Origine ed evoluzione del termine biostimolante

I biostimolanti vegetali, come innovazione promettente e rispettosa dell'ambiente, hanno ricevuto una notevole attenzione negli ultimi due decenni, soprattutto per la loro capacità di migliorare la fioritura, la crescita delle piante, l'allegagione, la produttività delle colture, l'efficienza nell'uso dei nutrienti (NUE) e la tolleranza delle colture nei confronti di un'ampia gamma di fattori di stress abiotici.

Il concetto di biostimolante è piuttosto recente, ma quali sono state le sue origini e la sua evoluzione fino ad oggi?

In questo articolo abbiamo raccolto le tappe più importanti dell'evoluzione del termine biostimolante dalla sua origine fino alla prima definizione ufficiale e formale inclusa nel nuovo Regolamento UE sui prodotti fertilizzanti (Regolamento UE 2019/1009), entrato in vigore il 16 luglio 2022.

⦁ 1933: il termine biostimolante è legato al concetto di teoria dello "stimolante biogeno" attribuito al Prof. V.P. Filatov. Filatov propose che i materiali biologici derivati da vari organismi, tra cui le piante, esposti a fattori di stress potessero influenzare i processi metabolici ed energetici di uomini, animali e piante.

⦁ 1956: Blagoveshchensky sviluppò ulteriormente queste idee con specifico riferimento alla loro applicazione alle piante, considerando gli stimolanti biogeni come "acidi organici con effetti stimolanti dovuti alle loro proprietà dibasiche che possono potenziare l'attività enzimatica nelle piante". Il concetto di Filatov, tuttavia, non si limitava solo a questi composti.

⦁ 1994: la pionieristica rassegna di Herve fornisce il primo vero approccio concettuale ai biostimolanti. Herve suggerisce che lo sviluppo di nuovi "prodotti biorazionali" dovrebbe procedere sulla base di un approccio sistemico fondato sulla sintesi chimica, la biochimica e la biotecnologia applicate ai vincoli fisiologici, agricoli ed ecologici reali delle piante. Egli suggerisce che questi prodotti dovrebbero funzionare a basse dosi, essere ecologicamente benigni e avere benefici riproducibili nella coltivazione delle piante agricole.

⦁ 1997: la prima definizione del termine biostimolanti è apparsa su una rivista web dedicata ai professionisti della manutenzione dei tappeti erbosi, chiamata Ground Maintenance. In questa rivista web Zhang e Schmidt del Department of Crop and Soil Environmental Sciences del Virginia Polytechnic Institute and State University definirono i biostimolanti come "materiali che, in quantità minime, promuovono la crescita delle piante". Usando le parole "quantità minime" per descrivere i biostimolanti, gli autori hanno voluto distinguere i biostimolanti dai nutrienti e dagli emendamenti del suolo, che promuovono anch'essi la crescita delle piante ma sono applicati in quantità maggiori. I biostimolanti citati in questo articolo web erano gli acidi umici e gli estratti di alghe. I successivi articoli degli stessi autori, sottoposti a revisione paritaria e relativi a ricerche identiche o simili, non hanno necessariamente utilizzato il termine biostimolante. Per esempio, un articolo che descrive l'uso di acidi umici ed estratti di alghe per aumentare la tolleranza alla siccità dei tappeti erbosi non usa affatto il termine biostimolante. L'articolo si concentrava sulle attività ormonali di questi composti e al posto di biostimolanti veniva utilizzato il termine "prodotti contenenti ormoni". Questa scelta potrebbe essere spiegata anche dalla normativa degli Stati Uniti, dove l'Agenzia per la Protezione dell'Ambiente ("EPA") esenta dalla registrazione i "prodotti orticoli a base di ormoni vitaminici" a determinate condizioni. Zhang e Schmidt hanno spiegato l'azione di biostimolazione con effetti ormonali e, in secondo luogo, con la protezione contro lo stress abiotico da parte degli antiossidanti. Il termine "potenziatori metabolici" è stato utilizzato anche in documenti successivi.

⦁ 2007: nella letteratura scientifica, il termine biostimolante è stato definito per la prima volta da Kauffman et al. in un articolo sottoposto a revisione paritaria, con modifiche: "I biostimolanti sono materiali, diversi dai fertilizzanti, che promuovono la crescita delle piante quando vengono applicati in basse quantità". Degna di nota è l'aggiunta delle parole "diversi dai fertilizzanti", che è in linea con la descrizione di Zhang e Schmidt, ma che non era esplicitamente inclusa nella loro definizione originale. Kauffman et al. tentano di riassumere cosa sono i biostimolanti, introducendo una classificazione: "I biostimolanti sono disponibili in una varietà di formulazioni e con ingredienti diversi, ma sono generalmente classificati in tre gruppi principali sulla base della loro fonte e del loro contenuto. Questi gruppi comprendono le sostanze umiche (HS), i prodotti contenenti ormoni (HCP) e i prodotti contenenti aminoacidi (AACP). Gli HCP, come gli estratti di alghe, contengono quantità identificabili di sostanze attive per la crescita delle piante, come auxine, citochinine o loro derivati".

