La Pianta1. Acqua

2. Elementi minerali

3. Fitoregolatori

4. Accrescimento e Sviluppo

5. Biodiversità

1. L’Acqua

Veicolo per gli elementi nutritivi, è essenziale per lo sviluppodelle piante. Negli stadi giovanili costituisce il 70-95% del peso fresco totale.

Procedendo verso la maturazione il quantitativo diminuisce fino ad arrivare a valori di 5-25% secondo la specie, la parte di pianta e l’ambiente di coltivazione.

Ad esempio, per alcuni cereali da granella, le cariossidi contengono in media il 15-18% di umidità.

L’acqua viene persa dalle piante soprattutto per traspirazione.

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1.1 STRESS IDRICO 1.2 RISTAGNO IDRICO

LA PIANTA

L’esigenza in acqua delle piante è variabile secondo:

- La specie

- La fase di accrescimento

- L’architettura

- La morfologia

Fonti di approvvigionamento idrico delle piante sono l’umidità atmosferica e l’acqua presente nel terreno.

Per quanto riguarda le specie erbacee, le fasi vegetative durante le quali è necessaria un’abbondante presenza di acqua sono in genere la germinazione e la prefioritura.

La carenza o l’eccessiva abbondanza di acqua in queste due fasi ma anche in quella di maturazione può comportare inconvenienti quali scarsa allegagione, allettamento, ritardodella maturazione, insorgenza di malattie.

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4. Accrescimento e Sviluppo

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1.1 STRESS IDRICO 1.2 RISTAGNO IDRICO

1.1 Lo Stress Idrico

La carenza di disponibilità idrica provoca nelle piante una serie di processi che influiscono negativamente sull’accrescimento e sulla qualità finale del prodotto.

Primi effetti dello stress idrico:

- CHIUSURA DEGLI STOMI

- RIDUZIONE DEGLI SCAMBI DI CO2

- RIDUZIONE DELLA FOTOSINTESI

- RIDUZIONE DELLA PRODUZIONE (sia di biomassa fresca che secca)

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1.1 STRESS IDRICO 1.2 RISTAGNO IDRICO

In seguito, permanendo lo stato di stress. Le reazioni idrolitiche, come la trasformazione dell’amido in zuccheri e le proteine in aminoacidi, risultano accentuate e per questo motivo la pressione osmotica delle cellule incrementa.

L’RNA si degrada molto rapidamente con riflessi negativi sulla produzione enzimatica e sullo sviluppo.

Nei casi più gravi:

- ANTICIPO DELLA FIORITURA

- ANTICIPO DELLA FRUTTIFICAZIONE

- ANTICIPO DELLA SENESCENZA DELLE FOGLIE

Per questi motivi, per una ottimale produzione quantitativa e qualitativa, bisogna assicurare alle piante una buona disponibilità idrica ricorrendo anche ad interventi irrigui disoccorso quando necessario.

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1.1 STRESS IDRICO 1.2 RISTAGNO IDRICO

1.2 Stress da Ristagno Idrico

Il ristagno idrico si verifica quando la quantità di acqua nel terreno supera la capacità di campo e satura tutti i pori del terreno.

Se questa situazione permane a lungo si verifica il ristagno.

In pratica le radici delle piante non hanno più a disposizione aria per le loro funzioni.

Inoltre nel terreno si verifica:

- DISFACIMENTO DEGLI AGGREGATI STRUTTURALI

- ABBASSAMENTO DEL POTENZIALE DI OSSIDORIDUZIONE

- ARRESTO DELLA NITRIFICAZIONE

- INIZIO DELLA DENITRIFICAZIONE

- AUMENTO CO2

- AUMENTO DI ETILENE >>

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1.1 STRESS IDRICO 1.2 RISTAGNO IDRICO

- AUMENTO DI ETILENE

- FORMAZIONE DI IDROGENO SOLFORATO

- FORMAZIONE DI AMMONIACA E TOSSINE

- INCREMENTO DELL’ATTIVITA’ DEI MICRORGANISMI ANAEROBI

A lungo andare le radici imbruniscono, si imbevono di acqua e infine marciscono.

I terreni più soggetti a questo fenomeno sono quelli a prevalente tessitura argillosa.

A parte fenomeni atmosferici eccezionali, lo stress da ristagno idrico si previene attraverso:

- LAVORAZIONE IN TEMPERA DEI TERRENI ARGILLOSI

- CORRETTE SISTEMAZIONI DEL TERRENO

- DRENAGGIO

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1.1 STRESS IDRICO 1.2 RISTAGNO IDRICO

2. Elementi MineraliLe piante trovano gli elementi minerali necessari per la loro nutrizione nella soluzione circolante del terreno (acqua tellurica).

Gli elementi necessari sono in totale 14 e sono suddivisi in macro e microelementi secondo la loro importanza quantitativa nei processi fisiologici.

Nell’acqua tellurica i suddetti elementi si riscontrano nelle seguenti forme cationiche ed anioniche.

