Strategie per risparmiare l’acqua

Dr. Hannah Mathers (North Willamette Research and Extension Center - Oregon State University)

American Nurseryman - 15 Aprile 1999

Traduzione e adattamento a cura di Emanuela Regi

Molte pratiche colturali permettono di conservare l’acqua nell’ambiente e aiutano a far crescere piante resistenti alla siccità

Con l’aumento della popolazione umana e la diminuzione della disponibilità di acqua, il bisogno di ambienti più efficienti nel conservarla è diventato sempre più importante.

Ma prima che i professionisti dell’industria del verde riescano a soddisfare queste esigenze, devono innanzi tutto capire cosa rende le piante più efficienti nell’impiego dell’acqua ("water efficient"). Le pratiche colturali effettuate in vivaio e in pieno campo possono indurre la pianta ad usare l’acqua in modo migliore o ad essere più tollerante nei confronti della siccità.

Tra i fattori che incidono sulla tolleranza delle piante alla siccità ci sono: le dimensioni dell’apparato radicale, il controllo della perdita di acqua mediante gli stomi, la bassa traspirazione cuticolare, l’immagazzinamento di acqua nei fusti e la resistenza alla disidratazione. Di conseguenza, le ragioni specifiche che determinano la tolleranza alla siccità e alla disidratazione differiscono da specie a specie e spesso sono difficilmente identificabili. In questo articolo le strategie per la conservazione dell’acqua riguarderanno principalmente le specie legnose.

Nelle specie legnose l’acqua ha quattro funzioni importanti. Prima di tutto, l’acqua è un costituente essenziale del protoplasma della pianta. Il contenuto d’acqua delle cellule vegetali va dal 10% nei semi secchi al 95% in alcuni frutti e nelle foglie giovani. L’acqua, inoltre, rappresenta dall’80 al 90% del peso dei tessuti in fase di crescita.

Secondariamente, l’acqua è il solvente attraverso il quale i gas, i sali ed altri soluti si muovono dentro e fuori le cellule e da organo a organo. Terzo, l’acqua è il principale reagente nella fotosintesi ed in molti altri processi idrolitici. Quarto, l’acqua è essenziale per il mantenimento del turgore vegetale. Nel rapporto pianta-acqua il mantenimento del turgore e di un contenuto di acqua sufficientemente alto è essenziale per permettere il normale funzionamento dei processi fisiologici e biochimici che interessano la crescita. Un certo grado di turgore è richiesto anche per la dilatazione cellulare, l’apertura degli stomi e il mantenimento della forma delle foglie giovani e di altre strutture poco lignificate.

Consideriamo alcuni punti fondamentali della crescita della pianta in relazione alla conservazione dell’acqua. Primo, il principale sito attivo di assorbimento di nutrienti ed acqua si trova nei capillari radicali. Secondo, un adeguato grado di umidità è importante per la crescita in altezza della pianta, non solo nell’anno di sviluppo del germoglio ma anche nella stagione precedente durante lo sviluppo della gemma. Terzo, il turgore è la chiave per poter continuare la crescita. Il principale effetto della siccità è la perdita di turgore e conseguentemente la riduzione della crescita. Quarto, le radici sono gli ultimi tessuti ad essere danneggiati ed i primi a riprendersi dalle condizioni di siccità. Quinto, la siccità riduce di più la crescita del germoglio che non quella della radice. Il danneggiamento delle radici o la cessazione della loro crescita ha conseguenze molto più gravi rispetto alla cessazione della crescita del germoglio. Una crescita limitata delle radici significa un limitato assorbimento di acqua e una maggior suscettibilità ad ulteriori condizioni di siccità. Gli alberi in città hanno una crescita delle radici molto ridotta e vivono in condizioni di insufficiente aerazione, apporto d’acqua e spazio per crescere. Ogni ulteriore riduzione nel sistema radicale di questi alberi provoca gravi conseguenze.

GLI ADATTAMENTI DELLE PIANTE

Poiché la maggior parte della superficie terrestre è troppo fredda, calda o secca per consentire la vita vegetale, le piante che crescono in condizioni ambientali diverse si sono adattate in vari modi per sopravvivere. L’acqua è il principale fattore che limita la distribuzione e la coltivazione mondiali. Le piante possono essere classificate in tre gruppi a seconda delle condizioni idriche richieste per il normale completamento dei cicli vitali: xerofite, mesofite ed idrofite.

