I modelli previsionali per gli insetti
I modelli matematici messi a punto in Emilia-Romagna a partire dal 1990 per i principali fitofagi dannosi alle colture frutticole e che attualmente vengono impiegati nei programmi regionali di produzione integrata e in agricoltura biologica, sono modelli di sviluppo del tipo "a ritardo variabile". Sono in grado di simulare lo sviluppo di una popolazione di insetti descrivendo il passaggio degli individui attraverso le proprie fenofasi (uovo, larva, pupa e adulto) unicamente sulla base delle temperature rilevate in campo.
L'impostazione teorica alla base del modello MRV è stata ripresa dal lavoro di Baumgärtner e Baronio relativo a Lobesia botrana (Baumgärtner e Baronio, 1988), nel quale, per simulare la fenologia dell'insetto, viene impiegato un diagramma di flusso denominato "Blanca" (Baumgärtner e Severini,1987). Il cuore del simulatore è costituito da un modello di sviluppo a ritardo variabile la cui teoria matematica è stata ripresa da Manetsch (1976), mentre l'applicazione ai processi ecologici è stata studiata da Welch et al. (1978) e Gutierrez et al. (1984).
Tale modello riproduce un processo di tipo stocastico in cui i tempi di sviluppo di ogni singolo stadio sono caratterizzati da un valore medio e da una varianza.
Gli individui di una popolazione, infatti, passano attraverso le stesse fasi in tempi diversi a causa della variabilità genetica, microclimatica ecc. Se consideriamo, ad esempio, un gruppo di uova deposte tutte lo stesso giorno e mantenute nelle stesse condizioni di temperatura, non si schiuderanno contemporaneamente ma all'interno di un certo intervallo di tempo. Questo modello, nella pratica, è in grado di descrivere la distribuzione in classi d'età e la variabilità genetica di una popolazione, indicando non solo quando si verifica mediamente un dato evento fenologico, ma la sua intera distribuzione nel tempo.
Come sono stati realizzati
I modelli MRV sono stati realizzati sotto forma di software per personal computer, e ciò che li rende specifici è l’insieme dei parametri biologici tipici di ciascun insetto. Per la determinazione dei parametri biologici in molti casi è stato necessario rilevare, con appositi allevamenti in condizioni controllate, i dati di sviluppo dei diversi stadi dell’insetto in funzione della temperatura. In altri casi sono stati utilizzati dati di sviluppo desunti dalla letteratura. Sulla base di tali dati sono stati determinati i seguenti elementi:
- curve di risposta alla temperatura di tutti gli stadi. Generalmente è stata utilizzata una funzione non lineare (Logan et al., 1976) per gli stadi preimmaginali (uova, larve e pupe) e una funzione lineare per le femmine adulte;
- fecondità media delle femmine in funzione della loro età. Tale parametro è stato espresso in genere dalla funzione di Bieri (Bieri et al., 1983);
- coefficiente H. Rappresenta la variabilità della risposta di ciascuno stadio e determina la natura stocastica dello sviluppo.
Come funzionano
I modelli MRV utilizzano la temperatura come unico dato in ingresso in quanto è il fattore che maggiormente influenza lo sviluppo degli insetti in condizione di non diapausa e in assenza di fattori limitanti. All’inizio dell’anno si considera che la popolazione sia costituita al 100% da individui dello stadio ibernante, che cominciano a svilupparsi non appena la temperatura dell’aria supera, anche solo per qualche ora al giorno, la soglia inferiore di sviluppo. Sulla base dei parametri biologici e delle temperature rilevate viene calcolato lo sviluppo istantaneo dei diversi stadi e, per quello adulto, la fecondità. Allo sviluppo viene applicato un "ritardo" che riproduce la variabilità. Alla fine di ogni giorno viene calcolato, in termini percentuali, il numero di individui presenti in ogni stadio. In particolare, i dati in uscita del modello fenologico sono:
- la percentuale di presenza di uova, larve, pupe e adulti sul totale della generazione;
- la percentuale di uova, larve, pupe e adulti che hanno raggiunto quel determinato stadio.
I modelli sono stati validati sperimentalmente sul territorio della Regione Emilia-Romagna e non se ne conosce pertanto l’affidabilità se applicati in ambienti diversi. Il corretto utilizzo di tali modelli è subordinato allo svolgimento di appropriate verifiche negli ambienti interessati.
Tipo di applicazione: quale utilità
Individuazione del momento più opportuno per eseguire un trattamento o un campionamento: il modello simula l’evoluzione di una popolazione di insetti indipendentemente dal numero di individui presenti in campo in quanto nella sua struttura non sono inseriti elementi di tipo demografico. E' possibile quindi conoscere giorno per giorno la proporzione di individui nei diversi stadi fenologici e la previsione della loro evoluzione nel tempo (compatibilmente con la disponibilità di dati meteorologici previsionali). Tali informazioni permettono di individuare il momento migliore per eseguire un trattamento o un campionamento; per sapere, invece, se l’infestazione ha raggiunto livelli tali da rendere indispensabile l’intervento occorre fare riferimento alle trappole a feromoni o ad altri tipi di campionamenti.
In pratica per impostare la difesa dal fitofago è necessario:
- verificare attraverso rilievi aziendali il superamento della soglia d’intervento
- eseguire la simulazione del modello sulla base dei dati di temperatura della zona interessata.
- considerare i risultati della simulazione e in particolare la presenza (espressa in percentuale) dello stadio sensibile al trattamento.
- valutare il prodotto che si intende utilizzare in base al meccanismo d’azione, grado di efficacia, tempo di carenza ecc.
Individuazione del momento più opportuno per installare le trappole o gli erogatori per l’applicazione della confusione/disorientamento sessuale
Il modello mette in evidenza eventuali anticipi o ritardi dell’inizio del volo degli adulti. Soprattutto negli ultimi anni, temperature particolarmente elevate nei mesi di marzo ed aprile hanno portato ad anticipi dell’inizio volo, rispetto alle annate “normali”, molto rilevanti. In questi casi la previsione del modello permette di programmare l’installazione delle trappole a feromoni con il vantaggio, rispetto all’installazione standard, di ottenere un dato di monitoraggio completo anche nelle annate più anticipate o di evitare eventuali campionamenti “a vuoto” nel caso di “ritardo” della stagione. Nelle aziende in cui viene utilizzato il metodo della confusione o del disorientamento sessuale l’informazione sull’inizio del volo permette l’installazione tempestiva degli erogatori contribuendo notevolmente al successo di questo metodo di difesa.
Attualmente il modello MRV è disponibile per i seguenti fitofagi:
- Pandemis cerasana
- Argyrotaenia pulchellana
- Cydia pomonella
- Cydia molesta
- Cydia funebrana
- Lobesia botrana
- Anarsia lineatella
- Tripidi del pesco
- Cacopsylla pyri
- Scaphoideus titanus (in aggiornamento)
Approfondimenti
Sistema di previsione e avvertimento in Emilia-Romagna (caratteristiche generali)