La coltivazione delle specie orticole può prevedere la semina diretta oppure il trapianto. La semina diretta, in pieno campo o su suolo all’interno di apprestamenti protettivi, viene generalmente utilizzata per le specie a elevata densità d’impianto (lattuga, rucola, valeriana, spinacio) ed è obbligata per specie da radice come la carota.
In molti casi si semina, invece, in vivaio, dove le condizioni colturali sono più facilmente controllabili ed è quindi possibile ottimizzare le condizioni di germinazione (riducendo la necessità di seme), ampliare i calendari di produzione e ridurre la competizione con le infestanti grazie al trapianto. In questo modo è possibile aumentare l’uniformità di sviluppo della coltura in campo.
Obiettivo partenza ottimale
Un parametro importante in vivaio è la qualità agronomica delle piantine, che deve garantire un’elevata percentuale di attecchimento e rapido accrescimento in campo. Nelle prime fasi del ciclo colturale è fondamentale promuovere uno sviluppo ottimale delle radici in modo da favorire la capacità di esplorazione del suolo e quindi migliorare l’assorbimento di nutrienti e acqua, aumentando la competizione con le infestanti e la tolleranza agli stress ambientali.
Le caratteristiche genetiche del seme contribuiscono in maniera sostanziale alla qualità agronomica delle piantine. Ma si sa che anche i trattamenti al seme di film coating o priming possono migliorare la velocità di germinazione e il vigore delle piantine, favorendo lo sviluppo delle radici e l’accumulo di biomassa.
Film coating e priming
Il film coating consiste nell’applicare esternamente al seme uno strato di materiale senza modificare il volume e la forma del seme ed è un metodo ampiamente utilizzato per la concia delle sementi con agrofarmaci mentre il priming, nella sua forma più diffusa, consiste nell’idratazione controllata del seme in sola acqua (hydropriming). Altri tipi di priming prevedono, ad esempio:
- l’idratazione in soluzioni osmotiche contenenti polietilenglicole (PEG), mannitolo o sali inorganici (KNO3) (osmopriming),
- l’utilizzo di matrici solide idratate come la vermiculite e la leonardite (matric-priming),
- di soluzioni acquose arricchite con fitoregolatori (generalmente acido gibberellico) (hormopriming)
- o con microrganismi e sostanze naturali (biopriming).
Con il priming il seme innesca il processo di germinazione senza portarlo a termine.
L’idratazione determina quindi la rottura della dormienza, con l’idrolisi e la mobilitazione degli inibitori di germinazione, oltre che la sintesi di acidi nucleici e proteine, la produzione di ATP, l’accumulo di steroli e fosfolipidi. Prima che avvenga la protrusione della radichetta, il seme viene poi nuovamente disidratato fino al raggiungimento dello stesso contenuto idrico che il seme aveva prima del priming.
Il trattamento con microrganismi
Un approccio recente prevede come trattamento al seme l’applicazione di microrganismi benefici, come i batteri promotori della crescita (noti come PGPB, Plant Growth-Promoting Bacteria), in modo da favorire in una fase precoce di sviluppo della piantina l’insediamento precoce dei microrganismi nella rizosfera. L’effetto misurabile sulla piantina è la modificazione della crescita, con maggior accumulo di biomassa e con un apparato radicale più sviluppato (per lunghezza totale e per numero di ramificazioni).
Applicando i batteri direttamente al seme mediante il film coating o priming è, inoltre, possibile ridurre la quantità di inoculo necessario e i costi di applicazione.
Prove sperimentali
Il gruppo di Orticoltura e Floricoltura del Dafne, in collaborazione con il gruppo di Chimica delle fermentazioni del dipartimento Dibaf, entrambi dell’Università degli Studi della Tuscia, insieme a OloBion (Barcellona, Spagna), ha condotto prove sperimentali su specie orticole differenti utilizzando i batteri Bacillus megaterium (MHBM77 - Atens, Agrotecnologias Naturales) e Leucobacter iarius.
B. megaterium è un batterio Gram-positivo, sporigeno, già utilizzato come biostimolante e caratterizzato dalla capacità di fissare l’azoto, solubilizzare il fosforo, produrre auxine e siderofori (chelanti del ferro) mentre L. iarius è un batterio Gram-positivo non sporigeno isolato e caratterizzato dalla capacità di produrre elevate quantità di acido 3-indolo acetico.
Le prove sono state condotte su semi di cetriolo, finocchio e peperone.
La prova di film coating è stata realizzata applicando proprio le spore di B. megaterium (ceppo B27) a dei semi di cetriolo (Cucumis sativus L.), in particolare della cultivar “Marketmore” (La Semiorto Sementi srl, Sarno).
Il trattamento è stato effettuato spruzzando sulla superficie dei semi una soluzione acquosa in modo da ottenere una carica di inoculo pari a 1×104 oppure 1×106 spore/seme. Per il controllo è stata applicata la stessa quantità di acqua in assenza di spore. Dopo il trattamento i semi sono stati fatti asciugare con una leggera ventilazione per evitare l’assorbimento dell’acqua nel seme.
