Paolo Zucchi1*, Paolo Martinatti2, Claudio Ioriatti 1
1 Centro Trasferimento Tecnologico – Fondazione Edmund Mach IASMA – via E. Mach, 1 San Michele all'Adige (TN) 38010 2 Centro Ricerca e Innovazione – Fondazione Edmund Mach IASMA – via E. Mach, 1 San Michele all'Adige (TN) 38010
*[email protected] Abstract
Thermal summation and phenology are correlated by indexing thermic intervals defined by structural plant growth stages, usually at a macroscopic level. Mobile strawberry orchard technique was used to follow the time-course of the floral differentiation process at a microscopic level, as it allows to combine diverse thermal conditions taking advantage of different climatic environments. During the trial, the temperature was monitored, while transplant date and plant kind were tested in order to determine potential agronomical influences on the differentiation process. The result is an interpolation curve, which associates the thermal summation, expressed in GDH 4.5-28 (Growing Degree Hours), with the morphogenesis of the primary inflorescence first flower of strawberry plants cv. Elsanta. The model allows not only to retrace the flower differentiation process till initiation stage, useful for studying the induction process, but also to calculate the differentiation stage in function of the temperatures without using a destructive technique, such as flower mapping.
Parole chiave: Fragola unifera, GDH (Growing Degree Hours), iniziazione a fiore, flower mapping. Keywords: Junebearing strawberry, GDH (Growing Degree Hours), flower initiation, flower mapping. Introduzione
La correlazione fra sommatorie termiche e fenologia si ottiene attraverso l’indicizzazione di intervalli termici compresi fra le fasi ricorrenti nel ciclo vitale delle piante, solitamente a livello macroscopico.
Valutando lo sviluppo dei meristemi, è possibile seguire, a livello microscopico, la fenologia della differenziazione a fiore delle piante. Per la sua rilevanza fisiologica, numerosi sono gli studi che trattano l’argomento (Halevy, 1985), ma rare sono le correlazioni con parametri meteorologici, come ad esempio è stato realizzato per il fico d’india da Aounallah et al. (2009).
Nella coltura di fragola (Fragaria x ananassa Duch.), il decorso del processo di differenziazione a fiore è anche di notevole importanza applicativa al fine di un corretto utilizzo delle piante (Savini et al., 2007). Tecniche distruttive d’analisi permettono di ricostruire l’architettura fiorale delle piante (flower mapping), allo scopo di conoscere la potenzialità produttiva e la qualità delle piante (Savini et al., 2009).
Con il presente lavoro ci si è prefissi di costruire un modello fenologico della differenziazione a fiore per la fragola.
Materiali e Metodi
La sperimentazione ha sfruttato la tecnica della mobilità dell’impianto di fragola fuori suolo (Zucchi et al., 2012) per ricreare, in condizioni colturali ordinarie, diverse situazioni termiche avvalendosi di ambienti climatici differenti. Su due cicli biennali (2010-11 e 2011-12) è stato seguito a
livello microscopico l’andamento temporale della crescita degli organi fiorali durante la fase di differenziazione a fiore di piante di fragola unifera cv Elsanta. Al fine di valutare eventuali influenze agronomiche, durante il primo ciclo si è analizzato, in aggiunta all’effetto di 4 date di trasferimento (A-D e O non trasferite), quello di 3 date di trapianto. Nel corso del secondo ciclo si sono invece indagate 3 date di trasferimento (B-D e O non trasferite) e l’influenza di 3 tipi di pianta.
Lo stadio di differenziazione a fiore di ogni campionamento è stato ricavato come media della media dello stadio delle prime due corone di 10 piante. Il meristema/fiore primario della infiorescenza primaria è stato valutato utilizzando un ampliamento della scala proposta da Taylor et al. (1997) che va dallo stadio 1 (iniziazione a fiore) al 12 (fiore completamente formato), posto 0 l’apice vegetativo.
Lo morfogenesi è stata analizzata mediante la sommatoria termica basata sulle GDH (Growing Degree Hours) 4,5-28, modifica lineare di un modello proposto da Anderson and Richardson (1987). Il modello è stato adattato alla fragola usando una temperatura minima cardinale di 4,5°C ed una massima cardinale di 28°C. La relazione finale è:
GDH = Σ TmdH - 4,5
dove TmdH è la temperatura media oraria con 4,5°C ≤ TmdH ≤ 28°C, e il punto zero della sommatoria in GDH è lo stadio 1 della scala, perciò fissato come valore dell’intercetta delle curve di regressione usate. L’iniziazione a fiore è stata ricavata dall’interpolazione lineare tra i giorni in cui è stato misurato uno stadio precedente e uno successivo.
