Figura 4.25 Mappa termica dell’area in studio Figura 4.26 Mappa del CWSI dell’area in studio La temperatura media (°C) della chioma degli alberi in T1 e T4 è pari rispettivamente a 35.4°C (±0.24) e 36.1°C (±0.18). La temperatura media dell’aria misurata durante l’acquisizione termica era di 33.3 °C,
109
pertanto il ΔT in T1 e T4 risulta essere pari a 2.1°C (±0.24) e 2.8°C (±0.18). Il valore medio dell’indice di stress idrico colturale CSWI in T1 è 0.32 (±0.06), in T4 è pari a 0.50 (±0.04).
I risultati relativi all’adozione delle tecniche di proximal sensing evidenziano il buon accordo tra il grado di deficit idrico applicato nei due trattamenti in studio e gli effetti legati allo stress idrico, con valori di temperatura della chioma della vegetazione e dell’indice CWSI superiori nel trattamento T4 rispetto al controllo T1.
110
111
5. DISCUSSIONI
I risultati ottenuti in questo studio incoraggiano l'adozione di criteri di irrigazione deficitaria per colture mediterranee di alto valore, come gli aranceti, particolarmente sensibili al verificarsi di scenari di cambiamento climatico. I risultati confermano quanto ottenuto da Consoli et al. (2014), Stagno et al. (2015) e Consoli et al. (2017) nella stessa area di studio, ma rispetto alle precedenti ricerche, in questo studio, vengono introdotte nuove osservazioni e si identificano nuove possibilità nella gestione delle strategie di irrigazione deficitaria, al fine di ridurre al minimo gli effetti negativi di deficit idrici severi (cioè il
50% di ETc in T4).
Il primo risultato interessante ottenuto in questo studio riguarda il mantenimento della fertilità del suolo anche nei trattamenti irrigui caratterizzati da deficit severo, come già dimostrato in Farooq et al. (2009). Il trattamento PRD (T4) mostra una sostanza organica totale in equilibrio e un buon tenore di carbonio organico, tutti elementi a vantaggio di una buona produzione e di una buona qualità dei frutti. Diversi studi hanno, infatti, dimostrato che anche in condizioni di deficit idrico severo, irrigazioni frequenti o il monitoraggio della bagnatura alternata degli apparati radicali (nel caso di PRD), consente di compensare i potenziali effetti negativi sul suolo (Austin et al., 2004; Borken et Matzner, 2009).
Il secondo risultato riguarda i metodi di irrigazione, vale a dire l'irrigazione a goccia superficiale rispetto all'irrigazione a goccia sub-superficiale (nel caso studio: T1 rispetto a T2). Il trattamento SDI (T2), eliminando circa il 25% delle perdite d'acqua per evaporazione, consente di ottenere risultati fisiologici, produttivi, qualitativi abbastanza simili a T1; le piante in T1 e T2, come suggerito da Consoli
112 et al. (2014; 2017) e García-Tejero et al. (2011), si comportano in modo simile durante il monitoraggio. Il terzo aspetto dello studio riguarda la risposta fisiologica (Ψstem, conduttanza stomatica, stomi aperti o chiusi) dell’agrumeto irrigato in condizioni deficitarie. Gli indicatori fisiologici sono quelli più sensibili in questo tipo di studi, la risposta alle condizioni di deficit è rapida e mostra coerenza tra potenziale xilematico e conduttanza stomatica. Nel
caso studio analizzato, i valori più bassi di Ψstem, pari a circa -1,8 MPa,
sono stati registrati nella tesi T4 a metà della stagione irrigua.
Generalmente, i valori di Ψstem e gs ottenuti sono coerenti con condizioni
di stress idrico moderato, come confermato da diversi studi (Ortuño et al., 2006; Capra et al., 2013; Damour et al., 2010; Consoli et al., 2017).
La sincronizzazione della resistenza stomatica e dello Ψstem può
verificarsi a causa di una risposta di feedback negativo idroattiva, che implica una risposta mediata biochimica (ad es. Prolina) e ormonale (ad es. ABA) delle cellule di guardia alle perturbazioni del potenziale idrico
fogliare (Steppe et al., 2006). Nel nostro caso, le variazioni di Ψstem non
sono associate all'accumulo di prolina, suggerendo l'ipotesi di un accumulo fisiologico di questo osmolite, come confermato dalla letteratura (Hanson et al 1994, Ben Hassine et al., 2008 Parida et al., 2008; Hayano-Kanashiro et al., 2009; Mattioli et al., 2009). Alcuni autori hanno evidenziato che l'accumulo di prolina può verificarsi in condizioni fisiologiche legate alla crescita del frutto, poiché una quantità significativa di questo amminoacido aumenta la sua concentrazione negli organi riproduttivi di diverse specie vegetali non stressate (Mattioli et al., 2009; Chiang et Dandekar, 1995; Schwacke et al., 1999), come è risultato anche nel nostro studio per i trattamenti T1 e T2 nel DOY 272.
