Appunti di Produzioni vegetali e foraggicoltura

Produzioni vegetali

Clima

L’andamento della produzione delle diverse colture è influenzato dall’andamento del clima nelle diverse regioni geografiche. Gli elementi caratterizzanti il clima sono la radiazione solare, la temperatura, l’umidità, l’evaporazione e il vento.

La radiazione solare dipende dal periodo dell’anno e dalla zona geografica. La luce è importante in ogni fase della vita di una pianta in quanto ne influenza attività vegetativa e riproduttiva e di conseguenza qualità e quantità. Un aspetto da considerare quando si parla dell’influenza della luce sulla crescita delle piante è il portamento delle foglie: se si hanno foglie verticali, la luce raggiunge anche quelle poste più in profondità nella vegetazione; se si hanno foglie orizzontali, quelle inferiori sono ombreggiate. In base alla necessità di luce che hanno per arrivare a fioritura, le piante vengono classificate in: brevidiurne, nel caso in cui non fioriscono sotto illuminazione continua e necessitano di un periodo di oscurità più lungo; longidiurne, quando fioriscono sotto illuminazione continua e necessitano di un periodo di oscurità breve rispetto alla soglia critica; neutrodiurne, dette anche fotoindifferenti, in quanto la loro fioritura non è influenzata dalla lunghezza delle notti.

La temperatura influisce sui processi fisiologici della pianta (fotosintesi, traspirazione, respirazione…), che non si innescano quando è sotto determinati valori minimi e cessano sopra a valori massimi. La temperatura subisce continue fluttuazioni, ma ciò che può essere causa di problemi per le colture sono gli improvvisi sbalzi di temperatura come le gelate invernali. Ogni fase vegetativa di una pianta necessita di ben determinate temperature: ad esempio molte piante, come i cereali vernini, devono subire uno stimolo termico per poter fiorire (pratica della vernalizzazione: trattamento termico su semi che hanno appena germinato, prima della semina). La temperatura del terreno subisce sbalzi minori rispetto a quella dell’aria, in questo modo può compensare sbalzi o eccessi ed agire direttamente sull’assorbimento della soluzione circolante da parte delle radici.

I danni che il gelo può causare alle piante possono portare alla morte delle stesse. Il gelo colpisce giovani meristemi in accrescimento e cellule più idratate: si vengono a formare cristalli di ghiaccio che ne lacerano le cellule. Contro il gelo sono stati messi in atto diversi meccanismi di difesa:

• Fornelli antibrina che emanano calore per irraggiamento
• Ventilatori che miscelano lo strato più freddo di aria che circonda le piante con quello più caldo dello strato di inversione termica
• Irrigazione a pioggia antigelo che si basa sul principio che l’acqua, congelando, libera calore
• Ritardo della fioritura, nel caso di gelate primaverili

Eccessi di temperatura possono invece causare danni diretti come ustioni degli organi aerei, riduzione della fotosintesi, ecc. che possono essere contrastati con l’utilizzo di irrigazione climatizzante, imbiancatura dei tronchi con calce oppure ombreggiamento nel caso dei vivai.

Il vento può avere sia effetti positivi che negativi. Può essere positivo nei casi in cui è moderato in quanto favorisce l’impollinazione, attiva la traspirazione ed impedisce la formazione di un regime caldo-umido, che favorirebbe lo sviluppo di malattie. Nei casi in cui la ventilazione è eccessiva si hanno influenze negative sulla conformazione ed il portamento, causando, ad esempio, allettamento nei cereali. Nelle zone in cui si ha vento eccessivo è necessario ricorrere a barriere frangivento.

La vita delle piante può essere danneggiata anche da fattori inquinanti, sia naturali che artificiali. Tra i fattori naturali ci sono sabbia, eruzioni vulcaniche, ghiaccio, sale, polline e spore. Tra quelli artificiali, ci sono ceneri, fumi o sostanze gassose prodotti da fabbriche, motori e abitazioni.

Acqua

L’acqua che viene utilizzata dalle piante si trova nell’atmosfera sotto forma di vapore acqueo. La quantità di vapore acqueo presente viene definito come umidità. Quando il vapore acqueo nell’atmosfera condensa a seguito di un raffreddamento dà origine alle precipitazioni atmosferiche, quali pioggia, neve, grandine, rugiada e brina.

