Tecniche di difesa innovative per la filiera del basilico da industria eco sostenibile - Pesto

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Tecniche di difesa innovative per la filiera del basilico da industria eco sostenibile - Pesto

Update: 21 December 2021

https://ec.europa.eu/eip/agriculture/en/find-connect/projects/tecniche-di-difesa-innovative-la-filiera-del

Geographical location:

Italy

Main geographical location (NUTS3):

Parma Keywords:

Agricultural production system Plant production and horticulture Pest / disease control

Climate and climate change Main funding source:

Rural development 2014-2020 for Operational Groups (in the sense of Art 56 of Reg.1305/2013) Project type:

Operational group Starting date:

2021 End date:

2022

Project status:

Ongoing

Title (in English):

Tecniche di difesa innovative per la filiera del basilico da industria eco sostenibile (Pesto) Objective of the project (native language):

Il progetto “Tecniche di difesa innovative Per la filiEra del baSilico da indusTria ecO sostenibile - PESTO” si pone l’obiettivo di avviare un’iniziativa pilota di trasferimento tecnologico per la definizione di un protocollo integrato teso all’adozione di prodotti e tecnologie innovative per la difesa dalla peronospora nel basilico. Oltre a varietà tolleranti e a prodotti biologici e chimici, è previsto anche l’impiego dell’ossigeno attivato (ozono) disciolto in acqua, per il controllo in campo e in serra e per igienizzare i siti e le attrezzature utilizzate per la coltura.

Objective of the project (in English):

The project "Innovative crop protection techniques for the eco-sustainable basil chain - PESTO" aims to launch a pilot initiative of technology transfer to define an integrated protocol for the

implementation of innovative products and technologies for the defense of basil against the downy mildew. Besides the employment of tolerant varieties and of either biological or chemical products,

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the project plans to employ activated oxygen (ozone) dissolved in water, with the aim of controlling the basil disease and of sanitizing the farming areas and tools, both in the field and in greenhouse growing conditions.

Description of activities (native language):

Il piano operativo propone la definizione di un protocollo integrato di difesa del basilico dalla

peronospora, in campo e in serra, con il supporto di tecnologie innovative. Sono previste le seguenti attività:

•Messa a punto di un’irroratrice prototipo per acqua ozonizzata;

•Applicazione di protocolli di difesa integrati, incluso acqua ozonizzata;

•Caratterizzazione della qualità merceologica della produzione e dell’efficacia dei protocolli di difesa;

•Produzione di trasformati di basilico biologici e loro valutazione;

•Valutazione economica dei benefici dei protocolli proposti.

Description of activities (in English):

The operating plan aims to develop integrated protocols for protection of basil from the downy mildew, in the field and in the greenhouse, with the support of innovative technologies. The following activities are planned:

•Development of a prototype sprayer for ozonated water;

•Application of integrated basil protection protocols, including ozonated water;

•Characterization of the crop product quality and the effectiveness of crop protection protocols;

•Production of organic basil processed products and their evaluation;

•Economic evaluation of the benefits of the proposed protocols.

Total budget:

275180.62

Short summary for practitioners (in English):

The WP1 involves an accurate data collection of the entire process, to be incorporated into an Excel spreadsheet designed for carrying out simulations. In this phase, it will be performed a cost analysis of the basil produced, in both the fields and the greenhouses, with the chemical inputs currently used against the downy mildew. The results will be compared with the data of the crop protection costs and the crop protection efficacy, collected during the project. It will be carried out an initial modelling of the costs of the proposed alternative techniques, followed by a modelling of the costs of the entire integrated protocol, once developed. The regulatory and operator safety prevention aspects related to the use of alternative methods will also be assessed, in particular with regard to ozone application. To date, indeed, the use of ozone in organic farming is not yet allowed. However, it could be among the permitted substances, since its

characteristics meet the requirements and principles underlying Organic Agriculture (EC Reg. 834/2007; EC Reg. 889/2008 and EU Reg. 2018/848). Expected results will be a cost analysis report; an excel-based simulation model with an user manual; indications for a

Short summary for practitioners

Practice abstract 1

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sustainable use of the tested tools

Short summary for practitioners (native language):

L'azione 1 prevede un’accurata raccolta di dati lungo tutto il processo, da far confluire in un foglio di calcolo Excel adatto a svolgere simulazioni; verrà effettuata un analisi del costo di produzione del basilico, in pieno campo ed in serra, con gli input chimici impiegati attualmente nel contrasto alla peronospora.

