VALUTAZIONE DI UN SISTEMA INNOVATIVO PER LA DISTRIBUZIONE PNEUMATICA DI ORGANISMI UTILI IN LOTTA BIOLOGICA. Viale G. Fanin, 50, Bologna

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1 ATTI Giornte Fitoptologiche, 2010, 2, VALUTAZIONE DI UN SISTEMA INNOVATIVO PER LA DISTRIBUZIONE PNEUMATICA DI ORGANISMI UTILI IN LOTTA BIOLOGICA G. ADE 1, C. CAPRARA 1, A. LANZONI 2, R. MARTELLI 1, F. PEZZI 1, A. UGUZZONI 1 1 Diprtimento di Economi e Ingegneri Agrrie, Università di Bologn Vile G. Fnin, 50, Bologn 2 Diprtimento di Scienze e Tecnologie Agrombientli, Università di Bologn Vile G. Fnin, 44, Bologn robert.mrtelli@unibo.it RIASSUNTO È stt verifict l efficci di un prototipo per l distribuzione pneumtic di rtropodi utili in colture protette e pieno cmpo. In prticolre, sono stti vlutti, con prove di lbortorio, gli effetti del lncio sull mortlità e sull fecondità degli cri Fitoseidi Phytoseiulus persimilis e Amblyseius swirskii e dell Antocoride Orius levigtus. È stt confrontt l soprvvivenz e l fecondità degli individui lnciti con l mcchin rispetto quelli distribuiti mnulmente. Nelle prove di lbortorio il prototipo h dimostrto un cpcità di esecuzione corrett del lncio di rtropodi senz compromettere l vitlità e l fecondità delle due specie di fitoseidi, mentre, nel cso di nenidi e ninfe dell ntocoride, si l soprvvivenz immeditmente dopo il lncio che l soprvvivenz post lncio (rggiungimento dello stdio dulto), risultno condizionte dll zione del dispositivo meccnico. L mggior mortlità riscontrt per O. levigtus può essere gestit, nell mbito dell economicità dell operzione, medinte un umento dell dose di prodotto impiegto. Prole chive: Phytoseiulus persimilis, Amblyseius swirskii, Orius levigtus, vitlità, fecondità, distribuzione pneumtic SUMMARY EFFECTS OF PNEUMATIC DISTRIBUTION ON THE SURVIVAL OF BENEFICIAL ORGANISMS IN THE ORGANIC CROPS The effectiveness of prototype for the pneumtic distribution of rthropods in protected nd open field crops ws verified. Prticulrly, the effects of the distribution on vibility nd fertility of predceous mites Phytoseiulus persimilis nd Amblyseius swirskii nd of nthocorid Orius levigtus were evluted by lbortory tests. Survivl nd fertility of orgnisms distributed mnully nd with the prototype were compred. In the lbortory tests the prototype proved to be suitble to properly perform the rthropods distribution without ffecting vibility nd fertility of both species of phytoseiids, while in the cse of the nthocorid nymphs nd nenids the survivl, either immeditely or fter the distribution ws influenced by the ction of the mechnicl device. The higher mortlity observed for O. levigtus cn be blnced, keeping the opertion economiclly suitble, by incresing the dose of product used. Keywords: Phytoseiulus persimilis, Amblyseius swirskii, Orius levigtus, vibility, fecundity, pneumtic distribution INTRODUZIONE L lott biologic rppresent uno strumento fondmentle per l snità delle coltivzioni, l slvgurdi degli opertori e l protezione dell mbiente. Pur bsndosi su tecniche consolidte d decenni di esperienze, gli interventi biologici hnno finor trovto uno scrso supporto dll meccnizzzione. Nelle differenti strtegie d intervento le poche forme di

