Razionale utilizzo dell acqua in viticoltura. Giancarlo Scalabrelli

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1 Razionale utilizzo dell acqua in viticoltura Giancarlo Scalabrelli

2 Gestione della risorsa idrica nella vite In ambienti viticoli siccitosi è difficile sviluppare una viticoltura di qualità, senza il contributo di un apporto idrico E opportuno considerare l esigenza di irrigare la vite quando la piovosità annuale è inferiore ai 500 mm (Fregoni, 2004), ma soprattutto se le precipitazioni sono mal distribuite o insufficienti durante il ciclo vegeto-produttivo; l irrigazione è vietata nelle zone V.Q.P.R.D. (la decisione spetta ai paesi) salvo deroghe, mentre viene consentita quella di soccorso. Problemi legati all aleatorietà della disponibilità idrica annuale e rischio di decadimento qualitativo Prospettive: gestire la risorsa idrica in modo efficiente e raggiungere nel contempo elevati livelli qualitativi

3 Consumo idrico della vite DOMANDA EVAPOTRASPIRATORIA Evaporazione Percolazione TRASPIRAZIONE FOTOSINTESI- RESPIRAZIONE BIOSINTESI-CRESCITA TRASLOCAZIONE E RIPARTIZIONE ELABORATI Clima Terreno Componente genetica Tecnica colturale Temperatura dell aria Radiazione netta Vento Deficit di pressione di vapore Profondità Struttura Tessitura Composizione chimica Capacità idrologiche Portinnesto diffusione, dimensione, profondità apparato radicale, capacità di assorbimento specifica Vitigno Età del vigneto Vigoria Fase fenologica Densità di piantagione Forma di allevamento Tipo di potatura Gestione del suolo Fertilizzazione Gestione della chioma Carico produttivo Variazioni stagionali e giornaliere Quantità di acqua disponibile Assorbimento acqua e nutrienti, stoccaggio, invio segnali Ricezione segnali e risposta a condizioni ambientali Dimensioni e caratteristiche della chioma- Rapporto sup. fogliare/produzione

4 La ripartizione degli assimilati ENERGIA CHIOMA STRUTTURA PERMANENTE SUPERFICIE FOTOSINTETICA FIORI FRUTTI RIPARTIZIONE POOL DI ASSIMILATI PRODUZIONE DI QUALITA APPARATO RADICALE ACQUA TESSUTI MORTI NUTRIENTI

5 Modello ipotetico di variazione della fotosintesi netta al variare della conduttanza stomatica Fotosintesi netta Pn (µmol/m 2 /s) Consumo idrico di lusso Fascia di massima WUE (limitazione stomatica di Pn, di natura reversibile) Limitazione non stomatica di Pn, di natura irreversibile Conduttanza stomatica g s (mmol/m 2 /s)

6 Alcuni effetti dello stress idrico Riduzione della divisione e distensione cellulare Organi di riserva (FRUTTI) cedono acqua alle foglie e germogli Diminuzione diametro vasi xilematici Embolismo e cavitazione dei vasi xilematici Perdita del turgore cellulare In fioritura: Ostacolata fecondazione Indotto aborto Diminuito numero di semi Cascola frutti Filloptosi Rapporto radici/foglie Sintesi di prolina Diminuzione dell attività di enzimi coinvolti nel turnover azotato Diminuisce l attività di gibberelline e citochinine Maggiore sintesi di ABA Diminuito assorbimento di elementi minerali Sintomi visivi

7 Modelli di crescita dell acino e del germoglio (Poni, 2000)

8 Potenziale idrico fogliare misurato prima dell alba: Piante irrigate - 0,2 MPa Primi sintomi di stress - 0,4 0,5 MPa Massimo stress osservabile - 1,8 MPa

9 POTENZIALE IDRICO E LIVELLI DI STRESS IDRICO Potenziale idrico fogliare misurato prima dell alba (PD Ψ w ) Stato idrico della vite 0 MPa > PD Ψ w > -0,2 MPa Nessun stress idrico -0,2 MPa > PD Ψ w > -0,4 MPa -0,4 MPa > PD Ψ w > -0,6 MPa Stress idrico da leggero a medio Stress idrico da medio a elevato -0,6 MPa > PD Ψ w Stress idrico elevato

10 Effetto della carenza idrica (During et. Al. 1996) Esperimenti condotti su apparati radicali suddivisi (split root exp.): I/I: apparato radicale irrigato uniformemente; I/N: irrigazione effettuata su metà delle radici La Carenza Idrica ha ridotto: - la conduttanza stomatica del 50%, - la fotosintesi del 30 %, con un incremento dell efficienza di uso dell acqua WUE (A/g) del 38%