Le xerofite richiedono un basso consumo d’acqua e sono originarie di zone estremamente aride. Il loro punto di appassimento si trova a -70 bar ed anche a valori inferiori (l’unità di misura del potenziale dell’acqua nelle piante è il bar. Il bar è l’unità di misura della pressione. Quando il potenziale dell’acqua è uguale a zero, l’acqua è disponibile liberamente; il potenziale assume valori negativi via via che l’acqua comincia a scarseggiare. Il punto di appassimento corrisponde al contenuto d’acqua al quale la pianta inizia ad appassire a meno che il suolo non sia nuovamente bagnato). Molti dei metodi che sono stati proposti per la classificazione delle xerofite si basano sulle diverse nicchie ecologiche occupate: piante che sfuggono alla siccità, piante che evitano la siccità, piante che resistono alla siccità. Esempi di piante che sfuggono alla siccità sono le effimere del deserto che completano i loro cicli vitali in 4-6 settimane. Un esempio di pianta che evita la siccità è Beloperone californica. Una pianta resistente alla siccità è l’arbusto desertico Prosopis juliflora. Altre xerofite sono Artemisia e Centaurea rutifolia.

La maggior parte delle piante che vivono nelle zone temperate sono mesofite, piante che si sono adattate a moderati apporti d’acqua. Il loro punto di appassimento normalmente si aggira su -15 bar. Tuttavia alcune mesofite come Ligustrum hanno il punto di appassimento che può arrivare a -47 bar. Altre mesofite sono Clematis vitalba (-15,8 bar), Hedera helix (-24,3 bar) e Buxus sempervirens (-30 bar).

Le idrofite, come dice il nome, sono piante amanti dell’acqua. Sono abituate alla sommersione parziale o completa. Non sono capaci di crescere sotto ai -5 / -10 bar di potenziale. Alcuni esempi di idrofite sono Neptunia aquatica, Sagittaria subulata e Nuphar polysepala.

La struttura xeromorfa può essere ereditaria oppure può variare a seconda dell’ambiente. Una delle principali caratteristiche delle xerofite è l’elevato rapporto tra volume e superficie nelle foglie. Le foglie sono piccole e compatte come quelle delle piante succulente (Sedum). Altre caratteristiche comuni sono cuticole e pareti cellulari spesse. Alcune xerofite possiedono anche grandi quantitativi di tessuti con riserve d’acqua nelle foglie e nei fusti. I fattori ambientali possono indurre comportamenti xeromorfi in foglie normalmente mesomorfe o intensificare i caratteri xeromorfi nelle xerofite.

Ci sono cinque fattori ambientali che hanno un’influenza in questo senso. Il primo è l’altitudine. Ad altitudini maggiori le mesofite tendono ad avere foglie più piccole e statura nana. Di solito manifestano tratti più xeromorfi. Queste piante, cresciute ad altitudini più basse, possono diventare più alte e manifestare tratti più mesomorfi. L’insufficienza di umidità è il secondo fattore che può rendere le piante mesomorfe più xeromorfe. Tuttavia la carenza di umidità ha anche gravi effetti sulla crescita e sulle altre funzioni della pianta.

Terzo e quarto fattore sono rispettivamente la carenza di nutrienti e le basse temperature. Questi due fattori possono indurre una manifestazione più evidente dei tratti xeromorfi. Inoltre, nel caso di piante concimate, una fertilizzazione insufficiente può causare altri problemi come una riduzione della crescita e una maggiore suscettibilità a malattie e insetti. La cosa migliore consiste nel non fertilizzare né in eccesso né in difetto ma fornire soltanto ciò che la pianta richiede. Un altro criterio è la scelta del momento e delle proporzioni giuste per l’applicazione.

Le proporzioni tra gli elementi fertilizzanti da applicare sono importanti perché alcuni nutrienti ostacolano o favoriscono l’assorbimento di altri. Per esempio, il rapporto calcio-magnesio dovrebbe mantenersi su 1:0,4 per un assorbimento ottimale di entrambi i nutrienti.

Il rapporto tra alcuni elementi influenza la crescita della pianta. Un rapporto azoto-potassio di 1:1 di solito determina una crescita ed un allungamento normali, mentre un rapporto di 5:8 spesso produce piante scure e più piccole. Piante in fase di crescita vegetativa richiedono più calcio e azoto, mentre piante in fase di fioritura richiedono più fosforo e potassio.

Il quinto fattore è la luce. Le foglie che si sviluppano in condizioni di forte intensità luminosa manifestano un maggior grado di xeromorfia rispetto a quelle al riparo dalla luce. E’ stato frequentemente osservato che le foglie sviluppatesi alla luce diretta del sole sono più piccole ma più spesse ed hanno un parenchima a palizzata (strato della foglia in cui avviene la fotosintesi) più differenziato rispetto a quelle cresciute all’ombra. Le foglie all’ombra assomigliano alle foglie delle piante originarie degli ambienti umidi. Hanno cellule più grandi, maggiore superficie e spazi tra le nervature, cuticole più fini e soprattutto sono più sottili. Le foglie cresciute in pieno sole hanno struttura xeromorfa. Hanno minor superficie e spazi tra le nervature, cuticole più massicce e uno strato in più di parenchima a palizzata che le rende più spesse delle foglie all’ombra.