113
Il quarto aspetto interessante riguarda i contenuti di ABA individuati nelle foglie dei diversi trattamenti irrigui. Generalmente, in condizioni sperimentali di pieno campo, come nel nostro caso di studio, numerose condizioni di stress abiotico si verificano simultaneamente, producendo una risposta vegetativa unica. Ad esempio, come suggerito da Zandalinas et al. (2016), mentre lo stress idrico potrebbe indurre accumulo di ABA nei tessuti di agrumi, lo stress termico può inibire notevolmente l'accumulo di ABA, così le foglie di agrumi possono subire programmi sostanzialmente diversi che regolano l'omeostasi dell'ABA. In condizioni di stress idrico, il pH apoplastico aumenta con conseguente maggiore ritenzione di ABA, fungendo da segnale per ridurre la traspirazione nelle foglie (Finkelstein, 2013). I livelli di ABA liberi endogeni sono regolati attraverso l'azione coordinata di biosintesi, catabolismo e coniugazione che produce principalmente ABA-GE che è considerata una delle principali forme inattive di ABA (Hartung et al., 2002; Finkelstein, 2013). Romero et al. (2012), hanno scoperto che in Citrus sinensis L. Osbeck le risposte a una moderata disidratazione con deficit di ABA includono sia geni ABA-GE che ABA-free. Secondo quando riportato da Romero et al. (2012), i nostri risultati potrebbero supportare l'ipotesi che negli aranceti in studio il coinvolgimento di geni privi di ABA può regolare la risposta alle diverse condizioni di stress climatico. Inoltre, i nostri risultati hanno mostrato che tutti i trattamenti di DI investigati, se confrontati con il controllo, non inducono alcuna segnalazione di accumulo di ABA, a meno del trattamento PRD (T4). L'effetto di questo aumento dei livelli di ABA in T4, ipoteticamente, potrebbe innescare una successiva risposta adattiva, come suggerito da Romero et al. (2012). Infatti, alla fine di settembre, la pianta ripristina la riserva ABA-GE, rendendola disponibile.
114
Studi recenti indicano che il prolungamento dei cicli di essiccazione del suolo durante il trattamento PRD alternato espone una maggiore porzione dell’apparato radicale a condizioni di essiccazione, aumentando l'accumulo di ABA nel sistema radice-foglia e migliorando la resa e la qualità delle produzioni (Pérez-Pérez et al., 2018).
115
6. CONCLUSIONI
La sfida per l'agricoltura nel prossimo futuro sarà quella di combinare un uso più efficiente delle risorse idriche disponibili con una maggiore resilienza dei sistemi di produzione. In quest'ottica, lo studio qui presentato ha valutato la fattibilità dell'applicazione di condizioni di deficit idrico moderato/severo a sistemi colturali di alto valore, come gli aranceti, in condizioni climatiche mediterranee. Le principali conclusioni che si possono trarre sono le seguenti:
• le strategie di irrigazione deficitaria (RDI e PRD) non hanno
alterato la fertilità del suolo, non compromettendo l'assorbimento di sostanze nutritive da parte delle piante;
• la sub-surface drip irrigation (SDI) si comporta in modo simile al
sistema di micro-irrigazione superficiale in termini di risposta fisiologica e produttiva delle piante, consentendo al contempo di ridurre le perdite idriche per evaporazione dal suolo;
• la risposta fisiologica alle condizioni di stress idrico non ha
mostrato particolari differenze tra i diversi trattamenti di irrigazione, non inducendo effetti dannosi sulle caratteristiche della produzione agricola nemmeno nel caso di utilizzo della strategie di deficit idrico severo PRD;
• l'accumulo di prolina nelle foglie degli alberi monitorati non è
correlato alle condizioni di deficit idrico, piuttosto la prolina ha raggiunto i valori più alti nei trattamenti ben irrigati T1 e T2;
• i livelli di ABA nelle foglie sono stati piuttosto costanti in tutti i
trattamenti, tranne in T4 (PRD) nel mese di settembre; questo dato potrebbe produrre una risposta tardiva di tipo adattivo in termini produttivi;
• le tecniche ERT hanno permesso di identificare le percentuali del
116
tale percentuale è strettamente correlata alla produzione di ABA libero nelle foglie del trattamento PRD.
In conclusione, i risultati delle ricerche riportate nel presente volume attestano una risposta adattiva degli agrumi a condizioni di deficit idrico anche severe, con particolare riguardo all’adozione del trattamento di Partial Root-Zone Drying (PRD), il quale consente un risparmio idrico complessivo superiore al 40% nel corso della stagione irrigua. L’adozione di tecniche di irrigazione deficitaria diviene efficace se integrata con l’utilizzo di metodi di micro-irrigazione a goccia sub-superficiale, che consentono di incrementare l’efficienza d’uso dell’acqua da parte delle colture. Il monitoraggio fisiologico delle piante irrigate in stress è indispensabile, tra gli indicatori il potenziale xilematico fornisce la risposta più plausibile allo stress idrico indotto. Di particolare interesse la relazione individuata tra l’esposizione degli apparati radicale a condizioni di essiccazione alternata (PRD), l’incremento di ABA fogliare e la riduzione del tasso di traspirazione.
Promettente appare l’uso di tecniche di proximal sensing per il monitoraggio dello stato termico delle colture in stress e l’individuazione di indicatori basati sul delta termico tra temperatura dell’aria e temperatura della canopy.
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