Progetto di Ricerca ECO-efficienza della gestione IDRIca nel FLORovivaismo: risorse, tecnologie, e sistemi per l ottimizzazione ECO.IDRI.FLOR. Photinia x fraseri Red Robin e Viburnum lucidum: : prime valutazioni del loro adattamento a stress idrico dr.ssa Sonia Cacini, dr. Antonio Grassotti CRA-VIV, Unità di Ricerca per il Vivaismo e la Gestione del Verde Ambientale ed Ornamentale di Pescia (già Istituto Sperimentale per la Floricoltura) In collaborazione con: - Università degli Studi della Tuscia - Dipartimento di Biologia Agraria dell Universit Università degli Studi di Pisa - CRA RPS Centro di Ricerca per lo Studio delle Relazioni tra Pianta e Suolo di Roma Napoli, 15 Settembre 2008
Obiettivi Confermare e approfondire i risultati ottenuti durante il primo anno di attività Verifica della resistenza a stress idrici con particolare attenzione agli aspetti fisiologici ed esteticopaesaggistici Messa a punto ed adattamento di protocolli di produzione e gestione delle due specie in ambiente mediterraneo Trasferimento dei risultati sperimentali in spazi urbani Photinia x fraseri Red Robin Fam. Rosaceae Viburnum lucidum Fam. Caprifoliaceae
Il primo anno di attività Tesi a Confronto C: irrigazioni quando il contenuto idrico raggiunge il 70% della CC (WC = 0.22 cm3/ cm3), riportandolo al 100% VR: irrigazioni quando il controllo raggiungeva il 70% della CC, riportando il contenuto idrico al 90% della CC VRR: irrigazioni quando il controllo raggiungeva il 70% della CC, riportando il contenuto idrico al 80% della CC FR: irrigazioni quando il contenuto idrico raggiungeva il 63% della CC (WC = 0.19 cm3/ cm3), riportandolo al 100% FRR: irrigazioni quando il contenuto idrico raggiungeva il 54% della CC (WC = 0.16 cm3/ cm3),, riportandolo al 100%
Risultati preliminari Il monitoraggio del contenuto idrico dei vasi tramite metodo gravimetrico, i rilievi a carattere biometrico ed i rilievi a carattere fisiologico (Pn e W.U.E.) hanno messo in evidenza come le due specie possono essere in grado di adattarsi a situazioni di stress idrico Viburnum lucidum Photinia x fraseri Red Robin
Il secondo anno di attività Materiali e Metodi Prova in ambiente protetto con gestione delle irrigazioni mediante sonde FDR collegate ad un sistema automatizzato Controllo (C): irrigazioni quando il contenuto idrico raggiunge l 80% della CC (W.C. 0,43 m 3 /m 3 ; Tensione - 28,44 hpa) riportandolo al 100% (set-point 524 mv). Frequenza ridotta (FR): irrigazioni quando il contenuto idrico raggiunge il 73% della CC (W.C. 0,39 m 3 /m 3 ; Tensione 47,43 hpa), riportandolo al 100% (set-point 400 mv). Frequenza ridottissima (FRR): irrigazioni quando il contenuto idrico raggiunge il 66% della CC (W.C. 0,35 m 3 /m 3 ; Tensione 77,14 hpa), riportandolo al 100% (set-point 330 mv). Contenuto idrico costante ridotto (CICR): contenuto idrico costante, irrigazioni frequenti e brevi in modo da mantenere il contenuto idrico del vaso costantemente intorno al 63% della CC - W.C. 0,39 m 3 /m 3 ; Tensione 47,43 hpa (set-point 400 mv). Contenuto idrico costante ridottissimo (CICRR): contenuto idrico costante, irrigazioni frequenti e brevi in modo da mantenere il contenuto idrico del vaso costantemente intorno al 54% della CC - W.C. 0,35 m 3 /m 3 ; Tensione 77,14 hpa (set-point 330 mv). Ogni tesi prevede due ripetizioni disposte in modo randomizzato Substrato: torba e pomice 1:1 WC alla capacità di contenitore = 0,54 m 3 /m 3 WC al punto di appassimento = 0,33 m 3 /m 3
