Riassunto esame di Produzioni vegetali

Produzioni vegetali

Agronomia: definizione e obiettivi

Agronomia: scienza che studia le influenze tra ambiente e agricoltura, gli interventi dell'uomo sulla produzione vegetale agraria, le risposte quantitative delle colture agli interventi, i loro effetti sull'ambiente e sulla fertilità del suolo.

• Massimizzazione delle rese nel medio-lungo periodo
• Produzione nel rispetto dell'ambiente
• Agricoltura di servizio

Alimenti e adattamento climatico

Alimenti disponibili: sono gli alimenti derivanti dalla superficie coltivata per la resa unitaria in rapporto alla popolazione. Alimenti assunti: alimenti disponibili per l'efficienza d'uso.

Capacità di adattamento di un sistema agricolo ai cambiamenti climatici è la capacità di ridurre i danni potenziali, sfruttare le opportunità e far fronte alle conseguenze. Applicabile su scale temporali e spaziali:

• Autonomo: scale brevi e piccole (aziende agricole)
• Pianificati: tempi più lunghi e riguarda regioni o nazioni

Vulnerabilità: è l'incapacità di far fronte agli effetti avversi dei cambiamenti climatici, compresi la variabilità e gli estremi.

• Misure di mitigazione: riduzione dell'erosione del suolo, incremento della capacità di ritenzione idrica del suolo, incremento del contenuto di carbonio organico dei suoli, ampliamento delle rotazioni colturali, ecc.

Impatto del cambiamento climatico sui pilastri della sicurezza alimentare

Il cambiamento climatico influisce negativamente sui 4 pilastri della sicurezza alimentare:

1. Disponibilità di cibo: impatto negativo del cambiamento climatico sulla produttività delle colture, sull'allevamento e sulla pesca. Influenzata negativamente dall'aumento di parassiti e malattie.
2. L'accesso al cibo: perturbazioni dei mercati, dei prezzi, trasporti, infrastrutture, ecc.
3. L'utilizzo degli alimenti: influenzato a causa dell'aumento delle micotossine negli alimenti e nei mangimi con l'aumento delle temperature e degli eventi estremi.
4. Eventi estremi: inondazioni; instabilità dell'approvvigionamento.

Effetti dell'ozono (O₃) e della CO₂ sulle piante

Effetto dell'ozono:

• Resa: diminuzione della fotosintesi, alterazione nell'allocazione del carbonio e senescenza delle foglie accelerata (frumento).
• Qualità: riduzione degli zuccheri riducenti e aumento della vitamina C in patata; diminuzione del valore nutritivo del foraggio; danni alle foglie; aumento della parte proteica in frumento.

Effetto della CO₂:

• Resa: piante C3 - aumento fotosintesi e diminuzione della fotorespirazione. Piante C4 - non varia.
• Qualità: riduzione del contenuto di micro e macronutrienti e di metaboliti secondari. L'aumento di CO₂ aumenta la quantità a scapito della qualità.

Agricoltura: storia e tipologie

Agricoltura: l'arte e la pratica di coltivare il suolo allo scopo di ottenere prodotti per l'alimentazione umana e animale; include l'allevamento del bestiame.

Nel tempo: tradizionale, industriale (fino al 2000), multifunzionale (dal 2000), sostenibile (2005), intensificazione sostenibile (2012), agricoltura smart (2020).

Tipologie di agricoltura

1. Convenzionale: metodo di coltivazione intensivo che mira alla massimizzazione delle rese, mediante l'ottimizzazione continua delle tecniche agronomiche.
2. Integrata: sistema agroalimentare atto a ridurre al minimo l'uso delle sostanze chimiche di sintesi e razionalizzare la fertilizzazione nel rispetto dei principi ecologici, economici e tossicologici (MIPAAF) - qualità sostenibile.
3. Conservativa: sistema integrato di gestione in grado di diminuire i processi di degradazione del suolo, contenere i costi di produzione e aumentare la capacità di conservazione dell'acqua. Avvengono: minima lavorazione o nulla; pacciamatura: copertura organica continua del suolo; rotazioni colturali. Non avviene l'aratura!
4. Biologica: è un sistema globale di gestione dell'azienda agricola e di produzione agroalimentare basato su 4 principi:
   • Benessere: del suolo, delle piante, animali, umani e pianeta.
   • Ecologia: basato su sistemi e cicli ecologici viventi.
   • Equità: rispetto all'ambiente comune e alle opportunità di vita.
   • Precauzione: proteggere le generazioni presenti e quelle future, nonché l'ambiente.
   Scopi: Produrre alimenti biologici a partire da ingredienti provenienti dall'agricoltura biologica; limitare l'uso di additivi alimentari ed escludere gli alimenti che contengono nanomateriali ingegnerizzati.