NH4++AzotoZn++ZincoCu+Rame

NO3-AzotoFe++Ferro

MoO42-MolibdenoMn++Manganese

Cl-CloroK+PotassioSO4

2-ZolfoMg++MagnesioH2PO4-FosforoCa++Calcio

Forma anionica

ElementoForma Cationica

Elemento

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N P K ALTRI TOSSICITA’ ASSORBIMENTO RADICALE MICORRIZE

2.1 Azoto

Questo elemento è quello che ha la maggiore importanza relativa per l’accrescimento e sviluppo delle piante.- COMPONENTE BASE DELLE CELLULE

- FORMAZIONE TESSUTI

- INFLUENZA IL METABOLISMO

- COMPONENTE DI AMINOACIDI E PROTEINE

- COMPONENTE DEGLI ALCALOIDI

- COMPONENTE ACIDI NUCLEICI, ORMONI E VITAMINE

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N P K ALTRI TOSSICITA’ ASSORBIMENTO RADICALE MICORRIZE

Una buon apporto di azoto alle piante si traduce con un rapidoaccrescimento, colorazione verde intensa del fogliame, rigogliovegetativo

La forma azotata assorbita dalle piante è quella nitrica o ammoniacale (riso, avena, mais).

Un caso particolare è quello che si instaura tra le leguminose ed i batteri del genere Rhizobium che, in forma simbiontica, vivono sulle radici di queste piante.

I batteri fornisco energia alle piante e sostanze nutritive (soprattutto azoto proveniente dall’atmosfera) ricevendo azoto organico.

I noduli presenti sulle radici delle leguminose, sono originati da tessuti vascolari prodotti dalla presenza del Rhizobium. All’interno si trova un pigmento rossastro, la Legemoglobina, indice di attività dei batteri.

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N P K ALTRI TOSSICITA’ ASSORBIMENTO RADICALE MICORRIZE

Quando si introducono leguminose in nuovi ambienti èsempre consigliabile inoculare i semi con il ceppo appropriato; questo, se la specie introdotta non risulta essere in simbiosi con il R. japonicum. La soia, per esempio, necessita del batterio specifico. Poche specie della famigliaCaesalpinoideae producono noduli mentre questi vengono largamente prodotti dalle specie delle famiglieMimosoideae e Papilionoideae.

La fissazione simbiontica dell'N riveste una grande importanza nel complesso sistema suolo-pianta-atmosfera. Non deve essere sottovalutato l'aspetto energetico di tale processo. Infatti, da alcuni calcoli sulla energia libera di Gibbs necessaria per la fissazione simbiontica dell'N, è emerso che per questo processo sono necessarie circa 85 Kcal mole-1 di NH4+fissato contro le 163 Kcal mole-1 di NH4+ prodotto industrialmente con la sintesi di Haber-Bosch.

Noduli su radici di soia a diversi gradi di sviluppo. Al centro ed a destra si osserva la legemoglobina.

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CARENZA DI AZOTO

Si manifesta con accrescimento stentato e lento fino dalle prime fasi. Ed inoltre:

•TURBE DELLE RIPRODUZIONE

•SQUILIBRI ENZIMATICI

•RIDOTTO PERIODO VEGETATIVO

•COLORE VERDE PALLIDO DELLA VEGETAZIONE FINO AD ARRIVARE A NECROSI

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ECCESSO DI AZOTO

Determina un eccessivo rigoglio vegetativo. Si modifica l’equilibrio tra fase vegetativa e fase riproduttiva a scapito di quest’ultima.

Ed inoltre:

•MAGGIORI ESIGENZE IN ACQUA

•MAGGIORE SENSIBILITA’ ALLE AVVERSITA’

•SENSIBILITA’ ALL’ALLETTAMENTO SOPRATTUTTO DEI CEREALI AUTUNNO-VERNINI

•QUANTO SOPRA DOVUTO AD UN RIDOTTO RAPPORTO C/N DEI TESSUTI CHE IN QUESTA SITUAZIONE TENDONO A SVILUPPARSI POCO RIDUCENDO LA RESISTENZA MECCANICA

•NEGLI ORTAGGI SI HA ACCUMULO DI NITRATI (fortemente tossici per la salute umana)

•RIDUZIONE DELLA CONCENTRAZIONE DEGLI ZUCCHERI (Es.: vite e barbabietola)

•INQUINAMENTO

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2.2 FosforoLa Pianta1. Acqua

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Il fosforo è uno dei componenti principali della molecolanucleo-proteica, in particolare:

DEGLI ACIDI NUCLEICI

ESSENZIALE NEGLI SCAMBI ENERGETICI COME COMPONENTE DI ATP e ADP

PRESENTE IN MOLECOLE COINVOLTE NEL PROCESSO DELLA FOTOSINTESI

COMPONENTE DELLE PRINCIPALI SOSTANZE DI RISERVA COME FITINA E FOSFOLIPIDI IN GENERALE

COMPONENTE DELLE MEMBRANE CELLULARI

FAVORISCE LA FIORITURA E LA FRUTTIFICAZIONE

FAVORISCE LA LIGNIFICAZIONE DEI TESSUTI, LA MATURAZIONE DEL SEME, LA TOLLERANZA A MALATTIE

NEL TERRENO E’ POCO MOBILE E LA SUA DISPONIBILITA’ E’ INFLUENZATA DAL Ph DEL TERRENO

POCO P RITORNA AL TERRENO CON I RESIDUI

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CARENZA DI FOSFORO

La carenza di questo elemento è piuttosto comune.

