RIVISTA QUADRIMESTRALE Anno 1 Numero 1 - isci.it · diverse varietà di Cannabis sativa, e...

Istituto Sperimentale per le Colture Industriali - BolognaMinistero delle Politiche Agricole e Forestali

RIVISTA QUADRIMESTRALE

Anno 1 Numero 1

Gli scenari in cui si collocaIl settore agricolo fornisce la materia prima

per molte industrie trasformatrici; il comparto(agroindustria) si presenta sempre più orga-nizzato e integrato, con trend crescente di fat-turato, di unità impegnate e di attività dell’in-dotto. Nel settore delle piante per usi alimen-tari (piante food), il consumo dei prodotti tra-sformati dall’industria (per esempio, gliorticoli) tende ad aumentare e si presenta mol-to diversificato: oltre al prodotto fresco (I gam-ma), a quello conservato in scatola (II gam-ma) ed a quello surgelato (III gamma), sonoentrati nel mercato i prodotti della cosiddettaIV gamma (ortaggi lavorati, tagliati e confe-zionati, pronti per l’uso) e della V e VI gam-ma (prodotti precotti e grillati). Inoltre, l’ali-mentazione si scopre essere il più potente fat-tore di mantenimento della salute e di preven-zione nella comparsa di alcune patologie trale più diffuse nella popolazione; attualmente,si sta perciò assistendo ad un progressivo raf-forzamento dell’attenzione da una qualità dellanutrizione ad una nutrizione finalizzata al mi-glioramento dello stato di salute; sicchè, iparadigmi che hanno declinato il settore ali-mentare possono essere considerati, in ordinetemporale: quantità, qualità, nutrizione, pre-venzione.

Intanto, i tradizionali metodi di produzioneagricola (caratterizzati da elevati apporti dienergia sussidiaria, specializzazione estremadei sistemi produttivi, riduzione della diversi-tà genetica) hanno esasperato le caratteristi-che proprie degli agroecosistemi, i cui effettisi sono manifestati con eccedenze produttive(concentrate nei Paesi sviluppati) e vivibilitàcompromessa dell’ambiente. È emersa sem-pre più la necessità di gestire l’azienda secon-do i criteri dell’agricoltura sostenibile, ridu-cendo l’inquinamento, l’impiego di mezzi tec-nici ottenuti da materie prime non rinnovabilie promuovendo la valorizzazione delle risor-se aziendali. In tale contesto, vanno assumen-do importanza le colture a destinazione nonalimentare, rappresentate da diverse specie, lepiù importanti delle quali (in base alle cono-scenze disponibili, alle ricerche già svolte edall’interessamento delle industrietrasformatrici) possono alimentare quattrograndi filiere: Amido, Energia, Fibra eCellulosa, Oli industriali.

Com’è noto, una caratteristica che accomu-na le colture industriali (alimentari e non) èche il loro impiego risulta strutturato in filiere,con il collegamento stretto fra le successivefasi della catena: produzione in campo dellamateria prima, raccolta e trasferimento delprodotto all’industria di trasformazione, gran-de distribuzione organizzata dei prodotti de-rivati, distribuzione al dettaglio, consumo. Cia-scun segmento della filiera presenta peculia-rità proprie e sollecita interventi specifici diricerca e sperimentazione; le informazioni chescaturiscono da questi interventi devono es-sere prontamente portate all’attenzione dei tec-nici e degli operatori (utenti della ricerca) peressere calate nella realtà operativa e promuo-vere l’avanzamento delle conoscenze nei spe-cifici settori. Tale concetto, ovvio e di validitàgenerale, è particolarmente pertinente al set-tore agro-industriale, nel quale scelte sbaglia-te in un segmento della filiera possono avere

EditorialePerché la Rivista “Agroindustria”?

conseguenze negative sia a valle che a montedella catena. La nuova rivista “Agroindutria”si propone come strumento essenziale perveicolare tali informazioni.

Il profilo scientificoLa rivista ospiterà lavori scientifici origi-

nali inerenti le tematiche (agronomiche, pa-tologiche, genetiche e miglioramento geneti-co, fisiologiche, biologiche, biochimiche, tec-nologiche, energetiche, economiche, ecc.) in-tegrate nelle varie filiere. Tali informazioni sa-ranno fruite da un pubblico di specialisti com-prendente operatori del mondo della ricerca,docenti e studenti universitari e delle scuolesuperiori, tecnici agricoli. Esse saranno poi di-vulgate al mondo operativo ed al pubblico deinon specialisti ad opera dei tecnici di base edei divulgatori locali che operano sul territo-rio. Perciò, lo spazio che la rivista si proponedi occupare si colloca a monte di quello occu-pato dalle riviste divulgative (L’InformatoreAgrario, Terra e Vita, Agrisole, Agrimese,ecc.) e subito a valle di quello occupato dalleriviste scientifiche internazionali. Senza smi-nuire l’importanza per un Ricercatore di pub-blicare su riviste internazionali, alcuni risul-tati meritano di essere portati all’attenzionediffusa delle realtà scientifiche e sperimentalinazionali, più di quanto possa assicurare unarivista internazionale.

La veste editorialeLa rivista ha cadenza quadrimestrale ed è

retta da un direttore responsabile, affiancatoda un comitato scientifico e da una segreteriadi redazione. L’editorial board include com-petenze che coprono le varie aree tematiche edisciplinari delle principali filiereagroindustriali. La direzione della rivista tro-verà nel comitato dei referee il supporto pergarantire l’alto profilo scientifico dei conte-nuti e la loro aderenza al target della rivista.A sua volta, il comitato scientifico saràsupportato, nell’espletamento della propriaattività, dalla segreteria di redazione; questa,d’intesa con la direzione, invia i lavori aireferee, recepisce le osservazioni che scaturi-scono dal lavoro di revisione, le trasmette agliautori, tiene i contatti con il pubblico e gliabbonati.

La rivista, in lingua italiana, ospiterà sola-mente lavori scientifici e review su particolariargomenti, queste ultime richieste dalla dire-zione a personalità autorevoli in questi setto-ri. Gli articoli, organizzati nel modo tradizio-nale (testo, tabelle, grafici, figure), compren-deranno un riassunto in italiano ed uno in in-glese; quest’ultimo, ampio, dovrà contenerecon chiarezza tutte le informazioni utili ai let-tori di lingua inglese per la piena compren-sione del lavoro.

Mentre esprimo gli auspici che la rivistapossa essere apprezzata e rappresentare unpunto di riferimento in virtù della sua indi-pendenza e della qualità scientifica e tecnicadelle informazioni diffuse, desidero ringrazia-re il MiPAF che ha condiviso e apprezzato taleprogetto, i colleghi dell’ISCI per la collabo-razione che mi assicurano, nonché tutti gliamici che con le loro critiche, suggerimenti oproposte mi aiuteranno a migliorare il perio-dico ed a colmare le inevitabili lacune.

Why publish “Agroindustria”?Background scenario

Agriculture supplies raw materials to manyprocessing industries; it is a growing businesscurrently upgrading and providing an increasingnumber of jobs with a positive knock-on effect inother sectors. Nowadays, large quantities ofvegetables are processed by industry: for fresh,packaged and frozen foods, but also for pre-cut andpre-cooked foods. Food is, moreover, an importantfactor in health and the prevention of commonillnesses; food production has thus gone fromcriteria based on quantity to quality, and from thereto the increasing importance of nutrition and theprevention of diseases.

Traditional agriculture has been a high energyuser, a reducer of genetic diversity and an over-producer (in developed countries). All this hasplaced the environment at risk. Sustainable growthhas become the buzz word of an entire generationof farmers leading to the reduction of pollution anduse of non-renewable raw materials, but also to ageneral rethink of the role of agriculture in themodern world. Today agriculture produces not justfood, but starch, energy, fibre, cellulose andindustrial oils.

Production – whether in food or non-foodsectors – is based on a chain of suppliers,processors and distributors reaching consumers.Each link in the chain requires special attentionand research to improve efficiency. This isparticularly true in the agro-industrial sector wheremistakes can impact heavily on both sides of thechain. “Agroindustria” is a journal dedicated toproviding information to all links in the chain.

Scientific contentThe journal will publish original scientific

articles on subjects including agronomy, disease,genetics, plant breeding, biology, bio-chemistry,technology, energy, economics and others. Thisinformation is intended for specialist readers:researchers, University Professors, teachers andtechnicians. Our aim is not to add to the magazinesaddressed to the general public nor to copy leadinginternational scientific journals. Some researchrequires a broad scientific audience, includingdomestic rather than only international specialists.

Editorial contentThe journal will come out three times a year and

is headed by a Director working with a scientificcommittee and editors skilled in all fields of theproduction chain. Referees will guarantee the highlevel of scientific reporting and suitability for thetarget readership. The editors will co-ordinate thework of referees, the Scientific Committee andauthors, dealing with revisions and liasing withsubscribers and readers.

The Italian language journal will publish onlyscientific works and reviews on particularerquested topics. The lay-out will be conventional,with text, tables, graphs and figures. Each articlewill include an abstract in Italian and a longer onein English generally summarising all the data.

It is our hope that the journal will make anauthoritative and independent contribution to thedevelopment of agriculture in the coming years. Iwould like to thank my colleagues at ISCI for alltheir help, and friends for constructive criticism,suggestions and proposals today and in the future.

Paolo Ranalli

Agroindustria / Aprile 2002 3

Variabilità e mappatura di marcatori molecolari RAPD in Cannabis sativa L.

G. Mandolino, A. Carboni, M. Bagatta, P. Crucitti e P. RanalliIstituto Sperimentale per le Colture Industriali, Via di Corticella 133 - 40128 Bologna

Autore corrispondente: G. Mandolino - IstitutoSperimentale Colture Industriali, Via diCorticella, 133 - 40128 Bologna, ItaliaTel. (051) 6316832 - Fax (051) 374857e-mail: [email protected] svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

RIASSUNTOI marcatori molecolari sono stati impiegati con successo per l’analisi genetica e la caratterizzazionedella struttura genetica di varietà e popolazioni di canapa, utilizzando la tecnica RAPD (RandomAmplified Polymorphic DNA). Vengono presentati i risultati riguardanti l’analisi molecolare di seidiverse varietà di Cannabis sativa, e l’analisi della progenie di un incrocio fra una pianta femminileappartenente alla varietà Carmagnola e una pianta monoica appartenente ad una accessione provenienteda banca di germoplasma. I risultati evidenziano che il livello di polimorfismo entro le varietà dipendedal pedigree del materiale analizzato, essendo più elevato nelle varietà Carmagnola e Fibranova e viavia più limitato nelle varietà monoiche e da droga. È stato inoltre possibile raggruppare loci RAPD inuna mappa molecolare preliminare di Carmagnola e di una accessione monoica italiana. Infine,vengono discusse le applicazioni delle tecniche impiegate all’analisi del fenotipo chimico di Cannabissativa L.

Parole chiave: Cannabis, RAPD, variabilità genetica, mappa molecolare, chemotipo.

ABSTRACTVariability and molecular mapping of RAPD markers in Cannabis sativa L.We used the RAPD technology to assess the degree and extent of genetic variation in six varieties ofCannabis sativa L. of different genetic structure. The cvs. studied were a dioecious ecotype(Carmagnola), a selection derived from it (C.S.), a cross-bred dioecious variety (Fibranova), a cross-bred monoecious variety (Fibrimon), a full-sib dioecious drug strain (Northern Lights) and a femaleinbred line (b92.73.2.13). Five decamer primers were used on DNAs from 10 single individuals of eachvariety; 102 loci were scored upon analysis. Polymorphisms were found to be highest for cv Fibranova(85.5%), which also showed the highest number of scored loci (83), the lowest average allele frequency(0.42) and the highest levels of heterozygosity (0.26). Carmagnola and C.S. showed a slightly lowerpolymorphisms (79.4 and 78.9%), accompanied by a lower loci number (68 and 71) and heterozygosity(0.20) and by a higher average allele frequency (0.46-0.47). Northern Lights and Fibrimon showedlower polymorphism (61.3 and 57.3%), a lower number of loci (62 and 61) and lower heterozygosity(0.15), but a higher tendency to have fixed loci (av. allele frequency 0.64 and 0.67 respectively,computed on all RAPD loci scored for each variety). The inbred line b92.73.2.13, being selfed twiceupon partial sex reversion, showed the narrowest variability, with only 45 loci scored, 31.1%polymorphism, only a negligible heterozygosity (0.05) and a high number of fixed loci (av. allelefrequency 0.79).The partition of variance evaluated by AMOVA showed that, considering cumulatively all the varieties,48.8% of the variance was due to differences between varieties, and 51.2% to differences between theindividuals within varieties. These data confirm the high diversity found in Cannabis, and the existenceof a single, widely shared gene pool.A 40-plants F1 progeny from a cross between a female Carmagnola plant and a monoecious accessionfrom Braunschweig’s germplasm bank was examined for segregation of RAPD markers. It was foundthat 181 out of 674 total scorable loci (26.8%) segregate 1:1 in the F1, allowing the construction of apreliminary map for Carmagnola (66 markers on 11 linkage groups) and for the monoecious accession(43 markers distributed on 9 linkage groups).The consequences and possibilities of exploiting the obtained data for the marker-assisted selection forimportant traits, such as monoeciousness and chemotype, are also discussed.

Key words: Cannabis, RAPD, variability, molecular linkage map, chemotype.

INTRODUZIONENegli ultimi 15 anni, l’uso dei marcatori

molecolari per la caratterizzazione ed iden-tificazione di genotipi vegetali o di specificicaratteri ha facilitato enormemente lo stu-dio dei genomi vegetali. In particolare, l’av-vento di tecniche di analisi molecolare ba-sate sulla PCR (Polymerase Chain Reaction;Mullis, 1990) ha reso veloce e affidabile

l’impiego dei marcatori a DNA per il mi-glioramento genetico delle specie coltivate.Il costo unitario dell’utilizzo di queste tec-niche si è abbassato sufficientemente da con-sentire la loro applicazione anche dalle dittesementiere medio-piccole. Di conseguenza,le informazioni sui polimorfismi genetici, lemappe molecolari e i marcatori associati adeterminati caratteri agronomici sono cre-sciuti esponenzialmente e sono stati estesi aspecie vegetali poco studiate fino a pochianni fa. La canapa non costituisce un’ecce-zione, dal momento che a partire dal 1995hanno cominciato a comparire sulle rivisteinternazionali articoli riguardanti lagenomica della canapa.

Sono noti i motivi che hanno suscitato

l’interesse per l’introduzione della colturadella canapa, e sono stati trattati in dettaglioin altre sedi (Ranalli et al., 1999): necessitàdi una coltura che tolleri un basso input difertilizzanti chimici e di pesticidi, potenzia-le alto valore aggiunto dei prodotti finali,riscoperta delle fibre e dei prodotti naturali.Allo stesso modo, sono ben note le difficol-tà che si incontrano nelle varie fasi della uti-lizzazione della canapa, analizzate in detta-glio negli altri articoli di questo numeromonografico. Dal punto di vista della gene-tica e della sua applicazione al miglioramen-to genetico, l’avvento delle tecniche di bio-logia molecolare ha permesso di approfon-dire le conoscenze su questa pianta. In par-ticolare, i marcatori molecolari consentonodi campionare i “loci” del genoma in studio,visualizzandone la variabilità presente fradiversi individui di una popolazione o va-rietà, fra diverse varietà e sottospecie, non-ché di stimare parametri come il livello dieterozigosi di una specie o varietà, la per-centuale di loci con alleli fissati, cioè nonpiù segreganti, ed infine di riunire questeinformazioni, identificate da singolimarcatori, in mappe di linkage che possonocomprendere caratteri di interesse per la se-lezione (quali il chemotipo, cioè il tipo o laquantità di cannabinoidi), fornendo così unostrumento utile per la selezione (MarkerAssisted Selection o MAS).

I marcatori molecolari sono stati utilizza-ti con successo nello studio di diverse spe-cie che hanno caratteristiche di allogamiasimili alla canapa, quali Solanum tuberosum,Medicago sativa, Lolium perenne, Camelliasinensis e altre. In molti di questi studi sonostati impiegati marcatori RAPD (RandomAmplified Polymorphic DNA; Williams etal., 1990), molto semplici da visualizzare,così che in tempi relativamente brevi posso-no essere individuati molti “loci” che peròrestano anonimi per quanto riguarda la fun-zione del relativo DNA. Tuttavia, per imarcatori RAPD occorre prestare particola-re attenzione alla riproducibilità dei fram-menti ottenuti mediante PCR.

Nel presente lavoro, verranno illustrati irisultati ottenuti durante lo studio della strut-tura genetica di popolazioni e varietà diCannabis sativa L., da fibra o da droga, uti-lizzando marcatori RAPD; verrà presentatauna mappa molecolare preliminare derivan-te da un incrocio fra due piante di diversaprovenienza, e i risultati verranno discussicon particolare riferimento alla genetica delchemotipo ed alla possibilità di individuaremarcatori ad esso associati. I risultati otte-nuti ampliano le conoscenze sui diversi

4 Agroindustria / Aprile 2002

materiali di interesse agroindustriale, fornen-do una guida al selezionatore nell’individua-re linee o popolazioni di possibile interesseagronomico.

MATERIALI E METODIIl lavoro di caratterizzazione delle varietà

di Cannabis sativa L. è stato svolto su seicultivar e linee a diversa base genetica: lecv italiane da fibra Carmagnola, C.S. eFibranova, di cui la prima è sostanzialmenteun ecotipo, la seconda una sua selezione e laterza una cv cross-bred (Carmagnola x laselezione di origine russa Bredemann Elite);tutte e tre le cv sono dioiche. Quindi la cvfrancese monoica Fibrimon, anch’essa cross-bred ma a base genetica presumibilmente piùristretta a causa del lavoro di selezione ne-cessario per il mantenimento del caratteremonoico; la cv da droga Northern Lights,dioica e presumibilmente selezionata inten-sivamente per livelli alti ed uniformi di∆9-tetraidrocannabinolo (∆9-THC); infine,una linea femminile inbred, la b92.73.2.13,ottenuta mediante due cicli successivi di par-ziale reversione del sesso di piante femmi-nili (Mohan Ram and Sett, 1982), eautofecondazione. Il seme delle cvCarmagnola, Fibranova e C.S. fa parte dellacollezione di accessioni di canapa mantenu-ta dall’Istituto Sperimentale per le ColtureIndustriali di Bologna; il seme della cvFibrimon (costituita presso la FédérationNationale des Producteurs de Chanvre) è sta-to gentilmente ceduto dal Prof. G. Venturi(Dip.to di Agronomia, Università di Bolo-gna); il seme della cv Northern Lights è sta-to ottenuto dalla Polizia di Stato; il tessutofogliare della linea b92.73.2.13 è stato gen-tilmente concesso dal dr. E. De Meijer - GWPharmaceuticals (G.B.).

Sono state valutate anche 40 singole piantedella progenie F1 ottenute dall’ibridazionefra una pianta femminile di Carmagnola (col-lezione ISCI) ed una dell’accessione italia-na monoica “Sud Italia”, ottenuta dalla ban-ca di germoplasma del Institute of PlantGenetics and Crop Plant Research - IPKGatersleben (D).

Porzioni di foglie di piante allevate in ser-ra, sono state prelevate allo stadio di 4-6 fo-glie vere. Per ogni varietà dioica, sono statescelte 5 piante femminili e 5 piante maschi-li; invece per la varietà monoica Fibrimonsono state utilizzate 5 piante femminili,4 monoiche e 1 maschile. Per la linea inbredb92.73.2.13, sono state analizzate 10 piantefemminili. In tutti i casi, il sesso maschile è

stato determinato precocemente mediantel’uso di un marcatore SCAR precedentemen-te sviluppato (Mandolino et al., 1999; vedianche Moliterni et al. nel presente numerodi Agroindustria), mentre per la varietàmonoica la distinzione fra piante femminilie piante monoiche si è basata sull’osserva-zione diretta delle infiorescenze a maturitàdella pianta. Il DNA genomico è stato pre-parato utilizzando il kit Nucleon Phytopure -Amersham Pharmacia Biotech (G.B.). L’ana-lisi RAPD è stata condotta su 30 ng di DNApurificato, utilizzando primers decameri -Operon Technologies, Alameda (U.S.A.).Per l’analisi dei dieci individui appartenentialle sei varietà sono stati utilizzati 5 primersOperon:- OPA08 (5’GTGACGTAGG3’),- OPA11 (5’CAATCGCCGT3’),- OPB06 (5’TGCTCTGCCC3’),- OPG04 (5’AGCGTGTCTG3’),- OPH01 (5’GGTCGGAGAA3’).

La costruzione di una mappa molecolareRAPD dell’incrocio Carmagnola x Sud Ita-lia è stata invece condotta utilizzando180 primers decameri della serie A-L delladitta Operon Technologies. Le condizioni diamplificazione in PCR e per la successivaelettroforesi su gel per la separazione deiframmenti di DNA amplificato, sono statedescritte da Faeti et al. (1996). Il profiloelettroforetico ottenuto è stato convertito inmatrici di valori 1 e 0 (presenza o assenza,rispettivamente, di una determinata banda diDNA). Le righe delle matrici rappresenta-vano i loci RAPD e le colonne le piante ana-lizzate. In ogni riga, lo zero corrispondevaal genotipo omozigote per l’allele “assenzadi amplificazione” ed 1 corrispondeva algenotipo omozigote od eterozigote perl’allele “presenza di amplificazione”. L’al-lineamento delle bande di gel ottenuti dadiversi esperimenti è stato effettuato con ilsoftware Molecular Analyst – FingerprintingPlus, versione 1.5 (BioRad, U.S.A.). L’ela-borazione statistica delle matrici condottamediante il software TFPGA (Tools forPopulation Genetic Analysis, versione 1.3;Miller, 1999) ha consentito di calcolare perle diverse cv vari parametri tra i quali: lapercentuale di polimorfismo molecolare, lafrequenza allelica media e l’eterozigosità ailoci RAPD. In particolare, la stima

Tabella 1 - Parametri statistici relativi ai loci identificati dall’analisi RAPD, e caratterizzanti le sei varietà di canapa. I dati relativi a tutte le varietà consideratecumulativamente sono indicati nell’ultima riga.Table 1 - Statistical parameters for the loci identified by RAPD analysis in six hemp varieties. The cumulative data are shown in the last row.

Figura 1 - Amplificazione da parte del primerOPG04 di sei campioni “bulk” di DNA, ognunocomposto da quantità equimolari del DNAgenomico delle 10 piante di ogni varietà. Lefrecce indicano le bande di DNA cultivar-specifiche. Corsia 1, linea inbred b92.73.2.13;corsia 2, Fibrimon; corsia 3, Fibranova; corsia 4,Northern Lights; corsia 5, Carmagnola; corsia 6,C.S. M, marcatori di peso molecolare (1 kbladder, Life Technologies).Figure 1 - Amplification by primer OPG04of six DNA bulks, each composed ofequimolar amounts of the DNAs of 10 plantsof each variety. Arrows indicate cultivarspecific bands. Lane 1, line b92.73.2.13;lane 2, Fibrimon; lane 3, Fibranova; lane 4,Northern Lights; lane 5, Carmagnola; lane6, CS. M, molecular weight markers (1 kbladder, Life Technologies).

Varietà Loci Alleli

Numero Fissati Polimorfici % di locipolimorfici

Cv.specifici

Frequenzamedia

dell’allele “1”Eterozigosi media

Carmagnola 68 14 54 79.4% - 0.46 0.20CS 71 15 56 78.9% - 0.47 0.20Fibranova 83 12 71 85.5% - 0.42 0.26Fibrimon 62 24 38 61.3% - 0.64 0.15Northern Lights 61 26 35 57.3% 3 0.67 0.15b92.73.2.13 45 31 14 31.1% 5 0.79 0.05Tutte 102 3 99 97.1% 0.58 0.29


dell’eterozigosità è stata effettuata dal pro-gramma TFPGA mediante l’assunzione diesistenza di equilibrio di Hardy-Weinberg,in seguito alla quale è possibile calcolare lafrequenza dell’allele recessivo come radicequadrata della frequenza del genotipo nullostesso (assenza di amplificazione, 0; Weir,1996); la stima dell’eterozigosi “unbiased”viene calcolata dal software come due volteil prodotto di entrambe le frequenze allelichesecondo l’algoritmo elaborato da Nei (1978).La frequenza allelica è stata calcolata come1-q, dove q è la frequenza dell’allele “as-senza di amplificazione”, e il risultato otte-nuto per la frequenza ad ogni locus è statomediato poi su tutti i loci presenti in ogni cvper ottenere il parametro “frequenza allelicamedia”. L’analisi di ripartizione dellavarianza molecolare osservata è stata effet-tuata tramite il programma AMOVA-Prep(Miller, 1998), che prepara i dati per ilsoftware di analisi AMOVA, versione 1.55(Excoffier et al., 1992). In una prima anali-si, mirante ad esaminare il contributo delsesso alla varianza osservata, solo le quattrocv dioiche sono state analizzate (40 piante,97 marcatori RAPD); successivamente,l’analisi ha escluso il contributo del sesso equindi è stata estesa a tutte le sei cvv (60piante, 102 loci RAPD).

Le matrici relative alle piante F1 dell’ibri-do Carmagnola x Sud Italia (entrambe lepiante erano di chemotipo “puro canna-bidiolo”, CBD) sono state inserite nel pro-gramma MapMaker (versione 3.0) per lacostruzione di una mappa molecolare perciascuno dei due parentali utilizzati.

RISULTATIVariabilità genetica. I 5 primers utiliz-

zati hanno identificato un totale di 102 lociRAPD (Tab. 1) ed hanno consentito di asse-gnare a ciascuna delle 60 piante analizzateun profilo RAPD unico. Il numero totale deiloci identificati varia con l’ampiezza dellabase genetica della cv considerata; è alta emolto simile in Carmagnola e C.S. (68 e 71loci RAPD rispettivamente), è ancora piùelevata in Fibranova (83), mentre cala pro-gressivamente in Fibrimon e Northern Lights(62 e 61) e ha il suo minimo nella linea inbredb92.73.2.13 (45).I loci fissati (cioè nonpolimorfici all’interno di una data cv) seguo-no un andamento inverso. Di conseguenza,la varietà che presenta al suo interno il mag-gior numero di polimorfismi RAPD èFibranova (85.5% dei loci risultanopolimorfici), seguita da Carmagnola e C.S.(79.4 e 78.9%), poi dalle cv Fibrimon eNorthern Lights (61.3 e 57.4%) ed infinedalla linea inbred (31.1% di loci polimorfici).Da notare nella tabella 1 che 3 loci sono ri-sultati specifici per Northern Lights e 5 perla linea b92.73.2.13 (entrambe varietà puro∆9-THC), mentre non sono state identificatebande RAPD esclusive di nessuna delle al-tre cv Tali bande fissate in una varietà e as-senti nelle altre sono facilmente visibili quan-do si esaminano con la tecnica RAPD dei“bulk” di DNA, ottenuti mescolando quan-tità uguali di DNA genomico di ciascuno dei10 individui di ogni varietà (Fig. 1).

La frequenza dell’allele 1 (presenza dibanda) a ciascun locus è un altro parametrodi valutazione della variabilità nelle cv di

canapa esaminate, e costituisce la base peril calcolo, mediante opportuni algoritmi in-corporati nel programma utilizzato,dell’eterozigosità, quindi della percentualedi eterozigosi mediata su tutti i loci per cia-scuna varietà. Si nota dalla tabella 1 che lafrequenza allelica media è vicina a 0.5 nellecv italiane, mentre è via via più alta inFibrimon, Northern Lights e b92.73.2.13. Diconverso, l’eterozigosità stimata dal softwareTFPGA è più alta in Fibranova, leggermen-te più bassa in Carmagnola e C.S., e via viapiù bassa nelle altre varietà esaminate, finoallo 0.05 della linea inbred due volteautofecondata. Se si considerano tutti i lociidentificati dall’analisi RAPD (102) e la fre-quenza allelica in tutti gli individui esami-nati cumulativamente, si ottiene il valoremedio dell’eterozigosità della canapa comespecie, che risulta essere 0.29.

I risultati dell’analisi di partizione dellavarianza molecolare ottenuti tramite ilsoftware AMOVA sono riassunti nella tabella2. In una prima fase, è stata stimata tramitela funzione “three-levels” la percentuale divariazione dovuta al sesso entro le cv e agliindividui entro i sessi; tale analisi è statacondotta soltanto sulle 40 piante delle quat-tro cv dioiche, e ha evidenziato la nonsignificatività del contributo del sesso allavarianza (3.3%, test di Bartlett non signifi-cativo; tabella 2, parte superiore). Nella se-conda analisi condotta, il contributo del ses-so alla varianza è stato ignorato, e ci si èconcentrati sulla varianza dovuta alle varie-tà e agli individui (Tab. 2, parte inferiore);da questa seconda analisi risulta che la per-centuale di variazione entro le varietà (quindifra individui, indipendentemente dal lorosesso) e fra le varietà è dello stesso ordine digrandezza (51.2% contro 48.8%). I valori dipercentuale della variabilità fra le cv sidiscostano però molto dal valore medio ot-tenuto considerando tutte e sei la varietà si-multaneamente (48.8%) se si consideranospecifiche coppie di varietà; così, la varia-bilità fra le cvv. Carmagnola e C.S. è moltopiù bassa, 12.8%, mentre è elevatissima,76.3%, fra Northern Lights e b92.73.2.13,nonostante si tratti di due varietà ad alto ∆9-THC. I dati relativi alla variabilità fra varie-tà considerate a coppie sono riassunti nellatabella 3.

Mappa di linkage. I parentali dell’ibridoF1 “Carmagnola x Sud Italia” hanno mostratoin seguito ad analisi 674 bande RAPD. Fraqueste, 269 (39.9%) erano polimorfiche frai due parentali, e 181 di esse segregavano1:1 nella progenie F1 esaminata. Fra i 405loci non polimorfici, 46 soltanto hanno se-gregato 3:1 in F1, il che conferma quindi lostato eterozigote di molti loci RAPD nei pa-rentali. I loci che segregavano 3.1 non sonostati utilizzati per la costruzione della map-pa. Il test χ2 per la verifica dell’accordo deirapporti di segregazione osservati con quel-li attesi è risultato significativo solo per 16

Tabella 2 - Composizione della varianza dovuta al dioicismo e alla varietà. Il data set per il calcolo delcontributo del sesso include solo le quattro varietà dioiche e 97 marcatori (parte superiore della tabella).L’analisi AMOVA è stata anche condotta su tutte le 60 piante delle sei varietà (parte inferiore dellatabella), ignorando il contributo del sesso sulla varianza totale (102 markers). I parametri riportatiincludono i gradi di libertà (df), le medie quadrate (MS), i componenti della varianza (VC), lapercentuale sulla variazione totale e il test di Bartlett’s (B).Table 2 - Variance composition due to dioeciousness and to variety. The data set for the contribution ofsex included only the four dioecious varieties (97 markers, upper part). AMOVA analysis was alsoperformed on all 60 plants belonging to the 6 varieties (lower part), ignoring the contribution of sex tothe total variance (102 markers). Statistics include degrees of freedom (df), mean squares (MS),variance components (VC), percent of the total variation and Bartlett’s test (B).

Tabella 3 - Valori di variazione fra le cultivar (espressi come percentuale della variazione totale) perognuna delle coppie di varietà studiate, calcolate mediante il software AMOVA.Table 3 - Values of among-cultivar variation (expressed as percent of the total variation) for each pairof the varieties studied, calculated by AMOVA analysis.

Carmagnola CS Fibranova Fibrimon N.Lights b92.73.2.13Carmagnola -CS 12.8 -Fibranova 19.5 18.0 -Fibrimon 40.7 42.5 34.5 -N.Lights 51.5 46.5 41.1 58.3 -b92.73.2.13 65.2 61.2 57.9 76.8 76.3 -

Fonte di variazione df MS VC % del totale BMaschio-Femmina 1 25.15 0.51 3.3 * 0.06 nsIndividui-Sesso 38 14.94 14.94 96.7Varietà 5 94.52 8.55 48.8*** 6.73***Individui/Varietà 54 8.97 8.97 51.1

***P<0.001; *P<0.05; ns= non significativo (test di significatività a 3000 permutazioni)


dei 181 loci per i quali è stato ipotizzato ilrapporto di segregazione 1:1 (8.8%), e per14 dei 46 loci che si presumeva segregasse-ro secondo il rapporto 3:1 (30.4%). La map-pa più avanzata ottenuta utilizzando ilsoftware MapMaker è quella di Carmagnola,nella quale finora sono entrati a far parte 66marcatori distribuiti su 11 gruppi di linkage(Fig. 2; Cannabis sativa possiede n=10 cro-mosomi); la mappa dell’accessione monoicaitaliana comprende invece 43 marcatori di-stribuiti su 9 gruppi di linkage. Sono attual-mente in corso le analisi delle progenie del-le piante F2, con l’obiettivo di costruire unamappa di linkage fra marcatori RAPD e lociche controllano il carattere “chemotipo”. Iparentali scelti erano a chemotipo divergen-te e praticamente puro (CBD o THC), men-tre tutte le piante F1 analizzate sono risultatea chemotipo misto (CBD + THC). Pertanto,si dovrà esaminare la progenie F2 per osser-vare segregazione del chemotipo e associa-re quest’ultimo a qualche marcatore RAPD.

DISCUSSIONEI risultati presentati confermano ed esten-

dono precedenti osservazioni (Faeti et al.,1996) sull’elevato grado di variabilità,misurabile come polimorfismo molecolaredei marcatori RAPD, nella specie Cannabissativa L. In effetti, tutte le piante esaminatesono risultate avere un diverso profiloRAPD, e quindi tutte distinguibili fra loro,per le bande ottenute dalla combinazione di

uno o più primers. Questo livello così ele-vato di polimorfismo non sorprende dato chela canapa è un’allogama obbligata, ed ècomparabile con altre specie allogame esa-minate, quali la patata, dove è stato stimatoun polimorfismo del 95% mediantemarcatori RAPD (Gebhardt et al., 1989;Forapani et al., 1999), Lolium perenne, dovel’analisi RAPD ha rilevato che la diversitàentro le cv era superiore a quella fra le cv(Sweeney e Danneberger, 1994) o Medicagosativa, in cui in alcuni studi il livello dipolimorfismo molecolare RAPD è stato sti-mato intorno al 95% (Barcaccia et al., 1994).

Anche i dati relativi al numero di loci sonocompatibili con quanto noto sulla strutturagenetica delle sei varietà esaminate.Carmagnola e C.S. sono da considerarsiecotipi, anche se era da attendersi una basegenetica più ristretta per C.S., che è una se-lezione da Carmagnola. Fibranova, invece,è un incrocio fra l’ecotipo Carmagnola e unalinea di origine russa, la Bredemann Elite, equesta origine da “cross-bred” si riflette inun maggior polimorfismo ed una eterozigosipiù elevata. Le due cv Fibrimon e NorthernLights, pur essendo di origine e caratteristi-che molto diverse (una monoica e contenentequasi esclusivamente CBD, l’altra dioica epuro ∆9-THC), condividono una base gene-tica molto più ristretta rispetto alle cv italia-ne, a causa del lavoro di selezione stretta cheoccorre effettuare per impedire la perdita deicaratteri che le contraddistinguono, il

monoicismo e l’elevato tenore di ∆9-THC,rispettivamente. Da questo derivano i livellipiù bassi di polimorfismo, di eterozigosi, difrequenza allelica media, fino ad un più bassonumero di bande individuabili: il lavoro discelta e selezione che sta dietro queste cvprovoca la perdita netta di un buon numerodi alleli per la presenza di bande. Quest’ul-timo fenomeno è ancora più marcato nellalinea inbred b92.73.2.13, ottenuta attraver-so due cicli di reversione del sesso edautofecondazione. Qui i polimorfismi sonocomparativamente molto ridotti rispetto allecv italiane (31% contro circa 80%), c’è unnumero più limitato di alleli per la presenzadi bande, e la frequenza allelica media siavvicina ad 1, come atteso nel caso di “qua-si fissazione” a molti loci, e l’eterozigosi èestremamente bassa (Forapani et al., 2001).Sono stati individuati 3 marcatori RAPDpresenti solo nella cv da droga NorthernLights e 5 nella linea inbred b92.73.2.13,entrambe puro THC; questi marcatori risul-tano pertanto particolarmente interessanti. Leanalisi statistiche effettuate sono state con-dotte su 10 piante di ogni cv, ma sono stateanalizzati un numero elevato di loci (102),il che conferisce validità generale alle con-clusioni tratte (Nei, 1978).

Anche l’analisi di partizione della varianzaosservata riflette in modo fedele la strutturadelle cv analizzate. Comparando coppie divarietà, si nota che la variabilità fra le varie-tà diventa progressivamente più importanterispetto alla variabilità entro le varietà conl’aumentare del grado di selezione necessa-rio a mantenere le caratteristiche delle cvconfrontate. Così, comparando la lineainbred b92.73.2.13 e la cv da droga NorthernLights, il 76.3% della variabilità totale delledue cv è dovuta alla differenza tra cv, men-tre nel confronto tra cv Carmagnola e C.S.,solo il 12.8% della variabilità è dovuta alledifferenze fra varietà, il resto essendo dovu-to a differenze puramente individuali entrovarietà. Considerando tutte le varietà ana-lizzate, si ottiene che circa metà della varia-zione è dovuta alle differenze tra varietà(48.8%) e l’altra metà a differenze indivi-duali (51.2%).Non è stato possibile discri-minare mediante parametri statistici la cvCarmagnola dalla sua selezione C.S., e an-che la percentuale di variabilità fra questedue cv (12.8%, tabella 3) è risultata dellostesso ordine di grandezza della variabilitàdi due diversi lotti di seme della cvCarmagnola, e quindi non significativa (datinon mostrati). L’elevata percentuale divarianza dovuta a differenze individuali piùche a segregazione fra le varietà e gli ecotipiè in accordo con l’ipotesi dell’esistenza diun’unica specie in Cannabis (Cannabissativa), e con l’esistenza di un unico poolgenico per tutta la specie, sottolineata da variautori, e indipendente da caratteristichemacroscopiche come il monoicismo e il tipodi cannabinoide (de Meijer, 1995; 1999).

Figura 2 - Mappa molecolare per marcatori RAPD in canapa (varietà Carmagnola). Questa mappa èstata ottenuta a un valore di LOD = 3.0, massima distanza 30.0. I numeri in corrispondenza dei trattinisono la sigla identificativa del marcatore RAPD, i numeri fra i trattini esprimono la distanza di mappain percentuale di ricombinazione.Figure 2 - Molecular map of hemp (Carmagnola variety). This map was obtained at LOD = 3.0,maximum distance 30.0. Numbers next to the hyphens are the RAPD marker code; numbers betweenthe hyphens indicate the percent of recombination between the markers.


Tale limitata separazione varietale si puòpresumibilmente giustificare con l’allogamiaobbligata della specie, e con l’altissima ca-pacità di dispersione del polline di canapa,che porta a livellare e disperdere la variabi-lità, soprattutto in assenza di uno stringentelavoro di selezione, che è almeno in molticasi venuto a mancare in tutto il lungo peri-odo di abbandono della coltura.

L’elevato grado di eterozigosi rilevatomediante analisi RAPD delle varietà ha sug-gerito che è possibile costruire una mappamolecolare della canapa in F1. La progenieesaminata ha confermato che il numero dimarcatori che segregano 1:1 in F1 è suffi-cientemente elevato per costruire una map-pa, anche se è possibile che per otteneremappe più dense occorra applicare strategieche forniscano un numero più elevato dimarcatori multi-locus (es. AFLP; Vos et al.,1995), oppure a utilizzare progenie F2. At-tualmente è in corso l’analisi RAPD e AFLPdi progenie F2 di canapa nelle quali vieneosservata anche la segregazione delchemotipo, poiché i parentali erano diver-genti per questo carattere. Una mappa preli-minare di canapa è stata comunque ottenu-ta, e le informazioni relative al numero dimarcatori segreganti 1:1, non segreganti, osegreganti 3:1 sono di grande utilità per lacostruzione di future “mapping populations”.Va anche sottolineato che i dati ottenutimostrano che solo una minoranza deimarcatori segreganti ha mostrato una distri-buzione nella progenie che si è discostatadall’atteso (test χ2 significativo), indice que-sto di una quantità trascurabile di segrega-zioni distorte ottenute, nonostante il nume-ro di individui esaminati nella F1 (40) nonsia elevatissimo.

I risultati ottenuti nel corso dellesperimentazioni descritte fanno ben sperare

nella possibilità, scegliendo gli opportuniincroci e tipo di progenie, di individuaremarcatori molecolari associabili al carattere“chemotipo”, e quindi, in un futuro non lon-tano, di poter effettuare la selezione per (ocontro) un determinato chemotipo conl’ausilio delle tecniche di biologiamolecolare, che permetterebbe la determi-nazione precoce del carattere e quindi ren-derebbe più veloce ed affidabile il migliora-mento genetico per quel carattere.

BIBLIOGRAFIABarcaccia G., S. Tavoletti, M. Pezzotti, M.

Falcinelli and F. Veronesi, 1994.Fingerprinting of alfalfa meiotic mutantsusing RAPD markers. Euphytica 80, 19-25.

Excoffier, L., P.E. Smouse and J.M. Quattro,1992. Analysis of molecular variance inferredfrom metric distances among DNAhaplotypes: application to humanmitochondrial DNA restriction data. Genetics131, 479-491.

Faeti V., G. Mandolino and P. Ranalli, 1996.Genetic diversity of Cannabis sativagermplasm based on RAPD markers. PlantBreeding 115, 367-370.

Forapani S., A. Carboni, C. Paoletti, V.M.C.Moliterni, P. Ranalli and G. Mandolino, 2001.Comparison of hemp (Cannabis sativa L.)varieties using RAPD markers. Crop Sci. 41,1286-1289.

Gebhardt C., C. Blomendhal, U.Schachtschabel, T. Debener, F. Salamini andE. Ritter, 1989. Identification of 2n breedinglines and 4n varieties of potato (Solanumtuberosum ssp. tuberosum) with RFLPfingerprinting. Theor. Appl. Genet. 78, 16-22.

Meijer, E.P.M. de, 1995. Fiber hemp cultivars: asurvey of origin, ancestry, availability andbrief agronomic characteristics. J. of the Intl.Hemp Association 2, 66-73.

Meijer, E.P.M. de, 1999. Cannabis germplasmresources. In P. Ranalli (ed.) Advances inhemp research. The Haworth Press, Inc. NewYork, London, pp 133-151.

Miller M.P., 1998. AMOVA-PREP 1.01.A program for the preparation of AMOVAinput files from dominant marker raw data.Software distribuito dall’autore.

Miller M.P., 1999. Tools for population geneticanalysis (TFPGA) 1.3: a Windows programfor the analysis of allozyme and molecularpopulation genetic data. Software distribuitodall’autore.

Mohan Ram H.Y. and R. Sett, 1982. Inductionof fertile male flowers in genetically femaleCannabis sativa plants by silver nitrate andsilver thiosulfate anionic complex. Theor.Appl. Genet. 62, 369-375.

Mullis K.B., 1990. La scoperta della reazione acatena della polimerasi. Le Scienze 262, 32-39.

Nei M., 1978. Estimation of averageheterozygosity and genetic distance from asmall number of individuals. Genetics 89,583-590.

Ranalli P., M. Di Candilo, G. Mandolino, G.Grassi and A. Carboni, 1999. Hemp forsustainable agricultural systems. AgroIndustry hi-tech 10, 33-38.

Sweeney P.M. and T.K. Danneberger, 1994.Random Amplified Polymorphic DNA inperennial ryegrass: a comparison of bulksamples vs. individuals. Hort Sci. 29,624-626.

Vos P., R. Hogers, M. Bleeker, M. Reijans, T.van de Lee, M. Hornes, A. Frijters, J. Pot, J.Peleman, M. Kuiper and M. Zabeau, 1995.AFLP: a new technique for DNAfingerprinting. Nucl. Acids Res. 23,4407-4414.

Weir, B.S., 1996. Genetic data analysis, secondedition. Sinauer Associates, Inc. Publishers,Sunderland, pp. 445.

Williams J.G.K., A.R. Kubelik, K.J. Livak, J.A.Rafalski and S.V. Tingey, 1990. DNApolymorphism amplified by arbitrary primersare useful as genetic markers. Nucleic AcidsRes. 18, 6531-6535.


INTRODUZIONELa Cannabis sativa è una pianta erbacea

annuale appartenente alla famiglia delleCannabaceae e all’ordine delle Hurticales.

Identificazione di marcatori molecolari associati al sesso e loro applicazione albreeding ed allo studio del differenziamento sessuale di Cannabis sativa L.

V.M.Cristiana Moliterni, Giuseppe Mandolino, Luigi Cattivelli1, Paolo Ranalli.Istituto Sperimentale per le Colture Industriali, Via di Corticella, 133 (BO)1 Istituto Sperimentale per la Cerealicoltura, Strada S. Protaso, 302 - Fiorenzuola d’Arda (PC)

Autore corrispondente: V.M.Cristiana MoliterniIstituto Sperimentale Colture Industriali, Via diCorticella, 133 - 40128 Bologna, ItaliaTel. (051) 6316811 - Fax (051) 374857.Lavoro svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

RIASSUNTOLa Cannabis sativa è una specie dioica con dimorfismo sessuale che si manifesta in una fase moltotardiva dello sviluppo, poco prima della produzione dei fiori. Di qui la necessità di un sistemarapido di discriminazione dei due sessi, funzionale alla realizzazione dei programmi di breeding.L’analisi RAPD del genoma di individui di sesso maschile e femminile ha permesso di individuarealcuni frammenti di DNA maschio-specifici. Da uno di questi, il MADC2, è stato ottenuto unmarcatore SCAR che consente una discriminazione rapida e sicura dei due sessi. Tale marcatore èstato inoltre un supporto utile allo studio del differenziamento sessuale di Cannabis sativa.

Parole chiave: Cannabis sativa, dioicismo, differenziamento sessuale, RAPD, SCAR, marcatoridel sesso, C-DNA AFLP.

ABSTRACTSex-linked molecular markers as tools for breeding and studies on sexual differentiation ofCannabis sativa L.Cannabis sativa L. is a naturally dioecious species with heterogametic males (2n = 18+XY) andhomogametic females (2n = 18+XX). It is characterized by unisexual flowers and shows sexualdimorphism. Despite the presence of sexual chromosomes, the sex of Cannabis sometimes showssome flexibility. Anomalies may in fact occur in floral development, such as the presence of thereproductive structure of the opposite sex or the development of bisexual inflorescence (monoeciousphenotype). Sexual dimorphism generally occurs late in plant development, often leading to labour-intensive steps during breeding programs. The development of a method for rapid sex determinationin Cannabis sativa would therefore be advisable. By means of the RAPD technique, applied tomale and female genomes, a marker of 400bp was identified to be male specific. It was namedMADC2 (Male Associated DNA of Cannabis) according to Sakamoto et al. (1995). Despite itssex-specific association, the sequences corresponding to MADC2 were present in both staminateand carpellate plants, as revealed by Southern hybridization with the cloned RAPD band. MADC2was sequenced and specific primers were constructed corresponding to its 1-20 and 373-391 positions.These primers generated a male-specific SCAR marker, 391bp long, and two fragments about 560and 870bp long in the female and monoecious genotypes. A rapid method based on a PCRamplification directly from plant tissue was also developed from the original protocol by Klimyuket al. (1993). This procedure, with the male-specific SCAR marker, gives a suitable method for aprecise, early and rapid identification of males during breeding programs.The molecular mechanism of Cannabis sativa sexual differentiation was also investigated. Bymeans of optical microscopy, the earliest step in apex sexual differentiation was identified as theleaves of the fourth node emerge. Most of the samples observed at this stage have indeed developedsome lateral meristem buds. In order to identify the genes involved in this earliest stage of sexualdifferentiation an analysis of gene expression was carried out by means of the cDNA AFLP technique.Several differentially expressed AFLP fragments were recovered and their sex specificity checkedby Reverse Northern and Northern analysis, but only subcloning and sequencing will make itpossible to track back to the genes having a differential expression at this stage. The rapid methodof sex determination was of great importance for sex discrimination at the fourth node, because ofthe complete absence of sexual dimorphism between plants at this stage.Key words: Cannabis sativa, dioecy, sexual differentiation, RAPD, SCAR, sex linked molecularmarkers, cDNA AFLP.

È una specie naturalmente dioica, con indi-vidui di sesso maschile e femminile, dotatidi fiori unisessuali e caratterizzati da undimorfismo sessuale che, oltre allamorfologia del fiore, si estende ancheall’habitus della pianta. Infatti i maschi sonogeneralmente più alti ed esili delle femmineed hanno un ciclo vitale più breve. I fioriunisessuali sono portati in infiorescenze dap-prima terminali e successivamente laterali(Fig. 1). Negli individui di sesso maschile ifiori sono organizzati in numero variabile in

panicoli pendenti ed a volte ramificati, ge-neralmente privi di foglie. I fiori del panicolopossono essere singoli o raggruppati ed inquesto caso ogni fiore è sostenuto da un sot-tile peduncolo. Ogni fiore maschile è costi-tuito da un perianzio formato da cinquesepali che racchiude l’androceo composto dacinque stami sostenuti da sottili filamenti.Le antere portate all’estremità degli stami, amaturità deiscono longitudinalmente liberan-do il polline che può essere così trasportatodal vento (Mohan Rham & Nath, 1964). Ifiori femminili sono invece organizzati inracemi che si sviluppano in posizione ter-minale od all’ascella di foglie o ramifica-zioni laterali. Nell’infiorescenza, all’ascelladi una piccola foglia verde si sviluppano duefiori ciascuno sotteso ad una piccola stipola.Il fiore femminile ha una struttura moltosemplice essendo costituito da una bratteaverde che avvolge completamente ilperianzio, appena abbozzato, e l’ovario. Lostilo si differenzia nella porzione distale inuno stimma bifido. La brattea fiorale è par-ticolarmente ricca di peli silicei e tricomighiandolari che secernono sostanze aroma-tiche e resinose (Mohan Rham & Nath,1964).

Il corredo cromosomico di Cannabissativa è composto da 9 coppie di autosomied una coppia di cromosomi sessuali. Il ses-so maschile è definito dalla presenza dellacoppia eteromorfa XY mentre quello fem-minile è definito dalla coppia XX, similmen-te a quanto si verifica in altre specie dioichecome per esempio la Silene latifolia. Il cro-mosoma Y in Cannabis è subtelocentrico edè caratterizzato dall’avere un satellite al-l’estremità del braccio corto ed un bracciolungo particolarmente sviluppato, tanto chesi ritiene che la differenza nelle dimensionidei genomi maschile e femminile (rispetti-vamente 1683 Mbp e 1636 Mbp), sia quasicompletamente attribuibile al cromosoma Y(Sakamoto et al., 1998). Il cromosoma Xinvece è submetacentrico e porta un satelli-te all’estremità del braccio corto. Come siverifica frequentemente nei cromosomi ses-suali vegetali, anche il cromosoma Y diCannabis è fortemente eterocromatico e ric-co di sequenze ripetute che sono causa dellasua forte condensazione in metafase(Sakamoto et al., 1998). Una buona partedel DNA ripetuto è costituito da sequenzedel tipo LINE (Long Interspersed Elements)che rappresentano vestigia di elementitrasponibili al livello dei quali è possibilerilevare un basso livello di trascrizione per


la presenza di ORF ancora attive, relativead enzimi connessi al meccanismo stessodella trasposizione. Le LINEs di Cannabissativa (LINE-CS) sono rappresentate anchenegli autosomi e nel cromosoma X ma, moltoparticolare è la loro specifica concentrazio-ne all’estremità del cromosoma Y. Ciò fapensare che esse possano avere un ruolo nelmantenimento della struttura dell’Y e chepossano contribuire alla differenziazionemorfologica e strutturale dei cromosomi ses-suali creando delle regioni eteromorfiche allivello delle quali risulta repressa laricombinazione (Sakamoto et al., 2000).

Nonostante siano presenti i cromosomisessuali, il sesso nella canapa è un carattereche manifesta una certa flessibilità. Infattioccasionalmente è possibile rilevare delleanomalie nello sviluppo fiorale che si mani-festano con la comparsa degli organi ripro-

duttivi del sesso opposto o con lo sviluppodi infiorescenze miste (recanti sia fiori ma-schili che femminili) che caratterizzano ilfenotipo monoico. Un altro aspetto contro-verso della determinazione del sesso inCannabis è dato dalla possibilità di ottenereper alcuni genotipi, la sua parziale o com-pleta reversione. È noto infatti che il tratta-mento con sostanze mascolinizzanti ofemminilizzanti, seguito dall’esposizione adun fotoperiodo efficace per l’induzione allafioritura, è in grado di determinare la com-parsa degli organi riproduttivi del sesso op-posto anche in individui che sono già in unostadio avanzato del proprio differenziamentosessuale. Hanno un effetto mascolinizzantequelle sostanze che inibiscono la biosintesio l’attività dell’etilene quali l’aminoetossi-vinilglicina, Ag(S2O3)2

3- e AgNO3, mentrehanno un effetto femminilizzante i precur-

sori o gli attivatori della biosintesi di questoormone vegetale come l’etephon (MohanRam and Sett, 1982a; Mohan Ram and Sett,1982b). La possibilità di reversione è sicu-ramente un carattere a base genetica poichéesistono dei genotipi suscettibili e deigenotipi refrattari al trattamento di rever-sione.

In pieno campo il ciclo vitale della cana-pa ha una durata di 5-6 mesi ed ilraggiungimento della maturità sessuale siverifica dopo 3-4 mesi con la comparsa deifiori unisessuali. Il dimorfismo sessuale simanifesta solo in uno stadio molto avanzatodello sviluppo quando, poco prima della pro-duzione dei fiori, negli individui di sessomaschile si verifica un particolare allunga-mento degli ultimi internodi, fenomeno cherende i maschi più alti ed esili delle femmi-ne.

La possibilità di distinzione precoce delsesso costituisce un problema basilare in ogniprogramma di miglioramento genetico del-la canapa, essendo questa una specie tipica-mente allogama. Per esempio, il metodoBredeman di selezione per la qualità dellafibra prevede un’analisi precoce qualitativae quantitativa della fibra negli individui disesso maschile, cui segue l’eliminazione equindi l’esclusione dalla possibilità diimpollinazione di quelli che non soddisfanoi parametri stabiliti (Bredeman, 1938).

L’obiettivo principale di questo lavoro èstato quindi la ricerca di un sistema che per-mettesse una discriminazione precoce ed af-fidabile dei due sessi e che potesse costitui-re un supporto utile ai programmi di miglio-ramento genetico di Cannabis sativa.

L’altro aspetto investigato ha riguardatopiù direttamente il meccanismo di determi-nazione del sesso. Sebbene sia conosciutala relazione tra cromosomi eteromorfici esesso in Cannabis, nulla è ancora noto suimeccanismi molecolari che sottendono aquesto processo.

Il lavoro di ricerca si è quindi sviluppatoda un lato verso l’analisi dei genomi di indi-vidui di sesso maschile e femminile, median-te la tecnica RAPD (Williams et al., 1990),al fine di identificare sequenze di DNA ses-so-specifiche; e dall’altro verso la compren-sione dei meccanismi molecolari deldifferenziamento sessuale in Cannabis. Atale scopo è stata condotta un’analisi del-l’espressione genica differenziale, utilizzan-do la tecnica cDNA AFLP.

MATERIALI E METODIAnalisi dei genomi mediante la tecnica

RAPD (Random Amplyfied PolymorphicDNA). Semi appartenenti a 13 varietà edaccessioni di Cannabis sativa, di diversaorigine (Faeti et al., 1996), sono stati fattigerminare in serra e le plantule sviluppatesisono state trasferite in pieno campo fino alraggiungimento della maturità sessuale, alfine di identificare con certezza il sesso di

Tabella 1 - Frammenti RAPD maschio specifici.Table 1 - Male specific RAPD markers.

Figura 1 - Infiorescenza maschile (sinistra), infiorescenza femminile (destra).Figure 1 - Male inflorescence (left), female inflorescence (right).

Primer Sequenza Dimensioni della banda

RAPD OPA08 5’-GTGACGTAGG-3’ 400 bp

OPA12 5’-TCGGCGATAG-3’ 700 bp

OPC04 5’-CCGCATCTAC-3’ 1600 bp

OPC08 5’-TGGACCGGTG-3’ 2700 bp

OPC10 5’-TGTCTGGGTG-3’ 700 bp

OPC14 5’-TGCGTGCTTG-3’ 1400 bp

OPD05 5’-TGAGCGGACA-3’ 900 bp

OPE02 5’-GGTGCGGGAA-3’ 1000 bp

OPE14 5’-TGCGGCTGAG-3’ 400 bp

OPI01 5’-ACCTGGACAC-3’ 1600 bp

OPJ16 5’-CTGCTTAGGG-3’ 1400 bp


ciascun individuo. Gli incroci e l’analisi delleprogenie segreganti sono stati invece con-dotti in serra, in condizioni controllate, suun totale di circa 200 individui. Da ciascunapianta sono state prelevate alcune foglie gio-vani ed utilizzate per l’estrazione del DNA.Il DNA genomico è stato estratto secondo ilmetodo indicato da Taylor e Powell con al-cune modifiche minori (Faeti et al., 1996).Per l’analisi RAPD sono stati utilizzati 179primers decameri appartenenti alle serie A,B, C, D, E, G, H, I, J, disegnati dalla OperonTechnologies, USA. Le amplificazioniRAPD ed i profili elettroforetici sono statiottenuti secondo il protocollo riportato inFaeti et al. (1996).

Clonaggio e sequenziamento dei fram-menti RAPD. I frammenti RAPD associatiputativamente al sesso maschile sono statieluiti dal gel, clonati e sequenziati secondola procedura descritta precedentemente(Mandolino et al., 1999).

Southern Hybridization. La verifica del-la sesso-specificità di ciascun frammento è

stata effettuata mediante ibridazione di filtriSouthern prodotti secondo la procedura giàriportata da Mandolino et al. (1999).

Produzione di marcatori SCAR. Sullabase della sequenza nucleotidica dei fram-menti RAPD, sono stati costruiti dei primersinterni alla sequenza per l’ottenimento dimarcatori SCAR. Per la produzione deimarcatori SCAR è stato seguito il protocol-lo dell’analisi RAPD (Faeti et al., 1996) acui sono state apportate alcune modificheriguardo la temperatura di annealing (60°C)e la concentrazione di MgCl2 nella mix diamplificazione (1.5 mM). La verifica del-l’associazione del marcatore SCAR alfenotipo è stata effettuata mediante l’analisidi progenie segreganti.

