3 Effetti dell'irrigazione e del tipo di suolo sull'andamento della crescita e
3.3.3 Efficienza d'uso della radiazione (RUE)
Costruendo una regressione lineare tra la biomassa legnosa epigea per pianta (AGWB), misurata ad ogni rilievo distruttivo e l’IPAR accumulato alla stessa data è stato possibile calcolare il RUE, come coefficiente angolare della retta di regressione in g di sostanza secca per MJ.. Il RUE è stato determinato tenendo conto della produzione legnosa per clone, nei due suoli per i tre diversi livelli irrigui, e considerando l’IPAR calcolato per livello irriguo e per tipo suolo (Figura 3.9).
Nell’anno dell’impianto, 2009, ed in quello successivo al primo taglio produttivo, 2011, non si osservano particolari differenza tra i cloni e fra i livelli irrigui, mentre i valori di RUE si differenziano chiaramente con il tipo di suolo, con valori medi nel 2009 pari a 0.45 g MJ-1 e 1.04 g MJ-1 rispettivamente su SF e Fr e valori 0.77 e 1.76 g MJ-1 su SF e Fr nel 2011 (Tabella 3.9). I
1/09 4/09 7/09 10/09 1/10 4/10 7/10 10/10 1/11 4/11 7/11 10/11 1/12 4/12 7/12 10/12 1/13 M J m -2 0 500 1000 1500 2000 M J m -2 0 500 1000 1500 2000 IPAR I0 IPAR I50 IPAR I100 PAR Suolo Fr Suolo SF
valori del RUE negli anni 2010 e 2012, precedenti il taglio produttivo, aumentano sensibilmente, mostrando una maggior efficienza da parte della coltura ad accumulare biomassa legnosa in uno stadio di maturità più avanzato dei fusti e dei polloni.
Negli anni antecedenti il taglio, è stato anche possibile apprezzare le differenze legate non solo al tipo di suolo, ma anche al clone ed al livello irriguo.
Tabella 3.9. Risultati dell’analisi della regressione lineare tra AGWB (biomassa legnosa epigea) e IPAR per la determinazione del RUE come coefficiente angolare a della retta di regressione con intercetta b =0. Per il coefficiente stimato è riportato l’errore standard (se), il t - value ed infine il livello di significatività (Pr(>|t|)). E’ riportato anche’R2 stimato per AGWB e IPAR-
In Fr, nel 2010 sono stati stimati per Monviso valori di RUE progressivamente più elevati al crescere dell’apporto idrico, da 1.84 a 3.07 g MJ-1, mentre in AF2, solo il RUE in I0 (1.64 g MJ-1) è risultato diverso da quello di I50 e I100, pari a 2.25 g MJ-1. Su suolo sabbioso-franco il RUE di Monviso è stato pari a 0.57, 1.86 e 2.15 g MJ-1 rispettivamente in I0, I50 e I100, mentre i valori osservati su AF2 sono stati 0.99, 2.20 e 2.34 g MJ-1 (Figura 3.10).