Si manifesta con:

RIDOTTO SVILUPPO VEGETATIVO (soprattutto radici)

RITARDO DEL CICLO VEGETATIVO

SCARSA ALLEGAGIONE

IMBRUNIMENTI

PRECOCE FILLOPTOSI.

Barbabietola

PomodoroOrzo

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ECCESSO FOSFORO

Si manifesta con:

CICLO VEGETATIVO ACCORCIATO

ECCESSIVA ALLEGAGIONE (nei fruttiferi) MA SCARSA PRODUZIONE

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2.3 PotassioLa Pianta1. Acqua

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Elemento essenziale per la sintesi degli aminoacidi e delle proteine nonché per la fotosintesi.

Inoltre:

COINVOLTO NEI MECCANISMI DI TRASPORTO DI ALTRI ELEMENTI ATTRAVERSO LE MEMBRANE CELLULARI

MIGLIORA LA QUALITA’ DEI FIORI, SEMI, FRUTTI

MIGLIORA LA TOLLERANZA ALLE MALATTIE

MIGLIORA LA RESISTENZA ALL’ALLETTAMENTO

Cipolla

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CARENZA DI POTASSIO

La carenza di potassio è rara nelle nostre condizioni agro-ambientali. Sia per la natura dei terreni sia per il fatto che una buona quantità di K ritorna al terreno con i residui colturali.

Tuttavia, in particolari situazioni (elevate concimazioni azotate e fosforiche), si possono riscontrare fenomeni di carenza:

CLOROSI

DISSECCAMENTO DEGLI APICI DEI GERMOGLI E DEI MARGINI FOGLIARI

RIDOTTA PEZZATURA DEI FRUTTI

ECCESSO DI POTASSIO

SPRECO ECONOMICO, CARENZA DI ASSORBIMENTO DI Mg.Bietola z.

PomodoroLa Pianta1. Acqua

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2.4 Altri elementi (microelementi)

CALCIO (Ca) MAGNESIO (Mg)

ZOLFO (S) FERRO (Fe)

BORO (Bo) MANGANESE (Mn)

ZINCO (Z) RAME (Cu)

MOLIBDENO (Mo) CLORO (Cl)

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CALCIO

E’ l’elemento più alcalino nel terreno ed ha la funzione di mantenere il pH vicinoalla neutralità.

Se il Ca viene dilavato il pH si abbassa e si deve procedere alle calcitazioni.

La Calcio carenza è rara nei nostri ambienti.

In presenza di eccessi si manifestano problemi per l’assorbimento i altri elementi come K, P, Mg, Fe.

Patata

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MAGNESIO

Costituente della molecola della clorofilla e svolge funzioni simili a quelle del potassio.

Catalizzatore della carbossilasi e quindi ha un ruolo importante nella demolizione dei carboidrati.

Favorisce l’accumulo difosforo.

Carenze si riscontrano nei terreni sabbiosi , acidi e dilavati. La carenza si manifesta con decolorazioni nelle zone internervali delle foglie (clorosi).

Patata

Mais

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ZOLFO

Indispensabile per la fotosintesi concorre alla formazione delle proteine.

Le carenze sono moltorare dato il suo apporto al terreno non solo con i residui ma anche con concimi, antiparassitari, diserbanti, pioggia.

Le carenze si manifestano nei terrenimolto sciolti con ingiallimento fogliare, fusti sottili.

E’ uno dei componenti principali delle pioggeacide.

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FERRO

E’ presente nei cloroplasti e regola molte reazioni enzimatiche compresa la respirazione.

La sua carenza si manifesta con clorosi che però, può essere indotta anche da un eccesso di calcio che provoca la fissazione del ferro come idrato e quindi la sua indisponibilità per la pianta.

Mais

Quercus sp.

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BORO

Regola l’attività di molti enzimi.

Coinvolto nella formazione dei fiori e dei frutti nonché sulla moltiplicazionecellulare.

La carenza si manifesta in terreni con pH anomalo e con poca sostanza organica.

Le specie più sensibili sono i fruttiferi, barbabietola da zucchero, tabacco, cicoria, orzo, vite.

Bietola Z.

Pomodoro

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MANGANESE

Coinvolto nella respirazione e nel metabolismo azotato.

Catalizzatore della sintesi clorofilliana.

La sua carenza provoca fenomeni di marcescenza e clorosi nelle aree internervali delle foglie e ingiallimento dei fusti.