11 RELAZIONE TRA POTENZIALE IDRICO, LIVELLI DI STRESS IDRICO E FOTOSINTESI (Carbonneau, 2001) -0,2MPa -0,5MPa

12 Stress idrico e produzione Perdita di produzione in funzione della durata del periodo di stress (Ridisegnato da Hardie e Considine, 1976) (g/vite per 100 ogni gg di 90 stress) giorni dalla fioritura

13 Effetti dell epoca di restrizione della somministrazione idrica Il deficit idrico precoce (tra l allegagione e l invaiatura) è negativo per la qualità se seguito da un regime umido Effetto del regime idrico (U: umido; S: secco) del suolo in diverse fasi fenologiche sulla produzione e sulla qualità del vino (Rielaborato da Becker e Zimmermann, 1984) %Peso produzione %Peso acino %Zuccheri Class. qualitativa U-U S-S U-S S-U

14 Il deficit idrico controllato (RDI) Obiettivo: Ridurre la quantità di acqua somministrata nel tempo o nello spazio senza compromettere la ripartizione degli assimilati. Come si attua? Restituendo solo una parte dell acqua evapotraspirata dalla coltura (ETc)

15 Partial rootzone drying (PRD) Parziale deficit idrico radicale Irrigazione parzializzata: ottenuta irrigando alternativamente un solo lato del filare per circa 2 settimane L irrigazione di una parte dell apparato radicale diminuisce l attività vegetativa, non determina una significativa diminuzione della produzione, aumenta l efficienza dell uso dell acqua e consente un miglioramento della qualità dell uva e del vino (Dry et al, 2000);

16 PRE-INVAIATURA: Rifornimento idrico dell acino prevalentemente xilematico POST-INVAIATURA: La perdita traspiratoria è compensata quasi esclusivamente dall afflusso floematico Variazioni giornaliere del diametro dell acino in pre e post-invaiatura Variazioni giornaliere dei componenti del flusso idrico dell acino misurati in preinvaiatura, su viti di Cabernet S. dopo un giorno di stress La conducibilità xilematica del pedicello si riduce drasticamente, nel periodo dell invaiatura, a causa della distorsione e rottura degli elementi conduttori dorsali (Lang e During, 1991) L acino invaiato acquisisce una certa tolleranza nei confronti dei processi di disidratazione

17 Relazioni idriche tra bacche, organi della pianta e stato idrico del suolo Allegagione- Invaiatura Bacche in fase di rapida crescita, per processi di divisione e distensione cellulare; manifestano evidente sensibilità di questi processi (bacca e germogli) nei confronti della carenza idrica. Si ha infatti una oscillazione giornaliera del diametro degli organi Post-invaiatura Il legame fra lo stato idrico della pianta ed il livello di idratazione della bacca diventa più labile, si ritiene che la bacca acquisisca una certa tolleranza alla disidratazione

18 Stress idrico: rapporto tra superficie fogliare attiva e qualità produzione (Poni, 2000) Modello probabile di risposta allo stress idrico ( ) di post-invaiatura. (Fonte: Poni, 2000) 12 Qualità dell'uva scala arbitraria Superficie fogliare attiva/produzione (cm 2 g -1 )

19 Aspetti rilevanti per l adozione di RDI o PRD nella gestione del vigneto (Wample) RDI PRD Può essere utilizzata anche l irrigazione per scorrimento Il sito deve rispondere all irrigazione Richiede l irrigazione a goccia, può essere attuata per scorrimento a file alterne Occorre acqua disponibile in funzione del fabbisogno Si può controllare la dimensione dell acino Nessun effetto sulla dimensione dell acino Controllo dell attività vegetativa Diminuzione potenziale della produzione Effetti positivi sulla qualità dell uva e del vino Controllo dell attività vegetativa Nessuna perdita di produzione Possibli miglioramenti sulla qualità dell uva e del vino Modesto risparmio di acqua Non richiede modifiche dell impianto. Richiede il monitoraggio dell acqua del suolo Significativo risparmio di acqua Richiede significative modifiche dell impianto. Può essere reversibile. La gestione richiede elevati livelli di preparazione