2 meccnizzzione sono prevlentemente rppresentte d interventi contro le infestnti quli il pirodiserbo, l pccimtur con mterili biodegrdbili e l impiego di nuove tecniche di srchitur. Nell difes fitosnitri l unico esempio concreto è rppresentto dll distribuzione di Bcillus thuringiensis effettut in soluzione liquid d normli irrortrici. Ancor limitte pochi esempi, crttere sperimentle, sono invece le distribuzioni meccniche degli orgnismi utili (Pezzi et l., 2002; Opit et l., 2005; Brldi et l., 2006; Blndini et l., 2006), che rppresentno l intervento più specifico e crtterizznte dell difes biologic. Diverse sono le condizioni tecniche ed opertive che limitno l intervento meccnico. Ad esempio l necessità di miscelre gli orgnismi utili con substrti inerti, come vermiculite e segtur, rende difficile mnipolre e soprttutto dosre le miscele. Questi substrti devono inftti essere utilizzti qusi sempre umidi, presentno un elevto coefficiente d ttrito e possono essere molto comprimibili. Il mggior limite ll distribuzione meccnic è però rppresentto dll possibilità di dnneggire, con gli orgni meccnici, l vitlità degli orgnismi utili, circostnz possibile in tutte le fsi opertive, dll preprzione delle miscele fino l lncio finle. Nell mbito del progetto nzionle Meccnizzzione dell difes dei fitofgi in regime biologico, è stto sviluppto un prototipo per l distribuzione di usiliri in grdo di umentre l produttività del lvoro e l qulità dell distribuzione (AA.VV., 2007). Sono stte effettute verifiche sperimentli per vlutre il grdo di efficienz di tle prototipo e l eventule effetto sull vitlità degli orgnismi distribuiti. MATERIALI E METODI Il prototipo L progettzione del prototipo è stt crtterizzt di seguenti spetti: - impiego diretto dei contenitori impiegti nell commercilizzzione, per evitre inutili e dnnose mnipolzioni degli usiliri; - estrzione controllt del substrto, per grntire un mpi scelt e precisione nei dosggi; - impiego di un distribuzione pneumtic, più idone di ltri sistemi per dttre l intervento lle differenti condizioni opertive; - relizzzione un sistem di piccole dimensioni utilizzbile come ccessorio di ltre ttrezzture pneumtiche già disponibili nelle ziende (irrortrici zino, soffitori, ecc.). Con questi presupposti è stto relizzto un sistem che prevede l inserimento del flcone, con cui sono commercilizzti gli usiliri, direttmente sul sistem di lncio dell mcchin. L estrzione degli orgnismi dispersi nel substrto è gevolt dll presenz di un puntle, crtterizzto d un moto lterntivo generto d un elettromgnete. L regolzione del movimento (frequenz e posizione di sost) controll l quntità di mterile che fuoriesce e cde nel diffusore pneumtico dell mcchin in cui il sistem è inserito. Il distributore è stto instllto su un soffitore limentto elettricmente e comunemente impiegto per l pulizi di prchi e girdini. L mcchin er equipggit d un motore con potenz 1,6 kw che consente di regolre, trmite un przilizztore di sezione, l portt d ri su due livelli (256 e 360 m 3 /h), l sezione d uscit del flusso er 2374 mm 2. Per definire le migliori condizioni d impiego il flusso d ri è stto misurto con un nemometro ventol (Höntzsch instruments µp-asdi) posizionto differenti distnze e quote dll sezione di erogzione. Sono stte inoltre misurte umidità, mss volumic, grnulometri e coefficiente d ttrito (tg ngolo di scorrimento) dei substrti utilizzti (vermiculite e pul di grno srceno). 80

3 Prove di vitlità L effetto del lncio meccnico è stto vlutto su Phytoseiulus persimilis Athis-Henriot, Amblyseius swirskii Athis-Henriot (Acri Phytoseiide) ed Orius levigtus (Fieber) (Rhynchot Anthocoride). Per tutti gli usiliri l prov di vitlità è stt eseguit con un lncio meccnico degli orgnismi utili, regolndo l mcchin con l portt d ri inferiore, e rccogliendo il prodotto disperso su un bnco prov costituito d contenitori (0,5 x 0,5 m) llineti di fronte ll erogtore. Gli individui lnciti erno prelevti mnulmente e collocti in provette per effetture le prove di vitlità. L distribuzione mnule è stt effettut simulndo quell che si relizz trdizionlmente sulle colture e distribuendo gli usiliri sul bnco prov e utilizzndo l medesim quntità di miscel impiegt nell