Verranno raccolti i dati di costo della sperimentazione nel corso della conduzione del Piano, da mettere in relazione con i risultati ottenuti (ad esempio, grado di contenimento dell’infezione e delle mancate rese / mancata valorizzazione conseguenti

all’infestazione). Verrà effettuata una modellizzazione dei costi delle tecniche alternative proposte e conseguentemente dell’intero protocollo integrato via via messo a punto.

Verranno inoltre valutati gli aspetti normativi ed antifortunistici collegati all’impiego delle modalità alternative, in particolare per quanto riguarda l’ozono. Ad oggi, infatti, l’utilizzo dell’ozono in agricoltura biologica non è ancora autorizzato. Potrebbe tuttavia rientrare tra le sostanze ammesse poiché le sue caratteristiche soddisfano i requisiti e i principi alla base dell’Agricoltura Biologica (Reg. CE 834/2007; Reg. CE 889/2008 e Reg.

UE 2018/848). Risultati attesi saranno un report sull’analisi dei costi; modello excel® di simulazione con manuale di utilizzo; indicazioni per un utilizzo sostenibile degli

strumenti testati.

The core of the WP2 is the innovation represented by the application of a treatment based on ozonized water as a sterilizing agent for the integrated protection of the

agricultural products in the open fields (replacing the use of pesticides). This innovation might represent a clear impulse towards a high-tech horticulture, which has a low

environmental impact and is able to guarantee the safety of consumers.

An ozone generator, powered by an oxygen cylinder and by a transformer connected to the tractor battery, will be designed, produced and installed on an open field sprayer.

The treatment will be distributed over the selected areas thanks to a dispersion produced by special nebulizing elements (nozzles), placed on a spray bar equipped with an air sleeve.

In addition to the design and the construction of the machinery, the testing and the field verification of the machinery wil be performed and the concentrations of distributed ozone will be measured.

The action will result in:

- a protocol for the implementation of the technology,

- a tank / barrel for the distribution of the ozonized water in open field

- the identification and definition of the ozone concentrations of the ozonated water to be distributed during the field operations.

Practice abstract 2

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Il fulcro dell'azione 2 è l'innovazione rappresentata dall’applicazione di un trattamento con acqua ozonizzata, quale agente sterilizzante per la difesa integrata delle produzioni agricole in campo (in sostituzione dell’uso di prodotti fitosanitari), che rappresenta un chiaro impulso verso un’orticoltura ad alta tecnologia, a basso impatto ambientale e in grado di garantire tutela per il consumatore. Sarà progettato e realizzato un generatore di ozono alimentato da una bombola di ossigeno e da un trasformatore che si collega alla batteria del trattore, il tutto studiato, adattato e installato su un atomizzatore da pieno campo. La distribuzione nell’ambiente da trattare avviene normalmente tramite una dispersione prodotta da appositi elementi nebulizzanti (ugelli), collocati sopra una barra irroratrice dotata di manica d'aria. Oltre alla progettazione / costruzione, verrà effettuato il collaudo e la verifica in campo del macchinario con rispettiva verifica delle

concentrazioni di ozono distribuito.

Risultato dell'azione sarà la realizzazione di:

- un protocollo di implementazione della tecnologia;

- una cisterna/botte distributrice di acqua ozonizzata da pieno campo - l'identificazione e la definizione delle concentrazioni di ozono contenuto nell’acqua ozonizzata distribuita durante le operazioni di campo.

WP 3 includes open field trials with ozonized water. The use of ozone dissolved in water will be tested in a basil open fields, using the tank developed in WP 2. The aim is to optimize the use of pesticides reducing the number of active compounds to only two per basil cutting.

Field tests will be performed at the Stuard demonstration farm in which alternative crop protection strategies will be tested with the aim of reducing pesticide residues both in quantitative and qualitative terms (total amount and number of active compounds). On plots of at least 10 m2 with 4 replicates, different crop protection protocols will be tested, including: i) the use of tolerant varieties, ii) irrigation system with hose, iii) seed health control, iv) sowing density (N. plant/m2) v) products allowed in organic farming.

