project - EIP-AGRI Operational Group

OZOPLUSGRAPE_Integrated use of ozonized water for a sustainable vine protection
OZOPLUSGRAPE_Applicazione integrata di acqua ozonizzata per una difesa sostenibile della vite

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Completed | 2019 - 2021 Italy
Completed | 2019 - 2021 Italy
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Objectives

In the cultivation of vines we want to reduce the use of pesticides, in compliance with the directive 2009/128 / EC. The project aims to replace synthetic products with the use of ozonated water, to exploit the broad spectrum ozone germicidal activity without leaving residues. The ability to evaporate quickly is perhaps the reason for the short duration. The protective effect of ozone and chitosan (admitted in organic viticulture) will be studied for a direct action against fungi by means of equipment (prototype), to also constitute a physical barrier against their recolonization The results will be evaluated against two vine pathogens, namely B. cinerea and P. viticola.

Objectives

In Viticoltura si vuole ridurre l’utilizzo dei fitofarmaci, nel rispetto della la direttiva 2009/128/CE. Il progetto vuole rimpiazzare i prodotti di sintesi con l’utilizzo di acqua ozonizzata, per sfruttare l'attività germicida ad ampio spettro dell'ozono senza lasciare residui. La capacità di evaporare rapidamente è forse la ragione della breve durata. Si studierà l’effetto protettivo dell’ozono e del chitosano (ammesso in viticoltura bio) per un’azione diretta contro i funghi mediante l'utilizzo doi un prototipo, per costituire  una barriera fisica contro la loro ricolonizzazione. Si valuteranno i risultati contro di due patogeni della vite, cioè Botrytis cinerea e Plasmopara viticola.

Activities

Before the field activities, the vineyards identified by LP, of which all the PPs will participate, will be checked to evaluate the parcels insured for the treatments. in time, any corrective strategies to be applied. The DAFNAE shares the results and news during the meetings with the PPs. After the first year, following the first results of the vineyard and cellar activity in the other, it will be possible to start with the dissemination activities. Towards the end of the second year there will be a specific event to disseminate the results open to the public.

Activities

Prima delle attività in campo, si controlleranno i vigneti individuati da LP, cui parteciperanno tutti i PP, per valutare le parcelle destinate ai trattamenti.Dall’inizio dei trattamenti in poi, verranno organizzati degli incontri bimestrali tra tutti i PP per condivideree decidere di volta in volta le eventuali strategie correttive da applicare. Il DAFNAE condivide con i PP i risultati e le presentazioni in occasione degli incontri.Dopo il primo anno, a seguito dei primi risultati dell’attività di vigneto e in cantina nell’altro, sarà possibile partire con le attività di disseminazione. Al termine del secondo anno si efffetuerà un evento targhet di divulgazione dei risultati aperto al tutti.

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014IT06RDRP014 Italy - Rural Development Programme (Regional) - Veneto
Ort
Main geographical location
Treviso
Other geographical location
Venezia, Padova

€ 219000

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

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6 Practice Abstracts

Conclusion

The data shown showed that ozonated water, at least with the application methods used in this project, is not able to protect the vineyard. On the contrary, chitosan has shown a double effect, both inducing the plant’s defenses, but above all acting directly on moulds and other microorganisms present in the vineyard. This certainly contributes to the defense of the plant, but phytopathological surveys have shown that this protection, alone, is not enough, at least in the case of very high fungal pressures.

However, given its action, chitosan is a product that could be used in synergy with other active ingredients in an integrated defense to reduce the use of traditional chemicals. Moreover, chitosan is a basic substance that does not foresee a lack of time, so it could also be used in prevendemmia with the aim of bringing a less contaminated grape to the winery, and thus also allowing a reduction in the use of sulfur dioxide.