Analisi dell’espressione genica median-te la tecnica cDNA AFLP (AmplyfiedFragment Length Polymophism).

Materiale vegetale. Semi di canapa dellacultivar Fibranova sono stati fatti germinaree mantenuti in serra con un fotoperiodo di11 ore e ad una temperatura media di 27°C.

Molto precocemente è stata realizzata unadeterminazione rapida del sesso secondo ilprotocollo di Klimyuk et al. (1993), con al-cune modifiche apportate per Cannabissativa (vedi Risultati).

Analisi microscopica della struttura de-gli apici. Apici maschili e femminili sonostati prelevati in vari momenti deldifferenziamento sessuale e fissati inglutaraldeide 3% per 24 ore. Successivamen-te sono stati inclusi in resina ed analizzati almicroscopio ottico in sezioni semifini, co-lorate con Blu di Toluidina.

Estrazione del m-RNA. Apici prelevatial 2° nodo ed apici maschili e femminili pre-levati al 4° nodo sono stati polverizzati inun mortaio con azoto liquido e trasferiti nelbuffer di estrazione (Buffer 1: 50 mM Tris-HCl, pH 9.0, 100 mM NaCl, 10 mM EDTA,2% SDS) scaldato a 37°C (5ml del bufferper 1 g di peso fresco). L’omogenato è statotrasferito in tubi di polipropilene sterili esottoposto due volte ad estrazione con unegual volume della miscela fenolo/clorofor-mio/alcool isoamilico (25:24:1), e una vol-ta, con un egual volume della miscela cloro-formio/alcool isoamilico (24:1). Al sovra-natante ottenuto dall’ultima estrazione è stataaggiunta Oligo-dT cellulosa (BoehringerMannheim) in quantità pari a 150 mg ml-1

ed NaCl fino ad una concentrazione finalepari a 0.4 M. I campioni sono stati posti inagitazione orizzontale (30-50 rpm) per 30' equindi centrifugati a bassa velocità per otte-nere una completa separazione dellacellulosa dal sovranatante. La cellulosa èstata sottoposta a due lavaggi con 10ml diBuffer 2 (10 mM Tris-HCl, pH 7.5, 400 mMNaCl, 0.2% SDS) ed a due lavaggi con 10 mldi Buffer 3 (20 mM Tris-HCl, pH 7.5,100 mM NaCl). Ciascun lavaggio è stato se-guito da una breve centrifugata a 800xg per20 minuti. Dopo l’ultimo lavaggio lacellulosa è stata trasferita in colonnine percromatografia del volume di 10 ml e sotto-posta a quattro lavaggi successivi con 10 mldi Buffer 3 per eliminare tutti gli acidi nucleiciche non si erano legati per affinità all’Oligo-dT cellulosa. L’RNA messaggero è stato eluito

Tabella 2 - Sequenza del frammento MADC2. Le regioni sottolineate corrispondono ai primers per l’ottenimento del marcatore SCAR di 391bp, maschiospecifico.Table 2 - MADC2 sequence. Underlined regions correspond to the male specific SCAR marker primers.

Figura 2 - Analisi SCAR realizzata con i due primers maschio-specifici, su DNA genomicorispettivamente di maschi e femmine appartenenti a cultivar diverse: Carmagnola (1-2),Fibranova (3-4), Uniko (5-6), Kompolti ibrido TC (7-8), Accessione 2 (9-10), cv. Bialobrzeskie,monoica, quattro individui (11-14).Figure 2 - SCAR analysis with the male-specific primers on genomic DNA from one male and onefemale of different cultivar: Carmagnola (1-2), Fibranova (3-4), Uniko (5-6), Kompolty HybridTC (7-8), Accession 2 (9-10) and four different monoecious plants of cv. Bialobrzeskie (11-14).

GTGACGTAGG TAGAGTTGAA TAACTAAGCA TGGACCTAAC GATTTCCAAA AGCGTGCGAT TTCTTCTTTC TGCAATTACA TTCTACTATG GAGTGCTAGG GGCAGTTAAT TGAGATTAAA TGCCAGGTTC GATCAAAAGA TCTTTGAACT GCATATCCAT ATATTCTCCA CCCCTATCAA TTCGCAAGAT CTATAAAGTT TTACCCAATT AGTTTTGAGC TAATGCAGGC TATTCCTGAA ACTTTTGAAA CGTTTCAGTG GTCCGCAAAG AAAGAACGTT TGGTCATCTT TCCTTCAAGG CAAGACTTGC GTACAGGTAA TTCACCTAAG ACGATATTTT TCAGTGGACC GTCTCTGGTT AACTTATTGA GTCTCTCATA GCCTACGTCA C


in quattro frazioni ottenute applicando sullacolonnina, per ogni frazione, un volume di400 µl di Buffer 4 (10 mM Tris-HCl,pH 7.5), scaldato a 65°C. L’RNA messag-gero di ciascuna frazione è stato precipitatocon 2.5 volumi di etanolo assoluto a -20°CO/N. Le frazioni precipitate sono staterecuperate e quantificate spettrofo-tometricamente. Tutta la procedura del-

l’estrazione è stata condotta utilizzando ve-treria e supporti monouso sterili, nonchésoluzioni prodotte con acqua distillata eDEPC, e successivamente autoclavate.

Sintesi del cDNA. Il cDNA è stato sinte-tizzato a partire da 1µg di mRNA. La sintesidel primo filamento è stata realizzata utiliz-zando l’enzima Superscript™ II (LifeTechnologies), secondo il protocollo sugge-

rito dalla ditta. I’RNA ibrido ha fornito lostampo per la sintesi del secondo filamento,catalizzata dall’enzima DNA Polymerase I(Life Technologies), in presenza diRNAaseH (Life Technologies). Anche perla sintesi del doppio filamento è stato segui-to il protocollo suggerito dalla ditta produt-trice dell’enzima.

cDNA AFLP. L’analisi cDNA AFLP è sta-ta condotta secondo il protocollo messo apunto da Bachem et al. (1996) utilizzandoenzimi di restrizione diversi ed in particola-re BstY1 come “rare cutter” ed Mse1 come“frequent cutter”. Le amplificazioni selettivesono state ottenute combinando i due primersBstY +C/+T con 30 primers Mse+3. Gliamplificati sono stati separati su gel di se-quenza (poliacrilammide 6% in TBE 0.5X,urea 8 M) realizzato nell’apparato Sequi-Gen GT (Bio Rad). I profili AFLP sono statirilevati mediante autoradiografia.

Analisi Reverse Northern. I frammentiAFLP putativamente differenziali sono statiritagliati dal gel di sequenza ed eluiti in 50 µldi TE 1X per riscaldamento a 65°C per 15'.Ogni frammento è stato nuovamente ampli-ficato con la combinazione di primers chelo aveva generato, e separato in doppio sugel di agarosio al 1.5%. I frammenti sonostati successivamente trasferiti su filtro dinitrocellulosa (Southern Blotting) in modotale da avere per ciascuna serie di frammen-ti, due filtri identici. I filtri sono stati ibridatiseparatamente con mRNA relativo al 4° nodomaschile e femminile, che era stato prece-dentemente marcato radioattivamente conα32P-dNTP (Sambrook et al., 1989). Per lamarcatura interna del mRNA è stato è statoutilizzato come primer l’Oligo-dT(12-18)(Boehringer Mannheim) ed è stato seguitoil protocollo suggerito da Sambrook et al.(1989). I pattern di ibridazione sono stati ri-levati mediante autoradiografia.

Analisi Northern. L’analisi Northern è sta-ta condotta utilizzando 900ng/lane di mRNArelativo al 4° nodo maschile e femminile se-condo la procedura riportata in Sambrook, etal. (1989). Le sonde utilizzate sono state mar-cate radioattivamente (γ32P-dNTP) con il me-todo della marcatura terminale (Sambrook etal., 1989).

RISULTATI E DISCUSSIONEL’analisi RAPD ha permesso di individua-

re numerosi marcatori polimorfici, rivelan-do l’elevato grado di polimorfismo esisten-te tra le varietà e le accessioni di canapa ana-lizzate. Sorprendente è il livello deimarcatori polimorfici (circa 80%) riscontratotra la varietà Carmagnola e la cultivarFibranova (entrambe italiane), che invecerisultano relativamente poco distantigeneticamente (Allavena, 1961); ciò è tutta-via comprensibile se consideriamo che lacanapa è una specie dioica ed allogama ob-bligata. Dei 179 primers decameri testati, 11hanno prodotto dei marcatori associati al

Tabella 3 - Protocollo per la determinazione rapida del sesso in Cannabis sativa (da Klimyuk etal.,1993 modificato).Table 3 - Procedure for rapid PCR based sex determination. P21 and α 1 primers correspond to the1-20 and 373-391 position of the MADC2 sequence respectively.

M M M F F F M M F F F F M F M F F M 1Kb 1Kb

Figura 3 - Visualizzazione degli amplificati ottenuti con il metodo rapido di determinazione del sesso.La freccia indica la banda relativa al marcatore SCAR maschio-specifico di 391bp.Figure 3 - Amplificate profiles obtained with the rapid methods for sex determination. The arrowindicates the male-specific SCAR marker of 391bp.

Protocollo per la determinazione rapida del sesso in Cannabis sativa (da Klimyuk et al.(1993 ), modificato)

1. Prelevare dalla porzione distale di una giovane foglia un frammento lungo 4-5mm e largo 2-3mm ed

introdurlo in una provetta da 1.5ml sterile 2. Aggiungere 40µl di NaOH 0.25M ed effettuare una rapida centrifugata 3. Incubare a 100°C per 35 secondi. netti 4. Aggiungere 40µl di HCl 0.25M e 20µl di Tris-HCl 0.5M, pH 8, 0.25% Triton X-100 5. Centrifugare brevemente ed incubare a 100°C per 2 minuti 6. Prelevare ciascun frammento e trasferirlo sul fondo di una provetta da PCR 7. Aggiungere ad ogni frammento 25µl della MIX di amplificazione MIX H2O 18.3µl Buffer 10X 2.5µl MgCl2 50mM 0.75µl α1 primer (100ng/µl) 1µl P21 primer (100ng/µl) 1µl dNTP mix (2.5mM each) 1.25µl Taq DNA Polymerase (5U/l) 0.2µl

Realizzare un'amplificazione per SCAR (vedi Materiali e Metodi) N.B. I primers P21 e α1 corrispondono alle sequenze 1-20 e 373-391 del MADC2


fenotipo maschile di dimensioni compresetra 400 e 2700bp (Tab. 1). Uno di questimarcatori, quello generato dal primerOPA08, è stato clonato e sequenziato(Mandolino et al., 1998). Il frammento è sta-to chiamato MADC2 in accordo con lanomenclatura proposta da Sakamoto et al.(1995) ed ha una lunghezza di circa 400bp.Ha un contenuto di G+C del 40.3% e risultaprivo di ORF al suo interno. Dalla ricercanelle banche dati di GenBank, EMBL, DDBJe PDB è emerso che questo frammento haun basso livello di omologia con altre se-quenze di DNA ripetitivo riscontrate in altrespecie vegetali quali orzo, frumento, cocco,pino, ed Arabidopsis, inoltre non risulta ave-re omologie con il frammento MADC1 iden-tificato da Sakamoto et al. (1995), nonostan-te la forte similitudine nel contenuto di G+C(39.9% in MADC1 e 40.3% in MADC2).La maschio-specificità del MADC2 è statatestata mediante una ibridazione Southernche ha rivelato tuttavia la presenza del fram-mento sia nel genoma maschile che femmi-

nile (Mandolino et al., 1999).Sulla base della sequenza MADC2

(Tab. 2) sono stati costruiti due primers, ri-spettivamente corrispondenti alle posizioni1-20 (5'-GTGACGTAGGTAGAGTTGAA-3')e 373-391 (5'-GTGACGTAGGCTATGAGAGA-3')del frammento. Questi primers hanno per-messo di amplificare una regione di 391bpnel genoma maschile e due regioni, di circa560bp e 870bp, nel genoma degli individuidi sesso femminile e monoici. La capacitàdel marcatore SCAR di 391bp di individua-re il fenotipo maschile è stata inizialmenteverificata su 41 individui di sesso maschile,femminile e monoico, appartenenti a 20 va-rietà ed accessioni diverse di canapa(Mandolino et al., 1998). In tutti i maschianalizzati è stata prodotta un unica banda di391bp mentre nelle femmine e nei monoicisono state prodotte le due bande di pesomolecolare maggiore (Fig 2). L’analisi di treprogenie segreganti per il sesso ha permes-so di confermare l’associazione delmarcatore di 391bp al sesso maschile in

quanto in nessun caso è stato possibile ri-scontrare ricombinazione per il marcatore.Questo permette di dire che il frammento di391bp costituisce un marcatore molecolareaffidabile per l’identificazione del sesso ma-schile. La produzione dei due frammenti di560bp ed 870bp negli individui di sesso fem-minile e nei monoici da parte dei primersSCAR, nonché il risultato dell’analisiSouthern, confermerebbe la presenza di se-quenze simili nel genoma maschile e fem-minile. Evidentemente, però tali sequenzerisultano organizzate in maniera diversa neidue sessi. È ormai ampiamente accettata lateoria secondo cui i cromosomi sessuali X eY si sarebbero originati da una coppia di cro-mosomi omologhi attraverso l’instaurazionedi un meccanismo di repressione dellaricombinazione, che avrebbe portato i duecromosomi a differenziarsi anchemorfologicamente (Charlesworth, 1991).D’altro canto l’assenza di ricombinazioneavrebbe favorito l’accumulo di sequenze ri-petute di cui i cromosomi sessuali vegetalisono particolarmente ricchi (Charlesworth,1991). L’assenza di ricombinazione per ilmarcatore di 391bp fa pensare che esso sitrovi sul cromosoma Y, e benché non esistauna dimostrazione diretta di ciò, questa ipo-tesi potrebbe essere comunque avvaloratadall’omologia esistente tra la sequenza delframmento SCAR e le sequenze riscontra-te in regioni di DNA ripetitivo di altri or-ganismi vegetali. Sulla base di questi datipossiamo dire che i nostri primers SCARsono in grado di amplificare frammenti diDNA ripetuto presenti probabilmente nellaregione di “non ricombinazione” dei duecromosomi sessuali e che per questo moti-vo, nel tempo, hanno acquisito una diversaorganizzazione. La probabile localizzazio-ne dei due frammenti di 560bp ed 870bpsul cromosoma X potrebbe essere dimostra-ta dalla possibilità di ottenere la loro am-plificazione anche negli individui di sessomaschile, in opportune condizioni (minorestringenza).

Accertata l’associazione tra il marcatoredi 391bp ed il sesso maschile, si è cercato diprodurre un sistema che permettesse unadeterminazione rapida ed affidabile del ses-so, basato sulla presenza-assenza di questomarcatore. Sulla base di un protocollo mo-dellato su Arabidopsis da Klimyuk et al.(1993), apportando le dovute modifiche perCannabis, è stato messo a punto un sistemarapido di screening del sesso che consistenella realizzazione di una amplificazionePCR direttamente su tessuto vegetale oppor-tunamente trattato (Tab. 3, Fig. 3). La pos-sibilità di determinazione del sesso nella ca-napa mediante lo SCAR rapido non solocostituisce uno strumento utile al migliora-mento genetico ma ha avuto un ruolo fonda-mentale anche nel lavoro di ricerca finaliz-zato all’identificazione dei geni coinvolti neldifferenziamento sessuale di Cannabis

Figura 4 - Sezione longitudinale dell’apice al quarto nodo.Figure 4 - Longitudinal section of the apex at the fourth node.

Figura 5 - Sezione longitudinale dell’apice al secondo nodo.Figure 5 - Longitudinal section of the apex at the second node.


sativa.Nelle nostre condizioni di crescita in ser-

ra (vedi Materiali e Metodi) il ciclo vitaledella canapa si conclude in 3-4 mesi ed ilraggiungimento della maturità sessuale, de-finito dalla comparsa dei fiori unisessuali,si realizza dopo 50-60 giorni dall’emergen-za della plantula dal terreno, momento in cuila pianta ha quasi raggiunto le sue dimen-sioni definitive (3-4 metri). Dati in lettera-tura ed esperienze dirette hanno tuttavia ri-velato che in alcune condizioni è possibileottenere il completo differenziamento deifiori unisessuali anche in stadi molto preco-ci dello sviluppo. È stato necessario quindi,effettuare un’analisi microscopica degli apicidi Cannabis sativa, prelevati in momenti di-versi dello sviluppo, al fine di individuarequale fosse lo stadio più precoce deldifferenziamento sessuale. Dall’analisi mi-croscopica è emerso che il primo stadio incui è possibile rilevare dei cambiamenti nellamorfologia dell’apice corrisponde alla fasedi emergenza delle foglioline del quartonodo. In questo stadio la plantula ha delledimensioni di 10-15cm che sono decisamen-te inferiori a quelle dell’adulto e non mani-festa alcun dimorfismo sessuale. In tutti icampioni osservati al microscopio in questostadio è stato possibile rilevare la presenzadegli abbozzi dei meristemi laterali, al-l’ascella delle foglie del quarto nodo (Fig.4).Questi abbozzi, con ogni probabilità, saran-no in grado di differenziarsi nei meristemiinfiorescenziali all’estremità dei quali saran-no portati i fiori unisessuali. L’analisi mi-croscopica ha permesso di identificare lo sta-dio più precoce del differenziamento del-l’apice di Cannabis sativa nella fase di emer-genza delle foglioline del quarto nodo. Inapici maschili e femminili prelevati in que-sto stadio è stata quindi effettuata un’analisidell’espressione genica differenziale. Gliapici prelevati all’emergenza delle foglioli-ne del 2° nodo hanno costituito il “control-lo” nell’analisi, in quanto in tutti i campioniosservati in questo stadio non è mai statopossibile rilevare la presenza degli abbozzidei meristemi laterali, all’ascella delle fo-

glie apicali (Fig.5). Mediante il sistema ra-pido di determinazione del sesso è stato pos-sibile discriminare precocemente (all’emer-genza del primo palco di foglie) gli indivi-dui di sesso maschile da quelli di sesso fem-minile e prelevare con certezza gli apici,separatamente. Nei campioni prelevati al2°nodo ed al 4°nodo (maschile e femmini-le) abbiamo condotto l’analisi dell’espres-sione differenziale mediante la tecnica delc-DNA AFLP. Con lo screening dei profiliAFLP è stato possibile individuare numero-se centinaia di frammenti differenziali, cherisultavano quindi essere presenti nel mRNAdel 4°nodo di uno dei due sessi, ed assentinell’altro e nel controllo. Questi frammentiputativamente differenziali sono stati sotto-posti ad un primo livello di controllo costi-tuito dall’analisi Reverse Northern (Fig.6).Dal Reverse Northern è emerso che granparte dei frammenti AFLP in realtà eranoegualmente rappresentati nel pool di geniespressi al quarto nodo sia nei maschi chenelle femmine. Tuttavia alcuni di questiframmenti, circa venti, hanno confermato laloro espressione differenziale che è stata sot-toposta ad un ulteriore livello di controllo,costituito dall’analisi Northern. Soltanto seidei frammenti hanno confermato la loroespressione differenziale con l’ibridazioneNorthern, risultando tutti maggiormente rap-presentati nel mRNA relativo al quarto nodofemminile rispetto al maschile.

Il clonaggio ed il sequenziamento deiframmenti differenziali darà la possibilità dirisalire ai geni maschili e femminilidifferenzialmente espressi in questo stadioprecoce dello sviluppo di Cannabis sativa

CONCLUSIONILa capacità del marcatore SCAR di 391bp

di produrre una discriminazione precoce erapida dei due sessi ha avuto un ruolo deter-minante nel lavoro di ricerca suldifferenziamento sessuale della canapa. Essoinfatti ha reso possibile l’investigazione de-gli stadi più precoci di questo processo incui molto probabilmente già cominciano adesprimersi quei geni responsabili del

M

F

Figura 6 - Analisi Reverse Northern: filtri identici contenenti i frammenti differenziali AFLP sono statiibridati separatamente con mRNA marcato relativo al quarto nodo maschile e femminile. Gran parte deiframmenti sono risultati egualmente rappresentati in maschio e femmina al quarto nodo. Ogni bandacorrisponde ad un singolo frammento AFLP.Figure 6 - Reverse Northern analysis: the same differential AFLP fragments, blotted on twomembranes were separately hybridized with labeled mRNA from the male and female fourth node. Themajority of them were equally represented in the male and female mRNA from the fourth node. Eachlane corresponds to one AFLP fragment.

differenziamento in senso maschile ofemminile dell’apice. L’individuazione diquesti geni, ed eventualmente il controllo de-gli stessi, è uno degli obiettivi che ci si pro-pone di conseguire nell’immediato futuro.

BIBLIOGRAFIAAllavena D., 1961. Fibranova, nuova varietà di

canapa ad alto contenuto di fibra. SementiElette 7 (5), 34-44.

Bredeman G.,1938. Züchtung des Hanfes aufFasergehaltes. Die Ergebnisse des Jahres1937. Faserforschung 4, 239-258.

Charlesworth B., 1991. The evolution of sexchromosomes. Science 251, 1030-1033.

Faeti V., Mandolino G. and Ranalli P., 1996.Genetic diversity of Cannabis sativagermplasm based on RAPD markers. PlantBreeding 115, 367-370.

Klimyuk V.I., Carrollm B.J., Thomas C.M. andJones J.D., 1993. Alkali treatment for rapidpreparation of plant material for reliable PCRanalysis. Plant J. 3(3), 493-494.

Mandolino G., Carboni A., Forapani S., andRanalli P., 1998. DNA markers associatedwith sex phenotype in hemp (Cannabis sativaL.). Proc. Bast Fibrous Plants Today andTomorrow, ST Petersburg, september 28-30,197-201.

Mandolino G., Carboni A., Forapani S., Faeti V.and Ranalli P., 1999. Identification of DNAmarkers linked to the male sex in dioecioushemp (Cannabis sativa L.). Teor. Appl.Genet. 98, 86-92.

Mohan Rham H.Y. & Nath R., 1964. Themorphology and embryology of Cannabissativa L. Phytomorphology 14, 414-429.

Mohan Ram H.Y. and Sett R., 1982a.Modification of growth and sex expression inCannabis sativa by Aminoethoxyvinylglycineand Ethephon. Z. Planzenphysiol. Bd. 105(S),165-172.

Mohan Ram H.Y.and Sett R., 1982b. Inductionof fertile male flowers in genetically femaleCannabis sativa plants by Silver Nitrate andSilver Thiosulphate anionic complex. Theor.Appl. Genet. 62, 369-375.

Sakamoto K., Shirnomura K., Komeda Y.,Kamada H. and Satoh S., 1995. A male-associated DNA sequence in a dioeciousplant, Cannabis sativa L. Plant Cell Physiol.36(8). 1549-1554.

Sakamoto K., Akiyama Y., Fukui K., Kamada H.and Satoh S., 1998. Characterization: genomesize and morphology of sex chromosomes inhemp (Cannabis sativa L.). Cytologia 63,459-464.

Sakamoto K., Ohmido N., Fukui K., Kamada H.and Satoh S., 2000. Site-specificaccumulation of a LINE-like retrotrasposonin a sex chromosome of the dioecious plantCannabis sativa. Plant Molecular Biology 44,723-732.

Sambrook J., Fritisch E.F., Maniatis T., 1989.Molecular Cloning a laboratory manual. ColdSpring Harbor Laboratory Press.

Williams J.G.K., Kubelic A.R., Livak K.J.,Rafalski J.A. and Tingey S.V., 1990. DNApolymorphism amplified by arbitrary primersare useful as genetic markers Nucl. AcidsRes. 18 6531-6535.


INTRODUZIONEIn questi ultimi anni, in Italia, vi è un cre-

scente interesse per la reintroduzione dellacoltura della canapa tessile, per motivi diordine agricolo, industriale ed ambientale.

Il mondo agricolo vede nella canapa unaalternativa colturale alle grandi colture

Attività di miglioramento genetico per la costituzione di nuove varietà di canapadioiche

M. Di Candilo, P. Ranalli, M. Diozzi, G. GrassiIstituto Sperimentale Colture Industriali, Via di Corticella, 133 - 40128 Bologna, Italia.

Autore corrispondente: Di Candilo M. Istituto Sperimentale Colture Industriali, Via diCorticella, 133 - 40128 Bologna, ItaliaTel. (051) 6316833 - Fax (051) 374857.Lavoro svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

RIASSUNTOÈ stato avviato un programma di miglioramento genetico della canapa tessile, per la costituzione dinuove cultivar dioiche. La selezione sfrutta la variabilità disponibile e quella indotta mediantemutagenesi e si basa su procedure di selezione classiche delle piante allogame, finalizzate allacostituzione di popolazioni a fecondazione libera. L’attività di cui si riferisce è stata avviata nel1998 realizzando 11 combinazioni d’incrocio fra le cultivar e/o accessioni: Carmagnola, Fibranova,Kompolti, Superfibra, Eletta Campana, Red Petiole, Carmagnola Gigante, Ungherese e Bolognese.A partire dalla seconda generazione le popolazioni sono state sottoposte a selezione per le caratte-ristiche delle piante, quali: altezza, diametro dello stelo, portamento della canopy, resistenza aipatogeni e all’allettamento, nonché bassi livelli di tetraidrocannabinolo (THC). Le popolazioni inpiù avanzata fase di selezione vengono poi sottoposte a prove di confronto in parcelle replicate perle valutazioni produttive e qualitative.Il lavoro finora svolto ha portato alla costituzione di 11 nuove popolazioni, giunte a diverso stadiodi selezione. La risposta alla selezione è stata buona soprattutto per i caratteri contenuto di THCdella pianta e produzione di biomassa. I caratteri maggiormente correlati con la produzione di fibrasono risultati la biomassa (r = 0.687**), la sostanza secca (r = 0.359*), la percentuale di cortecciadello stelo (r = 0.345*) e la percentuale di fibra dello stelo (r = 0.638**). Fra le progenie in piùavanzata fase di selezione, quelle discendenti dagli incroci “Kompolti x Fibranova” e “Carmagnolax Kompolti” hanno mostrato ottime performance, sia in termini di adattabilità all’ambiente padano,sia sotto il profilo produttivo (resa in biomassa, sostanza secca e fibra).

Parole chiave: canapa, breeding, fibra tessile, cultivar dioiche.

ABSTRACTGenetic improvement for the development of new dioecious hemp varietiesAt the ISCI (Research Institute for Industrial Crops), a work program for the development of newdioecious fibre hemp varieties is being carried out. The genetic resources utilised in the crossingprogram included germoplasm collected and stored at our Institute and accessions developed frommutagenis experiments. The selection work exploited the available variability and was based onthe classic strategies adopted for allogamous species. The selection unit is therefore the population,evaluated on the basis of the main biometrics parameters (genetic variance and its components,hereditability, etc.). The work started in 1998 and involved 11 cross combinations between thefollowing cultivars or accessions: Carmagnola, Kompolti, Superfibra, Eletta Campana, Red Petiole,Carmagnola Gigante, Ungherese and Bolognese. The F1s obtained were in some instancesbackcrossed to the parental, providing valuable traits to be introduced in the new population. Fromthe F2 generation, the plants were subjected to selection for the following traits: height, stem diameter,canopy bearing, pathogen and lodging resistance, low tetrahydrocannabinol (THC) content.On the basis of these evaluations, all plants considered of no interest were discarded before flowering,thus avoiding the spread of the pollen and their contribution to the crosses. The selected populationswere again evaluated in field trials, in replicate plots, for the production and qualitative assessments.The work performed led to the constitution of 11 new populations integrating different levels ofselection advances and production characteristics: different earliness, extremely low THC, adequatevegetative vigour, good performance for biomass and fibre production. A relevant response to theselection was obtained especially for THC level and biomass production. The traits found to bemost correlated with fibre production were biomass (r = 0.687**), dry matter (r = 0.359*), percentageof cortex in the stem (r = 0.345*) and fibre percentage in the stem (r = 0.638**).Among the most selected offsprings, good performances were observed for “Kompolti x Fibranova”and “Carmagnola x Kompolti” crosses, both for adaptability to the environment and for production(biomass, dry matter and fibre yield).

Key words: hemp, breeding, textile fibre, dioecious cultivars.

cerealicole sempre più eccedentarie e menoremunerative. Inoltre, gli imprenditori agri-coli sanno che la canapa si inserisce benenegli ordinamenti colturali, richiede mode-sti input energetici e migliora la fertilità delterreno.

Il mondo industriale, a sua volta, è moltointeressato al prodotto di tale coltura a cau-sa della crescente richiesta di fibre naturali,sia per il settore dell’abbigliamento, sia peril settore dell’arredamento e della bianche-ria per la casa, entrambi ad alto valore com-merciale.

Gli indumenti di canapa si contraddistin-guono per senso di fresco, naturalezza, tra-spirabilità, resistenza ai raggi UV e duratanel tempo.

Analogamente, nell’arredamento la cana-pa offre grandi vantaggi, quali: resistenza allaluce solare ed artificiale (importantissima peri tessili impiegati nel rivestimento mobili,pareti e pavimenti), buona resistenza al-l’abrasione e manutenzione più semplice ri-spetto ad altre fibre.

Sotto il profilo ecologico la canapa è si-curamente una delle colture più rispettosedell’ambiente. Infatti, richiede modesti ap-porti di fertilizzanti, soffoca naturalmente leerbe infestanti, perciò non necessita didiserbo chimico, non richiede trattamentifitosanitari, trattandosi di una pianta moltorustica, richiede modesti apporti irrigui, li-mitatamente al Sud Italia (Di Bari et al.,2001), e risana i terreni contaminati da me-talli pesanti (Baraniecki et al., 1995; Citterio,2001).

La reintroduzione della coltura imponeperò un ammodernamento della filiera pro-duttiva in termini di meccanizzazione dellaraccolta e industrializzazione delle fasi dimacerazione e prima lavorazione della fibra;inoltre, è pure necessario acquisire una gam-ma varietale sufficientemente ampia e dif-ferenziata, idonea ai nostri ambienti.

Riguardo a quest’ultimo punto, va consi-derato che le varietà italiane iscritte al Regi-stro varietale sono solo quattro, di cui tremolto datate (Carmagnola, CS e Fibranova)ed una di recente costituzione (Red Petiole),che si contraddistingue dalle precedenti perun marcatore morfologico (colorazioneantocianica dei piccioli fogliari) associato abassissimo contenuto di THC (Ranalli et al.,1996; Di Candilo et al., 1999 e 2000). A ciòva aggiunto che le varietà selezionate nelCentro-Nord Europa mal si adattano allenostre latitudini per il diverso fotoperiodo(Crescini, 1951): spesso vanno rapidamen-te in prefioritura, con forte riduzione della


produzione e decadimento qualitativo dellafibra (Di Candilo et al., 2000b).

Va ancora considerato che le varietàcoltivabili non devono presentare livelli diTHC nella pianta superiori allo 0.2% dellasostanza secca, pena il sequestro e la distru-zione della coltivazione da parte delle forzedell’ordine, nonché l’esclusione della varietàdall’elenco di quelle ammesse alla coltiva-zione dalla normativa europea.

Sulla base di tali premesse, nell’ambitodel Progetto “Canapa per fibra tessile: dallaproduzione alla utilizzazione”, finanziato dalMinistero delle Politiche Agricole eForestali, è stata avviata una attività di mi-

glioramento genetico, finalizzata alla costi-tuzione di nuove cultivar dioiche.

In questa sede si riferisce sul lavoro giàsvolto e sui primi risultati acquisiti.

MATERIALI E METODILa selezione di nuove cultivar attinge da

germoplasma in collezione all’ISCI, sfruttala variabilità disponibile e quella indottamediante mutagenesi e si basa su proceduredi selezione classiche delle piante allogame,finalizzate alla costituzione di popolazionia fecondazione libera. L’unità di selezione èquindi la popolazione, la quale è valutata ri-spetto ai principali parametri impiegati in

genetica di popolazione (varianza geneticae sue componenti, ereditabilità dei caratterisottoposti a selezione, azioni geniche impli-cate nella espressione dei principali caratte-ri, ecc.).

L’attività di miglioramento, di cui si rife-risce, è stata avviata nel 1998, eseguendo leprime combinazioni d’incrocio. Lediscendenze F1, derivate dagli incroci, intaluni casi sono state reincrociate con il pa-rentale da cui si voleva il maggiore apportodi caratteri nella nuova popolazione.

Più in particolare, sono stati realizzati in-croci fra i seguenti parentali: Bolognese,Carmagnola, Carmagnola Gigante, ElettaCampana, Fibranova, Kompolti, Superfibra,Red Petiole e Ungherese.

Sia gli incroci che gli allevamenti sonostati realizzati in isolamento spaziale, perevitare inquinamenti da polline estraneo.

A partire dalla seconda generazione lepopolazioni sono state sottoposte a selezio-ne per le caratteristiche delle piante, quali:energia germinativa, vigore vegetativo, al-tezza, diametro dello stelo, portamento del-la canopy, resistenza ai patogeni e all’allet-tamento, nonché per bassi livelli di THC.Sulla base di tali valutazioni, prima della fio-ritura sono state eliminate dal campo di al-levamento tutte le piante di scarso valore, inmodo da escluderle dall’interincrocio.

Il rilevamento del THC è stato effettuatoin laboratorio inizialmente con metodoimmunoenzimatico (Grassi et al., 1997),poiché molto più veloce del metodo ufficia-le gas-cromatografico e, perciò, più adattoalle esigenze di dover saggiare in breve

Tabella 1 - Caratteri biometrici e contenuto di THC delle pianteTable 1 - Biometric characteristics and THC content of the plants

Figura 1 - Percentuali di cannabinoidi nelle popolazioni prima e dopo la selezione.Figure 1 - Cannabinoid percent in the populations before and after selection.

00.30.60.91.21.51.8

THC CBD Totale

Cannabinoidi

% Prima della selezione

Dopo la selezione

020406080

100

0.00

-0.0

5

0.06

-0.1

0

0.11

-0.1

5

0.16

-0.2

0

0.21

-0.2

5

0.26

-0.3

0

0.31

-0.3

5

0.36

-0.4

0

0.41

-0.4

5

0.46

-0.5

0

0.51

-0.5

5

0.56

-0.6

0

0.61

-0.7

0

0.71

-0.7

5

0.76

-0.8

0

0.81

-0.8

5

0.86

-0.9

0

Classi THC (%)

Pian

te (%

)

Figura 2 - Distribuzione del THC in classi di frequenza nella popolazione prima della selezione.Figure 2 - THC frequency distribution in the population before selection.

Popolazioni Piante m-2

(n.)

Altezzapianta(cm)

Diametromediano

stelo(mm)

THC(% s.s.)

P-1P-2P-3P-4P-5P-6P-7CarmagnolaFibranovaKompolti

70.1 a 73.0 a 72.9 a 68.5 a 72.2 a 71.0 a 69.8 a 70.3 a 69.4 a 71.5 a

254.8 ab 255.5 ab 255.3 ab 274.1 ab 245.6 bc 280.2 a 267.6 ab 280.5 a 270.2 ab 223.7 c

7.3 ac 7.6 ab 7.2 ac 7.9 a 7.1 ac 7.8 ab 7.9 a 7.0 bc 6.7 c 7.6 ab

0.033 bc 0.030 bc 0.020c 0.020 c 0.017 c 0.017 c 0.017 c 0.047 b 0.030 bc 0.077 a

Medie 70.9 260.7 7.4 0.031I valori della medesima colonna contrassegnati da lettere diverse differisconostatisticamente per P≤0.05 (test di Duncan).


tempo un elevatissimo numero di piante; suc-cessivamente, quando il numero di indivi-dui da saggiare si è ridotto, è stato adottatoil metodo gas-cromatografico.

Su singole piante è stata rilevata la per-centuale di fibra, sottoponendo tasselli disteli a macerazione in vasca, con addizionedi ceppi batterici ad elevata azionepectinolitica (Di Candilo et al. 1999a e2000a).

Le popolazioni in più avanzata fase di se-lezione sono state sottoposte a prove di con-fronto in parcelle replicate per le valutazio-ni produttive e qualitative. Il protocollo spe-rimentale di queste prove si è basato sui se-guenti criteri operativi:- schema sperimentale a blocco randomizzato,

con quattro ripetizioni e parcelle da 20 m2;- semina a macchina nel periodo fine mar-

zo-inizio aprile;- densità d’investimento di 110-120 piante m-2,

disposte su file distanti 20 cm l’una dall’altra;- raccolta in corrispondenza della piena fio-

ritura;- rilievi per parcella alla raccolta: contenuto

di THC, piante m-2, altezza pianta, diame-tro basale e apicale dello stelo, produzionedi biomassa, rapporto steli/biomassa,

rapporto foglie/biomassa, percentuali disostanza secca negli steli, nelle foglie enelle infiorescenze. Quindi sono stati cal-colati i parametri: produzione di stelifreschi defogliati, produzione di fogliefresche, produzione di sostanza seccatotale e delle sue componenti. Inoltre, èstata rilevata la produzione di fibra, previamacerazione microbiologica delle bac-chette in vasca, stigliatura e gramolaturadello stigliato.Adottando le metodologie esposte, nel

2001 è stata proseguita l’attività di selezio-ne in isolamento spaziale delle progenie nonancora stabilizzate. Inoltre, è stata effettuatauna prova di confronto fra 7 progenie, in piùavanzato stato di approntamento, e tre testi-moni, rappresentati da due varietà italiane(Carmagnola e Fibranova) ed una unghere-se (Kompolti).

Quest’ultimo esperimento è stato effettua-to ad Anzola dell’Emilia (BO), in terrenotendenzialmente argilloso, rappresentativodella Valle Padana.

RISULTATIAttività di selezione. Il lavoro svolto ha

portato alla costituzione di 11 nuove popo-

lazioni dioiche, giunte a diverso stadio diselezione. Si tratta di una gamma di mate-riali caratterizzati da: diversa durata del ci-clo biologico, assenza o scarsissima presen-za di THC nelle piante, buon vigorevegetativo e buone potenzialità produttivein biomassa e in fibra.

La risposta alla selezione è stata buonasoprattutto per la riduzione dei cannabinoidi,in generale, e del THC in particolare. Osser-vando la figura 1 si può rilevare che nellapopolazione di partenza il contenuto mediototale di cannabinoidi nelle piante (rappre-sentati quasi interamente da CBD e THC)era dell’1.60%, di cui 1.46% di CBD e 0.15%di THC. Dopo tre cicli di selezione il conte-nuto totale è sceso a 0.28%, di cui 0.26% diCBD e 0.02% di THC.

Con riferimento al THC in particolare, infigura 2 si può osservare che nella popola-zione di partenza, il 18% delle piante pre-sentava livelli di THC che superavano lasoglia, fino a raggiungere lo 0.9% della so-stanza secca. Dopo la selezione (Fig. 3), il93% delle piante è afferito alla classe piùbassa di THC (0.00-0.05%), il 5% è afferitoalla classe subito sopra (0.06-0.10% di THC)e il restante 2% delle piante è risultato in-

020406080

100

0.00

-0.0

5

0.06

-0.1

0

0.11

-0.1

5

0.16

-0.2

0

0.21

-0.2

5

0.26

-0.3

0

0.31

-0.3

5

0.36

-0.4

0

0.41

-0.4

5

0.46

-0.5

0

0.51

-0.5

5

0.56

-0.6

0

0.61

-0.6

5

0.66

-0.7

0

0.71

-0.7

5

0.76

-0.8

0

0.81

-0.8

5

0.86

-0.9

0

Classi THC (%)

Pia

nte

(%)

Figura 3 - Distribuzione del THC in classi di frequenza nella popolazione dopo la selezione.Figure 3 - THC class frequency distribution in the population after selection.

Tabella 2 - Produzioni di biomassa e percentuali di sostanza secca.Table 2 - Biomass productions and dry matter ratios.

Biomassa Sostanza secca nelle componentidella biomassa

PopolazioniSteli

(t ha-1)Foglie(t ha-1)

Infiore-scenze(t ha-1)

Totale(t ha-1)

Stelo(%)

Foglie(%)

Infiore-scenze

(%)


24.7 de 33.8 ab 26.9 ce 23.0 e 30.6 ac 34.7 a 28.9 bd 32.2 ab 30.9 ac 32.6 ab

9.1 d 11.8 ac 8.7 d 10.0 cd 12.3 ab 13.4 a 12.7 ab 9.7 cd 9.3 d 11.0 bd

0.8 b 2.1 ab 1.0 b 0.6 b 1.2 b 1.2 b 0.8 b 1.1 b 0.7 b 0.5 b

34.6 de 47.7 ab 36.6 ce 33.6 e 44.1 ab 49.2 a 42.4 ac 43.0 ac 40.9 bd 44.1 ab

35.8 bc 41.5 ab 36.9 ab 36.6 ab 7.6 ab 37.7 ab 35.5 bc 42.3 a 38.5 ab 29.9 c

30.9 a 29.3 a 30.1 a 29.8 a 32.5 a 30.1 a 29.7 a 31.7 a 30.2 a 31.0 a

19.8 a 20.6 a 20.1 a 18.2 a 20.8 a 21.0 a 21.7 a 20.6 a 20.2 a 21.5 a

Medie 29.8 10.8 1.0 41.6 37.2 30.5 20.4I valori della medesima colonna contrassegnati da lettere diverse differiscono per P≤0.05 (test diDuncan)


cluso nella terza classe (0.11-0.15%). Insostanza, il criterio di eliminare da ciascunapopolazione, poco prima della fioritura, lepiante a più elevati livelli di principio stupe-facente e con minore vigoria ed altezza, si èconfermato molto efficace per l’ottenimentodi nuovi genotipi a scarsissimo contenuto diTHC e ad elevata resa in biomassa.

I caratteri maggiormente correlati con laproduzione di fibra sono risultati la biomassa(r = 0.687**), la produzione di steli secchi(r = 0.359*), la percentuale di corteccia nel-lo stelo (r = 0.345*) e la percentuale di fibranello stelo (r = 0.638**).

Valutazione di progenie in avanzata fasedi approntamento. La prova ha avuto unottimo avvio, grazie alla pronta ed uniformeemergenza delle plantule. Purtroppo in data18 maggio, quando le piante avevano rag-giunto l’altezza di 80 cm circa, sono statecolpite da una pesante grandinata che ha pro-vocato la rottura di un gran numero di steli.Conseguentemente, si è preferito effettuareuna cimatura generale a 8-10 cm da terra, ap-

pena sopra la prima coppia di foglie basali.In tabella 1 sono riportate le caratteristi-

che biometriche e i contenuti di THC dellepopolazioni confrontate.

La capacità di ricaccio delle piante è stataelevata, tuttavia l’investimento raggiunto èstato inferiore a quello precedente l’eventometeorico. Alla raccolta, la fittezza mediarilevata è stata di 71 piante m-2, con variabi-lità molto contenuta fra le tesi.

L’altezza media delle piante è stata un po’inferiore a quella riscontrata negli anni pre-cedenti (261 cm), verosimilmente anche pereffetto della cimatura (Di Candilo et al.,2002). Tuttavia, talune progenie hanno su-perato sensibilmente il testimone Kompolti.

I diametri degli steli sono risultati conte-nuti, seppure in presenza di investimenti in-feriori a quello ottimale. Ciò, in quanto lepiante che hanno ributtato hanno emesso duegetti ciascuna, raddoppiando così il numerodegli steli rispetto al numero delle piante.

I livelli di THC sono risultati sensibilmen-te inferiori alla soglia dello 0.2% per tutti i

genotipi a confronto. Ciò indica sicuramenteche le condizioni ambientali (temperature,umidità, piovosità, ecc.) del 2001 sono statepoco favorevoli alla sintesi del THC da par-te delle piante, tuttavia osservando i dati sipuò rilevare che almeno cinque nuove po-polazioni hanno fatto riscontrare valori pros-simi allo zero, significativamente inferiori aquelli di Kompolti e Carmagnola. Sulla basedi tali evidenze, che peraltro confermano iriscontri dell’anno precedente, si può ragio-nevolmente ritenere che, anche in condizio-ni pedo-climatiche estremamente favorevo-li alla sintesi del THC, in buona parte dellenuove popolazioni il contenuto di sostanzaallucinogena in discorso dovrebbe rimanereabbondantemente al di sotto della soglia so-pra riportata.

La produzione media di biomassa frescaha raggiunto 41.6 t ha-1, alla quale hannocontribuito gli steli per il 71.6%, le foglieper il 26% e le infiorescenze per il 2.4%(Tab. 2).

Le rese più elevate in biomassa sono stateottenute dalle progenie P-6, P-2, P-5 e P-7,nonché dai testimoni Kompolti eCarmagnola, con valori compresi fra 49.2 e42.4 t ha-1, nell’ordine, non significativamen-te diversi fra loro. Gli stessi genotipi, ad ec-cezione di P-7, si sono evidenziati anche perla produzione di steli freschi defogliati, oscil-lata fra 30.6 t ha-1 (progenie P-5) e 34.7 t ha-1

(progenie P-6).Interessante rilevare che le progenie so-

pra citate, oltre che per la resa in steli, sisono evidenziate anche per la produzione difoglie (11.8-13.4 t ha-1) a conferma della lorobuona vigoria (Tab 2).

Le percentuali medie di sostanza seccanelle componenti della parte aerea della pian-ta al momento della raccolta erano 37.2, 30.5e 20.4%, rispettivamente nello stelo, fogliee fiori. Fra i genotipi a confronto,Carmagnola ha fatto rilevare la percentualedi sostanza secca dello stelo tendenzialmentepiù elevata (42.3), mentre Kompolti ha

Tabella 3 - Produzioni di sostanza secca e rapporto fra stelo e sue componenti.Table 3 - Dry matter productions and ratio between the stem and its components.

Tabella 4 - Produzioni di fibra delle popolazioni a confronto.Table 4 - Fibre productions of cultivars compared

Sostanza secca

PopolazioniStelo

(t ha-1)Foglie(t ha-1)

Infiorescenze(t ha-1)

Totale(t ha-1)

Corteccia/stelo(%)

Canapulo/stelo(%)


8.8 d 13.9 a 9.9 cd 8.4 d 11.4 bc 13.0 ab 10.2 cd 13.6 a 11.9 ac 9.8 cd

2.8 c 3.5 ac 2.6 c 3.0 bc 4.0 a 4.0 a 3.8 ab 3.1 ac 2.8 c 3.4 ac

0.2 b0.4 a0.2 b

o o

0.2 b0.2 b0.2 b0.1 b0.1 b

11.8 e 17.8 a 12.7 de 11.5 e 15.6 ac 17.2 a 14.2 cd 16.9 ab 14.8 bd 13.3 de

33.5 bc 35.1 ab 34.2 ac 35.7 ab 35.1 ab 35.2 ab 35.8 ab 31.8 c 33.7 bc 37.0 a

66.5 ab 64.9 bc 65.8 ac 64.3 bc 64.9 bc 64.8 bc 64.2 bc 68.2 a 66.3 ab 63.0 c

Medie 11.1 3.3 0.2 14.6 34.7 65.3I valori della medesima colonna contrassegnati da lettere diverse differiscono statisticamenteper P≤0.05 (test di Duncan).

PopolazioniFibralunga(t ha-1)

Fibracorta

(t ha-1)

Fibratotale(t ha-1)


1.20 de 1.72 ab 1.11 e 1.33 ce 1.40 be 1.62 ac 1.53 ac 1.42 be 1.52 ad 1.76 a

0.36 cd 0.62 bc 0.35 d 0.41 bd 0.51 bd 0.51 bd 0.50 bd 0.64 d 0.67 b 0.95 a

1.56 d 2.34 ab 1.46 d 1.74 cd 1.91 bd 2.13 bc 2.03 bc 1.76 cd 2.19 bc 2.71 a

Medie 1.46 0.52 1.98 valori della medesima colonna contrassegnati da lettere

diverse differiscono statisticamente per P =0.05 (test di Duncan)


evidenziato il valore significativamente piùbasso (29.9%). Cinque delle nuove progeniehanno mostrato valori variabili da 36.6 a41.5%, non significativamente diversi daquello di Carmagnola (Tab. 2).

La produzione media complessiva in so-stanza secca è stata di 14.6 t ha-1, di cui il76% dovuto agli steli, il 22.6% alle foglie el’1.4% alle infiorescenze. Anche per questoparametro si sono evidenziate le progenie P-2 e P-6, le cui rese (17.8 e 17.2 t ha-1) non sisono differenziate significativamente daquelle fornite da Carmagnola e dalla proge-nie P-5 (Tab. 3).

Il contributo di sostanza secca dovuto aglisteli ha raggiunto i valori massimi nelle pro-genie P-2 e P-6 (13.9 e 13.0 t ha-1, rispetti-vamente), nonché nei testimoni Carmagnolae Fibranova (13.6 e 11.9 t ha-1) (Tab.3).

L’incidenza dello strato corticale sullo ste-lo, correlata con la resa in fibra, è stata del34.7%. Fra le cultivar, Kompolti ha mostra-to il valore più elevato in assoluto (37%),significativamente superiore a quelli deglialtri due testimoni; per le nuove popolazio-ni, eccetto una, sono stati rilevati valori com-presi fra 34.2 e 35.8% non statisticamentediversi da quello di Kompolti.

Il rapporto canapulo/stelo in media è sta-to del 65.3%: le tesi con i maggiori valori diquesto carattere sono state Carmagnola, P-1e Fibranova (Tab. 3).

La produzione di fibra (Tab. 4) in media èstata di 1.98 t ha-1, di cui 1.46 t ha-1 di fibralunga (mannelle lunghe quanto gli steli) e0.52 t ha-1 di fibra corta (stoppa). Produzio-ni superiori alla media di campo sono statefornite soprattutto da Kompolti e dalla pro-genie P-2 (2.71 e 2.34 t ha-1, rispettivamen-te); inoltre, rese superiori alle 2 t ha-1 sonostate ottenute da Fibranova e dalla pro-genie P-6.

Nei primi cinque posti della graduatoriaproduttiva per fibra lunga troviamoKompolti, le progenie P-2, P-6 e P-7 eFibranova, con valori compresi fra 1.76 e1.52 t ha-1, nell’ordine.

Per la fibra corta, la produzione significa-tivamente più elevata è stata rilevata in

Kompolti.CONCLUSIONI

Anche se le nuove popolazioni seleziona-te necessitano di ulteriore affinamento e va-lutazione in altre situazioni pedo-climatiche,sembra si possa ritenere che l’attività dibreeding finora svolta abbia avuto buon esi-to. Di fatto, le progenie P-2 e P-6, ottenuteper selezione delle popolazioni derivanti,rispettivamente, dagli incroci “Kompolti xFibranova” e “Carmagnola x Kompolti”,hanno mostrato ottime performance, sia intermini di adattabilità all’ambiente padano(da tali popolazioni non è mai stata rilevatasensibilità alla pre-fioritura), sia sotto il pro-filo produttivo (resa in biomassa, sostanzasecca e fibra).

Inoltre, tali progenie hanno evidenziatoottima energia germinativa, buon vigore enotevole rusticità. Il loro ciclo biologico puòessere considerato tardivo: in condizioninormali giungono alla piena fioritura intor-no a metà agosto.

Altre due popolazioni interessanti sembra-no essere le progenie P-5 e P-7, selezionatedalle discendenze degli incroci “Carmagnolax Fibranova” e “Carmagnola x Eletta Cam-pana”, abbastanza competitive per produzio-ne di fibra.

Vi sono poi popolazioni derivate da in-croci con l’accessione “Bolognese”, nonancora sottoposte a prove di valutazione inparcelle replicate, che hanno manifestatospiccata precocità di maturazione.

In definitiva, si ritiene che da tali mate-riali dovrebbero derivare 2-3 nuove cultivarche, unitamente alle varietà italiane già iscrit-te al Registro, potrebbero costituire unagamma di varietà dioiche sufficientementeampia e differenziata per ciclo dimaturazione, tale da soddisfare le esigenzedei vari contesti colturali.

BIBLIOGRAFIABaraniecki P., Grabowska L. and Mankowski J.,

1995. Recultivation of degraded areasthrough cultivation of hemp. Proceedings ofBiorohstoff Hanf Symposium. Frankfurt amMain, Germany 2-5 March 1995.

Citterio S., 2001. La canapa per il recupero di

suoli contaminati da metalli pesanti.Relazione presentata al Convegno “S.O.S.ambiente, canapa risponde” svoltosi a Firenzeil 14 novembre 2001.

Crescini F., 1951. Piante erbacee di grandecoltura. Reda Roma.

Di Bari V., Colucci R. e Mastrorilli M., 2001.Canapa da fibra (Cannabis sativa L.) in unambiente dell’Italia Meridionale: Irrigazionee rese. Industria della Carta 39 (4), 105-109.

Di Candilo M., Di Bari V., Giordano I., GrassiG., Ranalli P., 1999. Due nuovi genotipi dicanapa da fibra: descrizione morfo-produttiva. Atti del XXXIII ConvegnoAnnuale della Società Italiana di Agronomia:Le colture “non alimentari”. Legnaro (PD).20-23 Settembre 1999, pp. 169-170.

Di Candilo M., Di Bari V., Giordano I., GrassiG., Ranalli P., 2000. Nuovi genotipi dicanapa: Caratteristiche morfo-produttive.Sementi Elette 46 (1), 25-31.

Di Candilo M., Ranalli P., Bozzi C., Focher B.,Mastromei G., 2000a. Preliminary results oftests facing with the controlled retting ofhemp. Industrial Crops and Products 11, 197-203.

Di Candilo M., Ranalli P., Diozzi M., 2000b.Updating of agronomical management ofhemp for biomass production. First WorldConference and Exhibition on Biomass forEnergy and Industry. Sevilla, Spain 5-9 June2000.

Di Candilo M., Ranalli P., Diozzi M., 2002.Investigation of cultivation methods for themechanization of hemp seed harvest(Proposto per la pubblicazione).

Di Candilo M., Ranalli P., Mastromei G.,Polsinelli M., Bozzi C., Focher B., 1999a.Individuazione delle condizioni ottimali perla realizzazione della macerazionemicrobiologica della canapa in vasca. Atti delXXXIII Convegno Annuale della SocietàItaliana di Agronomia. Le colture “nonalimentari”. Legnaro (PD), 20-23 Settembre1999, pp. 267-268.

Grassi G., Moschella A. & Fiorilli M.P., 1997.Evaluation and development of serologicalmethods to detect THC in hemp. Proceedingsof the symposium: Hemp bioresource,Frankfurt (D), 27 February - 2 March, pp.197-201.

Ranalli P., Di Candilo M., Marino A., ZottiniM., Fuochi P., Polsinelli M., Casarini B.,1996. Induzione di mutanti in Cannabissativa L. Sementi Elette 2, 49-55.


INTRODUZIONEIn Italia, da 4-5 anni, si sta cercando di

reintrodurre la coltivazione della canapa da

Comportamento morfo-produttivo e qualitativo di cultivar di canapa(Cannabis sativa L.) in varie località italiane

M. Di Candilo, D. Liberalato1, A. Del Gatto, D. Laureti, V. Di Bari2, R. Colucci2, P. Tedeschi3, L. Postiglione3,M. Poli4, M. Diozzi, G. Grassi, P. RanalliIstituto Sperimentale per le Colture Industriali, Bologna.1 Zignago Tessile S.p.A., Fossalta di Portogruaro, Venezia2 Istituto Sperimentale Agronomico, Bari.3 Dipartimento di Ingegneria Agraria e Agronomia del Territorio, Università di Portici (NA)4 Azienda Sperimentale “M.Marani”, Ravenna

Autore corrispondente: Di Candilo M.Istituto Sperimentale Colture Industriali, Via diCorticella, 133 - 40128 Bologna, ItaliaTel. (051) 6316833 - Fax (051) 374857E-mail: [email protected] svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

RIASSUNTOVengono riferiti i risultati di prove di confronto varietale svolte in diverse località nel biennio 2000-2001. Complessivamente sono state valutate 7 varietà dioiche, 2 monoiche e 8 ibridi sperimentalidioici. Le prove sono state svolte ad Anzola dell’Emilia (Bologna), Ravenna, Osimo (Ancona),Rutigliano (Bari) e Vitulazio (Caserta). Sono stati effettuati rilievi inerenti le caratteristichebiometriche e produttive delle piante, nonchè i contenuti di ∆9 tetraidrocannabinolo (THC) dellestesse piante e le caratteristiche qualitative della fibra per uso tessile. I risultati ottenuti hannoevidenziato come più meritevoli le cultivar italiane Carmagnola, C.S. e Fibranova per adattabilitàambientale, stabilità produttiva e livelli di produzione. Inoltre, buone performance sono stateevidenziate da taluni ibridi sperimentali che hanno unito alle buone caratteristiche agronomicheuna buona qualità della fibra (resa in pettinato e finezza).

Parole chiave: canapa, cultivar, produttività, fibra tessile, qualità.

ABSTRACTMorphological, production and qualitative behaviour of hemp cultivars (Cannabis sativa L.)in several Italian locationsResults of comparative trials between several hemp varieties carried out in various Italian localitiesin the 2000-2001 period are presented. The evaluation included nine varieties (7 dioecius and 2monoecius) and eight experimental dioecius hybrids. The locations experimented were Anzoladell’Emilia (Bologna), Ravenna, Osimo (Ancona), Rutigliano (Bari) and Vitulazio (Caserta).Evaluation concerned plant biometric characteristics (plant density, height, stem diameter), THCcontent (determined by EC official methodology), biomass production, stem dry matter percentage,bark/stem ratio and dry matter production. In addition, stems of only one locality were water rettedand scutched. The textile quality of the fibre was evaluated by organoleptic assessment, hacklingyield and fineness. The performance of hemp cultivars showed the possibility of obtaining thesame productivity both in Northern Italy, under dry weather conditions, and Southern Italy, undergrowing conditions supported by heavy irrigation. In Central Italy, the yields were extremely lowalthough the rainfall was not notably lower than in the Emilia-Romagna localities. In particular, therainfall distribution in Osimo was, as usual, more uneven than Northern areas, with an extremelydry July. Consequently, in this locality, and very likely in all Central Italy, it is necessary to applyirrigation during the last growing period of the cultivation. As far as cultivars are concerned,Carmagnola, CS and Fibranova showed the greatest stability and good fibre yield. Kompolti, aPolish dioecius variety, demonstrated a high bark/stem ratio in all localities and a good fibre yield;unfortunately, the fibre quality was poor. Fedora and Futura, French monoecius varieties, had alower performance than dioecius cultivars due to their high flowering sensitivity. The experimentalhybrids Hy2, Hy3 and Hy4, respectively coming from “Carmagnola x Kompolti”, “Carmagnola xFibranova” and “Carmagnola x Carmagnola Gigante”, demonstrated a positive performance, thefirst two exhibiting good dry matter production and the third a valuable fibre quality and hacklingyield.

