La sperimentazione sulle leguminose da granella

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1 La sperimentazione sulle leguminose da granella Gianluca Carboni Dipartimento per la Ricerca nelle Produzioni Vegetali, V.le Trieste Cagliari Siamaggiore, 7 novembre

2 Sommario 1. I fattori che influenzano la resa 2. Descrizione dei siti sperimentali 3. Inserimento delle leguminose da granella nei sistemi colturali cerealicoli ( misura difesa del suolo, art. 68 e nuova PAC ) lavorazioni conservative (semina su sodo, lav. ridotta) effetti delle leguminose da granella avvicendate nei sistemi colturali cerealicoli 4. La scelta delle specie e delle varietà più adatte 2

3 I fattori che influenzano la resa Fenotipo= Genotipo (Varietà) Quello che raccoglie l agricoltore Potenziale produttivo della varietà coltivata Fenotipo = Genotipo Ambiente Gestione colturale Quello che raccoglie ± Cosa ci riserva Madre Natura l agricoltore Varietà coltivata Scelta varietale (3-5 anni) Strategia Miglioramento genetico (min anni) Gestione o Tecnica Colturale 3

4 tecnica colturale: Precessione colturale Lavorazioni (aratura, RT, sodo) Semina (epoca, densità ) Concimazione (N, P, K) Diserbo Tratt. Antiparassitari Gestione residui colturali Meteo Temperature Precipitazioni Radiazione solare NON BASTA!!! Pianta (specie/varietà) o genotipo Meteo AMBIENTE tecnica colturale Suolo Suolo tessitura, porosità, compattaz. sost. organica, ph, C.S.C., N, P 2 O 5 assim, K 2 O assim ecc... 4

5 Ciclo colturale delle leguminose da granella (novembre - gennaio) giorni (maggio -giugno) Semina Raccolta Coltura precedente Lavorazioni Operazioni colturali Semina Concimazione Diserbo Raccolta Gestione residui colt. 5

6 Azienda Benatzu San Michele Ussana 6

7 Suoli diversi condizioni meteo simili Ussana Alfisuolo (Petrocalcic Palexeralf) Benatzu Inceptisuolo (Vertic Epiaquept) Caratteristiche Ussana Benatzu Tessitura franco-argillosabbioso franco-argilloso sabbia (%) limo (%) argilla (%) ph (in acqua) Sostanza organica (%) N totale ( ) P assimilabile (ppm) K scambiabile (ppm) C.S.C. (me/100g) E.S.P. (%) Fertilità media Fertilità elevata 7

8 Lavorazioni conservative Lavorazioni/Agricoltura conservativa: tecniche utilizzate con lo scopo di conservare acqua e suolo attraverso la riduzione del disturbo del suolo e la gestione dei residui colturali per proteggere la superficie del suolo dall erosione (Lal, 1997). Le più conosciute sono: Lavorazione ridotta (RT) Discatura Trattamento erbicida (Gliphosate) Semina su sodo o Non lavorazione (NT). Semina ordinaria Semina diretta 8

9 Sistemi colturali Prothabat 69 Simeto Ussana maggio

10 Ussana Pisello proteico Resa seme Umidità (%) Fioritura (DAP) Altezza pianta Peso 1000 semi (g) Proteine (%) (t ha -1 ) Fioritura (cm) Raccolta (cm) Anno (A) *** *** *** *** *** *** *** 2005/ / / / / / Lavorazione (B) n.s. ** n.s. n.s. n.s. *** ** Lav. convenzionale vs conservative n.s. * n.s. n.s. n.s. *** ** convenzionale lavoraz. conservative Semina su sodo vs lavoraz. ridotta n.s. ** * n.s. n.s. n.s. n.s. Lavorazione ridotta Semina su sodo Interazione A B n.s. ** *** n.s. n.s. ** n.s. A (Lav. Convenz. vs conserv.) n.s. * *** n.s. n.s. ** n.s. A (Sodo vs lavoraz. ridotta) n.s. ** *** n.s. n.s. n.s. n.s. media CV n.s., *, **, *** = non significativo, significativo rispettivamente per p 0.05, p 0.01, p

