Convegno “Vulnerabilità dei sistemi colturali ai cambiamenti climatici”
Bari, 18-19 ottobre 2007
Irrigazione con acque salmastre: effetti
su fisiologia, morfologia e produttività di
alcune colture agrarie
Prof. Angelo CALIANDRO
Dipartimento di Scienze delle Produzioni Vegetali - Bari
DIFFUSIONE DELLA SALINITA’
Nell’Italia peninsulare e in
Sardegna, i terreni salini
sono localizzati
principalmente in prossimità
del mare, mentre in Sicilia
sono presenti anche
nell’entroterra
Distribuzione dei suoli salini in Italia
IL PROBLEMA SALINITA’
La salinità è un fattore limitante della
produttività agricola
Salinizzazione
primaria
Allontanamento
dell’acqua dal terreno
prevalentemente per
evaporazione
Salinizzazione
secondaria
Apporto diretto
dei sali contenuti
nell’acqua
Acqua
salmastra
Pianta
• Stress osmotico
• Stress tossico
• Stress nutrizionale
Terreno
• Accumulo di sali
• Innalzamento pH (alcalinizzazione)
• Peggioramento della struttura
• Riduzione della permeabilità
Terreno
Deterioramento della
fertilità
• Riduzione movimento acqua
• Aumento ritenzione idrica
• Riduzione scambi gassosi
• Riduzione attività microbica
Velocità di accrescimento
Pianta
• Stress osmotico
• Stress tossico
• Stress nutrizionale
T
NaCl
Fase 1
(Prevalenza stress osmotico)
S
M
Fase 2
(Prevalenza stress tossico)
Illustrazione schematica della risposta di crescita bifasica allo stress salino di tre genotipi
della stessa specie che differiscono per il grado di tolleranza alla salinità: sensibile (S),
moderatamente tollerante (M) e tollerante (T). Adattato da Munns, 1993.
Antagonismo
assorbimento ionico
Squilibri nutrizionali
Na+
vs
Ca2+, Mg2+, K+
Ca2+
vs
K+
Mg2+
vs
Ca2+, K+
K+
vs
Na+
Cl-
vs
NO3-
Pianta
Effetti fisiologici
• Aumento resistenza stomatica
• Aumento resistenza flusso idrico
• Riduzione traspirazione
• Riduzione assimilazione CO2
• Modifica bilancio CO2
• Riduzione RNA
• Alterazione attività enzimatica
Effetti morfologici
Foglie
• Riduzione superficie
• Alterazione colore (clorosi)
• Aumento spessore
• riduzione numero e dimensione stomi
• Necrosi
• Filloptosi precoce
• Riduzione sintesi proteica
Radici
• Riduzione della crescita
• Riduzione di gibberelline e
citochinine nelle foglie
Fiori
• Riduzione di numero e grandezza
• Cascola
• Sintesi di osmoregolatori organici
• Prematura senescenza foglie
Pianta
• Riduzione della crescita
• Morte
Pianta
Effetti
fisiopatologici
Produzione
Riduzione
produzione
Qualità
• Marciume apicale
• Atrofia del capolino
• Cuore nero
Negativi
• Riduzione pezzatura
• Aumento fibra
• Riduzione conservabilità
• Tip burn
Positivi
• Pigmentazione frutti
• Aumento solidi solubili
e zuccheri riduttori
• Miglioramento sapore
• bottonatura corimbo
• Spugnosità picciolo
Effetti fisiologici
• Marciume apicale
•• Atrofia
Atrofia del
del capolino
capolino
•• Cuore
Cuore nero
nero
•• Tip
Tip burn
burn
•• Bottonatura
Bottonatura corimbo
corimbo
•• Spugnosit
Spugnositàà picciolo
picciolo
Effetti fisiologici
•• Marciume
Marciume apicale
apicale
• Atrofia del capolino
•• Cuore
Cuore nero
nero
•• Tip
Tip burn
burn
•• bottonatura
bottonatura corimbo
corimbo
•• Spugnosit
Spugnositàà picciolo
picciolo
Effetti
fisiopatologici
•• Marciume
Marciume apicale
apicale
•• Atrofia
Atrofia del
del capolino
capolino
• Cuore nero
•• Tip
Tip burn
burn
•• Bottonatura
Bottonatura corimbo
corimbo
•• Spugnosit
Spugnositàà picciolo
picciolo
Effetti
fisiopatologici
•• Marciume
Marciume apicale
apicale
•• Atrofia
Atrofia del
del capolino
capolino
•• Cuore
Cuore nero
nero
• Tip burn
•• Bottonatura
Bottonatura corimbo
corimbo
•• Spugnosit
Spugnositàà picciolo
picciolo
Elevata domanda
evapotraspirativa
Salinità (Na+)
Competizione
assorbimento e
traslocazione Ca2+
Translocazione
Ca2+
Carenza di calcio
Fisiopatie
TOLLERANZA
Risposte
adattative
ATTIVE
PASSIVE
Aumento capacità di
assorbire H2O
(osmoregolazione)
Arresto funzioni che
richiedono assunzione
di H2O (fotosintesi,
transpiration, sintesi
proteica, crescita
TOLLERANZA
Piante
escludenti
ioni
Limitazione al
trasferimento
verso il germoglio
Piante
includenti
ioni
Espulsione ioni
attraverso le
radici
Ridistribuzione
ioni in diversi
organi della
pianta
TOLLERANZA
Parametri
ambientali
RIDUZIONE
Elevata temperatura
+
Elevata ETo
Bassa R.H.
