Valutazione della Misura del Potenziale Idrico Tramite Tecnologia

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TORINO
DIPARTIMENTO DI SCIENZE AGRARIE, FORESTALI E ALIMENTARI
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN
SCIENZE VITIVICOLE ED ENOLOGICHE
TESI DI LAUREA
Valutazione della Misura del Potenziale Idrico Tramite
Tecnologia Zim Probe su Vite
Relatore: Prof. CLAUDIO LOVISOLO
Correlatore: MARCO VITALI
Candidato: RICCARDO DI PIETRANTONIO
Anno Accademico 2013-2014
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L’Acqua è la molecola più abbondante sulla Terra, ma senza dubbio rappresenta un fattore limitante
nelle produzioni agricole mondiali (Lange et.al 1982).
Il 70-95% del preso fresco di una pianta di vite è costituito da acqua tuttavia, meno dell’1% di tutta
l’acqua viene trattenuta nella biomassa, il restante 99% transita negli organi della pianta per essere
infine ceduta all’atmosfera tramite il meccanismo della traspirazione.
Le sonde Zim, LPCP (Leaf patch clamp pressure) sono un metodo non distruttivo di monitoraggio
dello stato idrico della pianta, recentemente proposto da Zimmermann et al. (2008).
Sfruttando le variazioni giornaliere di pressione della foglia, queste sonde sono in grado di
tramutare in dato numerico le variazioni di pressione di turgore e fornire informazioni importanti
sul bilancio idrico della pianta.
Inoltre, trattandosi di strumenti che una volta applicati registrano le variazioni in tempo reale,
possono implementare/sostituire i sistemi di monitoraggio odierni dello stato idrico.
In sostanza due magneti posizionati sulle due pagine fogliari esercitano un attrazione tra loro
comprimendo la foglia. Nel magnete posto sulla pagina inferiore è presente un trasduttore di
pressione che misura la pressione che la foglia, sulla base del proprio turgore, oppone all’attrazione
dei due magneti. Per questo, quanto più la foglia sarà idratata (turgida) e quindi ‘rigida’ tanto più
bassa sarà la pressione registrata dal sensore. Per contro la pressione misurata sarà tanto più alta
quanto più la foglia sarà disidratata.
In questa tesi, viene testata l’affidabilità dei sensori ZIMprobe e la relazione con altri metodi di
monitoraggio dello stato idrico. Inoltre, viste le potenzialità che la tecnologia Zim ha dimostrato di
possedere, si cerca di indagare sul possibile impiego di queste nelle realtà produttive, come alleato
nel monitoraggio dello stato idrico delle coltivazioni (nel caso specifico per vite) e nella gestione
efficiente delle risorse idriche.
Le sonde Zim, nel numero di 3, sono state posizionate su tre piante contigue, a differenti altezze
nella chioma, su foglie adulte e in ottimo stato sanitario e nutrizionale.
Al fine di monitorare l’andamento dei potenziali idrici lungo il germoglio, le tre sonde sono state
poste su foglie collocate rispettivamente su 5°, 7° e 9° nodo, posizioni che sulla controspalliera
coincidevano esattamente con tre differenti fasce di chioma, sarebbe a dire tra 1° e 2° filo (Zona
grappoli), tra 2° e 3° filo (zona intermedia), tra 3° e 4° filo (zona apici vegetativi).
Per formulare una relazione tra i dati forniti dalle sonde Zim e misure oggettive di status idrico,
sono stati monitorati inoltre, l’andamento stagionale dei potenziali idrici mediante l’utilizzo di
camera a pressione (Camera di Scholander) e gli scambi gassosi fogliari tramite analizzatore di
scambi gassosi.
Ogniqualvolta si verifica un aumento del VPD le sonde Zim registrano un aumento della pressione
traducibile con un abbassamento del Ѱ e quindi una disidratazione della pianta dovuta alla richiesta
traspirativa in aumento.
Esiste una buona correlazione (R2=0.78) tra l’aumento del VPD, e la disidratazione della foglia
registrata come perdita di turgore dalla sonda Zim posta sulla fascia alta della chioma.