⦁ 2012: la Commissione europea ha assegnato uno studio ad hoc sui biostimolanti vegetali per valutare le sostanze e i materiali coinvolti, pubblicato da du Jardin come: "La scienza dei biostimolanti vegetali - Un'analisi bibliografica". Sulla base della letteratura scientifica (250 articoli scientifici che utilizzano il termine "biostimolante" nel titolo e/o nell'abstract), è stata proposta la seguente definizione: "I biostimolanti vegetali sono sostanze e materiali, con l'eccezione di nutrienti e pesticidi, che, quando vengono applicati alle piante, ai semi o ai substrati di coltivazione in formulazioni specifiche, hanno la capacità di modificare i processi fisiologici delle piante in modo da fornire potenziali benefici alla crescita, allo sviluppo e/o alle risposte agli stress". du Jardin ha concluso che i PB sono materiali molto eterogenei e nel suo studio ha proposto otto categorie di sostanze che agiscono come biostimolanti: sostanze umiche, materiali organici complessi (ottenuti da rifiuti agroindustriali e urbani, estratti di fanghi di depurazione, compost e letame), elementi chimici benefici (Al, Co, Na, Se e Si), sali inorganici tra cui il fosfito, estratti di alghe (macroalghe brune, rosse e verdi), chitina e derivati del chitosano, antitraspiranti (caolino e poliacrilammide), aminoacidi liberi e sostanze contenenti N (peptidi, poliammine e betaine); ma non includeva biostimolanti microbici.

⦁ 2015: nell'ambito di un numero speciale su "Biostimolanti in orticoltura" condotto da Colla e Rouphael, du Jardin ha proposto una nuova definizione, supportata da evidenze scientifiche sulla modalità d'azione, la natura e i tipi di effetti dei PB sulle colture agricole e orticole. I PB sono stati definiti da du Jardin come segue: "Un biostimolante vegetale è qualsiasi sostanza o microrganismo applicato alle piante con lo scopo di migliorare l'efficienza nutrizionale, la tolleranza agli stress abiotici e/o i tratti qualitativi delle colture, indipendentemente dal suo contenuto di nutrienti". Questa definizione potrebbe essere completata da "Per estensione i biostimolanti vegetali designano anche i prodotti commerciali contenenti miscele di tali sostanze e/o microrganismi". Nello stesso anno, in un numero speciale Colla e Rouphael hanno proposto 6 categorie non microbiche e 3 microbiche di PB: (i) chitosano, (ii) acidi umici e fulvici, (iii) idrolizzati proteici, (iv) fosfiti, (v) estratti di alghe, (vi) silicio, (vii) funghi micorrizici arbuscoli (AMF), (viii) rizobatteri promotori della crescita delle piante (PGPR) e (ix) Trichoderma spp.

⦁ 2019: il nuovo regolamento UE 2019/1009, noto come regolamento sui prodotti fertilizzanti, ha formalmente riconosciuto e fornito per la prima volta una definizione ufficiale per i biostimolanti vegetali: "Un biostimolante vegetale è un prodotto fertilizzante dell'UE la cui funzione è quella di stimolare i processi di nutrizione delle piante indipendentemente dal contenuto di nutrienti del prodotto, con l'unico scopo di migliorare una o più delle seguenti caratteristiche della pianta o della rizosfera vegetale: i) efficienza di utilizzo dei nutrienti, ii) tolleranza agli stress abiotici, iii) caratteristiche qualitative o iv) disponibilità di nutrienti confinati nel suolo o nella rizosfera". Sulla base di questa definizione, i PB sono specificati in base alle indicazioni sulle funzioni agricole e comprendono diverse sostanze naturali bioattive: (i) acidi umici e fulvici, (ii) idrolizzati di proteine animali e vegetali, (iii) estratti di macroalghe e (iv) silicio, nonché microrganismi benefici: (i) funghi micorrizici arbuscoli (AMF) e (ii) batteri fissatori di N appartenenti ai generi Rhizobium, Azotobacter e Azospirillum.

Il termine e il concetto di biostimolante sono stati rivisti e aggiornati più volte nel corso degli anni, riflettendo l'interesse e i numerosi studi che la comunità scientifica ha dedicato a questa nuova categoria di prodotti. Il termine biostimolante è apparso inizialmente come un descrittore versatile di qualsiasi sostanza con un effetto benefico per le piante e che non rientra nei fertilizzanti, nei prodotti fitosanitari e negli ammendanti. In altre parole, quindi, i biostimolanti sono stati definiti attraverso una logica negativa che esclude ciò che non sono. In questo modo è stata tracciata una linea di demarcazione tra i biostimolanti e altre categorie di sostanze ampiamente applicate alle colture, come i fertilizzanti e i prodotti fitosanitari. In una seconda fase è stato evidenziato che le azioni positive attribuibili ai biostimolanti possono essere offerte anche da batteri e funghi, ampliando così la categoria dei biostimolanti anche ai microrganismi. Infine, nel 2019 il nuovo Regolamento UE 2019/1009, noto come Regolamento sui prodotti fertilizzanti, ha riconosciuto per la prima volta formalmente i biostimolanti vegetali. In questo nuovo regolamento i biostimolanti appaiono come una categoria a sé stante con regole uniche che ne consentono la commercializzazione nell'area europea.