AUMENTO
Elevata
luminosità
Elevata
CO2
Elevata
disponibilità
di N
Risposta produttiva alla salinità
Produzione relativa (%)
Modello classico di Maas and Hoffman (1977)
100
(a)
(b)
0
Salinità media della rizosfera (ECe)
RY = 100 – b (ECe – a)
80
60
40
20
MS
S
MT
T
0
0
5
10
15
20
25
30
35
ECe (dS m-1)
100
Relative relativa
Yield (%)
Produzione
(%)
Produzione
Relative relativa
Yield (%)(%)
Tolleranza alla salinità di
alcune specie secondo il
modello di Maas e Hoffman
100
1 - Fragola
1 - Strawberry
2 - Pesco2 - Peach
3 - Orange
3 - Arancio
4 - Vite 4 - Grape
5 - Maize
5 - Mais
6 - Sugar beet
6 - Bietola
zucchero
7 - da
Date
palm
8 da
- Durum
wheat
7 - Palma
dattero
9 -duro
Asparagus
8 - Grano
80
60
40
9 - Asparago
20
1 2 3 4
5
6
7
8
9
0
0
10
20
30
40
ECe (dS m -1)
50
60
Fragola
Fagiolo
Cipolla
Carota
Finocchio
Ravanello
Peperone
Lattuga
Patata
Mais dolce
Cetriolo
Cima di rapa
Aglio
Fava
Melone
Cavolo cappuccio
Pomodoro
Cavolo broccolo
Melanzana
Spinacio
Fagiolino dall’occhio
Bietola da orto
Sedano
Zucchino
Carciofo
S
MS
MT
T
Aspraggine
Aspraggine
Asparago
Asparago
0
5
10
15
20
ECe 50 (dS m -1)
25
30
Relative relativa
Yield (%)
Produzione
(%)
100
71 DAP
80
56 DAP
60
40
y = -9,6x+120
14 DAP
y = -7,8x+118
37 DAP
y = -3,6x+105
56 DAP
y = -2,5x+104
71 DAP
37 DAP
14 DAP
20
0
2
4
6
8
10
-1
ECe (dS m )
Produzione relativa del melone in relazione alla
ECe e al periodo di inizio dell’irrigazione con acqua
salmastra.
DAP = Numero di giorni dal trapianto.
da del Amor et al., 1999)
(adattata
Salinità e produzione:
QUALITA’
Principali parametri qualitativi
influenzati
Fisiopatologici
Morfologici
Tecnologici
Nutrizionali
Organolettici
Fisiologici
ecc.
Qualità del pomodoro
SALINITA’
Aumento di zuccheri e acidi (miglior sapore),
sostanza secca, acido ascorbico, licopene
Migliore pigmentazione (indice del rosso e lucentezza)
Riduce i frutti spaccati
Riduzione della pezzatura
Riduzione della consistenza e della conservabilità
Aumento del marciume apicale
30
20
Q**
15
Dry weight
(° Brix)
25
(g/100 g of f.w.)