Key words: hemp, cultivars, production, textile fibre, quality.

fibra sulla spinta di esigenze agronomiche(necessità di individuare alternative produt-tive alle grandi colture, sempre piùeccedentarie), industriali (necessità direperire in loco la materia prima, sempre piùrichiesta a livello mondiale) ed ambientali(esigenza di introdurre colture richiedentibassi input energetici, ecocompatibili).

Sotto quest’ultimo aspetto la coltura dellacanapa è sicuramente una delle più interes-santi, in quanto non richiede interventi chi-

mici di difesa e di diserbo; inoltre, almenonel Nord Italia non richiede neppure l’irri-gazione. Ciò, grazie alle sue spiccate carat-teristiche di rusticità, al suo accelerato rit-mo di crescita ed azione soffocante sullemalerbe, nonché al suo apparato radicalemolto sviluppato e profondo.

Di fatto però, nonostante il grande inte-resse per la coltura e le buone performanceproduttive della pianta, la superficie com-plessiva investita a canapa dal 1999 rimaneestremamente ridotta (poco più di 150 etta-ri), soprattutto per la mancanza di centri in-dustriali in grado di effettuare la prima la-vorazione del prodotto raccolto. In altre pa-role, la coltura non decolla, poiché la filieraproduttiva è incompleta.

La reintroduzione della canapa impone unaggiornamento dell’agrotecnica (Di Candiloet al., 2000a), la valutazione delle cultivardisponibili per una oculata scelta varietale,la meccanizzazione della raccolta secondole esigenze imposte dalle successive opera-zioni di processing, lo studio e la messa apunto del processo di macerazione da adot-tare nei centri industriali di prima lavorazio-ne del prodotto (Di Candilo et al., 2000b;Mastromei et al., 2001).

Con tali finalità, il Ministero delle Politi-che Agricole e Forestali ha promosso e fi-nanziato il Progetto di ricerca “Canapa perfibra tessile : dalla produzione alla utilizza-zione”, giunto al secondo anno di attività.

Con riguardo alle cultivar, in vista delrilancio della coltura, si ritiene doveroso ri-prendere la valutazione del germoplasmadisponibile, anche perché il panoramavarietale attuale, salvo poche eccezioni, ècambiato rispetto al passato: accanto allevarietà italiane sono disponibili numerosecultivar straniere; queste ultime non sempresi adattano alle condizioni ambientali delnostro Paese, evidenziando spesso spiccatasensibilità alla pre-fioritura, con fortepenalizzazione della produzione. Inoltre,taluni materiali, provenienti dai Paesi del-l’Est, nelle nostre condizioni colturali pos-sono raggiungere livelli di THC superiorialla soglia massima (0.2% della s.s.), crean-do notevoli difficoltà di ordine legale ed eco-nomico agli agricoltori, oltre a disaffezionarlialla coltura. Ecco quindi che una appropriata


sperimentazione varietale assume grandeimportanza per la scelta delle cultivar piùidonee alle nostre possibili aree canapicole.Inoltre, tale studio ha notevole valenza an-che per i breeders impegnati nella costitu-zione varietale, che possono scegliere ocu-latamente i parentali per la realizzazione dinuove combinazioni d’incrocio.

In questa sede si riferisce su un biennio disperimentazione condotta in diverse locali-tà della Penisola, con varietà iscritte al Re-gistro e con materiali sperimentali.

MATERIALI E METODIParte agronomica. Le prove sono state

svolte nel biennio 2000-2001. Nel primo an-no sono stati confrontati 14 materiali, di cui6 varietà dioiche, 2 monoiche e 6 ibridi spe-rimentali; nel secondo anno le tesi a confrontoerano 13, di cui 5 varietà dioiche (4 già provatenel primo anno) e 8 ibridi sperimentali (di cui 6

già provati l’anno precedente).Nel 2000 la prova è stata effettuata ad

Anzola dell’Emilia (BO), Ravenna, SanBiagio di Osimo (AN), Campocavallo diOsimo (AN) e Rutigliano (BA); nel 2001 siè operato ad Anzola dell’Emilia, Ravenna eVitulazio (CE).

In tutte le località e per entrambi gli anniè stata adottata la medesima metodologiasperimentale, basata sui seguenti criteri ope-rativi:- schema sperimentale: blocco randomiz-

zato con 4 ripetizioni;- parcella: 20 m2, comprendente 22 file di

piante;- concimazione commisurata alla fertilità

del terreno;- semina: prima metà di marzo, su fila pres-

soché continua, con distanza di 20 cm frale file;

- diradamento: alla differenziazione della

quarta foglia vera, adottando una distan-za di 5 cm sulla fila;

- conduzione della coltura: in asciutto nel-le località del Centro-Nord, in irriguo inquelle del Sud.In tabella 1 è riportata la scheda agrono-

mica dei singoli campi, nella quale figuranogli interventi colturali, le dosi dei mezzi tec-nici impiegati e le date di raccolta.

Rilievi per parcella nel corso del ciclocolturale:- data emergenza: quando circa 2/3 delle

piante attese presentavano le due fogliecotiledonari dispiegate;

- data fioritura;- manifestazioni parassitarie: data di com-

parsa e gravità degli attacchi.Rilievi alla raccolta (alla piena fioritura

delle piante):- Su apposita area di saggio/parcella (1 m2):

numero di piante presenti; peso della

Tabella 1 - Principali notizie riguardanti la conduzione delle prove.Table 1 - Principal data on trial management.

05

101520

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Fibr

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Red

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Car

mag

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Hy

Hy2

Hy4

Futu

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Ste

li (t

ha-1

s.s

.) Anzola EmiliaRavennaCampocavalloS.BiagioRutigliano

Figura 1 - Effetti combinati delle cultivar e degli ambienti sulla produzione di sostanza secca, anno 2000.Figure 1 - Effects of the “cultivars x localities” interaction on dry matter production, year 2000.

Anno 2000 Anno 2001

Operazionicolturali

AnzolaEmilia Ravenna Campo-

cavallo S.Biagio RutiglianoAnzolaEmilia

Ravenna Vitulazio

Tipo di terreno

Precessione colt.

Concimazione - pre-semina

- copertura

Semina

Regime irriguo

Volume irriguoN. interventi

Data di raccolta

Argilloso

F. tenero

100 Kg/haP2O5

100 Kg/ha N

21/3, (mecc.)

Asciutto

--

6/7-7/8

Limoso

Mais

100 Kg/haP2O5

100 Kg/haK2O

150 Kg/ha N

23/3, (mecc.)

Asciutto

--

15/6-4/8

Medio-Impasto

F. duro

100 Kg/haP2O5

150 Kg/ha N

31/3, (mecc.)

Asciutto

--

21/6-31/7

Limo-argilloso

F. duro

100 Kg/haP2O5

150 Kg/ha N

13/4, (mecc.)

Asciutto

--

22/6-3/8

Terra rossa

F. duro

100 Kg/haP2O5

50 Kg/haK2O

150 Kg/ha N

31/3, (mecc.)

Irriguo

4355 m3/ha12 interventi

12/6-4/8

Argilloso

F. tenero

100 Kg/haP2O5

100 Kg/ha N

26/3, (mecc.)

Asciutto

--

24/7-7/8

Limoso

Mais

10 Kg/haP2O5

100 Kg/haK2O

150 Kg/ha N

23/3, (mecc.)

Asciutto

--

15/6-4/8

Sabbio-limoso

F. duro

142 Kg/haP2O5

200 Kg/haK2O

100 Kg/ha N

31/3, (mecc.)

Irriguo

3200 m3/ha5 interventi

24/7-2/8


biomassa; peso degli steli defogliati ecimati (la cimatura è stata effettuata aspor-tando la parte apicale della pianta nonfibrosa); peso delle foglie e “cime”.

- Su campioni di 20 piante di ciascuna areadi saggio: altezza delle piante e diametrobasale degli steli.

- Su campioni di 5 piante per ciascuna areadi saggio: percentuale di sostanza secca(lasciando i campioni in stufa a 65 °C per36 ore; rapporto ponderale corteccia/ste-lo (sul “fresco” e sul secco): cinque stelisono stati tagliati in tre parti uguali, peroperare sul terzo mediano la separazionedella corteccia dal canapulo.

- Sull’intera parcella: peso della biomassaprodotta.Limitatamente alle prove di Anzola

Emilia, è stata effettuata anche lamacerazione in acqua delle bacchette di cia-scuna cultivar, impiegando appositi vasconidi cemento affondati nel terreno.

Inoltre, nel corso dei cicli colturali in tut-te le località sono stati rilevati gli andamentidei principali parametri climatici (tempera-ture e precipitazioni) e raffrontati con lemedie storiche.

Parte industriale. Le caratteristichequalitative della fibra stigliata e gramolataottenuta ad Anzola Emilia sono state valuta-te presso lo stabilimento della Zignago Tes-sile. In particolare, campioni delle varie

cultivar sono stati classificati secondo la gri-glia di classificazione CIPALIN utilizzata peril lino e comprende i seguenti parametriqualitativi: colore, macerazione, finezza, re-sistenza, lunghezza, omogeneità, stigliatura,proprietà, aspetto, densità e “mano”. I para-metri, seppur con nomi diversi, sono gli stes-si che storicamente sono stati usati per ladeterminazione qualitativa della fibra di ca-napa. La gradazione dei valori di queste va-riabili va da 1 a 5 (classifica a ranghi). Ilmateriale è stato quindi condizionato in salapettinatura per 48 ore, a temperatura ed umi-dità controllate. Prima della lavorazione ilmateriale è stato cimato e tagliato in spezzonidi lunghezza variabile tra gli 80 e i 110 cm,per adeguarlo alle specifiche tecniche dellamacchina, quindi pesato misurando inoltrela percentuale d’umidità mediante igrometroad aghi EKV/M. La pettinatura è stata ese-guita su pettinatrice Liebb. La resa è statacalcolata come percentuale tra materiale inuscita (mannelle pettinate) e materiale en-trante (filaccia stigliata e gramolata). Per lamisurazione della finezza il pettinato è statocondizionato in ambiente controllato (20 °C;UR=65%) per 48 ore. Da ogni lotto è statoprelevato un campione di circa 20 g; ognicampione è stato tagliato omogeneamentealla lunghezza di circa 20 mm e miscelatoattraverso Fibre Blender, presso IAF diReutlingen in Germania. Dal tampone di fibre

così ottenuto sono stati prelevati 5 campionidi 1.2 g (± 1 mg) ciascuno (Norme françaiseG 07 074) la cui misura, mediante airflowWIRA, è stata ripetuta tre volte per un totaledi 15 misurazioni per campione. Lacalibrazione dello strumento è stata effettuatautilizzando campioni standard di lino di fi-nezza nota (unità di misura I.F.S.= indice difinezza standard), forniti dall’Istituto Tessi-le Francese.

Analisi dei dati. L’analisi statistica deidati è stata effettuata per anno, dato che nontutti i materiali genetici e non tutte le locali-tà sono stati considerati per entrambi gli anni.

Il confronto fra le medie è stata effettuatamediante il test di Duncan, nel caso deglieffetti principali, e con il calcolo delle diffe-renze minime significative (DMS), nel casodelle interazione.

Andamento meteo. Nel primo anno, du-rante il periodo interessato dalle prove (mar-zo-agosto) la piovosità è stata di 277 mm adAnzola Emilia, 192 mm a Ravenna, 244 mmad Osimo e 71 mm a Rutigliano.

La distribuzione delle precipitazioni neltempo è stata abbastanza regolare nella lo-calità emiliana, un po’ meno a Ravenna, conscarsità in maggio e giugno. Ad Osimo, in-vece, la piovosità è stata scarsa dall’iniziodi luglio fino al termine del ciclo colturale.

A Rutigliano le precipitazioni sono statepressoché assenti dall’inizio della seconda

Tabella 2 - Effetti medi degli ambienti sulle caratteristiche biometriche e produttive delle cultivar, anno 2000Table 2 - Average effects of the localities on biometric and production characteristics of the cultivars, year 2000.

Figura 2 - Effetti combinati delle cultivar e degli ambienti sul contenuto di THC delle piante, anno 2000.Figure 2 - Effects of the “cultivars x localities” interaction on THC levels, year 2000.

00.10.20.30.40.50.60.7

Car

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Fibr

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Red

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Car

mag

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HY H

Y2

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(% s

.s.)

Anzola EmiliaRavennaCampocavalloS.BiagioRutigliano

Caratteri AnzolaEmilia Ravenna Campo-

cavallo San Biagio Rutigliano Medie

Piante m-2

Altezza piantaDiametro basale steloBiomassaSteli freschiSostanza secca steliSteli secchiCorteccia/steloTHC

(n.)(cm)(mm)(t ha-1)(t ha-1)

(%)(t ha-1)

(%)(%)

117.6 a238.2 a 8.2 b 42.6 a 32.2 a 37.8 c 12.5 a 32.7 b 0.15 ab

93.7 b 240.4 a 8.8 a 42.2 a 33.4 a 38.5 c 13.0 a 28.6 c 0.17 a

86.5 b 195.9 b 8.0 b 21.8 c 16.2 c 43.7 a 7.2 b 26.0 d 0.14 b

50.7 c188.0 b 8.2 b 17.0 d 12.4 d 43.9 a 5.5 c 26.0 d 0.16 ab

116.1 a 194.0 b 6.8 c 39.3 b 29.3 b 41.5 b 12.3 a 49.6 a 0.11 c

92.9 211.3 8.0 32.6 24.7 41.1 10.1 32.6 0.15


decade di aprile fino alla raccolta.Le temperature minime nelle località del

nord sono state costantemente inferiori aquelle riscontrate nel Centro-Sud di 1-2 °C.I valori massimi, invece, nelle diverse loca-lità si sono differenziati sensibilmente solonel periodo inizio luglio-inizio agosto, conlivelli di 3-4 °C in più nella località del Sud.

Nel 2001 la piovosità nel periodo sopraindicato è stata di 302 mm ad Anzola Emilia,310 mm a Ravenna e 153 mm a Vitulazio.

Anche in questa annata la distribuzionedelle piogge è stata più omogenea nella lo-calità emiliana; a Ravenna, invece, si sonoavute precipitazioni abbondanti in aprile ecarenti dalla seconda decade di giugno fino

alla raccolta. A Vitulazio si è avuta unapiovosità analoga alle località del nord soloin marzo e aprile, successivamente l’anda-mento stagionale è stato molto siccitoso.

Le temperature nelle diverse località sisono differenziate solo per i valori minimiche per tutto il periodo delle prove sono sta-te di 2-3 °C più alte al sud.

RISULTATIAnno 2000Aspetti agronomicia) Effetti ambientaliL’ambiente di coltivazione ha influito si-

gnificativamente sulle caratteristiche bio-metriche e produttive delle piante (Tab. 2).

Di fatto, la produzione di biomassa verde èvariata fortemente passando da poco più di42 t ha-1, ottenute ad Anzola Emilia eRavenna, a 21.8 e 17.0 t ha-1 realizzate nelledue prove di Osimo. I forti cali di produzio-ne in quest’ultima località sono risultati as-sociati a densità di investimentomarcatamente inferiori a quelle degli altriambienti, oltre che a minore altezza dellepiante.

Al contrario, nel marchigiano sono risul-tate significativamente più elevate le percen-tuali di sostanza secca dello stelo, sia rispet-to a quella rilevata nel barese, sia, soprattut-to, nei confronti di quelle riscontrate inEmilia-Romagna. Tuttavia, la produzione

Tabella 3 - Caratteristiche biometriche e produttive delle cultivar (medie di 5 località), anno 2000.Table 3 - Biometric and production characteristics of the cultivars (averages for 5 localities), year 2000.

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4

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Gig

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Kom

polti

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Ele

tta C

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Car

mag

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HY

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HY

2

HY

3

HY

4

HY

5

HY

6

HY

7

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Fedo

ra

Pun

tegg

io C

ipal

in

2000 2001

Figura 3 - Classificazione organolettica della fibra.Figure 3 - Fibre organoleptic classification.

DiametroCultivar Piante

m-2Altezzapianta

basalestelo

Biomassa(t ha-1)

Sostanza seccastelo

Corteccia/stelo

Fibra*(filaccia) THC

(n.) (cm) (mm) (%) (t ha-1) (%) (t ha-1) (% s.s.)

CarmagnolaC.S.FibranovaCarmagnola G.Red PetioleEletta CampanaCarmagnola HYHY1HY2HY3HY4HY5FuturaFedora

85.4 cd 92.2 bd 87.0 cd 95.3 bc 71.7 e 93.1 bd 81.4 de 93.3 bd 83.0 ce103.1 ab109.5 a104.5 ab 89.0 cd112.5 a

241.7 a 239.8 a 231.2 ab 191.4 d 230.3 ab 223.4 b 241.1 a 206.3 c 241.5 a 233.2 ab 231.0 ab 208.1 c 139.7 e 99.1 f

8.7 bc 9.2 a 8.4 cd 7.3 f 9.0 ab 7.9 e 9.2 a 7.8 e 8.7 bc 8.6 bc 8.1 de 7.2 f 6.6 g 5.4 h

36.7 a 34.2 bd 35.2 ac 31.4 e 33.3 ce 35.7 ab 35.5 ab 32.6 de 36.9 a 36.4 ab 35.6 ab 37.0 a 20.5 f 15.4 g

41.9 ab 43.4 ab 43.4 ab 40.6 bc 42.7 ab 42.8 ab 43.3 ab 43.0 ab 44.1 a 40.5 bc 40.9 bc 38.9 c 33.6 d 36.0 d

12.0 ab11.3 bc11.7 ac 9.3 d11.0 c11.4 bc11.5 bc 9.9 d12.5 a11.6 ac11.0 c11.1 bc 4.3 e 2.7 f

30.8 de 29.8 df 30.6 de 31.2 de 30.2 de 28.9 ef 34.9 c 38.4 b 31.9 d 29.8 df 27.6 f 41.1 a 34.1 c 37.2 b

2.21 c 2.28 c 2.24 c 0.96 e 1.94 cd 2.07 c 2.69 ab 1.64 d 2.99 a 2.33 bc 1.94 cd 2.05 cd 0.76 e 0.25 f

0.08 ef 0.09 de 0.11 de 0.11 de 0.05 f 0.43 a 0.17 c 0.26 b 0.20 c 0.08 ef 0.05 f 0.17 c 0.12 d 0.11 de

Medie 92.9 211.3 8.0 32.6 41.1 10.1 32.6 1.88 0.14


tendenzialmente più elevata di sostanza sec-ca, dovuta agli steli defogliati e cimati, è stataottenuta a Ravenna (13 t ha-1). Rese non si-gnificativamente diverse sono state raggiuntead Anzola Emilia e a Rutigliano; ad Osimo,invece, si è avuto, in media, un dimezzamen-to della produzione.

La marcata riduzione della resa verifica-tasi nel marchigiano, sebbene la piovositàcomplessiva sia stata superiore a quella diRavenna e leggermente inferiore a quella diAnzola Emilia, è stata indotta verosimilmen-te dalla più disomogenea distribuzione del-le piogge rispetto alle località del nord. Difatto, ad Osimo nell’ultima fase del ciclocolturale (luglio-inizio agosto) sono cadutisolo 27 mm di pioggia, ovvero 47 mm inmeno rispetto ad Anzola Emilia e 60 mm inmeno rispetto a Ravenna. In sostanza, taleevidenza conferma precedenti risultati, cir-ca la necessità di supportare la coltivazionecon l’irrigazione anche nel centro Italia (DelGatto et al., 1999; Di Candilo et al., 2001),oltre che nel Sud del Paese (Di Bari et al.,2001).

Altre differenze produttive molto marca-te hanno riguardato il rapporto corteccia/ste-lo che nel barese ha raggiunto il valore mas-simo di 49.6%, mentre ad Osimo sono statiottenuti quelli significativamente più bassi.In questo caso le differenze sono da imputa-re alla diversa fittezza delle piante che hainfluito, a sua volta, sul diametro degli steli.È noto infatti che l’investimento è un fattoreagronomico in grado di influire in modo si-gnificativo e consistente sia sulle caratteri-stiche biometriche che produttive delle pian-te. Gli investimenti più alti favoriscono losviluppo di steli di diametro inferiore, con-seguentemente la superficie corticale (m-2)risulta superiore (Van Der Werf et al., 1994;Di Candilo et al., 1996). Fra l’altro, la pro-duzione di steli sottili influisce positivamentesulla qualità della fibra, grazie alla presenzadi una maggiore percentuale di fibre prima-rie, qualitativamente migliori rispetto allefibre secondarie, più abbondanti negli steligrossi (Dempsey, 1975).

I livelli di THC nelle piante in tutte le lo-calità sono rimasti sotto la soglia massima

consentita (0.2% della sostanza secca). Tut-tavia, sono state riscontrate differenze signi-ficative fra gli ambienti, con il valore piùbasso rilevato a Rutigliano (0.11%) e quellopiù alto ottenuto a Ravenna (0.17%).

b) Effetti delle cultivarLe cultivar a confronto si sono differen-

ziate significativamente per tutti i carattericonsiderati (Tab. 3).

Circa la densità di investimento, è emersoche la varietà Fedora e gli ibridi HY-4, HY-5e HY-3 hanno mostrato le maggiori fittezze(otre 100 piante m-2), mentre Red Petiole haevidenziato il valore più basso (72 piante m-

2).Per l’altezza delle piante si sono distinte

positivamente Carmagnola, HY-2, Carma-gnola HY e C.S. che hanno raggiunto alme-no i 240 cm; valori non significativamentediversi sono stati ottenuti per HY-3, HY-4 eRed Petiole. Le cultivar più basse in assolu-to sono state le monoiche Fedora e Futura,rispettivamente con 99 e 140 cm. Al riguar-do, va sottolineato che tali genotipi dopoappena 50-60 giorni dalla semina, hanno fio-

Tabella 4 - Effetti medi degli ambienti sulle caratteristiche biometriche e produttive delle cultivar, anno 2001.Table 4 - Average effects of the localities on biometric and production characteristics of the cultivars, year 2001.

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resa

%

2000 2001

Figura 4 - Resa di pettinatura delle cultivar.Figure 4 - Hackling yield of the cultivars.

Caratteri Anzola E. Ravenna Vitulazio Medie

Piante m-2

Altezza piantaDiametro basale steloBiomassaSteli freschiSostanza secca steliSteli secchiCorteccia/steloTHC

(n.)(cm)(mm)(t ha-1)(t ha-1)(%)(t ha-1)(%)(% s.s.)

73.4 a 258.8 b 10.6 b 42.9 c 31.4 b 37.4 b 11.8 b 33.7 a 0.07 c

56.0 c 317.8 a 14.2 a 46.8 b 40.2 a 40.7 a 16.4 a 30.7 b 0.09 b

127.9 a 312.3 a 10.7 b 50.3 a 40.9 a 39.1 a 16.4 a 26.8 c 0.10 a

85.8 296.3 11.8 46.7 37.5 39.1 14.9 30.4 0.09

I valori delle singole righe contrassegnati da lettere diverse differiscono significativamente per P≤0.05(test di Duncan)


rito, bloccando così la loro crescita. Per lastessa ragione anche i diametri degli steli diqueste due varietà sono risultati rilevan-temente inferiori a quelli delle altre cultivar.

La produzione di biomassa fresca ha rag-giunto i valori tendenzialmente più elevati(oltre le 36 t ha-1) con le cultivar HY-5, HY-2e Carmagnola; rese non significativamentediverse sono state ottenute da HY-3, HY-4,Eletta Campana, Carmagnola HY e Fibra-nova, mentre Fedora e Futura, a causa delloro ridottissimo sviluppo, hanno fornito leproduzioni statisticamente più basse (15.4 e20.5 t ha-1, rispettivamente).

La percentuale di sostanza secca dello ste-lo in almeno 8 cultivar ha superato il 40%.Futura e Fedora sono risultate poco interes-

santi anche sotto tale aspetto.Le produzioni di sostanza secca nei casi

più meritevoli (HY-2, Carmagnola,Fibranova e HY-3) si sono collocate sulle12 t ha-1. In tutti gli altri casi, ad eccezionedi Futura, Fedora e Carmagnola Gigante, sisono avute rese comprese fra 10 e 11 t ha-1.

Il rapporto corteccia/stelo è risultato mol-to favorevole per Fedora, HY-1 e, soprattut-to, HY-5 (37-41%), mentre per HY4, HY3,Eletta Campana e C.S. si sono avuti i valoripiù bassi, inferiori al 30%.

Per la produzione di fibra, stigliata egramolata (filaccia), si sono particolarmen-te distinti HY2 e Carmagnola HY (2.99 e2.69 t ha-1, rispettivamente). Subito dopo siè collocato HY-3 (2.33 t ha-1) e poi, man

mano, tutte le altre cultivar, fino a Futura eFedora in fondo alla graduatoria.

Il contenuto di THC delle piante, in me-dia, è stato basso (0.14% della s.s.); tutta-via, l’ibrido HY-1 e, soprattutto, la cultivarEletta Campana hanno superato la sogliaammessa con valori di 0.26 e 0.43%, rispet-tivamente. I livelli più rassicuranti delcannabinoide sono stati rilevati per RedPetiole e HY-4, che non hanno superato lo0.05%. A questo riguardo però, vaevidenziato che c’è stata interazione fracultivar e ambienti, come si vedrà di segui-to.

c) Interazione “cultivar x ambienti”L’interazione fra cultivar e ambienti ha

interessato diversi caratteri, tuttavia per ra-

Tabella 5 - Caratteristiche biometriche e produttive delle cultivar (medie di 3 località), anno 2001.Table 5 - Biometric and production characteristics of the cultivars (averages for 3 localities), year 2001.

0

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4

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5

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Futu

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I.F.S

. 2000 2001

Figura 5 - Finezza della fibra pettinata.Figure 5 - Hackled fibre fineness.

DiametroCultivar Piante

m-2Altezzapianta

basalestelo Biomassa

Sostanza seccastelo

Corteccia/Stelo

Fibra*(filaccia) THC

(n.) (cm) (mm) (t ha-1) (%) (t ha-1) (%) (t ha-1) (% s.s.)

CarmagnolaC.S.FibranovaRed PetioleKompoltiCarmagnola HYHY1HY2HY3HY4HY5HY6HY7

98.1 a 93.1 ab 93.4 ab 78.5 ce 82.5 bd 77.7 ce 72.1 de 84.8 ad 93.2 ab 94.2 ab 90.9 ac 68.3 e 88.3 ac

312.2 ab 308.4 ab 304.3 ab 288.0 cd 269.5 e 296.5 bd 254.5 f 311.6 ab 307.4 ab 301.8 ac 283.1 de 301.0 ac 313.8 a

12.0 ac 12.0 ac 11.8 bd 12.1 ac 11.1 de 12.6 a 10.9 e 12.5 ab 11.5 ce 11.8 bd 11.5 ce 12.3 ab 11.9 ac

49.3 ab 46.2 bd 46.2 bd 44.0 d 51.7 a 45.5 bd 45.8 bd 49.4 ab 48.4 ac 45.1 cd 46.3 bd 43.8 d 44.8 cd

40.5 ad42.3 a40.9 ab39.3 be34.5 f38.2 e35.0 f40.0 be40.6 ac38.6 ce38.3 de40.1 be39.8 be

16.7 a16.6 ab15.9 ac13.7 ef12.8 fg13.8 ef12.4 g16.3 ab16.3 ab14.5 de13.7 ef15.0 cd15.5 bd

28.2 de 28.8 de 29.9 cd 27.6 e 41.2 a 29.7 cd 29.2 ce 31.0 c 28.2 de 27.3 e 30.0 cd 33.3 b 31.0 c

1.46 e 1.42 ef 2.01 bc 1.54 de 2.22 ab 1.57 de 1.05 g 2.35 a 1.82 cd 1.17 fg 1.63 de 1.51 e 1.65 de

0.06 e 0.06 e 0.05 e 0.05 e 0.10 cd 0.12 bc 0.14 ab 0.15 a 0.09 d 0.04 e 0.10 cd 0.10 cd 0.09 d

Medie 85.8 296.3 11.8 46.6 39.1 14.9 40.4 1.65 0.09I valori delle singole colonne contrassegnati da lettere diverse differiscono significativamente per P≤0.05 (test diDuncan). * I dati relativi alla produzione di fibra si riferiscono alla sola località di Anzola Emilia.


gioni di spazio vengono qui presentate soloquelle più importanti, relative alla produzionedi sostanza secca (Fig. 1) e al contenuto diTHC delle piante (Fig. 2).

La produzione di sostanza secca dellecultivar ha risentito significativamente del-l’ambiente di coltivazione, così ad AnzolaEmilia i tipi più produttivi sono stati HY-2,Red petiole, Carmagnola, HY-3 e Fibranova;a Ravenna si sono particolarmenteevidenziate HY-3, HY-4 e HY-2, ad Osimosono risultate più meritevoli CarmagnolaHY, HY-1 e HY-3 nella prova di S. Biagio eFibranova e HY-2 nella prova diCampocavallo; a Rutigliano, infine, si sonoevidenziate HY-5 e HY-1.

Riguardo al THC, Eletta Campana ha su-perato la soglia in tutte le località, con diffe-renze notevoli in Emilia-Romagna e aOsimo-S. Biagio e meno marcate negli altridue ambienti. Analogamente, HY-1 ha su-perato detta soglia in tutte le località, eccet-to Rutigliano. Inoltre, per lo stesso motivosi sono distinti negativamente CarmagnolaGigante ad Anzola Emilia, nonché HY-1 eCarmagnola HY ad Osimo. Al contrario, RedPetiole e HY-4 in tutte le località hannomostrato i contenuti più bassi (0.04-0.05%).

Aspetti qualitativia) Classificazione organoletticaLa media dei valori dei parametri

organolettici è risultata pari a 2.61. Il pun-teggio nettamente più elevato (4.6) è statoottenuto dall’ibrido HY-4 seguito dalla RedPetiole (3.7) e con valori medi prossimi a 3da Carmagnola Gigante, Carmagnola HY,Eletta Campana, HY-1 e HY-2. Al contra-rio, le varietà monoiche Fututra e Fedorahanno conseguito i punteggi più bassi(Fig. 3).

b) PettinaturaLa resa media è risultata piuttosto bassa,

pari al 26.2%. I valori più interessanti, pros-simi al 35%, sono stati rilevati per le cultivarKompolti, Carmagnola HY e HY-1. Carma-gnola Gigante, invece, è stata la peggioresotto tale profilo (Fig. 4).

c) FinezzaL’indice di finezza standard in media è ri-

sultato di 67.5. La varietà Carmagnola Gi-gante, contrariamente a quanto fatto rileva-re per la pettinatura, spicca positivamentecon il valore di 42.1 seguita dagli ibridi HY-4e HY-5 con rispettivamente 55 e 59.8. Lefibre più grossolane sono state evidenziateda Carmagnola, C.S., Fibranova, Red Petiolee HY-2 (Fig. 5).

Anno 2001Prima di illustrare i risultati ottenuti va

evidenziato che in questo secondo anno lacoltura impiantata ad Anzola Emilia, in data8 maggio, quando le piante avevano già rag-giunto l’altezza di 1 m circa, è stata forte-mente danneggiata da una grandinata. Suc-cessivamente, le piante spezzate hanno ri-buttato, emettendo ciascuna due getti. A fineciclo, nell’ambito di ciascuna parcella lepiante apparivano abbastanza uniformi; pur-troppo, come si vedrà dai dati rilevati, l’al-tezza media delle piante è risultata sensibil-mente inferiore a quella dell’anno preceden-te, con conseguenze negative sulla produ-zione.

Parte agronomicaa) Effetti ambientaliAnalogamente a quanto riscontrato nel

2000, anche nel secondo anno di prova l’am-biente di coltivazione ha provocato effettisignificativi su quasi tutti i caratteri consi-derati (Tab. 4).

La produzione di biomassa, contrariamen-te a quanto osservato nel primo anno, è risul-tata significativamente più elevata nel sud Ita-

lia, grazie alla maggiore densità di investi-mento e all’irrigazione, più che compensativadella minore piovosità rispetto alle località delNord. Ad Anzola Emilia, per la ragione sopraevidenziata, è stata ottenuta la resa significa-tivamente più bassa, associata ad una minorealtezza delle piante (-17.9%, in media).

Passando alla sostanza secca degli steli,sia in percento che in assoluto, contrariamen-te a quanto emerso per la biomassa, non cisono state differenze di rilievo fra la provadi Ravenna e quella di Vitulazio. Evidente-mente, la coltura condotta nel casertano, almomento della raccolta, presentava unamaggiore fogliosità rispetto a quella svoltain Romagna, e ciò è spiegato, verosimilmen-te, dalle numerosi irrigazioni effettuate aVitulazio fino a poco prima della raccolta(Tab. 1).

Il rapporto corteccia/stelo è risultato si-gnificativamente più elevato ad AnzolaEmilia (33.7%), per effetto del ricaccio del-le piante. Infatti, come già accennato, le pian-te spezzate dalla grandine hanno ributtatodue getti ciascuna, che grazie ai loro diame-tri ridotti rispetto allo stelo unico, hanno for-nito una maggiore superficie corticale.

Il contenuto medio di THC delle piante,contrariamente a quanto riscontrato nel 2000,è stato significativamente più alto al Sud,anche se notevolmente inferiore alla sogliaammessa. Ad Anzola Emilia è stato riscon-trato il valore più basso (0.07%).

b) Effetti delle cultivarAnche nel 2001 sono state riscontrate dif-

ferenze significative fra le cultivar per tutti iparametri considerati (Tab. 5).

Le densità di investimento più elevatesono state rilevate per Carmagnola, HY-4,Fibranova, HY-3, C.S. e HY-5, i cui valori(98.1-90.9 piante m-2) non si sono differen-ziati statisticamente. La fittezza più bassa,

02468

101214161820

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5

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.)

Anzola EmiliaRavennaVitulazio

Figura 6 - Effetti combinati delle cultivar e degli ambienti sulla produzione di sostanza secca, anno 2001.Figure 6 - Effects of the “cultivars x localities” interaction on dry matter production, year 2001.


invece, è stata riscontrata per HY-6(68.3 piante m-2).

Per l’altezza delle piante si sono eviden-ziate 8 tesi, con valori superiori a 300 cm, diqueste 3 sono rappresentate da Carmagnola,C.S. e Fibranova, mentre le altre 5 sono co-stituite da ibridi sperimentali. Kompolti eHY-1 hanno mostrato le piante significati-vamente più basse (269.5 e 254.5 cm, rispet-tivamente).

I diametri basali degli steli sono risultati piut-tosto elevati, con valori compresi fra 10.9 mmdi HY-1 e 12.6 mm di Carmagnola HY.

Per la produzione di biomassa fresca sisono particolarmente distinti Kompolti,HY-2, Carmagnola e HY-3, con rese varia-bili da 51.7 a 48.4 t ha-1, non significativa-mente diverse fra loro.

Le percentuali di sostanza secca degli stelisono risultate più elevate in C.S., Fibranova,Carmagnola e HY-3 (>40%) e significativa-mente più basse in Kompolti e HY-1.

Conseguentemente a quanto appena sopraevidenziato e alle altezze raggiunte dallepiante, le cultivar che hanno prodotto piùsostanza secca sono state Carmagnola, C.S.,HY-2, HY-3 e Fibranova, le cui rese hannooscillato da 16.7 a 15.9 t ha-1, nell’ordine),mentre Kompolti e HY-1 si sono mostrate lemeno produttive.

Al contrario, Kompolti si è evidenziata peril migliore rapporto corteccia/stelo (41.2%),le altre cultivar, invece, hanno fatto rilevarevalori notevolmente più bassi.

Per la produzione di fibra l’ibrido HY-2 siè confermato come più interessante(2.35 t ha-1). Inoltre, ottime rese sono stateraggiunte da Kompolti e Fibranova (2.01-2.22 t ha-1), le altre cultivar si sono attestatesu valori compresi fra 1.82 t ha-1 di HY-3 e1.01 t ha-1 di HY-1.

Infine, per il THC i valori medi di tutte le

cultivar sono risultati inferiori alla soglia; ilivelli più bassi sono stati rilevati per RedPetiole, Fibranova (0.05%), Carmagnola eC.S. (0.06%), mentre quelli significativa-mente più alti sono stati ottenuti da HY-1 eHY-2 (0.14 e 0.15%).

c) Interazione “Cultivar x ambienti”Anche nel 2001 il comportamento

biometrico-produttivo delle cultivar è variatoin funzione dell’ambiente di coltivazione. Difatto, gli effetti combinati hanno interessatosoprattutto l’altezza delle piante, la produ-zione di sostanza secca (Fig. 6), il rapportocorteccia/stelo ed il contenuto di THC dellepiante (Fig. 7).

Più in particolare, ad Anzola Emilia si sonodistinte per vigorosità Carmagnola, HY-4,Fibranova e HY-7. Le prime tre di esse,unitamente a C.S. e HY-3, sono risultate lepiù produttive in sostanza secca (13.4-14.3 tha-1), mentre Kompolti, HY-6 e HY-7 si sonoevidenziate per i più elevati rapporti “cor-teccia/stelo” (39.7-36.4%).

Riguardo al THC, Red Petiole eFibranova, ancor più delle altre cultivar, han-no mostrato livelli estremamente ridotti(0.03% della s.s.).

A Ravenna le cultivar più sviluppate sonostate HY-6 e HY-7 che hanno superato i340 cm di altezza. Peraltro, HY-7 è stata lamaggiore produttrice di sostanza secca, as-sieme a C.S., Hy2, Carmagnola e HY-3 (cir-ca 18 t ha-1).

Per il rapporto corteccia/stelo anche inquesta seconda località spicca Kompolti conun valore del 42%; livelli interessanti, an-che se sensibilmente inferiori a quello diKompolti, sono stati ottenuti da HY-6 e HY-5.

I contenuti di THC più bassi (0.02-0.06%)sono stati ottenuti da HY-4, Carmagnola eC.S.

A Vitulazio le cultivar più sviluppate sono

state HY-2, Carmagnola, C.S. e Fibranova.Fra queste, Carmagnola, in exaequo conHY-7, è stata anche la maggiore produttricedi sostanza secca (18.3 t ha-1). Inoltre, reseimportanti sono state fornite da Fibranova,C.S., Carmagnola HY, HY-2 e HY-3.

Per il rapporto corteccia/stelo anche aVitulazio il valore più elevato, in assoluto,è stato ottenuto da Kompolti (41.8%).

Riguardo al THC le cultivar più interes-santi sono state Red Petiole e Fibranova(0.04%).

Caratteristiche qualitativea) Classificazione organoletticaLa media dei valori dei parametri

organolettici è risultata pari a 2.52, non si-gnificativamente diversa da quella del 2000.I punteggi più elevati sono stati ottenuti daHY-5 e C.S., entrambi con valore medio di3.6; subito dopo si sono collocati HY-3 (3.3),Carmagnola (3.2) e HY-6 (3.0) (Fig. 3).

b) Pettinatura Anche per il 2001 la resa media è risulta-

ta piuttosto bassa (30.2%) e non significati-vamente diversa da quella del 2000. L’ibri-do HY-4 ha raggiunto una resa del 50% cir-ca, di gran lunga superiore alle altre cultivar.L’ibrido HY-1 ha confermato i valori raggiuntinel 2000 (38%), eguagliato dalla Fibranova.Leggermente inferiori sono risultati C.S. eHY-7, mentre l’ibrido HY-3 si è collocato infondo alla graduatoria di merito (Fig. 4).

c) FinezzaL’indice di finezza standard in media è ri-

sultato di 58.6, significativamente miglioredi quello rilevato per il 2000. Contrariamentea quanto osservato per il primo anno i mi-gliori valori di finezza sono stati osservatirispettivamente per HY-2, HY-3, Fibranovae HY-4; peraltro, quest’ultimo ha conferma-to i dati dell’annata precedente. Nettamentepeggiore sotto tale profilo la varietà Kompolti

00.020.040.060.080.1

0.120.140.160.18

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THC

(% s

.s.)

Anzola EmiliaRavennaVitulazio

Figura 7 - Effetti combinati delle cultivar e degli ambienti sul contenuto di THC delle piante, anno 2001.Figure 7 - Effects of the “cultivars x localities” interaction on THC levels of the plants, year 2001.


(Fig. 5).DISCUSSIONE E CONCLUSIONI

Riguardo agli ambienti, le prove svoltehanno evidenziato che nel Sud Italia è pos-sibile raggiungere produzioni analoghe aquelle ottenibili in asciutto nel nord del Pa-ese a condizione di sostenere pesantementela coltura con l’irrigazione. Nel centro dellaPenisola, sebbene la piovosità non sia statasensibilmente inferiore a quelle delle locali-tà emiliano-romagnole, le produzioni sonorisultate estremamente più basse. In realtàad Osimo la distribuzione delle precipitazio-ni è risultata, come di consueto, piùdisomogenea rispetto al nord, con forte de-ficit in luglio. Conseguentemente, anche intale località e, verosimilmente in tutto il cen-tro Italia, è necessario ricorrere all’irrigazio-ne nell’ultima fase di crescita della coltura.

Per quanto attiene alle cultivar,Carmagnola, C.S. e Fibranova sono risulta-te quelle a comportamento più stabile e frale più produttive.

La varietà dioica polacca Kompolti haevidenziato in tutte le località un elevato rap-porto corteccia/stelo, indice di un’ottima resain fibra. Purtroppo, le caratteristichequalitative di quest’ultima sono risultate sca-denti, in accordo con quanto rilevato in pre-cedenti esperienze (Liberalato, 2000).

Le varietà monoiche Futura e Fedora sonorisultate nettamente inferiori alle dioiche acausa della loro spiccata sensibilità alla pre-fioritura. D’altra parte, già negli anni ’60 iricercatori italiani avevano riscontrato per lemonoiche di allora grande instabilità di com-portamento e minore produttività rispetto alledioiche italiane (Venturi, 1967 e 1969;Amaducci, 1969). Anche a livello qualitativodella fibra le monoiche sperimentate nonhanno brillato, evidenziando modestissimerese e scarsa finezza.

Gli ibridi sperimentali non hannoevidenziato fenomeni di eterosi nel sensoclassico (lussureggiamento vegetativo),presumibilmente sia per il livello dieterozigosi dei parentali utilizzati (Forapaniet al., 2001), sia per la vicinanza geneticadelle popolazioni incrociate. Tuttavia alcu-ni di essi sembrano abbastanza interessantiper le capacità produttive o per la qualitàdella fibra. Ci si riferisce in particolare a HY-2 e HY-3, derivanti rispettivamente dall’in-crocio “Carmagnola x Kompolti” e“Carmagnola x Fibranova”, e HY-4 ottenu-to dall’incrocio “Carmagnola x CarmagnolaGigante”, distintisi molto positivamente perle caratteristiche qualitative della fibra e perla resa alla pettinatura. Probabilmente, con-viene indagare ulteriormente tale indirizzoperché potrebbe rappresentare il mezzo percombinare in varia misura le caratteristichepossedute dalle cultivar parentali (Venturi,

1970).Sotto il profilo più strettamente qualitativo

va sottolineato che la classificazioneorganolettica è risultata applicabile solo inparte, dato che per alcuni parametri non vi èstata variabilità, mentre per qualche altro lavalutazione è risultata difficile. Rientrano nelprimo caso la qualità della stigliatura, risul-tata insufficiente per la quasi totalità dei cam-pioni, così come la “proprietà” (leggasi pu-lizia), per la frequente presenza di residui dicanapulo, il colore e la lunghezza dellafilaccia, sempre superiore a 2 metri. Que-st’ultimo parametro apparentemente pocoimportante rende il prodotto industrialmen-te poco competitivo per il costo del lavorolegato al taglio della fibra per poter esserepettinata. Nel secondo caso rientra invece ilgrado di macerazione, generalmente disomo-geneo, con notevole differenza fra parte ba-sale e parte apicale dello stelo. Tuttavia, dalgiudizio medio delle due annate risulta chel’ibrido HY-4, assieme a Red Petiole,Carmagnola e C.S. si sono distinti positiva-mente sotto il profilo qualitativo.

Riguardo alla pettinatura, premesso che idati ottenuti sono puramente indicativi inragione delle ridotte dimensioni dei singolicampioni, si sottolinea una generale bassapercentuale di resa, le cui cause sono proba-bilmente molteplici (fibre aggrovigliate, gra-do di macerazione, presenza di resti dicanapulo), ma che devono essere risolte perottenere rese competitive.

Il parametro finezza è variato sensibilmen-te fra le due annate, con risultati talvolta con-trastanti per alcune cultivar. In media, le fi-bre della serie di ibridi HY1÷HY5 sono ri-sultate significativamente più fini rispetto aquelle delle altre cultivar. L’ibrido HY-4 èrisultato quello più interessante e per il qua-le si può prevedere di ottenere un filato dititolo metrico pari almeno a 26.

Relativamente ai contenuti di THC dellepiante, anche se non sono mancati taluni tipiche hanno superato la soglia dello 0.2%, lamaggioranza dei materiali sperimentati sem-bra offrire buone garanzie. Ciò è particolar-mente valido per i materiali di recente costi-tuzione come Red Petiole o per le cultivarCarmagnola, C.S. e Fibranova sottoposte ariselezione per bassi livelli di THC.

Circa le possibili indicazioni per il breeder,si ritiene che qualsiasi programma di miglio-ramento genetico della canapa tessile nonpossa prescindere dal coinvolgimento dellevarietà storiche italiane, visto che anche intale sperimentazione si sono collocate me-diamente ai vertici delle graduatorie produt-tive, evidenziando, fra l’altro, grande stabi-lità di comportamento e adattabilità ambien-tale. D’altra parte, la stessa sperimentazioneha messo in risalto taluni materiali come, per

esempio, Carmagnola Gigante e l’ibridoHY-4 per l’elevata finezza della fibra, che èsicuramente il carattere qualitativo più im-portante per ottenere filato ad alto titolo, ido-neo per tessuti da abbigliamento.

BIBLIOGRAFIAAmaducci M.T. 1969. Ricerche sulla tecnica

colturale delle canape monoiche utilizzate perla fabbricazione di carte pregiate. SementiElette 3, 166-179.

Del Gatto A., Laureti D., Crescentini P., 1999.Prime valutazioni di cultivar di canapa(Cannabis sativa L.) in ambientemarchigiano. Sementi Elette 5, 23-27.

Dempsey J.M., 1975. Fibercrops. TheUniversity press of Florida. Gainesville, 203-379.

Di Bari V., Colucci R., Mastrorilli M., 2001.Canapa da fibra (Cannabis sativa L.) in unambiente dell’Italia meridionale: irrigazione erese. Industria della Carta 4, 105-109.

Di Candilo M., Ranalli P., Bozzi C., Focher B.,Mastromei G., 2000b. Preliminary results oftests facing with the controlled retting ofhemp. Industrial Crops and Products 11, 197-203.

Di Candilo M., Ranalli P., Di Bari V., LauretiD., Poli M., Grassi G., Zonda P., 2001.Valutazione di cultivar di canapa (Cannabissativa L.) in vari ambienti italiani. Industriadella Carta 2, 67-73.

Di Candilo M., Ranalli P., Diozzi M., 2000a.Updating of agronomical management ofhemp for biomass production . Proceedings of1st world conference and exhibition onbiomass for energy and industry, Seville,Spain 5-9 June 2000.

Di Candilo M., Ranalli P., Marino A., 1966.Influenza dell’investimento e dellaconcimazione azotata sulla produzione dicanapa da cellulosa (Cannabis sativa L.).Rivista di Agronomia 3, 258-263.

Forapani S., Carboni A., Paoletti C., MoliterniV. M., Ranalli P. and Mandolino G., 2001.Comparison of Hemp Varieties UsingRandom Amplified Polymorphic DNAMarkers. Crop Sci. 41, 1682-1689.

Liberalato D., 2000. (Dati non pubblicati).Mastromei G., Perito B., Tamburini E., Polsinelli

M., 2001. Selezione e caratteristiche di ceppibatterici per il miglioramento del processo dimacerazione della canapa. Industria dellaCarta 3, 119-123.

Van Der Werf H.M.G., Harsveld Van Der VeenJ.E., Bouma A.T.M., Ten Cate M., 1994.Quality of hemp (Cannabis sativa L.) stemsas a raw materials for paper. Industrial Cropsand Products 2, 219-227.

Venturi G., 1967. Risultati di un sessennio disperimentazione sulla canapa. Rivista diAgronomia 3, 137-150.

Venturi G., 1969. Ricerche sulle cause chedeterminano forte variabilità di produzionenelle canape monoiche nell’ambiente padano.Sementi Elette 2, 96-107.

Venturi G., 1970. Prove quinquennali diconfronto fra cultivar di canapa (Cannabissativa L.). Rivista di Agronomia 3, 140-153.


INTRODUZIONEIl crescente interesse per le colture da fi-

bra è dovuto fondamentalmente ai seguentitre motivi: 1) grande potenzialità, a livellointernazionale, delle fibre naturali, sia perimpiego tessile, sia per impieghi alternativi(materiali compositi, componentistica perauto, bioedilizia, ecc.), per i quali si prevede

Influenza dell’epoca di semina e di raccolta sulle caratteristiche biometricheproduttive della canapa da seme (Cannabis sativa L.)

Mario Di Candilo, Michele Diozzi e Paolo RanalliIstituto Sperimentale Colture Industriali, Via di Corticella, 133 - 40128 Bologna, Italia.

Autore corrispondente: Di Candilo M.Istituto Sperimentale Colture Industriali, Via diCorticella, 133 - 40128 Bologna, ItaliaTel. (051) 6316833 - Fax (051) 374857E-mail: [email protected] svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

RIASSUNTOAllo scopo di individuare le soluzioni colturali più idonee per la meccanizzazione della raccolta delseme di canapa è stata svolta una prova di confronto fra due epoche di semina (30 aprile e 30maggio), in combinazione con due cultivar dioiche (Carmagnola e Fibranova) e con cinque epochedi raccolta. L’esperimento è stato effettuato ad Anzola dell’Emilia (Bologna), con schema speri-mentale a split-plot. Per ciascuna raccolta sono stati rilevati i caratteri: densità d’investimento,altezza della pianta, diametro mediano dello stelo, produzione di seme, produzione di steli, peso1000 semi e germinabilità del seme. I risultati ottenuti hanno messo in evidenza effetti significativiindotti dalle variabili singolarmente ed in interazione fra loro. Carmagnola, rispetto all’altra cultivar,ha mostrato maggiore densità d’investimento, maggiore altezza della pianta e maggiore produzio-ne di sostanza secca. Fra le due epoche di semina, quella posticipata ha indotto riduzione delladensità d’investimento, riduzione dell’altezza della pianta, incremento del diametro mediano dellostelo, aumento della produzione di seme e minore produzione di steli. L’epoca di raccolta, a suavolta, ha influito sulla resa in seme, sul peso 1000 semi e sulla germinabilità degli stessi, nonchésulla produzione di steli. Oltre a tali aspetti vengono discussi gli effetti indotti dalle interazioni“cultivar x epoche di raccolta” e “epoche di semina x epoche di raccolta” sulle caratteristichebiometriche e produttive delle piante.

Parole chiave: canapa da seme, epoche di semina, epoche di raccolta, raccolta meccanica.

ABSTRACTInfluence of sowing and harvest date on the biometric and productive characteristics of seedhemp (Cannabis sativa L.)In Italy, initial experiments on the mechanical harvesting of hemp seed with combine machinesrevealed problems due mainly to the height of the plants; the huge fibrous mass of the plants causesconsiderable stress and frequent obstruction of the machine.In order to identify the culture options most suited to mechanical seed harvesting, a trial wascarried out, comparing the combinations of two sowing dates (April 30th and May 30th), two dioeciouscvs. (Carmagnola and Fibranova) and five harvesting dates. The harvesting dates were staggered atone-week intervals and started at the first appearance of brown achenes wrapped by partially necroticbracts (September 11th). The experiment was carried out at Anzola Emilia (Bologna), with a split-plot design. Four replications were made, and the cultivars in the different plots were randomised,as well as the sowing periods in the sub-plots and the harvesting periods in the sub-sub-plots. Foreach harvest, the following characters were measured: plant density, plant height, stem diameter athalf-height, seed production, stem production, 1000-seed weight and seed germinability.The results obtained showed significant effects of the variables both individually and in combination.Carmagnola showed higher final plant density, greater height and better dry matter production. Thelater sowing date caused reduced plant density and height, an increase in the stem diameter and inseed production, but lower stem production.The harvesting date also influenced seed yield, 1000-seed weight, seed germinability and stemproduction. The combined effects “cultivar x harvesting date” and “sowing date x harvesting date”were also very interesting for their influence on biometric and production characters of the plants.

Key words: seed hemp, sowing dates, harvesting dates, mechanical harvesting.

una notevole espansione; 2) forte interessedel mondo agricolo per le colture industrialinon alimentari alternative a quelle tradizio-nali, sempre più eccedentarie e menoremunerative; 3) crescente sensibilità per leproblematiche ambientali che spinge sem-pre più ad utilizzare risorse rinnovabili, qualile piante erbacee da fibra in sostituzione dipiante legnose (per la salvaguardia del pa-trimonio forestale) o di altre colture erbaceerichiedenti elevati input energetici (in terminidi combustibili, diserbo chimico, concima-zione, irrigazione, ecc.).

La canapa, indubbiamente, è la pianta cherisponde meglio a tali esigenze, in quanto pre-senta elevate potenzialità produttive, ottima

idoneità per svariati usi, buona rusticità ecapacità fitodepurative del terreno da me-talli pesanti (Przemyslaw et al., 1995); inol-tre, è in grado di soffocare le infestanti. Dun-que, la coltura non richiede interventi di di-fesa, trattamenti di diserbo chimico e nep-pure l’irrigazione, per lo meno nel Nord Ita-lia. Tuttavia, la sua reintroduzione negli or-dinamenti colturali richiede un forteammodernamento del processo produttivo,al fine di semplificare la coltivazione e ren-derla economicamente competitiva nei con-fronti di altre colture e di produzioni estere.

La meccanizzazione integrale della colti-vazione sarà fondamentale per il rilanciodella canapicoltura in Italia. In tale conte-sto, la meccanizzazione della raccolta delseme riveste un ruolo molto importante perl’abbattimento dei costi della fase agricoladi tutte le possibili filiere (tessile, cellulosa,energetica, seme, ecc.).

In Francia, dove le varietà (monoiche)sono di taglia più ridotta rispetto a quelleitaliane (dioiche) si è imposta lamietitrebbiatura con macchine tradizionaliad una altezza di taglio di 1.5 m. I vantaggievidenti di tale soluzione consistono nelcontenimento dei costi di investimento enella gestione di macchine già largamenteutilizzate e diffuse.

In Italia, le prime esperienze di raccoltameccanica con mietitrebbiatrici, effettuate conle varietà ‘Carmagnola’ e ‘Fibranova’, hannomesso in evidenza la notevole complessità delproblema, dovuta fondamentalmente ai se-guenti principali motivi: i) la canapa, a causadella sua allogamia obbligata, presenta varia-bilità genetica, che può essere fortementeaggravata da fallanze, irregolarità di semina,diverso grado di ramificazione delle piante(Venturi, 1970) ; ii) il seme presentamaturazione scalare e una volta maturo, cadefacilmente dalla pianta; iii) le piante normal-mente raggiungono altezze notevoli (fino a 5m), perciò la raccoglitrice meccanica è co-stretta a lavorare su una massa elevata checomporta forti sollecitazioni e frequentiintasamenti della macchina stessa; iv) il ma-teriale fibroso attorcigliandosi sugli organirotanti della raccoglitrice (aspo, rulli, dischi,battitore) ne blocca i movimenti, costringen-do a soste forzate per la pulizia degli stessiorgani anche dopo breve periodo di impiegodella macchina (Di Candilo et al., 2000).

Tenendo conto di tale problematica, nell’am-bito del progetto di ricerca “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione” èstata avviata una sperimentazione finalizzataad individuare le soluzioni meccaniche e


colturali idonee per la meccanizzazione dellaraccolta del seme. Con riferimento a questeultime, nel 2001 sono stati investigati gli ef-fetti svolti dall’epoca di semina e di raccoltasulla produzione di seme e sulle principali ca-ratteristiche qualitative di quest’ultimo.

MATERIALI E METODILa sperimentazione è stata svolta ad

Anzola dell’Emilia (BO), impiegando le va-rietà Carmagnola e Fibranova in combina-zione con due epoche di semina (30 aprile e30 maggio, scelte sulla base di precedentiesperienze) e con cinque epoche di raccolta,intervallate di una settimana l’una dall’altrae con avvio alla comparsa dei primi acheniimbruniti avvolti da brattee parzialmentenecrotizzate (11 settembre).

L’esperimento è stato impostato secondolo schema sperimentale a split-plot, con quat-tro ripetizioni e randomizzazione dellecultivar nei parcelloni, delle epoche di se-mina nelle sub-parcelle e delle epoche diraccolta nelle sub-sub-parcelle.

Le semine sono state effettuate conseminatrice parcellare pneumatica a distan-ze di 50 cm fra le file e 3 cm sulla fila.

Ciascuna parcella elementare, con superfi-cie di 16 m2, comprendeva 8 file di piante lun-ghe 4 m. Due settimane dopo l’emergenza èstato effettuato il diradamento, lasciando lepiantine sulla fila a distanza di 6 cm l’unadall’altra, pari ad un investimento di33.3 piante m-2.

Per ciascuna epoca di raccolta sono sta-ti rilevati i seguenti caratteri: densità

d’investimento, altezza della pianta, diame-tro mediano dello stelo, produzione di seme,peso 1000 semi, produzione di steli e germi-nabilità del seme.

Nel corso delle prove sono stati rilevati iprincipali parametri climatici (precipitazionie temperature, sia nei valori minimi che mas-simi), per il raffronto con le medie storiche.

I dati rilevati sono stati sottoposti ad ana-lisi della varianza, con scomposizione diquest’ultima nelle quote relative alle diver-se fonti di variazione (effetti principali, ef-fetti di interazione ed errore).

Il confronto fra le medie è stato effettuatomediante il test di Duncan, nel caso deglieffetti principali, e con il calcolo delle diffe-renze minime significative, nel caso delleinterazioni.

Andamento meteo. La piovosità cumulatanel periodo aprile-settembre è stata di 316 mm,contro i 289 mm della norma. Le maggiori pre-cipitazioni si sono avute in maggio, luglio esettembre, mentre in giugno ed agosto essesono state inferiori ai valori del poliennio.