Spinacio Avena

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ZINCO

Importante per la sintesi del triptofano, precursore dell’auxina (fitoregolatore) e quindi necessario per l’accrescimento.

Coinvolto anche nella rizogenesi delle talee.

La sua carenza ha effetto sui contenuti di acidi nucleici e sul bilancio idrico.

La carenza si manifesta con clorosi e necrosi delle foglie che possono essere anche arricciate. Particolare è il “maldella rosetta” della vite che è un mancato accrescimento degli internodi.

Mais

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RAME

Necessario per le reazioni enzimatichee di ossidoriduzione.

La sua carenza è favorita da terreni calcarei e ricchi di fosforo.

In genere con l’utilizzo di antiparassitari rameici la carenza è scongiurata.

Le colture più sensibili alla carenzadi rame sono i cereali autunno-vernini e la barbabietola da zucchero.

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Frumento

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OrzoAllettamento, essiccazione apici fogliari, incremento degli accestimenti. Anticipo della maturazione Orzo

Scarsa allegagione

OrzoDeformazione spighe soprattutto di quelle originatesi dagli utlimi accestimenti.ALTRE FOTO >>>

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FrumentoDiversi gradi di carenza di rame con fenomeni di melanosi. Da sinistra a destra grave – moderata – assenza.

FrumentoA sinistra cariossidi originatesi da piante cresciute con carenza di rame.

A destra cariossidi normali.

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MOLIBDENO

Indispensabile per il metabolismo dell’azoto.

La carenza ostacola l’assimilazione dei nitratisoprattutto nei terreni acidi e quindi provoca un ridottosviluppo.

I sintomi sono macchie clorotiche, basse produzione.

Pomodoro

Poinsettia

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CLORO

Contribuisce alla regolazione della pressione osmotica. Apporti con la pioggia. Nel tabacco riduce la combustibilità.

Sono molto più frequenti gli eccessi di cloro nei terreni salsi. Qui il cloro può essere presente come cloruro (Na o K). In questo caso i danni primari sono di tipo osmotico mentre quelli secondari dipendono dal tipo di tolleranza della specie coltivata.

FrumentoSintomi da carenza di cloro

FrumentoPiante normali.

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2.5 Assimilazione elementi nutritivi e pH del terreno

DEFINIZIONE

La reazione o pH del terreno fornisce la misura della concentrazione di idrogenioni nella soluzione circolante, cioèla fase liquida presente negli spazi tra le particelle solide del terreno

In maniera più specifica rappresenta il logaritmo negativo della concentrazione di ioni H+ e quindi:

pH = - log [ H+ ] .

1. natura e caratteristiche chimiche delle superfici solide presenti (superfici di scambio) e in particolare dalle cariche positive e negative;

2. loro saturazione e quindi dal numero e dal tipo di basi di scambio presenti.

Il valore del pH di un suolo è determinato essenzialmente dalla:

Valore pH< 5,5 Fortemente acido

5,5 - 6,0 Acido6,0 - 6,8 Sub-acido6,8 - 7,3 Neutro7,3 - 8,1 Sub-alcalino8,1 - 8,6 Alcalino o basico

> 8,6 Fortemente alcalino

CLASSI DEI VALORI DEL pH DEL TERRENO

Un terreno può essere soggetto a vari processi che possono abbassare od innalzare i valori di pH.

L’abbassamento di pH (<7.0) può essere provocato da:

1. storia pedogenetica (disgregazione di rocce acide che, inoltre liberano Al);

2. clima (pluviometria);

3. pratiche agronomiche (forti interventi irrigui, uso di particolari concimi, ecc.).

L’alcalinità (innalzamento del pH >7.0) può essere dovute a due cause:

1. COSTITUZIONALE o CALCAREA - dovuta alla presenza di carbonato di calcio. I valori di pH non superano 8.5;

2. DI ASSORBIMENTO O SODICA - la reazione è dovuta alla forte dissociazione del sodio di scambio con formazione di bicarbonato e carbonato di sodio. In linea generale una reazione pH superiore a 8,5 èindicatrice della presenza del sodio.

Il pH gioca un ruolo fondamentale nel regolare i processi chimici e biologici del terreno.

Il pH influenza fortemente i seguenti fattori:

ATTIVITA’ MICROBICA DEL TERRENO

ASSIMILAZIONE DEGLI ELEMENTI NUTRITIVI

MOBILITA’ DEGLI IONI TOSSICI

ADATTABILITA’ DELLE COLTURE

Attività microbica del terreno

Il range ottimale di pH per garantire una buona attività microbica è tra 6 e 7,2.

Un valore pH che si discosta sensibilmente dalla neutralità, sia in basso che in alto, determina sempre condizioni sfavorevoli all'attività microbica del terreno;

L'attività batterica che presiede ad importanti processi biologici, viene favorita da un pH subalcalino o tendenzialmente alcalino;

In ambiente acido prevale l'attività dei funghi.