   Certificato: il metodo di produzione - non esistono alimenti biologici, ma da agric. Biologica. IFOAM: federazione internazionale dei movimenti per l'agricoltura biologica. Punti deboli: rese più basse (-5-30%); maggiore superficie per colture; deforestazione - no su scala mondiale.

5. Biodinamica: approccio olistico che unisce pratiche agronomiche con nozioni spirituali (Rudolph Steiner). Due principi: Compostaggio - rovescio e rotazione delle colture; Fasi lunari - approccio olistico all'agricoltura, pratiche prive di fondamento scientifico (preparato 500 o corno-letame).
6. Naturale: agricoltura del non fare. No lavorazioni, concimazioni, controllo chimico delle infestanti, potatura.
7. Permacultura: Cura della biodiversità. Sistemi di policoltura con arboree, erbacee e animali con riduzione di rifiuti e integrazione del sistema agricolo nella gestione territoriale - non meccanizzabile, non applicabile su grande scala.
8. Sinergica: si basa su assenza di lavorazioni, fertilizzazione con sole coperture organiche permanenti, consociazione di più specie.

Botanica

Vegetale: organismo vivente che ha i caratteri propri della pianta. Pianta: vegetale pluricellulare, costituito da cellule vegetali atte alla fotosintesi.

• Annuali, biennali (hanno una radice fittonante in cui conservano le sostanze nutritive che usano nel secondo anno per fiorire), perenni, parassite, insettivore, erbacee…

Classificazione

• Spermatofite: piante a seme, no sporeo
  • Gimnosperme: senza fiore o seme nudo
  • Angiosperme: fiore e frutto
    • Monocotiledoni: mais - fiori in multipli di 3, radici fascicolate.
    • Dicotiledoni: fagiolo - fiori in multipli di 4 o 5 petali, radici fittonanti.

Cotiledoni: foglie embrionali che contengono le sostanze nutritive per lo sviluppo delle radici fino a che la pianta è in grado di realizzare la fotosintesi.

Parete cellulare: secondaria (terzo, secondo e primo strato), primaria, lamella mediana, ecc. - cellulosa funzioni: forma, protezione protoplasto, sostegno cellulare.

Plasmodesmi: collegamenti tra cellule contigue - trasmissione degli impulsi.

Vacuolo: accumulo di sostanze utili al metabolismo cellulare e segregazione di metaboliti dannosi. - pressione di turgore - sostegno, movimento, ecc.

Plastidi: si formano dal protoplasto e si specializza la loro funzione.

• Cloroplasto: fotosintesi
• Cromoplasto: colorazione
• Amiloplasto (amido), Elaioplasto (lipidi), Proteinoplasto (proteine): riserva energetica

Fotosintesi

Rapporto tra CO₂ e O₂= glucosio - accumulo di sostanza

• C3: avviene il ciclo di Calvin (↓ temp. E ↓rapporto CO₂/O₂= anidride carbonica - riduzione della secca) o la foto-respirazione (↑temp. e sostanza secca).
• C4: cattura del carbonio e ciclo di Calvin (2 processi) - carboidrati (glucosio).
• CAM: immagazzinamento del carbonio e ciclo di Calvin - ambienti estremi: svolgimento della fotosintesi anche con gli stomi chiusi.

Nota bene: stomi chiusi = no fotosintesi (C3 e C4).

Organi delle piante

Radici, fusto, foglie, nodi, internodi…

Radici: apparato radicale - fittonante, fascicolato o ramificato.

• Ancoraggio, trasporto linfa, accumulo sostanze riserva.

Due vasi: xilema (da radici a foglie) e floema (foglie a radici).

Fusto: alternanza tra nodi ed internodi (tratti tra due nodi).

• Collegano radici alle foglie. Accrescimento: verso l'alto, superficie del terreno (stoloni) o sottoterra (rizomi).

Foglia: produzione di sostanza organica attraverso la fotosintesi.

• Lamina, picciolo e guaina basale. - foglie semplici, composte, ecc.

(stami contengono il polline; impollinazione: anemofila (vento) ed entomofila (insetti)).

Tuberizzazione e succulenza

Tuberizzazione: consiste nell'accumulo di sostanza di riserva nei tessuti fondamentali.