A livello agronomico, ciò che conta è l’entità della precipitazione e, in particolare, la quantità di acqua che viene effettivamente utilizzata dalle piante. Le piogge maggiormente efficaci a questo scopo sono quelle di leggera entità, dato che piogge troppo leggere evaporano non appena toccano il suolo, mentre piogge a carattere torrenziale scorrono in gran parte sul terreno senza penetrarvi.

L’evotraspirazione rappresenta una stima della somma dell’acqua persa per evaporazione dal suolo e per traspirazione dalle piante; dipende dalle caratteristiche della vegetazione, dalla radiazione solare, dalla dotazione idrica del terreno e dalle condizioni dell’atmosfera. L’evotraspirazione viene distinta in potenziale, ovvero come dovrebbe essere in condizioni ideali, e reale, ovvero l’acqua realmente persa. Di norma l’evotraspirazione reale è inferiore a quella potenziale dato che lo strato bagnato è sotto la superficie dove l’evotraspirazione avviene in ritmo ridotto e le piante chiudono gli stomi per difendersi da squilibri idrici forti; di conseguenza si riduce la fotosintesi e con essa anche l’attività produttiva e vegetativa.

L’acqua viene persa costantemente tramite traspirazione ed assorbita attraverso le radici. La disponibilità di acqua è data dall’acqua nel terreno e dall’umidità dell’aria: per compensare a deficienze di acqua nel terreno sono necessari interventi di irrigazione. L’acqua ha i compiti di trasportare elementi essenziali alla vita delle piante e di conferire resistenza meccanica ai tessuti non lignificati (turgore), i quali senza acqua appassirebbero; oltre a garantire lo stato di buona salute della pianta.

Una carenza di acqua porta quindi a modificazioni morfologiche e funzionali in quanto porta alla chiusura degli stomi con conseguente riduzione degli scambi di CO₂, della fotosintesi e della produzione.

Un eccesso di acqua porta invece a stress da ristagno idrico: quando la percentuale di acqua supera la capacità di campo si ha la saturazione delle porosità (macro- e micropori). Le conseguenze principali sono il disfacimento degli aggregati strutturali e la nitrificazione, ovvero la trasformazione dei nitrati in ammonio, assorbito solo da mais e riso.

Nutrizione

Gli elementi essenziali per la pianta, ovvero quelli senza i quali la pianta non può crescere normalmente, sono sei: azoto, potassio, fosforo, zolfo, calcio e magnesio. Oltre a questi sei, ce ne sono altri otto di cui la pianta ha bisogno solamente in tracce e sono ferro, boro, rame, manganese, molibdeno, zinco, nichelio e cloro. Carenze di questi 14 elementi non solo determinano una crescita anormale della pianta, ma possono causare problemi sanitari negli animali che si nutrono di tale pianta. Inoltre, questi elementi sono disponibili se presenti nella soluzione circolante.

L’azoto è il nutriente che maggiormente influenza crescita e sviluppo della pianta. Dato il loro basso costo, i concimi azotati sono quelli più usati in agricoltura: in particolare la forma che viene assorbita dalle piante con maggiore facilità è quella nitrica, ma ci sono specie, come mais e riso, che sono in grado di assorbire anche la forma ammoniacale. Dato il largo utilizzo di concimi azotati e la disponibilità nel terreno di azoto, sono rare le carenze. Tuttavia, se si verificano carenze, si hanno periodo vegetativo abbreviato, accrescimento stentato e la vegetazione risulta mal distribuita, scarsa e di colore giallastro/verde pallido.

È più probabile che si verifichi un eccesso di azoto, che si evidenzia con un eccessivo rigoglio vegetativo, a discapito della fase riproduttiva della pianta. Le conseguenze sono un aumento nel consumo idrico a causa della maggiore superficie fogliare, si ha una riduzione della lignificazione che può portare i cereali ad allettamento e diminuisce la qualità dei frutti perché cala la quantità di zuccheri nei tessuti di riserva. Azoto in eccesso può anche inquinare le falde acquifere e i problemi più rilevanti non sono tanto nel foraggio stesso, ma negli animali che se ne nutrono.

Il fosforo è fondamentale per le funzioni vitali dei vegetali, in quanto fa parte della composizione della molecola di DNA e degli acidi nucleici ed interviene nei meccanismi di produzione di energia (ATP e ADP) e nella fotosintesi. A differenza dell’azoto, favorisce i processi riproduttivi, quindi favorisce fioritura, maturazione del seme, lignificazione dei tessuti, ecc. e la presenza di fosforo in una pianta ne migliora la resistenza alle malattie fungine. La disponibilità nel terreno è fortemente influenzata da pH e temperatura, dato che è un elemento poco mobile: a pH acidi e basse temperature, la disponibilità diminuisce.

