Al contrario, terreni con una buona dotazione di sostanza organica consentono di immobilizzare i cationi di rame e di essere al contempo substrato nutritivo per i microrganismi del suolo.
In sintesi, in presenza di specifiche proprietà pedologiche, l’eccessivo utilizzo di sali di rame può compromettere a lungo termine la fertilità del suolo.
Candidato alla sostituzione
In Europa, l’utilizzo del rame per la difesa delle colture rientra nella categoria dei “candidati alla sostituzione” secondo il Regolamento 1107/09. Tuttavia, la sua autorizzazione è stata rinnovata solo per sette anni, fino al 31 dicembre 2025. Dopo tale termine, la sostanza attiva dovrà essere rivalutata. Attualmente, l’impiego del rame è consentito con una quantità massima di 28 kg per ettaro nell’arco di sette anni.
In virtù della recente evoluzione della normativa europea relativa all’uso di prodotti fitosanitari in agricoltura e dell’avvicinarsi del termine per la rivalutazione della sostanza attiva, è probabile che si verifichino ulteriori restrizioni. Infatti, la restrizione d’impiego dei sali di rame ha portato in Italia a un aumento dell’utilizzo di fertilizzanti fogliari contenenti questo “micronutriente”.
Il Regolamento 2022/1252 ha recentemente aggiornato la lista dei candidati alla sostituzione, precedentemente pubblicata nel 2015, rimuovendo 47 principi attivi. Tuttavia, tale provvedimento non ha eliminato il rame dalla lista dei candidati alla sostituzione.
Comunque, pare che l’European union copper task force stia attualmente lavorando per sostenere la proroga dell’autorizzazione di un prodotto che è stato il punto di riferimento per la difesa delle colture per più di cento anni. In particolare, il gruppo mira a riesaminare i criteri di valutazione utilizzati.
Le autorità ambientali europee hanno sviluppato i criteri Pbt per valutare la persistenza, il bioaccumulo e la tossicità delle sostanze inquinanti organiche. Ad ogni modo, viste le attuali disposizioni normative, nonostante alcune false aspettative, il rame continua a essere considerato una sostanza attiva potenzialmente sostituibile.
Quanto detto ci permette di comprendere le modalità di azione del rame e la sua prontezza e persistenza di azione, che distinguono chiaramente i vari sali. Tuttavia, è evidente che, prima di intraprendere qualsiasi attività o di prescrivere qualsiasi trattamento, è necessario utilizzare una grande dose di razionalità.
