Produzioni vegetali

Produzioni vegetali

Lezione 1 - 10-03-2021

La fotosintesi fissa il carbonio dell’anidride carbonica in composti organici come il glucosio. I prodotti vegetali, oltre a essere consumati da noi, possono essere usati come base per l’alimentazione animale o per produzioni secondarie all’alimentazione, come ad esempio oli vegetali, l’amido, le fibre tessili, il legname, la gomma, cosmetici, prodotti da fumo, ecc.

Gli elementi nutritivi che forniscono i vegetali sono zuccheri (semplici e complessi), minerali (dal terreno soluti nell’acqua), vitamine e numerosi prodotti secondari del metabolismo dei vegetali. Il 70% dell’alimentazione della popolazione mondiale proviene direttamente dalle produzioni vegetali. Il resto, con l’eccezione dei prodotti della pesca, proviene da produzioni vegetali trasformate in carne negli allevamenti.

Produzioni alimentari

Le produzioni alimentari sono divise in tre grandi gruppi:

• Cereali da granella (mais, orzo, farro, granella poiché raccogliamo la cariosside);
• Radici (carota, rapa) e tuberi (patate) amilacei (accumulano i prodotti della fotosintesi in amido);
• Leguminose da granella (ci nutriamo del seme delle leguminose). Esempio di legumi non di granella: fagiolini, taccole…

Con l’aumentare della popolazione, bisogna aumentare la produzione. Nell’antichità si è pensato di coltivare più superficie adibita a coltura (nel Medioevo). Con il migliorare delle tecniche produttive si hanno aumentato le rese per unità coltivata, anche diminuendo le superfici utilizzate (per via dell’aumento delle superfici utilizzate per altri scopi, come le industrie). Successivamente, grazie anche ai concimi e fertilizzanti, si è riuscito a produrre sempre più, fino ad arrivare agli anni '70 con la rivoluzione "verde". Questo continuo utilizzo di prodotti chimici, negli anni, ha portato a un impoverimento dei terreni e dell’ecosistema. Da qui la nascita del "ritorno all’agricoltura tradizionale" con l’introduzione di diversi tipi di agricoltura, come quella biologica.

Miglioramento genetico e spreco

Il miglioramento genetico è un altro strumento a disposizione per sfruttare al meglio le superfici coltivabili. Questo riguarda maggiormente i paesi sviluppati, rispetto ai paesi in via di sviluppo. Anche lo spreco influisce sulla resa finale: nei paesi in via di sviluppo per la mancanza di tecnologia nella conservazione e in tutti i processi produttivi, mentre nei paesi sviluppati lo spreco avviene nelle fasi finali della distribuzione (se ne produce troppo) e nella fase di consumazione del consumatore.

La maggior parte dell’alimentazione si basa su poche specie di piante. Frumento, riso e mais rappresentano circa il 50%. I fattori della produzione possono essere naturali o artificiali.

Fattori naturali e artificiali della produzione

Naturali: Clima (temperatura, piovosità…), Condizioni topografiche (inclinazione, quota…), Terreno (composizione in detriti minerali ed organici, ricchezza in microrganismi e macrorganismi…), Concimazioni organiche, Piante coltivate (diverse per tassonomia, morfologia e fisiologia).

Artificiali: Concimi minerali, Correttivi ed ammendanti (sostanze per migliorare il pH del terreno), Macchine, Irrigazione e drenaggio, Sistemazioni e lavorazioni del terreno, Tecniche di semina, piantagione e di raccolta, Difesa da avversità biotiche (es. insetti) ed abiotiche (non di organismi viventi, es. inquinamento, ventosità…) e Conservazione e condizionamento in azienda.

Resa e qualità

Resa indica la quantità di prodotto per unità di superficie. Può essere costituita dai prodotti della riproduzione (semi e frutti di conseguenza) o dai prodotti dell’accrescimento vegetativo delle piante (es. ortaggi a foglia). Si può suddividere in resa biologica (tutta la biomassa prodotta dalla pianta) e resa economica (valore del raccolto). Se coltivo lattughe, la resa biologica e la resa economica si sovrappongono.

La misurazione di rese, per alcune colture, deve essere effettuata in condizioni particolari: Ad esempio, per i cereali le rese sono in tonnellate/ha di granella quando contengono il 13% di umidità, per il colza questo valore è del 10% e con un contenuto di olio del 42%. Per la produzione di barbabietola da zucchero è espressa in tonnellate/ha di radici contenenti il 16% di zuccheri.