The expected results will be the growth parameter measurements and the effectiveness of the control of downy mildew for each thesis (report in Word®).

L’azione 3 è quella delle prove di campo. Presso una delle aziende partner in verrà testato, in un pieno campo di basilico, l’utilizzo di ozono disciolto in acqua distribuito mediante l’uso della cisterna sviluppata nell’azione 2. L’obiettivo è ridurre la frequenza

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degli interventi chimici, attualmente eseguiti a calendario, e ottimizzarne l’impiego a soli 2 principi attivi per sfalcio.

Saranno inoltre realizzate presso l’azienda sperimentale Stuard prove in campo in cui si cercherà di individuare strategie di difesa alternative con obiettivo di ridurre i residui sia in termini quantitativi che qualitativi (numero di principi attivi). Su parcelle di almeno 10 m2 ripetute 4 volte, verranno testati protocolli di difesa diversi che includano come strategie: i) l’uso di varietà tolleranti, ii) sistema di irrigazione con manichetta, iii) controllo della sanità del seme, iv) densità di semina v) prodotti ammessi in biologico.

I risultati attesi saranno le misure fenologiche e l’efficacia del controllo della peronospora per ogni tesi (relazione in Word®).

WP 4 will take place at two organic farms located in marginal mountain areas . The research activities carried out will be: plots of at least 100 m2 with two different crop protection protocols according to organic farming such as the use of natural

substances, the use of tolerant varieties and the use of innovative agronomic techniques (e.g. basil transplant associated with the use of mulch and hose irrigation). Specifically, at one farm the activity will be carried out in a cold tunnel, comparing 2 varieties (one tolerant and one traditional sensitive) using the mulching and basil transplanting technique, while at the other farm, the trial will be carried out in open field, with the direct sowing technique and the use of a multi-year hose irrigation system.

The expected outputs will be: growth parameter measurements and the effectiveness of the control of downy mildew for each thesis (report in Word®).

L’azione 4 si svolgerà presso due aziende agricole biologiche situate in area D ed interne.

Le attività di ricerca svolte saranno: parcelle di almeno 100 m2 con due diversi protocolli di difesa compatibili con il biologico come l’uso di sostanze naturali, l’uso di varietà tollerante e l’uso di tecniche agronomiche innovative (es. trapianto del basilico associato all’uso della pacciamatura e irrigazione con manichetta). Presso una delle due aziende l’attività verrà svolta in tunnel freddo, confrontando 2 varietà (una tollerante ed una tradizionale sensibile) utilizzando la tecnica della pacciamatura e del trapianto del

basilico, mentre presso l'altra verrà effettuata a pieno campo, con la tecnica della semina diretta e l’impiego di un sistema di irrigazione a manichetta poliennale.

Gli output attesi saranno: misure fenologiche e di resistenza alla peronospora per ogni tesi.

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In WP 5 two food workshops, partners of the project, will work on the development of organic processed products based on basil: in particular, pestos and an innovative sauce with vegetables and basil both shelf stable.

The organoleptic quality of the finished products will be verified by sensory analysis with a panel of consumers.

The expected results will be: processed products, sensory analysis results.

Nell’Azione 5due laboratori di trasformazione partner del progetto lavoreranno allo sviluppo di prodotti trasformati biologici a base di basilico. In particolare saranno prodotti pesto ed una salsa innovativa con verdure e basilico, entrambe a lunga conservazione.

La qualità organolettica dei prodotti finiti sarà verificata mediante analisi sensoriale con un panel di consumatori (test di accettabilità).

I risultati attesi saranno: prodotti trasformati, risultati dell’analisi sensoriale.

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WP6 consists in taking samples and carrying out the analysis and measurement of all the parameters necessary to characterize the product quality of the production and the effectiveness of the defense protocols used.

Evaluations will be made in the field and in the laboratory at each cut.

The following parameters will be analyzed: yields, incidence and severity of downy mildew according to the scale of Ben-Naim et al., 2015.

A minimum of 10 samples will also be used to verify the applicability of a recently

published qPCR protocol (Shao and Tian, 2018). This qPCR approach can also be used to assess semen health to prevent disease spread.

The laboratory will also carry out: analyses of the presence of residues of pesticides applied by means of UPLC-MS and GC-MS / MS, qualitative analyzes of product and organoleptic characterization of the product with particular regard to the parameters that most influence the transformation process and the pesto (fibrousness, stem / leaf ratio, hydration in water, dry matter).