Assimilazione degli elementi nutritiviLa fertilitàchimicadi un suolo èinfluenzata in maniera marcata dal pH.

Mobilità degli ioni tossici

La bassa produttività dei terreni molto acidi ( pH inferiore a 5,0 ) èspesso collegata ad azioni tossiche per la messa in libertà di cationi metallici che le piante assorbono in quantità tale da superare le soglie di tossicità.

Ciò vale in particolare per l’alluminio che è l’elemento che più limita la crescita delle piante a pH inferiore a 5,0.

Livello tossico anche per specie tolleranti

LIMITI DI TOSSICITA’ DELL’ALLUMINIO AL pH DI RIFERIMENTO PARI a 4.

Al Concentrazione di Al a pH 4 Commenti

BASSO < 2 mg/kg Nnn Tossico

MEDIO 2-5 mg/kg Tossico per le piante sensibili all’Al

ELEVATO > 5 mg/kg Tossico per la maggior partedelle piante tolleranti

L’azione tossica svolta dall'alluminio si può definire come una inibizione dell'assimilazione degli elementi nutritivi e della divisione cellulare.

Alcune colture, come le LEGUMINOSE, sono particolarmente sensibili e richiedono, per il raggiungimento del massimo sviluppo, reazione pH superiori a 5,5-6,0 condizione questa che garantisce l’assenza di alluminio.

Allo stesso modo possono divenire tossici alcuni microelementi come il manganese, il rame, lo zinco, particolarmente solubili in ambiente acido.

Tossicità da zinco in mas

In Sintesi

TERRENI ACIDIIl dilavamento degli ioni calcio e magnesio che si verifica in

presenza di terreni acidi causa la carenza di elementi nutritivi di fondamentale importanza;

Il boro è poco disponibile a pH molto basso;

Il fosforo nei terreni acidi è presente sotto forma di fosfati di ferro e di alluminio, la loro assimilazione è scarsa a valori compresi tra 3,0 e 5,0; aumenta con il progredire del pH verso la neutralità e risulta massima a pH 6,5;

Il ferro, il manganese e l'alluminio sono solubili ed a valori dipH decisamente acidi diventano elementi tossici.

TERRENI ALCALINI

Sintomi di clorosi in Mais

l’elevato pH, associato alla presenza di calcare, può indurre carenze di microelementi dovute alla loro scarsa solubilità;

nei terreni alcalini il fosforo si presenta sotto forma di fosfato calcico insolubile (fosfatotricalcico ); con il diminuire del valore di pH si ha un aumento della solubilità del fosforo, raggiungendo il picco al valore dipH pari a 6,5;

Il ferro, il rame e il manganesesubiscono a pH alcalino una completa immobilizzazione; questo meccanismo si manifesta in campo con i noti fenomeni di "clorosiferrica”.

TERRENI NEUTRI

si trovano le condizioni biochimiche ottimali per lo sviluppo di gran parte delle colture agrarie;

questi terreni manifestano una elevata saturazione basica: circa il 90-95 %, per i terreni con pH leggermente inferiori a 7, mentre quelli completamente saturi, manifestano un pHleggermente superiore a 7;

lo stato di assimilazione dei macro e microelementi ègeneralmente normale e l’ottimale concentrazione di calcio, stimola l’attività microbica del terreno.

2.6 Tossicità degli elementi (da attività antropiche)

Alcuni elementi possono essere presenti nel terreno come conseguenza di alcune attività antropiche (inquinamento atmosferico, attività industriali in genere, etc.).

Molti elementi, come i metalli pesanti, si possono accumulare nelle piante e creare così problemi per l’alimentazione umana o animale.

La tossicità si può manifestare con diversi sintomi come riduzione dell’accrescimento radicale, carenze indotte, clorosi, ridotto accrescimento, necrosi.

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Alluminio Cobalto

Cromo Nichel

Sintomi da tossicità in

barbabietola da zucchero

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2.7 Assorbimento radicale

Le fonti dalle quali le radici traggono nutrimento sono:

SOLUZIONE CIRCOLANTE

IONI SCAMBIABILI

MINERALI PRONTAMENTE DISPONIBILI

La velocità di assorbimento e la quantità i elementi assunti dipende da molti fattori; uno dei principali è il pH del terreno.

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2.8 Le Micorrize

Le Micorrize sono l’insieme di microrganismi (batteri, protozoi, etc.) presenti nel terreno e che vivono in prossimità delle radici delle piante (rizosfera).

Gli effetti della presenza di questi microrganismi dipende dalla loro concentrazione e dalla specie prevalente. La loro presenza si può tradurre in una più favorevole disponibilità di nutrienti per le piante attraverso la mineralizzazione di sostanzeorganiche o tramite l’aumento della solubilità delle forme minerali.

Radici colonizzate da ife di micorrize.

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Sistema Assorbimento(mg N)

Frumento + batteri 1.61

Frumento + batteri + protozoi 2.55

La disponibilità e l’assorbimento di N e P ed altri nutrienti come Mn può essere incrementata.