Conclusioni

I dati mostrati hanno evidenziato come l’acqua ozonizzata, almeno con le modalità di applicazione utilizzate in questo progetto, non sia in grado di proteggere il vigneto. Al contrario, il chitosano ha mostrato un doppio effetto, sia inducendo le difese della pianta, ma soprattutto agendo direttamente su muffe e altri microrganismi presenti in vigneto. Questo certamente contribuisce alla difesa della pianta, ma i rilievi fitopatologici hanno dimostrato che questa protezione, da sola, non è sufficiente, almeno in caso di pressioni fungine molto elevate.

Tuttavia, vista la sua azione, il chitosano è un prodotto che si potrebbe utilizzare in sinergia con altri principi attivi in un’ottica di difesa integrata per ridurre l’utilizzo dei prodotti chimici tradizionali. Inoltre, il chitosano è una sostanza di base che non prevede tempi di carenza, per cui potrebbe essere utilizzato anche in prevendemmia con l’obiettivo di portare in cantina un’uva meno contaminata, e permettere così anche una riduzione nell’utilizzo della anidride solforosa.

Results 2

Effect on micro-organisms

The data shown so far have shown a poor effectiveness of treatment with ozonated water, but a significant effect of treatment with chitosan. The simple visual surveys cannot explain, however, whether the chitosan has a direct action against pathogens or whether it acts indirectly, activating the resistance mechanisms of the plant, as suggested by the literature data.

For this reason, samples were taken on clusters (when the cluster was closed). An analysis was carried out on the bunches to evaluate the population present on the surface by means of a plate count with selective media. The results confirmed that ozonated water did not have much effect on the microbial population, indeed it even worsened the situation in some cases, while chitosan, both alone and in combination, had a very significant effect. It should be noted that the data in the graphs are shown in logarithmic scale, to better understand the effect of the treatment an image of the plates is shown.

Risultati 2

Effetto sui microrganismi

I dati fin qui mostrati hanno evidenziato una scarsa efficacia del trattamento con acqua ozonizzata, ma un effetto significativo del trattamento con chitosano. I semplici rilievi visivi non riescono a spiegare, però, se il chitosano abbia un’azione diretta contro i patogeni o se agisca per via indiretta, attivando i meccanismi di resistenza della pianta, come suggerito dai dati di letteratura.

Per questo sono stati eseguiti dei campionamenti su grappoli (al momento della chiusura del grappolo). Sui grappoli è stata eseguita un’analisi per valutare la popolazione presente sulla superficie mediante conta in piastra con terreni selettivi. I risultati hanno confermato che l’acqua ozonizzata non ha avuto molto effetto sulla popolazione microbica, anzi ha addirittura peggiorato la situazione in alcuni casi, mentre il chitosano, sia da solo che in combinazione, ha avuto un effetto molto significativo. È opportuno sottolineare che i dati nei grafici sono esposti in scala logaritmica, per capire meglio l’effetto del trattamento è riportata un’immagine delle piastre.

Results

Effect of treatments on Downy mildew

During the growing season 2020, the leaves and bunches of Pinot Grigio were surveyed, recording the presence of pathogens on the basis of a classification in 7 levels. The disease pressure with the advance of the season was very high to be difficult to control even with the company treatments

On Pinot Grigio the thesis with water ozonated alone and in combination with chitosan showed even higher levels of downy mildew than the untreated. The chitosan allowed a protection of 36% until July 7, to drop to 20% with the advance of the season.

Ozone alone did not show any positive effects on the bunches, while chitosan allowed 66% protection compared to untreated.

Risultati

Effetto dei trattamenti su Peronospora

Durante la stagione vegetativa 2020 sono stati eseguiti dei rilievi sulle foglie e sui grappoli di Pinot grigio, registrando la presenza dei patogeni sul la base di una classificazione in 7 livelli. La pressione di malattia con l’avanzare della stagione è stata molto elevata da essere difficilmente controllabile anche con i trattamenti aziendali

Su Pinot grigio le tesi con acqua ozonizzata da sola e in combinazione con il chitosano hanno mostrato livelli di peronospora addirittura maggiori rispetto al non trattato. Il chitosano ha permesso una protezione del 36% fino al 7 luglio, per scendere al 20% con l’avanzare della stagione.