Se il fosforo è carente, si ha riduzione dello sviluppo vegetativo, il ciclo vegetativo è in ritardo con allegagione, ovvero passaggio da fiore a frutto, e formazione dei semi scarse; si hanno anche imbrunimenti e precoce caduta delle foglie (filloptosi).

Il potassio è essenziale per la formazione di aminoacidi e proteine, per l’efficacia della fotosintesi ed è coinvolto nei meccanismi di trasporto attraverso le membrane cellulari. Il potassio migliora la qualità di fiori, semi e frutti e conferisce maggiore resistenza a malattie ed allettamento. Se presente in eccesso non porta ad effetti negativi, ma, essendo il potassio antagonista del magnesio, può causarne carenza.

Raramente si ha carenza di potassio: può succedere se ci sono alti livelli di azoto e fosforo. La carenza porta ad ingiallimenti fogliari nelle viti ed arrossamenti nel frumento.

Il calcio è essenziale per lo sviluppo dei meristemi ed è un componente fondamentale della parete, nella quale è presente come pectato. La carenza è rara, ma può essere dilavato dalle piogge e, in tal caso, sono necessarie calcitazioni. Il calcio è antagonista nell’assorbimento di fosforo, potassio, magnesio e ferro: un eccesso di calcio porta quindi a mal assorbimento di questi minerali. La clorosi ferrica, in particolare, porta ad ingiallimento delle foglie delle piante (il pesco ne è molto sensibile).

Il magnesio è un importante costituente della molecola di clorofilla e di altri pigmenti. Il magnesio subisce la competizione di calcio e potassio. Le carenze di verificano più spesso in terreni che sono soggetti a dilavamento, come quelli sabbiosi e acidi. La carenza si manifesta con decolorazioni nelle zone internervali delle foglie e nelle patate e nelle barbabietole, può alterare il rapporto tra amidi e zuccheri.

Bioregolatori

I bioregolatori o fitoregolatori sono sostanze chimiche che mediano la comunicazione nelle piante superiori. A differenza degli ormoni animali, non sono specifici. Sono caratterizzati da polivalenza: la funzione che svolgono, che può essere di regolazione della crescita o dei fenomeni di differenziamento, varia in base al tessuto in cui si trovano e alle condizioni di sviluppo della pianta in quel momento.

Nonostante ciò, possono svolgere azioni specifiche in un tessuto specifico e in uno specifico stadio di sviluppo. Quindi, la risposta della pianta varia, qualitativamente e quantitativamente, in base alla concentrazione dell’ormone stesso e del tessuto nel quale agisce. I bioregolatori possono essere endogeni, se sono già presenti nella pianta, oppure esogeni, se sono immessi dall’uomo con trattamenti.

Propagazione gamica

L’elemento che caratterizza la propagazione gamica è il seme: la semina è alla base delle produzioni vegetali. Il seme è caratterizzato da tre parti: un embrione, un endosperma e un tegumento esterno. L’embrione è la parte che darà origine alla nuova pianta; l’endosperma contiene materiale di riserva per sostenere la crescita fino al momento in cui la pianta è in grado di effettuare la fotosintesi; il tegumento esterno funge da protezione dell’embrione e delle riserve.

Tra la germinazione e l’inizio della fotosintesi il seme dipende interamente dalle riserve contenute nell’endosperma, che variano in base alle dimensioni del seme, ed è anche in base alle dimensioni che il seme deve essere seminato più o meno profondo per consentirne l’emergenza. Nel caso di semi piccoli, la profondità non dovrebbe superare i 2-3 cm; ponendo i semi in superficie si corre il rischio di esporli a predatori, alla siccità e ad erbicidi. Semi più grandi, come quelli del mais e delle fave, possono essere posti a maggiori profondità (6-7 cm).

Fattori che influenzano la germinazione

Nel momento in cui il seme viene seminato deve trovare le giuste condizioni di temperatura, ossigeno e acqua. La temperatura ideale si aggira attorno ai 15-37°C (le temperature ideali più alte sono quelle di riso e mais), ma alcune specie possono germinare anche a 3-5°C, come nel caso di frumento, orzo, segale e avena.