20 Irrigazione a goccia

21 Effetti dello stress idrico sull attività vegeto-produttiva della vite: Differente sensibilità nelle diverse fasi fenologiche Lo stress idrico influenza in modo più marcato la crescita dei germogli piuttosto che la produzione di carboidrati Tra allegagione e invaiatura l irrigazione è un valido strumento per controllare la crescita dei germogli (moderati stress idrici) La produzione è fortemente penalizzata da: Stress idrici nella fase pre-allegagione e durante l allegagione Forti stress idrici tra allegagione e invaiatura Dopo l invaiatura moderati stress idrici favoriscono la qualità della produzione In questa fase gli acini sono meno sensibili al deficit idrico a causa di una ridotta funzionalità xilematica Aumenta la concentrazione di zuccheri, di sostanze fenoliche ed antocianiche

22 Effetti della strategia di irrigazione a deficit idrico controllato (subirrigazione) rispetto alla gestione tradizionale Produzione uva (t/ha) -7.2% Quantità di acqua (mc/ha) -45% Efficienza d uso dell acqua (t/mc) +74% PAR nella zona dei grappoli % µmol/m s Peso della bacca (g) -3% Zuccheri ( Brix) 0 Acidità titolabile (g/l) ph -3% Antociani totali (mg/bacca) +15% Antociani totali (mg/g di uva) +130% (Di Lorenzo et al., 2004)

23 Effetti del deficit idrico controllato sulla qualità: Antociani La restrizione idrica precoce (a partire dall allegagione) tende ad aumentare maggiormente il contenuto di antociani rispetto a quella tardiva (dopo l invaiataura) soprattutto per effetto di diluizione dei componenti (Matthews et al. 1988, Ferreyra, et al. 2004; Ojeda et al. 2002) Non si esclude tuttavia una maggiore biosintesi conseguente l attivazione dell enzima PAL per effetto del microclima luminoso. Il più elevato rapporto buccia/polpa ottenibile con stress moderati prima o dopo l invaiatura può determinare un più elevato livello di antociani nel vino (Sipiora et al.1998; Peterlunger at al. 2004, grazie al probabile incremento dei fenomeni di copigmentazione riscontrabili nel vino nella fase di affinamento (Boulton, 1991). In questi casi si può beneficiare dell effetto favorevole indotto dal moderato stress con una macerazione più prolungata (Peterlunger at al. 2004).

24 Influenza dell'apporto irriguo sulla qualità del mosto (Rielaborato da Matthews e Anderson, 1989) 160 0,50 ETc % Rispetto a zuccheri ac. malico fenoli antociani 0,17 0,22 0,28 0,50 Restituzione idrica (frazione dell'etc)

25 Influenza della somministrazione idrica (%) ETc restituita nei due periodi: fioritura- invaiatura e invaiatura-raccolta) su alcune variabili produttive (Ortega e al. 2004) Diametro acino (mm) Rapporto buccia/polpa Polifenoli totali (mg/l) Antociani totali (mg/l) Etc : Etc: Etc : Etc: 40-40

26 CT = Controllo SM = Stress medio SS =Stress severo Effetti su Antociani del diverso regime idrico su Merlot (Riel. da Peterlunger et al. 2005) Effetto dello stress idrico in piante allevate in vaso sugli antociani totali estratti dalle bucce con EtOH, negli anni 2000 e CT (80% a.d.) SM (30% a.d.) SS (20% a.d.)

27 Effetti sui polifenoli del diverso regime idrico su Merlot (Riel. da Peterlunger et al. 2005) Effetto dello stress idrico in piante allevate in vaso sui polifenoli totali estratti dalle bucce con EtOH, negli anni 2000 e C T (80% a.d.) SM (30% a.d.) SS (20% a.d.)

28 Effetti del deficit idrico sul contenuto di Flavonoli/g buccia (mg) (Rielaborazione da Ojeda e al ) 4,5 4 3,5 3 2,5 2 a ab b 1,5 1 c 0,5 0 1 S2-deficit medio precoce (F-INV) S1-deficit forte precoce S3-deficit tardivo (INV-MAT) Controllo

29 Effetti del deficit idrico su Antocianine (mg) /peso buccia singolo acino (Rielaborazione da Ojeda e al ) 2,5 2 a 1,5 b b 1 c 0,5 0 1 S3-deficit tardivo (INV-MAT) Controllo S2-deficit medio precoce (F-INV) S1-deficit forte precoce

30 Effetti del deficit idrico su Antocianine /g buccia fresca (mg*g -1 ) (Rielaborazione da Ojeda e al ) b b a 8 c S3-deficit tardivo (INV-MAT) S2-deficit medio precoce (F-INV) S1-deficit forte precoce Controllo

