DOSE O CONCENTRAZIONE, DA QUALE PARAMETRO DIPENDE L'EFFICACIA?

Non vi è alcun dubbio che in fitoiatria la dose/ha, ritenendo per questo termine la massa di formulato applicata in un ettaro, venga considerata un riferimento essenziale per l'esecuzione di un intervento efficace contro una data avversità. Ma questo parametro, contrariamente a come appare, non esprime direttamente un'efficacia. Vediamo il perché. La dose/ha viene calcolata moltiplicando due fattori elementari: la concentrazione e il volume di sospensione/ha secondo la nota formula: concentrazione (g/l) x volume (l/ha) = dose (g/ha).

Solo il primo di questi due fattori è un valore osservato, cioè individuato sperimentalmente da prove dose-risposta e rivela direttamente un'efficacia quale è, ad esempio, la CL50 (concentrazione di una sostanza attiva a cui si osserva la disattivazione di metà degli individui trattati) espressa in genere in ppm o in mg/l o nelle prove in pieno campo, in grammi per litro. L'altro parametro è la quantità d'acqua necessaria, oggettivamente, per coprire completamente la superficie da proteggere della pianta o del terreno e quindi per veicolare la s.a. verso il suo sito d'azione.

Riferendoci ad un ambito più specifico come ad esempio il diserbo, dove si utilizzano normalmente volumi/ha compresi fra 100 e 300 litri e la dose è fissata ad ettaro, il valore della concentrazione può variare di un fattore pari a tre (3 x). Nel caso delle piante arboree, dove i volumi/ha variano generalmente dai 300 ai 1500 litri, quel valore può oscillare di un fattore pari a cinque (5 x) visto che anche in questo caso le ditte produttrici raccomandano il rispetto della dose/ha indipendentemente dal volume d'acqua distribuito e dalla dimensione della parete vegetale. E non è poi così raro osservare un intervallo di variazione solo leggermente inferiore nei trattamenti indirizzati alle colture erbacee che sviluppano un grande apparato aereo quali per esempio il pomodoro, la patata o la lattuga.

In relazione all'oscillazione del valore della concentrazione sembra opportuno soffermarsi sugli effetti biologici di questo parametro.

Per mettere in luce l'effetto della concentrazione si pensi alla tossicologia e in particolare ad alcuni assunti emersi nelle evidenze sperimentali. Ad esempio che "l'effetto tossico di una sostanza non è funzione della quantità somministrata in sé ma dalla concentrazione che tale sostanza raggiunge nel sito di azione", oppure la relazione dose risposta (Paracelso 1493-1541) dove questa esprime "la distribuzione della risposta a diverse concentrazioni della sostanza in una popolazione" e, ancora, "gli effeti tossici possono essere influenzati dalla concentrazione dell'agente nel suo veicolo, dal volume totale e dalle proprietà fisiche del veicolo stesso e dalla velocità alla quale avviene l'esposizione" (Casarett & Doulls, 1993). E' opportuno precsiare qui che in tossicologia per dose efficace (DL50) si intende il rapporto di massa su peso corporeo (mg/kg).

Relativamente all'aspetto puramente chimico, osserviamo che la velocità di una reazione chimica è direttamente proporzionale alla concentrazione del reagente nel mezzo: v = k(C) dove k è la costante di reazione. Questo dato mi sembra importante ai fini delle reazioni della s.a. con i metaboliti o enzimi coinvolti in un dato processo biologico con cui si vuole interferire.

E, più in generale, l'importanza della concentrazione nelle reazioni è anche evidenziata dal fatto che in chimica vi siano elencate ben cinque unità di misura per esprimerla: la molalità (rapporto delle n moli di soluto sulla massa del solvente), la molarità (rapporto delle n moli del soluto sul volume del solvente), la % in peso (rapporto della massa del soluto sulla sommatoria della massa del solvente e quella del soluto), la % in volume (rapporto fra il volume del soluto e la sommatoria del volume del soluto e quella del solvente) e la frazione molare (rapporto del numero di moli del soluto sulle moli totali) quest'ultima utilizzata nei gas. La concentrazione molare è quella cui si fa ingenere riferimento a proposito della diffusione intesa come spostamento del p.a., fenomeno che osserviamo anche in un solvente acquoso come quello che, ad esempio, è presente nel tessuto cuticolare (liquido apoplastico) di una foglia un frutto o un germoglio nel terreno.

La concentrazione molare è quella cui si fa riferimento a proposito del fenomeno fisico chiamato diffusione, e cioè lo spostamento delle molecole del principio attivo nella porzione di tessuto fogliare, del frutto, del germoglio o del terreno non inizialmente coperto dal deposito. Una delle leggi che descrive questo fenomeno è la prima legge di Fick: J = - D dC/dx dove J è il numero di molecole che diffondono, D il coefficiente di diffusione che dipende dal materiale in cui avviene la diffusione, dc è la derivata della concentrazione e dx la derivata della distanza dal punto iniziale. Quindi, secondo questa formula il numero di molecole che si spostano è direttamente proporzionale alla concentrazione ed inversamente proporzionale alla distanza dalla sorgente che, nel nostro caso, può essere considerata il deposito. Il segno negativo esprime il senso o la direzione del movimento della sostanza che avviene dal punto in cui il gradiente di concentrazione è più alto verso quello in cui è più basso.