distribuzione meccnic Dopo il lncio, per ciscun specie di fitoseide, sono stte isolte 20 femmine per entrmbe le tesi (meccnic e mnule) e poste singolrmente in cilindretti di plexigls di Ø 40 x 40 mm (cpsule Petri Ø 90 mm per A. swirskii) con ll'interno un sottile strto di gr e un fogli di fgiolo infestt d Tetrnychus urtice Koch (con uov congelte di Ephesti kuehniell Zeller per A. swirskii). In ciscuno dei cilindretti o cpsule Petri è stt post un femmin di fitoseide ovideporre. I cmpioni sono stti mntenuti in rmdio climtizzto 26 C, UR 75%, fotoperiodo 16L: 8B. I controlli dell ovideposizione e dell mortlità sono stti effettuti dopo 72 e 120 ore per P. persimilis e dopo 72 e 192 ore per A. swirskii. I dti reltivi l numero di uov e ninfe sono stti elborti medinte Anov d un vi. Qundo l ssunto dell omogeneità delle vrinze non potev essere soddisftto è stto utilizzto il test non prmetrico Mnn-Whitney. I dti sull mortlità sono stti elborti medinte test del chiqudro. L effetto del lncio meccnico sull crescit dell popolzione è stto misurto utilizzndo il tsso istntneo di crescit (r i ) clcolto sull bse dell equzione 1, 1 N r ( t) = ln t N ( t) (0) i (Equzione 1) dove N (0) rppresent il numero inizile di individui (20 femmine), N (t) il numero di individui presenti l giorno t, e t il numero di giorni trscorsi dll inizio dell sperimentzione. Vlori positivi di r i indicno un popolzione in crescit, vlori negtivi un popolzione in declino e un vlore di r i = 0 un popolzione stbile. Le prove in lbortorio con O. levigtus sono stte effettute per verificre gli effetti del lncio medinte dispositivo meccnico sull mortlità di nenidi e ninfe dell ntocoride. In prticolre si è vlutt l soprvvivenz degli individui subito dopo il lncio condotto con l mcchin e confrontto con i lncio mnule. Un cmpione di esemplri distribuiti sono stti llevti per 10 giorni in cilindretti di plexigls (Ø 50 x 70 mm) su fgiolino per evidenzire un eventule mortlità fino l compimento dell ultim mut d dulto. Per il confronto dell mortlità durnte e dopo il lncio è stto utilizzto il test non prmetrico Mnn-Whitney. RISULTATI Le crtteristiche fisiche dei due substrti utilizzti (vermiculite per P. persimilis e A. swirskii e pul di grno srceno per O. levigtus) sono riportte in tbell 1. Entrmbi i mterili presentno un scrs ttitudine ll distribuzione meccnic. L vermiculite, molto plstic per l elevt umidità con cui viene utilizzt per grntire l soprvvivenz dei fitoseidi, si distingue per lti vlori del coefficiente d ttrito e dell mss volumic. L dimensione medi delle prticelle di substrto è risultt di 1,74 mm di dimetro, con un vribilità bbstnz elevt dell grnulometri. 81

4 L pul di grno srceno, meno umid e più legger, rispetto l precedente substrto, h invece evidenzito un minore coefficiente d ttrito e un dimensione medi mggiore delle prticelle costituenti (2,06 mm di dimetro mssimo) e più omogene. Nonostnte queste crtteristiche pprentemente migliori, l momento dell distribuzione meccnic sono emerse difficoltà nello svuotmento dei flconi, probbilmente riconducibili d un lto ttrito interno del mterile. Tbell 1. Crtteristiche fisiche e grnulometri dei substrti utilizzti per l conservzione e l distribuzione degli rtropodi Substrto Vermiculite Pul di grno s. Mss volumic pprente (kg/m3) Coefficiente d ttrito rdente 0,62 0,40 Umidità s.t.l. (%) 35,9 20,1 Dimetro medio (mm) 1,74 3,06 Dimetro mx (mm) >4,0 0 2,3 >3,15-4 2,6 32,7 >2,5-3,15 14,7 61,7 >2,0-2,5 13,2 1,8 >1,6-2,0 23,9 0,8 >1,25-1,6 22,1 0 >0,5-1, <0,5 2,5 0,7 Nelle prove di distribuzione e di vitlità degli rtropodi l mcchin, posiziont ll quot di 1 metro, è stt utilizzt con il flusso d ri più bsso (256 m 3 /h), ritenuto più deguto per l distribuzione. Con quest regolzione l ri fuoriusciv 30 m/sec e generv un flusso bbstnz regolre che rggiungev un distnz di circ 9 m (figur 1). Il movimento del puntle è stto regolto ll frequenz di 2,25 Hz, vlore che determinv lo svuotmento del flcone in 2 e 4 minuti, rispettivmente per l vermiculite e per l pul di grno srceno, corrispondenti portte di 7,5 e di 3 dm 3 /h. Figur 1. Velocità dell ri misurt differenti quote e distnze dl punto di erogzione de soffitore 82