PRATICHE COLTURALI IN VIVAIO

La maggior parte delle piante in vivaio cresce in condizioni di alta intensità luminosa, elevata umidità e concimazione spinta. Di questi tre fattori solo l’intensità luminosa contribuisce a creare piante che sono in grado di conservare l’acqua. Tuttavia, ci sono pratiche colturali che i vivaisti possono mettere in atto per favorire la conservazione dell’acqua.

La prima consiste nel temprare le piante: esporle alla luce del sole, diminuire l’acqua e la fertilizzazione e, in alcuni casi, abbassare le temperature. Questa pratica si basa sul principio per il quale le piante precocemente esposte a stress idrici sopravvivono meglio alle carenze d’acqua successive. Ciò avviene principalmente a causa degli stomi. La traspirazione è la principale causa della perdita di acqua della pianta, ma non è l’unica poichè, rispetto all’evaporazione da una superficie libera, l’acqua persa dagli stomi può essere talvolta superiore del 50%.

Gli stomi delle piante precocemente sottoposte a stress idrici di solito si chiudono prima di quelli delle piante che non hanno subito tale stress. L’effetto dello stress idrico sul comportamento degli stomi probabilmente contribuisce ad una migliore sopravvivenza dei semenzali trapiantati all’aperto che sono stati sottoposti a stress idrici mediante l’estirpazione, la potatura e la spuntatura delle radici o l’irrigazione controllata come quella a goccia.

La riduzione dell’apparato radicale è la seconda pratica colturale per creare degli impianti a ridotto consumo idrico. Non solo le piante precocemente esposte a stress idrici sopravvivono meglio, ma hanno anche un maggior sviluppo del sistema radicale.

Gli alberi e gli arbusti trapiantati a radici nude o anche con il pane di terra, subiscono un forte shock fisiologico perché la loro capacità di assorbire acqua è improvvisamente ridotta mentre, la perdita d’acqua per traspirazione continua. Durante l’espianto e il confezionamento delle piante, gran parte delle piccole radici assorbenti vengono perse, contribuendo alla disidratazione degli alberi trapiantati. Nei vivai vengono utilizzate ripetute potature delle radici, per favorire la formazione di un apparato radicale compatto e per temprare la pianta, come già detto.

La potatura delle radici è seguita da un incremento della distribuzione dei prodotti fotosintetici alle radici; ciò determina una diminuzione della crescita della parte apicale, un aumento della crescita radicale e un progressivo innalzamento del rapporto radici-fusto. Apparati radicali molto ramificati possono essere estratti con il minimo danno e sopravvivere alla siccità meglio di quelli poco profondi o scarsamente ramificati.

Alcuni studi hanno dimostrato che la potatura delle radici di Picea engelmannii in vivaio, cinque anni prima del trapianto, ha avuto come effetto la quadruplicazione della superficie radicale e il raddoppiamento della percentuale di radici nel pane di terra. Gli effetti della potatura delle radici variano a seconda del periodo di trattamento. La potatura delle radici in primavera è molto più efficace di quella autunnale, per incrementare la crescita apicale.

L’irrigazione controllata è il terzo tipo di pratica colturale. L’irrigazione a goccia favorisce apparati radicali compatti e molto ramificati e, di conseguenza, è una pratica vantaggiosa per creare piante in grado di conservare l’acqua.

La quarta ed ultima pratica colturale in vivaio è la coltivazione "pot-in-pot" (tecnica abbastanza diffusa negli Stati Uniti) che riduce la perdita di radici durante l’estrazione ed assicura la sopravvivenza. Gli alberi e gli arbusti ottenuti dalla coltivazione "pot-in-pot" nel trapianto subiscono poco o nessun danno alle radici. Le piante allevate con tale metodo soffrono meno di quelle codizioni che provocano danni alle giovani radici o inibiscono la crescita di nuove radici, che sono comuni invece nei metodi di coltivazione classici. Alcune delle condizioni che determinano tali effetti sono una inadeguata protezione durante l’inverno e una eccessiva temperatura nella zona radicale durante l’estate.

Questi fattori possono inibire la crescita di nuove radici, inducendo una deficienza di calcio. Soltanto gli apici delle radici giovani, nei quali le pareti cellulari non sono ancora suberificate, riescono ad assorbire il calcio, che è necessario per la divisione e l’allungamento cellulare. Le radici giovani sono necessarie per l’assorbimento del calcio; tuttavia, il calcio è necessario per la formazione di nuove radici.

Una volta che le radici giovani sono state danneggiate è difficile risolvere il problema. Le giovani piante richiedono livelli più alti di elementi nutritivi rispetto alle piante più vecchie. Le giovani piante hanno la più alta richiesta di nutrienti e la loro carenza è più comune in queste ultime. Prevenire i danni alle giovani radici è molto importante per creare piante resistenti alla siccità.