Oltre a tener conto della quantità, deve essere presa in seria considerazione anche la qualità. La qualità di un prodotto è determinata da:

• Condizioni di crescita;
• Regime nutrizionale;
• Potenziale genetico di una determinata varietà.

La qualità deve essere anche intesa come sicurezza alimentare. Essa viene controllata tramite la rintracciabilità di tutte le fasi della produzione, anche delle attività colturali svolte.

Fattori che influenzano la qualità

• Il prodotto in quanto tale che può avere attributi intrinseci (tipici del prodotto) ed estrinseci (che gli vengono attribuiti). Gli intrinseci sono attributi igienico-sanitari o di sicurezza, attributi nutrizionali (legati al livello di presenza di elementi nutritivi) e di valore d’uso (es. sensoriale: percepibili attraverso gli organi di senso e il grado di elaborazione: esempio pulitura o pre-cottura). Mentre gli attributi estrinseci sono attributi di presentazione (informazioni in etichetta, packaging, modalità di conservazione e preparazione…) e caratteristiche di servizio (es. facilità di acquisto).
• Il metodo di produzione, es. agricoltura biologica, qualità sostenibile.
• Provenienza, influenzata sia in maniera positiva (es. agrumi), ma anche in maniera negativa (es. da paesi dove non ci sono norme sul limite di utilizzo di pesticidi).

Tali fattori non sono tra loro alternativi, ma sono spesso impiegati in maniera congiunta nella "costruzione" della qualità del prodotto agro-alimentare.

Lezione 2 - 11-03-2021

Le qualità degli ortofrutticoli comprendono gli attributi percepiti dall’uomo:

• Sia direttamente: proprietà organolettiche;
• Sia indirettamente: sicurezza, valori nutrizionali e grado di sofisticazione (non valutabili dal consumatore).

Non tutti gli attori della filiera declinano la qualità nello stesso modo. Ad esempio, il produttore può ottenere un determinato standard di qualità diversificando la scelta delle varietà. L’agricoltore sceglie il tipo da coltivare in base alle condizioni ambientali. Specie favorite sono quelle dove c’è maggior redditività, resistenza alle malattie, attitudine al rapido accrescimento, la sanità del prodotto e l’idoneità alla conservazione. Per il commerciante, la qualità è influenzata dall’aspetto esteriore, resistenza alla manipolazione, conservabilità e che risponda alle norme di qualità.

Infine, il consumatore ha la possibilità di controllare esclusivamente l’aspetto esteriore del prodotto, senza poter controllare caratteristiche a cui è estremamente interessato, quali i parametri organolettici, nutrizionali e igienico-sanitari. La qualità nutrizionale si identifica con il contenuto in sostanze nutritive. Con qualità igienico-sanitaria si indica l’assenza di qualunque contaminazione tossica che possa provocare danno alla salute del consumatore. Le contaminazioni possono essere chimiche, fisiche o microbiologiche.

Fattori che influenzano la qualità degli ortofrutticoli freschi

• I fattori ambientali sono rappresentati dalle condizioni climatiche (temperatura, eventi climatici, ventosità, che può danneggiare gli organi trasportando del materiale di sospensione e luminosità), condizioni pedologiche (lo stato fisico dei terreni come tessitura, struttura e porosità, la conducibilità, la capacità di scambio cationico) e condizioni idrologiche (quantità di pioggia presente e la capacità di infiltrazione e di ritenzione nel terreno). L’agricoltore non può controllare, a meno che si coltivi in serre controllate.
• I fattori agronomici (che può controllare) sono: la dotazione di elementi nutritivi, la disponibilità idrica, caratteristiche varietali, densità di semina e impianto (semina= piante per seme, impiantare= piante arboree), forma di allevamento, trattamento di antiparassitari.
• Mentre i fattori in post-raccolta possono essere metabolici (variazioni di umidità), meccanici (lesioni), tecnologici (danni da cattiva refrigerazione), patologici (marciumi e avvizzimenti).