Software di gestione delle irrigazioni Le sonde FDR sono collegate, tramite una centralina di controllo, alle elettrovalvole ed a un PC Il software effettua un monitoraggio continuo dei valori letti dalle sonde (ogni 10 secondi) attivando o disattivando gli interventi di irrigazione in base al valore di set-point impostato E possibile scegliere gli abbinamenti tra sonde ed elettrovalvole e impostare i valori di set-point e la durata massima degli interventi
Rilievi e Valutazioni Rilievi relativi allo stato idrico: attraverso i file storici creati dal software, è stato possibile monitorare il continuo contenuto idrico dei vasi i e ricavare quindi il contenuto idrico medio per ogni tesi Rilievi relativi allo sviluppo delle piante: la valutazione delle modifiche indotte dai diversi trattamenti sus altezza, diametro, numero di ramificazioni, sviluppo dell apparato radicale e sostanza fresca prodotta, è stata effettuata tramite rilievi a carattere biometrico distruttivi e non Rilievi relativi all attivit attività fotosintetica ed agli scambi gassosi: l efficienza del fotosistema è stata valutata tramite fluorimetro (PAM - pulse-amplitude amplitude-modulation) ) con riferimento ai seguenti parametri: F 0, Fm, Fv/Fm ed alle curve di induzione di quenching fotochimico e non (qp calcolato come Fm -F/Fm F/Fm -F0 F0 e qn come Fm-Fm Fm /Fm-F0) F0) Pn, Tr, Gw e Ci sono state misurate in campo tramite strumentazione portatile idonea i alle misure degli scambi gassosi e quindi dell attivit attività fotosintetica. Sono stati quindi valutati gli effetti dei diversi regimi idrici sull attivit attività fotosintetica e W.U.E.,, così calcolato: W.U.E. = Pn (mg CO 2 m - 2 s - 1 ) / Tr (mg H 2 O m -2 s - 1 ) Tali rilievi sono stati effettuati in collaborazione con il CRA RPS Centro di Ricerca per lo Studio delle Relazioni tra Pianta e Suolo di Roma
Risultati Viburnum lucidum Andamento del contenuto idrico volumetrico nelle diverse tesi durante tutto il periodo di prova Trattamento irriguo Contenuto idrico volumetrico (m 3 /m 3 ) Potenziale matriciale (Ψ m, hpa) Valori medi Oscillazione Valori medi Oscillazione Controllo (C) 0,61 0,81 / 0,31-8,85 0,00 / - 100,00 Frequenza ridotta (FR) 0,50 0,81 / 0,32-10, 80 0,00 / - 100,00 Frequenza ridottissima (FRR) Contenuto idrico costante ridotto (CICR) Contenuto idrico costante ridottissimo (CICRR) 0,43 0,81 / 0,30-29,64-0,00 / - 100,00 0,46 0,73 / 0,37-26, 74-7,40 / - 50,00 0,42 0,62 / 0,30-29,28-8,71 / - 100,00
Rilievi a carattere biometrico Viburnum lucidum (dopo 45 giorni dall inizio della prova) Tesi Altezza media della pianta (cm) Diametro medio della pianta (cm) Numero medio getti laterali C 36.18 ± 4.62 a 53.55 ± 6.88 a 20.59 ± 5.23 a FR 33.73 ± 4.69 ab 40.32 ± 6.04 b 16.91 ± 5.21 b FRR 30.73 ± 4.70 bc 42.55 ± 6.97 b 16.18 ± 3.20 b CICR 29.62 ± 4.47 c 42.00 ± 7.29 b 18.71 ± 4.82 ab C CICRR 32.32 ± 3.80 bc 39.50 ± 5.33 b 16.64 ± 4.53 b Lettere differenti rappresentano medie statisticamente diverse per P 0,05 Student s Test FRR FR CICR CICRR
Attività fotosintetica: analisi dell efficienza del fotosistema Viburnum lucidum F 0 Fm Fv/Fm qp* qn* C 413,33 a 2011,67 a 0,794 a 0,874 a 0,730 a FR 368,00 a 1855,67 ab 0,801 a 0,719 b 0,514 ab FRR 375,33 a 1704,00 ab 0,777 a 0,745 ab 0,539 ab CICR 380,67 a 1470,33 b 0,719 a 0,695 b 0,477 b CICRR 371,00 s 1656,00 ab 0,774 a 0,638 b 0,470 b Lettere differenti rappresentano medie statisticamente diverse per P 0,05 - LSD Test * I valori riportati in tabella sono riferiti al valore di steady state ottenuto nella curva d induzioned
