Coltivazioni arboree

Coltivazioni arboree

Introduzione

Le specie fruttifere hanno avuto un’origine piuttosto articolata a livello planetario. Queste culture vengono coltivate nella fascia temperata del pianeta, orientamento fra 30-50 gradi di latitudine Nord o Sud. La coltivazione di queste specie è diffusa in Nord America, in Europa, Giappone e Korea, Cina, Cile, Argentina, Sud Africa e tutta l’Oceania (Nuova Zelanda sta agli antipodi rispetto all’Italia e ha un clima simile e infatti gli scambi scientifici sono molto intensi ma la situazione geografia è molto simile).

Da un punto di vista quantitativo si nota come, dai dati FAO, l’Asia ha la produzione maggiore in confronto alle altre zone del mondo a livello frutticolo (49%). In successione troviamo poi Sud America e Nord America, Africa, Europa e infine Oceania. Le produzioni sono state in crescita negli ultimi quattro anni. A livello dei singoli Paesi, il maggior produttore è la Cina seguita dall’India. Troviamo poi gli Usa, la Turchia, il Messico, l’Indonesia, la Spagna e l’Italia. Per quanto riguarda l’Europa, l’Italia, con 18 milioni di tonnellate di produzione complessiva, si trova seconda dopo la Spagna.

Le specie arboree che vengono coltivate maggiormente

Le banane sono il frutto più coltivato a livello mondiale, secondo sono le angurie (anche se non piante arboree), terza specie è la mela, seguita dall’uva, arance, mango, ecc. A livello europeo la più coltivata è l’uva seguita dalle mele, arance, angurie, pesche (buccia pelosa) e nettarine (buccia liscia), ecc. La produzione di uva arriva agli 8 milioni di tonnellate in Italia, anche se in gran parte orientata alla trasformazione in vino, seconda coltura molto diffusa è quella del melo che si colloca per la maggior parte in regioni settentrionali, altra coltura importante è quella delle arance che è diffusa nelle regioni meridionali, più calde, altre colture sono pesche e nettarine, pere, meloni e angurie, actinidia, limoni e limes, albicocche, susine, fragole e ciliegie.

La fabbrica metabolica

Le colture arboree sono piante poliennali e per questo hanno un piccolo livello di complicazione in più. In questa rappresentazione, detta fabbrica metabolica, la pianta viene rappresentata come una fabbrica, appunto, con i diversi reparti. Nelle piante, ciascun comparto deve funzionare non da solo ma insieme agli altri. Si parta dalla “centrale energetica” ossia il tessuto fotosintetizzante, in particolare il sistema fogliare: intercetta la luce e a livello della foglia c’è tutto il sistema che presiede agli scambi gassosi, uscita di H₂O ed entrata di CO₂. Il primo prodotto della fotosintesi sono gli zuccheri, in particolare il glucosio. Quindi la pianta sfrutta l’energia luminosa, acquisisce CO₂, fa la fotosintesi e produce zuccheri producendo talmente tanti che non è in grado di smaltirli. Per questo motivo, immagazzina questa energia sotto forma di amido, il carboidrato di riserva dei tessuti fotosintetici. L’amido viene idrolizzato e viene formato il saccarosio: è la principale forma sotto la quale l’energia viene trasportata nella pianta. Il saccarosio viene caricato nel sistema di trasporto, il floema, dove viene trasportato a tutti i siti della pianta.

La ripartizione in breve termine dei prodotti della fotosintesi in amido all’interno degli amiloplasti delle cellule fotosintetiche è detta allocazione mentre il trasporto di saccarosio è detta partizione ed è la distribuzione di energia a tutti gli elementi della pianta, a lunga distanza. Entrambi fanno quindi riferimento a un utilizzo degli assimilati. Attraverso la partizione, gli assimilati vanno a finire nelle radici per due motivi: per far funzionare l’apparato radicale ma serve anche perché l’apparato radicale è una sezione permanente dei fruttiferi e quindi funzionano come riserva e stoccaggio. Un’altra quota parte degli assimilati va nei frutti: si deve fare attenzione, comunque, a non fare degli squilibri con gli altri reparti. Altra parte degli assimilati viene consumata direttamente dall’apparato fotosintetico e l’altra ancora viene usata per germogli o in generale per aumentare le strutture della pianta. Una pianta in equilibrio è una pianta sana che produce bene nel tempo.