5 Con queste regolzioni e posizionndo l mcchin d un metro d ltezz i digrmmi di distribuzione dei due substrti sono quelli indicti in figur 2. L vermiculite rggiunge un gittt sino 7 m, con un mggiore cdut del prodotto di 3 i 4 m. L pul di grno srceno, più legger riduce l gittt meno di 5 m, con un picco mssimo in corrispondenz di 3 m. Figur 2. Digrmmi di distribuzione rilevti con i due substrti Le prove di lbortorio mostrno che il prototipo grntisce un corrett esecuzione del lncio di rtropodi senz compromettere l vitlità e l fecondità delle due specie di fitoseide utilizzte. In prticolre per qunto rigurd P. persimilis, 72 ore dl lncio si registrno le migliori performnce degli individui lnciti meccnicmente (figur 3) dovute principlmente d un mggior numero di ninfe (p<0,01) presenti in quest tesi. Questo ftto è sottolineto nche dl vlore di r i decismente più elevto dopo 72 ore nell tesi lncio meccnico rispetto l mnule (tbell 2). Dopo 5 giorni dl lncio queste differenze risultno nnullte per tutti i prmetri nlizzti (figur 3 e tbell 2). L mortlità, in entrmbi gli intervlli nlizzti, non h, invece, presentto differenze significtive tr le due tesi (tbell 2). Figur 3. Fecondità di femmine di P. persimilis dopo il lncio meccnico o mnule nei due intervlli studiti. Lettere diverse indicno differenze significtive (p<0,05) 7 Numero di uov e ninfe di P. persimilis (Medi ± ES) b b Lncio meccnico Lncio mnule 0 Uov Ninfe Uov + Ninfe Uov Ninfe Uov + Ninfe 72 ore dl lncio 120 ore dl lncio 83

6 Tbell 2. Tsso istntneo di crescit (r i ) e soprvvivenz di P. persimilis dopo il lncio meccnico o mnule nei due intervlli studiti. Lettere diverse indicno differenze significtive (p<0,05) Tesi 72 ore 120 ore r i Soprvvivenz r i Soprvvivenz Lncio meccnico 0, , Lncio mnule 0, ,360 66,7 Per qunto rigurd A. swirskii si l fecondità che l soprvvivenz non risultno influenzte dl lncio meccnico; non sono stte inftti evidenzite differenze significtive in questi prmetri fr le due tesi si dopo 72 che dopo 192 ore dll inizio dell sperimentzione (figur 4 e tbell 3). È tuttvi evidenzibile un legger riduzione del vlore di r i nell tesi meccnico rispetto l testimone mnule (tbell 3) imputbile principlmente l minor numero totle di uov (nche se non significtivo) prodotto dlle femmine lncite meccnicmente. Tuttvi questo prmetro indic un tendenz che potrebbe essere interessnte pprofondire con ulteriori sperimentzioni. Figur 4. Fecondità di femmine di A. swirskii dopo il lncio meccnico o mnule nei due intervlli studiti. Lettere diverse indicno differenze significtive (p<0,05) Numero di uov e ninfe di A. swirskii (Medi ± ES) Lncio meccnico Lncio mnule 0 Uov Ninfe Uov + Ninfe Uov Ninfe Uov + Ninfe 72 ore dl lncio 192 ore dl lncio 84

