Effetto del plasma freddo nella coltivazione fuori suolo di pomodoro ciliegino

Soilless cultivation represents one of the most effective strategies for ensuring high yields independent of environmental conditions while maintaining a high-quality standard. This approach aligns with the sustainable intensification model required by the United Nations to guarantee global food security and combat climate change. Thanks to its high efficiency, soilless cultivation permits optimal control of growth conditions, especially in high-tech greenhouses. This allows to reduce inputs while maintaining a constant yield in quantitative and qualitative terms. This technology has been widely adopted in various European countries, particularly in the Netherlands, although its application in Italy remains limited. The main barriers to its implementation include high initial costs, the need of greater expertise in managing these systems, and, not least, the favorable climatic conditions of many horticultural districts, reduce the necessity of alternatives to traditional soil-based cultivation. In recent years, restrictions on using plant protection products and banning numerous active ingredients essential for fighting pathogens have led many producers to pay greater attention to these cultivation techniques. This study examined the application of non-thermal plasma in a soilless cultivation system on substrate with cherry tomato (Solanum lycopersicum L.) at the “Lucio Toniolo” Experimental Agricultural Farm of the University of Padua. Specifically, the objective was to confirm the sanitizing effect of plasma in a closed-cycle cultivation system and evaluate growth-promoting effects on plants. Non-thermal plasma is an innovative technology that, through the generation of plasma at temperatures below 60 °C, enables the treatment of the nutrient solution, producing Plasma Activated Water (PAW). This process releases radicals and ions that interact with biological tissues, eliminating pathogenic organisms and trigger or accelerate metabolic pathways to overcome biotic and abiotic stress. The use of non-thermal plasma, compared to untreated control, resulted in a 7.2% increase in final yield without altering qualitative parameters and permit to improve water use efficiency. The treated plants exhibited lower concentration of antioxidant substances, indicating a reduced stress condition due to unfavorable climate. These results confirm the sanitizing effect of plasma and its potential to enhance resistance to environmental stresses. However, the observed effect was less pronounced than in other studies conducted without a substrate. The presence of the substrate mediates contact between the roots and the radicals present in PAW, limiting the induction of metabolic responses in the plants.

La coltivazione fuori suolo rappresenta una delle strategie più efficaci per garantire elevate produzioni indipendenti dalle condizioni ambientali, mantenendo un elevato standard qualitativo. Questo permette di perseguire il modello di intensificazione sostenibile chiesto dall’ONU per garantire la sicurezza alimentare globale e contrastare il cambiamento climatico. Grazie alla sua elevata efficienza, la coltivazione fuori suolo permette un controllo ottimale delle condizioni di crescita, specialmente nelle serre high-tech. Ciò consente di ridurre gli input produttivi e di mantenere una produzione costante sia in termini quantitativi che qualitativi. Sebbene questa tecnologia abbia trovato vasta applicazione in diversi Paesi d’Europa, prima tra tutti l’Olanda, in Italia trova un’applicazione abbastanza limitata. Le principali barriere al suo impiego includono: elevati costi iniziali, la necessità di maggiore competenza nella gestione di questi impianti, e non ultimo le condizioni climatiche favorevoli di molti distretti orticoli, riducono l‘esigenza di alternative al suolo tradizionale. Tuttavia, negli ultimi anni, le forti limitazioni nell’uso di presidi fitosanitari e la messa al bando di numerosi principi attivi fondamentali per contrastare determinati patogeni ha portato molti produttori a porre maggior attenzione a queste tecniche di coltivazione. Questo studio ha esaminato, l’applicazione del plasma non termico su una coltivazione fuori suolo di pomodoro ciliegino (Solanum Lycopersicum L.) in ambiente protetto presso l’Azienda agraria sperimentale “Lucio Toniolo” dell’Università degli studi di Padova. In particolare, l’obiettivo è stato quello di confermare l’attività sanificante del plasma in un impianto di coltivazione a ciclo chiuso e di valutare eventuali effetti promotori sulla crescita delle piante. Il plasma non termico risulta una tecnologia che attraverso la generazione di plasma a temperature inferiori ai 60 °C, permette di trattare la soluzione nutritiva producendo plasma activated water (PAW). Questo processo e libera radicali e ioni che interagiscono con i tessuti biologici eliminando organismi patogeni ed al contempo possono interagire con l’apparato radicale della coltura innescando o accelerando vie metaboliche favorevoli al superamento di stress biotici ed abiotici. L’utilizzo di plasma non termico confrontato con un controllo non trattato ha garantito una produzione finale del 7,2% superiore senza alterare i parametri qualitativi della produzione e portando l’aumento dell’efficienza dell’uso dell’acqua. Le piante trattate hanno mostrato una minore concentrazione di sostanze antiossidanti, segno di una ridotta condizione di stress rispetto a condizioni ambientali sfavorevoli alla crescita. Questi risultati confermano le capacità sanificanti del plasma e il suo potenziale nell’aumentare la resistenza agli stress ambientali. Tuttavia, l’effetto osservato è stato meno marcato rispetto ad altri studi condotti in assenza di substrato. La presenza del substrato, infatti, media il contatto tra le radici e i radicali presenti nella PAW, limitando l’induzione di risposte metaboliche nelle piante.