I livelli di RUE più elevati sono stati osservati nel 2012 su Fr, con AF2 che è risultato superiore
Suolo Clone Irrigazione a se t value Pr(>|t|) R2 a se t value Pr(>|t|) R2
I0 0.86 0.60 1.43 <0.001 0.91 1.65 0.20 8.32 <0.001 0.79 I50 1.06 0.56 1.91 <0.001 0.80 2.25 0.19 11.53 <0.001 0.94 I100 1.36 0.58 2.32 <0.001 0.74 2.25 0.19 11.59 <0.001 0.82 I0 0.72 0.60 1.20 <0.001 0.82 1.84 0.20 9.30 <0.001 0.94 I50 1.18 0.56 2.13 <0.001 0.70 2.20 0.19 11.29 <0.001 0.85 I100 1.09 0.58 1.86 0.001 0.72 3.07 0.19 15.82 <0.001 0.87 I0 0.13 0.95 0.14 <0.001 0.89 0.99 0.41 2.42 <0.001 0.88 I50 0.44 0.72 0.60 <0.001 0.74 2.20 0.20 10.78 <0.001 0.90 I100 0.74 0.50 1.49 <0.001 0.86 2.34 0.19 12.05 <0.001 0.95 I0 0.11 0.95 0.12 0.003 0.68 0.57 0.41 1.39 <0.001 0.60 I50 0.34 0.72 0.47 <0.001 0.92 1.86 0.20 9.13 <0.001 0.94 I100 0.93 0.50 1.88 <0.001 0.84 2.15 0.19 11.07 <0.001 0.92 I0 1.50 0.15 9.94 <0.001 0.96 3.07 0.17 17.90 0.002 0.72 I50 1.84 0.16 11.73 <0.001 0.86 3.66 0.17 21.24 <0.001 0.91 I100 1.88 0.15 12.26 <0.001 0.93 3.65 0.17 21.74 <0.001 0.94 I0 1.61 0.15 10.64 <0.001 0.93 2.34 0.17 13.65 0.002 0.68 I50 1.59 0.16 10.09 <0.001 0.86 2.62 0.17 15.20 <0.001 0.79 I100 2.16 0.15 14.11 <0.001 0.92 3.70 0.17 22.07 <0.001 0.94 I0 0.39 0.19 2.04 <0.001 0.89 1.24 0.22 5.63 <0.001 0.85 I50 0.78 0.15 5.10 <0.001 0.95 1.68 0.18 9.10 0.002 0.72 I100 1.03 0.15 6.67 <0.001 0.94 2.51 0.18 14.19 0.001 0.80 I0 0.46 0.19 2.43 <0.001 0.94 0.14 0.22 0.62 0.243 -0.41 I50 1.09 0.15 7.12 <0.001 0.93 2.35 0.18 12.74 <0.001 0.84 I100 0.90 0.15 5.87 <0.001 0.93 2.12 0.18 11.99 <0.001 0.92 2009 2010 2011 2012 AF2 Mon AF2 Mon AF2 Mon AF2 Mon Fr SF Fr SF
a Monviso in I0 (3 contro 2.3 g MJ-1) e I50 (3.6 contro 2.6 g MJ-1), mentre in I100 i due cloni hanno mostrato lo stesso RUE, circa 3.7 g MJ-1. Su suolo SF AF2 ha mostrato una maggiore adattabilità alla coltivazione in asciutta con valori di RUE pari 1.23 g MJ-1 contro 0.13 g MJ-1 osservato per Monviso. In I50, AF2 (RUE=1.68 g MJ-1) non ha mostrato incrementi significativi rispetto a I0, mentre in I100 è stato stimato un incremento significativo con RUE pari 2.5 g MJ-1. Al contrario in Monviso non sono state rilevate differenze tra I50 e I100, con valore medio di RUE uguale a 2.20 g MJ-1.
Figura 3.10. Valori di RUE stimati per i due cloni di pioppo, Monviso e AF2, in funzione dei livelli di approvvigionamento idrico (I0, I50 e I100) su suolo franco (in alto) e sabbioso-franco (in basso), dal 2009 al 2012 (da sinistra verso destra). Le barre nel grafico rappresentano l’errore standard.
3.4
Discussione e conclusioni
Esperienze di irrigazione su piantagioni di pioppo in SRC hanno mostrato un aumento della produzione proporzionale agli apporti idrici (Deckmyn et al. 2004, Karačić e Weih 2006, Paris et
al. 2013). Questo lavoro vuole evidenziare anche le differenze nell'andamento della biomassa
legnosa nelle varie fasi di crescita in rapporto al turno di ceduazione. I due cloni (AF2 e Monviso) utilizzati nella sperimentazione hanno mostrato un andamento simile: lento e graduale al primo anno (dopo l'impianto, 2009) e accelerato in quelli successivi (2010-2011-2012). La risposta dei due cloni a condizioni di crescita limitanti, come nel caso del suolo sabbioso- franco (SF) in asciutta, si è manifestata in modo chiaro nei due anni successivi alla ceduazione. Come già osservato da Liang
2D Graph 2 2009 I0 I50 I100 R U E ( g M J- 1 ) -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 2D Graph 2 2010 I0 I50 I100 2D Graph 2 2011 I0 I50 I100 2D Graph 2 2012 I0 I50 I100 R U E ( g M J- 1 ) -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 AF2 Monviso Fr SF AF2 Monviso
et al. (2006), in condizioni di siccità, la crescita del pioppo non mostra le caratteristiche
dell'andamento in condizioni di contenuto idrico del suolo ottimali per la specie ma mostra una curva di crescita appiattita dai ridotti incrementi. Nella presente sperimentazione, alle condizioni prima descritte, AF2 sembra rispondere meglio con incrementi maggiori, in particolare nel 2012, senza però raggiungere valori di produzione della biomassa legnosa soddisfacenti e comparabili con gli incrementi riscontrati per i due livelli irrigui (I50 e I100).