11 Benatzu Pisello proteico Resa seme (t ha -1 ) Umidità (%) Fioritura (DAP) Altezza pianta Fioritura (cm) Raccolta (cm) Peso 1000 semi (g) Proteine (%) Anno (A) *** *** *** *** *** *** *** 2005/ / / / / / Lavorazione (B) n.s. * *** n.s. n.s. *** n.s. Lav. convenzionale vs conservative n.s. * ** n.s. n.s. *** n.s. convenzionale lavoraz. conservative Semina su sodo vs lavoraz. ridotta n.s. n.s. *** n.s. n.s. * n.s. Lavorazione ridotta Semina su sodo Interazione A B n.s. n.s. *** * n.s. *** n.s. A (Lav. Convenz. vs conserv.) n.s. n.s. *** * n.s. ** n.s. A (Sodo vs lavoraz. ridotta) n.s. n.s. *** n.s. n.s. ** n.s. media CV n.s., *, **, *** = non significativo, significativo rispettivamente per p 0.05, p 0.01, p

12 Peso Resa seme 1000 Ussana (t ha -1 ) semi (g) Anno (A) ** *** 2003/ / / / / Lavorazione (B) ** ** Lav. convenzionale vs conservative *** ** convenzionale lavoraz. conservative Semina su sodo vs lavoraz. ridotta n.s. * Lavorazione ridotta Semina su sodo Interazione A B n.s. ** A (Lav. Convenz. vs conserv.) n.s. * A (Sodo vs lavoraz. ridotta) n.s. * media CV n.s., *, **, *** = non significativo, significativo rispettivamente per p 0.05, p 0.01, p Favino Peso Resa seme 1000 Benatzu (t ha -1 ) semi (g) Anno (A) * ** 2003/ / / / / Lavorazione (B) ** * Lav. convenzionale vs conservative ** n.s. convenzionale lavoraz. conservative Semina su sodo vs lavoraz. ridotta * ** Lavorazione ridotta Semina su sodo Interazione A B n.s. * A (Lav. Convenz. vs conserv.) n.s. * A (Sodo vs lavoraz. ridotta) n.s. * media CV n.s., *, **, *** = non significativo, significativo rispettivamente per p 0.05, p 0.01, p

13 Resa granella ( t/ha) Effetto delle leguminose sui cereali Grano Ussana Resa Anno di raccolta 13 conv_mono conv_rot rid_mono rid_rot sodo_mono sodo_rot

14 Resa granella ( t/ha) Effetto delle leguminose sui cereali Grano Benatzu Resa Anno di raccolta 14 conv_mono conv_rot rid_mono rid_rot sodo_mono sodo_rot

15 Proteine (%) Effetto delle leguminose sui cereali Anno di raccolta Grano Ussana Proteine conv_mono conv_rot rid_mono rid_rot sodo_mono sodo_rot 15 15

16 Proteine (%) Effetto delle leguminose sui cereali Anno di raccolta Grano Benatzu Proteine 16 conv_mono conv_rot rid_mono rid_rot sodo_mono sodo_rot

17 Riepilogando Lavorazioni conservative vs lav. convenzionale rese simili per il pisello proteico (e grano duro) rese inferiori per il favino (circa 3-4 q/ha) Avvicendamento con le leguminose (da granella) su grano duro rispetto a monosuccesione rese in granella più elevate (in media +5 q/ha) contenuto proteico superiore (da +1 a + 2%) 17

18 Scelta varietale Pisello Cece Favino ed altre: Lupino Lenticchia Cicerchia 18

19 Quali specie e varietà consigliare? RISPOSTA: Dipende In genere NON ESISTE la varietà migliore. Dipende da andamento meteorologico combinato con il tipo di suolo (= AMBIENTE di coltivazione). Un giudizio relativo alla scelta varietale formulato in base ad UN SOLO ANNO di prova o ad un SOLO SITO sperimentale non è affidabile. 19

20 oppure digitate RInnova ProVe su google 20

21 Resa seme (t/ha) Le rese negli anni 5 Favino - Ussana US_07 US_08 US_09 US_10 US_11 Prove sperimentali o Ambienti Prothabat 69 Prothabon 101 Chiaro di T Scuro di T Sicania Sikelia Vithabon Enrico Irena Ideale 21