Alla luce di queste considerazioni non appare quindi chiaro il perché, nella difesa delle piante, si continui a far riferimento alla dose/ha mentre si considera raramente la concentrazione cui la sostanza è presente nel suo veicolo.

Inoltre, in agricoltura la dose (g/ha) e la concentrazione (g/l) vengono spesso confuse o comunque considerate come variabili dipendenti relativamente all'efficacia, così da renderne non più distinguibile l'effetto di una dall'altra. E infatti basta osservare che quando si diminuisce la dose/ha lo si fa abbassando la concentrazione del formulato nella soluzione. Ma, cosa curiosa, se si osserverà un calo di efficacia, si tenderà ad incolpare la dose/ha quando, oggettivamente, l'effetto potrebbe essere causato dalla diminuzione della concentrazione.

Sulla base di queste considerazioni quindi può essere legittimo chiedersi se un abbassamento della dose (g/ha) determini un calo di efficacia di una data sostanza anche nel caso in cui si operi a parità di concentrazione (g/l) o addirittura incrementando questo parametro, senza modificare i diametri delle gocce.

Quest'ultima precisazione è importante perché se si variano i diametri, come accade con la tecnica del basso volume o tutte le volte che riduciamo il volume rimpicciolendo l'ugello, si ha un effetto sull'efficacia che confonde ulteriormente i risultati.

Anche per questo motivo è stata realizzata la "Tecnica di applicazione ad Emissione Controllata ®" con la quale partendo da un dato volume/ha di sospensione standard normalmente utilizzati dall'azienda agricola lo si riduce senza diminuire i diametri delle gocce di partenza ma attraverso l'applicazione di un deposito più "diradato", composto da un minor numero di depositi per cm² distribuiti in modo molto omogeneo sui tessuti della pianta, sull'acqua o sul terreno. Ciò avviene attraverso l'utilizzo di elettrovalvole controllate da un computer.

 Il deposito diradato consiste nell'applicazione di gocce che impattano sulla superficie della pianta leggermente distanziate l'una dall'altra, rispetto a quanto si osserverebbe nei trattamenti tradizionali dove viene richiesta una bagnatura completa. Questo tipo di applicazione ci consente di evidenziare l'effetto della diffusione del fitofarmaco e di sfruttarlo a nostro vantaggio per risparmiare prodotto e acqua. Da tale fenomeno, ma probabilmente non solo, dipende l'area biocida (vedi paragrafo a parte).

Con questa tecnologia è possibile anche raddoppiare la concentrazione pur operando con una riduzione della dose/ha non inferiore al 40% senza modificare l'ugello di partenza e diminuendo il volume/ha del 70%. Questo ha indubbiamente degli effetti positivi sulla deriva come evidenziato dalle ricerche svolte dall'istituto di Montpellier Irstea.

Un metodo per individuare l'effetto della concentrazione sull'efficacia può essere quello riportato in tabella 1. Qui ad una diminuzione della dose del 40% rispetto allo standard, si applica il fitofarmaco a 3 concentrazioni diverse mantenendo costante il diametro delle gocce e operando una diminuzione del volume fino al 70%. 

La situazione standard della tesi 1 riguardo alla dose (g/ha) può coincidere con quella riportata in etichetta del formulato; per ciò che concerne il volume standard della tesi 1 (l/ha) si può fare riferimento alla media dello standard più diffuso in una data zona per quella coltura, giungendo così anche alla definizione della concentrazione standard (1 x).

I fattori di moltiplicazione della concentrazione indicati nella tabella 2 vengono applicati indifferentemente dal volume di partenza sia questo un volume normale, medio o basso e quindi lo schema riportato in tabella 1 è adattabile a qualsiasi condizione operativa su colture arboree, erbacee e nel diserbo.

Sulla base del modello sperimentale riportato nella tabella 1, nel caso in cui nelle tesi diverse dallo standard 1 si osservasse un'efficacia statisticamente uguale o significativamente superiore, allora sarebbe possibile identificare la concentrazione (g/l) migliore per applicare quel dato formulato e, conseguentemente anche individuare i dosaggi/ha efficaci più bassi rispetto allo standard. Contemporaneamente sarebbe anche possibile quantificare la quota superflua del volume di sospensione per quel determinato tipo di intervento con benefici economici e di riduzione dei tempi di applicazione.

TABELLA 1 - Schema per individuare la dose minima efficace/ha

	Erogazione	Volume (l/ha)	Riduz. Volume (%)	Fattore di concentraz.	Dose/ha (g/ha)	DIMENSIONE UGELLO
1	STANDARD	1000	0	1 X	1000	0,8
2	EMISS CONT	600	40	1 X	600	0,8
3	EMISS CONT	400	60	1,5 X	600	0,8
4	EMISS CONT	300	70	2 X	600	0,8