7 Tbell 3. Tsso istntneo di crescit (r i ) e soprvvivenz di A. swirskii dopo il lncio meccnico o mnule nei due intervlli studiti. Lettere diverse indicno differenze significtive (p<0,05) Tesi 72 ore 192 ore r i Soprvvivenz r i Soprvvivenz Lncio meccnico 0, ,158 76,5 Lncio mnule 0, ,192 73,7 Diversmente d qunto evidenzito per i due fitoseidi, per gli stdi giovnili di O. levigtus si l soprvvivenz immeditmente dopo il lncio che l soprvvivenz post lncio (rggiungimento dello stto dulto), risultno significtivmente ridotte dll zione del dispositivo meccnico (p<0,01) (figur 5). L elevt mortlità degli individui distribuiti meccnicmente non risult però prticolrmente negtiv in qunto O. levigtus è generlmente impiegto medinte strtegie che prevedono l effettuzione di lnci inocultivi stgionli (Nicoli e Tommsini, 2000) in cui è l progenie derivnte dgli individui lnciti d essere importnte per il successo dell lott. L mggior mortlità riscontrt può essere gestit, nell mbito dell economicità, medinte un umento dell dose di lncio o con l ripetizione dei lnci. Quest ultim prtic è consiglit per un miglior efficci dell zione di O. levigtus (Nicoli e Tommsini, 2000), e può essere considert preferibile nche in riferimento ll riduzione dei tempi di intervento grntiti dll distribuzione meccnic dell usilire (Lnzoni et l., 2007). Figur 5. Confronto fr l soprvvivenz degli stti giovnili di O. levigtus in funzione dell tipologi di lncio. Lettere diverse indicno differenze significtive (p<0,01) 1 Soprvvivenz (frequenz ± ES) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 b Lncio meccnico Lncio mnule b 0,1 0 Durnte il lncio Post lncio CONCLUSIONI Il controllo funzionle del prototipo costruito per l distribuzione meccnic di orgnismi utili nell lott biologic h dto esiti soddisfcenti si d un punto di vist opertivo che biologico. L funzionlità del dispositivo progettto per l estrzione e il dosggio del prodotto, direttmente dl flcone utilizzto per l commercilizzzione, è risultt soddisfcente, 85

8 considerndo nche le crtteristiche fisiche poco fvorevoli dei substrti utilizzti (vermiculite o pul di grno srceno) in cui vengono dispersi gli rtropodi. L portt e l distribuzione del flusso d ri generto dll pprecchio soffinte in cui è stto pplicto il dispositivo grntisce un distribuzione bbstnz rvvicint (3-4 m), prticolrmente dtt d operre negli spzi non troppo mpi delle serre in cui il controllo biologico è lrgmente diffuso. Le prove effettute hnno dimostrto che l utilizzo del prototipo non riduce l vitlità e l fecondità delle due specie di fitoseide studite, pur con l necessità di ulteriori pprofondimenti soprttutto per A. swirskii. Per P. persimilis invece è già stt confermt l efficci del lncio meccnico nche in sperimentzioni in serr (Brldi et l., 2006). L utilizzo del prototipo per il lncio di O. levigtus h invece comportto un sensibile riduzione dell vitlità dell ntocoride, che comunque può essere gestit l momento del lncio stesso. I risultti ottenuti dimostrno che il prototipo costruito per l distribuzione meccnic di entomofgi può essere un soluzione semplice, economic ed dttbile molte tipologie di orgnismi utili. LAVORI CITATI AA.VV., Atti del convegno: Strtegie di difes biologic. Cesen (FC), 96 pp. Brldi G., Burgio G., Cprr C., Lnzoni A., Mini S., Mrtelli R., Pezzi F., Distribuzione meccnic di Phytoseiulus persimilis in serr. Atti Giornte Fitoptologiche, 1, Blndini G., Fill S., Mnetto G., Trope Grzi G., Siscro G., Zpplà L., Prove preliminri di distribuzione meccnic di ntgonisti nturli. Atti Giornte Fitoptologiche, 1, Lnzoni A., Burgio G., Mini S., Prove di lncio meccnico di Phytoseiulus persimilis e Orius levigtus in colture protette. Atti del convegno: Strtegie di difes biologic. Cesen (FC), Nicoli G., Tommsini M.G., Orius levigtus. In: Gli usiliri nell gricoltur sostenibile, (G. Nicoli, P. Rdeghieri, Coord.) Clderini Edgricole, Bologn, Opit G.P., Nechols J.R., Mrgolies D.C., Willims K.A., Survivl, horizontl distribution, nd economics of relesing predtory mites (Acri: Phytoseiide) using mechnicl blowers. Biologicl Control, 33, Pezzi F., Rondelli V., Brldi G., Mechnicl distribution phytoseiids in greenhouse crops. Rivist di Ingegneri Agrri, 3,