Anche sui grappoli l’ozono da solo non ha mostrato effetti positivi, mentre il chitosano ha permesso una protezione del 66% rispetto al non trattato.

Integrated application of ozonated and chitosan water in the vineyard for sustainable pathogen management

There are many alternatives to pesticides on the market, but they do not always give acceptable results in economic and quality terms. One of these alternatives is the use in the vineyard of ozone (in the form of ozonated water), a molecule with high antimicrobial activity and broad spectrum "enviromental frendly" as it does not produce by-products harmful to human health and the environment. The high volatility of the molecule is also due to its limited effect over time, so that the environment "sanitized" by ozone can be rapidly recolonized by pathogenic fungi.

The objective of the OZOPLUS GRAPE project was to extend the effectiveness of ozone treatment (applied with a prototype that produces "inline" ozonated water), by combining in the vineyard with chitosan, a natural polysaccharide already known for its properties as a resistance inducer in plants. The use of a high molecular weight chitosan, therefore with an ability to form a film on the leaves after treatment, should also constitute a mechanical barrier against further recolonization by fungi, with an extension of the protective effect of ozone itself.

Applicazione integrata di acqua ozonizzata e chitosano in vigneto per una gestione sostenibile dei patogeni

Le alternative ai fitofarmaci proposte sul mercato sono numerose ma non sempre danno risultati accettabili in termini economici e qualitativi. Una di queste alternative è l’utilizzo in vigneto dell’ozono (sotto forma di acqua ozonizzata), una molecola ad elevata attività antimicrobica ad ampio spettro ed “enviromental frendly” in quanto non produce sottoprodotti nocivi per la salute umana e l’ambiente. La elevata volatilità della molecola è anche causa del suo limitato effetto nel tempo, per cui l’ambiente “sanitizzato” dall’ozono può essere rapidamente ricolonizzato dai funghi patogeni.

L’obiettivo del progetto OZOPLUS GRAPE era quello di prolungare l’efficacia del trattamento con ozono (applicato con un prototipo che produce acqua ozonizzata “in linea”), mediante la combinazione in vigneto con chitosano, un polisaccaride naturale già noto per le sue proprietà come induttore di resistenza nelle piante. L’utilizzo di un chitosano ad alto peso molecolare, quindi con una capacità di formare un film sulle foglie dopo il trattamento, dovrebbe andare a costituire anche una barriera meccanica contro l’ulteriore ricolonizzazione da parte dei funghi, con un prolungamento dell’effetto protettivo dell’ozono stesso.

The results of the first year (weekly application of ozonized water and chitosan performed in June and July 2019 on two different vineyards, one of Glera and one of Pinot gris) showed that ozonized water alone, at least in the conditions used in this experiment, is not able to  protect leaves and clusters from Plasmopara viticola. This is probably due to the high instability and consequent short-term activity of ozone. In fact, the analysis of microorganism population on the surface of grapes after the treatments revealed only a small reduction of bacteria (when compared with control samples), and this effect was lost 24h after the ozone application. In addition, no effects on yeasts or moulds were noticed.

The combination of ozonized water with chitosan showed a protection ranging from 50 to 80% depending on the attack severity. This effect was comparable to that obtained with chitosan alone, confirming on one hand the ability of this natural polymer to partially protect the plants against the pathogens, and on the other hand the inefficacy of ozonized water.

The level of protection obtained with chitosan alone was considered not high enough to be a solution economically acceptable by producers, for this reason further experiments will be necessary to improve at least the application of the ozonized water.