Al secondo anno di ogni ciclo produttivo entrambi i cloni hanno presentato elevati tassi di accrescimento giornaliero sia della biomassa legnosa che di quella fogliare per via dell'accelerato sviluppo della pianta, avvantaggiata rispetto all'anno precedente.
L'andamento del PAI (Plant Area Index) nel tempo non ha rispecchiato quello della biomassa fogliare, infatti nel caso del PAI è stata osservata una netta differenziazione fra il primo e il secondo ciclo produttivo, come evidenziato anche da Broeckx et al. (2015), con i valori di PAImax maggiori raggiunti nel 2011 e 2012. Nei due anni successivi alla ceduazione è aumentato il tasso d'incremento del PAI rispetto al primo biennio. Questo conferma l'effetto positivo della ceduazione sullo sviluppo dell'area fogliare e la veloce chiusura della copertura fogliare (Pellis et al. 2004, Tharakan et al. 2008, Broeckx et al. 2015). Casi di riduzione dei valori di LAI dopo la ceduazione, in SRC di pioppo, sono stati osservati solo come effetto dell'attacco di insetti defogliatori (Proe et al. 2002). In questa sperimentazione tali attacchi sono stati tenuti sotto controllo con interventi fitosanitari.
L'evoluzione stagionale dello sviluppo della superficie fogliare riflette la crescita indeterminata del pioppo come confermato da alcuni autori (Ceulemans et al. 1996, Fisher et al. 2013b), infatti il LAImax viene raggiunto poco prima della fine della stagione vegetativa (Howe et al. 2000). Un simile andamento stagionale dello sviluppo del LAI è stato osservato anche su specie erbacee poliennali da biomassa, come il panico (Albaugh et al. 2012). Nella presente sperimentazione, al primo ciclo biennale i valori massimi di PAI sono stati raggiunti alla fine dell'estate (settembre), mentre al secondo ciclo produttivo il PAI max è stato raggiunt in anticipo a luglio-agosto.
La differente risposta delle piante nei due suoli ai diversi livelli di approvvigionamento idrico è stata osservata sia nell'andamento del PAI che per quello del ƒIPAR espresso in funzione dei GDD. Su suolo sabbioso-franco in asciutta, sono stati rilevati valori particolarmente bassi per entrambi i parametri, dato fortemente accentuato nel 2010, rispetto ai livelli irrigui sullo stesso tipo di suolo. Ceulemans et al. (1996) osservano che i diversi genotipi si differenziano significativamente nella loro capacità di mantenere un determinato valore di LAI su tipi di suolo diversi con diverse caratteristiche di disponibilità di nutrienti e d'acqua. In questa sperimentazione abbiamo osservato come i due cloni non risultino significativamente diversi nei valori di PAImax, ad eccezione del
primo anno (2009). Questo parametro è risultato fortemente influenzato dal livello di apporto irriguo e dall'interazione suolo x irrigazione al primo ciclo produttivo, e dal secondo ciclo lo è stato anche dal fattore suolo.