PRATICHE COLTURALI NEGLI IMPIANTI

Alcuni impiantisti potano drasticamente la chioma degli alberi per compensare la perdita di radici durante il trapianto. Tuttavia la riduzione della vegetazione diminuisce anche la capacità delle piante di produrre nutrimento (riduce la superficie fotosintetica) e quindi questa pratica non è consigliabile. Soltanto quando la riduzione della superficie traspirante è più importante della diminuzione di crescita, è consigliabile la potatura della chioma al momento del trapianto.

Ci sono molte pratiche colturali che possono essere messe in atto per aiutare le piante ad attecchire e a crescere bene in un ambiente secco. E’ molto importante correggere il suolo con sostanza organica. Il pH è importante per stabilire che tipo di sostanza organica scegliere.

Ridurre il calore ombreggiando è un modo efficace per conservare l’acqua. Una attenta disposizione ed alternanza delle diverse specie di piante oppure una schermatura forniranno tale ombra. Posizionare le piante adeguatamente spaziate, non troppo fitte. Rompere le croste e i suoli compatti e favorire l’aerazione del suolo. Usare l’irrigazione a goccia piuttosto che quella per aspersione è preferibile per un miglior utilizzo dell’acqua.

La potatura è un’altra pratica colturale che può aiutare le piante a conservare l’acqua. Le foglie alla sommità dell’albero sono più xeromorfe di quelle all’interno della chioma. Questo vale anche per gli arbusti. Questa differenza è dovuta al tasso di evaporazione e all’intensità luminosa. Aprendo la chioma e favorendo una maggior penetrazione di luce, molte foglie diventano xeromorfe e in grado di conservare acqua.

Provvedere al nutrimento ottimale, soprattutto nella fase di adattamento, è molto importante. Il programma di fertilizzazione dovrebbe mettere in primo piano fosforo e potassio, poiché questi elementi determinano un rapporto più alto tra radici e fusto. Anche la selezione delle piante è estremamente importante. Sono disponibili molti cataloghi di piante resistenti alla siccità. Di solito le piante con fogliame argentato hanno la tendenza ad essere più resistenti alla siccità.

EVITARE LO STRESS

Abbiamo già parlato dei cambiamenti che avvengono nella morfologia in seguito allo stress idrico. I tratti xeromorfi diventano più pronunciati nelle mesofite. Ci sono molti altri effetti dello stress idrico che i vivaisti e gli impiantisti dovrebbero conoscere. Di solito la fase riproduttiva è più sensibile agli stress idrici rispetto alla fase vegetativa. Lo stress idrico inibisce l’avvio della fioritura portando ad una fioritura insufficiente nella stagione successiva. Un altro effetto della siccità è la senescenza precoce delle foglie. La senescenza comincia ai margini e/o sui piccioli delle foglie come una clorosi o una necrosi. Quando la senescenza delle foglie comincia, riguarda soltanto le foglie più vecchie. Quelle più giovani vengono conservate. Ciò permette la conservazione dell’acqua per la pianta perché le foglie più giovani sono più esterne e quindi più xeromorfe.

Lo stress idrico di solito porta ad un aumento della suscettibilità agli attacchi di insetti e alle malattie, ma può far diminuire la sensibilità all’inquinamento dell’aria. Lo stress idrico può diminuire la rusticità e l’assorbimento degli elementi nutritivi. Riassumendo, lo stress idrico ha effetti sulla maggior parte degli aspetti morfologici e fisiologici della pianta.

In aggiunta all’uso di pratiche colturali, gli impiantisti dovrebbero selezionare materiale adatto alle condizioni siccitose: xerofite o mesofite con tratti xeromorfi. Molti ritengono che le piante autoctone siano più adattate ai nostri ambienti e siano tolleranti della siccità. In alcuni casi le piante autoctone sono la scelta migliore; tuttavia, c’è anche una grande disponibilità di buon materiale non autoctono e resistente alla siccità. Ricordiamoci che, ogni volta che si pianta, i fattori da considerare sono molti di più che la sola disponibilità idrica. E’ necessario considerare l’ambiente in termini di pH del suolo, esposizione e zona climatica, perché anche questi fattori si scontrano con la sopravvivenza delle piante, anche di quelle più resistenti alla siccità.

Seguendo cinque semplici regole si potrà ottenere un impianto sano e in grado di risparmiare l’acqua. Per prima cosa, utilizzare buon materiale, adeguatamente irrobustito e correttamente coltivato in vivaio. Secondo, selezionare le piante giuste. Terzo, preparare bene l’area prima della piantagione. Quarto, fornire l’acqua per un adattamento più rapido. Le piante giovani richiedono più acqua di quelle mature. Infine, controllare tutti gli attacchi parassitari.


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