Le piante hanno a che fare con tutta un’altra serie di attacchi esterni e hanno per questo evoluto tutta una serie di sistemi di risposta, di resistenza a tutti gli eventi dell’ambiente. Primo evento è la luce che è un bene prezioso da sfruttare per quanto riguarda la coltura delle piante. I parassiti e i patogeni che sono dannosi per le piante e sono riconducibili ad insetti e funghi per la maggior parte. Altro elemento che è importante per le piante è la temperatura che è sostanzialmente uno dei fattori principali che ha influenzato l’origine delle piante e le zone dove vengono coltivate (soprattutto in quanto che con i cambiamenti climatici si stanno spostando le zone di colture, con gli areali ottimali che traslano verso Nord). Ancora, un altro elemento è l’umidità intesa sia come precipitazioni che come irrigazione: l’acqua è un elemento fondamentale per lo sviluppo delle colture. La gravità, che è percepita dalle piante ed è un elemento molto utile per lo sviluppo delle piante stesse. La CO₂ è un altro elemento fondamentale che, a causa di inquinamento e attività antropiche, sta crescendo e, se è vero che le piante beneficano a breve termine dell’aumento della CO₂, ma a lungo termine induce ad uno sbilanciamento dell’equilibrio della pianta che induce ad aspetti negativi. Ci sono poi gli stress abiotici, di cui uno dei maggiori è quello relativo alla disponibilità di acqua che può essere declinato sia in termini di carenza che di eccesso. Infine, è da considerare l’ossigeno in quanto sempre a causa di inquinamento e altri eventi, ci sono forme attive dell’ossigeno che danno luogo alla formazione di forme tossiche con grande potere ossidante.

Attività produttiva e attività riproduttiva

Questo grafico rappresenta l’attività vegetativa di una generale pianta da frutto e l’attività produttiva. Con attività vegetativa si intende la crescita, lo sviluppo, ecc.

Vengono rappresentati i mesi di due anni e i picchi di attività (sia sotto che sopra). Nei primi mesi dopo l’inverno, l’apparato radicale comincia la propria attività (per esempio tagliando un tralcio di vite si nota la fuoriuscita di xilema in quanto l’apparato radicale è già in funzione). L’attività radicale continua a crescere fino ad un picco di attività nei mesi della tarda primavera. Durante i mesi più caldi l’attività vegetativa diminuisce e ha una piccola attività negli ultimi mesi estivi fino a tornare in dormienza. La diminuzione di attività nei mesi estivi deriva dal fatto che l’apparato radicale è sensibile alle temperature elevate e inoltre c’è una minore presenza di acqua. Altra cosa importante è la ripresa alla fine dell’estate perché quella è una caratteristica che viene usata nella fertilizzazione: distribuendo il fertilizzante in questa fase si aumentano le sostanze di stoccaggio.

Per l’anno successivo si nota come l’attività sia uguale all’anno precedente. La radice ha un profilo dell’attività della parte aerea che si riproduce sempre allo stesso modo. La parte aerea funziona come una pianta erbacea: nei mesi invernali sta ferma, nella primavera (in tempi diversi a seconda della specie e dell’ambiente) inizia la propria attività con le gemme che germogliano, formano nuove foglie, frutti, assi vegetativi formando la chioma. Aumenta fino ad arrivare ad un picco nei mesi estivi per diminuire progressivamente fino all’autunno dove la pianta perde le parti non lignificate mentre quelle lignificate vanno in dormienza con fenomeni di disidratazione. Nella primavera successiva, passato l’inverno, ricomincia il ciclo uguale all’anno precedente.

Questi due cicli però funzionano assieme e avvengono contestualmente e infatti la riduzione dell’attività vegetativa della radice è in corrispondenza del picco dell’attività vegetativa della parte aerea. Si instaurano delle relazioni di correlazione inibitoria (o inibizioni correlative): tutte le piante, in particolare quelle arboree, non hanno energie infinite ma ci sono dei vincoli strutturali per cui ci deve essere un bilanciamento fra i diversi comparti. Ci sono degli equilibri che devono essere mantenuti e ci sono dei limiti all’attività della pianta. Naturalmente l’andamento analizzato è uno medio che in realtà si può spostare in funzione della specie, della varietà e dell’ambiente.