31 Effetti del regime idrico su Sangiovese e Cabernet S. (+) Catechina e Antociani estraibili delle bucce ( mg/kg) Contenuto sul peso fr resco (mg/kg) Catechina bucce (mg/kg di acini) Antociani bucce (mg/kg di acini) (MIUR dati non pubblicati) - Sangiovese non irrigato Sangiovese irrigato Tesi Cabernet non irrigato Cabernet irrigato

32 Effetti del deficit idrico controllato sulla qualità: Polifenoli La restrizione idrica precoce (a partire dall allegagione) tende ad aumentare maggiormente il contenuto di polifenoli rispetto a quella tardiva (dopo l invaiataura) soprattutto per effetto di diluizione dei componenti (Matthews et al. 1988, Ferreyra, et al. 2004; Ojeda et al. 2002) I vari composti fenolici sono tuttavia variamente influenzati: Stress precoci determinano un calo della concentrazione dei tannini totali, mentre stress tardivi li aumentano, determinando anche un più elevato grado di polimerizzazione; I Flavan3-oli della buccia sono diminuiti dagli stress precoci intensi, mentre gli stress moderati e tardivi possono incrementarli (Ojeda et al. 2002; Peterlunger, et al, 2005); Stress troppo intensi possono ostacolare la formazione di composti fenolici polimerizzati, aumentando l astringenza e l amaro (apprezzamento sensoriale).

33 Effetti dell applicazione del deficit idrico controllato DA= diametro dell acino, PT= Polifenoli totali; An = Antociani; Q= qualità del vino Pre-invaiatura Post-invaiatura Autore anno DA Z ph AT PT An Qu DA Z ph AT Pt An Qu Matthews et al / Sipiora et al /+0/+ + Ojeda et al / Peterlunger et al / Acevedo et.al / Ferreyra R. et. Al Gonzaga et al /0 + Peterlunger et al /+ +

34 Effetti del moderato deficit idrico sulla qualità Un moderato stress idrico ha l effetto di: Diminuire il peso dell acino Nessun effetto sul contenuto in zuccheri del mosto Diminuisce l acidità totale e aumenta il ph Aumentano gli antociani totali ed estraibili Aumenta il peso molecolare dei tannini Aumenta la frazione di antociani e polifenoli stabili (nel vino) nel complesso migliora la qualità dei vini Problematiche: Difficoltà di stabilire il momento di intervento ed il livello di soglia dello stress moderato e variabilità delle risposte in funzione di: Ambiente, tipo di suolo, sistema di allevamento; Vitigno (isoidrico-anisoidrico), caratteristiche morfo-fisiologiche (Shultz, 2002) fotoinibizione e down-regulation della fotosintesi (Silvestroni et al. 2005)

35 Relazioni tra la soglia del potenziale idrico all alba, funzionalità della pianta e stile del vino ottenibile (Rielaborato da Deloire et al., 2003). PD Ψw (MPa) Crescita Vegetativa Crescita dell acino Fotosintesi Biochimismo dell acino Stile del vino 0 a -0,3 Normale Normale Normale Normale 1-0,3 a -0,5 Diminuita Normale o legg. ridotta Normale o legg. ridotta Normale o aumentato ,6 a -0,9 Diminuita Diminuita Diminuita Diminuita o inibita o inibita o inibita o inibita 4-5 < -0,9 inibita inibita Parziale o totale inibizione Parziale o totale inibizione 5-6 Legenda sullo stile del vino 1 diluito ad elevata acidità 2 fruttato e bilanciato 3 fruttato / tannico 4 fruttato / tannico, concentrato e molto bilanciato 5 tannico, non sempre bilanciato, alto contenuto alcolico 6 tannico, aspro, non bilanciato, alto contenuto alcolico

36 Considerazioni conclusive L utilizzo dell irrigazione della vite non va considerato un fattore negativo per la qualità negli ambienti a scarsa piovosità estiva. Il Deficit Idrico Controllato, attraverso l induzione di uno stress moderato permette di far risparmiare acqua consentendo adeguati livelli produttivi ed elevata qualità del prodotto L applicazione di tali tecniche richiede tuttavia adeguate conoscenze fisiologiche per la messa a punto della strategia di interventi. I punti cruciali sono i seguenti: Risposta sito specifica, e vitigno specifica Determinazione livelli di soglia di intervento Messa a punto di nuovi indici per il monitoraggio dello stato idrico o di stress delle piante