Valutazione della qualità. Si effettuano analisi fisiche, chimiche, microbiologiche ed organolettiche. Si possono effettuare direttamente sulla pianta o in post-raccolta. Le analisi fisiche riguardano il colore e la consistenza. Tramite il colorimetro rileviamo delle lunghezze d’onda che vengono tradotte in un codice. Oppure vengono utilizzate delle carte colorimetriche. Nell’analisi della consistenza si utilizza il penetrometro, che con una sonda misura la resistenza del prodotto. Questa analisi è di tipo distruttivo, come molte delle analisi chimiche. Le analisi microbiologiche, invece, sono mirate a riconoscere e quantificare i microrganismi presenti nei prodotti. Infine, le analisi organolettiche vengono effettuate da dei panel addestrati, dunque risultano relativamente oggettive.

Clima e agricoltura

Per determinare l’andamento climatico di una zona è necessario rilevare i dati da almeno 30 anni. Le principali grandezze fisiche che caratterizzano lo stato dell’atmosfera sono: radiazione solare e illuminazione, temperatura, precipitazioni, umidità, evaporazione e vento. La variazione di questi elementi è determinata da svariati fattori quali: latitudine, altitudine, esposizione, correnti marine e venti dominanti.

• Radiazione solare e illuminazione: Non tutta la radiazione solare viene utilizzata dalle piante. Soltanto l’1-2% della luce solare serve alla fotosintesi. Tale irraggiamento non è uguale in ogni punto della terra, né in ogni momento dell’anno. Anche la quantità di nuvolosità è importante, poiché la luce diretta non è mai positiva per le piante, da qui la divisione in:
  • Sciafile, soffrono di eccessi di illuminazione.
  • Eliofile, richiedono elevate quantità di luce.
  Anche la qualità della luce (tra 400 e 700 nm) influisce. Le foglie in presenza di radiazioni rosse sintetizzano più carboidrati, mentre in presenza di radiazioni blu stimolano la sintesi delle proteine. In alcune piante è necessario l’assenza di luce per evitare la fotosintesi e rendere gli ortaggi bianchi, inoltre riduce la fibrosità poiché si producono meno fibre e più sostanze zuccherine. Per le piante da fibra si preferiscono semine più fitte in modo che cresca maggiormente in altezza e quindi produca più fibre. Dividiamo le piante in base alla necessaria quantità di ore di luce e di ombra in brevidiurne, longidiurne e neutrodiurne.
• Temperatura: esercita una decisa influenza sull’intensità di molti processi quali: la traspirazione, respirazione, fotosintesi, attività enzimatiche, divisione e distensione cellulare. Tutti questi processi non si innescano quando la temperatura è sotto determinati valori minimi o cessano quando supera certi valori massimi. Oltre questi limiti termici possono insorgere danni più o meno gravi. Inoltre, anche la differenza fra temperature diurne e notturne influisce sullo sviluppo della pianta.

Lezione 3 - 17-03-21

Fluttuazioni termiche: ci interessano anche le minime termiche invernali. Questo dipende dalla nebulosità, la posizione geografica, l’altitudine. Le gelate causano danni ai meristemi delle piante, e ne causano la morte. Nelle piante arboree, essendo pluriennali, vengono causati più danni.

Metodi di difesa contro le gelate

I metodi, economicamente giustificati contro le gelate, possono essere suddivisi in preventivi o diretti:

• I sistemi di difesa preventivi sono: fornelli antibrina, il problema legato a questi fornelli è che sono molto onerosi, in più inquinano. Poi abbiamo i ventilatori, sono torri alte 9-10 metri che creano un rimescolamento dell’aria. La funzione dei ventilatori è quella di miscelare l’aria fredda che circonda le piante ed il suolo con l’aria più calda. L’ultimo metodo è l’irrigazione a pioggia antigelo, che si basa sul principio che l’acqua congelando libera calore e quindi impedisce l’ulteriore abbassamento della temperatura. Questa “pioggia” viene continuamente irrorata per tutto il periodo invernale sui rami, sui fiori e sui germogli. Questa irrigazione avviene anche tramite regolazione automatica dell’acqua per mezzo di termostati. Un altro metodo di prevenzione è il ricorrere a varietà con fioritura più tardiva. Altro metodo è il ricorso dei regolatori di crescita che proteggano i meristemi. Non sono particolarmente efficaci e si possono verificare degli effetti collaterali.