Il biopriming è stato invece effettuato su finocchio (Foeniculum vulgare var. azoricum Miller) (var. ‘Di Sarno’ sel. Precoce) e peperone (Capsicum annuum L.) (ibrido ‘Rosso duemila’), entrambi dell’azienda La Semiorto Sementi srl di Sarno. In questo caso il trattamento di idratazione controllata ha previsto l’immersione dei semi in soluzioni contenenti cellule e metaboliti di L. iarius: a tre diverse concentrazioni: 1×102, 1×104 e 1×106 cellule/mL di soluzione.
Il controllo ha previsto l’immersione dei semi in sola acqua (hydropriming). L’imbibizione è stata realizzata in agitazione (al fine di garantire l’ossigenazione del seme) per un tempo ottimale di 24 ore per il finocchio e di 20 ore per il peperone, entrambi alla temperatura di 20 °C.
La semina è stata effettuata in contenitori alveolati su un substrato preparato miscelando torba e sabbia in rapporto volumetrico 1:1. Durante la germinazione è stata mantenuta una temperatura di 22-24 °C di giorno e 18-20 °C di notte e un fotoperiodo di 16/8 ore (luce/buio). L’apporto di acqua al substrato è stato garantito per imbibizione dal basso per il cetriolo e il peperone, mentre nel caso del finocchio è stato applicato un sistema automatico di nebulizzazione (mist) (fig. 1).
La prova è stata conclusa 12 giorni dopo la semina (Gds) per il cetriolo, 18 Gds per il finocchio e 21 Gds per il peperone, quando le radici avevano raggiunto la parte più bassa dell’alveolo del contenitore (es. finocchio, in fig. 2), e sono stati raccolti i parametri morfologici relativi allo sviluppo dell’apparato radicale (lunghezza totale, superficie assorbente, diametro medio, numero di apici radicali) e all’accumulo di sostanza secca epigea e ipogea.
Effetti dei microrganismi sul cetriolo
I trattamenti al seme con entrambi i microrganismi hanno modificato lo sviluppo delle radici nelle prime fasi dopo la germinazione. Nel cetriolo (fig. 3), il trattamento di film coating con B. megaterium è risultato efficace nel migliorare l’accrescimento radicale, ma solo alla dose di 1×104 spore/seme, con un aumento di oltre il 20% della lunghezza totale delle radici rispetto al controllo (tab. 1).
Alla stessa dose anche l’area radicale e il numero di apici radicali (espressione del grado di ramificazione dell’apparato radicale) sono aumentati rispetto al controllo rispettivamente del 27 e del 39%. L’accumulo di biomassa totale non è stato influenzato dal trattamento di film coating, con valori medi di 45 mg di peso secco della piantina di cetriolo (di cui circa 20 mg rappresentano il peso delle radici).
Il trattamento con la sospensione cellulare e i metaboliti di Leucobacter iarius, quando applicato alla dose più bassa, ha determinato nelle piantine di finocchio un incremento della lunghezza delle radici (+35%) e della quantità di apici radicali (+36%) rispetto al controllo (tab. 2).
La dose 1×104 cellule/mL si è caratterizzata per aver indotto un ulteriore incremento del grado di ramificazione dell’apparato radicale (+55%) rispetto ai semi idratati con sola acqua. Nessun aumento della sostanza secca ipogea o epigea del finocchio è stato rilevato per i trattamenti rispetto al controllo (peso medio della piantina = 27 mg).
Effetti sul peperone
Nel peperone il trattamento con la sospensione batterica al dosaggio più basso (1×102 cellule/mL), ha favorito l’allungamento delle radici (+16,8%) e la superficie assorbente (+21,0%) rispetto all’hydropiming (tab. 3). Ha inoltre fatto incrementare l’accumulo di biomassa epigea con 64 mg vs i 51 mg del controllo (tessuti più acquosi), mentre nessuna differenza di peso secco delle radici è stata rilevata rispetto ai trattamenti.
Efficacia dei microrganismi in agricoltura a bassa dose
I risultati evidenziano in generale una buona efficacia dei trattamenti al seme con B. megaterium e L. iarius nel migliorare la qualità delle piantine, favorendo lo sviluppo delle radici per un effetto riconducibile in buona parte alla capacità dei batteri di produrre sostanze auxino-simili.
Radici più lunghe, più ramificate e/o con maggiore superficie assorbente hanno una migliore capacità di esplorare il suolo e quindi possono più facilmente assorbire acqua e nutrienti. Tale comportamento si manifesta con una più rapida capacità di insediamento delle piante nelle prime fasi del ciclo colturale.
Dalle prove è inoltre emerso che l’efficacia del trattamento al seme dipende dalla dose di applicazione, ossia dal numero di spore per seme o dal numero di cellule per unità di volume della soluzione di imbibizione e tendenzialmente le dosi inferiori sono maggiormente favorevoli. Ulteriori approfondimenti sono in fase di realizzazione per determinare la persistenza dei microrganismi nella rizosfera durante il ciclo colturale, anche in funzione dell’ambiente di coltivazione e del genotipo.
Autori
- Federico Di Loreto, Giuseppe Colla e Mariateresa Cardarelli del Dipartimento di Scienze agrarie e forestali, Università della Tuscia
- Paolo Bonini di oloBion S.L., Barcellona, Spagna
- Francesca Luziatelli e Maurizio Ruzzi del Dipartimento per la Innovazione nei sistemi biologici, agroalimentari e forestali, Università della Tuscia
- Maurizio Ruzzi di Atens Agrotecnologias Naturales, Tarragona, Spagna