Le temperature minime decadiche si sonocollocate quasi sempre al di sopra dei valoridella norma durante le fasi di crescita dellepiante, fioritura ed allegagione; a fine ciclo,invece, sono risultate sensibilmente inferio-ri ai valori del poliennio. Le temperaturemassime, anch’esse generalmente superioria quelle poliennali, hanno raggiunto i valoripiù elevati nella prima decade di agosto, poisi sono progressivamente ridotte (Fig. 1).

RISULTATII risultati ottenuti hanno messo in eviden-

za effetti significativi semplici, indotti dallesingole variabili allo studio, ed effetti diinterazione fra le stesse variabili.

a) Effetti semplici. Fra le due cultivar,Carmagnola ha mostrato maggiore densitàd’investimento (+9.5%), maggiore altezzadella pianta (+2.1%), minore diametro dellostelo (-6.1%) e maggiore produzione di steli,espressa in sostanza secca (+8.8%) (Tab. 1).

Riguardo alle epoche d’impianto dellacoltivazione è emerso che per quella posti-cipata (fine maggio) sono stati ottenuti: mi-nore densità d’investimento (-40.5%), ridu-zione dell’altezza della pianta (-13.3%), in-cremento del diametro mediano dello stelo(+18.2%), maggiore resa in seme (+32.6%)e minore produzione di sostanza secca(-9.8%) (Tab. 2).

L’epoca di raccolta, a sua volta, ha influi-to sulla resa in seme, sul peso 1000 semi esulla germinabilità del seme, nonché sullaproduzione di steli. Di fatto, la resa in semeè aumentata significativamente passandodalla prima alla seconda raccolta e da que-st’ultima alla terza, con incrementi pari a104.2 e 36.7%. Nelle successive due raccol-te la produzione non ha più subito variazio-ni significative.

Il peso 1000 semi è stato significativamen-te più basso nelle prime due raccolte, poi è

Tabella 1 - Caratteristiche biometriche e produttive delle cultivar.Table 1 - Cultivar biometric and production characteristics.

Figura 1 - Temperature e precipitazioni registrate nel corso delle prove a confronto con i valori medi poliennali.Figure 1 - Temperature and rainfall recorded during the test period and mean levels of the twenty years.

Altezza Diametro ProduzionePiante m-2 pianta mediano stelo steliCultivar

(n.) (cm) (mm) (t ha-1 s.s.)

Carmagnola 22.0* 278.8** 9.3 11.1**Fibranova 20.1 273.0 9.9** 10.2Medie 21.0 275.9 9.6 10.6

* = significativo a P =0.05; ** = significativo a P≤0.01 (test F).


cresciuto progressivamente fino all’ultimaraccolta.

La germinabilità del seme è aumentatasensibilmente in seconda raccolta (+14.5%rispetto alla prima); successivamente, ha tesoa ridursi in quarta raccolta e ad aumentarenell’ultima raccolta, ma non in modo signi-ficativo.

Stesso andamento è stato riscontrato perla produzione di steli secchi, per la quale sisono avuti incrementi del 6.1 e 13.1% pas-sando dalla prima alla seconda e poi alla ter-za raccolta (Tab. 3).

b) Effetti di interazione. Le cultivar han-no interagito con le epoche di semina in-fluenzando sensibilmente la produzione disostanza secca (steli), così mentre perCarmagnola la seconda epoca d’impianto haprovocato una riduzione contenuta della resa,per Fibranova, invece, la flessione produtti-va indotta dalla posticipazione della seminaè stata molto più consistente (-15.5%)(Fig. 2).

Inoltre, le cultivar hanno interagito con leepoche di raccolta evidenziando comporta-menti produttivi differenziati. Di fatto, la

produzione di seme di Carmagnola ha teso acrescere progressivamente passando dallaprima alla quinta raccolta, con incrementistatisticamente significativi fra la prima e laseconda e fra la terza e la quinta raccolta. Laproduzione di Fibranova, invece, ha raggiun-to il valore massimo già in terza raccolta,con incrementi molto significativi fra la pri-ma e la seconda (+117.4%) e fra quest’ulti-ma e la terza (+56%), successivamente si èavuta una riduzione della resa (Fig. 3).

Altri effetti combinati sono stati indottidalle variabili epoche di semina ed epochedi raccolta sulla produzione di seme (Fig. 4)e sulla germinabilità dello stesso seme(Fig. 5). In sostanza, le rese in seme per ledue epoche d’impianto, analoghe alla primaraccolta, hanno poi mostrato incrementimolto più marcati per la seconda epoca disemina, sia in seconda che in terza raccolta(+130.4 e +47.2% rispettivamente, contro icorrispondenti 73.1 e 24.4% della prima epo-ca d’impianto).

Analogamente, la germinabilità del semeha risentito delle raccolte in relazione al-l’epoca di semina: per il primo impianto si è

Tabella 2 - Effetti medi delle epoche di semina sulle caratteristiche biometriche e produttive dellepiante.Table 2 - Average effects of the sowing dates on plant biometric and production characteristics.

avuta una germinabilità dell’80% già in pri-ma raccolta, che non è poi variato significa-tivamente nelle successive raccolte; per ilsecondo impianto, invece, la germinabilitàè stata bassa in prima raccolta (69%), è au-mentata poi molto marcatamente in secondaraccolta (+25.5%), ha teso a crescere ulte-riormente in terza raccolta, superando signi-ficativamente il corrispondente valore dellaprima semina.

DISCUSSIONE E CONCLUSIONILa posticipazione dell’epoca di semina in

canapa, al fine di ridurre l’altezza della piantaper facilitare la raccolta meccanica del semeha avuto effetti positivi, anche se inferiori aquanto desiderato. Di fatto, proprio per lepeculiari caratteristiche di rusticità, di vigo-ria ed elevato ritmo di accrescimento dellaspecie, la pianta ha risentito in misura con-tenuta dello scostamento di un mese dal-l’epoca usuale di semina. Tuttavia, conside-rando che l’altezza massima di taglio dellenormali mietitrebbie è di 1.5 m e che le piantedella coltura con semina posticipata hannopresentato un’altezza media di 2.56 m, al-l’interno della raccoglitrice transiterebberosegmenti di piante di circa un metro di lun-ghezza, corrispondenti a poco più delle par-ti fruttifere (portasemi).

Il ritardo dell’impianto, a causa della mi-nore disponibilità di umidità nel terreno, puòcomportare problemi di emergenza e, quin-di, di scarso investimento. Perciò, per le se-mine di fine maggio bisogna mettere in con-to leggeri interventi irrigui ripetuti subitodopo la semina, evitando la formazione dicrosta nel terreno.

Nell’impianto posticipato della prova, no-nostante simili accorgimenti, è stata ottenuta

0

5

10

15

Carmagnola Fibranova

Ste

li (t

ha-1

s.s

.)

Semina 30 APR.Semina 30 MAG.

Figura 2 - Effetti dell’interazione “cultivar x epoche di semina” sulla produzione di steli.Figure 2 - Effects of the “cultivars x sowing dates” interaction on stem production.

0

0,5

1

I II III IV V

Raccolte

Sem

e (t

ha-1

)

CarmagnolaFibranova

Figura 3 - Effetti dell’interazione “cultivar x epoche di raccolta” sulla produzione di seme.Figure 3 - Effects of “cultivars x harvesting dates” interaction on seed production.

Altezza Diametro Produzione ProduzionePiante m-2 pianta mediano stelo seme steli

Epochedi semina

(n.) (cm) (mm) (t ha-1) (t ha-1 s.s.)

30 Aprile 26.4** 295.6** 8.8 0.46 11.2**30 Maggio 15.7 256.3 10.4** 0.61** 10.1Medie 21.0 275.9 9.6 0.53 10.6

** = significativo a P≤0.01 (test F).


una densità d’investimento significativamenteinferiore a quella della prima semina; conse-guentemente, le piante hanno presentato stelicon diametro mediano maggiore. Ovviamen-te, nei casi in cui tali diametri risultasseroeccessivi potrebbero insorgere difficoltà nel-l’azione di taglio da parte della raccoglitrice.

La produzione di steli, espressa in sostan-za secca, più che del diametro delle bacchet-te, pare essere stata influenzata soprattuttodall’altezza e dal numero di piante.

L’incremento significativo della produzio-ne di seme indotto dalla seconda epoca d’im-pianto della coltura non era atteso ed è dinon facile spiegazione. Si potrebbe forseipotizzare che le piante del secondo impian-to abbiano penalizzato la fase vegetativa avantaggio di quella riproduttiva. Molto piùprobabilmente però le differenti produzionidi seme riscontrate per le due epoche d’im-pianto sono da ricollegare alle differenti di-sponibilità idriche nel terreno. Di fatto,l’11 agosto, in concomitanza della pienafioritura delle piante della seconda semina,

allorché quelle della prima semina eranogiunte a fine fioritura, sono caduti 25 mm dipioggia che hanno verosimilmente consen-tito una maggiore allegagione nella colturadel secondo impianto. Ne consegue che nelNord Italia, contrariamente a quanto si fa perla coltura da fibra generalmente condotta inasciutto, potrà essere necessario supportarela coltura da seme con un intervento irriguodi soccorso all’epoca dell’antesi.

Relativamente all’epoca ottimale di rac-colta va ricordato che per entrambe le epo-che d’impianto la massima produzione di se-me è stata raggiunta in terza raccolta, ovveroa distanza di due settimane dalla comparsa deiprimi semi imbruniti avvolti da brattee par-zialmente necrotizzate. Sempre a tale riguar-do va tenuto in considerazione anche il di-verso comportamento delle due cultivar nelsenso che Fibranova è parsa più precoce e forsepiù sensibile alla crodatura del seme maturorispetto a Carmagnola. Quest’ultima supposi-zione deriva dalla constatazione che per Fibra-nova dopo la terza raccolta la produzione di

Tabella 3 - Effetti medi delle epoche di raccolta sulle caratteristiche produttive e sulla qualità del seme.Table 3 - Average effects of the harvesting dates on production characteristics and seed quality.

Figura 4 - Effetti dell’interazione “epoche di semina x epoche di raccolta” sulla produzione di seme.Figure 4 - Effects of “sowing dates x harvesting dates” interaction on seed yield.

Figura 5 - Effetti dell’interazione “epoche di semina x epoche di raccolta” sulla germinabilità del seme.Figure 5 - Effects of “sowing dates x harvesting dates” interaction on seed germinability.

seme si è ridotta molto sensibilmente, men-tre per Carmagnola la resa è cresciuta pro-gressivamente fino all’ultima raccolta.

Carmagnola si è distinta dall’altra cultivaranche per un maggior numero di piantesopravissute alla raccolta e per la maggioreproduzione di steli.

Per una ulteriore riduzione dell’altezzadella pianta e per l’incremento della produ-zione di seme si ritiene opportuno prosegui-re le ricerche avviate allargandole anche allaconcimazione azotata e alla fittezza dellepiante. È noto infatti che l’azoto esercita unpotente stimolo sull’accrescimento dellepiante, le quali rispondono prontamente conuna maggiore rigogliosità. Un attentodosaggio di tale elemento potrebbe, quindi,consentire una minore vigoria della piantaed una diminuzione della scalarità di fiori-tura e maturazione del seme. A loro volta, ilnumero ottimale di piante per unità di su-perficie ed un appropriato sesto d’impiantoassumono notevole importanza, date le loroconseguenti ripercussioni sul L.A.I. (leafarea index) e perciò sull’efficienza foto-sintetica della coltura.

BIBLIOGRAFIADi Candilo M., Laureti D., De Zanche C.,

Sartori L., Ranalli P., 2000. Messa a punto diuna mietitrebbiatrice per la raccolta del semedi canapa. L’Informatore Agrario 16, 81-84.

Przemyslaw B., Grabowska L., and MankowskiJ., 1995. Recultivation of degraded areasthrough cultivation of hemp. Proceedings ofBiorohstoff Hanf Symposium, Frankfurt amMain, Germany, 2-5 March 1995.

Venturi G., 1970. Ricerche sulle modalitàcolturali nella canapacciaia al fine difacilitare la raccolta meccanica. Rivista diAgronomia 1/2, 25-34.

0

50

100

I II III IV VRaccolte

Ger

min

abilit

à (%

)


0

0.5

1

I II III IV VRaccolte

Sem

e (t

ha-1

)


Produzione Germinabilità Peso Produzioneseme seme 1000 semi steliRaccolte

(t ha-1) (%) (g) (t ha-1 s.s.)

1a

2a

3a

4a

5a

0.24 c0.49 b0.67 a0.62 a0.65 a

74.6 c85.4 ab85.7 ab82.7 b87.7 a

15.9 bc15.4 c16.4 b17.8 a18.3 a

9.9 c10.5 b11.2 a10.9 ab10.7 ab

Medie 0.53 83.2 16.8 10.6

I valori della medesima colonna contrassegnati da lettere diverse differisconosignificativamente per P≤0.05 (test di Duncan).


Influenza dell’epoca di semina e del regime irriguo sulla canapa nel Sud d’Italia

Vito Di Bari, Pasquale Tedeschi1, Rosa Colucci, Marcello Mastrorilli, Franco Carone2

Istituto Sperimentale Agronomico, Bari1 CNR – ISPAIM, Ercolano (NA)2 DIAAT, Università Federico II, Portici (NA)

Autore corrispondente: Vito Di Bari - IstitutoSperimentale Agronomico, Bari via CelsoUlpiani, 5 - 70125 Bari, ItaliaTel. (080) 5475011 - Fax (080) 5475023e-mail: [email protected] svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

RIASSUNTOLo studio svolto dal 1999 a 2001 a Rutigliano (BA) ha avuto l’obiettivo di valutare i consumi idricie la miglior data di semina della canapa. Nel 2001 la prova irrigua è stata realizzata anche a Vitulazio(CE). Sono state esaminate tre epoche di semina (inizio, metà e fine marzo) e diversi regimi idriciche hanno previsto, al momento programmato dell’irrigazione, la restituzione di percentuali diver-se dell’acqua disponibile. Le rese migliori sono state ottenute nell’anno 1999 che ha presentato unapiovosità superiore alla norma; al contrario, le rese si sono ridotte nelle altre due annate,climaticamente peggiori. Le rese in biomassa verde e di corteccia secca sono aumentate con l’ele-varsi dei volumi irrigui erogati. In generale, in entrambi gli ambienti di prova, la tesi che ha previ-sto la restituzione del 66% dell’acqua disponibile (70% a Vitulazio) ha fornito i risultati produttivimigliori, con consumi stagionali di 400-460 mm. Circa le epoche, quella di fine marzo ha presen-tato piante più sviluppate ma la produzione finale in corteccia secca non si è differenziata statisti-camente tra le tesi esaminate.

Parole chiave: epoca di semina, irrigazione, consumi idrici, genotipi, canapa.

ABSTRACTSowing time and water regime affecting hemp productivity in Southern ItalyThe paper reports the results achieved in hemp, from a series of field trials aiming to optimisesowing time and irrigation volume in Southern Italy environments. Experiments were carried outfor three years (1999-2001) at Rutigliano (BA). In 2001 the irrigation trial was repeated at Vitulazio(CE). The split-plot experimental design, replicated four times (surface of each sub-plot equal to 20m²), was adopted to evaluate separately the effects of the sowing time and of the water regimes(main plots) on different genotypes (sub-plot).As for the first objective, three sowing times (the beginning, middle and end of March) and twogenotypes (Carmagnola and Red petiole) were compared. Despite the greater size in height and inbasal diameter of the plants from the third sowing time, their productivity in dry cortex did notdiffer statistically from the plants sown earlier. Performances of “Carmagnola” were better thanthose of “Red petiole”.As for the second objective, the study was carried out in two steps. The first step aimed to evaluatethe effect of different irrigation volumes on the behaviour of two genotypes: “Fibranova” and “Redpetiole”. They grew under two water regimes: I100 (irrigation volume equal to 100% of the amountof water required to bring a soil layer of 0.40 m in depth to “field capacity”), and I66 (the irrigationvolume was reduced to 66%). Irrigations were scheduled whenever the soil moisture, detectedweekly by the gravimetric method, was close to the “soil wilting point”. Since the I100 treatmentconsumed huge water amounts, in the second step (in 2001) three genotypes (Fibranova, Redpetiole, and Kompolti) and three reduced water regimes were compared. At Rutigliano the waterregimes were I66, I50, and I33, while at Vitulazio they were I70, I35 and I0 (rainfed).In Italy the hemp season started in March and ended at the beginning of August. During the 1999season, the air temperature was not different from the long-term average, and rainfall was welldistributed; in 2001 air temperature was higher and the scarce rainfall fell within the first half ofMay.As a general result, the hemp showed a good adaptation to the tested environment, where it adequatelyyielded both biomass and dry cortex, even under dramatic climatic seasons. Among the watertreatments, I66 (I70 at Vitulazio) seems the most suitable, in that it limits water consumption(400-460 mm) without losing hemp productivity in terms of fiber quantity. The Kompolti genotypeshowed best water use efficiency in the irrigation experiments.

Key words: sowing time, irrigation, water requirements, genotypes, hemp.

INTRODUZIONELa canapa è stata una delle colture da fi-

bra più coltivate in Italia sino alla prima metàdel XX secolo. Successivamente, nel 1965,con il divieto di coltivazione della canapada marijuana, anche la superficie destinataalla specie da fibra si è lentamente ridotta

sino ad azzerarsi completamente, dato che idue tipi di piante sono praticamente identicied erano e sono spesso confuse dai tutoridell’ordine pubblico.

Negli ultimi anni c’è stata una riscopertadella Canapa da fibra la cui utilizzazione puòtrovare impiego in molteplici settori, da quel-lo dell’industria tessile (l’Italia è uno dei pro-duttori principali) a quello della carta, com-bustibili, costruzioni, isolanti termici, ecc.(Amaducci, 1969; Venturi ed Amaducci,1999).

Attualmente, anche se la superficie colti-vata è ancora minima ed inferiore a quelladi altre nazioni europee, sono molte le ricer-che che riguardano questa coltura, graziesoprattutto al MiPAF che ha finanziato di-versi progetti finalizzati (Casarini, 1994;Ranalli e Casarini, 1997).

Questi studi sono articolati in diversi set-tori e per quanto concerne le tecnicheagronomiche, prevedono ricerche in diversiambienti.

Nel Sud d’Italia esse riguardano, in parti-colare, il momento più idoneo in cui effet-tuare la semina e lo studio dei consumi idricidella coltura, dato che in molti areali l’irri-gazione risulta il fattore limitante per otte-nere rese economicamente remunerative.

MATERIALI E METODISi è operato in due ambienti meridionali

ubicati in Puglia e Campania; le principalicaratteristiche dei terreni, sedi delle prove,sono state riportate nella tabella 1.

In questa nota sono riportati i risultati ot-tenuti nel triennio 1999-2001; in particola-re, nel 1999-2000 a Rutigliano sono staticonfrontati due genotipi (Fibranova e Redpetiole) e due regimi irrigui: l’irrigazione eraprogrammata al raggiungimento del puntodi appassimento e il volume irriguo della tesiottimale era pari al 100% dell’acqua dispo-nibile (quantità d’acqua necessaria a ripor-tare alla capacità di campo lo strato di suoloprofondo 40 cm) = I100; si riduceva al 66%nella tesi sub-ottimale = I66.

Nel 2001 sono stati esaminati 3 genotipi(Fibranova, Red petiole, Kompolti) e, perl’irrigazione, scartata la I100 perché troppodispendiosa, alla I66 sono state aggiunte duetesi che prevedevano apporti irrigui inferio-ri (I50 e I33 = restituzione rispettivamente del50 e 33% dell’acqua disponibile).

A Vitulazio, nel 2001, si è operato con glistessi genotipi ma, per l’irrigazione, accan-to a 2 tesi irrigue (I70 e I35 = restituzione del70 e 35% dell’acqua disponibile) del tutto


simili alle I66 e I33 di Rutigliano, è stato con-frontato un testimone in asciutto (I0).

L’umidità del terreno è stata monitoratasettimanalmente (metodo gravimetrico).

La semina è avvenuta normalmente a finemarzo.

Accanto a queste, nel 2001 a Rutigliano èstata effettuata una prova che prevedeva 3diverse epoche di semina (inizio, metà e finemarzo) per 3 genotipi di canapa(Carmagnola, Red petiole e Kompolti).

Per tutte le prove è stato adottato un dise-gno sperimentale a split-plot, ripetuto 4 vol-te, considerando come effetto principale l’ir-rigazione (o l’epoca di semina) e seconda-rio i genotipi; la parcella elementare era di20 m2, con interfila di 20 cm (25 cm aVitulazio).

Tranne che per l’irrigazione, le colturesono state sottoposte alle normali tecniche

agronomiche; in particolare, prima della se-mina sono stati interrati 150 kg ha-1 di P2O5e 100 kg ha-1 di K2O (200 kg a Vitulazio) ein copertura sono stati distribuiti in 2 volte150 kg ha-1 di N (a Vitulazio, avendo semi-nato dopo un medicaio, la dose si è ridotta a60 kg).

La raccolta delle piante è avvenuta in tut-te le annate tra la fine di luglio e l’inizio diagosto, a fioritura completa delle piantemaschili.

Durante il ciclo colturale sono state rile-vate le principali fenofasi e a piena fioritu-ra, sono state asportate le cime di 50 piantefemminili che, opportunamente trattate, sonostate utilizzate per la determinazione del con-tenuto in THC (analisi eseguite presso la sededell’Istituto Sperimentale per le Colture In-dustriali). Alla raccolta, sono state rilevatele principali caratteristiche biometriche e

produttive delle piante, secondo il protocol-lo sperimentale stabilito in sede collegiale. Iprincipali parametri sono stati sottoposti al-l’analisi della varianza e per la significativitàè stato adottato il test SNK e per soglia lo0.05 P.

Per quanto riguarda l’andamento climati-co durante il ciclo della canapa, a Rutiglianoil triennio di prove è stato caratterizzato datemperature superiori alla norma (di poco nel1999 ma nel biennio 2000-2001 le massimehanno superato spesso i 35-40 °C, con pun-te di 46 °C a luglio 2000). La piovosità èstata buona nel 1999 (da aprile a luglio215.8 mm vs, 133.5 della “norma”), prati-camente assente nel 2000 (8.2 mm per l’in-tero ciclo) e nel 2001 di poco inferiore allanorma nella fase iniziale e nulla da fine mag-gio a luglio.

Anche a Vitulazio le temperature sono ri-sultate superiori alla media (ma inferiori diquelle di Rutigliano) e le precipitazioni han-no interessato la parte iniziale del ciclo(78.8 mm di piogge utili); da metà maggioalla raccolta non è stato registrato alcun even-to utile alla coltura.

RISULTATIRutigliano (BA): epoche di semina,

anno 2001. Poiché nell’analisi della varianzaeseguita sui principali parametri produttivinon è mai risultata significativa l’interazione”epoche x genotipi”, nella tabella 2 sono stateriportate le medie dei soli effetti principali.

Si può osservare come, pur in presenza didifferenze statisticamente significative, i va-lori tra le 3 epoche esaminate non sianomolto differenti.

L’altezza delle piante è risultata inferioredi circa 14 cm nelle due semine più precoci(in media, 182 vs. 197 cm); minime, invece,le variazioni dei diametri basali.

Le rese più elevate della produzione inbiomassa verde sono stati ottenute nella tesiintermedia (31 t ha-1 vs. 29 t circa delle altredue) ma la produzione in corteccia non si èdifferenziata statisticamente (da 4.44 a 4.87t ha-1).

Il contenuto in THC non è variato in fun-zione degli effetti in prova (epoche e varie-tà).

In generale, i risultati conseguiti non per-mettono di trarre alcuna valida indicazione,sia perché riguardano una sola annata di pro-va ma, soprattutto, perché l’intervallo tem-porale prescelto (inizio – fine marzo) è ri-sultato troppo breve per evidenziare diffe-renze morfoproduttive notevoli tra le pian-te. Considerando che normalmente la semi-na della canapa si effettua entro la secondametà di marzo, negli ambienti meridionalil’operazione potrebbe essere anticipata an-che in febbraio (Ranalli e Casarini, 1998).

Per quanto riguarda poi i genotipi in pro-va, questi hanno presentato altezza e diame-tri basali simili ma, a livello produttivo,“Carmagnola” ha garantito migliori perfor-

Tabella 1 - Principali caratteristiche dei terreni sedi delle prove.Table 1 - Main soil characteristics of the experimental sites.

Tabella 2 - Rutigliano (BA): principali parametri produttivi e qualitativi rilevati alla raccolta dellacanapa seminata in tre epoche diverse nel 2001.Table 2 - Rutigliano (BA): yield and main bio-morphology and quality parameters measured atharvesting of hemp crops sown at three different dates in 2001.

Rutigliano Vitulazio

sabbia grossa (%) 1,10 10,90sabbia fine (%) 10,40 28,90limo grosso (%) 11,00 12,20limo fino (%) 26,50 23,70argilla (%) 51,00 24,30N totale (%) 0,08 0,08s.o. (%) 1,40 1,66CIC (-0.03 MPa) (%) 29,20 29,50PA (-1,50 MPa) (%) 17,10 12,00acqua disponibile* (%) 12,10 17,50acqua disponibile* (m3 ha-1) 530 700

strato 0 – 40 cm

Genotipi Date di semina

Carmagnola Red petiole 5/03 15/03 30/03

Piante m-2 (n.) 87,00 b 91,00 a 88,88 b 94,38 a 83,75 c

Altezza piante (cm) 188,69 a 186,37 a 183,03 b 182,44 b 197,11 a

Diam basale (mm) 7,08 a 7,25 a 6,72 b 7,37 a 7,41 a

Biomassa (t ha-1) 30,97 a 28,59 b 29,49 b 31,11 a 28,73 b

Steli freschi (t ha-1) 24,17 a 21,78 b 22,37 a 24,03 a 22,51 a

Steli secchi (t ha-1) 9,92 a 9,02 b 8,82 b 9,47 ab 10,12 a

Corteccia (t ha-1) 5,14 a 4,26 b 4,44 a 4,79 a 4,87 a

THC (%) 0,05 a 0,04 a 0,04 a 0,04 a 0,05 a

Le medie non aventi in comune alcuna lettera sono significativamente differenti per

P < 0,05 (SNK Test)


mance di “Red petiole”.Rutigliano (BA): prova irrigua, biennio

1999-2000. Sono stati esaminati 2 differentiregimi idrici (I100 e I66 = restituzione del 100o 66% dell’acqua disponibile) e due genotipi(Fibranova e Red petiole).

L’analisi statistica ha evidenziato lasignificatività tra gli anni e dei trattamentiirrigui mentre i genotipi si sono differenzia-ti solo per i parametri produttivi (Tab. 3).

Delle interazioni, la “anni x irrigazione xgenotipi” non è mai risultata significativacosì come “anni x genotipi” e “irrigazione xgenotipi”; al contrario, quella “anni x irri-gazione” è stata significativa per tutti i para-metri esaminati, tranne che per la densità dipiante alla raccolta.

L’andamento climatico rilevato durante ilciclo della canapa nei 2 anni di prova è ri-

sultato molto diverso; ad un 1999 poco piùcaldo della media ma caratterizzato da unapiovosità superiore ai valori normali, è se-guito un 2000 più caldo e senza piogge: èstato, così, necessario aumentare il ritmodelle irrigazioni tanto che nel 2000 il volu-me stagionale si è raddoppiato rispetto al1999 e sono state necessarie anche 2irrigazioni di soccorso per evitare stressirreversibili alla coltura (Di Bari et al, 2000).

Conseguentemente, nel 1999 le piantesono risultate più alte e caratterizzate damaggiori dimensioni degli steli (Tab. 3).Anche le rese in biomassa si sono differen-ziate statisticamente ma la maggior produ-zione sembra sia stata determinata dalla pre-senza di foglie, notevole nel 1999 ma infe-riore nell’anno successivo per le eccessivetemperature e per la notevole ventosità di

luglio che hanno determinato la precocedefogliazione delle piante, accellerandone lamaturazione: alla raccolta, infatti, la percen-tuale di sostanza secca è stata superiore aquella riscontrata nelle piante coltivate nel1999.

Circa i regimi idrici esaminati, i volumipiù elevati erogati nella tesi ottimale (I100)hanno favorito nei due anni lo sviluppo del-le dimensioni delle piante; anche le rese inbiomassa e steli freschi della I66 sono statestatisticamente inferiori ma le differenze sisono annullate a livello di steli secchi e diresa in corteccia.

Tra i due genotipi in prova i risultati pro-duttivi migliori sono stati ottenuti da“Fibranova” (Tab. 3).

Circa il contenuto in THC, questo è risul-tato più elevato in “Fibranova” del 1999,sottoposta ad irrigazione ottimale: questovalore, forse anomalo, ha poi determinato lasignificatività tra regimi e gli anni di prova;in ogni caso, si tratta sempre di valori infe-riori a quelli previsti dalla U.E.

Rutigliano (BA): prova irrigua, anno2001. La prova prevedeva il confronto di 3regimi irrigui (I33, I50 e I66 = restituzione del33, 50 e 66% dell’acqua disponibile), ininterazione con 3 genotipi (Fibranova, Redpetiole e Kompolti).

Trattandosi di una sola annata di prova, leconsiderazioni successive hanno semplicevalore indicativo.

L’analisi statistica ha evidenziato differen-ze significative per effetto dei due fattoriprincipali; l’interazione tra i due è scattatasolo per la densità finale di piante e le resein biomassa e steli freschi.

L’irrigazione ha condizionato soprattuttol’altezza delle piante, che aumenta da 160 a192 cm passando dalla I33 alla I66; per gli al-tri caratteri le due tesi meno irrigate si sononormalmente attestate sullo stesso livello disignificatività, differenziandosi dalla I66, cheha fornito normalmente le medie più eleva-te (Tab. 4).

Non è stata registrata alcuna variazionedel contenuto di THC al variare degli effettiin esame.

Tra i genotipi, “Kompolti” sembra essersimeglio adattato alle condizioni ambientali,dato che ha mostrato una buona produttivitàanche nelle condizioni irrigue più difficili.Infatti, l’interazione “irrigazione x genotipi”ha evidenziato come i 3 genotipi abbianofornito produzioni in biomassa pressochésimili in corrispondenza dei volumi irriguimassimi (da 26 t ha-1 per Red petiole a circa29 t per gli altre due); con il ridursi dell’irri-gazione, mentre le rese di “Red petiole” e“Fibranova” si sono ridotte a 20-22 t ha-1

(valori pressoché simili tra I50 e I33),“Kompolti” ha prodotto 27.2 t ha-1 con ilregime irriguo più basso (I33).

Se confrontiamo i risultati conseguiti inquesta annata da “Fibranova” e “Red petiole”nel regime I66 con quelli ottenuti nel biennio

0

2

4

6

8

90 105 120 135 150 165 180 195 210 225giorni del 2001

mm

/d66% (409 mm) 50% (338 mm) 33% (262 mm)

Figura 1 - Rutigliano (BA): andamento dell’evapotraspirazione giornaliera (mm d-1) della canapa nel 2001.Figure 1 - Rutigliano (BA): daily evapotranspiration trend (mm d-1) of hemp during the 2001 season.

Tabella 3 - Rutigliano (BA): principali parametri produttivi e qualitativi rilevati alla raccolta dellacanapa sottoposta a due differenti regimi irrigui nel biennio 1999-2000.Table 3 - Rutigliano (BA): yield and main bio-morphology and quality parameters measured atharvesting of hemp crops grown under two different water regimes in 1999 and 2000.

Genotipi Regimi idrici Anni

Fibranova Red petiole I100 I66 1999 2000

Piante m-2 (n.) 90,00 a 89,33 a 93,33 a 86,00 b 85,67 a 93,67 a

Altezza piante (cm) 227,26 a 220,77 a 231,40 a 216,37 b 245,70 a 202,34 b

Diam basale (mm) 8,40 a 8,65 a 9,04 a 8,00 b 10,30 a 6,74 b

Biomassa (t ha-1) 43,44 a 37,96 b 42,52 a 38,87 b 43,99 a 37,40 b

Steli freschi (t ha-1) 31,74 a 27,26 b 31,22 a 27,78 b 29,20 a 29,80 a

Steli secchi (t ha-1) 13,72 a 11,92 b 13,08 a 12,56 a 12,00 a 13,64 a

Corteccia (t ha-1) 6,86 a 5,08 b 6,25 a 5,68 a 5,76 a 6,18 a

THC (%) 0,15 a 0,04 b 0,16 a 0,05 b 0,11 a 0,05 b

Le medie non aventi in comune alcuna lettera sono significativamente differenti per P < 0,05 (SNKTest)


precedente, sempre per lo stesso livelloirriguo, si può notare come, pur avendo pre-sentato consumi irrigui pressoché simili(460 mm circa nel biennio vs 409 del 2001),le piante siano state caratterizzate da altez-ze, diametri e resa in biomassa decrescentidalla prima alla terza annata di prova: le con-dizioni climatiche hanno influenzato i risul-tati più delle tesi in esame.

Nonostante questo, la produzione in cor-teccia non si è molto diversificata neltriennio, variando da 5 a 6 t ha-1, in funzionesoprattutto del genotipo; la maggior produ-zione di biomassa verde è stata annullatadalle maggiori percentuali di sostanza seccae dai più elevati rapporti corteccia/stelo chele piante hanno presentato nelle annate piùsiccitose. In ogni caso, solo le analisiqualitative sulla fibra potranno servire ameglio interpretare i risultati ottenuti in que-sta ricerca.

Vitulazio (CE): prova irrigua, anno2001. La ricerca prevedeva il confronto di

3 regimi irrigui (I0 = test non irrigato, I35 eI70 = restituzione del 35 o 70% dell’acqua di-sponibile, nello strato 0-40 cm) sulle stessevarietà esaminate a Rutigliano.

Dal punto di vista statistico, l’irrigazioneha determinato differenze significative sututti i parametri analizzati mentre minore èrisultata l’azione del genotipo; l’interazionetra i due ha influito solo sulla resa di stelisecchi e corteccia.

Dai dati in tabella 5 si può notare comeentrambe le tesi irrigue si siano differenzia-te dal testimone, tranne che per la densità dipiante alla raccolta; inoltre, le medie più ele-vate sono state ottenute sempre nella tesi piùirrigata (I70). Tra i genotipi, “Fibranova” hafornito le rese maggiori di biomassa verde,steli freschi e secchi; gli altri 2 genotipi,meno produttivi, si sono attestati normal-mente sulla stessa soglia di significatività.Se però esaminiamo le rese in corteccia, i va-lori più elevati sono stati ottenuti da“Fibranova” e “Kompolti” (4.05 e 4.27 t ha-1)

in cui la bassa produzione di steli secchi èstata compensata da maggiori rapporti per-centuali tra corteccia e steli.

Le due interazioni significative presenta-no andamenti simili: mentre “Fibranova” e“Kompolti” hanno aumentato le loro rese insteli secchi e corteccia in modo direttamen-te proporzionale ai volumi erogati, la “RedPetiole” ha raggiunto il suo massimo pro-duttivo in corrispondenza della tesi I35 e nonha evidenziato ulteriori incrementi di pro-duzione con l’aumentare del volume stagio-nale.

Consumi idrici ed efficienza dell’acqua.Nella tabella 6 sono stati riportati i consumiidrici calcolati in base al bilancio idrico. Essirisultano massimi nella tesi ottimale (I100),aumentano nelle annate caratterizzate datemperature elevate e piovosità ridotte. Conla riduzione dei volumi di adacquamento, iconsumi stagionali tendono proporzional-mente a diminuire.

Superata la fase iniziale (con il conseguen-te calo dovuto al diradamento), la canapa rag-giunge i valori massimi di evapotraspirazione(ET = 6 mm d-1 nelle condizioni idriche mi-gliori) due mesi dopo la semina e li conservanei mesi più caldi dell’anno, sino alla raccol-ta, dato che questa è normalmente program-mata a piena fioritura delle piante.

Questo andamento è stato osservato an-che nel 2001 differenziando i volumi irrigui(Fig. 1). La figura mette in evidenza una bru-sca riduzione dell’ET verso la fine del ciclo,dovuta alle temperature elevate associate aventi di notevole intensità, che hanno acce-lerato la defogliazione delle piante.

In generale, tra le tesi confrontate, la I66(a Rutigliano) e la I70 (a Vitulazio) hanno con-seguito i migliori risultati produttivi (in ter-mini di resa in steli secchi e corteccia) colminor impiego di acqua irrigua. Un consu-mo stagionale di acqua compreso tra 400 e450 mm può, quindi, essere consideratoottimale per la canapa allevata nell’ambien-te meridionale. Confrontando, comunque, iconsumi idrici della canapa con quelli di al-tre specie coltivate nella stessa azienda diRutigliano, essi sono risultati più elevati diquelli della soia (344 mm), simili a quellidel girasole (400 mm), ma inferiori a quellidel sorgo da granella (545 mm) o zuccheri-no (550 mm).

Nella tabella 6 si riportano i valori di effi-cienza di utilizzazione dell’acqua (WUE),calcolata come rapporto tra corteccia seccaprodotta (che rappresenta il prodotto utile,in g m-2) e l’acqua perduta per evapotraspi-razione dalle colture (l m-2). Come per altrecolture da biomassa (Mastrorilli et al., 1999)o da granella (Mastrorilli et al., 1995) alle-vate in ambiente meridionale, i valori piùelevati di WUE sono stati riscontrati adot-tando i regimi idrici più ridotti (1.67 g l-1 neltrattamento I33 di Rutigliano e 1.32 g l-1 neltrattamento I0 di Vitulazio). Questi regimiirrigui molto ridotti, però, non consentono alla

Tabella 4 - Rutigliano (BA): principali parametri produttivi e qualitativi rilevati alla raccolta dellacanapa sottoposta a tre differenti regimi irrigui nel 2001.Table 4 - Rutigliano (BA): yield and main bio-morphology and quality parameters measured atharvesting of hemp crops grown under three different water regimes in 2001.

Tabella 5 - Vitulazio (Ce): principali parametri produttivi rilevati alla raccolta della canapa sottoposta atre differenti regimi irrigui nel 2001.Table 5 - Vitulazio (CE): yield and main bio-morphology parameters measured at harvesting of hempcrops grown under three different water regimes in 2001.

Genotipi Regimi idrici

Fibranova Red petiole Kompolti I66 I50 I33

Piante m-2 (n) 101,00 b 88,75 c 113,50 a 98,33 b 99,00 b 105,92 aAltezza piante (cm) 178,13 a 169,43 b 174,81 ab 192,04 a 170,25 b 160,08 cDiam basale (mm) 7,45 a 7,08 b 6,91 b 7,46 a 7,23 a 6,76 bBiomassa (t ha-1) 23,92 b 22,25 c 26,90 a 28,09 a 21,84 c 23,14 bSteli freschi (t ha-1) 18,72 b 17,20 c 20,71 a 22,13 a 16,98 b 17,52 bSteli secchi (t ha-1) 7,56 a 6,79 b 7,58 a 8,77 a 6,53 b 6,64 bCorteccia (t ha-1) 4,55 b 3,73 b 6,07 a 5,55 a 4,42 b 4,39 bTHC (%) 0,04 b 0,03 b 0,09 a 0,06 a 0,05 a 0,06 a

edie non aventi in comune alcuna lettera sono significativamente differenti per P < 0,05 (SNK Test)

Genotipi Regimi idriciFibranova Red petiole Kompolti I70 I35 I0

Piante m-2 (n.) 71,56 a 66,22 a 76,89 a 78,89 a 73,67 ab 62,11 bAltezza piante (cm) 254,44 a 253,44 a 239,89 a 280,67 a 254,56 b 212,56 cDiam basale (mm) 10,48 a 10,13 a 10,98 a 11,12 a 10,76 a 9,71 bBiomassa (t ha-1) 45,72 a 39,11 b 36,78 b 49,94 a 44,11 b 27,56 cSteli freschi (t ha-1) 35,82 a 30,98 b 28,75 b 39,44 a 34,58 b 21,54 cSteli secchi (t ha-1) 14,56 a 12,15 b 10,61 c 16,38 a 13,24 b 7,69 cCorteccia (t ha-1) 4,05 a 3,28 b 4,27 a 5,09 a 4,09 b 2,42 c

medie non aventi in comune alcuna lettera sono significativamente differenti per P < 0,05 (SNK Test)


canapa di esprimere al meglio la propriapotenzialità produttiva negli ambienti meri-dionali.

Il pieno soddisfacimento dei fabbisogniidrici non si è rivelata una buona strategiairrigua nemmeno in termini di WUE. Altrecolture, infatti, in condizioni idriche ottimaliutilizzano più efficacemente l’acqua irrigua:con 1 litro di acqua la canapa produce 2.1g(a Rutigliano) di biomassa secca, mentre5.2 g il sorgo zuccherino, 3.6 il girasole, 3.7il sorgo da granella e 2.8 la soia (Mastrorilliet al., 1997).

Infine, dei tre genotipi a confronto i mi-gliori risultati in termini di WUE sono statiraggiunti da “Kompolti” (1.84 g l-1 aRutigliano e 1.51 g l-1 a Vitulazio, comemedia dei tre trattamenti irrigui).

CONCLUSIONILo studio dei consumi idrici della canapa

ha evidenziato come, in molti ambienti delSud d’Italia, siano soprattutto le condizioniclimatiche a condizionare i risultati produt-tivi (Di Candilo et al., 2001). In annate ca-ratterizzate da scarsa pluviometria ed eleva-te temperature, anche aumentando i volumistagionali non si riesce a compensare la ri-duzione delle rese.

La canapa ha comunque mostrato di adat-tarsi all’ambiente di prova. In genere, le reseottenute in queste ricerche sono comunquestate simili o superiori a quelle ottenute inaltre ricerche effettuate in ambienti simili congenotipi diversi (Basso e Ruggiero, 1976;Rivoira e Marras, 1976).

Pur sottoposta a volumi stagionali ridot-ti rispetto a quello ottimale (I100), la coltura

ha mostrato rese valide in termini di steli ecorteccia. Restituendo ad ogni interventoil 66% dell’acqua disponibile (tesi I66) aRutigliano la canapa ha prodotto da 28 a38 t ha-1 di biomassa verde, con consumistagionali di 410-460 mm.

Più elevate le produzioni ottenute aVitulazio, dove con consumi di 400 mm sisono avute rese di 48 t ha-1.

Le produzioni di corteccia secca sono co-munque risultate simili in entrambe le loca-lità: le minori produzioni di biomassa verdedi Rutigliano sono state compensate da va-lori maggiori di sostanza secca e dei rappor-ti corteccia/steli, che hanno finito per livel-lare i dati finali.

Purtroppo, non avendo a disposizione leanalisi quanti-qualitative sulla produzione difibra, non è possibile stilare un giudizioobiettivo sulla validità dei risultati ottenuti.

In generale, i consumi e l’efficienza nel-l’utilizzazione dell’acqua della canapa nel-l’ambiente pugliese sono stati superiori aquelli della soia, simili a quelli del girasolema inferiori a quelli ottenuti con il sorgo dagranella o zuccherino.

Anche la scelta del genotipo assume no-tevole importanza: nei due ambienti la“Kompolti” ha presentato l’efficienza mag-giore. In realtà, sarebbe auspicabile avere adisposizione nuovo materiale genetico e so-prattutto acquisizioni idonee ad ambientiparticolarmente difficili, come alcuni arealidel Sud d’Italia.

Per quanto riguarda l’epoca di semina,non si possono fornire conclusioni certeperché si dispone dei risultati di una singo-la annata; inoltre, le tre date considerate

(inizio, metà e fine marzo) sono apparsetroppo ravvicinate, e in ogni caso manca ilconfronto con una tesi in cui la semina del-la coltura venga ulteriormente anticipata(l’inizio di febbraio) per valutare effettiva-mente la resistenza alle basse temperaturee il contributo delle piogge primaverili al-l’alimentazione idrica della canapa.

BIBLIOGRAFIAAmaducci M.T., 1969. Ricerche sulla tecnica

colturale delle canape monoiche utilizzate perfabbricazione di carte pregiate. SementiElette 3, 166-179.

Basso F., Ruggiero C., 1976. Effettidell’irrigazione e della concimazione fluidaazotata sulla produzione di cultivar di canapaper utilizzazione cartaria. Industria della carta4, 13-22.

Casarini B., 1994. Introduzione di marcatorifenotipici e miglioramento in canapa comune.Agricoltura ricerca 156, 17-32.

Di Bari V., Colucci R., Mastrorilli M., 2001.Canapa da fibra (Cannabis sativa L.) in unambiente dell’Italia meridionale: irrigazioni erese. Industria della carta 4, 105-109.

Di Candilo M., Ranalli P., Di Bari V., LauretiD., Poli M., Grassi G., Zonda P., 2001.Valutazione di cultivar di canapa (Cannabissativa L.) in vari ambienti italiani. Industriadella carta 2, 67-73.

Mastrorilli M., Katerji N., Rana G., 1995. Waterefficiency and stress on grain sorghum atdifferent reproductive stages. Agric. WaterManage. 28, 23-34.

Mastrorilli M., Katerji N., Rana G., 1997.Productivity of sweet sorghum underMediterranean climate. Proc. of “1° Int.Sweet Sorghum Conf.”, Li Dajue Ed.,Institute of Botany - Beijing, ChineseAcademy of Sciences, pp. 155-162.

Mastrorilli M., Katerji N., Rana G., 1999.Productivity and water use efficiency of sweetsorghum as affected by soil water use deficitoccurring at different vegetative growth stages.Europ. J. of Agron. 3-4, 206-216.

Ranalli P., Casarini B., 1997. La canapa: ilritorno di una coltura prestigiosa.L’Informatore agrario 39, 55-62.

Ranalli P., Casarini B., 1998. La canapa: ilritorno di una coltura prestigiosa, Ed. Avenuemedia, Bologna, pp. 271.

Rivoira G., Marras G.F., 1976. Consumi idrici edesigenze in azoto della canapa da cellulosa.Studi sassaresi 28, 310-326.

Venturi G.P., Amaducci M.T., 1999. La canaparientrerà tra le colture del 2000?L’Informatore Agrario 1, 61-65.

Tabella 6 - Consumi idrici stagionali (mm) e WUE (g l-1).Table 6 - Seasonal water consumption (mm) and WUE (g l-1).

Regimi idrici (mm)I100 I66 I50 I33

mm g l-1 mm g l-1 mm g l-1 mm g l-1

Rutigliano 1999 545 1,24 453 1,04 - -

2000 680 0,84 460 1,44 - -

2001 - 409 1,35 338 1,31 262 1,67Vitulazio*

2001 423 1,20 302 1,35 184 1,32

Vitulazio i regimi idrici I66, I50 e I33 corrispondono rispettivamente a I70, I35 e I0.


INTRODUZIONEIl tetraidrocannabinolo (THC) è l’unico

terpenoide, dei 60 prodotti dalla Cannabissativa L., che induce effetti psicotropi(Turner et al. 1980). In base al contenuto diTHC la legislazione italiana e quella euro-pea stabiliscono che la Cannabis sia ammes-sa alla coltivazione per la produzione di fi-bra, semi e altri prodotti; condizioni per po-ter anche avere dei contributi che l’UE con-cede per questa coltura (regolamento CE n°2860/2000).

Fino al 2000 il livello di THC tolleratonelle varietà di canapa da fibra era lo 0.3%,mentre, dal 2001, questo limite è stato por-tato allo 0.2%, con una tolleranza dello0.03%. Va precisato che questo limite havalore solo ai fini della concessione dei con-tributi. Agli effetti legali, invece, il limiteche discrimina una pianta di canapa da fibrada una per droga è pari allo 0.5% della so-stanza secca (Avico e Zuccaro, 1984, Froldiet al., 1987).

L’abbassamento del limite massimo diTHC nelle varietà di canapa ha obbligato icostitutori e i sementieri, interessati alla pro-duzione di seme di canapa, a selezionare ul-

Valutazione triennale del contenuto di THC nella canapa da fibra

G. Grassi, M. Diozzi. M. Doimo, T. Baschieri, M. Fiorilli e M. C. MoliterniIstituto Sperimentale Colture Industriali, Via di Corticella, 133 - 40128 Bologna, Italia.

Autore corrispondente: Grassi GianpaoloIstituto Sperimentale Colture Industriali, Via diCorticella, 133 - 40128 Bologna, ItaliaTel. (051) 6316833 - Fax (051) 374857e-mail: [email protected] svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

RIASSUNTONegli ultimi tre anni è stato rilevato l’andamento delle concentrazioni del tetraidrocannabinolo(THC) nelle coltivazioni di canapa da fibra realizzate in Italia. Sono stati considerati e confrontatii metodi di campionamento per le analisi del THC in modo da poter equiparare ed uniformare idati raccolti nei vari anni ed al fine di rispettare i diversi limiti massimi del cannabinoide che la UEha nel tempo imposto sulle coltivazioni di canapa da fibra. Tra i fattori che hanno evidenziatomaggiore effetto sulla sintesi di THC, quelli genetici svolgono il ruolo predominante, anche se ifattori ambientali sono da tenere in stretta considerazione, in modo particolare la disponibilitàidrica.

Parole chiave: CBD, gas-cromatografo, stress idrico, canapa.

ABSTRACTTriennial evaluation of fibre hemp THC contentOver the last three years the concentrations of tetrahydrocannabinol (THC) have been monitoredin hemp crops in Italy. The THC sampling and analysis methods were chosen and assessed tocompare the data collected, as regards time and succession, thus obtaining a uniform evaluation ofthe various maximum cannabinoid limits, imposed by the EU over time on hemp crops for fibreproduction. Amongst the factors which revealed the greatest effect on THC synthesis, geneticaspects played a predominant role, even if the ambient factors must be kept in mind, especiallyavailability of water.

Keywords: CBD, gas-chromatography, hemp, water stress.

teriormente le varietà incluse nella lista diquelle ammesse a contributi.

Per usufruire dei sostegni pubblici, ogniPaese ha dovuto organizzare anche un ser-vizio di controllo della canapa coltivata. Finoal 1999 il metodo ufficiale adottato per ac-certare il contenuto di THC era basato sul-l’analisi gas cromatografica di un estrattoottenuto da un campione fogliare ricavatoda 500 parti di altrettante piante (regolamen-to CE n. 1164/89). Nel 2000, il metodo dianalisi è stato rivisto e con il nuovo (regola-mento CE n. 1177/2000), sono state datenuove disposizioni per eseguire i controllidel contenuto di THC sulle coltivazioni.

A partire dal 1999 l’Istituto Sperimentaleper le Colture Industriali (ISCI) è stato inca-ricato dal Ministero delle Politiche Agricolee Forestali (MiPAF) di effettuare i controllirichiesti dall’UE. Ogni Paese membro, inquell’anno, ha avuto la possibilità di eseguirela valutazione del contenuto di THC nellacanapa riferendosi al metodo ufficiale ripor-tato nel regolamento del 1989, eventualmen-te adeguato, in maniera da renderlo più pra-ticabile e semplice. È stato possibile perciò,apportare delle modifiche, salvo ottenere deidati “equivalenti” a quelli ottenibili con ilmetodo ufficiale.

Nel 2001 è stato definitivamenteformalizzato un accordo con l’agenzia re-sponsabile della distribuzione dei contributiper la coltivazione della canapa (AGEA), inmodo da fissare le modalità di esecuzionedei controlli. In questo lavoro si riferisce suidati riguardanti il contenuto di THC rilevati

sulle coltivazioni italiane di canapa da fibraeffettuate negli ultimi tre anni.

MATERIALI E METODIProve di campo. Nel triennio 1999-2001,

sono stati effettuati controlli ufficiali per ladeterminazione del contenuto di THC nelleaziende dove era coltivata la canapa da fi-bra.

Nel primo anno, 1999, le indagini hannointeressato una percentuale di aziende e, diconseguenza, di superfici investite a cana-pa, più ampia di quella richiesta dalle nor-me che prevedevano inizialmente il control-lo di almeno il 5% delle superfici. Si è volu-to infatti associare a questi controlli un’in-dagine più allargata, per stimare come va-riasse la concentrazione del THC in funzio-ne delle varietà utilizzate e degli ambienti dicoltivazione.

Nel 1999 sono arrivate dagli assessoratiregionali le segnalazioni di 51 aziende in cuiera stata seminata canapa, per complessivi180.08 ha e di queste ne sono state campio-nate 43, pari al 78% della superficie (141.59ha). Le aziende erano distribuite in preva-lenza nelle regioni dell’Italia centrosetten-trionale, 25 in Toscana, 8 in Piemonte e 7 inEmilia-Romagna. Le varietà di canapa inte-ressate sono state: Kompolti, Fedora, Futu-ra, Carmagnola, Fedrina e Felina. Il cam-pione raccolto ed analizzato in ogni parcellacon superficie massima di 2 ettari, era costi-tuito da 30 cime di 10 cm derivate da altret-tante piante femminili. Quindi, l’IstitutoSperimentale per le Colture Industriali(ISCI), deputato ai controlli, ha ridotto (ri-spetto alle norme Comunitarie), sia il nume-ro dei campioni effettuati 30 piante anziché500, sia la parte di pianta campionata 10 cmanziché il terzo superiore. La riduzione del-la parte campionata da 1/3 della pianta a soli10 cm della cima, ha indotto l’ISCI al calco-lo di un coefficiente di correzione. Talecoefficiente è stato determinato su due va-rietà allevate a Bologna, Carmagnola eKompolti TC.

Il contenuto di THC è stato valutato suogni singola pianta. In totale sono stati presi20 individui femminili per varietà. Il cam-pione analizzato è stato ricavato dalla pol-vere prodotta attraverso la frantumazionedelle singole cime, da cui sono stati elimi-nati i semi e la parte legnosa. Da ogni piantaè stata raccolta separatamente la restante par-te che formava la cima di 40 cm, in modo daaccertare quale fosse il rapporto tra le con-centrazioni dei cannabinoidi in queste dueparti (10 e 40 cm di cima). Il processo di estra-zione ed analisi mediante gas-cromatografo


è stato effettuato in maniera uguale a quelloprevisto dal metodo ufficiale. Dalla medesi-ma analisi, oltre al THC è stato possibile ri-levare anche il contenuto di cannabidiolo(CBD) e pure questo dato è stato utilizzatoper valutare il chemotipo delle piante.

Nel secondo anno, 2000, sono state segna-late dagli assessorati 64 aziende per equiva-lenti 143.93 ha e di queste ne sono state vi-sitate e campionate 52, pari a più del 86%della superficie a canapa.

A seguito dell’approvazione in sede Co-munitaria del nuovo metodo di valutazionedel THC, è stata impostata una seconda pro-va finalizzata ad accertare se il nuovo meto-do fosse rispondente ed equivalente a quel-lo previsto nel precedente regolamento, sul-la base del quale era stato definito il limitemassimo di THC da rispettare. Rispetto al-l’annata precedente la valutazione del con-tenuto di THC ha interessato due varietàitaliane (Carmagnola e Fibranova), sempreallevate a Bologna. Sono state raccolte200 piante femminili per ogni varietà al-l’epoca della piena fioritura e sono stati ri-cavati 4 sotto gruppi di 50 individui ciascu-no. Nella prova le 200 piante erano state scel-te alte 360 cm in modo che il terzo superiorefosse pari a 120 cm. Da ogni pianta sonostati ricavati due frammenti: il primo era co-stituito dall’apice di 30 cm, il secondo era laparte sottostante di 90 cm che rappresenta-va la frazione rimanente del terzo superiore.Il materiale vegetale è stato essiccato in stu-fa a 50°C per due giorni dopodiché la partefogliare, depurata degli steli, è stata frantu-mata, omogeneizzata e setacciata con unamaglia della larghezza di 1 mm. Sono statiisolati da prima i campioni di polvere otte-nuta dai 4 sottogruppi costituiti dalle cimedi 30 cm, poi i campioni delle rimanenti partidi 90 cm del terzo superiore e infine sonostati ricavati i campioni delle polveri deri-vate dall’unione delle due frazioni preceden-temente indicate. Le tre classi di campionisono state estratte in doppio come prevedeil metodo ufficiale del 2000 ed analizzati algas cromatografo due volte. I dati ottenutisono stati utilizzati per definire un coefficientedi correzione che permettesse di riportare ilvalore ottenuto, analizzando la cima di 30 cm(da prelevare da 50 individui con la procedu-ra A del nuovo metodo ufficiale), al valoreottenuto dal campione corrispondente al ter-zo superiore della pianta (parte richiesta nel-l’analisi prevista nel metodo del 1989).

Nel terzo anno, 2001, ci si è attenuti agliimpegni definiti dal contratto con l’AGEA,quindi, sono stati visitati ed analizzati i campicorrispondenti ad una percentuale appena piùelevata di quella richiesta dalle nuove nor-me (30% della superficie). Le denunce se-gnalate dall’agenzia erano di 60 aziende percomplessivi 175.64 ha e di questi ne sonostati campionati 64.12 ha, corrispondenti a15 aziende per circa il 36% delle superfici.

Dati climatici. Dal momento in cui, la

Tabella 1 - Concentrazioni del THC, rapporti tra CBD e THC rilevati su due apici (di 10 e 40 cm) dipiante appartenenti a due varietà di canapa da fibra.Table 1 - THC concentration, CBD and THC ratio found in the two top parts (10 cm and 40 cm) ofplants derived from two fibre hemp varieties.