Attività fotosintetica: analisi degli scambi gassosi e calcolo del W.U.E. Viburnum lucidum Tesi Tr Pn Gw Ci W.U.E. mol H 2 O m -2 s -1 mmol CO 2 m -2 s -1 mol m -2 s -1 ppm C 0,014 a 10,265 a 0,322 a 371,517 bc 1,783 c FR 0,009 b 8,357 b 0,174 b 372,117 bc 2,339 b FRR 0,012 c 7,675 b 0,119 c 347,100 c 3,095 a CICR 0,014 a 7,732 b 0,298 a 409,100 a 1,398 d CICRR 0,010 b 7,202 b 0,197 b 397,229 ab 1,874 c Lettere differenti rappresentano medie statisticamente diverse per P 0,05 - LSD Test
Rilievi a carattere biometrico C Tesi Viburnum lucidum (dopo 90 giorni dall inizio della prova) Altezza Media (cm) Diametro Medio (cm) Numero Medio Getti Laterali C 48,55 ± 6,51 a 75,86 ± 9,64 a 27,36 ± 6,29 a FR 44,36 ± 7,42 a 69,09 ± 5,83 b 28,27 ± 6,36 a FRR 39,64 ± 8,54 b 67,27 ± 7,74 b 27,86 ± 5,21 a CICR 32,76 ± 7,04 c 58,71 ± 8,27 c 26,43 ± 5,21 a CICRR 36,55 ± 6,90 bc 57,32 ± 4,27 c 27,36 ± 4,87 a Lettere differenti rappresentano medie statisticamente diverse per P 0,05 Student s Test CICRR FRR FR CICR
Risultati Photinia x fraseri Red Robin Andamento del contenuto idrico volumetrico nelle diverse tesi durante tutto il periodo di prova Trattamento irriguo Contenuto idrico volumetrico (cm 3 /cm 3 ) Potenziale matriciale (Ψ m, kpa) Valori medi Oscillazione Valori medi Oscillazione Controllo (C) 0,51 0,81 / 0,24-10,6 0,00 / - 100,00 Frequenza ridotta (FR) 0,41 0,81 / 0,24-30,00 0,00 / - 100,00 Frequenza ridottissima (FRR) Contenuto idrico costante ridotto (CICR) 0,37 0,81 / 0,35-50,00-0,00 / - 77,14 0,36 0,63 / 0,40-75,00-8,57 / - 100,00
Rilievi a carattere biometrico Tesi Photinia x fraseri Red Robin (dopo 45 giorni dall inizio della prova) Altezza media della pianta (cm) Diametro medio della pianta (cm) Numero medio getti laterali C 39.36± 8.32 a 40.91 ± 6.75 a 4.32 ± 1.49 a FR 37.86 ± 6.31 a 39.95 ± 6.75 a 4.73 ± 1.96 a FRR 35.41 ± 5.06 a 39.45 ± 7.04 a 4.23 ± 1.48 a CICR 29.45 ± 4.93 b 38.68 ± 6.99 a 4.73 ± 1.35 a Lettere differenti rappresentano medie statisticamente diverse per P 0,05 Student s Test C FRR FR CICR
Attività fotosintetica: analisi dell efficienza del fotosistema Photinia x fraseri Red Robin F 0 Fm Fv/Fm qp qn C 396,33 a 2373,67 a 0,833 a 0,761 ab 0,642 a FR 403,67 a 2059,33 ab 0,804 b 0,896 a 0,616 a FRR 315,33 a 1839,67 b 0,828 a 0,700 b 0,653 a CICR 380,67 a 2004,33 ab 0,811 ab 0,766 ab 0,632 a Lettere differenti rappresentano medie statisticamente diverse per P 0,05 - LSD Test * I valori riportati in tabella sono riferiti al valore di steady state ottenuto nella curva d induzioned
Attività fotosintetica: analisi degli scambi gassosi e calcolo del W.U.E. Photinia x fraseri Red Robin Tesi Tr Pn Gw Ci W.U.E. mol H 2 O m -2 s -1 mmol CO 2 m -2 s -1 mol m -2 s -1 ppm C 0,015 b 11,289 bc 0,351 b 374,250 b 1,828 c FR 0,011 c 19,017 a 0,249 c 345,133 c 4,127 a FRR 0,011 c 12,453 b 0,221 c 370,383 b 2,775 b CICR 0,018 a 9,827 c 0,425 a 417,467 a 1,390 c Lettere differenti rappresentano medie statisticamente diverse per P 0,05 - LSD Test
Rilievi a carattere biometrico Photinia x fraseri Red Robin (dopo 90 giorni dall inizio della prova) Altezza Media (cm) Diametro Medio (cm) Numero Medio Getti Laterali C 75,09 ± 16,43 a 77,86 ± 12,92 a 6,50 ± 2,99 ab FR 69,14 ± 15,66 a 76,41 ± 12,94 a 7,45 ± 2,89 a FRR 54,77 ± 9,74 b 84,09 ± 12,54 a 5,86 ± 2,17 ab CICR 42,82 ± 8,62 c 57,82 ± 13,07 b 5,09 ± 1,51 b Lettere differenti rappresentano medie statisticamente diverse per P 0,05 Student s Test C FRR CICR FR