Vari ceppi di funghi, batteri e protozoi sono specializzati per alcuni elementi minerali.

In questa tabella viene messa in evidenza la diversa disponibilità di N per il frumento in presenza di due sistemi dimicorrize diversi.

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3. Fitoregolatori

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5. Biodiversità

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3. FitoregolatoriL’accrescimento delle piante è regolato, oltre che dalla disponibilità di elementi minerali, anche da sostanzeparticolari prodotte dalle piante stesse che sono implicate in diverse importanti funzioni.

Sono i regolatori di crescita o FITOREGOLATORI.

Il sito di azione del fitoregolatore è lo stesso nel quale è stato prodotto, contrariamente agli ormoni negli animali che possono essere trasportati anche in siti diversi.

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2. Elementi minerali

3. Fitoregolatori

4. Accrescimento e Sviluppo

5. Biodiversità

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I fitoregolatori inoltre sono caratterizzati da una scarsa specificità.

Ogni processo fisiologico viene stimolato non da un solo ormone ma da un gruppo di ormoni che hanno, di norma, più funzioni.

I fitoregolatori si distinguno in:

ENDOGENI – presenti naturalmente nella pianta;

ESOGENI – distribuiti alle piante dall’uomo.

Stimolazione alla produzione di radici e foglie da nodi in piante di orchidea tramite l’applicazione di ormoni esogeni.

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I principali gruppi di fitoregolatori e le loro principali funzioni sono i seguenti:

1. AUXINE

2. GIBBERELLINE

3. CITOCHININE

4. ACIDO ABSCISSICO

5. ETILENE

Principali fitoregolatori endogeni e rispettivi siti di sintesi.

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1. Auxine Promuovono l’allungamento degli steli e inibiscono

l’accrescimento dei germogli laterali (mantenimento delladormienza apicale).

Sono prodotte negli steli, gemme ed apici radicali (es. AcidoIndolacedico (IA).

L’Auxina ha un importante ruolo nell’allungamento delle cellulee nel fototropismo.

Inoltre, ha il compito di mantenere la dominanza apicale. Molte piante infatti, sono provviste di gemme ascellari o in corrispondenza dei nodi degli steli. Queste gemme sono provviste di cellule meristematiche che sono mantenute in uno stato di dormienza fino a qaundo l’apice meristematico produce l’ormone.

Al momento dell’asportazione delle gemme apicali, si provoca la rottura della dormienza e si stimola l’accrescimento delle gemme laterali.

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Schematizzazione dei principali effetti dell’auxina nelle piante.

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2. GibberellinePromuovono l’allungamento deglisteli. Non sono prodotte negli apici degli steli. L’Acido Gibberellico (AG) è stato il primo ormone di questo tipo ad essere individuato.

Effetto delle gibberelline sull’accrescimento di mais normale e di un suo mutante sano.

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3. CitochininePromuovono la divisione delle cellule. Sono prodotti nei tessuti in accrescimento come meristemi e apici degli steli e delle radici.

La Zeatina è un ormone appartenente a questa classe; si riscontra principalmente nel mais.

4. Acido AbscissicoProvoca la dormienza nei semi attraverso l’inibizione dell’accrescimento delle cellule. E’ anche coinvolto nel meccanismo di chiusura ed apertura degli stomi.

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5. EtileneE’ un gas prodotto dai frutti in maturazione.

Distribuito sulle colture arboree provoca la contemporanea maturazione dei frutti.

Sulle specie erbacee annuali blocca l’accrescimento ed anticipa la fioritura e maturazione.

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4. Accrescimento e Sviluppo

Tutti i fattori prima ricordati sono in grado, in diversa misura, di influenzare l’accrescimento e lo sviluppo delle piante. La risultante di tutti i processi biologici e fisiologici che accompagnano queste due fasi, si traduce nella produzione di biomassa fresca e secca(la produzione o resa).

Più in dettaglio:

ACCRESCIMENTO

Viene definito come crescita dimensionale irreversibile misurato principalmente tramite la produzione di biomassa secca. Altri caratteri quali altezza pianta e diametro stelo sono poco indicativi poiché influenzabili da molti fattori dell’ambiente agro-climatico.

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

SVILUPPO

Per sviluppo si intende una serie di modificazioni morfologiche che si verificano durante l’accrescimento della pianta. Si definisce meglio in termini qualitativi piuttosto che quantitativi.

Alcune specie vegetali hanno fasi di sviluppo molto ben distinguibili come quelle dei cereali autunno vernini (frumento, orzo, avena, ecc.): emergenza – accestimento – levata – botticella – emissione della spiga – fioritura – allegagione – maturazione.

La comprensione dello sviluppo delle diverse specie di interesseagrario è fondamentale.

Tramite il complesso delle tecniche agronomiche si possono indurre, entro certi limiti, modificazioni sia alle fasi di

accrescimento che di sviluppo per consentire un più equilibratopassaggio fra le diverse fasi ed ottimizzare così la produzione.