Se l’abbassamento di temperatura è graduale, la pianta si adatta (anche a temperature molto basse), mentre subisce dei danni se l’abbassamento è molto repentino. È noto che le piante hanno esigenze diverse di temperatura secondo le loro fasi vegetative. È importante sapere dunque l’andamento termico della zona. Ci sono, inoltre, piante che a temperatura costante non riescono a fiorire, ma continuano a crescere permanendo allo stato vegetativo. Per passare alla fase riproduttiva devono subire uno stimolo termico: per lo più basse temperature, più raramente alte. (La vernalizzazione consiste nel sottoporre prima della semina le sementi ad un trattamento termico che conduce ad accorciamento del ciclo vegetativo).

Il rapporto tra temperatura dell’aria e terreno è importante. Anche la temperatura del terreno risente della temperatura esterna. Più andiamo in profondità, meno si hanno sbalzi termici. Piante coltivate in terreni ricchi e freschi resistono al freddo meno bene di piante coltivate in terre povere e asciutte perché i loro tessuti sono meno maturi e dunque meno lignificati.

Eccessi di temperatura causano danni diretti come ustioni sugli organi aerei, riduzione della fotosintesi, riduzione del contenuto in acidi dei frutti e riduzione della sintesi di pigmenti antocianici. Per ridurre gli effetti delle alte temperature si può fare ricorso all’irrigazione climatizzante.

Un altro metodo è l’imbiancatura dei tronchi con della calce in modo da riflettere la luce e assorbire meno calore. Oppure si possono usare dei teli ombreggianti.

Idrometeore

Le idrometeore sono tutte quelle forme sotto le quali l’acqua arriva sulla superficie terrestre. Acqua che proviene dall’evaporazione della superficie dei mari, laghi, fiumi. La quantità di vapore acqueo presente nell’atmosfera costituisce l’umidità assoluta. Vi è una quantità massima di vapore acqueo che prende il nome di umidità di saturazione. Mentre l’umidità relativa indica, in percentuale, quanto prossima alla saturazione sia l’aria.

L’umidità a seguito di raffreddamento si condensa in goccioline che costituiscono le nubi, negli strati elevati dell’atmosfera, e la nebbia a livello del suolo. A seguito di ulteriore raffreddamento si può avere la formazione di rugiada, galaverna, brina, pioggia, grandine o neve. La rugiada è il prodotto della condensazione dell’umidità su superfici fredde nelle ore più fresche della notte. La galaverna consiste nella formazione di ghiaccio intorno ai tessuti vegetali a temperature inferiori allo zero. Quando l’umidità condensa su superfici fredde viene formata la brina, come la rugiada, ma a temperature sotto lo zero. Dannosa poiché può congelare meristemi e fiori.

La pioggia invece si forma dalla riunione di minutissime goccioline che costituiscono le nubi. La pioggia è la fonte principale d’acqua per il terreno. È importante valutare il numero di giorni di pioggia in un anno, ma anche come questi giorni di pioggia si distribuiscono durante l’anno e l’intensità di pioggia. Piogge troppo scarse bagnano lo strato più superficiale ed evaporano facilmente, mentre piogge a carattere torrenziale in gran parte scorrono sul terreno senza penetrarvi. In genere piogge efficaci sono quelle di leggera intensità (circa 2 mm per ora).

Può avvenire anche, in un solo passaggio, da vapore a stato solido, con la formazione di neve. Un manto di neve rappresenta una riserva d’acqua, inoltre protegge gli strati sottostanti. Può però creare peso per la chioma della pianta. Mentre la grandine è molto dannosa; può danneggiare il frutto, i rami. La difesa, per le piante arboree, contro di essa può avvenire in modo attivo o passivo. A sua volta la difesa attiva può essere diretta o indiretta.

La difesa indiretta può avvenire con "nucleazione artificiale" che consiste nell’immettere all’interno della nube grandinigena un’adeguata quantità di nuclei artificiali in modo da aumentare il numero di chicchi a scapito delle loro dimensioni. Essa si può ottenere mediante appositi razzi vettori oppure i razzi antigrandine. La difesa diretta viene svolta con reti antigrandine; viene usata principalmente in arboricoltura, poiché giustificano il loro alto costo. La difesa passiva consiste nello stipulare delle assicurazioni.

Evapotraspirazione (ET)

L’evapotraspirazione è l’acqua che viene persa per la traspirazione e che evapora da un suolo nudo e umido (che corrisponde più o meno a quella che evapora da uno specchio d’acqua libero che abbia la stessa esposizione e temperatura). Essa dipende dalla radiazione solare, dalle condizioni dell’atmosfera, dalla dotazione idrica del terreno, dalle caratteristiche della vegetazione (piante che traspirano di più o di meno).