22 Resa seme (t/ha) Le rese negli anni 5 Favino - Benatzu BE_07 BE_08 BE_09 BE_10 BE_11 BE_12 Prothabat 69 Prothabon 101 Chiaro di T Scuro di T Sicania Sikelia Vithabon Enrico Irena Ideale Prove sperimentali o Ambienti 22

23 Resa seme (t/ha) Le rese negli anni Pisello - Benatzu BE_07 BE_08 BE_09 BE_10 BE_11 BE_12 Prove sperimentali o Ambienti 23 Amical Arthur Attika Cartouche Corrent Eiffel Gregor Hardy Iceberg Ideal Isard Pactol Pepone Pinochio Prelude Royal Simbol Standal Starter Xsara

24 Come interpretare questi risultati? Nelle prove multisito (condotte su più siti ed annate) la componente ambientale (in genere 60-80% della variabilità) influisce sui risultati molto più della componente genetica. Fonte di variazione Favino (Devianza %) Pisello (Devianza %) Cece (Devianza %) Varietà Ambiente Interazione (Varietà Ambiente) L interpretazione dei risultati risulta ancora più difficile se vi è interazione varietà x ambiente significativa. INTERAZIONE -> esempio: la varietà A ha reso di più della varietà B nell ambiente 1 ma nell ambiente 2 è avvenuto il contrario (la varietà B ha reso + della varietà A). 24

25 L interpretazione di questi risultati non è banale Fenotipo = Genotipo + Ambiente + interazione G A Phenotype = Genotype + Environment + G E interaction P - E = G + G E y μ E t λ α γ ε, ij j k 1 k ik jk ij Se le potenzialità produttive di una varietà dipendono dalle caratteristiche genetiche e dalla sua interazione con l ambiente di coltivazione, analizzo questi fattori sottraendo dai risultati osservati in campo l effetto ambiente. 25

26 GGE biplot L analisi GGE (Genotype + Genotype Environment) è una tecnica fra le più recenti ed efficaci per affrontare questo genere di problema, soprattutto quando la componente ambientale incide molto sulla variabile in studio (es. resa in granella) (Yan & Kang, 2003; Yan, 2014). L intento di quest analisi è quello di ridurre la complessità dei dati per ottenere una rappresentazione grafica semplice delle relazioni esistenti fra varietà, ambienti di coltivazione e loro interazioni. Una buona rappresentazione dei risultati ottenuti, però, dipende anche da una serie di elaborazioni (Smith et al., 2005), svolte a monte di questa fase dell analisi dei dati, ma che tralasciamo in questa sede. 26

27 GGE biplot Il Biplot È un grafico a dispersione nel quale vengono rappresentati, contemporaneamente, i punteggi (loadings e scores) di ciascun genotipo (o varietà) ed ambiente ottenuti nell analisi GGE. Interpretazione del biplot. Nella figura che segue viene rappresentato il (GGE)biplot relativo alla resa in granella di favino. I punteggi degli ambienti sono rappresentati da VETTORI (che partono dall origine (0,0)) e terminano nel punto che indica il loro punteggio. In blu abbiamo i vettori ambiente: Es: BE_09 indica il campo Benatzu del Con il colore verde identifico le varietà di favino. 27

28 Favino: resa granella Scaling - Env La rappresentatività del grafico biplot è MOLTO BUONA (95%). Soprattutto la PC1. La capacità del grafico di rappresentare efficacemente le informazioni raccolte nelle prove sperimentali viene valutata dalla somma % delle prime due Componenti Principali (PC). 28

29 Interpretazione del GGE-biplot In sintesi: 1. la vicinanza spaziale di una varietà ad un ambiente indica buone rese di quella varietà per quelle condizioni ambientali. 2. la vicinanza spaziale (angolo) fra ambienti indica condizioni di coltivazione simili. Più l angolo dei vettori è stretto e maggiore è l associazione. Angolo di 90 = nessuna correlazione ovvero i risultati ottenuti nei due ambienti differiscono sensibilmente. 3. considerazioni simili si possono fare per le varietà; 4. maggiore è la lunghezza del vettore ambiente e maggiore è la capacità discriminante di quell ambiente per le varietà, ovvero in quell ambiente riesco a vedere meglio le differenze esistenti fra le varietà in prova. 29