Varietà Piantesingole

THC %(apice 10)

THC %(apice 40)

CBD/THC(apice 10)

CBD/THC(apice 40)

Coef. Corr.40/10

Carmagnola 1 0.09 0.09 80.0 80.0 0.962 0.26 0.18 70.0 58.0 0.683 0.09 0.07 77.0 74.0 0.794 0.06 0.06 83.0 81.0 1.035 0.12 0.09 76.0 79.0 0.736 2.49 1.56 0.5 0.1 0.637 0.14 0.08 80.0 77.0 0.578 0.13 0.05 73.0 84.0 0.389 0.13 0.06 72.0 80.0 0.46

10 0.11 0.08 86.0 79.0 0.7311 0.11 0.08 78.0 82.0 0.7312 0.17 0.11 71.0 78.0 0.6513 0.20 0.16 81.0 79.0 0.8014 0.13 0.10 75.0 68.0 0.7715 0.15 0.11 80.0 80.0 0.7316 0.16 0.11 61.0 67.0 0.6917 0.15 0.11 71.0 66.0 0.7318 2.82 1.05 1.9 2.3 0.3719 3.04 2.06 2.0 2.1 0.6820 0.20 0.14 56.0 55.0 0.70

Media 0.54 0.32 63.7 63.6 0.69

Kompolti TC 1 2.55 1.96 2.5 2.7 0.772 0.09 0.10 0.0 0.3 1.113 2.32 1.37 0.0 0.3 0.594 0.18 0.43 34.6 34.3 2.415 1.80 1.53 4.3 7.0 0.856 2.73 0.28 2.3 2.3 0.107 1.14 0.68 2.8 2.8 0.608 1.48 0.81 3.8 3.8 0.559 2.41 1.36 0.0 0.0 0.56

10 0.10 0.07 66.3 66.0 0.7011 0.23 0.13 57.0 57.0 0.5712 0.22 0.10 52.0 52.0 0.4513 1.55 0.83 1.8 1.8 0.5414 1.13 0.72 3.5 3.5 0.6415 3.15 2.17 0.2 0.2 0.6916 1.26 1.15 7.2 7.2 0.9117 0.20 0.08 35.0 35.0 0.4018 1.68 1.25 4.3 4.3 0.7419 2.47 2.44 2.4 2.4 0.9920 0.03 0.04 35.0 35.0 1.33

Media 1.34 0.87 15.8 15.9 0.77


produzione di THC è fortemente influenza-ta dalle condizioni climatiche verificatesi du-rante il ciclo vegetativo della coltura, nelledue prove preliminari effettuate a Bolognanegli anni 1999-2000 sono stati consideratii dati climatici registrati dalla stazione me-teorologica dell’azienda sperimentale diBudrio (BO) distante circa 20 km dai campidove si sono svolte le prove. Per brevità ab-biamo considerato le prime 39 settimanedell’anno, periodo che comprende l’interval-lo più significativo del ciclo di sviluppo del-la canapa.

RISULTATIAnno 1999. Nel primo anno, le prove pre-

liminari indirizzate a definire un metodo divalutazione del THC più praticabile, ha con-fermato che in funzione della dimensionedella parte apicale della pianta consideratasi ottengono dei campioni il cui il tenore di

THC è sensibilmente diverso: esso è piùbasso per i campioni ottenuti dalle cime di40 cm (Tab.1).

La varietà Carmagnola ha mostrato uncontenuto medio di THC pari allo 0.32%,quando il campione era costituito da cime di40 cm, mentre ha evidenziato un valore di0.54%, se il campione derivava da cime di10 cm, con il rapporto medio tra i valori ot-tenuti dall’analisi dei due tipi di campionipari a 0.69. Il rapporto tra il contenuto diCBD e THC di ogni singola pianta è statocostante nei due campioni costituiti dalle duediverse parti di pianta, a conferma della sta-bilità e attendibilità di questo parametro peril giudizio sul chemiotipo della canapa ana-lizzata. Nelle piante di Carmagnola a piùbasso contenuto di THC questo rapporto haoscillato costantemente tra 70 e 80, mentre,nelle piante ad alto contenuto di principiostupefacente questo rapporto è stato sempre

inferiore a 5.Anche per la varietà Kompolti TC i risul-

tati hanno confermato che la concentrazio-ne di THC è sempre più alta nella cima dellapianta e con un rapporto tra i valori derivatidai due diversi tipi di campioni (cima di10 cm e cima di 40 cm) pari a 0.77. Il conte-nuto medio di THC nella varietà KompoltiTC è risultato più del doppio nelle corrispon-denti porzioni di pianta della varietà italianae anche in questa cultivar il rapporto tra CBDe THC è rimasto costante nella stessa piantae indipendente dalla parte analizzata.

In entrambe le popolazioni di canapa dafibra erano presenti individui con livelli sen-sibilmente alti di THC e solo il dato medionella Carmagnola ha rispettato il limite CE,considerando anche la tolleranza, solo quan-do è stata campionata la cima di almeno40 cm.

Sulla base di queste indicazioni sono statieseguiti i campionamenti e le analisi sullecoltivazioni del territorio nazionale. In figu-ra 1 sono rappresentate le concentrazioni ri-levate nelle aziende campionate. I dati fina-li sono stati prodotti tenendo conto delle evi-denze raccolte preliminarmente sulla distri-buzione dei cannabinoidi. Il valore del THCnel campione raccolto è stato corretto mol-tiplicando il dato originale per un fattore paria 0.7 (ricavato dalla prova preliminare dellostesso anno) . Nelle 4 aziende in cui il valo-re del THC ha superato il limite massimodello 0.3% era coltivata la varietà Fedora.La stessa varietà, anche in altri Paesi euro-pei e nel medesimo anno, ha presentato spes-so valori superiori al limite. Le aziende incui il THC è stato più elevato erano localiz-zate nelle province di Viterbo, Ascoli Piceno,Piacenza e Asti.

I dati meteorologici nel 1999 (Fig. 2),mostrano come nell’intervallo che va dalla25a alla 31a settimana (metà giugno fine diluglio) le precipitazioni siano state abbastan-za inconsistenti (circa 11 mm), facendo ipo-tizzare che la disponibilità idrica nel perio-do più caldo (cioè di maturazione della ca-napa) sia stata insufficiente.

Anno 2000. Il nuovo metodo UE di ana-lisi del THC non considera l’applicazionedi un fattore di correzione. Il fattore mediodi correzione (0.68), ottenuto mediante laprova preliminare effettuata nel 2000 sulledue varietà italiane (Tab. 2) non si discostamolto da quello calcolato nella prova preli-minare del 1999.

I risultati dei rilievi riguardanti il conte-nuto di THC e CBD sulle due varietà italia-ne coltivate nei campi sperimentali a Bolo-gna hanno messo in evidenza la costantemaggiore concentrazione di entrambi icannabinoidi nella cima di 30 cm. Il rappor-to tra le concentrazioni di THC rilevate sul-le due parti della cima (30 cm e 120 cm) èrisultato abbastanza simile nelle due varie-tà: era di 0.72 nella varietà Carmagnola e0.64 nella varietà Fibranova. Va rilevato che,

0.000.100.200.300.400.500.60

THC

% s

.s.

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41

N° AziendaFigura 1 - Livelli di THC nelle coltivazioni di canapa del 1999.Figure 1 - THC level of the hemp crops in 1999.

Tabella 2 - Variazione del contenuto di THC e CBD nelle diverse parti apicali di Carmagnola eFibranova nel 2000.Table 2 - Variability of THC and CBD content in the top parts of Carmagnola and Fibranova in theyear 2000.

Varietà Prelievocm

Media50 p.

Media50 p.

Media50 p.

Media50 p.

Media4 gruppi

Cannabinoide A B C D Coef. corr.30 0.09 0.10 0.14 0.12 0.11

THC (%) 120-30 0.07 0.05 0.10 0.06 0.07120 0.07 0.07 0.10 0.08 0.08

Carmagnola C = 0.72

30 1.43 1.24 1.80 1.67 1.53CBD (%) 120-30 0.90 0.85 1.41 1.17 1.30

120 0.96 1.05 1.46 1.28 1.18C = 0.77

30 0.11 0.09 0.05 0.21 0.11THC (%) 120-30 0.07 0.05 0.03 0.09 0.06

120 0.07 0.05 0.03 0.12 0.07Fibranova C = 0.64

30 1.19 1.41 1.32 1.37 1.32CBD (%) 120-30 0.73 0.91 0.83 0.82 0.82

120 0.74 0.91 0.96 0.91 0.88C = 0.67


mentre le concentrazioni dei duecannabinoidi erano relativamente costantinei quattro sotto campioni della prima va-rietà, i valori variavano un po’ di più nellaseconda cultivar. In questa prova le concen-trazioni di THC nelle due varietà italianesono risultate molto basse rispetto a quelleottenute nel 1999 e ben al di sotto del limiteeuropeo, anche analizzando il campione co-stituito dall’insieme delle cime di 30 cm.

Nelle indagine sulle colture nazionali ef-fettuate nel secondo anno, è stato applicatoper la prima volta il nuovo metodo di valu-

tazione del THC ed i dati ottenuti sono ri-portati in figura 3. I campioni fogliari ana-lizzati, come prevede il metodo ufficiale,erano costituiti da 50 cime di 30 cm. Delle52 aziende campionate, solo 32 presentava-no il livello di THC delle coltivazioni entroil limite dello 0.3% ed in alcuni casi il valo-re del THC superava lo 0.5%. In quest’annola varietà Fedora non è stata coltivata e laquasi totalità dei campioni che hanno supe-rato il limite erano derivati da coltivazionidella varietà Kompolti.

Per quanto riguarda le condizioni climati-

Settimana0 5 10 15 20 25 30 35 40

Tem

p. °C

/ m

m H

2O

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

Temp. Media Temp. MinimaTemp. Massimamm pioggia

Figura 2 - Andamento meteorologico dell’anno 1999Figure 2 - Meteorological trend for the year 1999

che registrate nel 2000, vedi in figura 4, oc-corre sottolineare come le precipitazioni, ri-spetto all’anno precedente, sono state me-glio distribuite nel periodo di crescita ematurazione della canapa ed anche le tem-perature si sono mantenute entro limiti nor-mali.

Anno 2001. I risultati dell’indagine sulcontenuto del THC delle coltivazioni del ter-zo anno sono riportate nella figura 5. Delle15 aziende sorteggiate da cui sono stati rac-colti i campioni, 4 (26% del totale) hannoevidenziato un valore del THC superiore alnuovo limite dello 0.2%. In quest’anno lavarietà di canapa più coltivata è stata ancorala Kompolti (più dell’70% della superficie)ed i campioni in cui il THC ha superato illimite derivavano tutti da questa varietà stra-niera.

~ ~ ~Dei tre anni di valutazione effettuati sulle

coltivazioni di canapa è emerso che il livel-lo di THC ha subito delle variazioni rilevan-ti nel corso del tempo, infatti nel 1999 lamedia generale del contenuto di THC, otte-nuta dall’esame delle 43 aziende era 0.24%,nel 2000 dall’esame di 52 aziende è risulta-ta una media di 0.31%, mentre nell’ultimoanno, con 15 aziende saggiate, il valore me-dio di THC è risultato lo 0.18%.

A livello europeo, nell’ultimo anno deltriennio, si è provveduto a divulgare i datirelativi alle valutazioni del THC nei vari Pa-esi, principalmente allo scopo di appurarese le varietà incluse nella lista rispettavanoil limite massimo di THC stabilito dal rego-lamento. I dati riportati in tabella 3 mettonoin evidenza come, delle 13 varietà di canapaimpiegate in Europa, solo due sono dioiche,di cui una è italiana e l’altra è ungherese(Kompolti). Al momento è proprio quest’ul-tima varietà quella che più spesso ha mo-strato valori di THC vicini o anche superiorial limite di THC ammesso. I quasi 600 cam-pioni analizzati riferibili a circa 3000 ettaridi canapa hanno fornito dati sul livello diTHC che per le medesime varietà sono ab-bastanza uniformi nei diversi Paesi. L’uni-ca varietà italiana presente in questi controlli(Carmagnola) è caratterizzata da un conte-nuto di THC ben al di sotto del limite massi-mo (0.14%) e la varietà che ha presentato ilvalore mediamente più basso in quasi tutti iPaesi in cui è stata coltivata (0.04%), è ri-sultata la USO 31 che è monoica, di origineucraina.

CONCLUSIONILe prove eseguite in questo lavoro hanno

confermato le esperienze riportate in lette-ratura (Fetterman et al., 1971) che dimostra-no il variare crescente del contenuto di THCnelle porzioni più alte che compongono lacima della canapa. Pare opportuno che laCommisiione europea tenga conto di questeindicazioni e che introduca un coefficientedi correzione che trasformi il dato ottenuto

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

THC

% s

.s.

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52

N° Azienda

Livelli di THC nelle coltivazioni di canapa del 2000

Figura 3 - Livelli di THC nelle coltivazioni di canapa del 2000.Figure 3 - THC level of the hemp crops in 2000.


dall’analisi del campione formato dalle cimedi 30 cm nel dato derivante dall’analisi delcampione costituito dall’insieme dei terzisuperiori della pianta, visto che è proprio suquesto ultimo campione che sono stati defi-niti i limiti massimi di THC da rispettare.

In precedenti lavori è stata accertata unastretta relazione tra contenuto di CBD e THCnella medesima pianta (Small e Beckstead,1973). Se prendiamo come parametro di giu-dizio il rapporto tra il contenuto di CBD eTHC (Braut-Boucher et al., 1980), si puòrilevare che nei dati relativi alla prova preli-minare del 1999 (Tab. 1), solo tre piante diCarmagnola hanno presentato un rapportoCBD/THC inferiore a 3 e proprio questepiante avevano il contenuto di THC più ele-vato (superiore al 2%). In tutte le altre il rap-porto è stato almeno superiore a 50 e il con-tenuto relativo di THC non superava lo 0.2%.Una popolazione di Carmagnola interamen-te costituita da individui in cui il rapportotra CBD e THC fosse stato superiore a 50avrebbe mostrato un contenuto medio diTHC pari a 0.14% (media di 17 piante), an-che se si fosse analizzato il campione otte-nuto dalle cime di 10 cm. Anche le pochepiante della varietà Kompolti TC che hannorispettato questa condizione (rapporto CBD/THC > di 30), hanno mostrato il livello me-dio di THC di 0.16%. Questi risultati ciportano ad affermare che per rispettare age-volmente il limite massimo di THC consen-tito dall’UE, le varietà di canapa dovrebbe-ro essere costituite da un insieme di indivi-dui il cui rapporto tra CBD e THC sia quan-to più possibile vicino a 50. A confermarequesta ipotesi sono i dati sul contenuto diTHC, non riportati in questa nota, raccoltisulle tre cultivar italiane (Fibranova,Carmagnola e C.S.). A seguito di selezioneindividuale mediante analisi dei duecannabinoidi, da ognuna di queste tre varie-tà sono stati eliminati tutti gli individui chepresentavano un rapporto CBD/THC mino-re di 20. Le analisi delle successivediscendenze delle tre varietà selezionate, ef-fettuata con il nuovo metodo ufficiale, han-no confermato che il valore medio del THCnon raggiunge lo 0.2% e si colloca media-mente attorno allo 0.15%. In definitiva, pervalutare correttamente una varietà di cana-pa da fibra, è necessario misurare il conte-nuto in valore assoluto del THC. Però, ag-giungendo a questo dato il rapporto tra il con-tenuto di CBD e THC, si ottiene un secondoparametro di valutazione che risulta più sta-bile nelle diverse porzioni di pianta analiz-zata e che è strettamente correlato con ilchemiotipo della pianta.

La domanda a cui manca al momento unachiara risposta è quella relativa alla stabilitàdi questa condizione nel prosieguo delle ri-produzioni del seme. Certamente l’isolamen-to e l’assenza nelle vicinanze dei centri dimoltiplicazione di coltivazioni clandestinedi canapa ad alto contenuto di THC è fonda-

Tabella 3 - Livelli di THC nelle coltivazioni di canapa da fibra rilevati nel 2001 in EuropaTable 3 - THC content of fibre hemp crops surveyed in Europe in 2001

Varietà Rilievi EU Germania Francia Italia Olanda Austria

Carmagnola N°campioni 2 2(dioica) THC-max. 0.15 0.15

THC-min. 0.13 0.13THC-med. 0.14 0.14

Beniko N°campioni 12 9 3(monoica) THC-max. 0.15 0.15 0.03

THC-min. 0.00 0.04 0.02THC-med. 0.05 0.08 0.02

Bialobrzeskie N°campioni 13 8 5(monoica) THC-max. 0.21 0.21 0.10

THC-min. 0.02 0.08 0.02THC-med. 0.11 0.12 0.05

Epsilon 68 N°campioni 20 10 9 1(monoica) THC-max. 0.15 0.06 0.15 0.05

THC-min. 0.03 0.03 0.04 0.05THC-med. 0.05 0.05 0.05 0.05

Fedora 17 N°campioni 192 47 107 12 26(monoica) THC-max. 0.14 0.14 0.11 0.06 0.08

THC-min. 0.01 0.02 0.01 0.02 0.01THC-med. 0.05 0.06 0.03 0.04 0.05

Fedora 19 N°campioni 13 5 1 7(monoica) THC-max. 0.26 0.26 0.09 0.13

THC-min. 0.05 0.06 0.09 0.05THC-med. 0.10 0.13 0.09 0.08

Felina 34 N°campioni 212 19 106 1 16 70(monoica) THC-max. 0.25 0.25 0.18 0.07 0.21

THC-min. 0.00 0.04 0.01 0.07 0.02THC-med. 0.09 0.11 0.07 0.07 0.12

Ferimon N°campioni 15 15(monoica) THC-max. 0.10 0.10

THC-min. 0.02 0.02THC-med. 0.04 0.04

Futura N°campioni 64 2 1 61(monoica) THC-max. 0.28 0.05 0.08 0.28

THC-min. 0.00 0.04 0.08 0.09THC-med. 0.09 0.05 0.08 0.15

Futura 75 N°campioni 7 4 3(monoica) THC-max. 0.11 0.11 0.10

THC-min. 0.03 0.03 0.04THC-med. 0.07 0.07 0.07

Uso 14 N°campioni 2 2(monoica) THC-max. 0.03 0.03

THC-min. 0.01 0.01THC-med. 0.02 0.02

Kompolti N°campioni 14 1 1 10 2(dioica) THC-max. 1.03 0.28 1.025 0.31 0.19

THC-min. 0.06 0.28 1.025 0.06 0.21THC-med. 0.43 0.28 1.025 0.20 0.20

Uso 31 N°campioni 29 17 1 10 1(monoica) THC-max. 0.11 0.03 0.05 0.03 0.11

THC-min. 0.00 0.01 0.05 0.01 0.11THC-med. 0.04 0.01 0.05 0.01 0.11

Totale N° camp. 595Ha coltiv. 8300Ha saggiati 3000


mentale. Per limitare questo problema sa-rebbe preferibile utilizzare varietà monoichein quanto l’eventuale contaminazione conpolline dioico (e le varietà da droga sonoquasi tutte dioiche), causerebbe anche la con-temporanea comparsa di piante maschili al-l’interno della popolazione monoica. Me-diante epurazione quanto meno il 50% dipiante dioiche, cioè quelle maschili, potreb-bero essere eliminate nella successiva ripro-duzione, prima che i fiori rilascino il polli-

ne, infatti in queste piante al carattere ma-schio potrebbe essere associato l’alto conte-nuto di THC. Sfuggirebbero comunque lepiante femminili dioiche non distinguibilimorfologicamente dalle monoiche.

L’indagine triennale sul contenuto di THCdella canapa da fibra coltivata in Italia haconsentito, nel limite derivante dalle varia-zioni avvenute in corso d’opera (metodi dianalisi, selezione delle varietà, diversi momentidelle semine e terreni investiti di diversi

zone), di poter stimare la variazione del con-tenuto medio del THC nelle coltivazionedella canapa. Il dato più elevato è stato rile-vato nel 2000 (0.31%), mentre quello piùbasso è stato raggiunto nel 2001 (0.18%). Inquesti due anni il metodo di analisi è stato lostesso ed anche le semine sono avvenute cir-ca nello stesso periodo (inizio di maggio).L’elemento di variabilità che ha probabil-mente influito in maniera più significativasull’esito dei rilievi, per il quale al momen-to non possiamo riferire compiutamente, èdato dall’effetto derivante dalla selezione perbassi livelli di THC delle varietà coltivate.La varietà di canapa Kompolti più coltivatain Italia avrebbe dovuto essere già ben sele-zionata e da quanto è dato sapere (comuni-cazione personale del Prof. Bocsa), il conte-nuto medio di THC avrebbe dovuto essereampiamente sotto lo 0.2%. Ciononostante,in Francia, l’unico campione valutato dellavarietà in questione ha superato l’1% di THCe la conseguente decisione della Commis-sione europea è stata quella di escluderedefinitivamente la Kompolti dalla lista dellevarietà ammesse a contributi.

È noto che la sintesi dei cannabinoidi èinfluenzata da vari fattori ambientali chesono stati studiati in precedenti lavori speri-mentali. Tra i più significativi sono stati in-dicati l’alta temperatura (Hakim et al., 1986),l’intensità dei raggi ultravioletti (Lydon etal., 1987, Pate, 1983), alcuni elementi nu-tritivi, la composizione e la conseguentestruttura del terreno e certamente molto in-fluente è la disponibilità d’acqua (Murari etal., 1983, Pate, 1994). Lo stress idrico è sta-to da noi valutato in prove in fitotrone e si èvisto che gioca un ruolo significativo (datinon pubblicati).

I dati raccolti nei due anni in cui sono sta-te fatte le prove sperimentali, anche se pro-dotti da una stazione collocata un po’ distantedai campi di Bologna, consentono di avan-zare prudenti considerazioni. In particolare,pare che la distribuzione e la quantità dellepiogge, nel 1999, nel periodo che va tra la25a settimana (metà giugno), alla 31a setti-mana (fine luglio) sia stata ben diversa diquella registrata nel 2000. Nel primo annonell’intervallo di tempo considerato sonocaduti 11 mm di pioggia e nello stesso peri-odo nel 2000 ne sono caduti più di 80 mm.Le rilevanti differenze di concentrazione delTHC riscontrate nella stessa varietà saggia-ta nei due anni (Carmagnola) probabilmen-te possono anche essere la conseguenza diquesto evento.

Sulla base di quest’ultima deduzione, qua-lora attraverso il miglioramento genetico siraggiungesse il limite al di sotto del qualenon fosse possibile portate il contenuto diTHC, e questo limite non fosse abbastanzapiù basso di quello previsto dalle normeCEE, l’unico intervento agronomico possi-bile, che avrebbe probabilmente un effettosul contenimento della sintesi dei canna-

Settimana0 5 10 15 20 25 30 35 40

Tem

p. °C

/ m

m H

2O

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

Temp. Media Temp. MinimaTemp. Massimamm pioggia

Figura 4 - Andamento meteorologico dell’anno 2000Figure 4 - Meteorological trend for the year 2000.

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

THC

% s

.s.

1 3 5 7 9 11 13 15N° Azienda

Livelli di THC nelle coltivazioni di canapa del 2001

Figura 5 - Livelli di THC nelle coltivazioni di canapa del 2001.Figure 5 - THC level of the hemp crops in 2001.


binoidi ed in particolare del THC, potrebbeessere quello dell’irrigazione di soccorso neiperiodi più caldi ed asciutti. Tale pratica èsicuramente vantaggiosa se si prevede diraccogliere oltre alla pianta, anche il seme.

BIBLIOGRAFIAAvico U. e Zuccaro P., 1984. Canapa indiana e

canapa da fibra: considerazioni sulla diversaidoneità all’uso a fini di tossicomania.Quaderni di ricerca. Centro diSperimentazione Agricola e Forestale. IstitutoSperimentale per la pioppicoltura. SocietàAgriola Forestale, Gruppo ENCC 2, 20-27.

Braut-Boucher F., 1980. Effet des conditionsecophysiologiques sur la croissance, ledeveloppement et le contenu encannabinoides de clones correspondant auxdeux types chimiques du Cannabis sativa L.originaire d’Afrique du Sud. Physiol. Veg. 18,207-221.

Fetterman P.S., E.S. Keith, C.W. Waller, O.

Guerrero, N.J. Doorenbos and M.W. Quimby,1971. Mississippi-grown Cannabis sativa L.:Preliminary observation on chemicaldefinition of phenotype and variations intetrahydrocannabinol content versus age, sex,and plant part. Journal of the PharmaceuticalSciences 60, 1246-1249.

Froldi R., V. Gambero, E. Marozzi e E. Saligari,1987. La Cannabis indica e la Legge 685/75.It. Med. Leg. IX, 793-803.

Hakim H.A., Y.A. El Kheir and M.I. Mohamed,1986. Effect of climate on the content of aCBD-rich variant of Cannabis. Fitoterapia57, 239-241

Lydon J., A.H. Teramura and C.B. Coffman,1987. UV-B radiation effects onphotosynthesis, growth and cannabinoidproduction of two Cannabis sativachemotypes. Photochemistry andPhotobiology 46, 201-206.

Murari G., S. Lombardi, A.M. Puccini and R. DeSanctis, 1983. Influence of environmentalconditions on tetrahydrocannabinol (delta-9-

THC) in different cultivars of Cannabissativa L. Fitoterapia 54, 195-201.

Pate D.W., 1983. Possible role of ultravioletradiation in evolution of Cannabischemotypes. Economic Botany 37, 396-405.

Pate D.W., 1994. Chemical ecology ofCannabis. Journal of the International HempAssociation 29, 32-37.

Steinberg S., J. Offermeier, B.I. Field and F.W.Jansen Van Ryssen, 1975. Investigation of theinfluence of soil types, environmentalconditions, age and morphological plant partson the chemical composition of Cannabissativa (Dagga) plants. South African MedicalJournal 45, 279.

Small E., H.D. Beckstead, 1973. Commoncannabinoid phenotypes in 350 stocks ofCannabis. Lloydia 36, 144-165.

Turner C.E., M.A Elsohly, E.G. Boeren, 1980.Constituent of Cannabis sativa L. XVII. Areview of natural constituents. J. NaturalProd. 43, 169-304.


INTRODUZIONEIl rilancio della canapa da fibra in Italia

presuppone un forte ammodernamento del-la coltura, che dovrà essere organizzata perfiliere (tessile, cartaria, biomassa, seme,ecc.). Fra queste, quella tessile, per il mag-giore valore aggiunto, assumerà un ruolomolto probabilmente trainante rispetto allealtre. Inoltre, va anche sottolineato che nelnostro Paese opera una industria tessiled’avanguardia, ora costretta ad importare fi-bre di canapa dall’Est-Europa e dall’Asia eper le quali lamenta la scarsa qualità specieper disomogeneità del prodotto fra ed entrolotti.

Storicamente, la fibra prodotta in Italia eradi eccellente qualità, grazie alla vocazione

Meccanizzazione della raccolta della canapa da seme

Cesare De Zanche, Luigi Sartori, Stefano Beria, Mario Di Candilo1

Dipartimento Territorio e Sistemi Agro-forestali, Università degli Studi di Padova1 Istituto Sperimentale per le Colture Industriali, Bologna

RIASSUNTOLa raccolta della canapa da seme con mietitrebbiatrice rappresenta la linea di meccanizzazione piùproponibile soprattutto perché tali macchine sono largamente utilizzate e diffuse. Le esperienzeeffettuate sia su operatrici modificate che su alcune presenti nel mercato danno indicazioni sullesoluzioni e sulle modifiche da apportare in relazione anche alle particolari caratteristiche dellevarietà coltivate in Italia. Nel caso di mietitrebbiatrici modificate, la ridotta potenza e la spesa pergli interventi di adattamento costituiscono il più evidente vincolo alla loro diffusione, mentre per lemietitrebbiatrici tradizionali la soluzione proponibile sembra essere la combinazione tra una piat-taforma di taglio specifica per girasole e corpo macchina con battitore assiale, preferibilmentedotata di sistema di autolivellamento integrale.Dal punto di vista delle tecniche colturali e per facilitare l’operatività delle macchine è necessarioin ogni caso adottare tutti gli interventi atti a ridurre la disomogeneità della coltura.

Parole chiave: canapa, seme, raccolta, mietitrebbiatrici.

ABSTRACTMechanisation of hemp seed harvestingThe most reliable line of mechanisation for hemp seed harvesting is a self-propelled combinebecause the use of such machinery is widespread.The experience gained with both a modified combine and traditional ones present on the Italianmarket indicate solutions and modifications in relation also to the particular features of the Italianhemp cultivars.The results achieved during three-year tests suggest that increasing the height of cut is important toprevent clogging risks, the greatest obstructions occurring in the front mechanism of the combine(above all in feeding systems, cylinder and concave clearance adjustment), while the equipmentfor separating and cleaning are not affected by these problems.The best header is the 10-row sunflower picker; the grain losses occurring in the cutter bars and thereel position need to be correctly adjusted.As regards the cultivation techniques, in order to maximise combine performances it is necessaryto adopt all the interventions to achieve uniform hemp height.

Key words: hemp, seed, harvest, combines.

degli ambienti di coltivazione, alle varietàlocali selezionate e alle tecniche di coltiva-zione e di macerazione adottate.

L’abbandono della coltura, dopo un lentodeclino dal dopoguerra agli anni sessanta, èstato provocato oltre che dall’avvento dellefibre sintetiche anche dalla mancanza di unaadeguata meccanizzazione. Di fatto, la col-tura richiedeva un notevole impiego di ma-nodopera (1300-1350 h ha-1) (Bignardi,1987), soprattutto per la raccolta, per la la-vorazione delle bacchette (preparazione dimanipoli, sbattitura, impilatura, tiratura,ecc.) e per la macerazione rustica.

Oggi vi sono notevoli prospettive per lareintroduzione della coltura grazie alla gran-de potenzialità, a livello internazionale, del-le fibre naturali sia per usi tessili, sia per im-pieghi moderni (materiali compositi,componentistica per auto, bioedilizia, ecc.).

Ovviamente, non si potrà prescindere dallacompetitività economica della coltura neiconfronti di altre. In tale contesto la mecca-nizzazione della raccolta del seme rivestegrande importanza perché contribuisce adabbattere i costi della fase agricola di tutte

le possibili filiere. In merito, va evidenziatoche il seme reperibile all’estero costa molto(4 € kg-1), inoltre è relativo quasi esclusiva-mente a varietà monoiche idonee per usicartari piuttosto che tessili.

Nei Paesi in cui la coltura è diffusa, la rac-colta del seme viene realizzata con tecnichediverse. Più in particolare, nei Paesi dell’Est(Polonia, Ungheria e Romania) si ricorre so-vente a tecniche in abbinamento con la rac-colta delle fibre, tramite macchine apposita-mente costruite allo scopo come lemietilegatrici, le falcia-andanatrici, le cari-ca-legatrici di andane e le trebbiatrici sta-zionarie o mobili (Bocsa, 1999, comunica-zione personale; Kozlowski, 1999, comuni-cazione personale). Si tratta di attrezzatureche richiedono comunque un impiego ele-vato di manodopera per la gestione del can-tiere e per la movimentazione delle piantein fasci.

In Francia, dove le varietà (quasi tuttemonoiche) sono di taglia più ridotta rispettoa quelle italiane (dioiche), si è imposta lamietitrebbiatura con macchine tradizionaliad una altezza di taglio di 1.5 m. Tale tecno-logia risulta essere una alternativa allatrebbiatura in andana effettuata mediante unaparticolare macchina sgranatrice (Van derWerf, 1992; Bassetti et al., 1998).

Per le condizioni italiane, la raccolta deisemi con mietitrebbiatrice, rispetto all’ado-zione di altri cantieri più complessi, rappre-senta la linea di meccanizzazione piùproponibile soprattutto perché tali macchi-ne sono largamente utilizzate e diffuse.

I primi tentativi di raccolta meccanizzatadelle nostre varietà dioiche sono stati effet-tuati nel 1998 dall’Istituto Sperimentale perle Colture Industriali (ISCI), presso la Se-zione operativa periferica di Osimo (AN).In tale annata su colture di “Fibranova” e“Carmagnola” sono state provate tre mieti-trebbiatrici (New Holland TR85, NewHolland 80-70 e New Holland 1550). Taliprove hanno messo subito in evidenza lanotevole complessità del problema e la im-possibilità di eseguire l’operazione senzaadattamenti della raccoglitrice alle peculiaricaratteristiche della coltivazione. Infatti gliinconvenienti incontrati sono stati i seguen-ti: 1) il taglio delle piante è risultato diffi-coltoso a causa del diametro piuttosto ele-vato degli steli, dovuto anche al basso inve-stimento; 2) il materiale fibroso attorciglian-dosi sugli organi rotanti della raccoglitrice(aspo, rulli, flange) ne bloccava i movimen-ti; 3) l’alto volume di biomassa provocavaelevate sollecitazioni nella macchina; 4) lanotevole massa fibrosa causava frequenti

Autore corrispondente: De Zanche C.Dipartimento Territorio e Sistemi AgroforestaliAGRIPOLIS, Via Romea, 16, 35020 LegnaroPadova, Italia - Tel. (049) 8272727 - Fax (049)8272774.Lavoro svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.


intasamenti a monte del battitore, costrin-gendo la raccoglitrice a soste forzate per ilsuo smaltimento; 5) impiego di lavoro ma-nuale per la pulizia degli organi della mac-china dopo breve periodo di impiego.

Sulla base dell’esperienza maturata, lasperimentazione negli anni successivi haavuto come obiettivo la verifica della possi-bilità di meccanizzare la raccolta del semedi canapa con due diverse tipologie di mac-chine raccoglitrici: entrambe utilizzanomietitrebbiatrici in commercio, ma nel pri-mo caso la macchina è costruttivamente sem-plice e fortemente modificata nell’apparatodi taglio; nel secondo invece si impieganosemoventi più complesse e relativamentepoco modificate.

MATERIALI E METODILe sperimentazioni hanno coperto un

periodo di 3 stagioni di raccolta dal 1999 al2001.

Nel 1999 le prove si sono svolte pressol’azienda della sezione operativa periferica

di Osimo dell’ISCI, su una superficie pia-neggiante di circa 6000 m2. È stata semina-ta la varietà dioica “Fibranova” a metà apri-le, impiegando una seminatrice a righe e di-sponendo il seme su file distanziate di 50 cml’una dall’altra. L’emergenza delle plantule,avvenuta a distanza di una settimana dallasemina, è stata abbastanza regolare ed uni-forme. La distanza fra le piante sulla fila, inmedia, è stata di 8 cm, pari ad un investi-mento di 25 piante m-2. La coltivazione èstata condotta in asciutto, senza alcun biso-gno di effettuare né trattamenti di diserbo,né trattamenti di difesa delle piante. La fio-ritura è avvenuta a fine luglio, mentre il semeè maturato alla fine di settembre. Le piantehanno raggiunto una altezza media di 3.4 m,restando erette per tutto il ciclo colturale.Alla raccolta, effettuata all’inizio di ottobre,la coltivazione presentava una certa disfor-mità per l’altezza delle piante che in alcunezone del campo era sensibilmente al di sot-to della media. Le piante presentavano ste-li con diametro basale di 14-16 mm, senza

ramificazioni; le infruttescenze erano por-tate quasi esclusivamente negli ultimi20-25 cm dello stelo; l’umidità della piantaera del 59%, mentre quella del seme era del30-35%.

Nell’annata 2000, in altri appezzamenti,sempre nella stessa località, le condizionispecifiche della coltura erano sensibilmentediverse con un investimento medio finale di6 piante m-2 dovuto alla scarsa emergenzadelle piante sulla fila e, dato più importanteper l’operazione di raccolta, con elevatadisformità nell’altezza delle piante stesse,con minimi di 50 cm fino a massimi di 3.6 m(Tab. 1). Il ridotto investimento delle piantefemminili alla raccolta è da ascriversi preva-lentemente alle difficili condizioni meteoro-logiche del periodo tra la semina e l’emer-genza.

Nel 2001 le sperimentazioni si sono svol-te a Savarna (RA) in un appezzamento dellasuperficie di circa 1 ha condotto dall’az. spe-rimentale “M. Marani” di Ravenna. La va-rietà coltivata è stata CS con investimenti di30.6 piante m-2 e distanze tra le file di 45 cm.La semina è stata effettuata con seminatricepneumatica il 26 aprile 2001 su terreno affi-nato e la concimazione si è limitata allasomministrazione in copertura di 100 kg ha-1

di azoto (Tab. 2).L’attività si è articolata nel seguente modo:

- prove funzionali di raccolta del seme dicanapa con mietitrebbiatrice modificata(anni 1999 e 2000);

- prove di raccolta con mietitrebbiatrici con-venzionali nel 2001.La macchina modificata è una LaverdaM84 (Fig. 1) dotata di battitore a flussotrasversale (Di Candilo et al., 2000). Lemodifiche apportate hanno interessatol’intera piattaforma di taglio e il nastro tra-sportatore. Più in particolare, sono statieffettuati i seguenti interventi:

- la barra falciante è stata inserita in unastruttura metallica di sostegno, fissata sullefiancate della testata originaria, con un rin-vio ad angolo della trasmissione del motoagli elementi oscillanti. L’altezza di taglioè stata quindi resa variabile e regolabileda 1.00 a 1.80 m da terra. È stato poi man-tenuto lo stesso sistema di sollevamentocon martinetto idraulico a doppio effettoche consentiva alla piattaforma così mo-dificata di aumentare l’altezza di ulteriori80 cm. L’aumento dell’altezza di tagliorappresenta un’esigenza imprescindibileper la funzionalità degli organi battitoriessendo così meno disturbati dagliintrecciamenti della vegetazione;

- lo spazio creatosi tra la barra falciante ela piattaforma convogliatrice è stato oc-cupato da un pannello di plexiglas contelaio in metallo per permettere all’ope-ratore la necessaria visibilità anteriore;

- gli elementi a denti flessibili dell’aspoabbattitore sono stati sostituiti con tavoletrasversali di legno parallele alla barra della

Tabella 1 - Alcuni dati riassuntivi delle condizioni di raccolta della canapa nel secondo anno.Table 1 - Some data of crop characteristics in 2000

Figura 1 - Mietitrebbiatrice modificata Laverda M84.Figure 1 - The Laverda M84 self-propelled modified combine.

umidità pianta intera (%) 67distanze tra le file (cm) 45distanze sulla fila di piante femminili (cm):

mediaminimamassimadeviazione standard

382

241± 49

investimento (piante m-2) 6.1altezza piante (cm):

mediaminimamassimadeviazione standard

20950

360± 61


larghezza di circa 10 cm e ridotti ad unnumero di tre. L’inserimento delle tavolein sostituzione dei pettini e la riduzionedel loro numero è volto a limitare il con-tatto tra gli organi rotanti e la vegetazio-ne. La velocità e la posizione dell’asposono regolabili tramite sistemi idraulici dalposto di guida.Le mietitrebbiatrici commerciali utilizza-

te sono Laverda 3890 e New Holland AL59.La prima (Fig. 2) ha un motore della po-

tenza di 147 kW ed è dotata di battitore tra-sversale a 8 spranghe della lunghezza di1600 mm e diametro di 600 mm, un contro-battitore a 12 spranghe con superficie di0.99 m2 e angolo di avvolgimento di 106° eun organo post-battitore a 4 pale. La separa-zione della paglia avviene tramite 6 scuo-tipaglia a 5 elementi per una superficie tota-le di separazione pari a 7.94 m2, mentre l’ap-parato di pulizia con vagli ha una superficiedi 5.51 m2. La piattaforma di taglio è speci-fica per la raccolta del girasole. La motiva-zione di questa scelta risiede nella più rego-lare e omogenea alimentazione del battitoree maggior accuratezza nel taglio rispetto allabarra convenzionale da frumento. La barraè sprovvista di aspo, ha una larghezza di la-voro di 4.5 m ed è predisposta per la raccol-ta di 10 file. Gli elementi spartitori sono apiatti con bordi rialzati e con punte carenate,i convogliatori longitudinali sono costituiti

da coppie di catene rivestite con nastro ingomma con la funzione di trasportare gli stelial convogliatore trasversale a coclee contrap-poste. Un dispositivo di taglio degli steli,costituito da una serie di dischi controrotantidentati, è inserito nella parte inferiore deiconvogliatori. Infine un imboccatore centralea pale convoglia il prodotto nel gruppoelevatore e di alimentazione del battitore.

La New Holland AL59 (Fig.3) è unamietitrebbiatrice con sistema di auto-livellamento integrale, in grado cioè di man-tenere l’assetto del corpo trebbiante sia quan-do si opera secondo le linee di livello che inquelle di massima pendenza. Questo modellonelle prove è stato scelto con la finalità diinnalzare il livello di taglio per consentirel’ingresso nell’apparato trebbiante solamentedella parte terminale dello stelo evitandofenomeni di ingolfamento. Allo scopo è sta-to sfruttata la capacità di autolivellamentolongitudinale abbassando completamente imartinetti dell’assale posteriore. Lamietitrebbia ha una potenza di 168 kW ed èequipaggiata con una testata falciante perfrumento della lunghezza di 5,18 m. L’aspoconta 6 barre con denti elastici metallici eha un diametro di 1.07 m; il canale elevatoreè composto da un rullo di alimentazione aditi retrattili e da catene portanti 28 spran-ghe. L’apparato trebbiante è composto dalbattitore, controbattitore, post-battitore e

separatore rotativo. Il battitore trasversale a8 spranghe ha una lunghezza di 1.3 m e undiametro di 603 mm; il controbattitore av-volge il battitore per 111° e ha una superfi-cie di 0.79 m2; il post-battitore è a 4 pale,mentre il separatore rotativo, posto a monteprima degli scuotipaglia, ha un diametro di0.59 m, una larghezza di 1.3 m ed è compo-sto 10 traverse con 7 denti ciascuna. Gliscuotipaglia sono 5 con 5 gradini e svilup-pano una superficie di 4.36 m2.

RISULTATILa mietitrebbiatrice modificata. Le con-

dizioni vegetative della canapa in cui la mac-china si è trovata ad operare sono state mol-to variabili nei due anni di prova, per effettosia delle diverse varietà e delle tecniche dicoltivazione, sia dell’andamento climatico.

Nel 1999, la raccoglitrice Laverda M84modificata ha evidenziato complessivamenteuna sufficiente funzionalità ed una buonacapacità di lavoro; la qualità del lavoro è par-sa buona con raccolta di acheni relativamentepuliti frammisti con semi verdi e brattee acausa dell’umidità elevata del prodotto. Pro-babilmente, tale tipo di problema può esseresuperato con un trattamento disseccante dellepiante, a patto che lo stesso trattamento nonfaciliti la caduta del seme.

Maggiori difficoltà sono state riscontraterelativamente alle perdite dovute sia allamancata raccolta di piante, a causa della lorobassa statura, sia alla tipologia della barrafalciante e sia al fatto che circa l’8% dei semivenivano dirottati nel raccoglitore dei semiminuti.

Nell’anno successivo, la stessa macchinaha operato su canapa caratterizzata da un ri-dotto investimento di piante femminili allaraccolta da ascriversi prevalentemente alledifficili condizioni meteorologiche del peri-odo tra la semina e l’emergenza.

Considerando che l’altezza minima di la-voro della barra è di 1.7 m tale difformità èstata la causa del ridotto quantitativo disemente raccolta dal momento che solamentepoco più della metà delle piante sono stateinteressate dalla mietitrebbiatrice, come di-mostra la tabella 3. In particolare non sonostate raccolte le piante con altezza inferiorea quella della barra di taglio che rappresen-tavano il 26% della popolazione, mentre rac-colte in maniera approssimativa quelle la cuizona fruttifera cadeva proprio in corrispon-denza con la barra (21%). La rimanente par-te è stata raccolta regolarmente, ma occorreprecisare come le taglie più alte fra questaapportino maggiore quantità di vegetazionee di stelo all’interno della macchina aumen-tando il rischio di ingolfamenti e rotture.

La mietitrebbiatrice tradizionale. LaLaverda 3890 equipaggiata con testata dagirasole è stata impiegata nella raccolta diuna superficie di circa 700 m2 al termine deiquali è stata bloccata per avvolgimenti dellafibra sugli organi rotanti. La capacità effetti-

Figura 2 - Mietitrebbiatrice Laverda 3890 con testata specifica da girasole.Figure 2 - The Laverda 3890 self-propelled combine with 10-row sunflower picker.

Tabella 2 - Alcune caratteristiche della coltura relative all’anno di prova 2001.Table 2 - Crop characteristics in 2001Investimento alla semina (piante/m2) 30.6Altezza piante (m) 3.29Diametro mediano dello stelo (mm) 10.3Produzione seme con campionamento manuale (t/ha) 1.06


va di lavoro limitatamente all’area lavorata èstata di 1.1 ha h-1 con velocità di avanza-mento di 2.4 km h-1. La causa degliingolfamenti è da ricercare soprattutto nellaforma aggressiva del post-battitore, che harisentito più degli altri di questo inconve-niente. Inoltre, essendo l’altezza di taglio di1.25 m, gran parte della vegetazione venivaimmessa nel gruppo trebbiante aumentandoil rischio di ingolfamento.

Nonostante questo inconveniente, peral-tro previsto, durante il funzionamento si èpotuto apprezzare la buona prestazione del-la piattaforma di taglio che è stata in gradodi tagliare nettamente gli steli e garantire unabuona funzionalità degli apparati di alimen-tazione inserendo gli steli orientati in modouniforme. Questo fatto, abbinato alla parti-colare conformazione degli elementispartitori, ha avuto come conseguenzal’ottenimento di limitate perdite alla testataquantificabili a valori inferiori al 5%.

La seconda mietitrebbiatrice (NewHolland AL59) ha raccolto la rimanente su-perficie dell’appezzamento con continuità esenza apprezzabili perditempi. La velocitàmedia di avanzamento è stata di 1.25 km h-1

con una capacità effettiva di lavoro di0.65 ha h-1; l’altezza di taglio è di 1.95 m.Il prodotto raccolto è stato di 0.69 t.

Al termine della raccolta la macchina pre-sentava evidenti intrecciamenti, ma tali da

non comprometterne la funzionalità interna.Tali zone, tutte interessate da movimentirotatori, come assali anteriori, cocleaconvogliatrice trasversale, rullo di alimen-tazione, aspo, possono essere facilmenteschermate con opportune lievi modifiche inmaniera tale da impedire o limitare il con-tatto con la fibra. La mancanza di intasamentiall’interno del complesso trebbiante è dovu-ta in parte alla minor massa vegetativa en-trante (inferiore di circa il 40% rispetto allasoluzione precedente), in parte alla confor-mazione del post-battitore che ha un mag-gior diametro e pale meno aggressive, inparte ancora alla presenza del separatorerotativo che in qualche maniera sembra possaaver tenuto puliti gli apparati trebbiantiprecedenti.

Per contro la piattaforma di taglio ha fattoregistrare notevoli perdite di prodotto lega-te soprattutto al mancato convogliamento de-gli steli alla coclea e alla conseguente cadu-ta a terra. L’entità delle perdite alla testata sonostate consistenti e oscillanti dal 22 al 26%.

Per entrambe le mietitrebbiatrici le perdi-te a valle dell’apparato trebbiante e di puli-zia sono rimaste entro i limiti caratteristicidella raccolta meccanizzata e cioè inferiorial 3%.

L’analisi della germinabilità evidenziacome i semi derivanti dalla mietitrebbiatriceabbiano valori oscillanti attorno al 60%,

molto inferiori rispetto a quelli raccolti amano (90%). Questa ridotta germinabilitàsembra essere stata causata sia damicrolesioni a livello superficiale, probabil-mente derivanti dall’azione energica delbattitore, sia dal fatto che tra la raccolta el’analisi è intercorso un periodo di temposuperiore a 24 ore che potrebbe avere inne-scato fermentazioni anaerobiche a scapitodella capacità germinativa.

DISCUSSIONE DEI RISULTATI ECONCLUSIONI

Per una raccolta meccanica di buona qua-lità è fondamentale l’uniformità di sviluppodelle piante, da ricercare attraverso l’impie-go di sementi caratterizzate da elevata pu-rezza, ottima germinabilità e alto vigoregerminativo, tali da ottenere emergenzepronte ed uniformi. Inoltre, allo scopo di ri-durre la variabilità indotta dall’ambiente èmolto importante adottare idonee tecnichecolturali. A quest’ultimo riguardo assumegrande importanza la preparazione del ter-reno e l’impianto da eseguire nelle epoche econ le modalità appropriate. Se necessario,il terreno va innanzitutto livellato e sistema-to superficialmente, sia per migliorare losgrondo delle acque in eccesso (la canapa,più di altre piante, risente negativamente deiristagni di umidità, bloccando la crescita edingiallendo), sia per migliorare la qualità dellavoro delle macchine impiegate per le suc-cessive operazioni colturali e la raccolta. Almomento della semina il terreno non devepresentare zollosità troppo elevata, che osta-colerebbe una regolare deposizione del semeed una uniforme profondità di semina, coneffetti negativi sulla emergenza. Va sottoli-neato, in particolare, che la disformità dellenascite si ripercuote anche sul successivosviluppo delle piante, fino a tradursi in unamaggiore scalarità di maturazione del seme.Inoltre, è molto importante contenere il dia-metro degli steli (al fine di favorire l’azionedi taglio). Al riguardo, è consigliabile adot-tare distanze ravvicinate fra le file (non piùdi 50 cm) ed investimenti non inferiori alle20-25 piante m-2, corrispondenti a distanzesulla fila non superiori agli 8-10 cm. In talicondizioni il diametro basale degli steli dif-ficilmente supererà i 14-16 mm ed inoltre,altro fatto molto importante, gli steli non pre-senteranno ramificazioni che sono respon-sabili di incremento della scalarità dimaturazione del seme.

Nelle coltivazioni da seme è importantecontenere anche l’altezza delle piante, taleda ridurre la massa fibrosa in transito all’in-terno della raccoglitrice. A quest’ultimo sco-po, nel 1999 è stata effettuata una prova diconfronto fra successive epoche di seminain combinazione con trattamenti chimicidelle piante con prodotti nanizzanti(Cycocel, Alar 85), con prodotti ormonici“Ethrel” e con la cimatura delle piante stes-se. I risultati ottenuti hanno evidenziato che,

Figura 3 - Mietitrebbiatrice autolivallante New Holland AL59.Figure 3 - The New Holland AL 59 self-propelled hillside combine.

Tabella 3 - Percentuale di piante interessate dalla raccoltaTable 3 - Percentage of harvested plants

altezza minima di taglio della barra (cm) 170% piante non raccolte% piante parzialmente raccolte% piante totalmente raccolte

262153


fra le tesi a confronto, solo l’epoca di seminanotevolmente ritardata (metà giugno) ed itrattamenti ripetuti con Ethrel hanno ridottosensibilmente l’altezza delle piante (1.7-1.8contro 3-4 metri delle altre tesi).

La canapa per sua natura (fecondazioneallogama obbligata) presenta una certadisformità genetica fra le piante, la quale puòessere fortemente aggravata da fallanze, ir-regolarità di semina, diverso grado di rami-ficazione delle piante, ecc. (Venturi, 1970).Ai fini della meccanizzazione della raccoltadel seme è fondamentale ridurre al minimotale variabilità, sia operando una selezionecostante delle piante portasemi in modo dauniformare il più possibile la varietà rispet-to ai caratteri morfologici e biologici dellepiante (selezione conservativa), sia attraver-so l’adozione di tecniche colturaliappropriate, in grado di ridurre quanto piùpossibile l’eterogeneità di sviluppo dellepiante e la scalarità di maturazione del semeindotte dall’ambiente.

Dal punto di vista meccanico, le esperien-ze effettuate con mietitrebbiatrici modifica-te nella piattaforma di taglio indicano che èpossibile meccanizzare la raccolta del semeanche per le varietà dioiche. I vantaggi ditale soluzione consistono nel contenimentodei costi di investimento e nella gestione dimacchine già largamente utilizzate e diffu-se. I maggiori limiti sono legati alla possibi-lità di effettuare in azienda rimaneggiamenticonsistenti della testata raccoglitrice e nellalimitata potenza disponibile a fronte di rac-colte di masse elevate in ristretti periodi utili.

Nel caso di adozione di questa alternativale raccomandazioni che derivano dallasperimentazioni sono le seguenti:- barra falciante in posizione fortemente

avanzata e ad altezza di taglio variabileper adattarsi a qualsiasi condizione;

- aspo abbattitore di grande diametro(1.8-2.0 m) con 3-4 barre in legno e postoin posizione avanzata per permettere unmigliore convogliamento del prodotto;

- inserimento di una seconda barra di taglioper tagliare subito dopo gli steli al piede esotto l’inserzione delle infruttescenze.

In tal modo, la parte apicale della piantaverrà convogliata verso il battitore, men-tre la parte basale dello stelo (circa 2/3)sarà lasciata in andane sul terreno. Dopoessiccamento in campo, gli steli potrannoessere rotoimballati e, quindi, destinati allaproduzione di cellulosa o alle corderie esaccherie. Sarà possibile così incremen-tare il reddito della coltivazione e lasciareil terreno pulito da resti della coltura, fral’altro non facilmente trinciabili data laloro natura fibrosa.L’alternativa delle macchine di elevata po-

tenza è praticabile e spesso economica per-ché il loro costo viene già ammortizzato dallaraccolta delle principali colture e general-mente non sussiste una sovrapposizione nelrispettivo periodo di raccolta.

Inoltre sono caratterizzate da maggiorecapacità di lavoro e offrono migliori garan-zie di affidabilità. Sulla base dell’esperien-za effettuata in campo e considerando quel-le di altre realtà europee (Anonimo, 1995;Bassetti et al., 1998) è possibile delinearealcune considerazioni per guidare alla scel-ta della raccoglitrice ottimale:- tutte le parti in rotazione e che possono

entrare in contatto con la fibra devono es-sere opportunamente schermate. Questoè possibile con semplici deflettori o pro-tezioni anche in materiale plastico,attuabili in azienda e facilmenteasportabili;

- la piattaforma di taglio specifica per gira-sole è consigliata per le ridotte perdite eper l’omogeneità di raccolta. Con testateda frumento l’aspo deve essere avanzatoe sostituiti i denti con assi di legno perevitare intrecciamenti nella fase diabbattitura;

- il battitore trasversale deve essere accom-pagnato da dispositivi come il separatorerotativo di elevato diametro; il battitoretrasversale potrebbe ridurre ulteriormen-te i rischi di intrecciamento e soprattuttopotrebbe limitare i danneggiamenti alla su-perficie del seme che ne compromettonola germinabilità;

- il controbattitore ideale per il seme di ca-

napa è quello universale;- la mietitrebbiatrice autolivellante integra-

le, quando disponibile, è ottimale per ri-durre la fitomassa lavorata dal battitore equindi limitare i rischi di intasamento. Lamacchina è ideale per la raccolta di gran-di superfici;

- i trinciapaglia posteriori vanno asportati.Durante il suo utilizzo infine andrebbero

consigliate le seguenti regolazioni:- raccolta tardiva;- altezza di taglio massima;- velocità di avanzamento piuttosto elevata

per limitare la caduta di seme a terra;- aspo avanzato e rotante a velocità adeguata

per abbattere le piante verso la barra ditaglio;

- battitore a basso regime di rotazione; ven-tilatore a velocità media;

- controllare periodicamente le zone piùsensibili all’intrecciamento;

- ventilare la granella subito dopo la rac-colta per non ridurre la germinabilità deisemi.Ancora molto resta comunque da verifica-

re nella continuazione della ricerca nei pros-simi anni. Occorre provare, in particolare,gli allestimenti già delineati focalizzandol’attenzione sui problemi delle perdite a ter-ra e dell’effetto della raccolta meccanicasulla germinabilità del seme.

BIBLIOGRAFIAAnonimo, 1995. La culture du chanvre, battage

sur champ, Federation Nationale desproducteurs de chanvre.

Bassetti P., Mediavilla V., Spiess H., AmmannH., Strasser H., Mosimann E., 1998. Culturedu chanvre en Suisse. Rapports FAT, n. 516.

Di Candilo M., Laureti D., De Zanche C.,Sartori L., Ranalli P., 2000. Messa a punto diuna mietitrebbiatrice per la raccolta del semedi canapa. L’Informatore Agrario 16, 81-84.

Spiess E., 1998. Considerazione sullaproblematica della raccolta dei semi dicanapa. Rapporto interno FAT, 5/3/98.

Van der Werf H.M.G, 1992. Fibre hemp inFrance. In: Report of a visit to the FédérationNationale des Producteurs de Chanvre at LeMans, France, Agricultural University, Deptof Agronomy, Wageningen, 30-31 July 1992.


RIASSUNTOAllo scopo di ottimizzare il processo di macerazione della canapa in acqua, sono stati selezionaticeppi batterici, aerobi e anaerobi, dotati d’attività pectinolitica elevata e sono state effettuate provedi macerazione, inoculando con ceppi selezionati. Sono state così individuate combinazioni dimicrorganismi e condizioni di macerazione che consentono di diminuire i tempi del processo e,allo stesso tempo, di migliorare la qualità della fibra prodotta. È stata inoltre effettuata per la primavolta la caratterizzazione molecolare dei microrganismi pectinolitici anaerobi che operano la de-gradazione delle sostanze cementanti durante la macerazione della canapa in acqua.

Parole chiave: canapa, macerazione, microrganismi, Clostridium, Bacillus, 16S rDNA.

ABSTRACTSelection, characterisation and utilization of selected bacterial strains in hemp water rettingIn the traditional process of hemp water retting, depolymerization of pectic material is carried outby naturally occurring bacteria. The retting step is a major limitation to efficient production ofhemp fibres and of a high quality end product. The retting affects fibre quality and should beimproved to increase the efficiency and the control of this process.With the aim of improving hemp retting, we isolated several bacterial strains, both aerobic andanaerobic, with a high pectinolytic activity. Hemp retting was tested in four small tanks: (1) withthe addition of anaerobic strain spores (L1-6 or C1-6), (2) with the addition of both aerobic (ROO-2A)and anaerobic (L1-6) strain spores, (3) with the addition of aerobic strain spores (ROO-2A) andcontinuous aeration of the water tank, (4) traditional retting without any bacterial inoculum (control).The optimum retting time was the same in the control and aerated tanks. In aerobic retting, the endproduct quality was low because of a brown colour of the fibres. The best result was obtained byadding both aerobic and anaerobic strains. Under this condition optimum retting was achieved infour days only and a high quality product was obtained. The same retting was achieved in 6 dayswith anaerobic strain and in 12 days in the control tank.So far, identification of the microbial population during tank retting has been based only on phenotypicstudies (Donaghy et al., 1990). The pectinolytic anaerobic bacteria, involved in water retting, wereclassified as belonging to two single Clostridium species (C. felsineum and C. acetobutylicum).In this study, we performed the first systematic characterisation of anaerobic pectinolytic bacteriainvolved in hemp water retting by using molecular techniques. The pectinolytic isolates were dividedinto five groups by ARDRA (Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis). The 16S rDNA ofat least one strain for each ARDRA group was sequenced. This analysis showed that the bacteriainvolved in hemp water retting belong to at least four different Clostridium species.

Key Words: hemp, retting, microrganism, Clostridium, Bacillus, 16S rDNA.

INTRODUZIONE

Autore corrispondente: Mastromei G.Dipartimento di Biologia Animale e Genetica,Università di Firenze, Via Romana 17, 50125Firenze, Italia - Tel. (055) 2288240 - Fax (055)2288250.Lavoro svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

Selezione, caratterizzazione ed impiego di ceppi batterici nella macerazionecontrollata della canapa

Elena Tamburini, Mario Di Candilo1, Brunella Perito, Mario Polsinelli, Paolo Ranalli1, Giorgio MastromeiDipartimento di Biologia Animale e Genetica, Università di Firenze, Via Romana 17, 50125 Firenze, Italia.1 Istituto Sperimentale Colture Industriali, Via di Corticella, 133 - 40128 Bologna, Italia.