Affinché avvenga la germinazione, l’acqua è fondamentale: il seme asciutto viene imbibito con tempi e modi che variano in base alla disponibilità di acqua nel terreno e alle caratteristiche del seme. La disponibilità di acqua migliora con il contatto tra seme e terreno, migliorato mediante le rullature, oppure aumentando la profondità di semine, che porta, però, ad un ritardo dell’emergenza. Per avere disponibilità di ossigeno, è necessario che il terreno sia poroso e drenato.

Affinché la germinazione si verifichi devono essere soddisfatte le condizioni di dormienza. La dormienza è una condizione fisiologica di riposo della pianta: un seme vitale è considerato in condizione di dormienza quando non germina in condizioni ambientali favorevoli. La dormienza può essere superata attraverso interventi come la scarificatura per rendere il tegumento impermeabile all’acqua, l’ammollamento per rimuovere inibitori solubili in acqua, l’esposizione alla luce oppure alle basse temperature.

La germinabilità è la percentuale di semi in grado di fornire piante normali ed influenzata dalla vitalità dell’embrione e del seme. I semi hanno una diversa capacità di produrre piante in grado di fornire adeguate prestazioni produttive; questa caratteristica del seme viene definita come “valore agricolo”. Il valore agricolo della semente dipende da caratteristiche morfologiche, come il peso e l’umidità, e genetiche, che dipendono da specie e varietà. Quando i semi si trovano nelle giuste condizioni di umidità, temperatura, aerazione, ecc. manifestano una diversa attitudine a produrre piante in grado di accrescersi e riprodursi: questa attitudine prende il nome di “potere germinativo”. Un altro parametro importante nella germinazione è l’energia germinativa che è un indice del numero di semi che germinano e del tempo che impiegano a germinare: maggiore è l’energia germinativa, minore è il tempo di germinazione e migliore è la semente.

Utilizzo del seme

La semina può essere diretta o indiretta, mediante trapianto. Nella semina diretta i semi vengono piantati dove la pianta vivrà fino alla raccolta; mentre nel trapianto si ha prima una fase di germinazione in semenzaio e poi una di trapianto e quindi crescita in campo. Il trapianto ha vantaggi nell’attecchimento della plantula e nella maturazione, ma, a differenza della semina diretta, è di difficile meccanizzazione e sono maggiori i costi.

I semi prima della semina devono essere conservati in appositi magazzini alle giuste condizioni di temperatura e umidità che devono essere basse per mantenere vitalità e vigore. Per i cereali si arriva a valori inferiori al 15% di umidità. Prima della semina subiscono trattamenti fisici o chimici.

Tra i trattamenti fisici ci sono:

• La calibratura, che consiste nel dividere i semi per calibro per facilitarne l’utilizzo con le macchine seminatrici
• La scarificatura per rimuovere gli strati più esterni del pericarpo
• La confettatura per rivestire il seme di sostanze nutritive e antiparassitari
• La segmentazione che viene fatta nei corpi riproduttori che danno più piante, per esempio nei tuberi
• La stratificazione nella quale si alternano periodi diversi di umidità e temperatura per favorire il superamento della dormienza (caldo secco → fresco e umido caldo umido)
• La vernalizzazione nella quale il seme trascorre un periodo a basse temperature per poter germinare
• Pregermogliamento o pregerminazione per avere piante sane

Tra i trattamenti chimici ci sono: ammollamento; inoculazione o batterizzazione; concia del seme, nella quale si riveste il seme di fertilizzanti, insetticidi o fungicidi. La quantità di seme deve essere decisa considerando potere germinativo ed attecchimento del genotipo. Considerando questi due fattori è importante considerare una quota di sicurezza da seminare.

L’epoca di semina dipende principalmente dalle condizioni meteorologiche. Nelle semine primaverili bisogna considerare anche il periodo vegetativo: seminando troppo presto si incorre in danni da gelate, mentre se si semina troppo tardi il periodo vegetativo potrebbe essere troppo corto. Nelle semine invernali, invece, bisogna considerare il fatto che le piantine devono essere ben insediate nel terreno prima che si determini in esse un arresto dettato dalle basse temperature.

La semina può essere eseguita in diversi modi: a spaglio, a righe, a postarella e con seminatrici di precisione. Nella semina a spaglio si semina a mano o si utilizzano seminatrici centrifughe; viene utilizzata solo per colture fitte dato che non si ha distribuzione regolare. Nella semina a...