30 Favino: resa granella Differenze variabili meteo rispetto alla media di 40 anni Scaling - Env 2007/2008 Prec. Tmax Tmin Autunno Inverno Primavera Annata + siccitosa 2008/2009 Prec Tmax Tmin Autunno Inverno Primavera Annata + piovosa Resa Ambiente t ha -1 BE_ BE_ BE_ BE_ BE_ BE_ US_ US_ US_ US_ US_

31 La miglior resa nell ambiente medio Le prove di confronto varietale hanno l obiettivo di individuare le varietà più idonee per ciascun ambiente: le più produttive (a parità di qualità) e stabili. Il precedente biplot mi consente di individuare le varietà più produttive nei singoli ambienti (prove sperimentali). È utile, però, individuare l esistenza di mega-ambienti ovvero regioni geografiche all interno delle quali una singola varietà produce meglio delle altre (Gauch & Zobel, 1997). Considerando tutte le prove effettuate, una volta verificato attraverso un analisi specifica (Yan, 2014) che nelle nostre condizioni esiste un solo mega-ambiente, è possibile riassumere il risultato medio che sarebbe logico attendersi fra le varietà valutate nelle condizioni di coltivazione medie. 31

32 Favino: le varietà più affidabili Resa seme Scaling - Gen Varietà BLUPs Resa t ha -1 Prothabat Prothabon Sicania 2.12 Scuro di T 2.10 Chiaro di T 2.09 Vithabon 2.04 Sikelia 2.02 Enrico 1.68 Irena Scaling Gen

33 La resa in seme in un ambiente medio La varietà Prothabat 69 e Prothabon 101 hanno conseguito le migliori rese. Prothabat 69 è più produttiva ma, allo stesso tempo, risulta meno stabile perché più distante dall ascissa dell ambiente medio (AEC). Le rese medie ottenibili in pieno campo sono inferiori a quelle sperimentali riportate in tabella: mediamente 15-25% in meno. Le particolari condizioni dei campi sperimentali (cure colturali ed effetti di bordo ) tendono, infatti, a sovrastimare le rese. e le caratteristiche varietali? Qualità delle granelle, precocità di fioritura ecc 33

34 Caratteristiche varietali Con alcuni accorgimenti, ed utilizzando procedure simili a quelle precedenti, posso individuare le caratteristiche che contraddistinguono ciascuna varietà oltre a valutare i rapporti esistenti fra loro. Al posto degli ambienti consideriamo, dunque, i caratteri varietali salienti. I caratteri valutati sono: resa in seme (t/ha) proteine prodotte (kg/ha) proteine dei semi (%) umidità dei semi (%) altezza piante alla raccolta (cm) altezza in fioritura (cm) peso semi (g) data fioritura (giorni da semina) 34

35 Favino: caratteristiche varietali Scaling - Env 35

36 Favino: caratteristiche varietali in breve La produzione di proteine per ettaro sembra essere correlata più alla resa che alla % di proteine dei semi. La precocità di fioritura non sembra esercitare un ruolo determinante sulla produzione di proteina ad ettaro. Le varietà spagnole Prothabat 69 e Prothabon 101, oltre avere un contenuto % di proteine maggiore delle altre, in virtù delle rese più elevate sono le varietà che hanno prodotto la maggiore quantità di proteine per ettaro. (Da alcuni anni l azienda S. Michele di Ussana moltiplica la varietà Prothabat 69 per favorirne la diffusione in Sardegna). Le varietà di favino Torrelama (chiaro e scuro) sono le più alte e le più tardive. Sikelia, e Sicania, sono le varietà con i semi più grandi. 36

37 Resa seme (t/ha) Le rese negli anni Le interazioni osservate nelle prove di pisello proteico sono ancora più numerose e complesse anche per il maggior numero di varietà valutate Pisello - Benatzu BE_07 BE_08 BE_09 BE_10 BE_11 BE_12 Prove sperimentali o Ambienti 37 Amical Arthur Attika Cartouche Corrent Eiffel Gregor Hardy Iceberg Ideal Isard Pactol Pepone Pinochio Prelude Royal Simbol Standal Starter Xsara