The organoleptic characteristics will be evaluated by a group of experts through an overall sensory analysis (color, morphology, aroma).

Practice abstract 6

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The expected results will be: determination of phytosanitary residues, results of the phytosanitary, organoleptic and qualitative analysis.

L’azione 6 consiste nel prelievo dei campioni e nell’esecuzione delle analisi e misurazione di tutti i parametri necessari per caratterizzare la qualità merceologica della produzione e l’efficacia dei protocolli di difesa impiegati.

Le valutazioni verranno fatte in campo e in laboratorio ad ogni sfalcio.

Saranno analizzati i seguenti parametri: rese, incidenza e gravità di peronospora secondo la scala di Ben-Naim et al., 2015.

Un minimo di 10 campioni sarà utilizzato anche per verificare l’applicabilità di un

protocollo di qPCR recentemente pubblicato (Shao e Tian, 2018). Questo approccio qPCR può anche essere utilizzato per valutare la sanità del seme per prevenire la diffusione della malattia.

In Laboratorio verranno anche eseguite: le analisi dei residui fitosanitari mediante UPLC-MS e GC-MS/MS, analisi qualitative di caratterizzazione merceologica e organolettiche del prodotto con particolare riguardo ai parametri che maggiormente influenzano il processo di trasformazione e il pesto (fibrosità, rapporto gambo/foglia, idratazione in acqua, sostanza secca).

Le caratteristiche organolettiche saranno valutate da un gruppo di esperti attraverso un’analisi sensoriale complessiva (colore, morfologia, aroma).

I risultati attesi saranno: determinazione residui fitosanitari, risultati dell’analisi fitosanitaria, organolettica e qualitativa.

Annual reports will be drafted in WP7 for each of the actions of the project which will describe the activities carried out and the results obtained.

On the basis of the results achieved, guidelines will be written and, where possible, operational protocols for operators in the sector, with relative costs of use and application compared to the standard protocol (Italiko variety and traditional crop protection with pesticide).

The goal is to provide guidelines for the application of optimized basil protection protocols to downy mildew adapted to the farm characteristics.

L’azione 7 consiste nella redazione di report annuali per ciascuna delle azioni del

Practice abstract 7

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progetto in cui saranno descritte le attività svolte ed i risultati ottenuti.

Sulla base dei risultati conseguiti, saranno scritte delle linee guida e, ove possibile, protocolli operativi per gli operatori del settore, con relativi costi di impiego e

applicazione a confronto con il protocollo standard (varietà Italiko e difesa tradizionale solo con trattamenti chimici).

L’obiettivo è quello di fornire una chiave di lettura che possa rendere più facile la contestualizzazione delle pratiche in oggetto, anche e soprattutto in funzione delle caratteristiche aziendali.

Contact person: Azienda Agraria Sperimentale Stuard scrl Address: Strada Madonna dell' Aiuto 7/A

E-mail: r.reggiani@stuard.it [1]

Phone: 0521671569

Partner category: Researcher

Project coordinator

Description of the context of the project:

"Peronospora belbahrii" is taking on more and more importance in basil defense programs. In recent years, as a result of climate change, attacks and damage to crops have increased

exponentially. Its spread is greater the better the environmental conditions are for the pathogen.

The management of the disease in basil is increasingly difficult also due to two coexisting problems. The first concerns the etiology of P. belbahrii, which has very short incubation times and requires repeated interventions with systemic synthetic active compounds. The second concerns the fact that basil, although it is gaining more and more importance for the turnover of the Italian agri-food industry, remains a minor crop in terms of cultivated hectares. For this reason, the agro-pharmaceutical industry invests little in the search for new synthetic molecules:

there are therefore few authorized active compounds, with the risk of resistance development by the pathogen and the need to apply increasing doses, increasing the risk of residues.

This scenario is surrounded by the ever-increasing needs of consumers towards food production characterized by environmental and social (zero residues of pesticides) sustainability.

In such a complex context, it is essential to seek sustainable and innovative solutions, based on IPM principles (integrated pest management) and focused on prevention, which currently remains the only weapon in the hands of producers to effectively combat the disease.

Further details

Links

[1] mailto:r.reggiani@stuard.it

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