La produzione di tiglio di canapa per sco-po tessile impiega le fibre floematiche dellostelo delle piante. Un passaggio fondamen-tale in questa produzione è la macerazioneche porta alla liberazione delle fibre corticalidagli altri tessuti a seguito della degradazio-ne delle sostanze pectiche, costituenti prin-cipali della lamella mediana della paretecellulare. Le pectine sono polisaccaridi com-

plessi composti principalmente da catene digalatturonato, parzialmente metilate.

Nel corso degli anni sono state adottatediverse strategie di macerazione: 1) mace-razione meccanica, ovvero la separazione fi-sica delle fibre dalle bacchette; 2) macera-zione chimica, che impiega sostanze chedegradano selettivamente i componenti del-la lamella mediana; 3) macerazione biochi-mica, che impiega miscele di enzimi pecti-nolitici di diversa composizione; 4) macera-zione microbiologica, operata dall’azionesinergica di differenti enzimi extracellulari(pectina-liasi, metilesterasi, poligalatturonasie pectato-liasi) prodotti da microrganismi,funghi o batteri, naturalmente presenti sullepiante o nel suolo (Donaghy et al., 1990;

Hugouvieux et al., 1996).Ad oggi, il processo più promettente per

un rilancio della produzione di filato di ca-napa a scopo tessile sembra essere lamacerazione microbiologica. La degradazio-ne enzimatica presenta, infatti, elevati costienergetici da imputare alle temperature ele-vate (intorno a 45°C) alle quali deve esseresvolto il processo. Su scala industriale, nonrisultano applicabili neppure la macerazionemeccanica, che produce una fibra di qualitàscadente ed è difficilmente standardizzabile,né la macerazione chimica per la difficoltàad individuare sostanze che non compromet-tano la qualità del prodotto.

La macerazione microbiologica può essereattuata mediante due diversi procedimenti:la macerazione in acqua o in vasca (waterretting) e la macerazione alla rugiada (dewretting). Metodiche analoghe vengono im-piegate anche per la macerazione del lino.

Il processo in acqua viene effettuato neimaceri, vasche di notevoli dimensioni, col-me di acqua stagnante dove vengono immer-si gli steli delle piante. Durante la prima fasedel processo, i composti solubili presentinegli steli (zuccheri, sostanze azotate ecc.),passano in soluzione, permettendo lo svilup-po di una comunità batterica. Lapenetrazione d’acqua all’interno degli stelicausa il distacco della corteccia, consenten-do l’ingresso dei batteri macerativi che de-moliscono le sostanze pectiche cementantile fibre (Donaghy et al., 1990). Il processomacerativo è inizialmente portato avanti dabatteri aerobi; allorché l’aerazione del ma-cero si fa più scarsa, divengono predomi-nanti i batteri anaerobi. I principali agentidegradatori aerobi sono stati attribuiti al ge-nere Bacillus (spp. subtilis, cereus elicheniformis); mentre gli agenti degradatorianaerobi al genere Clostridium (spp.acetobutylicum e felsineum) (Donaghy et al.,1990).

Nella tecnica alla rugiada gli steli dellepiante sono lasciati sul terreno dopo labattitura. La macerazione viene operata dal-le pectinasi prodotte principalmente da fun-ghi filamentosi presenti nel suolo o sullepiante (Henriksson et al., 1997). Il processodegradativo è facilitato dall’alternanza tra lebasse temperature e l’umidità della notte ele alte temperature e l’ambiente asciutto delgiorno.

Tradizionalmente, nell’area mediterranea,veniva impiegata la metodica di macerazionein vasca. Il rilancio della produzione di fibra


di canapa in Italia dovrebbe basarsi propriosu questo processo, che, oltre ad essere piùadeguato al nostro clima, produce un filatodi qualità superiore. Esso risulta, inoltre,maggiormente controllabile e produce unafibra più uniforme. I batteri svolgono un ruo-lo chiave nella biodegradazione del mate-riale pectico e le proprietà dei microrganismidegradatori influenzano sia l’andamento delprocesso che la qualità del prodotto finale.L’utilizzo di ceppi opportunamente selezio-nati, come inoculi nelle vasche, potrebbe rap-presentare una valida strategia per migliorarela tecnica tradizionale di macerazione in ac-qua, rendendola indipendente dai batteriresidenti.

Con lo scopo di ottimizzare il processo dimacerazione della canapa in acqua, nel pre-sente lavoro, sono stati selezionati ceppibatterici aerobi e anaerobi dotati di attivitàpectinolitica elevata. Sono state poi effettuateprove di laboratorio di macerazione, impie-gando spore dei ceppi selezionati. I risultatidi tali esperimenti hanno permesso di indi-viduare combinazioni di microrganismi econdizioni di macerazione che consentonodi diminuire i tempi del processo e, allo stes-so tempo, di aumentare la qualità della fibraprodotta.

In questo lavoro è stata inoltre svolta laprima caratterizzazione molecolare, con tec-niche basate sull’analisi del gene codifican-te il 16S rRNA (16S rDNA), dei micror-ganismi pectinolitici anaerobi che operanola biodegradazione delle sostanze cementantidurante la macerazione in acqua.

MATERIALI E METODIIsolamento dei ceppi batterici. L’isola-

mento di ceppi batterici pectinolitici, aerobied anaerobi, è stato effettuato a partire dacampioni di diversa provenienza (acqua dimaceri, canapa, lino e suolo). La selezionedelle spore dei ceppi sporigeni è stata effet-tuata mediante bollitura dei campioni per5 minuti a 80°C. I ceppi aerobi sono statiisolati su terreno massimo (0.5% estratto dilievito, 0.5% pectone, 1% triptone) a 30°C.I ceppi anaerobi sono stati isolati su terrenomassimo con la stessa composizione e ag-giunta di 0.05% di cisteina e 2% di glucosioin atmosfera di CO2 (Oxoid AnaeroGen kitAN25) a 37°C.

I ceppi batterici pectinolitici sono statiindividuati facendo crescere su terreno mas-simo solido contenente 0.5% di pectina, altermine della crescita le piastre sono stateinondate con una soluzione 1% di cetiltri-metil ammonio bromuro (Donaghy et al.,1990). La comparsa di un alone chiaro in-torno alla colonia indica la presenza di un’at-tività pectinolitica. Il ceppo tipo (T) di col-lezione Clostridium felsineum DSM 794T

(T = type strain) è stato impiegato come con-trollo.

Determinazione dell’attività di degra-dazione dell’acido poligalatturonico. Tut-

ti i ceppi pectinolitici isolati, aerobi eanaerobi, sono stati caratterizzati per l’atti-vità di degradazione dell’acidopoligalatturonico. L’attività enzimatica è sta-ta misurata, con il metodo DNS (Miller,1959), sul sopranatante delle colture fattecrescere in terreno massimo contenente 0.5%di pectina. Nel caso di ceppi anaerobi il sag-gio è stato eseguito dopo 3 giorni di crescitain anaerobiosi a 37°C, mentre, nel caso deiceppi aerobi, dopo 2 giorni di crescita a 30°Cin agitazione (250 rpm). Il ceppo tipo di col-lezione Clostridium felsineum DSM 794T èstato impiegato come controllo.

Materiale vegetale. La canapa (Cannabissativa L. cv Fibranova), cresciuta ad Anzola(Bologna), è stata raccolta una settimana cir-ca dopo il punto medio di fioritura. La cana-pa verde è stata fatta seccare nel campo finoa che il contenuto di acqua ha raggiunto cir-ca il 10% e quindi è stata ridotta in balle,queste sono state conservate al coperto edopo un periodo di due mesi sono state aperteed impiegate per gli esperimenti.

Prove di laboratorio di macerazione. Perle prove di laboratorio sono state allestitevasche di plastica colme d’acqua. Una dellevasche non è stata inoculata con alcun cep-po (controllo). Sono state allestite vasche incui sono state mantenute condizionid’aerobiosi per tutto il processo, facendogorgogliare acqua mediante una pompa (va-sche areate), e vasche non areate. Ogni va-sca è stata inoculata con spore di differenticeppi (aerobi, anaerobi o in combinazionemista, aerobi e anaerobi) precedentementeselezionati per l’elevata attività pectinolitica.

In ogni vasca sono stati introdotti quattromazzi, ognuno di quattro steli, e sono statiprelevati dopo tempi di macerazione diversi(3, 6, 9 e 12 giorni). I fasci di fibre sono stati

analizzati valutandone le proprietà morfo-logiche e fisiche.

Analisi delle fibre. Dei campioni di fascidi fibre ottenuti dalle prove di macerazionein vasca sono stati valutati il colore, il gradodi separazione e la sofficità. È stata deter-minata la finezza delle fibre valutata comerapporto peso/lunghezza.

Analisi del 16S rDNA. Per l’analisi del16S rDNA il DNA totale è stato estratto conil kit FastDNA (BIO 101) e il FastPrepInstrument da cellule cresciute su terrenosolido. Il gene 16S rDNA è stato amplifica-to impiegando una coppia di primer univer-sali (P0, GAG AGT TTG ATC CTG GCTCAG [posizione 7-27] e P6, CTA CGG CTACCT TGT TAC GA [posizione 1514-1495].La numerazione è riferita alla sequenza del16S rDNA di Escherichia coli). L’avvenutaamplificazione di un prodotto delle dimen-sioni attese (di 1507 pb) è stata verificatamediante corsa elettroforetica su gel diagarosio. Per l’analisi ARDRA (AmplifiedRibosomal DNA Restriction Analysis), il pro-dotto d’amplificazione così ottenuto è statotrattato, in reazioni enzimatiche singole, coni tre enzimi di restrizione Alu I, Rsa I e HinfI. I profili ARDRA così ottenuti sono stativisualizzati mediante corsa elettroforetica sugel di agarosio al 2.5%.

RISULTATIIsolamento di ceppi pectinolitici anae-

robi. Da campioni di diversa provenienzasono stati selezionati 276 ceppi sporigenianaerobi (Tab. 1). Mediante saggio enzima-tico su piastra sono stati individuati 120 ceppipectinolitici. È stata quindi misurata l’atti-vità di degradazione dell’acido poligalattu-ronico di tutti i ceppi pectinolitici. L’attivitàè stata misurata sui sopranatanti di colture

Tabella 1 - Attività pectinolitica su piastra dei ceppi anaerobi isolati.Table 1 - Bacterial strains with pectinolytic activity on solid medium.

Tabella 2 - Attività di degradazione dell’acido poligalatturonico. I risultati sono espressi in U.I.,definite come mmoli di gruppi riducenti (il prodotto finale della reazione) rilasciati in un minuto a 45°Cper 1 ml di sopranatante. Le U.I. sono corrette per il peso umido delle colture.Table 2 - Polygalacturonic acid degrading activity. Results are expressed in I.U., defined as mmol ofreducing groups (the reaction end product) produced after one minute at 45°C by 1 ml supernatant.I.U. are divided by the culture wet weight.

Campione N° Ceppi isolati Ceppi con attivitàLetame 41 6Frammenti di canapa e lino macerati 128 44Liquido di macerazione di lino 22 22Liquido di macerazione di canapa 85 48

TOTALE 276 120

N° di ceppi Attività enzimaticaU.I. mg-1 cellule

C. felsineum DSM 794T 0.037 0.1 - 0.2

19 0.031 - 0.0925 0.02 - 0.0323 0.01 - 0.01946 < 0.01


liquide cresciute a 37°C e in condizionid’anaerobiosi, per tre giorni in terreno mas-simo contenente 0.5% di pectina. Indaginicondotte su miscele enzimatiche di variecomposizioni sembrano dimostrare come lacapacità macerativa sia correlata con l’atti-vità di degradazione della componente nonmetilata della pectina (Zhang et al., 2000).L’attività di degradazione dell’acido poliga-latturonico potrebbe dunque fornire indica-zioni sulle potenzialità macerative dei ceppiisolati. Questa analisi ha consentito di iden-tificare 26 ceppi dotati di attività pectinoliticasuperiore al controllo, il ceppo tipo di colle-zione della specie C. felsineum DSM 794T

(Tab. 2), (Mastromei et al., 2001).Prove di laboratorio di macerazione con

inoculi di ceppi anaerobi. Sono state alle-stite prove preliminari di laboratorio dimacerazione in acqua; all’inizio del proces-so, l’acqua di ognuna delle vasca è stata ino-culata con uno dei ceppi anaerobi selezio-nati, dotati di attività pectinolitica superioreal controllo C. felsineum DSM 794T. Al ter-mine della macerazione le fibre sono stateseparate dagli steli manualmente e sottopo-ste a determinazione delle proprietà morfo-logiche, e fisiche.

Tra gli 11 ceppi batterici saggiati, due cep-pi, L1-6 e C1-6, hanno fornito i migliori ri-sultati. Nonostante la temperatura piuttostobassa dell’acqua delle vasche (20°C), il gra-do ottimale di macerazione è stato ottenutoin soli 6 giorni, contro i 12 del controllo(Tab. 3). Nel caso degli altri ceppi analizzatiil grado ottimale di macerazione veniva rag-giunto in tempi superiori rispetto ai ceppiL1-6 e C1-6, ma sempre inferiori rispetto alcontrollo. Oltre a accelerare il processo, di-mezzandone la durata, i due ceppi con ca-pacità macerativa maggiore hanno prodottouna fibra di qualità superiore rispetto al

controllo, più soffice, più sottile e di colorechiaro (Tab. 3), (Di Candilo et al., 2000).

Isolamento di ceppi pectinolitici aerobi.L’inoculo delle vasche con ceppi anaerobiselezionati consente di diminuire i tempi dimacerazione e aumentare la qualità del pro-dotto. Tuttavia la germinazione delle sporedei ceppi anaerobi richiede l’istaurarsi dicondizioni di anaerobiosi nel macero, che sirealizzano solo dopo una fase di accresci-mento di batteri aerobi. La selezione di cep-pi aerobi, dotati di attività pectinolitica ele-vata, potrebbe permettere un ulteriore mi-glioramento e accelerazione del processo.L’impiego combinato di ceppi (aerobi e/oanaerobi), opportunamente selezionati, po-trebbe permettere di ottenere un miglior con-trollo sul processo e una qualità della fibrapiù uniforme.

Da campioni d’acqua di macerazione dicanapa provenienti da maceri con diversalocalizzazione geografica (Tab. 4) sono sta-ti isolati un totale di 123 ceppi. Tra gli isola-ti sono stati individuati 25 ceppi pectinolitici,mediante saggio enzimatico su piastra. Pertutti i ceppi pectinolitici aerobi è stata misu-rata l’attività di degradazione dell’acidopoligalatturonico sui sopranatanti di coltureliquide cresciute per due giorni a 30°C interreno massimo contenente 0.5% di pectina.Tra tutti i ceppi isolati il ceppo ROO-2A si èdimostrato quello dotato di attivitàpectinolitica maggiore. La determinazionedella sequenza parziale del 16S rDNA hapermesso di attribuire il ceppo ROO-2A algenere Bacillus.

Prove di laboratorio di macerazione dicanapa con inoculi di ceppi aerobi edanaerobi. Sono state allestite prove di labo-ratorio di macerazione in vasca in modo daconfrontare quattro diverse condizioni dimacerazione; all’inizio della macerazione

sono state inoculate nell’acqua delle vaschespore di un ceppo anaerobio (L1-6 o C1-6)oppure di un ceppo aerobio (ROO-2A) e diun ceppo anaerobio (L1-6). Nella terza va-sca sono state mantenute condizioni diareazione per tutto il processo e l’acqua del-la vasca è stata inoculata con spore del cep-po aerobio ROO-2A. Il controllo dell’espe-rimento è consistito in una vasca senza al-cun inoculo in cui si è operata unamacerazione tradizionale.

Non è stato rivelata alcuna accelerazionedella macerazione, rispetto alla vasca di con-trollo, quando il processo è stato effettuatoin condizioni di areazione continua e inocu-lo di un ceppo aerobio. La fibra ottenuta èinoltre risultata scadente presentando, al ter-mine del processo, una vistosa colorazionebruna. I migliori risultati sono stati ottenuticon l’inoculo combinato di un aerobio e diuno anaerobio; in queste condizioni il gradoottimale di macerazione è stato raggiuntodopo solo quattro giorni, contro i 12 del con-trollo o i 6 della vasca inoculata con il soloceppo anaerobio.

Caratterizzazione molecolare dei ceppianaerobi pectinolitici. I 122 ceppi anaerobipectinolitici isolati sono stati caratterizzatimediante ARDRA. L’ARDRA è una meto-dica rapida e riproducibile che consente latipizzazione di ceppi batterici, ovvero per-mette di suddividere degli isolati batterici inpiù gruppi omogenei, che spesso corrispon-dono a specie batteriche (Vaneechoutte et al.,1992).

L’analisi ARDRA con gli enzimi di restri-zione Alu I, Rsa I e Hinf I ha consentito disuddividere i 120 isolati in 5 gruppi, ciascu-no contenente isolati con lo stesso profilocon i tre enzimi (Fig. 1). Il gruppo ARDRAC è risultato essere il più popolato racco-gliendo l’86% degli isolati. I 26 ceppi dotatidi attività pectinolitica superiore al control-lo (> 0.03 U.I. mg-1 di cellule) sono stati rag-gruppati in 3 gruppi ARDRA (Fig. 2).

Tabella 3 - Risultati di prove di laboratorio di macerazione. L’acqua delle vasche è stata inoculata conspore di ceppi di Clostridium selezionati.Table 3 - Retting in laboratory tanks, supplemented with different Clostridium strains.

Tabella 4 - Ceppi aerobi isolati da acqua di maceri di diversa provenienza.Table 4 - Aerobic strains isolated from retting tank water from different areas.

Figura 1 - Distribuzione dei ceppi pectinoliticinei gruppi ARDRA.Figure 1 - Distribution of the pectinolyticstrains in the 5 ARDRA groups.

Tipo dimacerazione

Temperaturadell’acqua (°C)

Tempo dimacerazione

(giorni)

Sofficità dellefibre (S)a

Finezza dellefibre (g m-1)

Colore dellefibre

L1-6 20.2 6 5.0 0.030 Biancoargentato

C1-6 20.1 6 5.0 0.037 Biancoargentato

Controllo 20.2 12 4.0 0.062 GrigioaAnalisi visiva (1-5).

Provenienza N° Ceppi isolati Ceppi con attivitàpectinolitica

Nadlac, Romania 67 18Nagylak, Ungheria 56 7

TOTALE 123 25


È stata quindi determinata la sequenzanucleotidica del 16S rDNA di almeno un rap-presentante di ciascun gruppo ARDRA. Nelcaso del gruppo ARDRA A è stato sequen-ziato il 16S rDNA dei due ceppi, L1-6 eC1-6, impiegati nelle prove di macerazionein vasca, mentre nel caso del gruppo C è statadeterminata la sequenza nucleotidica del 16SrDNA di 4 ceppi. Il risultato del confrontodelle sequenze determinate con quelle depo-sitate in banca dati ha permesso di ricostruirel’albero filogenetico che mostra la posizione,

rispetto ad altre specie di Clostridium, di6 ceppi pectinolitici rappresentativi dei5 gruppi individuati con l’analisi ARDRA(Fig. 3).

DISCUSSIONEPer secoli la macerazione biologica in ac-

qua della canapa è avvenuta ad opera di po-polazioni microbiche naturali, presenti nelterreno e sulle piante. La macerazione è in-dubbiamente il passaggio che più limita laproduzione di filato di canapa. Un’efficien-te produzione su scala industriale richiededunque un ammodernamento e un’ottimiz-zazione di questa fase, che consentano unaumento dell’efficienza produttiva e un mag-gior controllo sul processo.

L’attività svolta ha riguardato l’isolamen-to e la caratterizzazione di ceppi battericidotati d’attività pectinolitica elevata. Nellaprima fase del lavoro la ricerca si è concen-trata sui batteri del genere Clostridium che,almeno nella fase anaerobia del processo inacqua, rappresentano i principali agentidegradatori. Prove di laboratorio prelimina-ri hanno dimostrato che l’impiego dei ceppiselezionati, dotati di elevata attività di de-gradazione dell’acido poligalatturonico,come inoculi dell’acqua di macerazione, rap-presenta una valida strategia che ha consen-tito di diminuire i tempi di macerazione, ri-spetto al processo tradizionale, e di miglio-rare la qualità della fibra prodotta. L’attivitàdi degradazione dell’acido poligalatturonicosembra dunque fornire valide indicazionisulle potenzialità macerative degli isolati.

Inoculando nelle vasche, all’inizio del pro-cesso, spore di un ceppo aerobio e di unoanaerobio selezionati si è riusciti ad accele-rare ulteriormente il processo. Il grado otti-male di macerazione è stato raggiunto doposolo quattro giorni, contro i 12 del controlloo i 6 della vasca inoculata con il solo ceppoanaerobio. Poiché la germinazione dellespore dei ceppi anaerobi richiede l’istaurarsidi condizioni di anossia nel macero, che sirealizzano solo dopo una fase di accresci-mento di batteri aerobi, possiamo ritenereche l’inoculo di due ceppi, uno aerobio eduno anaerobio, velocizzi il processo renden-dolo in entrambe le fasi indipendente dal-l’insediamento della popolazione di degra-datori residente.

In passato la comunità microbica che ope-ra la macerazione microbiologica in acqua èstata caratterizzata esclusivamente sulla basedi caratteri fenotipici. In questo modo eranostate caratterizzate solo due specie di batteridegradatori anaerobi, C. felsineum e C.acetobutylicum.

La caratterizzazione molecolare degli iso-lati pectinolitici anaerobi, condotta in que-sto lavoro, ha dimostrato come la comunitàmicrobica anaerobia, che interviene nellamacerazione in acqua della canapa, sia mol-to più complessa. L’analisi ARDRA ha per-messo di suddividere i 120 isolati anaerobi

Figura 3 - Albero filogenetico basato sulconfronto delle sequenze dei 16S rDNA chemostra la posizione rispetto ad altre specie diClostridium di 5 ceppi pectinoliticirappresentativi dei 5 gruppi individuati conl’analisi ARDRA.Figure 3 - Phylogenetic tree of the 16S rRNAgene sequences of 5 pectinolytic strainsrepresenting the 5 ARDRA groups and of relatedspecies of Clostridium.

Figura 2 - Distribuzione nei gruppi ARDRA deiceppi con attività pectinolitica superiore alcontrollo (C. felsineum DSM 794T).Figure 2 - Distribution of the strains withpectinolytic activity higher than C. felsineumDSM 794T in the ARDRA groups.

in 5 gruppi ARDRA. L’86% degli isolati sicolloca all’interno del gruppo ARDRA C,comprendente anche il 65% degli isolati conattività elevata. Le sequenze del 16S rDNAdi ceppi appartenenti ad uno stesso gruppopresentano una similitudine del 99%, con-fermando l’elevato grado di relazionefilogenetica tra ceppi di uno stesso ribotipo.

Il sequenziamento del 16S rDNA di al-meno un rappresentante di ciascun gruppoha dimostrato che gli isolati, suddivisi in5 gruppi ARDRA, appartengono ad almeno4 diverse specie del genere Clostridium(Fig. 3). Sulla base dell’analisi della sequen-za del 16S rDNA, gli isolati del gruppo Crisultano filogeneticamente distanti dai cep-pi tipo delle specie C. acetobutylicum e C.felsineum, precedentemente considerate leuniche specie anaerobie implicate nella ma-cerazione in acqua. Questi isolati si colloca-no invece vicino al ceppo NCP 262, formal-mente appartenente alla specie C.acetobutylicum, ma attualmente in corso diriclassificazione come specie distinta,C. saccharobutylicum (Keis et al., 1995).

Gli isolati appartenenti ai gruppi ARDRAA e E sono filogeneticamente vicini alle spe-cie C. acetobutylicum e C. felsineum, duespecie che presentano una elevata relazionesulla base dell’analisi del marcatore 16SrDNA (Tamburini et al., 2001). Questi duegruppi sono composti per la maggior parteda isolati dotati di attività pectinolitica ele-vata. I due rappresentanti del gruppoARDRA B, dotati di una bassa attivitàpectinolitica, sembrerebbero invece appar-tenere ad una nuova specie batterica. La se-quenza del 16S rDNA di uno dei due ceppimostra infatti una bassa similitudine con lesequenze presenti in banca dati.

CONCLUSIONIL’impiego di tecniche di caratterizzazio-

ne dell’attività pectinolitica e d’identifica-zione molecolare della microflora che inter-viene nella macerazione in acqua della ca-napa si sono dimostrati validi strumenti perla messa a punto di strategie di miglioramen-to e di ottimizzazione del processo tradizio-nale. Prove preliminari di laboratorio, con-dotte impiegando ceppi selezionati hannoconsentito una riduzione dei tempi dimacerazione e di migliorare la qualità delprodotto finale. Le condizioni saggiate inlaboratorio possono dunque rappresentare unpunto di partenza per prove di macerazionesu scala più ampia.

BIBLIOGRAFIADi Candilo, M., P. Ranalli, C. Bozzi, B. Focher e

G. Mastromei, 2000. Preliminary results of testsfacing with the controlled retting of hemp.Industrial Crops and Products 11, 197-203.

Donaghy, J.A., P.N. Levett & R.W. Haylock,1990. Changes in microbial populationsduring anaerobic flax retting. J. Appl.Microbiol 69, 634-641.


Hugouvieux, N., G. Condemine, W. Nasser & S.Reverchon, 1996. Regulation of pectinolysisin Erwinia chrysanthemy. Annu. Rev.Microbiol 50, 213-257.

Keis, S., Bennett, C. F., Ward, V. K. & Jones, D.T, 1995. Taxonomy and phylogeny ofindustrial solvent-producing Clostridia. Int JSyst Bacteriol 45, 693-705.

Mastromei G., Perito B., Tamburini E., PolsinelliM., 2001. Selezione e caratterizzazione diceppi batterici per il miglioramento del

processo di macerazione della canapa.Industria della carta 3, 119-123.

Miller, G.L, 1959. Use of dinitrosalicylic acidreagent for determination of reducing sugar.Anal. Chem 31, 426-428.

Tamburini, E., S. Daly, U. Steiner, C. Vandini &G. Mastromei, 2001. Clostridium felsineumand Clostridium acetobutylicum are twodistinct species phylogenetically closelyrelated. Int J Syst Evol Microbiol 51,963-966.

Vaneechoutte, M., R. Rossau, P. De Vos, M.Gillis, D. Janssens, N. Paepe, A. De Rouck, T.Fiers, G. Claeys, & K. Kerster, 1992. Rapididentification of bacteria of theComamonadaceae with amplified ribosomalDNA-restriction analysis (ARDRA). FEMSMicrobiol. Lett. 93, 227-234.

Zhang, J.,G. Henriksson & G. Johansson, 2000.Polygalacturonase is the key component inenzymatic retting of flax. J. Biotechnology81, 85-89.


RIASSUNTOL’effetto delle acque di macerazione della canapa sulla microflora del suolo e sulle piante di parcel-le sperimentali coltivate a grano è stato indagato mediante analisi molecolari ed agronomiche, pervalutarne lo smaltimento eco-compatibile negli agroecosistemi.L’analisi molecolare indica che immediatamente dopo lo spargimento vi è una modesta modifica-zione della microflora, successivamente sovrastata dalla stagionalità. Inoltre, se da un lato non siriscontrano sostanziali differenze nella ricchezza delle specie, dall’altro si verifica un effetto piùmarcato sulla ricchezza relativa delle specie presenti, indicando una possibile azione a livello dellafunzionalità della comunità eubatterica tellurica.I dati biometrici non indicano un’influenza delle acque sui caratteri fenotipici e produttivi dellapianta.

Parole chiave: macerazione, acque reflue, canapa, eubatteri, rDNA, batteri ammonio ossidanti.

ABSTRACTEffects of hemp retting water on the composition of soil bacterial community and on wheatyieldThe effect that the hemp retting water has on test plots was evaluated by means of molecular andagronomic analyses. The purpose was to consider the possibility of ecologically compatible disposalof these effluents in agricultural ecosystems, in the event of a revival of industrial hemp cultivation.Plots of wheat received 3 doses (0, 80 and 160 m3 ha-1 in 2000 and double doses in 2001) of theretting water. During the cultivation cycle, soil samples from the 0-20 cm layer were collected andanalyzed molecularly (DNA extraction, DGGE analysis, phylogenetic analysis of patterns andspecific detection by hybridization) for the presence of eubacterial and autotrophic ammonia oxidizingcommunities. The agronomic analyses examined the biometric and productive characteristics atharvesting: plant density and height, the number of kernels per spike, seed weight, and grainproduction.Molecular analysis showed that a slight modification in the microflora occurred as soon as thewater was spread. During the vegetative cycle this fluctuation of the microflora disappeared andthe DGGE profiles of different trials were not very different in May and July both in 2000 and2001, indicating a major seasonal influence. Moreover, none of the main bands of the DGGEprofiles of the hemp retting water spread were retrieved in the soil profiles, even immediately afterspreading. The UPGMA analysis of the profiles, however, showed a more general effect on theevenness than on the richness of the soil’s eubacterial population, probably related to some shifts inthe functional diversity of this soil community, due to the input of particular organic substancespresent in retting water. The DGGE investigation of the ammonia oxidizing bacterial communityindicated that Nitrosospira was the most represented genus in soil.The biometric and productive data do not indicate that the water affected the plants’ phenotypic andproductive characteristics.

Key words: retting, soil bacterial, rDNA, DGGE, UPGMA, ammonia oxidizers, wheat production.

Effetto dello spargimento dei reflui della macerazione della canapa sulla comunitàbatterica del suolo e la produzione del grano

M. Castaldini, A. Fabiani, F. Santomassimo, S. Landi, D. Lami, M. Di Candilo1, N. MiclausIstituto Sperimentale per lo Studio e la Difesa del Suolo P.za D’Azeglio 30, Firenze1 Istituto Sperimentale per le Colture Industriali Via Corticella 133, Bologna

Autore corrispondente: Miclaus N.Istituto Sperimentale per lo Studio e la Difesadel Suolo, Piazza M. D’Azeglio, 30 - 50121Firenze, Italia - Tel. (055) 2491249 - Fax (055)241485.Lavoro svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

INTRODUZIONEIn questi ultimi anni si è assistito ad un

rinnovato e crescente interesse per la colti-vazione della canapa. Di conseguenza, an-che lo smaltimento delle acque, derivanti dalprocesso microbiologico che separa le fibredagli steli e ne garantisce la migliore qualità aifini tessili (Di Candilo et al., 2000), necessita

di valutazione dell’impatto ambientale. Leacque residue della macerazione potrebberoessere sparse sui suoli agricoli immediata-mente o dopo un periodo di lagunaggio,come accade per gli effluenti della produ-zione dell’olio d’oliva.

Scarsi sono i dati disponibili riguardo aglieffetti che le acque di macerazione della ca-napa possono produrre sulle piante e sullecomunità batteriche del suolo e sui loro mec-canismi di resilienza, i quali a vari livelliagiscono da tampone nei confronti dei di-versi input che raggiungono gli agro-ecosistemi. Dati analoghi, relativi allamacerazione del lino, indicano che le acquedi macerazione contengono una varia

microflora batterica che si sviluppa natural-mente e i cui principali generi sonoClostridium, Achromobacter, Pseudomonas,Bacillus, Cellulomonas, Lactobacillus eFlavobacterium. Questi batteri agiscono siaattraverso un’azione pectinolitica sia contri-buendo alla formazione di vari acidi organi-ci quali l’acido acetico, propionico, lattico ebutirrico, che abbassano il pH delle acque(Donaghy et al., 1990).

Per valutare, su parcelle coltivate a gra-no, l’effetto dello spargimento delle acquedi macerazione, lagunate per sei mesi nelprimo anno e sparse immediatamente dopola macerazione il secondo anno, sono stateutilizzate da un lato le tecniche molecolaribasate sugli acidi nucleici per quanto riguar-da il monitoraggio delle comunità batterichee dall’altro la valutazione delle caratteristi-che biometriche e dei dati produttivi per de-terminare l’effetto sulla coltivazione.

Le metodiche molecolari adottate preve-devano l’estrazione diretta del DNA dal suo-lo e la successiva amplificazione selettivadel 16S rDNA, molecola ampiamente uti-lizzata per lo studio delle comunità battericheambientali (Amann et al., 1995; Tiedje et al.,1999; van Elsas et al., 1998), perché con-sente uno studio svincolato dalla necessitàdi coltivazione dei batteri ed è per questo ingrado di prendere in considerazione un piùampio numero di specie batteriche. In parti-colare, l’analisi DGGE (Denaturing GradientGel Electrophoresis) (Muyzer et al., 1998)eseguita sulla regione V6-V8 del 16S rDNAeubatterico fornisce profili elettroforetici chesono da intendere come una vera e propriaimpronta molecolare della comunitàeubatterica totale presente nel suolo, comepure di specifiche comunità di particolareinteresse ecologico. L’analisi statisticaUPGMA (Unweighted Pair Grouping withMathematical Averages) dei profili consen-te, successivamente, di mettere in evidenzale variazioni a carico del numero di specie(richness) e della distribuzione relativa del-le specie presenti (evenness).

MATERIALI E METODICampionamenti. La prova sperimentale

è stata condotta ad Anzola (Bologna) pressol’azienda Cà Rossa dell’I.S.C.I. su un suoloclassificato come typic Udifluvent (SoilSurvey Staff, 1996) caratterizzato da un cli-ma temperato e da precipitazioni di 618 mmannui (media ventennale). La prova consi-steva di parcelle coltivate a grano (cv. Serio),irrigate con tre differenti volumi di acque di


macerazione (C: 0, D1: 80 e D2 160 m3 ha-1

nell’anno 2000 e volumi doppi nell’anno2001); è stato adottato un modello a blocchirandomizzati con quattro ripetizioni su par-celle di 25 m2. Le acque sono state distribu-ite a marzo nel 2000 e ad aprile e ottobre nel2001. Esse provengono dalla macerazioneper sette giorni di 2.5 q di steli in un bacinocontenente 9 m3 di acqua. La composizionedelle acque sparse nel 2000 è mostrata nellatabella 1. Le pratiche agricole prevedevanonel 2000 la fertilizzazione minerale con 160kg ha-1 di P2O5 più 100 kg ha-1 di N in formaammoniacale e 78 kg ha-1 di N comeNH4NO3 rispettivamente all’impianto e du-rante il ciclo di coltivazione; nel 2001 la fer-tilizzazione minerale con 400 kg ha-1 di

Ca(H2PO4)2·H2O (perfosfato triplo) all’ara-tura più 130 kg ha-1 di N come NH4NO3 indue interventi in copertura. Il trattamento conerbicidi è stato eseguito nel 2000 applican-do 5 l ha-1 di INEX (pendimethalin + linuron)prima della semina e 3 l ha-1 di ARIANE(fluroxipir, clopiralid e MCPA) dopol’accestimento, nel 2001 applicando sola-mente INEX in pre-emergenza.

I campioni di suolo sono stati raccolti neimesi di febbraio, marzo, maggio e luglio nel2000 e nei mesi di marzo, maggio, luglio,ottobre e novembre nel 2001 ad una profon-dità di 15-20 cm. La composizione del suo-lo è mostrata nella tabella 2. Il suolo è statovagliato a 2 mm e conservato al buio a -20° Cfino al momento dell’analisi.

Analisi molecolari. Estrazione del DNA.Il DNA è stato estratto direttamente utiliz-zando il FastDNA Spin kit per il suolo(QBIOGENE).

Amplificazione dell’rDNA eubatterico.L’rDNA 16S per gli esperimenti diibridazione è stato ottenuto amplificando intriplo il DNA direttamente estratto dal suolomediante i primer eubatterici universali p0f/p6r (Lane, 1991) nelle condizioni descritteda (Castaldini et al. 1998a). Il 16S rDNAper l’analisi DGGE della regione V6-V8 èstato amplificato in triplo con i primer e nel-le condizioni descritte da (Felske et al.,1998a). I tre amplificati sono stati riuniti inun unico pool per l’analisi DGGE.

Amplificazione dell’rDNA dei batteri

ammonio ossidanti autotrofi. Il 16S rDNAper l’analisi DGGE è stato amplificato intriplo con i primer e nelle condizioni descritteda (Kowalchuk et al, 1997).

Analisi DGGE della comunità eubattericae ammonio ossidante autotrofa. L’analisidella regione V6-V8 per gli eubatteri è statasvolta utilizzando il BIORAD D-genesystem su gel di poliacrilammide al 6%(acrilammide/bis 37.5:1) con urea 7M eformammide 40% come denaturanti ed ungradiente da 42 al 58%. Il gel è stato fattocorrere in 1 x TAE a 75 V per 16 ore allatemperatura di 60° C e colorato con SYBR®

Green I.L’analisi DGGE del 16S degli ammonio

ossidanti è stata svolta su gel dipoliacrilammide al 8% (acrilammide/bis37.5:1) con urea 7M e formammide 40%come denaturanti ed un gradiente da 46 al54%. Il gel è stato fatto correre in 0.5 x TAEa 75 V per 17 ore alla temperatura di 55° C.e colorato con SYBR® Green I.

Ibridazione mediante Slot-blot del rDNA.È stata utilizzata una sonda generale per glieubatteri marcata con digoxigenina nellecondizioni di ibridazione descritte da (Manzet al., 1992). La densità ottica riportata neigrafici è stata valutata con il sistemaBioImage nel 2000 e con il Quantity OneSoftware (BIORAD) nel 2001.

Dendogrammi di similarità dei patternDGGE. È stato utilizzato il Dice coefficientvalutando la posizione delle bande con e

Tabella 1 - Composizione delle acque dimacerazione (anno 2000).Table 1 - Hemp retting water composition (year2000).

Figura 1 - Analisi DGGE della regione V6-V8del 16S rDNA della comunità batterica delsuolo e delle acque di macerazione deicampioni raccolti nel 2000. 1→3: C, D1, D2suolo campionato in febbraio; 4→6: C, D1, D2in marzo; 7→9: C, D1, D2 suolo campionato inmaggio; 10→12: C, D1, D2 suolo campionatoin luglio; I acque raccolte nel 1999; II acqueraccolte nel 2000.Figure 1 - DGGE analysis of 16S rDNA V6-V8region of soil and hemp retting water bacterialcommunity. 1→3: C, D1, D2 soil sampled inFebruary 2000; 4→6: C, D1, D2 soil sampledin March 2000; 7→9: C, D1, D2 soil sampledin May 2000; 10→12: C, D1, D2 soil sampledin July 2000; I hemp retting water collected in1999; II hemp retting water collected in 2000.

Figura 2 - Dendrogrammi derivanti dai profili dell’analisi DGGE dei campioni di suolo raccolti nel2000. La similarità dei profili è stata calcolata utilizzando il Dice Coefficient e raggruppando i dati conl’analisi UPGMA escludendo (A) o considerando l’intensità delle bande (B). 1→3: C, D1, D2 suolocampionato in febbraio; 4→6: C, D1, D2 in marzo; 7→9: C, D1, D2 suolo campionato in maggio;10→12: C, D1, D2 suolo campionato in luglio.Figure 2 - Dendrogram structures of DGGE pattern comparisons. Through the use of DiversityDatabase Software, the similarity of patterns was calculated using the Dice coefficient without (A) andwith (B) weighting of band intensities. Unweighted Pair Grouping with Mathematical Average wasused for clustering. 1→3: C, D1, D2 soil sampled in February 2000; 4→6: C, D1, D2 soil sampled inMarch 2000; 7→9: C, D1, D2 soil sampled in May 2000; 10→12: C, D1, D2 soil sampled in July2000.

Composizione delle acque di macerazione

Azoto come N 23.8 mg l-1

Sostanza organica 2150 mg l-1

Fosforo come P 6.91 mg l-1

Potassio come K 118 mg l-1

Cloro come Cl 64.0 mg l-1


Figura 4 - Analisi DGGE della regione V6-V8del 16S rDNA della comunità batterica del suoloe delle acque di macerazione dei campioniraccolti nel 2001. 1→3: C, D1, D2 suolocampionato in marzo; 4→6: C, D1, D2 inmaggio; 7→9: C, D1, D2 suolo campionato inluglio; 10→12: C, D1, D2 suolo campionato inottobre; 13→15: C, D1, D2 suolo campionato innovembre; I acque raccolte a luglio; II acqueraccolte ad ottobre.Figure 4 - DGGE analysis of 16S rDNA V6-V8region of soil and hemp retting water bacterialcommunity. 1→3: C, D1, D2 soil sampled inMarch 2001; 4→6: C, D1, D2 soil sampled inMay 2001; 7→9: C, D1, D2 soil sampled in July2001; 10→12: C, D1, D2 soil sampled inOctober 2001; 13→15: C, D1, D2 soil sampledin November 2001; I Hemp retting watercollected in July 2001; II hemp retting watercollected in October 2001.

senza la pesatura dell’intensità delle stessee elaborando i dati in cluster con UPGMAsecondo il Diversity Database Software(BIORAD).

Determinazioni biometriche e produttivedelle piante. Si sono determinate le seguen-ti caratteristiche biometriche e produttive al-l’epoca della raccolta (luglio 2000 e 2001):densità delle piante per m2, altezza delle pian-te (media di 100 piante parcella-1), numerodi cariossidi per spiga (media di cento spi-ghe per parcella), peso di 1000 semi e pro-duzione di granella ha-1.

RISULTATI E DISCUSSIONE

Analisi molecolare. I anno. Lo studio del-la comunità eubatterica del suolo mediantel’analisi DGGE della regione V6-V8 del 16SrDNA non ha mostrato sostanziali variazio-ni nella struttura complessiva dellamicroflora per effetto dello spargimento delleacque di macerazione (Fig. 1). Solo imme-diatamente dopo lo spargimento sievidenziano alcune bande caratteristiche, chescompaiono successivamente, indicando unamodificazione momentanea della comunitàindotta dal trattamento. Inoltre, anche lastagionalità influisce sulla comunità, special-

Tabella 2 - Composizione del suolo.Table 2 - Soil composition.

Figure 3 - Valori di densità ottica dei segnali di ibridazione del 16S rDNA amplificato della comunitàeubatterica del suolo del 2000 con la sonda universale per gli eubatteri, Eub 338.Figure 3 - Optical density values of 16S rDNA of 2000 soil bacterial community hybridization witheubacterial specific probe Eub 338.

0

0,15

0,3

0,45

Febbraio Marzo Maggio Luglio

OD

Controllo Dose 1 Dose 2

mente a livello della distribuzione relativadelle singole specie (evenness), perché si ri-scontra una diversa intensità delle bande pre-senti sia nelle parcelle trattate sia nel con-trollo. L’analisi filogenetica dei profili otte-nuti basata solo sul n° di bande (richness),indica una sostanziale omogeneità dei cam-pioni (Fig. 2A); infatti il valore 0.90 comeindice di similarità determina i due raggrup-pamenti principali dei campioni. È da nota-re l’alto grado di similarità (95-97%) delleparcelle di Febbraio prima del trattamento edel controllo di Marzo (rispettivamente cam-

Figura 5 - Dendrogrammi derivanti dai profili dell’analisi DGGE dei campioni di suolo raccolti nel2001. La similarità dei profili è stata calcolata utilizzando il Dice Coefficient e raggruppando i dati conl’analisi UPGMA escludendo (A) o considerando l’intensità delle bande (B). 1→3: C, D1, D2 suolocampionato in marzo; 4→6: C, D1, D2 in maggio; 7→9: C, D1, D2 suolo campionato in luglio;10→12: C, D1, D2 suolo campionato in ottobre; 13→15: C, D1, D2 suolo campionato in novembre.Figure 5 - Dendrogram structures of DGGE patterns comparisons. Through the use of DiversityDatabase Software, the similarity of patterns was calculated using the Dice coefficient without (A) andwith (B) weighting of band intensities. Unweighted Pair Grouping with Mathematical Average wasused for clustering. 1→3: C, D1, D2 soil sampled in March 2001; 4→6: C, D1, D2 soil sampled inMay 2001; 7→9: C, D1, D2 soil sampled in July 2001; 10→12: C, D1, D2 soil sampled in October2001; 13→15: C, D1, D2 soil sampled in November 2001.

Composizione del Suolo

Sabbia 23 %Limo 44 %Argilla 33 %Sostanza organica 1.60 %Azoto come N 1.2 %Ca CO3 15.0 %PH 7.95

A B


II anno. L’analisi DGGE della regioneV6-V8 dell’rDNA non mette in evidenza dif-ferenze tra le varie parcelle per quanto ri-guarda il numero delle specie presenti(Fig. 4). Il grado di diversità tra le parcellebasato sull’analisi UPGMA (Fig. 5A) indi-ca in questo caso un certo effetto dellastagionalità e delle lavorazioni di prepara-zione per le colture successive, con i cam-pioni di ottobre e novembre raggruppati traloro rispetto agli altri (90% di similitudinetra i campioni 10-15 e gli altri). L’analisiUPGMA comprendente anche l’intensitàdelle bande, mette in luce anche nel secon-do anno un minor grado di similarità tra ivari campioni (Fig. 5B), e una certa partico-larità di quelli che hanno ricevuto una dosedoppia (n° 6 e 9) che per il 2001 è stata paria 4 volte la dose iniziale unitaria; ciò indicaprobabilmente un effetto soglia della doseda poter spargere. Le acque di macerazione,d’altro canto, presentano pattern molto di-versi in relazione alla durata di stoccaggio,e comunque entrambe hanno profili di ban-de diversi rispetto a quelli del suolo, e nonsembrano in grado di modificarne la comu-nità eubatterica in maniera diretta.

L’ibridazione con la sonda per gli eubatteri(Fig. 6) non mette in evidenza una definitaazione delle acque sulla microflora nel suocomplesso, indicando che le modificazionia carico delle singole popolazioni manten-gono costante il numero complessivo dellamicroflora eubatterica.

Per quanto riguarda la popolazione am-monio ossidante autotrofa, lo studio effet-tuato il II anno con la tecnica DGGE (Fig. 7)non indica differenze significative nella co-munità in seguito alla somministrazione delleacque; anche con questa tecnica emerge chia-ramente che il genere più rappresentato nelsuolo è Nitrosospira, e nemmeno l’apportodi ammonio ossidanti diversi, presenti nelleacque, riesce ad influenzarne la presenza.

Dati biometrici e produttivi. Le caratte-ristiche biometriche e produttive della col-tura, indicate nelle tabelle 3 e 4, non mo-strano differenze significative per effettodello spargimento delle acque (P≤0.05) (testdi Duncan) per i singoli anni considerati.

La variazione di produzione tra i due anni(circa 20 q ha-1) è al momento imputabileagli effetti dell’andamento climatico del2001, come evidenziato dalla generale di-minuzione della produzione nelle zone cir-costanti.

CONCLUSIONIDalla analisi DGGE e la successiva ela-

borazione UPGMA emerge che, dopo lospargimento delle acque di macerazione del-la canapa sul suolo, avvengono dellemodificazioni a carico della comunitàeubatterica del suolo che si possono defini-re temporanee e che riguardano non tanto ilnumero delle specie maggiormente presen-ti, quanto la loro distribuzione relativa. D’al-

Tabella 3 - Dati biometrici e produttivi della coltivazione di grano (anno 2000). I valori della stessacolonna contrassegnati dalla stessa lettera non presentano si differenziano significativamente perP≤0.05 (test di Duncan).Table 3 - Wheat biometric and production data (year 2000). Means with the same letters are notsignificantly different P≤0.05 (Duncan test).

Tabella 4 - Dati biometrici e produttivi della coltivazione di grano (anno 2001). I valori della stessacolonna contrassegnati dalla stessa lettera non presentano si differenziano significativamente perP≤0.05 (test di Duncan).Table 4 - Wheat biometric and production data (year 2001). Means with the same letters are notsignificantly different P≤0.05 (Duncan test).

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Marzo Maggio Luglio Ottobre Novembre

OD

Controllo Dose 1 Dose 2

Figura 6 - Valori di densità ottica dei segnali di ibridazione del 16S rDNA amplificato della comunitàeubatterica del suolo del 2001 con la sonda universale per gli eubatteri Eub 338.Figure 6 - Optical density values of 16S rDNA of 2001 soil bacterial community hybridization witheubacterial specific probe Eub 338.

pioni 1, 2, 3 e 4), parcelle non trattate con leacque e sostanzialmente omogenee rispettoall’epoca di campionamento. Anche il livel-lo di dose sparsa non sembra incidere inmaniera marcata sulla biodiversitàeubatterica (94% di similarità dei campioni5 e 6 con quelli precedenti). Verosimilmen-te, proprio la stagionalità incide in manierapiù netta per le parcelle soggette a spargi-mento (87-90% di similarità tra il gruppo dicampioni dal n° 8 al 12 con i 7 precedenti),mentre per il controllo non è possibile ri-condurre ad una ipotesi definita l’andamen-to dei pattern. Il dendrogramma compren-

dente anche l’intensità delle singole bande(Fig. 2B) indica un minor grado di similaritàtra i vari campioni, specialmente per le tesitrattate con la dose doppia rispetto alla dosesingola e al controllo.

Le possibili variazioni indotte dallo spar-gimento delle acque sulla microfloraeubatterica sono state indagate con la sondauniversale Eub 338 specifica per glieubatteri. La sonda non ha indicato una va-riazione della microflora immediatamentedopo il trattamento, mentre un possibile ef-fetto delle acque sembra emergere dai datidel campionamento di maggio (Fig. 3).

TrattamentiAnno 2000

Piante m-2

(n°)Altezzapiante(cm)

Peso di103 semi

(g)

Cariossidiper spiga

(n°)

Produzionedi granella

(t ha-1)

Controllo

Dose 1

Dose 2

752 a

758 a

755 a

63.9 a

65.0 a

66.3 a

40.0 a

39.0 a

40.2 a

32.4 a

33.1 a

32.6 a

6.51 a

6.56 a

6.57 a

Altezza Peso di Cariossidi Produzionepiante 103 semi per spiga di granella

Trattamentianno 2001

Piante m-2

(n°)(cm) (g) (n°) (t ha-1)

Controllo

Dose 1

Dose 2

669 a

683 a

607 a

65.8 a

63.3 a

68.6 a

38.4 a

41.8 a

37.9 a

28.9 a

26.9 a

30.1 a

4.3 a

4.6 a

4.6 a


tronde, è possibile che variazioni nel nume-ro delle specie della comunità batterica, nel-l’ambito dei suoli trattati, siano a carico del-le popolazioni meno rappresentate, che per-tanto potrebbero essere penalizzate nel pro-cesso di amplificazione di una miscela mol-to eterogenea di DNA quale quella estrattadal suolo (Felske et al.,1998b).

Anche le variazioni a carico dellamicroflora messe in luce con la sonda gene-rale per gli eubatteri non sembrano in corre-lazione con la dose specifica somministrata,e sono più spiegabili come risposta ai fattoriclimatici e stagionali. La popolazione am-monio ossidante autotrofa, presa in esamecome importante indicatore ambientale(Ceccherini et al., 1998) non è influenzatanella sua composizione dal refluo versato.

Infine anche i parametri morfo-biometricie produttivi presi in considerazione mostra-no un andamento legato verosimilmente al-l’andamento climatico e/o agli interventi diconduzione. A tal proposito, l’ipotesi chel’apporto delle acque, dato il loro modestocontenuto di carbonio organico, potesse svol-

gere una azione positiva sulla produzioneincrementando la dose sparsa (Castaldini etal., 2002) non sembra suffragato dai datiproduttivi del 2° anno.

BIBLIOGRAFIAAmann R.I., Ludwig W., Schleifer K.H., 1995.

Phylogenetic identification and in situdetection of individual microbial cellswithout cultivation. Microbiol. Rev. 59, 143-169.

Campbell K.D., East A.K., Thompson D.E.,Collins M.D., 1993. Studies on the largesubunit ribosomal RNA genes and intergenicspacer regions of non-proteolytic Clostridiumbotulinum types B, E and F. Res. Microbiol.144, 171-180.

Castaldini M., Ceccherini M.T., Bazzicalupo M.and Miclaus N., 1998. Direct molecularfingerprinting of soil bacterial communities indifferent Italian soils. In: Atti del Convegno:Joint Meeting WG of Cost Action831”Biotechnology of Soil: Monitoring,Conservation and Remediation”, Roma 10-11Decembre 1998, pp. 186-193.

Castaldini M., Fabiani A., Santomassimo F., DiCandilo M. and Miclaus N., 2002. Effects of

Figura 7 - Analisi DGGE del 16S rDNA della comunità batterica ammonio ossidante autotrofa delsuolo e delle acque di macerazione dei campioni raccolti nel 2001. 1→3: C, D1, D2 suolo campionatoin marzo; 4→6: C, D1, D2 in maggio; 7→9: C, D1, D2 suolo campionato in luglio; 10→12: C, D1, D2suolo campionato in ottobre; 13→15: C, D1, D2 suolo campionato in novembre; I acque raccolte aluglio; II acque raccolte ad ottobre; Nm: Nitrosomonas europaea; Nl: Nitrosospira multiformis.Figure 7 - DGGE analysis of 16S rDNA of soil and hemp retting water ammonia oxidizers bacterialcommunity. 1→3: C, D1, D2 soil sampled in March 2001; 4→6: C, D1, D2 soil sampled in May 2001;7→9: C, D1, D2 soil sampled in July 2001; 10→12: C, D1, D2 soil sampled in October 2001; 13→15:C, D1, D2 soil sampled in November 2001; I hemp retting water collected in July 2001; II hemp rettingwater collected in October 2001; Nm: Nitrosomonas europaea; Nl: Nitrosospira multiformis.

hemp retting water on the composition of soilbacterial community and on wheat yield. Ital.Journal Agron. In press.

Ceccherini M.T., Castaldini M., Piovanelli C.,Hastings R.C., McCarthy A.J., BazzicalupoM., Miclaus N., 1998. Effects of swinemanure fertilization on autotrophic ammoniaoxidizing bacteria in soil. Appl. Soil Ecol. 7,149-157.

Di Candilo M., Ranalli P., Bozzi C., Focher B.,Mastromei G., 2000. Preliminary results oftests facing with the controlled retting ofhemp. Ind. Crops and Prod. 11, 197-203.

Donaghy J.A., Levett P.A., Haylock R.W., 1990.Changes in microbial populations duringanaerobic flax retting. Journal of AppliedBacteriology 69, 634-641.

Felske A., Wolterink A., Van Lis R., AkkermansA.D.L, 1998a. Phylogeny of the mainbacterial 16S rRNA sequences in Drentse Agrassland soils (The Netherlands). Appl.Environ. Microbiol., 64 : 871-879.

Felske A. and Akkermans A.D.L., 1998b.Spatial homogeneity of abundant bacterial16S rRNA molecules in grassland soils.Microb. Ecol. 36, 31-36.

Kowalchuk G.A., Stephen J.R., De Boer W.,Prosser J.I., Embley T.M. and WoldendorpJ.W., 1997. Analysis of ammonia-oxidizingbacteria of the ² subdivision of the classProteobacteria in coastal sand dunes byDenaturino gradient gel electrophoresis andsequencing of the PCR-amplified 16Sribosomal DNA fragments. Appl. Environ.Microbiol. 63, 1489-1497.

Lane D.J., 1991. 16S/23S rRNA sequencing. In:Stackebrandt E. and Goodfellow M. (ed.).Nucleic acid techniques in bacterialsystematics. John Wiley & Sons, Chicester,pp. 115-175.

Manz W., Amann r., Ludwig W., Wagner M.,Schleifer K.H., 1992. Phylogeneticoligonucleotide probes for the majorsubclasses of proteobacteria: problems andsolutions. Syst. Appl. Microbiol. 15, 593-600.

Muyzer G., Brinkoff T., Nübel U., SantegoedsC., Schäfer H. and Wawer C., 1998.Denaturing gradient gel electrophoresis ofPCR-amplified 16S rDNA - A new molecularapproach to analyse the genetic diversity ofmixed microbial communities. In: AkkermansA.D.L., van Elsas J.D. and de Bruijn F.J.(eds). Molecular Microbial Ecology Manual.Academic Publishers, Kluwer, pp. 1-27.

Tiedje J. M., Asuming-Brempong S., NüsslleinK., Marsh T.L., Flynn S.J., 1999. Opening theblack box of soil microbial diversity. Appl.Soil Ecol. 13, 109-122.

van Elsas J.D., Duarte G.F., Rosado A.S., SmallaK., 1998. Microbiological and molecularbiological methods for monitoring microbialinoculants and their effects in the soilenvironment. J. Microbiol. Meth. 32, 133-154.


RIASSUNTOSu due varietà di canapa destinate al settore tessile, Carmagnola (dioica), tradizionale cultivaritaliana da fibra e Fedora (monoica), di origine francese, è stato condotto uno studio istologico estrutturale delle fibre, rispettivamente contenute nel fusto integro e nello stigliato. L’analisi isto-anatomica ha consentito una precisa caratterizzazione delle due varietà relativamente alle dimen-sioni dei fascetti di fibre primarie, al gradiente di maturazione delle stesse lungo il fusto, alla produ-zione di fibre secondarie. Comparativamente, nella cv Carmagnola i fascetti appaiono meglio indi-viduati, a contorno più regolare e significativamente più sottili in ogni segmento di fusto considera-to; a parità di età delle piante e di distanza dalla base, in questa stessa cultivar la maturazione dellefibre risulta più omogenea e la quantità di fibre secondarie è globalmente inferiore. L’analisicomposizionale e strutturale ha mostrato contenuto di lignina analogo nelle due varietà e una strut-tura meno ordinata della cellulosa nella varietà Fedora.

Parole chiave: Cannabis sativa L., cv Carmagnola, cv Fedora, fibra tessile, analisi istologica, cellulosa,analisi composizionale, analisi NMR.