Ogni intervento agronomico esprime la sua funzione se applicato al momento e nel modo più opportuno.

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4. Accrescimento e Sviluppo

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

ESEMPI:

Epoca di semina

Epoca di distribuzione dei diserbanti

Epoca e dosi di distribuzione concimi

Irrigazione

Trattamenti antiparassitari

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4. Accrescimento e Sviluppo

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

4.1 Modelli di Accrescimento

L’accrescimento delle piante è ben descritto da una curva sigmoidale che descrive l’accumulo di sostanza secca.

Nel grafico in alto è rappresentato l’accumulo progressivo della biomassa.

In quello in basso l’andamento degli incrementi giornalieri.

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4. Accrescimento e Sviluppo

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

La crescita può essere distinta in tre principali fasi:

PRIMA FASE

Germinazione dei semi. Qui sono consumate principalmente solo lesostanze di riserva del seme. Ma, immediatamente dopo l’emissione delle prime foglie vere e l’inizio del processo di fotosintesi, si avvia anche l’accumulo di sostanza secca.

La durata di questa fase dipende in parte dalla dimensione delseme.

SECONDA FASE

Rapido e lineare incremento della sostanza secca. Nelle specie annuali questa fase è di sola crescita vegetativa e termina con l’antesi.

Un caso particolare sono i cereali autunno-vernini.

Ci sono piante a crescita determinata e indeterminata.

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

TERZA FASE

Riduzione del tasso di crescita fino a giungere al suo arresto completo ed alla maturità del prodotto da raccogliere.

Ad esempio, nei cereali, dopo la fioritura si sviluppano i semi mentre cessa del tutto l’accrescimento di culmi e foglie.

La sostanza secca necessaria per la maturazione dei semi viene assicurata sempre dagli assimilati delle foglie e dei culmi.

In seguito la parte epigea della pianta perde progressivamente acqua, cessa la fotosintesi ed il seme matura.

Schemi di accrescimento di alcune specie agrarie:

Frumento

Barbabietola da Zucchero

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

Schema accrescimento e ciclo biologico del Frumento.

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

Schema accrescimento e ciclo biologico della Barbabietola da Zucchero.

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

4.2 Gli Indici di Accrescimento

Lo studio dell’accrescimento delle piante è uno dei mezzi di indagine a disposizione per valutare gli effetti dei diversi fattoriagro-ambientali.

Le variazioni di resa riscontrabili in diversi ambienti per la solita specie e per la stessa varietà possono in parte essere spiegati tramite l’analisi dell’accrescimento.

I risultati posso dare utili indicazioni per migliorare gli interventiagronomici e per fornire dati per lavori di miglioramento genetico.

I principali indici di accrescimento utilizzati sono i seguenti:

CROP GROWTH RATE (CGR) RELATIVE GROWTH RATE (RGR)

NET ASSIMILATION RATE (NAR) LEAF AREA RATIO (LAR)

LEAF AREA INDEX (LAI) LEAF AREA DURATION (LAD)

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

CROP GROWTH RATE (CGR)

Produzione di sostanza secca per unità di tempo e per unità di superficie; g cm2 d. Utile per stabilire come i diversi fattori della produzione influiscono sulla coltura.

RELATIVE GROWTH RATE (RGR)

O Tasso di Accrescimento (misura gli incrementi) è in rapporto al precedente indice e si misura come g g d.

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

NET ASSIMILATION RATE (NAR)

Misura l’efficienza produttivadella superficie fogliare rapportando ad essa la quantità di sostanza secca prodotta in un certo intervallo di tempo.; g cm2 t.

LEAF AREA RATIO (LAR)

Rapporto dell’area fogliare totale con il peso secco totale della pianta. Si misura così l’efficienza fotosintetica della lamina fogliare. Tende a diminuire con l’aumentare della sostanza secca se le foglie cessano di espandersi; cm2 g t.

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

LEAF AREA INDEX (LAI)

Rapporto tra superficie fogliare e superficie di suolo coperta dalla coltura.

Indice della superficie assimilatoria che varia secondo la specie, la varietà, la tecnica colturale e l’ambiente agro-climatico. Esempio il mais può avere un LAI di 4-5.

Indice molto utilizzato anche se persistono difficoltà nella determinazione esatta della superficie fogliare e della diversa efficienza fotosintetica delle foglie di una stessa pianta.

Variazione LAI nel tempo

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

Variazione annuale del LAI nel continente americano.

LAI – scala colorimetrica di di riferimento.

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

LEAF AREA DURATION (LAD)

Indica la persistenza delle foglie. Praticamente è la superficie del grafico al disotto del LAI; cm2 d.

Soia

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MODELLI DI ACCRESCIMENTO INDICI DI ACCRESCIMENTO

5. La BiodiversitàA seguito dell’avvento della cosiddetta “Rivoluzione Verde” degli anni ’50 e ’60 del secolo scorso, tramite il miglioramentogenetico e l’impiego di notevoli mezzi tecnici, molte delle colture alimentari sono state portate a livelli produttivi moltoelevati.