Rilievi distruttivi Tesi Foglie (n) P.F. foglie (g) Photinia x fraseri Red Robin P.F. radici (g) Getti laterali (n) P.F. getti laterali Area fogliare (cm 2 ) Lunghezza radici (cm) C 113 99,33 43,44 6 76,00 2706 3094 FR 104 76,76 35,18 7 49,77 1943 4744 FRR 89 78,25 37,97 3 53,82 2072 4406 CICR 64 58,43 37,53 3 24,66 1716 5433 Viburnum lucidum C FR FRR CICR Tesi Foglie (n) P.F. foglie (g) P.F. radici (g) Getti laterali (n) P.F. getti laterali Area fogliare (cm 2 ) Lunghezza radici (cm) C 286 290,6 230,4 25 93,75 6751 14606 FR 160 182,7 133,9 21 51,04 4338 10524 FRR 169 170,47 162,75 21 56,33 4565 10502 CICR 147 137,97 95,02 20 33,18 3233 7143 CICRR 124 160,83 111,31 20 42,64 3938 7208 C FR FRR CICR CICRR
Prove Agronomiche in Pieno Campo 1) Monitoraggio delle specie scelte per l attività di screening e già impiantate in pieno campo nell estate 2007; le piante sono gestite in parte irrigandole con turno di 7 giorni ed in parte con turni di 15 giorni 2) Impianto di siepi da 10 piante cadauna di Viburnum lucidum e di Photinia x fraseri Red Robin secondo il seguente schema: P1: siepi gestite con turni di 5 giorni P2: siepi gestite con turni di 10 giorni P3: siepi gestite con turni di 15 giorni Ogni tesi sarà ripetuta 2 volte per un totale di 6 siepi per specie (60 piante per specie) - Tale prova è stata preceduta da rilievi a carattere distruttivo al fine di valutare la biomassa allo stato iniziale -Al termine della prova saranno scavate trincee per valutare, se pur in modo meramente qualitativo, lo sviluppo radicale delle tesi a confronto e saranno ripetuti i rilievi a carattere biometrico, distruttivo e non per la valutazione del diverso grado di sviluppo della biomassa al termine della prova In entrambe le prove il contenuto idrico del terreno viene monitorato tramite blocchi di gesso in grado di rilevare l umidità del suolo
Siepi gestite con diversi turni irrigui Photinia x fraseri Red Robin Al momento della messa a dimora le piante sono state potate uniformemente (50 cm x 50 cm) I rilievi distruttivi ad inizio prova hanno riguardato: - misura della s.f. - misura della s.s. - misura dell area fogliare - misura del numero di getti laterali - misura della lunghezza dell apparato radicale Viburnum lucidum
Attività di screening È stata prevista un attività di screening tra diverse specie poste in pieno campo e gestite con diverse frequenze degli interventi di irrigazione. Ogni pianta sarà dotata di 2 ugelli autocompensanti da 8 l/h Messa a punto di due aree di confronto destinate a: Piante tappezzanti; 8 specie randomizzate su 4 file irrigate regolarmente e 4 irrigate con minor frequenza (tot. 80 piante) ¾ Piante da siepe e arbusti da fiore; 14 specie randomizzate su 3 file irrigate regolarmente e 3 irrigate con minor frequenza(tot. 168 piante) ¾
Attività di screening Arbusti da siepe: Osmanthus heterophyllus Berberis tunbergii Atropurpurea Prunus caroliniana Viburnum lucidum Photinia x fraseri Red Robin Arbutus unedo Myrtus communis B. tunbergii Atroporpurea Piante tappezzanti: Loropetalum chinense Fire Dance Pittosporum tobira Nana Lonicera pileata Cotoneaster damneri Coral Beauty Viburnum propinquum Hedera variegata Leucophyta brownii Rosai tappezzanti (rosai Tapis Rouge coprisuolo rosai Domenicana rosai Austriana ) Arbusti fioriti: Myrtus communis subsp. tarentina Genista lydia Kolkwitia amabilis Philadelphus virginalis Ceanothus thyrsiflorus Repens Mahonia aquifolium Spirea vanhouttei Philadelphus virginalis L. Chinense Fire Dance