Gruppi di specie diverse germogliano in modo diverso: ci sono delle specie in cui le prime gemme che si schiudono sono quelle a fiore, il germogliamento si configura come fioritura mentre le foglie, le gemme vegetative, si schiudono successivamente. Queste specie sono dette a fogliazione tardiva e nel complesso prendono il nome di drupacee, ossia che producono frutti detti drupe. Drupacee non è una classificazione sistematica e viene utilizzato per un carattere merceologico, anche se non comprende tutte le piante che producono le drupe, come l’olivo, ma comprendono tutte le piante che hanno caratteri simili: pesco, albicocco, ciliegio, susino, ecc. Le drupacee sono quindi specie a fogliazione tardiva, fiorendo subito al risveglio vegetativo in primavera. Dal punto della classificazione biologica possiamo raggruppare queste specie all’interno delle rosacee.

Differentemente, il raggruppamento delle pomacee, che comprende melo e pero, ha una modalità di risveglio vegetativo diverso: prima schiudono le gemme vegetative e poi schiudono le gemme a fiore. Le pomacee possono essere descritte come specie a fogliazione precoce. In momenti diversi, in primavera, a seconda del tipo di specie abbiamo la schiusura delle gemme a legno o a fiori.

L’attività produttiva o il ciclo riproduttivo nelle piante arboree sono peculiari: in un intervallo che si colloca fra le 4 e 8 settimane dopo il germogliamento, indifferentemente dalla fogliazione precoce o tardiva, in alcune gemme in posizioni specifiche della chioma avvengono dei cambiamenti che prendono il nome di induzione a fiore o transizione di fase. Queste posizioni sono specifiche per la singola specie e questo vuol dire che in queste gemme, che di default nascono come vegetative, avvengono dei cambiamenti che non sono visibili ad occhio nudo che si configurano come un cambiamento della zona dell’apice meristematico nella quale è attiva la divisione cellulare. Questa transizione di fase passa una fase reversibile: se nei primi momenti in cui si realizza cambiano le condizioni ambientali che cambiano l’assetto ormonale della pianta questo processo può regredire e la gemma torna vegetativa. Se, invece, si raggiunge la fase irreversibile, anche con i cambiamenti ambientali, la gemma non può più regredire ma non può nemmeno evolvere verso il fiore e quindi la gemma abortisce. Se tutto prosegue correttamente, dopo un mese, comincia la differenziazione antogena o differenziazione a fiore: la gemma comincia a subire dei cambiamenti morfologici sviluppando le strutture fiorali. Se la transizione di fase è stata lenta, la differenziazione a fiore è ancora più lenta e dura praticamente tutta l’estate o ancora di più. In autunno, la gemma entra in dormienza in questo status. Passa l’inverno, nella primavera successiva si ha il completamento delle strutture fiorali con la costituzione del fiore perfetto, poi in un momento diverso a seconda della specie si ha l’antesi o fioritura, quindi, si avranno impollinazione e fecondazione con sviluppo del frutto con, infine, la maturazione. L’attività produttiva non si sviluppa nell’arco di un’unica stagione vegetativa ma su due stagioni vegetative contigue. I fiori hanno bisogno di due stagioni vegetative per lo sviluppo. Sulla stessa pianta si sovrappongono parti di ciclo produttivo diverse, quindi, in un anno si hanno sia le gemme dell’anno precedente che svilupperanno il frutto sia le gemme nuove. Se esistono delle competizioni intra-vegetativa, aggiungendo questo livello di complessità, il nostro obiettivo per la coltivazione è modulare questa competizione in modo da avere una produzione costante e di qualità. È quindi necessario tenere presente tutti questi fenomeni di competizione intraspecifica nella pianta.

Cosa deve succedere per un primordio fiorale per trasformarsi in fiore?

Durante l’inverno, mentre il primordio è in dormienza, queste gemme che hanno raggiunto lo stadio di primordi fiorali devono, per sviluppare correttamente il fiore, passare un certo periodo di tempo a basse temperature. Queste temperature devono essere basse ma superiori allo zero. Queste piante hanno bisogno delle basse temperature in modo diverso a seconda della specie e della varietà. Si dice che le piante hanno un fabbisogno in freddo e il soddisfacimento di questa caratteristica è fondamentale per il passaggio da primordio fiorale a fiore. La differenza fra primordio fiorale e fiore consiste nella presenza degli organi riproduttivi, gametofito femminile e maschile, e quindi, della microsporogenesi e della macrosporogenesi nel fiore. Le piante accumulano questo fabbisogno in freddo e quando è completo anche parzialmente avviene la microsporogenesi mentre per la successiva macrosporogenesi è necessario un raggiungimento del completo fabbisogno. I modelli per il calcolo del fabbisogno in freddo sono diversi.