I risultati del primo anno di sperimentazione (con trattamenti settimanali di acqua ozonizzata e chitosano condotti nei mesi di giugno e luglio 2019 su un vigneto di Glera e di Pinot grigio) hanno mostrato una inefficacia dell’ozono, almeno nelle condizioni applicative utilizzate, per il controllo in campo della peronospora della vite, probabilmente a causa della sua elevata instabilità e la conseguente brevissima durata della sua azione antimicrobica. In entrambi i vigneti infatti l’acqua ozonizzata da sola non ha avuto nessun effetto nel controllo delle infezioni di peronospora. L’analisi della popolazione microbica del grappolo ha mostrato solo una discreta azione battericida sui grappoli, limitata alle prime 24 h dopo il trattamento, e un effetto scarso o quasi nullo nei confronti di lieviti e funghi.

Il trattamento combinato con il chitosano ha fornito una protezione media contro la peronospora, variabile dal 50 al 80% a seconda della pressione di malattia, paragonabile a quella ottenuta con il trattamento effettuato con il chitosano da solo. Questi risultati confermano le buone qualità di difesa del chitosano, che però da solo non garantisce una protezione economicamente accettabile.

The expected result of the present project is to achieve a sustainable way to protect grapevine against pathogenic fungi such as Botrytis cinerea and Plasmopara viticola. This result could be obtained combining treatment of ozonized water with that of chitosan, using a spraying machine specifically modified for this purpose. Ozone is believed to have broad-spectrum germicidal properties and at the same time evaporates rapidly without leaving residues. This latter aspect can be responsible for the short-term protective effect of this kind of treatment. The subsequent application of chitosan, which, in addition to its ability to induce resistance in plants, shows also filming properties able to retard physically the recolonization of fungi, is proposed here as a way to extend the protective effect of ozonized water.

The final result will be a reduction of the total use of pesticides in viticulture.

The companies already involved in the cooperative and in the consortia partner of this project will be the first to take advantage of this innovation, but the possibility to rent the spraying machine and the relative low cost of chitosan will make this technology easily accessible to all the other companies operating in the same sector.

Con questo progetto ci si aspetta di arrivare a raggiungere una protezione sostenibile della vite da funghi patogeni come Botrite e Peronospora. Questo risultato si potrebbe ottenere grazie alla combinazione di trattamenti con acqua ozonizzata e chitosano, mediante l’utilizzo di una macchina irroratrice specificamente adattata per questo scopo. L’ozono è noto per avere un ampio spettro di attività antibatterica e antifungina e allo stesso tempo evapora velocemente senza lasciare residui chimici. Questo ultimo aspetto è molto probabilmente responsabile della mancanza di un suo effetto protettivo a lungo termine. La successiva applicazione del chitosano, che oltre ad essere un induttore di resistenza ha anche delle proprietà filmanti che possono ritardare per via meccanica la ricolonizzazione dei funghi, potrebbe essere effettivamente un modo per prolungare l’effetto protettivo dell’ozono.

Il risultato finale sarebbe una maggiore salvaguardia dell’ambiente data dall’utilizzo di prodotti ad impatto zero.

Le imprese aderenti alla cooperativa ed ai consorzi coinvolti nel progetto saranno le prime a poter beneficiare di questa innovazione, ma la possibilità di lavorare con la macchina in contoterzismo ed il costo contenuto del chitosano renderanno la tecnologia accessibile anche a tutte le altre aziende del settore.

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Contacts

Project coordinator

  • VITICOLTORI VENETO ORIENTALE AZIENDE AGRICOLE SRL,

    Project coordinator

Project partners

  • CREA Viticoltura ed Enologia

    Project partner

  • Consorzio Volontario per la Tutela dei VINI DOC delle VENEZIE

    Project partner

  • Consorzio di tutela della denominazione di Origine Prosecco

    Project partner

  • Department of Agronomy Food Natural resources Animals and Environment (DAFNAE)

    Project partner

  • INOGAN ITALIA SRL

    Project partner