Le prestazioni del modello fenologico sono state espresse nei termini degli indicatori statistici Errore Assoluto Medio (MAE) (Willmott and Matsuura, 2005), Coefficiente di Massa Residua (CRM), Efficienza della Modellazione (EF) (Loague and Green, 1991) e R2.
Risultati e Discussione
Entrambe le variabili agronomiche utilizzate, data di trapianto e tipologia di pianta, hanno influenzato il momento di iniziazione a fiore, con valori anche notevolmente differenti fra le tesi. Questa diversità iniziale non si ripercuote sull’andamento delle curve di differenziazione di queste variabili, espresse in funzione delle GDH. Tali curve non vengono influenzate nemmeno dagli spostamenti delle piante nei diversi ambienti (Fig. 1). Solamente la tesi non trasferita (O) si discosta dalle altre: ciò è imputabile al fatto che il massimo valore accumulato in GDH è antecedente al punto in cui si avverte il cambiamento di pendenza delle altre curve (8000 GDH). Se ne evince pertanto che il processo segue un andamento univoco determinato dalle condizioni climatiche, principalmente termiche. Unendo tutti i dati in un’unica serie si ottiene la curva di interpolazione descritta dall’equazione:
MFS= -6,16·10-8 GDH2 + 1,4343·10-3 GDH + 1
dove MFS rappresenta lo stadio medio di differenziazione a fiore. Le performance del modello sono riportate in Tab. 1. Tab. 1 - Prestazioni del modello. n= numero di campioni.
Tab. 1 - Model performances. n= number of samples. MAE EF R² CRM n
0,28 0,96 0,98 0,00 83
Conclusioni
Il modello consente di ricostruire l’evoluzione del processo di differenziazione a fiore fino al momento di iniziazione, la cui conoscenza è utile negli studi sull’induzione a fiore. Come si è evidenziato nella prova e come è riportato in letteratura, l’iniziazione è influenzata da variabili agronomiche e influisce sull’architettura della pianta e sulla sua funzionalità (Faedi, 2010), ma non sull’andamento termico del processo. Dopo aver individuato un punto iniziale, il modello permette di calcolare lo stadio fenologico delle piante in funzione delle temperature senza un continuo utilizzo di tecniche distruttive come il flower mapping.
Bibliografia
Anderson J.L., Richardson E.A., 1987. The Utah chill unit/flower bud phenology models for deciduous fruit: their implication for production in subtropical areas. Acta Hort., 199:45-50.
Fig.1 – Curve di interpolazione GDH - stadio di differenziazione a fiore. Le lettere indicano i diversi trasferimenti ambientali, O = nessun trasferimento.
Fig.1 - GDH – flower differentiation stage interpolation curves. Diverse letters mean different environmental transfers, O = no transfer.
Aounallah M.K., Sahli A., Mehri H., Bettaib T., Jebari, A. Tissaoui T., Ben Salem H., 2009. Flower development and heat requirement of cactus pear (Opuntia ficus-
indica (Mill.) L.) cv. gialla growing under Tunisian
conditions. Acta Hort., 811:275-280.
Faedi W. (ed) 2010. La fragola. Ed. Script, Bologna, pp548. Halevy A.H. (ed), 1985. Handbookof flowering, vol 1-5. CRC, Boca Raton, Florida.
Loague K.M., Green R.E., 1991. Statistical and graphical methods for evaluating solute transport models: overview and application. J. Contam. Hydrol., 7:51-73.
Savini G., Neri D., Mercadante L., Molari G., Magnani D., Capriolo G., 2006. Meristem analysis on strawberry plants during propagation and production. Acta Hort., 708:237- 240.
Savini G., Martinatti P., Vinante P., Bertoldi M., Erspan G., 2007. Analisi architetturale di fragole allevate in trayplants 'cv Elsanta' in differenti condizioni di crescita. VIII Giornate Scientifiche SOI, Sassari, 8-12 maggio 2007. Taylor D.R., Atkey P.T., Wickenden M.F., Crisp C.M., 1997. A morphological study of flower initiation and development in strawberry (Fragaria x ananassa) using cryo-scanning electron microscopy. Ann. Appl. Biol., 130:141-152.
Willmott C.J., Matsuura K., 2005. Advantages of the mean absolute error (MAE) over the root mean square error (RMSE) in assessing average model performance. Clim. Res., 30:79-82.
Zucchi P., Martinatti P., Brentegani M., Giongo L., 2012. Mobilità dell’impianto di fragola per aumentare la produttività della coltura programmata fuori suolo in Trentino. Rivista di frutticoltura e di ortofloricoltura, 74(12):46-53.