ABSTRACTStructural and histological characterisation of hemp (Cannabis sativa L.) fibersHisto-anatomical, compositional and solid-state NMR analysis were carried out on primary bastfibres of dioecious hemp variety Carmagnola and monoecious Fedora one, to comparatively definethe main quality traits related to their textile use. Field grown plants in the vegetative stage wereharvested at week 14 after sowing. The plant density was approximately 120 plants m-2. The plantheight averaged 230 cm in cv Carmagnola and 165 cm in cv Fedora. Microscopical observationsand image analysis were carried out on stem cross-sections at 50, 100 and 150 cm above ground.Compositional and structural analysis were performed in toto on primary fibres manually extractedfrom stem segments up to 150 cm above ground. The two cultivars showed significant differencesin the size of fibre bundles, in fibre ripeness degree and in the proportion of secondary fibres inevery stem segment examined. In cv Fedora the primary fibre bundles appeared consistent, irregularlydefined and frequently interconnected, whereas in cv Carmagnola they were thinner and regularlyspaced. The fibre maturity index, defined by cell-wall/cell-lumen ratio (P/L), was high in cv Fedoraup to 100 cm above ground and very low in the upper third of the stem. The fibre ripeness degree incv Carmagnola was lower than in cv Fedora up to 100 cm height; nevertheless, the primary fibresappeared well differentiated up to 150 cm above ground, with constant values of maturity index.Differences in secondary fibre production were also observed, related to the different growth patternof the two cultivars. The proportion of secondary fibres in stem cross-sections at 50 cm aboveground averaged 25% of total bast area in cv Carmagnola and 28% in cv Fedora plants; at 100 cmsecondary bast fibres were observed only in cv Fedora. On the whole, histo-anatomical conditionsconsistent with textile uses were observed up to 150 cm above ground in cv Carmagnola and up to100 cm in cv Fedora, at parity of plant age. Chemical composition of primary fibres was substantiallysimilar, the only significant difference being the higher amount of extractive components recordedin cv Fedora. On the other hand, the NMR spectra pointed out a fairly lower intensity signal oflignin in cv Fedora, together with a partial reduction in the pentosane signals. Moreover, the NMRspectrum recorded for cv Carmagnola fibres showed the cellulose profile typically found in primaryfibres of herbaceous plants, with a C-4 related crystallinity degree near to 50%. In the cv FedoraNMR spectrum, the band width of the C-4 and C-6 peaks prevents the determination of the crystallinephase, due to the greater amount of more disordered cellulose.

Key words: Cannabis sativa L., cv Carmagnola, cv Fedora, fiber hemp, histology, cellulose, fibrecomposition, NMR analysis.

Caratterizzazione strutturale e istologica di fibre di canapa (Cannabis sativa L.)

P. Medeghini Bonatti1, B. Focher, C. Grippo, C. Ferrari1, G. PellacaniUniversità degli Studi di Modena e Reggio EmiliaDipartimento di Ingegneria dei Materiali e dell’Ambiente, Via Vignolese 905/C - 41100 Modena1 Dipartimento Interdisciplinare di Scienze Agrarie, Via J. Kennedy 17- 42100 Reggio Emilia

Autore corrispondente: Medeghini Bonatti P.Dipartimento di Scienze Agrarie – Universitàdegli Studi di Modena e Reggio Emilia,Via Kennedy 17, 42100 Reggio Emilia, ItaliaTel. (0522) 383232 - Fax (0522) 304217E-mail: [email protected] svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

INTRODUZIONEL’impiego di colture agricole per usi in-

dustriali si pone come strategia didiversificazione produttiva in una situazio-ne prospettica caratterizzata dalla riduzionedelle risorse finanziarie disponibili per ilsostegno dell’agricoltura e dall’imponentedisavanzo della bilancia commerciale dellematerie prime fibrose della maggior parte dei

paesi dell’UE. Non è tuttavia sufficiente pro-durre materiale fibroso in quantità industrialiper essere certi dell’accettazione del merca-to; impatto ambientale e qualità sono i fatto-ri che condizionano l’impiego di qualsiasimateria prima.

Definire la qualità di una fibra cellulosicavegetale in termini del tutto oggettivi è uncompito estremamente arduo sia per la va-riabilità intrinseca dei prodotti naturali siaper la molteplicità dei settori d’impiego. Inlinea di principio, al momento dell’acquistoi parametri di riferimento del prezzo sono: ilcontenuto di fibra lunga nello stelo, la resi-stenza dei fascetti fibrosi, la finezza dellafibra tecnologica. Detti parametri sono ge-neralmente valutati manualmente dall’acqui-rente al momento stesso dell’acquisto e, solonei casi dubbi, confermati in laboratorio supiccolissime campionature. Il passaggio dacriteri soggettivi a criteri oggettivi basati suparametri morfologici e strutturali richiedein ogni caso un approfondimento della co-noscenza della materia prima fibrosa.

Vari caratteri isto-anatomici del fusto dicanapa sono correlabili a caratteristiche tec-nologiche delle fibre quali elasticità, resisten-za e finezza (Sankari, 2000). Ai fini delladestinazione d’uso e della lavorazione, puòrivestire notevole interesse definire sia laconsistenza dei singoli fascetti, cioè il nu-mero di fibre di cui sono composti, sia laquantità di altri tessuti ad essi associati, chepossono restare a far parte dello stigliatocome impurezze. Un ulteriore elemento si-gnificativo è il grado di maturazione elignificazione della parete delle singole fi-bre, che risulta correlato a vari fattori(Horkay and Bócsa, 1996; Mediavilla,Leupin and Keller, 2001; Keller et al., 2001;Sankari, 2000): sesso della pianta, stadio disviluppo, età del tessuto. Una consistentepresenza di lignina può influire direttamen-te sul grado di rigidità e fragilità della fibra;peraltro, una scarsa lignificazione è propriadi fibre non mature. Infine, è da considerareche l’accrescimento in diametro del fustocomporta, parallelamente alla formazionedella massa legnosa, la produzione di fibrefloematiche secondarie, molto lignificate edi lunghezza e diametro molto ridotti (fibrecorte): un’abbondante presenza di fibre se-condarie nello stigliato incide negativamen-te sulla qualità (Mediavilla, Leupin andKeller, 2001).

Lo scopo della presente ricerca è la carat-terizzazione istologica delle fibre nel fustointegro, unitamente all’analisi composizionale


e strutturale delle componenti polimerichedelle fibre nello stigliato. Questo lavoro ri-porta una prima serie di osservazioni utili adefinire comparativamente due varietà desti-nate al settore tessile: Carmagnola, dioica,tradizionale varietà da fibra italiana, e Fedora,monoica, di origine francese.

MATERIALI E METODICampionamento e conservazione. I

campioni sono stati ottenuti nell’estate 2000da piante cresciute in campo a densità di120 m-2 e distanza tra file di 20 cm. Le con-dizioni colturali hanno previsto conci-mazione azotata e fosfatica in ragione di150 kg ha-1 e nessun trattamento di diserbo.All’epoca del prelievo (inizio luglio, 14 set-timane dalla semina) gli individui presceltiper l’analisi non presentavano segni evidentidi avvio della fioritura, benché la maggiorparte delle piante della cv Fedora avesse rag-giunto questo stadio; l’altezza media era di230 cm per la cv Carmagnola e di 165 cmper la cv Fedora. Segmenti di fusto di trepiante per ogni cultivar, dalla base a 150 cmdi altezza, conservati a –80 °C, sono statidestinati alle analisi composizionali e strut-turali. Per le analisi isto-anatomiche, fram-menti di circa 2 cm di lunghezza sono statiprelevati dalle stesse piante a distanza di 50,100, 150 cm dalla base e opportunamentetrattatati per le osservazioni microscopiche.

Microscopia. I campioni di fusto sono sta-

ti fissati per almeno 24 ore a 4 °C inglutaraldeide 3% (p/v) in tampone fosfato0.1 M, pH 6.8, successivamente disidratatiin alcool e inclusi in istoresina (Technovit7100, Kulze). Sezioni trasversali dello spes-sore di 2-4 µm, ottenute con UltramicrotomoReichert Jung, sono state colorate con blu ditoluidina carbonato, osservate e fotografatead un microscopio ottico Leitz Orthoplan.Su almeno sei sezioni non seriali per ognicampione è stata eseguita l’analisi di imma-gine. Il grado di maturazione delle fibre pri-marie è stato quantificato attraverso la mi-sura, su singole fibre, del rapporto parete/lume cellulare (P/L); la consistenza dei sin-goli fascetti è stata valutata sulla base delnumero di fibre adiacenti, non separate dacellule parenchimatiche.

Isolamento delle fibre. Le fibre tecnolo-giche sono state isolate dallo stelo e pulitemanualmente, quindi separate dai tessuti nonfibrosi tramite un pettine industriale da23 punte pollice-1.

Analisi chimica delle fibre stigliate.Determinazione degli estrattivi. La quan-

tità di estrattivi è stata determinata per estra-zione delle fibre stigliate in miscela dicicloesano/etanolo (2:1), a ricadere per 8 he successivamente con etanolo per 5 h (Tap-pi 264 om-82).

Determinazione della lignina. La frazio-ne di lignina insolubile è stata determinata,secondo la norma Tappi T 222 om-88, perdissoluzione delle componenti polisacca-ridiche in H2SO4 72% (p/p) per 2 h a 25°C esuccessivo trattamento in H2SO4 3% (p/p) aricadere per 4 h. Il residuo insolubile è statolavato con H2O bollente sino a neutralità. La

Tabella 1 - Consistenza dei fascetti di fibre primarie a 100 cm di altezza nel fusto delle cultivarCarmagnola e Fedora, a 14 settimane dalla semina.Table1 - Primary fibre strand consistency in cv Carmagnola and Fedora stems, 100 cm above ground,at week 14 after sowing.

Tabella 2 - Indice di maturazione delle fibreprimarie (P/L) a diverse altezze nel fusto dellecv Carmagnola e Fedora, a 14 settimane dallasemina.Table 2 - Primary fibres maturity index (P/L)along the stem of cv Carmagnola and cvFedora, at week 14 after sowing.

Figura 1 - Porzione di fusto di C. sativa cvCarmagnola in sezione trasversale, a 100 cmdalla base, 14 settimane dopo la semina (x 70).Figure 1 - A cross-section of C. sativa cvCarmagnola stem, 100 cm above ground, atweek 14 after sowing (x 70).

Figura 2 - Sezione trasversale del fusto di C.sativa cv Fedora, a 100 cm dalla base,14 settimane dopo la semina (x 70).Figure 2 - Cross-section of C. sativa cv Fedorastem, 100 cm above ground, at week 14 aftersowing (x 70).

Figura 3 - Particolare di un fascetto di fibreprimarie, a grado di maturazione non omogeneo,nella cv Fedora (x 270).Figure 3 - Detail of a primary bast fibre bundleof cv Fedora, showing maturity gradient offibres (x 270).

n° medio di fibreper fascetto

range

Carmagnola 27.6

costolature 39.6 12 - 66

tra costolature 18.6 11 - 31

Fedora 57.6

costolature 71 30 - 91

tra costolature 46 36 - 63

50 cm 100 cm 150 cm

Carmagnola 0.69 0.56 0.54

Fedora 0.84 0.66 0.22


frazione di lignina solubile è stata determi-nata spettrofotometricamente (205 nm) sul-la frazione solubile in H2SO4.

Determinazione dei pentosani. La deter-minazione dei pentosani è stata condotta se-condo la norma Tappi 223 cm-84, sul distil-lato in HCl 13,15% (p/p) dopo addizione diNaCl (20 g). A 5 ml del distillato sono statiaggiunti 25 ml di reagente orcinolo e 20 mldi etanolo; la determinazione spettrofoto-metrica del contenuto di xilano è stata con-dotta a 630 nm.

Determinazione delle ceneri. La quantitàdi ceneri è stata determinata per calcinazionein muffola a 560 °C (Tappi 211 os-58).

Analisi spettroscopica NMR allo statosolido. Gli spettri CP-MAS 13C-NMR sonostati registrati a temperatura ambiente, a75.4 MHz mediante uno spettrometro per lostato solido Bruker ASX -300, usando un ro-tore (ZrO2) di 7 mm. Il tempo di contatto dicross polarisation (CP) era 1 ms, mentre iltempo di ripetizione e l’impulso 1H90°, ri-spettivamente di 4 s e 3,5 µs. I chemicalshifts erano misurati rispetto alla glicina (ri-ferimento esterno) a 42 ppm dal TMS. Perogni spettro sono state accumulate da 500 a2000 registrazioni (1K data points). La ve-locità di rotazione del rotore era di 4.5 kHz;gli spettri sono stati fasati manualmente.

RISULTATI E DISCUSSIONECaratterizzazione isto-anatomica. Le fi-

bre primarie occupano nel fusto una regionepericiclica che negli stadi inizialidell’ontogenesi, e particolarmente in corri-spondenza delle costolature, diviene

Tabella 3 - Analisi composizionale delle fibre stigliate.Table 3 - Compositional analysis of scutched fibres.

Figura 4 - Composizione percentuale della zonadi fusto esterna al cambio cribro-legnoso, a 50cm dalla base, 14 settimane dopo la semina.Figure 4 - Proportion of primary fibres,secondary fibres and other tissues in the bastzone of stem basal segment of cv Carmagnolaand cv Fedora, at week 14 after sowing.

Figura 5 - Aspetto dei fascetti di fibre primarie a 100 cm di altezza nel fusto della cv Carmagnola (x 150).Figure 5 - Primary bast fibre bundles in the stem of cv Carmagnola, 100 cm above ground (x 150).

Figura 6 - Aspetto dei fascetti di fibre primarie a 100 cm di altezza nel fusto della cv Fedora (x 150).Figure 6 - Primary bast fibre bundles in the stem of cv Fedora, 100 cm above ground (x 150).

Carmagnola(%)

Fedora(%)

Estrattivi 1,8 3,9

Lignina solubile 2,1 2,1

Lignina insolubile 2.3 2.7

Lignina totale 4,4 4,8

Pentosani 8,0 7,9

Ceneri 4,9 4,4

Cellulosa (*)

(*) Determinata come differenza 80,9 79,1


pluristratificata. La distribuzione in fascettiseparati (Figg. 1, 2) evidenzia che non tuttele cellule della regione periciclica si diffe-renziano in fibre; a separare i singoli fascettipermangono quindi cellule di tipoparenchimatico, di piccole dimensioni eprovviste di parete cellulosica sottile. Il nu-mero di fibre per fascetto risulta determina-to molto precocemente e, in uno stesso indi-viduo, non presenta significative variazionia diverse altezze lungo il fusto.

La maturazione delle fibre, indicata dallaprogressiva deposizione di strati di paretecellulare secondaria, procede nell’ambito di

ogni fascetto secondo gradiente, in sensoradiale rispetto al centro del fusto (Fig. 3).Il processo di lignificazione è pure avviatomolto precocemente, contemporaneamenteall’inizio di formazione della parete secon-daria: riguarda inizialmente la lamella me-diana e la sottile parete primaria, procedepoi interessando, sebbene più debolmente,gli strati di parete secondaria.

Le varietà Carmagnola e Fedora appaio-no distintamente caratterizzate sia per la di-versa consistenza dei fascetti (Tab. 1) che perlo stato di maturazione delle fibre a date al-tezze lungo il fusto (Tab. 2).

La cv Fedora presenta fibre primarie ag-gregate in fascetti consistenti e compatti,estesi in senso tangenziale, a contorno irre-golarmente sinuoso, spesso indistintamenteseparati (Figg. 6, 9).

La maturazione delle fibre, a 14 settimanedalla semina, risulta molto avanzata fino a 100cm di altezza (Tab. 2). A 150 cm dalla base lefibre presentano valori del rapporto P/L estre-mamente bassi: raramente è stato ottenuto unindice pari a 1, che rappresenta la condizionedi completa maturazione, vale a dire lumecellulare completamente occluso. Il dato èfacilmente giustificabile se viene riferito al-l’altezza media (165 cm) delle piante cam-pionate: il segmento di fusto prelevato in que-sta cultivar a 150 cm dalla base è, in effetti,situato in prossimità dell’apice vegetativo,perciò ad esso corrispondono tessuti di recenteformazione e relativamente immaturi.

La produzione di fibre floematiche secon-darie è evidente sia nella zona basale del fu-sto (Fig. 9) che in quella mediana (Fig. 6),mentre risulta assente a 150 cm di altezza(Fig. 10).

Nella cv Carmagnola i fascetti appaionomeglio individuati, a contorno più regolaree significativamente più sottili in ogni seg-mento di fusto considerato (Figg. 5, 7;Tab. 1).

Il grado di maturazione delle fibre, fino a100 cm di altezza, è inferiore a quello regi-strato in Fedora (Tab. 2); il valore del rap-porto P/L si mantiene tuttavia costante nelsegmento di fusto sovrastante, dove peral-tro le fibre presentano diametro minore(Fig. 8).

Anche la scalarità di produzione delle fi-bre secondarie riflette differenze significa-tive nel modello di sviluppo e nel ritmo diaccrescimento rispetto alla cv Fedora: a50 cm dalla base (Figg. 4, 7), la zona di fu-sto esterna al cambio (tiglio) è occupata peril 25% da fibre secondarie e per il 43% dafibre primarie; nei segmenti di fusto succes-sivi (Figg. 5, 8) la quantità di fibre seconda-rie è irrilevante.

Le valutazioni quantitative consentite dal-l’analisi microscopica concordano global-mente con quelle espresse per cultivar dicanapa dioiche e monoiche sulla base di ana-lisi di altro tipo (Horkay and Bócsa, 1996).Nel caso specifico, a parità di età delle pian-te, le condizioni isto-anatomiche adeguatealla destinazione tessile si riscontrano fino a150 cm di altezza nel fusto della cvCarmagnola e fino a 100 cm di altezza nelfusto della cv Fedora.

Analisi chimica. L’analisi composizionaledelle fibre stigliate è riportata in tabella 3.La composizione delle due varietà è sostan-zialmente simile; l’unica differenza signifi-cativa riguarda il contenuto di estrattivi – diprobabile natura lipidica, visto il tipo di sol-

Figura 7 - Fibre primarie in avanzato stadio dimaturazione e scarso sviluppo delle fibresecondarie nel fusto della cv Carmagnola a50 cm dalla base (x 170).Figure 7 - Detail of cv Carmagnola stem, 50 cmabove ground, showing nearly mature primaryfibres and moderate development of secondaryphloem fibres (x 170).

Figura 8 - Particolare del fusto della cvCarmagnola a 150 cm dalla base; le fibreprimarie mostrano minore diametro, ma buongrado di maturazione; non sono presenti fibresecondarie (x 170).Figure 8 - Detail of cv Carmagnola stem,150 cm above ground, showing gooddifferentiation of thin primary fibres; secondaryfibres are not visible (x 170).

Figura 9 - Fibre primarie completamentemature e consistente sviluppo di fibresecondarie nel fusto della cv Fedora a 50 cmdalla base (x 170).Figure 9 - Detail of cv Fedora stem, 50 cmabove ground, showing development of fullymature primary fibres and secondary phloemfibres (x 170).

Figura 10 - Particolare del fusto della cv Fedoraa 150 cm di altezza; le fibre primarie non sonodifferenziate (x 170).Figure 10 - Detail of cv Fedora stem, 150 cmabove ground; differentiated primary fibres arenot present (x 170).


vente utilizzato – sensibilmente superiorenella cultivar Fedora. È verosimile che lacomponente fibrosa isolata dal segmentosubapicale del fusto di quest’ultima sia co-stituita da fibre immature e trattenga unamaggiore quantità di altri tessuti vivi: è quin-di possibile che i componenti lipoproteicicellulari incidano sui valori riscontrati.

Spettroscopia NMR allo stato solido. Lospettro 13C CP-MAS NMR delle fibrestigliate della varietà Carmagnola (Fig. 11)mostra i segnali propri delle tre componentipolimeriche: lignina, pentosani e cellulosa,unitamente a quelli dei gruppi metilici, com-

presi tra 20 e 40 ppm delle componenti nonfibrose.

Segnali relativi alla lignina sono presentisia a campi alti che a campi bassi: il segnalea 21 ppm è stato attribuito ai gruppi metilici,mentre la spalla a 56 ppm ai gruppimetossilici presenti nella lignina, ma anchenei pentosani. Il segnale a 180 ppm è dovu-to alla presenza nella struttura della ligninadi gruppi carbonilici. I segnali dei carboniα, β e γ delle unità di fenilpropano non sonodistinguibili perché sovrapposti a quelli dellacellulosa, mentre i segnali dei carboni del-l’anello del fenilpropano appaiono ampi edi debole intensità nell’intervallo 120-130 ppm. I segnali dei pentosani, oltre che a56 ppm, sono evidenti a campi bassi(175 ppm) e dovuti alla presenza di gruppiacetilici (Focher, 1992).

Il segnale del carbonio anomerico C-1della cellulosa appare a 105 ppm, mentre isegnali a 89 ppm e la spalla a 84 ppm sonostati assegnati al carbonio C-4, presente ri-spettivamente nelle zone ordinate e menoordinate della cellulosa. Anche il segnale delcarbonio C-6 è scomposto nella componen-te ordinata (65 ppm) e meno ordinata(63 ppm). L’apparente doppietto nell’inter-vallo 70-80 ppm è dovuto ai carboni C-2,C-3 e C-5 dell’anello anidroglucosidico chegeneralmente appare come tripletto solo incomposti cellulosici altamente cristallini.

Il profilo dello spettro NMR delle fibrestigliate della cv Fedora (Fig. 12) mostra, adifferenza dell’analisi chimica, una riduzio-ne di intensità dei segnali della lignina (in-tensità prossima al limite di sensibilità dellostrumento). Anche i segnali dei pentosanimostrano una parziale riduzione della lorointensità.

Lo spettro NMR della cv Carmagnola pre-senta un profilo tipico della cellulosa dellefibre primarie di piante annuali (Focher etal., 2001) con un grado di cristallinità, cal-colato sul carbonio C-4, prossimo al 50%.

Nello spettro della cv Fedora la larghezzadi riga dei picchi relativi ai carboni C-4 eC-6, dovuta alla maggior presenza della com-ponente meno ordinata della cellulosa, nonpermette la determinazione della componen-te cristallina e necessita pertanto di uno stu-dio più approfondito.

CONCLUSIONIPur presentando ampia variabilità, i ca-

ratteri rilevati con l’analisi isto-anatomicarispecchiano significative differenze varietalicostitutive e consentono valutazioni anchedi ordine qualitativo. Nelle condizioni spe-rimentali e meteoclimatiche relative ai cam-pioni esaminati, la cv Carmagnola sembrapresentare parametri di qualità superiore perquanto riguarda la maturazione più veloce e

più omogenea delle fibre primarie e la for-mazione di minori quantità di fibre secon-darie. Inoltre, la morfologia dei fascetti difibre primarie, contraddistinti da bassa con-sistenza e da dimensioni relativamente omo-genee, può rappresentare un elemento di nonsecondaria importanza per la produzione difilato di elevata finezza.

Infine, benché le osservazioni si riferisca-no a uno stadio di crescita non definitivo aifini della raccolta, si evidenzia la possibilitàdi utilizzazione del fusto della cvCarmagnola per un’altezza considerevol-mente superiore rispetto alla cv Fedora.

Tra i dati ottenuti dall’analisi strutturalerisulta di particolare rilievo la strutturasopramolecolare più ordinata della cellulosanella cv Carmagnola.

La correlazione tra dati di tipo chimico-strutturale e osservazioni isto-anatomichepuò dunque fornire utili riferimenti nelladefinizione oggettiva delle proprietà dellafibra richieste per diverse destinazioni d’uso,nonché indicazioni per programmi di sele-zione e miglioramento.

RINGRAZIAMENTISi ringrazia il Dott. Luigi Maffettone, per

l’assistenza tecnica prestata nella composi-zione delle tavole.

BIBLIOGRAFIAFocher B., 1992. Physical characteristics of flax

fibre. In: “The Biology and Processing ofFlax Fibre”. H.S. Shekkar Sharma andC.F.Van Sumere Eds., M.Publications,Belfast, pp. 11-32.

Focher B., Palma M.T., Canetti M., Torri G.,Cosentino C., Gastaldi G., 2001. Structuraldifferences between non-wood plantcelluloses: evidence from solid state NMR,vibrational spectroscopy and X-raydiffractometry. Ind. Crops Prod. 13,193-208.

Hayward H.E., 1951. The structure of economicplants. The Macmillan Company, New York,pp. 214-245.

Horkay E. and I. Bócsa, 1996. Objective basisfor the evaluation of differences in fibrequality between male, female andmonoecious hemp plants. J. Int. Hemp Ass. 3,67-69.

Keller A., V. Mediavilla, M. Leupin, E.Wintermantel, 2001. Influence of the growthstage of industrial hemp on chemical andphysical properties of the fibres. Ind. CropsProd. 13, 35-48.

Mediavilla V., M. Leupin, A. Keller, 2001.Influence of the growth stage of industrialhemp on the yield formation in relation tocertain fibre quality traits. Ind. CropsProd. 13, 49-56.

Sankari H.S., 2000. Comparison of bast fibreyield and mechanical fibre properties of hemp(Cannabis sativa L.) cultivars. Ind. CropsProd. 11, 73-84.

Figura 11 - Spettro 13C CP-MAS NMR della cvCarmagnola.Figure 11 - 13C CP-MAS NMR spectrum of cvCarmagnola.

Figura 12 - Spettro 13C CP-MAS NMR della cvFedora.Figure 12 - 13C CP-MAS NMR spectrum of cvFedora.

(ppm)20406080100120140160180

(ppm)20406080100120140160180


INTRODUZIONELa tecnica che prevede l’utilizzazione di

piante per il trattamento di suoli contamina-ti e acque reflue inquinate, nota con il termi-ne di “fitodepurazione”, è un processo direcente sviluppo che si sta imponendo come

Impiego della canapa nella fitodepurazione da metalli pesanti

A. Ciurli, A. Alpi e P. Perata1

Dipartimento di Biologia delle Piante Agrarie - Università degli Studi di Pisa, Via Mariscoglio 34, 56124 Pisa1 Dipartimento di Scienze Agrarie - Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia, Via Kennedy 17,42100 Reggio Emilia

Autore corrispondente: Perata P. - Dipartimentodi Scienze Agrarie - Università degli Studi diModena e Reggio Emilia, Via Kennedy 17,42100 Reggio Emilia, Italia - Tel. (0522)383232 - Fax (0522) 304217 - E-mail:[email protected] svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

RIASSUNTOÈ stata effettuata l’analisi di germinazione ed individuato il tempo medio di germinazione di semidi Cannabis sativa var. Fibranova. La percentuale di germinazione è stata studiata inoltre in pre-senza di sali di zinco: solfato di zinco, ZnSO4, nitrato di zinco, Zn (NO3)2 e cloruro di zinco, ZnCl2,usando concentrazioni 0 (controllo), 0.05, 0.1, 0.2, e 0.4 M, e per ogni sale, sia in presenza di lucesia al buio. È stato messo a punto un sistema di coltivazione della canapa in coltura idroponica, incondizioni di crescita controllate, dopo la sua germinazione nel terreno. La percentuale digerminazione dei semi è circa del 18%, a causa della presenza di numerosi semi malformati emorti. La pianta invece si adatta bene alla crescita in coltura idroponica e non presenta “shock” datrapianto dopo il trapianto dal terreno all’idroponica stessa. Per evidenziare una soglia di tossicitàal metallo, quando le piante avevano raggiunto un’altezza di 30 cm, la soluzione nutritivadell’idroponica veniva sostituita con una soluzione nutritiva contenente gli stessi sali di Zn delleprove di germinazione, rispettivamente alle concentrazioni 0.0 (controllo), 0.05, 0.1, 0.2 e 0.4 M.Sono stati evidenziati danni sulle piante alle diverse concentrazioni di sali di zinco ed individuatauna soglia di tolleranza della canapa ai sali di zinco nel terreno.

Parole chiave: canapa, metalli pesanti, fitodepurazione, coltura idroponica

ABSTRACTUse of hemp for phytoremediation of soil metalsGermination analyses were carried out for seeds of Cannabis sativa variety “Fibranova” and therelative average germination time was determined. Germination percentage was also studied in thepresence of zinc salts such as zinc chloride (ZnCl2) zinc sulphate (ZnSO4), zinc nitrate (Zn(NO3)2)at the following concentrations: 0.0, (control), 0.05, 0.1, 0.2, 0.4 M, both in light and dark. Weestablished a cultivation system in hydroponics culture for Cannabis plants in controlled growthchamber, after seed germination in soil.The aim of the present research was to evaluate the tolerance of Cannabis to zinc salts for restorationof soil metals. Although we observed a scarce adaptability of Cannabis to zinc salts in the hydroponicscultivation system, we chose this growth method because of the need to obtain a repeatableexperiment, regardless of soil composition, intrinsically variable.Germination percentage of Cannabis sativa seeds was about 18%, because of the presence ofseveral deformed, broken, empty and dead seeds. On the contrary, the plants adapted to hydroponicsculture condition grew very well and did not present transplantation shock from soil to thehydroponics. When the plants reached a height of 30 cm, the nutritive solution was replaced withanother containing zinc salts at: 0.0 M, (control), 0.05 M, 0.1 M, 0.2 M, 0.4 M.The toxic effects of the different salts were evaluated and a tolerance threshold for zinc toxicityplant growth was determined. The obtained results demonstrate a low tolerance of hemp to thepresence of ZnCl2 in hydroponics cultivation (< 0.1 M), whereas the same concentration appears tobe well tolerated by Cannabis grown in soil.

Key words: hemp, heavy metal, phytoremediation, hydroponics cultivation.

una soluzione efficace, a basso impatto am-bientale ed applicabile ad una ampia gam-ma di situazioni dove i sistemi tradizionaliappaiono onerosi e di difficile gestione. Que-sta nuova tecnologia risulta molto vantag-giosa anche per la notevole abilità delle pian-te ad estrarre sequestrare e/o detossificareinquinanti presenti nel terreno o nelle acque(Meagher, 2000). Sebbene il terminefitodepurazione attribuisca una funzione pre-dominante all’azione delle piante, in realtàil processo è molto più complesso e si basasull’azione svolta da alcune specie vegetalisul refluo da depurare in stretta connessionecon i batteri presenti nella rizosfera e nelsuolo (Salt et al., 1998).

Sia negli Stati Uniti che in diversi PaesiEuropei sono stati realizzati negli ultimi anninumerosi impianti per la fitodepurazione direflui provenienti da un’ampia gamma diattività: trattamento secondario e terziario direflui urbani, industriali, agricoli ezootecnici. Infine, da pochi anni, si stannoutilizzando organismi vegetali per ladepurazione delle acque inquinate e/oeutrofiche tramite la ricostruzione diecosistemi acquatici (constructed wetland),aventi la funzione di filtro biologico e di tam-pone delle acque scaricate dai processi civi-li, industriali ed agricoli (Mannini, 1997).

La fitodepurazione si attua secondo diver-se strategie di depurazione, infatti, lafitoestrazione (phytoextraction) prevede laestrazione dell’inquinante (ad esempio me-talli pesanti) da parte della pianta, che tendead accumulare l’inquinante stesso nei suoitessuti. L’impiego di vegetali in grado di pro-durre una notevole biomassa è vantaggiosain questo approccio. La fitoestrazione puòessere ulteriormente suddivisa in“fitoestrazione indotta” e “fitoestrazionecontinua”: la distinzione è basata sulla ne-cessità di aggiunta di un fattore chelante perindurre l’assorbimento del metallo pesantenel caso della fitoestrazione indotta, mentrela fitoestrazione continua si basa sull’impie-go di piante tipiche di zone caratterizzate daterreni ricchi in metalli pesanti. Lo svantag-gio di questo ultimo approccio è dato dal li-mitato tasso di crescita di tali piante, unitaalla frequente incapacità di iperaccumularemetalli pesanti quali piombo, cadmio, arse-nico ed uranio (Salt et al. 1998).Allafitoestrazione si affiancano altri processi,come la capacità delle piante di “stabilizza-re” un inquinante nel terreno (phyto-stabilization), di estrarlo e renderlo in seguitovolatile (phytovolatilization), oltre alla ca-pacità di alcune piante di degradare(phytodegradation) alcuni inquinanti (Pilon-Smits and Pilon, 2000; Salt et al., 1998).Inol-tre, la pianta può, in particolari casi indurrela degradazione degli inquinanti da partedella microflora del terreno (phyto-stimulation).

Attualmente la fitodepurazione di suolicontaminati da metalli pesanti rappresenta,tra i metodi di decontaminazione noti, quel-lo a più basso costo. Tuttavia nelladecontaminazione dei suoli da metalli,l’individuazione dei fenotipi naturali di pian-te iperaccumulatrici ha un ruolo fondamen-tale. La ipertolleranza ai metalli rappresentala caratteristica vegetale chiave per ottenere


l’iperaccumulazione degli stessi e lacompartimentalizzazione vacuolare rappre-senta la spiegazione dell’iperaccumulazione.Sono noti dalla letteratura esempi di“phytovolatilization” di Se o Hg ed emen-damenti per phytostabilization dovutiall’inattivazione nel suolo di Pb e Cr+6. An-cora scarse sono tuttavia le conoscenze re-lative alle basi molecolari della phyto-remediation, anche se recenti progressi sonostati raggiunti nella caratterizzazione dell’as-sorbimento di Fe, Cd e Zn in Arabidopsis.Inoltre mutanti di lievito indicano probabilistrategie per la costituzione di cultivartransgeniche per la fitodepurazione (ChaneyR. L. et al., 1997).

Il presente lavoro affronta una tematicaparticolarmente innovativa in quanto tratta

la possibile applicazione di tecniche difitodepurazione impiegando una pianta adelevata biomassa quale la Canapa, (Cannabissativa L.), una pianta annuale, a sessi sepa-rati (dioica) che appartiene alla famiglia delleCannabinacee (Small and Conquist, 1976).Studi di tipo ecologico e fitogeografico, con-dotti su ampie collezioni, hanno permessodi separare dalla Cannabis sativa, compren-dente le varietà coltivate per la produzionedi fibra, la Cannabis indica, cui afferisconoi tipi caratterizzati da un maggior contenutodi cannabinoidi, in particolare di d9-tetra-idrocannabinolo (THC), principale agentepsicotropico della canapa (Schultes, 1973;Ranalli e Mastromei, 2000). La canapa haavuto in passato una grande tradizione dicoltivazione nel nostro Paese; negli anni ’30

era coltivata su una superficie di oltre100.000 ha e produceva una fibra di eccel-lente qualità. Successivamente la colturaandò in declino fino ad annullarsi agli inizidegli anni ’60, sia per la gravosità degli in-terventi manuali necessari per la coltura chesi scontravano con le esigenze di un’agri-coltura che diventava sempre più di scala,sia per la diffusione dell’impiego, come stu-pefacenti, dei derivati della canapa (hashishe marijuana). Questi fatti portarono al ban-do della coltivazione della canapa indiana edi riflesso anche della canapa comune. In-fatti, l’art. 26 del D.P.R. n° 309 del 1990,sancisce il divieto della coltivazione di ca-napa indiana nel territorio dello Stato e poi-ché dal punto di vista botanico non esistonodifferenze univoche e riproducibili tra cana-pa da droga e da fibra, a parte il differentecontenuto di THC, di conseguenza la colti-vazione di canapa da fibra ha generato equi-voci negli organi preposti alla repressionedell’uso degli stupefacenti; infatti, scambian-do la canapa comune per canapa indiana sisono attivate spesso istruttorie con sequestrodella coltura e sanzioni per l’agricoltore(Ranalli, 1998).

Negli ultimi anni si è assistito comunquead un rinnovato interesse per la canapicolturagiustificato da fattori agronomici e dai mol-teplici impieghi della pianta e dei suoi deri-vati. Infatti, da un punto di vista agronomico,la canapa ha la proprietà di migliorare lafertilità del terreno, di sopprimere le erbeinfestanti (evitando l’uso di erbicidi) e ditollerare molte fitopatie (riducendo l’uso dipesticidi e di disinfettanti del suolo). Perqueste caratteristiche la canapa rientra per-fettamente nelle attuali esigenze di colturaeco-compatibile, a ridotto impatto ambien-tale (Ranalli et al., 1999). Accanto all’usotradizionale nell’industria tessile e cartaria,la canapa, infatti, sta ritornando oggi sulmercato da protagonista nel settore dell’ab-bigliamento; inoltre si assiste ad un impiegocrescente dei derivati della canapa nei pro-dotti geotessili per contenere l’erosione deiterreni, nella bioedilizia come materiale iso-lante e per alleggerire i conglomeraticementizi, nell’industria automobilisticacome materiale fonoassorbente e in varicomposti dell’industria chimico-farmaceu-tica. Il ruolo della canapa appare pertantoparticolarmente rilevante e rafforzato dalpossibile utilizzo nella fitodepurazione diterreni inquinati da metalli pesanti.

MATERIALI E METODIMateriale vegetale. Sono stati utilizzati

semi di Cannabis sativa L. varietàFibranova.

Prodotti. Sali di zinco: ZnSO4 al 99%,Zn(NO3)2 al 98%, ZnCl2, al 97% (Sigma).

Soluzione nutritiva Hoagland’s (Sigma).Germinazione in piastra. L’analisi di

germinazione è stata effettuata in cellaclimatizzata ad una temperatura di 22° C,

Tabella 1 - Nella tabella sono riportati gli effetti tossici rilevati sulle piante di Cannabis sativacresciute in coltura idroponica, in condizioni di crescita controllate:++++ essiccamento e morte della pianta tre giorni dopo l’inizio del trattamento+++ essiccamento e morte della pianta cinque giorni dopo++ appassimento delle foglie, essiccamento e morte della pianta otto giorni dopo+ appassimento e ripiegamento verso il basso delle foglie, essiccamento e morte della pianta dieci

giorni dopoTable 1 - The toxic effects of different zinc salts were evaluated on Cannabis sativa growth inhydroponics culture in controlled growth chamber, as reported:++++ plant drying up and death three days after the beginning of the treatment+++ plant drying up and death five days after the beginning of the treatment++ leaves wilted, plant drying up and death eight days after the beginning of the treatment+ leaves wilted and bending down, plant drying up and death ten days after the beginning of the

treatment

Figura 1 - La figura mostra le piante di Cannabis nel sistema di coltura idroponica allestito: vasi conparticolari fenditure contenenti argilla espansa vengono immersi per pochi cm nella soluzione nutritivacontenente i metalli pesanti, in condizioni di crescita controllata.Figure 1 - Drawing showing Cannabis plants in hydroponics culture: pots containing expanded clayplunged in nutritive solution with heavy metals in controlled growth chamber.

Concentrazione (M) Zn SO4 Zn(NO3)2 ZnCl2

0

0.05

0.1

0.2

0.4

0

+

++

+++

++++

0

+

++

+++

++++

0

+

++

+++

++++


umidità 65%. I dati sono stati rilevati dopouna settimana di germinazione in piastrePetri, utilizzando 100 semi, la prova è statareplicata quattro volte mantenendosi il piùpossibile in condizioni di sterilità (secondoi metodi Ufficiali di Analisi delle Sementi,Gazzetta Ufficiale, 1993). Per il calcolo deltempo medio di germinazione (TMG) è statautilizzata la formula: TMG = ∑ (n x d) / N,(Gazzetta ufficiale, 1993).

Le concentrazioni utilizzate nelle prove digerminazione in piastra e nella colturaidroponica, per i tre sali ZnCl2, ZnSO4,Zn(NO3)2 sono state 0 (controllo), 0.05, 0.1,0.2 e 0.4, in acqua. La scelta di suddette con-centrazioni deriva da precedenti esperimentiche utilizzavano terreno, (Przemyslaw, 1997).

Crescita nel terreno. La canapa è statapreventivamente fatta germinare e crescerein vaso con terreno (miscela speciale diterriccio Hawita-Flor), fino all’altezza desi-derata ed in condizioni di crescita controlla-te, successivamente travasata in colturaidroponica.

Crescita in coltura idroponica. Le pian-te di 30 o 50 cm allevate nel terreno, sonostate trapiantate in vasi da idrocoltura, dopoaver opportunamente lavato le radici per to-gliere ogni eventuale traccia di substrato,prestando attenzione che la parte terminaledelle radici raggiunga la zona basale delvaso, che viene quindi opportunamente riem-pito con argilla espansa per idrocoltura(Blesana). I vasi, cinque per volta, sono col-locati in apposite vasche da colturaidroponica, dove viene mantenuta la solu-zione nutritiva contenente il sale fino ad unadeguato livello (Fig. 1), e mantenuti in cel-la climatizzata ad una temperatura di 22° C,umidità 65%, con luce continua ad una in-tensità luminosa di 250 µmol s-1m-2.

RISULTATIL’analisi di germinazione evidenzia una

percentuale di germinazione molto bassa, aldi sotto del 20% (Fig. 2). Circa il 45% deisemi risultano morti; il 30% degli stessi su-bisce un’imbibizione dei tegumenti ma nonsegue la germinazione e circa un 10% pre-sentano spaccature e/o deformazioni delseme, pertanto risultano anch’essi compro-messi per la germinazione. I semi in gradodi germinare presentano tuttavia un buonTMG, raggiungendo il suo massimo intornoa 5 (Fig. 3). La percentuale di germinazionein piastra, è stata effettuata anche utilizzan-do i tre sali di Zn alle varie concentrazionied in presenza ed assenza di luce (Fig. 4).Dalla figura 4 si osserva che la % digerminazione al buio si mantiene moderata-mente più elevata di quella alla luce soltan-to nel caso del controllo, mentre varia in pre-senza dei tre sali di zinco alle diverse con-centrazioni. Nel caso del ZnCl2 (Fig. 4A) siosserva una riduzione della germinazioneall’aumentare della concentrazione del sale,sia al buio sia alla luce. Un’analoga riduzio-ne non si osserva invece con gli altri duesali (Fig. 4B e 4C). La presenza del sale allapiù bassa concentrazione (0.05 M) determi-na, rispetto al controllo, una forte riduzionedella germinabilità che tende a ridursi ulte-riormente alle altre concentrazioni diZn(NO3)2 ed alla luce, mentre al buio con-centrazioni di 0.1 e 0.2 M incrementano lagerminazione a livelli paragonabili al con-trollo. Nel caso del ZnSO4 (Fig. 4B) alle con-centrazioni di 0.1 e 0.2 M si può notare unaforte ripresa della germinazione sia al buiosia alla luce, ma con un maggior incrementodella germinazione alla luce, per poi dimi-nuire di nuovo a concentrazioni di 0.4 M.

La figura 5 mostra come apparivano lepiante di canapa (altezza di 30 cm), in coltura

Figura 4 - Percentuale di germinazione di semidi Cannabis sativa in presenza dei seguenti sali:ZnCl2, Zn SO4, Zn(NO3)2 alle concentrazioni0.0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4 Malla luce ed al buio Figure 4 - Germination percentage of Cannabissativa seeds in the presence of the following salts:ZnCl2, Zn SO4, Zn(NO3)2 at the concentrations of0.0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4 M and in light ordark

idroponica, dopo una settimana dalla sosti-tuzione della soluzione nutritiva con quellacontenente ZnCl2, 0.4 M. A questa concen-trazione, anche con gli altri sali di zinco,l’azione tossica è molto marcata; per sem-plificare la comprensione dei dannifitotossici si può osservare la Tabella 1, cheevidenzia un’azione tossica direttamenteproporzionale alla concentrazione dei tre salidi zinco. Ritenendo che l’entità dei danni po-tesse derivare almeno in parte dall’utilizzodi piante troppo giovani (altezza di 30 cm)sono state replicate le prove in colturaidroponica utilizzando piante alte 50 cm, mail risultato è rimasto immutato anche ridu-cendo la concentrazione di zinco a 0.1 Mcome si può verificare osservando la figu-ra 6. Successivamente, utilizzando semprepiante di canapa a 50 cm di altezza e le stes-se concentrazioni dei tre sali di zinco, macrescendo le piante nel terreno anziché incoltura idroponica, abbiamo evidenziato cheZnCl2 alla concentrazione 0.1 M consentela crescita della pianta (Fig. 7). Dopo duesettimane dall’inizio del trattamento, la pianta

Figura 2 - L’analisi di germinazione è stataeffettuata utilizzando 100 semi, in condizioni dicrescita controllate. I dati rappresentano lamedia ± errore standard (SE, n = 4)

semi germinati semi deformati, rotti o vuoti semi morti semi imbibiti ma non germinanti

Figure 2 - Germination analyses carried outemploying 100 seeds in controlled growthchamber. Data are mean ± SE (n = 4).

germinated seeds deformed, broken or empty seeds dead seeds vital soaked seeds but not germinating

Figura 3 - Nella figura sono riportati i valori deltempo medio di germinazione (TMG) incondizioni di crescita controllata. I datirappresentano la media ± errore standard (SE, n =4).Figure 3 - The figure shows the meangermination time (MGT) values in controlledgrowth conditions. The data representthe mean ± standard error (SE, no. = 4).


Figura 7 - La sezione A e la sezione B mostranorispettivamente il Tempo 0 ed il Tempo 14 di unesperimento in cui le piante venivano cresciutein un terreno contenente ZnCl2, 0.1 M.Figure 7 - Sections A and B show Time 0 andTime 14 respectively of an experiment in whichthe plants were grown in contaminated soil withZnCl2, 0.1 M.

Figura 6 - La figura mostra un confronto frapiante di canapa cresciute in coltura idroponica.La sezione A rappresenta il Tempo 0dell’esperimento, la sezione B mostra le piante14 giorni dopo la sostituzione della soluzionenutritiva con un’altra contenente ZnCl2, 0.1 M(Tempo 14).Figure 6 - The figure shows a comparison ofCannabis plants grown in hydroponicsculture. Section A represents Time 0 andsection B shows the plants 14 days after thereplacement of the nutritive solution withanother one containing ZnCl2, 0.1 M (Time14).

Ulteriori studi devono essere intrapresi peruna più chiara comprensione delle soglie ditolleranza della pianta ai metalli pesanti, nelsistema di idrocoltura messo a punto; saràanche utile mettere in evidenza la localizza-zione cellulare dei metalli stessi.

CONCLUSIONIObiettivo dell’indagine era lo studio del-

la tolleranza della canapa ad alcuni sali diZn. Abbiamo volutamente scelto di effettuarela nostra ricerca utilizzando la colturaidroponica in condizioni controllate, comesubstrato di crescita, anziché il terreno (inletteratura il terreno è il substrato più utiliz-zato), per porci inequivocabilmente in con-dizioni di ripetibilità dell’esperimento e persvincolarci completamente dalle interferen-ze della qualità del terreno stesso. Lasperimentazione condotta, infatti, evidenzia

Figura 5 - La foto mostra in primo piano, comeapparivano le piante di canapa, ad una altezza di30 cm, dopo una settimana dalla sostituzionedella soluzione nutritiva pura con quellacontenente ZnCl2 0.4 M, rispetto al controllo insecondo piano.Figure 5 - Cannabis plants with a height of30 cm, in hydroponics culture, after one weekfrom the replacement of the nutritive solutionwith another containing ZnCl2 0.4 M.

appariva in buone condizioni ed addiritturasembrava aver subito un apprezzabile allun-gamento degli internodi.

DISCUSSIONELa scarsa germinazione dei semi osser-

vabile in figura 2 può derivare presumi-bilmente dalle non idonee condizioni di rac-colta e conservazione del seme, peculiaritàperaltro già osservata da altri ricercatori nel-l’ambito di questo progetto. L’andamentodella germinazione (Fig. 4) in presenza deisali: ZnSO4, Zn(NO3)2, non è quello che cisi poteva attendere, cioè un calo dellagerminabilità all’aumentare della concentra-zione, come peraltro avviene nel caso delZnCl2. Riteniamo che questo fenomeno siadeterminato presumibilmente da un effettopositivo sulla germinazione, derivante dalloione solfato e nitrato che contrastano par-zialmente l’effetto inibente del metallo. Nelcaso della crescita in suolo della canapa inpresenza di ZnCl2, 0.1 M (Fig. 7) appareevidente l’effetto tampone esercitato dal ter-reno rispetto alla coltura idroponica. È pos-sibile che i sali del metallo rimangano legatialla sostanza organica del terreno, consen-tendo la sopravvivenza della pianta. Da suc-cessive prove effettuate su un maggior nu-mero di individui sembra che l’allungamen-to degli internodi possa derivare da una va-riabilità individuale piuttosto che ad un ef-fetto del sale stesso.

una bassa tolleranza (< 0.1 M) della canapaai sali di Zn, in coltura idroponica, mentrela stessa concentrazione nel terreno è bentollerata dalla pianta. Occorre pertanto fareuna distinzione tra tolleranza in idrocolturae tolleranza nei suoli; la prima risulta moltoutile per studi fisiologici dellafitodepurazione e per uno “screening”varietale volto ad individuare i fenotipi na-turali più adatti; la seconda riguarda invecela verifica in campo di tutto ciò che emergedagli studi di laboratorio.

La canapa risulta una pianta ad elevatepotenzialità produttive e ridotto impatto am-bientale. La resistenza a molti insetti tellurici,la tolleranza a molte fitopatie fungine,batteriche e virotiche, associate ad una ele-vata competitività per le erbe infestanti, (poi-ché trattandosi di pianta ad elevata biomassariesce a sopprimerle), ed alla capacità diesplorare elevati volumi di terreno, rendonoquesta pianta adatta ad una agricoltura so-stenibile. Il suo ruolo nella tutela dell’am-biente appare ancora più rilevante allorchési consideri il suo utilizzo nellafitodepurazione di terreni inquinati. La ca-napa può contribuire al risanamento ed alrecupero di aree compromesse da lunghiperiodi di agricoltura intensiva, depauperatee contenenti inquinanti nel suolo e nelle ac-que di falda.

Il trasferimento e la implementazione alivello applicativo di tali conoscenze con-


sentiranno lo sviluppo di varietà migliorate(per la produttività, adattabilità all’ambien-te, rispondenza alle varie utilizzazioni indu-striali) e tecnologie di processing più predit-tive ed efficaci (Ranalli, 2000).

BIBLIOGRAFIAChaney R. L., Malik M., Li Y. M., Brown S. L.,

Angle J. S., Baker A. J. M., 1997.Phytoremediation of soil metals. CurrentOpinion in Biotechnology 8, 279-284.

Gazzetta Ufficiale (1993). Supplemento allaseconda Gazzetta Ufficiale del 4 gennaio.

Mannini P., 1997. Fitodepurazione. InsertoAgricoltura, 37-46

Meagher R. B., 2000. Phytoremediation of toxicelemental and organic pollutants. PlantBiotechnology 3, 153-162.

Pilon-Smits E., Pilon M., 2000. Breedingmercury-breathing plants for environmentalcleanup. Trends in Plant Science 5(6), 235-236.

Przemyslaw B., 1997. Industrial plants in clean-up of heavy metal polluted soils. SymposiumBiorohstoff Hanf, 277-283.

Ranalli P., 1998. Advances in Hemp Research.Food Products Press, an imprint of theHaworth Press.

Ranalli P. et al., 1999. Hemp for sustainableagricultural systems. Agro-Food-IndustryHi-tech 2(10), 33-8.

Ranalli P. e Mastromei G., 2000. La canapa:come le biotecnologie possono favorirne lareintroduzione in coltura. BioTec 5, 37-47

Salt D.E., Smith R.D., Raskin I., 1998.Phytoremediation. Annu. Rev. Plant Physiol.Plant Mol. Biol. 49, 643-668.

Schultes R. E., 1973. “Man and marijuana”.Natural History, 59-82.

Small E., Cronquist A., 1976. A practical andnatural taxonomy for Cannabis. Taxon 25(4),405-435.


Possibilità di impiego della canapa nella fitoestrazione di metalli pesanti in terrenicontaminati: primi risultati

Romano Giovanardi, Luca Marchiol, Gianni Tassan Mazzocco1, Fabio Zuliani.Dipartimento di Produzione Vegetale e Tecnologie Agrarie Università di Udine1 Azienda Agraria universitaria “A. Servadei”, Università di Udine

Autore corrispondente: Romano GiovanardiDipartimento di Produzione Vegetale eTecnologie Agrarie - Università di UdineVia delle scienze, 208, 33100 Udine, ItaliaTel. (0432) 558601 - Fax (0432) 558603.Lavoro svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

RIASSUNTOLe indicazioni bibliografiche disponibili attribuiscono alla coltura della canapa interessanti caratte-ristiche per essere impiegata nella fitoestrazione di metalli pesanti dai terreni e acque. Con la pre-sente ricerca sono state studiate le potenzialità della coltura per il disinquinamento di un terrenoagrario fortemente contaminato da Cd, Cr, Cu, Pb, e Zn. Operando in vaso ed in ambiente control-lato sono state poste a confronto in combinazione fattoriale tre diluizioni del terreno consideratocon sabbia (1/2, 1/4 e 1/8) e tre varietà di canapa da fibra commerciali (Kompolti, Fibranova eCarmagnola); la prova ha preso in esame una porzione limitata del ciclo vegetativo della coltura(fino all’altezza di circa 80 cm) in modo da evitare la perdita di foglie.Al termine della prova le frazioni vegetali (foglie, fusti e radici) sono state sottoposte ad analisichimica per la determinazione del contenuto in metalli pesanti assorbiti dal terreno.Se, da un lato, è emerso come la canapa non abbia caratteristiche di pianta iperaccumulatrice, èstata anche evidenziata una notevole capacità della coltura di fissare nella biomassa elevate quan-tità degli elementi considerati, senza differenze tra le cultivar a confronto ma con risposte diversenei confronti dei singoli elementi. In corrispondenza del livello più elevato di contaminazione delterreno, la coltura ha ridotto la quantità assorbita di Cu, Cr e Pb rispetto alle altre diluizioni; nelcaso di Zn e Cd l’assobimento è risultato direttamente proporzionale alla concentrazione nel terreno.In considerazione di due ipotesi praticabili di asportazione di biomassa dal terreno (fusti+foglie esolo fusti) è stato evidenziato come le foglie rivestano un ruolo importante nell’accumulo di ele-menti assorbiti dall’intera pianta, da cui la necessità, al fine di massimizzare la fitoestrazione, diraccogliere la pianta in modo da avere le minori perdite delle stesse.Infine è apparso evidente che una quota consistente di elementi viene fissata nelle radici contri-buendo in qualche modo a ridurre il rischio di lisciviazione degli stessi dal terreno.

Parole chiave: canapa, metalli pesanti, fitoestrazione.

ABSTRACTPossibility of using hemp in heavy metal phytoextraction from contaminated soils: preliminaryresultsFiber hemp has good prospects as a crop for phytoextraction programmes of contaminated soils,according to the high ability of soil exploration by the root system and the high levels of biomassproduction.As a result of the “difficult” position of the plant from a legal point of view (restriction/ban ofcultivation for THC content of plant) investigations of the performance of the plant for phytoextractionof contaminated soils are at an initial stage. The interest in the plant cultivated for fiber is increasingin Europe and America (Canada and USA) and, as a consequence, the good qualities of the crop arebeing rediscovered.An experiment was carried on to study the phytoextraction capability of the plant from a soilcontaminated by different Heavy Metals (HM): Cu, Cd, Cr Pb and Zn. Different soil/sand mixture-rates were used to cultivate three fiber hemp cultivars (Kompolti, Fibranova and Carmagnola). Alimited part of the vegetative cycle was considered (max 80 cm height), in order to avoid loss ofsenesced leaves.Cultivation was carried out, monitoring crop growth and water consumption; at the end of theconsidered period yield of aboveground biomass was determined. Plant samples were analysed forHM content (in leaves, stem and roots) in order to determine HM uptake by the plants.In this study the hemp behaved as a non hyperaccumulating plant but was able to fix high levels ofHM; differences on HM absorption were observed as affected by different HM: Cd, Cr, Cu, Pb, Znbut also due to HM level in the soil (dilution rate). In particular, Cd and Cu decreased HMphytoextraction at higher levels of HM content while Pb and Zn uptake was proportional to soilcontent at considered levels.No differences between cultivars were observed.Considering that HM uptake is higher in leaves, crop harvest for phytoextraction should considerminimising leaf losses through short crop cycles; HM fixation in root biomass reduces the risk ofleaching losses.

Key words: hemp, heavy metals, phytoextraction.

INTRODUZIONELa contaminazione dei suoli da parte dei

metalli pesanti di origine antropica derivada attività industriali (es. siderurgica, tessi-le) ed agricole (impiego di fertilizzanti,antiparassitari, di compost e di fanghi didepurazione).

La bonifica ed il recupero ambientale dellearee inquinate mediante l’impiego dei mez-zi tradizionali richiede considerevoli risorseeconomiche e tecnologiche (Evanko eDzombak, 1997). Per questo motivo negliultimi anni si è sviluppato un grande inte-resse per le tecniche di bonifica basate suorganismi vegetali (phytoremediation) emicrorganismi (bioremediation)(Cunningham and Ow, 1996). In particola-re, per l’intervento in aree contaminate dametalli pesanti è stato proposto l’impiego dipiante iperaccumulatrici (Brooks et al.,1977), specializzate nell’accumulo di elevateconcentrazioni di elementi inquinanti. I la-vori fondamentali di Baker (1987) e Baker eBrooks (1989) dimostrarono che le specieiperaccumulatrici tendono ad essere moltoefficienti per uno o due metalli, ma i suolicontaminati da fonti antropiche spesso con-tengono diversi elementi, determinando insostanza condizioni lontane da quelle chehanno determinato la selezione naturale dellepiante iperaccumulatrici. Questo è il motivofondamentale per il quale la fitoestrazioneviene considerata come una tecnica promet-tente ma ancora da mettere a fuoco (Marchiole Zerbi, 2000).

L’utilizzo su larga scala delle specieiperaccumulatrici adatte ai climi continen-tali è al momento non praticabile perchèquelle di cui si dispone hanno ridotta pro-duzione di biomassa e soprattutto accresci-mento particolarmente lento. Pertanto attual-mente la ricerca è impegnata nello studio del-le potenzialità di fitoestrazione anche di spe-cie delle quali sono note, almeno in parte, lepratiche di gestione agronomica ma non siconoscono le prestazioni in termini difitoestrazione; l’ipotesi allo studio è quelladi compensare la minore efficienza difitoestrazione dei metalli pesanti con la mag-giore produzione di biomassa vegetale chesono capaci di produrre molte specie agra-rie. Tra queste, la canapa (un tempo ampia-mente diffusa nei nostri areali), risulta di par-ticolare interesse per la sua elevata capacitàdi esplorare il terreno e perché fornisce unprodotto a destinazione non alimentare (tes-sile, cellulosa, energia, ecc.).

Gli studi in tal senzo su questa coltura sonoancora molto limitati e prevalentemente ri-volti a verificare le possibilità difitodepurazione delle acque reflue derivantida depuratori urbani con risultati che appa-iono incoraggianti (Lauda et al., 1999;Michaloich et al., 1999; Wisniewsky et al.,1999; Filiepek et al., 1999).


MATERIALI E METODINel corso del periodo maggio-luglio 2002,

è stata condotta una prova sperimentale invasi contenenti terreno fortemente contami-nato da metalli pesanti (Cu, Cr, Pb e Zn) rac-colto nel comune di Carpiano (Milano), inun appezzamento coltivato per lungo tempoa marcita; l’irrigazione con acque di cattivaqualità aveva determinato nel tempo un ano-malo accumulo nel suolo di metalli pesanti(Tab. 1).

Da prove preliminari, il terreno conside-rato è apparso non idoneo per l’emergenza ela crescita della coltura della canapa e di al-tre colture agrarie e, conseguentemente, si èprovveduto ad effettuare la diluizione dellostesso con sabbia nei rapporti 1/2, 1/4 e 1/8.