38 Pisello proteico: resa granella Scaling - Env Resa Ambiente t ha -1 BE_ BE_ BE_ BE_ BE_ BE_ US_ US_ US_ US_ US_

39 Pisello: la resa in seme Dopo un analisi specifica, anche per il pisello emerge l esistenza di un solo mega-ambiente. In questo caso gli ambienti sono molto più ravvicinati (angolo acuto) rispetto a quanto osservato per il favino e la stabilità di resa del pisello è superiore. Le prove realizzate nel 2007 (sia ad Ussana che Benatzu) hanno una capacità discriminante maggiore rispetto alle altre annate. Il risultato medio che sarebbe logico attendersi fra le varietà valutate nelle condizioni medie è riassunto nel grafico successivo che mi consente di individuare 2 gruppi di varietà: di I e II fascia (o scelta). 39

40 Pisello proteico: le varietà più affidabili Resa seme BLUPs Resa Varietà t ha -1 Gregor 2.37 Standal 2.33 Starter 2.28 Hardy 2.19 Attika 2.17 Corrent 2.16 Pepone 2.15 Xsara 2.11 Eiffel 2.11 Arthur 1.96 Amical 1.93 Prelude 1.93 Cartouche 1.93 Pactol 1.89 Isard 1.78 Simbol 1.78 Iceberg 1.74 Ideal 1.68 Royal 1.65 Scaling - Gen 40 Scaling Gen

41 Caratteristiche varietali Come in precedenza, posso individuare le caratteristiche che contraddistinguono ciascuna varietà oltre a valutare i rapporti esistenti fra loro. Al posto degli ambienti consideriamo i caratteri varietali salienti. I caratteri valutati sono: resa in seme (t/ha) proteine prodotte (kg/ha) proteine nei semi (%) umidità dei semi (%) altezza piante alla raccolta (cm) altezza in fioritura (cm) peso semi (g) data fioritura (giorni da semina) 41

42 Pisello proteico: caratteristiche varietali Scaling - Env 42

43 Pisello: caratteristiche varietali in breve Le varietà più produttive (resa in seme e proteina per ettaro), sono quelle con vegetazione più alta (specialmente alla raccolta). La precocità di fioritura non sembra essere un carattere determinante ne sulla resa in seme ne sulla resa proteica. Il contenuto proteico % dei semi non è determinante per massimizzare la proteine prodotte per ha di pisello coltivato. La produzione di proteine per ettaro è determinata, fondamentalmente dalla resa per ettaro. 43

44 Qualità delle granelle: per varietà 44

45 Qualità delle granelle: per specie 45

46 Caratteristiche qualitative granelle I caratteri qualitativi delle granelle sono ben distinti fra specie (PC1): le varietà di pisello stanno tutte a sinistra mentre quelle di favino a destra. Il pisello ha un contenuto energetico, di amido e digeribilità maggiori ma contenuto proteico e di fibra inferiore al favino. Il contenuto proteico dei semi di lupino è il più elevato fra le specie considerate. Il lupino, però, può incontrare difficoltà condizioni ambientali sfavorevoli per lo sviluppo del rizobio specifico (es. ph basico), soprattutto nel primo anno di coltivazione. In questi casi si possono osservare rese e contenuti proteici inferiori. 46

47 consigli per le semine Favino - Prothabat 69 e Prothabon 101 Pisello - Gregor, Standal e Starter (I a scelta) - Hardy, Eiffel, Attika, Corrent, Pepone e Xsara (in alternativa o II a scelta) Cece La scelta varietale in breve - Vulcano, Molian ed Etna (+ produttive e stabili ed adatte anche ad uso zootecnico) - Pascià (avendo seme + grosso è maggiormente richiesto per uso alimentare umano) 47

48 Grazie!!! Gianluca Carboni DirVE - Dipartimento per la Ricerca nelle Produzioni Vegetali gcarboni@agrisricerca.it