• Patata (metaformorfosato), carota (tuberizzato)

Succulenza: accumulo di H₂O in tessuti fondamentali. (cipolla)

Frutti

Varie tipologie…

• Carnosi:
  • Bacca: epicarpo soffice - pomodoro
  • Drupa: endocarpo duro - pesca
  • Esperidio: agrumi - pericarpo formato da: flavedo (buccia) e albedo (parte bianca)
• Aggregato: si origina da un singolo fiore con numerosi pistilli - mora
• Composto: si origina dagli avari di una infiorescenza - gelso
• Falsi: si origina soprattutto da tessuti - fragola, fico, mela.
• Secchi:
  • Indehiscenti: a maturazione non rilasciano il seme. Cariosside (fusione tra il pericarpo del frutto ed il tegumento del seme: mais), Achenio (unico seme - girasole), Noce (unico seme).
  • Deiscenti: a maturazione rilasciano il seme. Follicolo, legume, capsula, siliqua.

Ormoni vegetali o fitormoni

Composto organico che influenza processi quali crescita, differenziamento e sviluppo.

• Stimola processi in atto, innesca processi, inibisce l'entità di un processo o blocco dell'innesco, media un processo.

1. Auxina (Acido Indolacetico): a seconda della concentrazione cambia effetto, stimola o inibisce l'allungamento dei fusti e delle radici.
2. Gibberelline: allungamento dei fusti e delle foglie; sviluppo dei frutti.
3. Citochinine: promuovono la divisione cellulare. Bilanciano gli effetti dell'auxina e provocano la ramificazione delle radici.
4. Acido Abscissico (ABA): inibisce molti processi vegetali. In caso di disidratazione provoca la chiusura degli stomi. Promuove produzione di etilene.
5. Etilene: maturazione dei frutti e controllo dei processi di invecchiamento. Induce la morte programmata della cellula.

Frutti climaterici e a-climaterici

Frutti climaterici: maturano anche dopo essere stati staccati dalla pianta, grazie alla respirazione dei tessuti vegetali e alla produzione di etilene. - banane, kiwi.

Frutti a-climaterici: se raccolti acerbi, non maturano, ma marciscono - il processo avviene solo con etilene esogeno. (lampone, arancia, peperone).

(Ritmi circadiani: durano 24h e persistono anche in assenza di stimoli ambientali - orologio interno)

Come si coltiva una pianta

1. Lavorazione del terreno (soffice e controllo malerbe)
2. Concimazione in pre-semina/pre-trapianto
3. Semina/trapianto
4. Irrigazione
5. Controllo malerbe e patogeni
6. Concimazione in post-semina/post-trapianto
7. Raccolta

Parti commestibili delle piante

Radici: accumulo riserve di cibo per fiorire e produrre frutti e semi per l'anno seguente. - rape, carote.

Fusti: finocchio, sedano, asparago

Foglie: cavolo, lattuga, rucola

Fiori: broccolo, cavolfiore

Semi: cece, pisello, fava, fagiolo, orzo, riso, miglio, grano saraceno, quinoa.

Medicinale, officinale: origano, menta, basilico

Ecosistema e agro-ecosistema

Ecosistema: sistema biologico composto da tutti gli organismi che si trovano in un particolare ambiente fisico e che interagiscono con esso e tra di loro.

Agro-ecosistema: ecosistema secondario caratterizzato dall'intervento umano finalizzato alla produzione agricola e zootecnica.

• Elevata specializzazione e riduzione della diversità biologica. Ambiente adatto: acqua, luce, elementi nutritivi, ecc. È caratterizzato da fattori quali climatici, edafici (l'insieme dei fattori che controllano la genesi dei suoli, ossia che concorrono a trasformare il substrato in un vero e proprio terreno) e biologici.

Interventi agronomici

Coltura: scelta della specie e varietà, coltura specializzata, miglioramento genetico.

Terreno: lavorazioni, concimazioni, irrigazioni, sistemazioni.

Clima: apprestamenti protettivi.

Fattori biologici: antiparassitari e diserbanti.

Tipo di intervento

• Disponibilità dei fattori dosabili: irrigazione, concimazioni, calore.
• Miglioramento dello sfruttamento dei fattori ambientali: date di semina, diserbo, fitofarmaci.
• Ordinamento produttivo: scelta delle colture.

Risposta delle colture

Parametri quantitativi - resa (quantità di prodotto raccolto riferito alla superficie coltivata - tonnellate/ettaro); parametri qualitativi - qualità.

I fattori climatici e le piante

Radiazione solare

Influenza fortemente il clima e l'attività biologica. La quantità di energia che giunge al suolo è determinata da: intensità della sorgente (costante/ora-stagione), altezza sull'orizzonte, assorbimento, trasmissione e riflessione.