Modello dell'Università dello Yutha

Il modello dell’Università dello Yutha presenta nella colonna di sinistra diversi intervalli di temperatura mentre nella colonna di destra si ha l’efficacia di queste temperature, in unità di freddo. Per convenzione una unità di freddo è uguale ad un’ora trascorsa dalla pianta ad una temperatura ottimale per il soddisfacimento del fabbisogno in freddo: questa temperatura varia in funzione delle specie ma è compresa nell’intervallo di 2.5 e 9.1 °C. Se ci allontaniamo da questo range verso temperature più fredde si hanno temperature che sono sempre meno efficaci arrivando alle temperature minori di 1.4 che non sono nemmeno utili. Salendo con le temperature, l’efficacia diminuisce fino a 12.5 – 15.9 e, anzi, alzando ancora la temperatura, vengono sottratte unità di freddo che erano già state accumulate. Per questo, d’inverno ci deve essere mediamente freddo, in quanto funziona da orologio biologico: mentre accumulano unità di freddo si preparano al successivo aumento delle temperature derivante dalle stagioni più calde e nel mentre prepara le proprie strutture e soprattutto i fiori. Quindi temperature troppo miti portano ad anomalie nella formazione dei fiori.

Il periodo di differenziazione, dalla fine della fase di induzione a fiore fino all’entrata in dormienza, in specie diverse è molto vario e può anche durare moltissimo. Ci sono anche dei modelli, come quello dinamico, che tentano di dare delle spiegazioni relativamente all’effetto sottrattivo di temperature alte ipotizzando reazioni fisiologiche che devono avvenire successivamente (mentre se la temperatura è troppo elevata viene innescata una reazione fisiologica che porta indietro l’avanzamento).

Per calcolare il fabbisogno in freddo si possono usare delle banche dati pubbliche dalle quali si possono ricavare i dati di temperature di annate anche passate. Inoltre, sono stati proposti dei sistemi per stimare il livello di fabbisogno in freddo. Questo sistema fa riferimento alla temperatura media del mese più freddo e relativamente all’accumulo in ore di freddo. A seconda della specie e della varietà abbiamo diversi valori necessari in fabbisogno di freddo: il fabbisogno in freddo è legato alla zona d’origine, che rappresenta una zona dove la pianta si è adattata, quindi piante derivanti da ambienti freddi avranno un fabbisogno in freddo maggiore. Quindi, il fabbisogno in freddo condiziona l’ambiente di coltura rendendo difficili alcune coltivazioni in alcune zone.

Differenza fra gemme fiorali e vegetative

La differenza fra le gemme fiorali e quelle vegetative consiste nel fatto che queste ultime risultano più appuntite e presentano al loro interno degli abbozzi fogliari. Al contrario le gemme fiorali sono più grosse e larghe. Esistono anche gemme miste, come nel melo, che sono gemme fiorali che presentano gli abbozzi fogliari.

Fenologia

La fenologia è la descrizione in termini qualitativi e quantitativi del ciclo vitale di una pianta (o parte di essa). È concetto che si può applicare a tutte le piante e serve per fare confrontare anni e zone diverse di coltivazione e quindi agganciare i riferimenti alla pianta medesima. Per ogni gruppo di specie sono state definite delle fasi fenologiche codificate con dei numeri. Aspetti qualitativi sono ad esempio lo sviluppo morfologico e la definizione di stadi distinti di sviluppo. Aspetti quantitativi sono invece la velocità dello sviluppo e la durata del ciclo vitale. La fenologia cambia in funzione della specie e della cultivar. Fattori ambientali come la temperatura influiscono sulla fenologia. Questa descrizione permette di descrivere il trascorrere del tempo ma agganciandosi alla pianta.

Primo elemento che influisce sulla fenologia è la temperatura: si ha durante l’estate un rallentamento progressivo dell’attività vegetativa, una dormienza in autunno con un accumulo del fabbisogno in freddo che una volta accumulato la pianta diventa sensibile a temperature elevate fino al quando non si raggiunge il germogliamento e quindi la ripresa della crescita.

Cambiamento climatico

Si assiste ad aumento della temperatura media e c’è stata una stima dell’aumento della...