I dati registrati dalle sonde Zim, messi in relazione con quelli registrati dall’analizzatore di scambi
gassosi, in particolare la gs, hanno evidenziato che non esiste una correlazione significativa tra
questi due parametri. Era presumibile aspettarsi una correlazione tra questi 2 parametri in quanto la
foglia perde acqua dagli stomi e visto che gli stomi sono aperti quando la Pp si abbassa. Questa
evidenza non è però sostenuta da un numero di misurazioni sufficienti. E’ pertanto necessario
approfondire questo aspetto.
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Occorre sottolineare che si assiste ad un aumento della correlazione tra Ѱpredawn e pressioni registrate
dalle sonde, man mano che si procede dalla fascia alta della chioma verso quella bassa, dato in
controtendenza rispetto ai risultati ottenuti per il VPD.
Le misure fatte al predawn sono considerate rappresentative dello stato idrico della pianta in
equilibrio con lo stato idrico del terrenno, tutto ciò probabilmente indica che il completo equilibrio
si raggiunge nelle foglie più vicine al terreno mentre per le altre zone si assiste probabilmente solo a
un parziale recupero.
Per quanto riguarda invece l’analisi della correlazione tra i valori registrati dalle sonde Zim e i
Ѱmidday, i risultati mostrano una correlazione significativa tra la sonda Zim in fascia alta e bassa, ma
non in fascia media. La significatività della correlazione tra Zim e Ѱmidday per foglie in fascia bassa
ed alta, indica con sicurezza l’esistenza di un nesso tra questi due aspetti, il che avvalora
l’affidabilità delle sonde come metodo di monitoraggio dello stato idrico. Pertanto è necessario
continuare la ricerca in tal senso, per ottenere un maggior numero di dati e risultati più affidabili.
Il potenziale osmotico rappresenta l’attitudine della pianta a osmoregolare per cercare di contrastare
le perdite di acqua. Per questo, avere indicazioni del potenziale osmotico, può permettere di capire
se e con che modalità, la pianta cerca di contrastare situazioni di deficit idrico tramite questo
meccanismo.
Il calcolo del potenziale osmotico si è reso possibile sfruttando i dati ottenuti con camera a
pressione e sonde Zim. I risultati ottenuti mettono in evidenza un aspetto difficilmente prevedibile,
cioè che la pianta risponde al cambiamento dello stato idrico tramite forti regolazioni del potenziale
osmotico a fronte di leggerissime variazioni nel potenziale di turgore, mantenendo quindi le foglie
turgide . Questo almeno nei range di stress idrico raggiunti nel corso della stagione 2014. In
aggiunta i dati suggeriscono che vi sia una maggiore osmoregolazione delle foglie in alto al fine di
ottenere e mantenere acqua, cosa che nelle foglie in fascia media e bassa si rende meno necessario,
probabilmente vista la loro posizione lungo il germoglio più prossima al fusto.
La tecnologia Zim si rivela un interessante strumento per il monitoraggio dello stato idrico della
pianta. L’installazione, l’utilizzo e la consultazione dei dati, hanno un’impostazione decisamente
user friendly. La tipologia di informazioni fornita dalle sonde Zim e il posizionamento delle stesse,
rende particolarmente difficoltoso individuare un momento in cui si può definire raggiunto un
moderato e/o severo stress idrico. Pertanto, dal punto di vista dell’utilizzo nelle realtà aziendali
questa tecnologia risulta carente a meno di implementazioni.
Resta però molto interessante come strumento rivolto alla ricerca nel campo della fisiologia
vegetale.
L’annata 2014, caratterizzata da abbondante piovosità, non ha permesso di indagare se le sonde Zim
siano in grado di mantenere una risposta coerente con l’effettivo stato idrico della pianta (misurato
con camera a pressione), nella situazione limite, cioè per forte stress idrico, senza ricorrere però a
prove in serra, ma in condizioni di campo. E’ quindi necessario continuare la ricerca.
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