Il RUE risulta determinante per la produzione di biomassa legnosa nei cloni di pioppo ad elevati livelli di competizione, come nelle SRC. I valori di RUE riportati da Ceulemans et al. (1996) per il pioppo in SRC sono molto diversi fra loro: si va da valori maggiori di 3 g MJ-1 in una impianto sperimentale in Scozia a 1.4 g MJ-1 per una prova irrigata e concimata di pioppo in USA. Nel presente lavoro sono stati osservati valori di RUE che vanno da 0.12 g MJ-1 al primo anno su suolo sabbioso (in asciutta) fino a raggiungere i valori massimi di 3.70 g MJ-1 per Monviso su suolo franco (nei due livelli irrigui). Valori molto più bassi vengono riportati da Broeckx et al. (2015), da 0.28 a 0.76 g MJ-1 nel primo ciclo produttivo e da 0.21 a 0.45 g MJ-1 nel secondo, in una prova sperimentale condotta in Belgio con densità d'impianto e turno di ceduazione comparabili a quelle del presente studio. Occorre tener presente però che in quel caso non erano previste né concimazioni né irrigazione. Gli autori ritengono che le principali cause del decremento dei valori di RUE fra il primo e il secondo ciclo biennale siano state le condizioni climatiche dell'anno 2011 che hanno portato ad un limitato sviluppo delle superficie fogliare (Broeckx et al. 2013). L'effetto negativo del deficit idrico, su suolo sabbioso, sui valori di RUE è apparso evidente anche in questa sperimentazione.
In questo lavoro i valori di RUE sono risultati più alti al secondo anno di ogni ciclo produttivo, rispecchiando l'andamento della biomassa legnosa epigea per pianta (AGWB), confermando così la maggiore efficienza da parte della coltura in uno stadio più avanzato dei fusti e dei polloni. I minori valori di RUE del 2011 potrebbero esser stati accentuati dalle ridotte precipitazioni a partire dall'aprile 2011, primavera successiva alla ceduazione.
Il RUE infatti è molto sensibile alle variabili ambientali che influiscono sul rapporto tra fotosintesi e respirazione: luce, temperatura, disponibilità acqua nel suolo, umidità (Tharakan et al. 2008). Notevoli variazioni stagionali dei principali parametri fotosintetici sono riportate per specie caducifoglie, ed in particolare in ambiente mediterraneo in relazione alla disponibilità idrica (Xu e Baldocchi 2003, Limousin et al. 2010, Misson et al. 2010, Broeckx et al. 2014b). Nella presente sperimentazione i maggiori valori di RUE sono stati raggiunti su suolo franco all'ultimo anno (2012) da entrambi i cloni. Su suolo Fr i valori di RUE sono risultati sempre più alti, nei quattro anni d'indagine, di quelli osservati su terreno sabbioso-franco. Al secondo anno di ogni ciclo produttivo sono emerse le differenze fra i due cloni, in particolare su suolo franco, e la diversa efficienza d'uso della radiazione in funzione del livello di approvvigionamento idrico. Nel 2010 e nel 2012 il clone Monviso ha presentato valori di RUE crescenti all'aumentare della disponibilità
idrica, mentre AF2 ha raggiunto i valori massimi con il livello irriguo I50, stabilizzandosi con I100. I valori di RUE osservati in questa prova sperimentale risultano però più bassi se paragonati a quelli osservati per alcune colture poliennali da energia: 5.74 g MJ-1 per la canna comune (Ceotto et
al. 2013), 4.4 g MJ-1 per il panico (Kinirity et al. 1999) e 4.1 g MJ-1per miscanto (Heaton et al. 2008), anche se altri autori osservano sulle stesse colture valori di RUE più bassi, , 0.8 g MJ-1 per miscanto, 1.2 g MJ-1 per il panico e 2.02 g MJ-1 per canna comune (Cosentino et al. 2007, Heaton et
al. 2008, Nassi o Di Nasso et al. 2011a).
In sintesi, AF2 e Monviso sembrano avere interessanti potenzialità produttive grazie alla elevata efficienza d'uso della radiazione, in particolare quando allevati in condizioni ottimali dal punto di vista edafico anche in assenza di irrigazione. Su suolo sabbioso-franco i due cloni raggiungono valori di RUE fra gli 1.5 e 2.5 g MJ-1, solo se supportati dall'irrigazione.
In generale la ceduazione porta ad una maggiore produzione in termini di biomassa legnosa e di efficienza d'uso della radiazione, come si evince anche dal maggior accumulo di IPAR osservato negli anni 2011 e 2012, in tutte le condizioni di suolo e di approvvigionamento idrico.