Fruit weight
(g/fruit)
9
11
9
4
6
7
2
0,95
0,85
L***
0,75
0,65
0,55
2
4
EC (dS/m)
4
6
2
EC (dS/m)
6
(mg ascorbic ac./100 mL)
(g of citric ac./100 mL)
EC (dS/m)
Acidity
8
Q*
7
2
Total soluble
L**
solids
6
EC (dS/m)
23
Q*
27
4
Vitamin C
Red index
(a*)
L**
21
24
19
21
17
2
4
EC (dS/m)
6
2
4
EC (dS/m)
6
Glucose
L***
2
1,7
Fructose
2,4
2,1
1,8
2
4
6
2
Sodium
Q**
15
9
3
2
4
EC (dS/m)
4
65
Chloride
45
35
2
6
6
360
Potassium
L*
340
320
300
2
4
EC (dS/m)
6
L**
55
EC (dS/m)
(mg/100 mL of juice)
(mg/100 mL of juice)
EC (dS/m)
21
L***
(mg/100 mL of juice)
2,3
2,7
(mg/100 mL of juice)
(g/100 g of juice)
(g/100 mL of juice)
75
2,6
4
EC (dS/m)
6
10
Magnesium
L*
8
6
2
4
EC (dS/m)
6
Sostanza
(%)
matterfrutti
Fruits dry secca
(g 100 g-1 p.f.)
12
SAR 2
SAR 10
11
10
A
A
A
A
B
9
B
8
7
Solidi solubili
Soluble(°Brix)
( Solids) (°Brix)
6
8
SAR 2
SAR 10
A
A
7
B
A
B
6
B
5
0
4
8
-1
ECw(dS
( dS
ECw
m-1m) )
12
Effetti del livello di
salinità e due
differenti tipi di
Sali su sostanza
secca e solidi
solubili del pomodoro
(SAR2 e SAR 10).
(da Cucci et al.,
2000).
Bassa ETo
Frutti spaccati (%)
Alta EC
Bassa EC
Elevata ETo
Giorni dal trapianto (n.)
Frutti di pomodoro spaccati a differenti raccolte, in
relazione al livello di EC e ETo. (da Li et al., 2002)
Parametri di tolleranza
Caratteri influenzati
Specie
Soglia Pendenza Categori
(dS m-1) (% m dS-1)
a
Girasole
4,8
(Helianthus annuus
L.)
Colza (Brassica
10,0
napus L.)
5,0
MS
11,2
T
Positivi
+ % oleico, linoleico, +
oleico/linoleico
Non influenza il
contenuto in olio
Colza
Girasole
Negativi
- % olio... può
dipendere dalle cv.
Autori
Francois, 1996;
Flagella et al.,
2002.
Francois, 1994.
Parametri di tolleranza
Caratteri influenzati
Specie
Olivo (Olea
europea L.)
Soglia Pendenza Categori
(dS m-1) (% m dS-1)
a
-
-
MT
Positivi
+ % in olio, anticipa
la maturazione.
Negativi
Autori
Klein et al., 1994;
Cresti et al., 1994.
Parametri di
tolleranza
Specie
Caratteri influenzati
Soglia Pendenza Categ
(dS m-1) (% m dS-1) oria
Limone (Citrus
limon L. Burm.)
1,5
12,8
S
Arancio (Citrus
sinensis L.
Oesbeck)
1,3
13,1
S
Pompelmo (Citrus
x Paradisi Macf.)
(
1,2
13,5
S
Positivi
Autori
Negativi
Riduce la produzione - % di succo; e non il peso medio a contenuto di TSS e di
causa della cascola dei acidità titolabile.
frutticini
Riduce la produzione
e non il peso medio a
causa della cascola dei
frutticini;
non ha effetto su TSS
Salinità da solfati +
TSS e acidità titolabile
i
d ll
Garcia-Sanchez et
al., 2003.
Francois e Clark,
1980 ; Dosberg et
al., 1991.
Metochis, 1989.
l
Pompelmo
Limone
Arancio
Parametri di
tolleranza
Specie
Finocchio
(Feniculum vulgare
Caratteri
Soglia Pendenza Categ
(dS m -1 ) (% m dS -1 ) oria
1,2
15,0
S
Positivi
Aumento solidi
solubili
Finocchio
Salinità
influenzati
Negativi
g ,
Riduzione pezzatura,
appiattimento grumoli
Autori
Botrini et al., 1997;
Cantore et al., 2004.
Può la salinità influenzare la qualità
e, conseguentemente, il prezzo di
vendita?
Indice di CROWTHER
IC = P - 3,3 T
P = precipitazioni totali
annuali (cm)
T = temperatura media
annuale (°C)
IC < -30 : zone desertiche o limitrofe
-30 < IC < -15: semiaridità, è neccessaria
irrigazione abbondante e continua
-15 < IC < 0 : formazioni erbacee ed alberi, è
richiesta irrigazione
0 < IC < 15 : modeste condizioni di umidità,
irrigazione opportuna
15 < IC < 40 : apprezzabile acqua di scorrimento
irrigazione stagionale
IC > 40 : molta acqua
I.G.P. Pomodoro e
melone di Pachino
Pachino
1951-1990
Grazie