Questo modello di sviluppo ha comportato però un notevole impoverimento del pool genetico delle specie vegetali e la scomparsa di molti vecchi genotipi tradizionalmente coltivati.

Questa sorta di “omologazione” di genotipi di alcune specie (mais, riso, frumento, patata, ecc.) ha avuto come primo effettonegativo il diffondersi a macchia d’olio di molte malattie come,ad esempio, la ruggine del mais che alle Filippine riuscì a giungere prima in Messico e poi negli Stati Uniti.

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5. Biodiversità

IMPATTO AMBIENTALE

(deforestazioni, erosione,carestie, …)

PRIME PIANTE

“DOMESTICHE”

Maggiore dipendenza dalle Piante coltivate

Riduzione della Selvaggina

Incremento Demografico

Aumento della sedentarietàSperimentazione

Mezzi Tecnici

Maggiori Produzioni

(surplus alimentare)

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I principali caratteri che l’uomo ha selezionato durante il lungo processo di domesticazione sono stati molti fra i quali si ricordano:

Facilità di conservazione dei semi

Elevato contenuto di amido nei cereali e di proteine nelle leguminose

Genotipi non autoriseminanti (es.: baccelli non deiscenti)

Contemporaneità di maturazione

Contemporaneità di germinazione

Semi più grandi

Eliminazione di alcuni caratteri come presenza di spine e contenuto di sostanze tossiche.

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Il suddetto processo ha comportato profonde modificazioni di alcune caratteristiche delle specie domesticate.

Alcuni esempi sono qui di seguito riportati:

Radici non ingrossate (organi di riserva)

Manioca, Patata, CarotaFrutti piccoliZucchini, FruttiferiSemi piccoliFagioli, MaisProduzione di semiBanana, Agrumi, DiosperoProduzione di fruttiIgname, Patata dolcePerenneRiso, Segale, ManiocaDormienzaFrumento, AvenaMeccanismi di dispersioneMais, Frumento, Legumi

Caratteri PersiSpecie

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L’ESEMPIO DEL “TEOSINTE” PROGENITORE DEL MAIS

Il mais odierno è la risultate di un lunghissimo lavoro di selezione genetica e di ibridazione operato dall’uomo per ottenere piante sempre più produttive.

Dal TEOSINTE dei Maya caratterizzato da

Molti accestimenti (culmi)

Infiorescenze portate anche da culmi secondari

Spighe semplici

Si è passati ad un ideotipo di pianta notevolmente differente.

Confronta…>>>

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TEOSINTE MAIS

Confronta le spighe a

maturazione

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Fotografie >>>La Pianta1. Acqua

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Da sinistra a destra: teosinte e relative selezioni verso l’attuale spiga di mais (a destra).

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Tuttavia, durante i processi di domesticazione sono stati ottenuti genotipi molto diversificati adatti ad ambienti i più svariati come ad esempio il sorgo (Sorghum sp.), la quinoa (Chenopodiumquinoa) e molti fruttiferi.

Caratteristiche, quest’ultime, che sono andate progressivamente a diminuire (EROSIONE GENETICA) con il procedere del lavoro di selezione mirato quasi esclusivamente all’incremento della produzione.

Tutto ciò è avvenuto a causa di dei processi di trasformazione dell’agricoltura che hanno previsto per lungo tempo:

Maggiori input energetici

Apertura al mercato mondiale

Concentrazione della produzione con genotipi adatti al mercato mondiale

Gli effetti, già in parte citati sono stati la PERDITA DELLA DIVERSITA’ e la TRASFORMAZIONE DELLE SOCIETA’ AGRICOLE.

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I genotipi meno produttivi di intere specie sono stati piano piano abbandonati fino a raggiungere la loro perdita.

Ad esempio basta citare il caso degli Stati Uniti. Qui le varietà coltivate prima del 1904 e ormai assenti nell’ambito dell’agricoltura commerciale sono pari all’80% per il pomodoro ed al 90% per i piselli e cavoli.

Sempre negli USA, delle principali specie alimentari commerciali, ne sono coltivate pochissime varietà ma che, nel complesso, occupano gran parte della superficie coltivata,

Alcuni esempi:

716Mais724Patata962Pisello959Arachide1003Miglio

Percentuale della superficie coltivata rispetto al totale

N. Varietà

Specie

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Altro aspetto molto spesso sottovalutato riguarda la popolazione.

La BIODIVESITA’ CULTURALE.

Non solo con il contributo dello “sviluppo agricolo” ma anche attraverso guerre, discriminazioni razziali e religiose e progetti di “civilizzazione” si stanno perdendo tradizioni, idiomi, cultura, tutti “ingredienti” che hanno consentito nei secoli lo sviluppo in tutto il pianeta di importanti civiltà.

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