Sono stati messi a confronto in combina-zione fattoriale tre livelli di contaminazionee tre cultivar di canapa scelte tra quelle instudio per valutare le potenzialità nell’im-piego come colture da fibra ed autorizzate

alla coltivazione con riferimento al conte-nuto di THC.

La coltivazione ha considerato un perio-do limitato del ciclo colturale fino alraggiungimento di uno sviluppo in altezzamassimo di circa 80 cm, al fine da ridurre laperdita di foglie da parte della coltura; inparticolare la semina è stata effettuata il 24/5e la raccolta il 19/7 nel 2001. Nel corso ditale periodo alla coltura è stata somministratala soluzione nutritiva Hoagland e sono staticontinuamente controllati i consumi idrici,lo sviluppo vegetativo mentre in alcune oc-casioni sono stati rilevati parametri fisiolo-gici relativi agli scambi gassosi (assimila-zione fotosintetica, CER e traspirazione me-diante l’analizzatore IRGA LiCor 6400).

Alla fine di tale periodo è stata raccoltal’intera biomassa aerea distinta in foglie, fustie radici per la determinazione del rispettivopeso secco; il contenuto in Cd, Cr, Cu, Pb eZn delle frazioni vegetali è stato determina-to per le sole diluizioni 1/2 ed 1/8 medianteanalisi di spettrometria di massa (ICP-MS)previa mineralizzazione dei campioni conHNO3. Nelle analisi della varianza i confrontimultipli sono stati effettuati col criterioDuncan.

RISULTATI SPERIMENTALISviluppo vegetativo, produzione e con-

sumi idrici. Nei riguardi delle diluizioni diterreno a confronto e della conseguente con-centrazione di metalli pesanti, la canapa haevidenziato una regolare emergenza ed unasufficiente crescita nel periodo considerato(Tab. 2).

Alla raccolta sono apparsi tuttavia evidentisensibili differenze tra le tesi in esame vero-similmente dovute agli effetti depressivi deimetalli pesanti presenti alle concentrazionipiù elevate (diluizione 1/2), che hanno com-portato una riduzione dell’altezza della pian-ta e della lunghezza degli internodi superio-re al 50% ed una diminuzione dell’areafogliare dell’ordine del 30%, rispetto alle al-tre due diluizioni; anche il numero di nodiper pianta, è diminuito di circa il 20% alleconcentrazioni più elevate.

Non sono state invece osservate differen-ze di comportamento tra le varietà conside-rate e interazioni significative tra le diluizionidel terreno e le cultivar.

La maggiore incidenza di metalli pesantialla diluizione 1/2, ha avuto un effetto nega-tivo particolarmente accentuato sulla produ-zione di sostanza secca totale che apparivaridotta, alla raccolta, di oltre il 70% rispettoagli altri livelli di diluizione del terreno(Tab. 3). Più in particolare la componenterelativa alla biomassa fogliare è diminuitanella misura di circa il 60% e i fusti e le ra-dici nella misura dell’80%.

L’analisi dei consumi idrici stagionali edei parametri di efficienza d’uso dell’acqua,confermano le differenze tra i trattamenti aconfronto precedentemente osservate sugli

Tabella 1 - Caratteristiche chimico-fisiche del suolo e della sabbia utilizzati per la ricerca in vasi.Table 1 - Physical and chemical analysis of soil and sand used for the pot trial.

Tabella 2 - Effetti della cultivar e delle concentrazioni di metalli pesanti (diluizione del terreno) sullosviluppo vegetativo alla raccolta.Table 2 - Effects of cultivar and heavy metal concentration (dilution of soil) on plant growth, atharvest.

Cultivar Altezza piante(cm)

Area fogliare(cm2/pianta)

Numero nodi(n./pianta)

Lunghezza mediainternodi (cm)

Carmagnola 68.0 463 8.7 a 5.5 bFibranova 67.8 512 8.0 b 5.8 aKompolti 70.2 458 7.8 b 6.2 aDiluizione delterreno con sabbia1 /2 37.5 b 322 b 7.0 b 2.6 b1 /4 83.6 a 558 a 8.5 a 7.3 a1/ 8 85.0 a 553 a 9.0 a 7.6 a

RisultatiParametri Metodo Terreno Sabbia

Scheletro (>2 mm) setacciatura % p/p 0 0Terra fine (<2 mm) “ “ 0 0Sabbia (t.f.) sedimentazione “ 37 97Argilla (t.f.) “ “ 11 -Limo (t.f.) “ “ 52 3pH (H2O 1:2.5) potenziometrica 6.6 8.3PH (KCl 1:2.5) “ 6.6 8.5Calcare (CaCO3) gasvolumetria % p/p 4.0 9Carbonio (C) organico Walkley - Black “ 2.8 0.1Humus “ 4.8 0.2Azoto (N) totale Kijeldhal “ 0.3 0.01C/N 9.3 10Fosforo (P) estraibile Olsen mg/kg 104* 8Potassio (K) scambiabile BaCl2 pH 8.1 “ 145 64Magnesio (Mg) scambiabile “ “ 244* 42Ferro (Fe) estraibile DTPA pH 7.3 “ 3.1 10.7*Manganese (Mn) estraibile “ “ 0.6 7.2*Zinco (Zn) estraibile “ “ 35.2* 13.2*Rame (Cu) estraibile “ “ 26.3* 0.7Boro (B) estraibile “ “ 2.1* 0.1Calcio (Ca) estraibile acqua bollente “ 3300* 660Capacità di scambio cationico BaCl2 pH 8.1 Cmol(+)/kg 14.7 0.4Cadmio (Cd) totale “ mg/kg 70.9 -Zinco (Zn) totale “ * -Rame (Cu) totale “ 12670* -Nichel (Ni) totale “ 549* -Piombo (Pb) totale “ 64.3* -Cromo Cr) totale “ 1517* -

(*) valori elevati in rapporto alle esigenze e/o tolleranza delle piante(*) values exceeding request/tolerance by plants.


aspetti vegetativi e produttivi (Tab. 4). Sutali parametri sono apparse evidenti anchevariazioni dipendenti dal rapporto tra la tra-spirazione e l’evaporazione della coltura cheè risultato inferiore nel caso della diluizione1/2.

Le varietà a confronto non si sono diffe-renziate sia a livello di consumo idrico chedi efficienza di uso dell’acqua.

Gli effetti dei fattori considerati si sonomanifestati anche sulla intensità degli scambigassosi (acqua e CO2) rilevati in prossimitàdella raccolta.

Con riferimento a una giornata tipo, l’as-similazione fotosintetica più elevata è statarilevata in Carmagnola e, per quanto con-cerne il flusso traspirativo, in Carmagnola eFibranova (Tab. 4). La maggiore concentra-zione di metalli pesanti ha influenzato ne-gativamente il flusso di CO2.

Concentrazione e fissazione di metallipesanti nella biomassa. Nel caso del rame,dello zinco e del cadmio il loro contenutonei tessuti vegetali è risultato maggiore neiterreni caratterizzati dalle concentrazionidegli stessi più elevate (diluizione 1/2). Pre-cisamente, a fronte di una maggiore concen-trazione del 300% nel terreno diluito 1/2,rispetto a quello diluito 1/8, sono stati riscon-trati incrementi dell’80% nel caso del rame,del 218% nel caso dello zinco e del 280%nel caso del cadmio (Tab. 5).

Per il cromo l’assorbimento è al contrariodiminuito nella misura del 48% circa in cor-rispondenza delle concentrazioni più eleva-te mentre è rimasto pressoché invariato nelcaso del piombo.

Per quanto riguarda l’assorbimento deimetalli pesanti il comportamento delle trecultivar non si è differenziato ad eccezionedell’assorbimento del cromo, risultato mag-giore nel caso della varietà Kompolti.

Per valutare l’efficienza di fitoestrazionedella coltura è stato calcolato il rapporto trale concentrazioni dei singoli metalli nei tes-suti vegetali e nei terreni.

Da questa analisi la canapa non haevidenziato le caratteristiche tipiche dellespecie iper-accumulatrici di metalli pesanti(ovvero un rapporto superiore all’unità), pre-sentando concentrazioni degli stessi nei tes-suti sempre inferiori a quelle presenti nelterreno (Fig. 1). In ogni caso la coltura èapparsa in grado di assorbire cospicue quan-tità di elementi, in rapporto al normale rangedi variazione degli stessi nei tessuti vegetali.

Le concentrazioni di metalli pesanti nellefrazioni vegetali hanno raggiunto valorimassimi intorno al 15-20% rispetto a quellerilevate nel terreno per il rame, lo zinco ed ilcadmio senza comportare sensibili decre-menti produttivi. In particolare, passandodalla diluizione 1/2 a 1/8, il rapporto per-centuale tra le concentrazioni di metalli pre-senti nei tessuti vegetali e nel terreno è au-mentato sensibilmente nel caso del rame edel piombo, è diminuito nel caso dello zin-

Figura 1 - Contenuto in metalli pesanti (a) nella pianta (ppm) e rapporto (b) con la concentrazione nelterreno (%).Figure 1 - Heavy metals in plant tissues (a) and rate (b) of plant/soil content (%).

Tabella 3 - Effetti della cultivar e delle concentrazioni di metalli pesanti (diluizioni del terreno) sullaproduzione di biomassa secca e sulle sue principali componenti (g ss vaso-1).Table 3 - Effects of cultivar and heavy metal concentration (dilution of soil) on dry matter and its maincomponents (g dm pot-1)

Tabella 4 - Effetti della cultivar e delle concentrazioni di metalli pesanti sulla assimilazionefotosintetica (CER), traspirazione (T) ed efficienza d’uso dell’acqua (WUE).Table 4 - Effects of cultivar and heavy metal concentration (dilution of soil) on gas exchange of plantsand water use efficiency.

Produzione di biomassa seccaCultivar Totale

(g ss vaso-1)Foglie

(g ss vaso-1)Fusti

(g ss vaso-1)Radici

(g ss vaso-1)

Carmagnola 19.0 8.4 8.7 ab 1.8 abFibranova 17.4 8.0 7.8 b 1.6 bKompolti 19.7 8.4 9.2 a 2.1 aDiluizione delterreno con sabbia1 /2 6.9 b 4.1 b 2.3 b 0.5 b1 /4 24.6 a 10.3 a 11.8 a 2.5 a1/ 8 24.6 a 10.6 a 11.6 a 2.5 a

Cultivar Consumoidrico

WUE(g ss-1)

CER(µmol CO2 m-2 s-1)

T(mmol H2O m-2 s-1)

WUE(mmol CO2 mmol H2O)

Carmagnola 10.18 ab 1.73 30.2 a 4.18 7.52Fibranova 9.88 b 1.65 26.3 ab 3.51 8.28Kompolti 10.37 a 1.82 25.5 b 2.94 9.46

Diluizione delterreno con sabbia1 /2 7.68 b 0.88 b 25.1 b 3.69 6.921 /4 11.53 a 2.14 a 28.8 a 3.81 8.401/ 8 11.21 a 2.19 a 29.1 a 3.47 9.23


co ed è rimasto invariato nel caso del cadmio.Anche le quantità complessive di metalli

pesanti presenti nella biomassa sono variatesensibilmente in relazione sia all’elementoconsiderato che alla concentrazione dellostesso nel terreno (Tab. 6).

In corrispondenza dei livelli più elevati dicontaminazione l’assorbimento di cromo,rame e piombo è diminuito mentre quello dizinco e cadmio è rimasto invariato. In parti-colare per il cromo, precedentemente se-gnalato per le basse concentrazioni nellepiante allevate nei terreni maggiormentecontaminati, l’assorbimento è risultato pariad appena il 15% di quello relativo ai terre-ni meno contaminati.

Un comportamento analogo ma meno ac-centuato si è osservato nel caso del piomboe del rame.

La fissazione dello zinco nella biomassaè apparsa poco influenzata dal livello dicontaminazione del terreno; questo metallo,è stato assunto in quantità molto elevate (cir-ca 1 mg per pianta), ed appare ben sopporta-to dalla canapa anche alle concentrazioni piùelevate.

Solo nel caso del cromo le tre cultivar sisono differenziate nella capacità di assorbi-mento dei metalli pesanti mostrando, nell’or-dine, una maggiore abilità per Kompolti se-

guita da Fibranova e Carmagnola.I rapporti tra le quantità di metalli pesanti

accumulate nella pianta e quelle presenti nelterreno risultano sempre molto bassi; anchea causa della forte sproporzione tra massadel terreno considerato e biomassa vegetalein esso sviluppata, essi raggiungono appenalo 0.4 - 0.5‰ nel caso di rame, zinco ecadmio e valori poco superiori allo 0.1‰ nelcaso del piombo (Tab. 7).

Essi, inoltre, appaiono tendenzialmenteminori in presenza di concentrazioni di me-talli nel terreno più alte.

Ripartizione nella biomassa e potenzialiasportazioni dei metalli pesanti. La diver-sa ripartizione dei metalli pesanti nelle va-rie parti della biomassa (foglie, fusti e radi-ci) (Tab. 8), ha messo in evidenza risultatimolto diversi in funzione delle due differentiipotesi di raccolta della biomassa stessa (fu-sti + foglie e solo fusti) (Tab. 9).

Con riferimento alla asportazione dal ter-reno di tutta la parte aerea, la quantità com-plessiva di metalli asportata dal suolo ha rag-giunto circa 4.1 mg vaso-1, mentre conl’asportazione dei soli fusti, essa ha raggiun-to circa 0.9 mg vaso-1. Le due ipotesi consi-derate ipotizzano ovviamente anche due dif-ferenti destinazioni dei prodotti asportati dalcampo: produzione di energia, nel primo

caso, e per uso tessile o per cellulosa, nelsecondo.

La frazione di biomassa più interessataall’accumulo dei metalli pesanti è risultatapercentualmente quella delle radici. Poichénon è possibile effettuare la raccolta di que-sta componente, si può comunque ipotizza-re un beneficio della coltura derivante dallaconsistente nella temporanea fissazione deimetalli nella sostanza organica non asporta-ta del suolo con riduzione del rischio didilavamento degli stessi dal terreno.

In relazione ai metalli pesanti prelevati dalterreno, le asportazioni nel caso di zinco ecadmio sono variate in misura proporziona-le al contenuto di metalli del terreno, men-tre sono risultate maggiori nel caso di cro-mo, rame e piombo con diluizione 1/8.

CONCLUSIONIDai primi risultati ottenuti, l’impiego del-

la canapa da fibra per la fitoestrazione dimetalli pesanti è risultata interessante in re-lazione sia alla capacità della coltura diesplorare il terreno in profondità, assorben-do grandi volumi di acqua e cospicue quan-tità di elementi posti in soluzione, sia allasua buona produttività e tolleranza nei riguar-di dei metalli pesanti.

La diversa ripartizione nelle frazioni del-

Tabella 5 - Influenza dei fattori in studio sulle concentrazioni dei metalli pesanti sulla biomassa (ppm).Table 5 - Effects of considered factors on heavy metal concentration in plant biomass (ppm)

Tabella 6 - Influenza dei fattori in studio sull’accumulo dei metalli pesanti nella biomassa totale (µg vaso-1).Table 6 - Effects of considered factors on heavy metal concentration in plant biomass (µg pot-1).

Fattori in studio: Cr Cu Pb Zn Cd

1 /2 1.41 b 19.8 a 7.63 820 a 5.38 aDiluizione

terreno 1 /8 2.71 a 11.0 b 10.26 196 b 1.41 b

Carmagnola 1.82 16.6 7.32 499 3.19

Fibranova 1.94 15.5 9.92 505 2.58Cultivar

Kompolti 2.43 14.1 9.59 520 4.41

Medie 2.06 15.4 8.94 508 3.39

Fattori in studio: Cr Cu Pb Zn Cd

1 /2 9.7 b 126 b 56 b 5528 37.6Diluizione

terreno 1 /8 65.1 a 267 a 246 a 4688 33.5

Carmagnola 28.5 c 197 121 4474 25.1Fibranova 37.9 ab 194 197 4659 25.9Cultivar

Kompolti 45.7 a 199 136 6191 55.6

Medie 37.4 197 151 5108 35.5


la biomassa ed il particolare accumulo deimetalli nelle foglie, suggerisce la raccoltaanticipata della coltura prima che inizi lanaturale defogliazione della pianta, asportan-do l’intera parte aerea al fine di massimizzarel’effetto di fitoestrazione.

L’eccessiva presenza di metalli pesantideprime, in generale, le potenzialità di bo-nifica dei terreni da parte della coltura, conl’eccezione di alcuni elementi che sono par-

ticolarmente ben tollerati come lo zinco.I genotipi a confronto, caratterizzati da

analoghe capacità produttive, non hannoevidenziato una diversa abilità nella fito-estrazione.

La ricerca, ancora in fase di comple-tamento, si propone innanzitutto la confermadelle indicazioni fin d’ora acquisite e, sullabase di ulteriori aprofondimenti, di ampliarele conoscenze con riferimento a nuovi

Tabella 7 - Influenza dei fattori in studio sul rapporto (‰ del valore iniziale) tra metalli pesantipresenti nella pianta e nel terreno.Table 7 - Effects of considered factors on plant/soil concentration rate (‰ of soil original value).

Tabella 9 - Fitoestrazione di metalli pesanti (µg vaso-1) in relazione alla diluizione del terreno e a differenti ipotesi di asportazione della biomassa.Table 9 - Phytoextraction of heavy metals (µg pot-1) related to soil dilution and different biomass harvesting hypotheses.

Tabella 8 - Concentrazione di metalli pesanti sulle varie frazioni della pianta (ppm).Table 8 - Heavy metals concentration in plant fractions (ppm).

genotipi, diversi substrati pedologici e tecni-che di intervento (ricorso a composti chelanti).BIBLIOGRAFIABaker, A.J.M., 1987. Metal tolerance. New

Phytology 106 (Suppl.), 93-111.Baker, A.J.M. and R.R. Brooks., 1989.

Terrestrial higher plants whichhyperaccumulate metal elements. A review oftheir distribution, ecology, andphytochemistry. Biorecovery 1, 81-126.

Cunningham, S. D. e D.W. Ow., 1996. Promisesand prospects of phytoremediation. PlantPhysiology 110, 715-719.

Filipek, T., Olek, J., 1999. Agriculturalutilization of sewage water andeutrophication pressure of waters. FoliaUniversitatis-Agriculturae-Stetiniensis,Agricoltura 77, 93-97.

Labuda, S., Kaczor, A., 1999. Microelements intest plants as affected by irrigation withsewage water on muck-peat soil. FoliaUniversitatis-Agriculturae-Stetiniensis,Agricoltura 77, 225-230.

Marchiol L. e G. Zerbi., 2000. Fitoestrazione dimetalli pesanti: primi risultati sperimentali.Atti del Convegno “La Bioremediation inItalia: dalla teoria alla pratica”. 14-15dicembre 2000. Società Italiana della Scienzadel Suolo - ENEA, Roma, 14-15 dicembre2000.

Michalojc, Z., Nurzynski, J, 1999. FoliaUniversitatis-Agriculturae-Stetiniensis,Agricoltura 77, 271-276.

Wisniewski, J., Kolodziej, B, 1999. FoliaUniversitatis-Agriculturae-Stetiniensis,Agricoltura 77, 379-385.

Frazioni dellapianta

Diluizionidel terreno Cr Cu Pb Zn Cd

1 /2 3.9 b 97.7 24.2 4764 a 17.1 aFoglie + Fusti 1 /8 40.8 a 144.2 132.4 2964 b 7.2 bMedie 22.3 121.0 78.3 3864 12.1

1 /2 0.9 b 33.1 b 22.7 1024 a 5.6Fusti 1 /8 12.9 a 103.2 a 32.4 584 b 3.0Medie 6.9 68.2 27.6 804 4.3

Frazionidella pianta

Diluizionidel terreno Cr Cu Pb Zn Cd

1 /2 0.63 b 15.98 a 0.36 b 916 a 2.83 aFoglie 1 /8 2.80 a 4.00 b 9.47 a 238 b 0.42 bMedie 1.71 9.99 4.91 577 1.62

1 /2 0.45 b 16.04 a 6.86 a 494 a 2.43 aFusti 1 /8 1.15 a 8.81 b 2.58 b 50 b 0.27 bMedie 0.80 12.42 4.72 273 1.35

1 /2 8.94 58.4 51.3 1303 a 30.3 aRadici 1 /8 9.61 48.6 46.0 692 b 10.6 bMedie 9.28 53.5 48.6 997 20.4

Fattori in studio: Cu Pb Zn Cd

1 /2 0.092 b 0.015 b 0.175 b 0.212 bDiluizione

terreno 1 /8 0.779 a 0.260 a 0.592 a 0.756 a

Carmagnola 0.478 0.123 0.378 0.400Fibranova 0.430 0.199 0.344 0.380Cultivar

Kompolti 0.399 0.090 0.427 0.673

Medie 0.436 0.137 0.383 0.484


INTRODUZIONELa macerazione degli steli di canapa è nor-

malmente eseguita in apposite vasche con

Utilizzo in pieno campo dei reflui da macerazione della canapa: influenza sullamicroflora tellurica

C. Gamba, C. Piovanelli, S. Simoncini, M. Di Candilo1

Istituto Sperimentale per lo Studio e la Difesa del Suolo - Piazza M. D’Azeglio 30, FI1 Istituto Sperimentale per le Colture Industriali, Bologna.

Autore corrispondente: Piovanelli C - IstitutoSperimentale per lo Studio e la Difesa del SuoloPiazza M. D’Azeglio 30 Firenze, Italia - Tel.(055) 2491227 - Fax (055) 241485 - E mail:[email protected] oppure [email protected] svolto con finanziamento MiPAFnell’ambito del Progetto “Canapa per fibratessile: dalla produzione alla utilizzazione”.

RIASSUNTOIn una prova di campagna sono state distribuite, sul terreno coltivato a grano, diverse quantità diacque reflue da macerazione della canapa per studiarne l’influenza sulla microflora del suolo.La biomassa microbica nei suoli trattati aumenta soprattutto quando si innalza la temperatura chestimola la crescita dei microrganismi eterotrofi. Questo aumento della biomassa è positivo poiché,come dimostrano la costanza del tasso di mineralizzazione della S.O. e la diminuzione del quozien-te metabolico, non determina condizioni anomale nel terreno.L’attività respiratoria e il contenuto della S.O. del terreno non sono influenzati dalla somministrazionedei reflui.Dopo un ripetuto apporto di reflui al suolo si è verificata una inibizione dell’attività ureasica limi-tata alla prima settimana dallo spandimento. Ad un mese dal trattamento si osserva invece unaumento, proporzionale alle dosi di refluo, della fosfatasi. L’attività ammonio-ossidante presentatransitorie variazioni positive una settimana dopo lo spandimento. L’attività enzimatica denitrificanteassume valori considerevoli solo nel periodo autunnale, caratterizzato da piogge intense, allorchépresenta anche modeste variazioni dovute all’apporto di acque da macerazione.

Parole chiave: canapa; reflui da macerazione; biomassa microbica; quoziente metabolico; attivitàenzimatiche.

ABSTRACTEffects on soil microflora of the use of hemp wastewater in the open airDuring a test carried out in the country, different quantities of wastewater coming from the soakingof hemp were spread over a soil cultivated with wheat (0.80 and 160 m ha in the year 2000 anddouble doses, repeated after six months, in the following year). The aim of this test was to see, bymeans of biochemical techniques, how the soil microflora composition and its activity is affectedby the treatment with wastewater in the long run.The microbial biomass turns out to be greatly stimulated by the treatment, especially when a rise oftemperature produces a stimulus in the heterotrophic micro-organisms feeding on the nutrients inthe soil. This rise of the biomass can be considered a positive fact because, as shown by theinvariariability of the S.O. mineralization rate and the decrease in the metabolic quotient, it doesnot cause any anomalous conditions in the treated soil.Respiration is not notably affected by wastewater doses, as this parameter changes especially as aresult of the seasonal rise in temperature. The contents of S.O. in the soil are also not affected by thewastewater.As for the study of enzymatic activity, an inhibition of the ureasic activity in the soils treated withwastewater during the first week following the treatment can be seen; this inhibition disappearscompletely after the first month. On the contrary, during the subsequent period there is an increasein the phosphates proportional to the doses which were spread over the soil. The ammonificationturns out to be stimulated by the wastewater addition, although this effect does not last beyond thefirst week after the treatment. Due to the incoherent nature of the soil, the enzymatic denitrificationactivity is rather moderate and slightly increased as a result of the wastewater addition. In autumn,when heavy rain occurs, the potential denitrification activity reaches considerably high values,showing the effect of the soaking waters only for the intermediate dose.

Key words: hemp; wastewater; microbial biomass; metabolic quotient; enzymatic activities.

acqua stagnante; alla fine del ciclo si ha unrefluo ricco di sostanze organiche e con altacarica microbica, che potrebbe essere util-mente impiegato in agricoltura, direttamen-te o tramite compostaggio. La restituzioneai suoli coltivati di questi reflui può rappre-sentare una soluzione per ridurre l’impove-rimento in sostanza organica dei terreni poi-ché, di solito, le sostanze organiche conte-nute nei reflui migliorano le caratteristichechimiche e biologiche del suolo (Piccone,1991).

Scarsi sono in bibliografia i dati concer-nenti gli effetti della somministrazione direflui da macerazione della canapa sullepiante e sulla comunità batterica del suolo.A tal fine è stata impostata una prova di cam-pagna distribuendo, sul terreno coltivato agrano, diverse quantità di refluo, per segui-re nel tempo l’influenza che esso ha sullacomposizione della microflora del suolo esulle sue attività biochimiche, nonché sullavegetazione della coltura.

Per le analisi biochimiche, su terreni pre-levati in epoche successive, abbiamo deter-minato la biomassa microbica totale, col me-todo SIR (Substrate-Induced Respiration).Sebbene la biomassa microbica sia solo unapiccola parte (dall’ 1 al 4%) del C organicodel terreno (Jenkinson e Ladd, 1981;Anderson e Domsch, 1989) essa ha una gran-de importanza per la nutrizione della pianta(Schnürer et al., 1985) e i suoi valori sonoriconosciuti essere molto sensibili alle va-riazioni che si verificano nel suolo(Powlson et al., 1987; Brookes, 1995; Kaiseret al., 1995) per cui la sua determinazione èfrequentemente impiegata nel confronto didiversi trattamenti agronomici (Lynch ePanting, 1980; Drury et al., 1991; Smith etal., 1995). Abbiamo altresì determinato l’at-tività respiratoria della microflora, perchéquesta attività riflette la velocità di degrada-zione della sostanza organica da parte deimicrorganismi (Nannipieri, 1991) ed è unutile indice per quantificare l’attivitàmicrobiologica globale del suolo. Poiché nelterreno trattato si può avere una esaltazionedei processi catabolici, abbiamo calcolatol’indice di mineralizzazione del C(Florenzano, 1982) e il quoziente metaboli-co (qCO2) (Anderson e Domsch, 1985), chesono indici adatti a quantificare lo stato diefficienza e di affaticamento della microflora.Inoltre, dal momento che l’aggiunta al suo-lo di substrati organici labili contenuti neireflui di macerazione può stimolare le atti-vità enzimatiche, soprattutto di quelle coin-volte nel ciclo dell’azoto, abbiamo esteso lenostre indagini allo studio dell’attivitàdenitrificante potenziale (DEA), che risultageneralmente ben correlata al contenuto disostanza organica facilmente assimilabile(Burford e Bremner, 1975), dell’attività am-monio ossidante potenziale (PNA),dell’ureasi, nonché della fosfatasi. I cambia-menti delle attività enzimatiche sono spessoutilizzati per valutare la fertilità del suolo(Nannipieri, 1994), poiché permettono di in-tegrare gli studi biochimici sulla microflora,


dal momento che le attività enzimaticheextracellulari svolgono un ruolo indipenden-te dai microrganismi e non risentono dei fat-tori che influenzano la vita di questi ultimi.

MATERIALI E METODIPiano sperimentale. La prova di campa-

gna è stata effettuata ad Anzola dell’Emilia(BO), presso l’azienda “Ca’ Rossa”, dell’Isti-tuto Sperimentale per le Colture Industriali.Il terreno delle parcelle è pianeggiante, fran-co, posto in zona a regime climatico tempe-rato, con piovosità di 618 mm (media annuaventennale), classificato come Udifluventtipico (Soil Survey Staff, 1996).

Il piano sperimentale prevede il confron-to fra parcelle coltivate a frumento tenero(cv Serio), trattate con tre diversi volumi diacque reflue: 0, 80 e 160 m3 ha-1 nell’anno2000 e volumi doppi nel 2001. È stato adot-tato uno schema sperimentale a bloccorandomizzato, con quattro ripetizioni e par-celle da 25 m2 (Fig. 1). Le operazionicolturali, come nella norma, sono state limi-tate alla concimazione minerale e al diserbo

chimico. La prima è stata realizzata con ap-porti all’impianto della coltura (160 kg ha-1

di P2O5 e 100 kg ha-1 di N sotto formaammoniacale) e in copertura (78 kg ha-1 diN sotto forma nitrica).

Nel primo anno i reflui sono stati distri-buiti il 2 marzo, prelevandoli da contenitoriin cui erano state stoccate le acque utilizza-te per la macerazione della canapa. Circa2,5 quintali di steli, riuniti in mannelli, sonostati immersi in una vasca di 9 m3 contenen-te acqua di falda e sono stati lasciati a mace-rare per 7 giorni (Fig. 2). La distribuzione incampo è stata effettuata con apparato arti-gianale riprodotto in figura 3. Le acque dispargimento sono il risultato di 2 cicli dimacerazione. I prelievi del terreno per le ana-lisi sono stati effettuati il 10 marzo, il 19 apri-le e il 29 maggio, a 0-20 cm di profondità.

Nell’anno successivo la prova è stata rea-lizzata su terreni contermini; i reflui sonostati distribuiti il 24 aprile e, sempre sullestesse parcelle, una seconda volta il 16 otto-bre, al fine di valutare l’effetto di dosi ripetu-te. I prelievi, eseguiti con la stessa metodica

dell’anno precedente, sono stati effettuati il24 maggio ed il 3 luglio, dopo il primo trat-tamento, ed il 23 ottobre e il 19 novembredopo il trattamento ripetuto. Per tutti i pre-lievi il terreno è stato vagliato a 2 mm e con-servato in frigorifero a +4°C. Prima delleanalisi biochimiche, esso è stato umidificatoalla capacità di campo e preincubato per unasettimana a +24°C.

Analisi biochimiche. Il carbonio orga-nico (C.O.) è stato determinato, sia nel ter-reno che nelle acque di macerazione, perossidazione a caldo con bicromato di po-tassio, in presenza di acido solforico, e suc-cessiva titolazione con sale di Möhr(Yeomans e Bremner, 1988). La misurazio-ne dell’attività respiratoria del suolo è sta-ta effettuata incubando 100 grammi di ter-reno in contenitori chiusi e determinandola CO2 prodotta per differenza di pesata uti-lizzando calce sodata (Edwars, 1982; Raichet al., 1990). La biomassa microbica è sta-ta valutata col metodo SIR (Anderson eDomsch, 1978), incubando il terreno conl’aggiunta di glucosio e determinando laCO2 prodotta per via gascromatografica,con rivelatore TCD. Dal rapporto fra la re-spirazione, misurata su 7 giorni, ed il con-tenuto di carbonio organico si evince ilcoefficiente di mineralizzazione delcarbonio (Dommergues, 1960). Il quozien-te metabolico (qCO2) è espresso dal rap-porto fra C-CO2 emessa dal suolo in 24 oree C della biomassa (Anderson e Domsch,1985).

L’attività enzimatica denitrificante (DEA)è stata determinata utilizzando il metodo diSmith e Tiedje (1979) e successive modifi-che (Tiedje, 1994), che prevede l’incubazio-ne del terreno con una soluzione di KNO3(1 mM) e glucosio (1 mM) in presenza dicloramfenicolo (1 g l-1), in beute chiuse conatmosfera priva di ossigeno e con il 10% diacetilene (Yoshinari e Knowles, 1976). Lalettura dell’N2O prodotta è effettuata pergascromatografia, con rivelatore ECD, sucolonna capillare 1000plot.

L’attività enzimatica ammonio-ossidantepotenziale (PNA) è stata valutata col meto-do proposto da Belser e Mays (1982) concui si incuba il terreno per 6 ore a 26°C, insoluzione tampone con aggiunta di solfatod’ammonio 2 mM. La produzione di –NO2e –NO3 è determinata per via colorimetricacon autoanalyzer.

L’ureasi è stata determinata col metodoproposto da Kandeler e Gerber (1988) usan-do urea come substrato e misurando la quan-tità di ammonio prodotto con spettro-fotometro a 690 nm. La fosfatasi è stata va-lutata utilizzando la metodologia propostada Tabatabai e Bremner (1969), basata sulladeterminazione con spettrofotometro a400 nm della quantità di paranitrofenolo(PNF) formatosi per idrolisi enzimatica apH 6,5 dal paranitrofenilfosfato, dopo un’oradi incubazione a 37°C.

Tabella 1 - Contenuto medio di carbonio organico, respirazione e coefficiente di mineralizzazione delsuolo sottoposto allo spandimento di reflui il 2/03/00.Table 1 - Organic carbon amount, soil respiration and organic carbon mineralization afterwastewater spreading (02/02/01).

Tabella 2 - Contenuto di carbonio organico, respirazione e coefficiente di mineralizzazione del suolosottoposto allo spandimento di reflui il 24/04/01 ed il 16/10/01.Table 2 - Organic carbon amount, soil respiration and organic carbon mineralization afterwastewater spreading (24/01/01 and 16/10/01).

C.O.%

RespirazionemgCO2 kg-1dm 24h-1

Coef. min. C%

Test 0.991 ± 0.001 55.25 ± 5.39 1.054 ± 0.103160 0.944 ± 0.007 64.39 ± 14.57 1.289 ± 0.29224/05/01320 0.924 ± 0.082 51.47 ± 10.08 1.052 ± 0.206

Test 0.927 ± 0.027 93.82 ± 5.99 1.912 ± 0.122160 0.934 ± 0.031 91.58 ± 13.79 1.853 ± 0.27903/07/01320 0.888 ± 0.031 92.80 ± 12.09 1.975 ± 0.257

Test 0.889 ± 0.093 69.85 ± 3.84 1.485 ± 0.082160 0.954 ± 0.008 66.30 ± 3.82 1.313 ± 0.07523/10/01320 0.862 ± 0.129 68.86 ± 8.81 1.509 ± 0.193

Test 0.895 ± 0.025 70.87 ± 12.66 1.496 ± 0.267160 0.868 ± 0.099 59.74 ± 1.98 1.301 ± 0.04319/11/01320 0.852 ± 0.031 61.92 ± 2.60 1.373 ± 0.058

C.O.%

RespirazionemgCO2 kg-1dm 24h-1

Coef. min. C%

Test 0.985 ± 0.006 62.69 ± 0.98 1.202 ± 0.18180 1.013 ± 0.063 67.16 ± 0.32 1.259 ± 0.13910/03/00160 0.994 ± 0.014 70.61 ± 0.51 1.343 ± 0.101

Test 1.010 ± 0.030 73.53 ± 0.49 1.377 ± 0.12880 1.117 ± 0.003 96.93 ± 0.84 1.639 ± 0.14319/04/00160 1.027 ± 0.027 66.34 ± 0.38 1.230 ± 0.037

Test 0.996 ± 0.021 105.90 ± 1.40 2.008 ± 0.25480 1.023 ± 0.026 105.73 ± 0.72 1.955 ± 0.17929/05/00160 1.115 ± 0.028 103.95 ± 0.52 1.788 ± 0.112


Tutte le misure microbiologiche e biochi-miche sono state effettuate in triplo. I risulta-ti sono stati elaborati statisticamente con ana-lisi della varianza (ANOVA) a due vie conblocchi completamente randomizzati, le me-die sono state comparate impiegando il testdi Duncan (Duncan’s multiple range test).

RISULTATIIl contenuto di carbonio organico del suo-

lo mostra delle differenze statisticamente si-gnificative solo nel primo anno di prova(Tab. 1); nella seconda prova, nonostante ilmaggior apporto di refluo non si riscontranodifferenze apprezzabili rispetto al testimonein nessuna data di campionamento (Tab. 2).

L’attività respiratoria e la mineralizzazionedel carbonio organico non risentono in ma-niera notevole dell’apporto dei reflui; la va-riazione di questi parametri risulta maggior-mente legata allo stagionale innalzamento ditemperatura, che determina un normale in-cremento delle attività metaboliche dellamicroflora, sia nel primo come nel secondoanno di prova, indipendentemente dalle dosidi refluo aggiunte, poiché valori più elevatisi riscontrano in prossimità della pienaallegagione (primo anno) o completamaturazione del grano (secondo anno).

La biomassa microbica risulta essere mol-to stimolata dalla presenza del refluo, indi-pendentemente dalle dosi somministrate

(Fig. 4), questo è più evidente nei mesi pri-maverili–estivi (fine di maggio nel primoanno e inizio di luglio nel secondo), allorchél’aumento della temperatura genera uno sti-molo nei microrganismi eterotrofi che uti-lizzano i nutrienti disponibili nel terreno perla loro crescita.

Il quoziente metabolico della biomassa delsuolo (qCO2), dopo lo spandimento del

refluo, tende a diminuire gradualmente infunzione della dose distribuita (Fig. 5); comesi può osservare nel secondo anno, in segui-to a somministrazioni di dosi doppie e ripe-tute, le differenze si manifestano fra testi-mone e refluo, indipendentemente dalle dosi.

Per quanto concerne le attività enzimatichestudiate, nel primo anno di prova si sono ri-scontrate variazioni statisticamente signifi-cative per l’attività ammonio-ossidante neiterreni trattati con diversi apporti di refluo(Tab. 3): dopo circa una settimana dallasomministrazione del refluo si verifica unincremento transitorio dell’attivitàenzimatica nei terreni trattati, che si esauri-sce in breve tempo e non è rilevabile nei mesisuccessivi.

L’attività enzimatica denitrificante è risul-tata nel complesso modesta, vista la naturaabbastanza sciolta del terreno (Fig. 6). Siosserva in luglio un incremento dell’attivitàdi riduzione dei composti azotati nei terrenitrattati con refluo, indipendentemente dalledosi somministrate. L’attività enzimatica èmolto più stimolata nel periodo autunnale,non tanto dalla somministrazione del refluoquanto dall’aumento dell’umidità del suoloche, diminuendo la disponibilità di ossige-no nei pori, favorisce i processi di riduzioneenzimatica.

In conseguenza allo spandimentoautunnale dei reflui si osserva una repentina

Tabella 3 - Attività enzimatica ammonio-ossidante del suolo (mgN g-1 6h-1). Letterediverse indicano differenze significative tra lemedie secondo il Test di Duncan.Table 3 - The enzymatic ammonium-oxidation of soil (mgN g-1 6h-1). Differentletters show significant differences (Duncan’stest).

Figura 1 - Parcelle sperimentali.Figure 1 - Experimental plots.

Figura 2 - Vasche di macerazione della canapa.Figure 2 - Hemp soaking tanks.

Tabella 4 - Attività enzimatiche del suolo a diversi intervalli di tempo dallo spandimento dei reflui.Lettere diverse indicano differenze significative tra le medie secondo il Test di Duncan.Table 4 - Soil enzymatic activities at different times from the wastewater spreading. Differentletters show significant differences (Duncan’s test).

Ureasi (µgN-NH4 g-1dm 2h-1) Fosfatasi (µgPNF g-1 dm h-1)03/07/01 23/10/01 19/11/01 23/10/01 19/11/01

Test 48.90 b 62.11 a 40.30 a 547.86 a 567.09 c160 43.72 b 45.31 b 37.16 a 539.13 a 657.31 b320 68.12 a 41.67 c 41.61 a 538.24 a 719.25 a

10/03/00 19/04/00 29/05/00

Test 4.379 b 2.562 a 6.491 a80 9.023 a 2.623 a 4.228 a160 7.489 a 2.148 b 5.153 a


inibizione dell’attività ureasica proporziona-le alla dose somministrata (Tab. 4); tale ini-bizione scompare già dopo un mese dal trat-tamento. Nel precedente prelievo primave-rile, corrispondente a circa 3 mesi dal primotrattamento, si verifica una ripresa dell’atti-vità enzimatica nel suolo trattato con refluo.

L’attività fosfatasica, dopo un periodo dilatenza di circa un mese dalla secondasomministrazione, in cui non si osservanodifferenze significative fra le tesi, mostra unastretta correlazione con le dosi di acque dimacerazione distribuite, manifestando unaumento dell’attività enzimatica proporzio-nale alle quantità di refluo (Tab. 4).

DISCUSSIONECon la distribuzione delle acque di

macerazione, contenenti circa lo 0,1‰ dicarbonio, si effettua un modesto apporto alsuolo di carbonio organico, stimabile in 8 e16 kg ha-1, rispettivamente per i trattamentieffettuati nell’anno 2000 e del doppio perquelli effettuati nel 2001. Nel complessoquesto apporto di sostanza organica deter-mina un lieve incremento del contenuto diC.O. del suolo. Si riscontra invece un au-mento della biomassa in funzione del refluosomministrato. La biomassa è un indicemolto sensibile alle variazioni che si verifi-cano nel suolo; la sua misurazione è stataspesso utilizzata per confrontare diversi trat-tamenti e gestioni del suolo (Smith et al.,1995) e può servire come un preallarme pertali effetti molto prima che possono essereevidenziati in altri modi (Brookes, 1995).Nelle nostre prove abbiamo riscontrato unaumento della biomassa tellurica soprattut-to nei mesi più caldi; questo evidenzia comele sostanze apportate al terreno mediante leacque reflue da macerazione della canapasiano state metabolizzate dai microrganismitellurici, stimolando la riproduzione cellularee la crescita complessiva della microflora.Da notare che questo aumento è accompa-gnato da una parallela diminuzione del qCO2nei terreni trattati mostrando così l’assenzadi condizioni anomale, poiché non vi è ne-cessità da parte dei microrganismi telluricidi ossidare una maggior quantità di C.

Il qCO2, che esprime la quantità di CO2sviluppata per unità di biomassa, èunanimemente considerato un indicatore distress ambientale molto preciso (Piovanelliet al., 1999) e molto sensibile alle perturba-zioni dell’ecosistema perché, quando labiomassa microbica è sottoposta a condizionidi vita non ottimali, il quoziente metabolicoaumenta, cioè una maggior quantità di C vie-ne ossidata per unità di biomassa, al fine diriparare e mantenere attiva la macchina bio-chimica della cellula (Nannipieri et al.,1995).

Il più alto grado di efficienza dellamicroflora nei terreni trattati, è confermatodall’assenza di aumento della mineralizza-zione del carbonio organico che, se non sarà

Figura 3 - Apparecchiatura per la distribuzione delle acque reflue.Figure 3 - Wastewater spreading equipment.

Biomassa C

ab a a

a a a aa aa a

1

10

100

1000

24/05/01 03/07/01 23/10/01 19/11/01

Ln(m

gC 1

00g -1

)

Test160320

Biomassa C

c b

ba a

b

b b

a

1

10

100

1000

10/03/00 19/04/00 29/05/00

Ln(m

gC 1

00g-1

)

Test80160

Figura 4 - Biomassa microbica C nel suolo trattato con diverse dosi di refluo da macerazione dellacanapa. Le frecce indicano il periodo dello spandimento del refluo. Lettere diverse indicano differenzesignificative fra le medie (Duncan’s test).Figure 4 - Microbic biomass C in the soil treated with various wastewater doses. The arrowsshow the period of treatment with wastewater. Different letters show significant differencesamong the means (Duncan’s test).


attuata una rotazione colturale depaupe-ratrice, nel tempo si tramuterà in un accu-mulo di C nel terreno con aumento dellaS.O..

Per quanto concerne le attività enzimaticheè da rilevare che gli enzimi svolgono un ruoloimportante nell’ecologia del suolo, poichécatalizzano numerose reazioni correlate conle trasformazioni delle sostanze nutritive(Madejón et al., 2001). Nelle nostre provesi sono riscontrate solo modeste e transito-rie influenze sull’attività ammonio ossidan-te, con aumento dell’attività seguita dopopoco tempo dal suo riequilibrio, e sull’ureasi,con un iniziale effetto inibitorio, seguito adistanza di qualche mese dallo spandimento,da un incremento dell’attività inconcomitanza con l’aumento della biomassamicrobica. Un concreto stimolo dell’attivitàenzimatica, imputabile all’effetto del refluo,si è riscontrato nella fosfatasi, dopo un peri-odo di latenza in cui non si sono osservatedifferenze fra trattamenti. L’attivitàdenitrificante potenziale risulta leggermen-te stimolata dall’apporto di sostanza organi-ca labile contenuta nelle acque dimacerazione indipendentemente dalle dosisomministrate; le perdite di azoto tramitequesto processo sono perciò da ritenersitrascurabili. Il maggior stimolo per tale atti-vità è il grado di saturazione idrica del suoloche diminuendo la disponibilità di ossigenofavorisce i processi di riduzione (Fireston,1982; Williams et al., 1992; Arcara et al.,1999).

CONCLUSIONII reflui derivanti dalla macerazione della

canapa sono prodotti naturali, privi di ele-menti xenobiotici, ottenuti senza manipola-zioni chimiche e, come tali, non dovrebberopresentare problemi tossicologici per imicrorganismi tellurici. Tuttavia il loro ap-porto al terreno ha comprensibili riflessi sututte le caratteristiche pedologiche ed impli-ca la conoscenza dei complessi problemi diordine agronomico e ambientale legati al lorouso, poiché i substrati organici labili conte-nuti nelle acque di vegetazione possono sti-molare nel terreno processi catabolici e nuo-ve sintesi, per l’esaltazione alla crescita deimicrorganismi eterotrofi. Nel complesso lasomministrazione al terreno di acque deri-vanti da macerazione della canapa, alle dosida noi sperimentate, peraltro assai elevatese rapportate alle dosi permesse per leggeper altri reflui, non sembra avere influenzenegative sulla microflora tellurica e sulleattività biochimiche ed enzimatiche inda-gate. Si rileva un lieve transitorio incremen-to del tenore di sostanza organica del terre-no e dell’attività enzimatica ammonio-os-sidante, e un aumento più significativo dellabiomassa microbica. La diminuzione delqCO2 e l’aumento della fosfatasi nei terre-ni trattati, testimoniano il miglior grado diefficienza della microflora e, come i reflui

Figura 5 - Quoziente metabolico della microflora nel suolo trattato con diverse dosi di refluo damacerazione della canapa. Le frecce indicano il periodo dello spandimento del refluo. Lettere diverseindicano differenze significative fra le medie (Duncan’s test).Figure 5 - Metabolic quotient of the microflora in the soil treated with various wastewaterdoses. The arrows show the period of treatment with wastewater. Different letters showsignificant differences among the means (Duncan’ s test).

DEA

a b

b

a a

a

a a

b

1

10

100

1000

10000

24/05/01 03/07/01 23/10/01

ln( µ

gN-N

2O g

-1)

Test160320

Figura 6 - Attività enzimatica denitrificante del suolo (DEA) trattato con diverse dosi di refluo damacerazione della canapa. Le frecce indicano il periodo dello spandimento del refluo. Lettere diverseindicano differenze significative fra le medie (Duncan’s test).Figure 6 - Denitrification Enzyme Activity (DEA) of the soil treated with various wastewaterdoses. The arrows show the period of treatment with wastewater. Different letters showsignificant differences among the means (Duncan’s test).

q CO2

a

a

aa

a

b a aa

ba a

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

24/05/01 03/07/01 23/10/01 19/11/01

* 10-3

Test

160

320

q CO2

a

a

ab

ab

b

ab b

c

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

10/03/00 19/04/00 29/05/00

*10-3

Test

80

160


somministrati, determinino effetti positivi sulmetabolismo del complesso microbico, anchealle dosi più elevate. Le transitoriemodificazioni delle attività enzimatiche didenitrificazione e di idrolisi dell’urea sono dimodesta entità e tali da non avere influenzenegative determinanti sulla fertilità del suolo.

I risultati delle ricerche ci sembrano suf-ficientemente validi nel dimostrare una com-pleta assenza di effetti negativi sullamicroflora tellurica dei reflui derivanti dal-la macerazione della canapa, almeno alledosi e per gli aspetti indagati, e permettonodi ipotizzare che tali reflui possono esseredistribuiti al suolo senza pericolo di alterarel’equilibrio del sistema della microflora.

BIBLIOGRAFIAAnderson T.H., Domsch K.H., 1978. A

physiological method for the quantitativemeasurement of microbial biomass in soils.Soil Biol. Biochem. 10, 207-213.

Anderson T.H., Domsch K.H., 1985.Determination of eco-physiologicalmaintenance requirements of soil micro-organisms in a dormant state. Biol. Fertil.Soils 1, 81-89.

Anderson T.H., Domsch K.H., 1989. Rations ofmicrobial biomass carbon to total organiccarbon in arable soils. Soil Biol. Biochem.21, 471- 479.

Arcara P.G., Gamba C., Bidini D., Marchetti R.,1999. The effect of urea and pig slurryfertilization on denitrification, direct nitrousoxide emission, volatile fatty acids, water-soluble carbon and anthrone-reactive carbonin maize-cropped soil from Po plain(Modena, Italy). Biol. Fertil. Soils 29,270-276.

Burford J.R., Bremner J.M., 1975. Relationshipsbetween denitrification capacities of soil andtotal, water-soluble and readily decomposablesoil organic matter. Soil Biol. Biochem. 7,339-394.

Belser L.W., Mays E.L., 1982. Use of nitrifieractivity measurements to estimate theefficiency of viable nitrifier counts in soilsand sediments. App. Environ. Microbiol.43(4), 945 –948.

Brookes P.C., 1995. Le proprietàmicrobiologiche come potenziali indicatoridel monitoraggio dell’inquinamento delsuolo. Bollettino S.I.S.S. 6, 89-122.

Drury C.F., Stone J.A., Findlay W.I., 1991.Microbial biomass and soil structureassociated with corn, grass and legumes. SoilSci. Am. J. 55, 805-811.

Edwars N.T., 1982. The use of soda-lime formeasuring respiration rates in terrestrialsystems. Pedobiologia 23, 321-330.

Firestone M.K., 1982. Biological denitrification.In: Stevenson (Ed) Nitrogen in agriculturalsoil. Agronomy monograph, 2. AmericanSociety of Agronomy, Madison, Wis,pp. 289-326.

Florenzano G., 1983. Fondamenti dimicrobiologia del terreno. REDA, Roma.

Jenkinson D.S., Ladd J.N., 1981. Microbialbiomass in soil: measurement and turnover.In: Soil Biochemistry, Vol. 5; Paul E.A.,Ladd J.N. (Eds.), Marcel Dekker, New York,pp. 415-471.

Jenkinson D.S., Powlson D.S., 1976. The effectsof biocidal treatment on metabolism in soil.V. A method for measuring soil biomass. SoilBiol. Biochem. 8, 209-213.

Kaiser E.A., Martens R., Heinemeyer O., 1995.Temporal changes in soil microbial biomasscarbon in an arable soil: consequences forsoil sampling. Plant and Soil 170, 287-295.

Kandeler E, Gerber H., 1988. Short-term assayof soil urease activity using colorimetricdetermination of ammonium. Biol. Fertil.Soils 6, 68-72.

Lynch J.M., Panting L.M., 1980. Cultivation andsoil biomass. Soil Biol. Biochem. 12, 29-33.

Madejón E., Burgos P., Murillo J.M., Cabrera F.,2001. Phytotoxicity of organic amendmentson activities of select soil enzymes. Commun.Soil Sci. Plant Anal.32, 2227-2239.

Nannipieri P., 1994. The potential use of soilenzyme as indicator of productivity,Sustainability and pollution. Soil Biota:Management in sustainable farming system;Pankhurst C.E., Doube B.M., Gupta V.S.,Grace P.R. Eds.; CSIRO: Adelaide, Australia,pp. 238-244.

Nannipieri P., Benedetti A., Landi L., 1991.Effetto dei residui organici di rifiuto e discarto sulle attività biochimiche del suolo. InRiciclo di biomasse di rifiuto e di scarto efertilizzazione organica del suolo, Patron Ed.,pp. 75-80.

Piccone G., 1991. Valore fertilizzante dicompost di qualità ed effetti sulle proprietàchimiche del suolo. In Riciclo di biomasse dirifiuto e di scarto e fertilizzazione organicadel suolo, Patron Ed., 121-127.

Piovanelli C, Gamba C., Pagliai M., Papini R.,Brandi G., Caputo F., 1999. Effetto di diverselavorazioni del suolo su alcune attivitàmicrobiologiche. Atti XVII ConvegnoNazionale della S.I.C.A., Portoferraio 29settembre -1ottobre, pp. 331-338.

Powlson d.s., Brookes P.C., Jenkinson D.S.,1987. Measurement of soil microbial providesan early indication of changes in total soilorganic matter due to straw incorporation.Soil Biol. Biochem. 19, 159-164.

Raich J.W., Bowden R.D., Steudler P.A., 1990.Comparison of two static chamber techniquesfor determining carbon dioxide efflux fromforest soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 54,1754-1757.

Schnürer J., Clarholm M., Rosswall T., 1985.Microbial biomass and activity in anagricultural soil with different organic mattercontents. Soil Biol. Biochem. 17, 611-618.

Smith J.L., Halvorson J.J., Bolton H. Jr., 1995.Determination and use of a corrected controlfactor in the chloroform fumigation methodof estimating soil microbial biomass. Biol.Fertil. Soils 19, 287-291.

Smith M.S., Tiedje J.M., 1979. Phase ofdenitrification following oxygen depletion insoil. Soil Biol. Biochem. 11, 261-267.

Soil Survey Staff, 1996. Keys to Soil Taxonomy7th Edition. Pocahontas Press Inc.,Blacksburg, VA, USA.

Tabatabai M.A., Bremner J.M., 1969. Use ofparanitrophenyl phosphate for assay of soilphosphatase activity. Soil Biol. Biochem. 1,301-307.

Williams E.J., Hutchinson G.L., FehsenfeldF.C., 1992. Nox and N2O emissions fromsoil. Global Biogeochem. Cycles 6, 351-388.

Tiedje J.M., 1994. Denitrifier enzyme activity.In: Methods of soil Analysis, Part 2.Microbiological and Biochemical Properties -SSSA Book Series n° 5. Bigham J.M. (ed.),Madison WI 52711, USA, pp. 256-257

Yeomans J.C., Bremner M., 1988. A rapid andprecise method for routine determination oforganic carbon in soil. Comm. in Soil Sci.Plant Anal. 19(13), 1467-1476.

Yoshinari T., Knowles R., 1976. Acetyleneinhibition of nitrous oxide reduction bydenitrifying bacteria. Biochem. Biophysis.Res. Commun. 69, 705-710.

La Rivista Agroindustria è un periodicoquadrimestrale edita dall’Istituto Sperimentaleper le Colture Industriali (Bologna); essa pub-blica lavori originali a carattere scientifico ri-guardanti le colture che alimentano le variefiliere dell’agroindustria (colture orticole, daenergia, da biomassa, da fibra e cellulosa, daoli alimentari e industriali). I lavori proposti de-vono riguardare l’agronomia generale, leagrotecniche, il miglioramento genetico con tec-niche convenzionali e innovative, le tecnologiedi trasformazione, gli impieghi dei prodotti in-dustriali food e no-food. Agroindustria pubbli-ca soltanto articoli redatti in lingua italiana; nonvengono accettati lavori già pubblicati o in viadi pubblicazione su altre riviste italiane o stra-niere. Gli articoli pubblicati dalla Rivista fannoriferimento alle seguenti due categorie:1) Articoli di sintesi (Review). Comprende la-

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tifica: Martin C., Smith A.M., 1995. Starchbiosynthesis. The Plant Cell 7, 971-985.

- Articolo contenuto in un libro o in un’ope-ra che ha un Coordinatore: Ziegler P.1995. Carbohydrate degradation duringgermination. In: Kigel J., Galili G.(eds).Seed Development and Germination.Marcel Dekker, New York, pp. 447-474.

- Libro con Autore: Eames A.J., 1961.Morphology of Angiosperms. McGrawHill, New York.

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- Le illustrazioni, riportate separatamente daltesto su fogli singoli, saranno solo in biancoe nero, tutte indicate come figure (foto, dise-gni, grafici), numerate con numero arabo pro-gressivo.

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3. TERMINOLOGIA- Le unità di misura e relativi simboli devono

essere quelle del sistema internazionale (S.I.).Il simbolo, senza punto, deve seguire il valo-re numerico da cui sarà spaziato da uno spa-zio. Nel riportare brevi formule matematichenel testo, si deve fare uso dell’esponente ne-gativo invece del segno di frazione (g m-2 d-1

invece di g/m2 d). Le espressioni latine, i nomidelle entità sistematiche, le parole straniere,limitate a quelle per le quali non esiste il cor-rispondente termine italiano, saranno sotto-lineati perché siano stampati in corsivo o ri-portati direttamente in corsivo (es.: in situ;Cannabis sativa). Il nome italiano delle spe-cie deve essere scritto con l’iniziale minuscola(es.: barbabietola). Il nome delle cultivar odi un ibrido va scritto con la prima letteramaiuscola, senza virgolette. L’abbreviazionedella cultivar è cv senza punto.

4. REVISIONE DEL MANOSCRITTO- Il Direttore responsabile della Rivista

Agroindustria esamina l’articolo appena ri-cevuto valutandone l’attinenza agli scopi del-la Rivista stessa. Qualora ciò non si riscon-trasse il Direttore si riserva la possibilità dirifiutarne la pubblicazione senza inviarlo aiRevisori. I lavori vengono inviati, a giudiziodel Direttore, ad uno o più Revisori espertidegli argomenti in essi trattati. I rilievi deiRevisori vengono trasmessi all’Autore corri-spondente del lavoro. L’Autore deve provve-dere, nel più breve tempo possibile, ad ap-portare le modifiche proposte e ad inviare(entro 7 giorni) alla Redazione della Rivistadue copie dell’articolo corretto su carta e unasu floppy disk, nonché copie riviste dai Revi-sori con la scheda riportante le loro osserva-zioni. Qualora le bozze corrette non perven-gano in tempo utile e il fascicolo sia già pron-to per la stampa, le bozze verranno corretted’ufficio limitatamente agli errori e ai refluidella tipografia. In questo caso la Redazionedeclina ogni responsabilità per le inesattezzedi nomi, di simboli o di concetti che si po-tranno rilevare a stampa avvenuta.

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lo spetta interamente all’Autore.

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