• Intensità: agisce direttamente sulla fotosintesi; dipende dal flusso radiante e dalla durata. La pianta aumenta il tasso di fotosintesi all'aumentare della radiazione, fino al punto di saturazione: livello di radiazione al quale un ulteriore aumento non porta alcun aumento del tasso di fotosintesi. - ciascuna combinazione di temperatura e concentrazione di CO₂.
• Composizione: lunghezza d'onda e rapporto tra le lunghezze d'onda
  • Raggi infrarossi: 50-60% azione termica
  • Raggi visibili (luce) : azione termica e biologica - PAR (radiazione fotosinteticamente attiva) all'incirca 0.45 Rn
  • Raggi ultravioletti: 1-4% azione biologica

Luce oltre per la fotosintesi

Fitocromo: cromoproteina di colore azzurro-verde, in grado di leggere e reagire diversamente al variare del rapporto tra lunghezze d'onda e tra luce rossa (R) e rossa lontana (Fr). Il rapporto tra R/Fr è fondamentale per la sviluppo della pianta. - eziolamento causato dal fitocromo.

Eziolamento: stato anormale di una pianta cresciuta al buio. La caratteristica più visibile è la colorazione bianca-gialliccia dovuta alla mancanza di clorofilla. Si fa su determinati prodotti per aumentare la qualità e la fragranza, vedi l'asparago bianco, il sedano e il radicchio trevigiano (indotto).

La luce UV controlla la taglia della pianta - accrescimento piante attraverso regolazione raggi UV; i film plastici UV danno una minore produzione di flavonoidi e antociani.

Fotoperiodo

Lunghezza del giorno o della notte - coinvolto nella induzione a fiore.

Coinvolto nello sviluppo di organi di riserva ed entrata in dormienza nelle piante legnose.

Fase di giovanilità di molte piante erbacee da seme è di sole 1-2 settimane. Alcune specie sono indotte a fiore da opportuni regimi termici, altre da opportuni fotoperiodi, spesso da entrambe.

Classificazione delle piante

• Brevidiurne: poche ore di luce - mais e soia
• Longidiurne: tante ore di luce - frumento e spinacio
• Neutrodiurne: asparago

Vernalizzazione

Processo dove la pianta deve essere sottoposta ad un periodo di freddo per fiorire. Mais: brevidiurna, ma le sue varietà sono fotoindifferenti. Ha bisogno di molta luce in levata. Soia: brevidiurna e sensibile al fotoperiodo, necessita 10 ore di buio giornaliero per fiorire. Fotoperiodo artificiale di 8 ore. La sensibilità al fotoperiodo limita l'adattabilità di questa specie. Allo scopo di allargare la fascia di adattamento sono state ottenute delle cultivar differenti alla lunghezza del giorno. La semina deve essere tale da permettere il massimo sviluppo vegetativo prima che il fotoperiodo diminuisca. Frumento: specie longidiurna, fiorisce con più di 12 h giorno di luce. Le varietà sono meno sensibili al fotoperiodo e si usano per ritardare la semina.

Spinacio e verdure a foglia

Concimati con elevate dosi di N presentano concentrazioni di nitrato - cresce con la riduzione delle ore di luce e dell'intensità luminosa. Decresce: con l'aumentare delle ore di luce e dell'intensità luminosa.

Nitrato

Non è tossico, ma in ambiente acido rilascia composti nitrosi cancerogeni -

1. Nitrosammine: si formano nello stomaco e causano tumori gastrointestinali.
2. Trasformazione dell'emoglobina in metaemoglobina - in forma ferrica (Fe³⁺), l'emoglobina non è in grado di fissare l'ossigeno. - Anemia e sindrome del bambino blu.

La dose giornaliera accettabile di nitrati è di 0-3,7 mg/kg di peso corporeo in Europa. Negli ortaggi i nitriti non costituiscono un rischio apprezzabile per la salute, perché prevalgono gli effetti benefici del loro consumo. L'EFSA riconosce gli effetti negativi, ma vanno studiati caso per caso. Luce a LED continua 48h prima della raccolta diminuisce la concentrazione di nitrati e aumenta significativamente gli zuccheri solubili.

Luce: aspetti qualitativi

Negli ortaggi da foglia, la qualità è legata all'elevata acquosità, tenerezza dei tessuti e all'attenuazione del colore verde - favorite da bassa luminosità.

Idrometeore

In seguito al raffreddamento dell'umidità -

• Rugiada: condensazione dell'umidità atmosferica sulle superfici fredde, nella notte a temperature superiori allo zero
• Brina: umidità si condensa e congela sulle superfici fredde a temperature sotto lo zero.

1. Xerofite: modeste esigenze idriche
2. Mesofite: medie esigenze
3. Idrofite: forti esigenze idriche