Risposta di specie ornamentali allo stress idrico

Abstract

Nelle aree caratterizzate da clima mediterraneo lunghi periodi di carenza idrica durante la stagione primaverile-estiva, accompagnati da elevate temperature, possono determinare severi stress idrici in molte delle specie ornamentali impiegate per l'arredo urbano. Cio' in considerazione anche del fatto che non e' sempre possibile o conveniente, nella fase vivaistica e soprattutto di utilizzazione, un puntuale soddisfacimento delle loro esigenze per quanto concerne l'acqua. In tale contesto le prestazioni e la stessa sopravvivenza dipendono spesso dalla capacita' delle piante di assicurare un efficiente uso della risorsa idrica. Nonostante l'interesse delle tematiche sottese, le questioni relative agli effetti dello stress idrico sulle specie ornamentali ed in particolare su quelle utilizzate per la sistemazione degli spazi a verde solo marginalmente sono state oggetto di studio. Solo recentemente i nuovi orientamenti in tema di progettazione e ricomposizione ambientale, sempre piu' rivolti a mettere a punto, schemi piu' sostenibili, hanno indirizzato le ricerche verso l'individuazione di interventi biologici e tecnici in grado meglio di valorizzare la risorsa idrica. In questo contesto, contrassegnato da un livello di conoscenze assai limitato, l'obiettivo generale della presente tesi e' stato lo studio, in specie ornamentali diverse, degli effetti dello stress idrico ai semi, attraverso l'impiego di soluzioni osmotiche piu' o meno concentrate durante la fase di germinazione, o alle piante nelle prime fasi dell'accrescimento, mediante una piu' o meno drastica riduzione degli apporti idrici nel corso dellà ¢ intero ciclo colturale o di temporanee sospensioni degli interventi irrigui. In particolare le prove sperimentali hanno riguardato: A) Gli effetti dello stress idrico sulla germinazione e sullo sviluppo di plantule di girasole (Helianthus annuus L.). B) La risposta morfo-fisiologica di arbusti ornamentali a condizioni differenziate di stress idrico. C) I meccanismi morfo-fisiologici di recupero da stress idrico in arbusti ornamentali. Nell'ambito di ciascuna prova gli obiettivi specifici sono stati: A) Studiare, su sei cultivar di girasole ornamentale, gli effetti di differenti condizioni di stress idrico durante la fase di germinazione, sui principali parametri del processo in esame e sullà ¢ accrescimento delle plantule originate dai semi differentemente stressati. B) Analizzare il comportamento di arbusti ornamentali diversi, sottoposti nei primi mesi del ciclo colturale a stress idrici di differente entita', al fine di valutare la loro tolleranza nei confronti della carenza di acqua nel substrato e di individuare i principali meccanismi morfo-biometrici e fisiologici che sostengono la tolleranza stessa. C) Valutare, in cinque arbusti ornamentali largamente utilizzati per la ricomposizione di spazi a verde, la capacita' di recupero allo stress idrico a seguito di periodici interventi di sospensione e ripristino degli interventi irrigui.

Le prove rivolte a valutare gli effetti dello stress idrico, imposto attraverso l'adozione di livelli di potenziale osmotico differenti, sul processo di germinazione di cv di girasole, hanno consentito di acquisire risultati circa: a) il valore limite del potenziale osmotico della soluzione al di sotto del quale il processo non si realizza; b) il comportamento, apparso piuttosto diverso tra loro, delle cultivar allo studio nei confronti dello stress idrico nel corso della germinazione stessa; c) la possibilita', attraverso la adozione di soluzioni con potenziale osmotico lievemente negativo, di migliorare la germinazione in termini sia quantitativi che temporali. La scarsa concordanza riscontrata, in rapporto alle cv, tra il loro comportamento nei confronti dello stress idrico in fase di germinazione e l'accrescimento delle relative plantule, sollecita ulteriori verifiche, considerato il notevole interesse che riveste la possibilita' di effettuare uno screening precoce, semplice e assai rapido, per la selezione dei genotipi per il carattere in oggetto. Le prove concernenti gli effetti esercitati in arbusti ornamentali diversi dallo stress idrico nelle prime fasi dell'accrescimento, e che hanno preso in esame le modificazioni causate sulla pianta sia dalla differente disponibilita' di acqua nel substrato nel corso dell'intero ciclo colturale che da periodici interventi di sospensione e ripristino degli interventi irrigui hanno messo in luce profonde differenze fra specie in esame. Queste ultime, infatti, sebbene siano apparse tutte idonee ad essere impiegate in quegli ambienti in cui le risorse idriche sono assai limitate, hanno mostrato una differente capacita' di valorizzare condizioni di scarsa disponibilita' di acqua. La tolleranza agli stress idrici, in particolare, e' apparsa legata fortemente a modificazioni morfo-biometriche e fisiologiche della pianta, che hanno interessato nel primo caso l'apparato fotosintetizzante e quello radicale, nel secondo la conduttanza stomatica. In genere, in condizioni di scarsa disponibilita' di acqua nel substrato, le specie meno tolleranti hanno messo in atto meccanismi di difesa basati essenzialmente sulla diminuzione delle dimensioni dell'apparato fotosintetizzante, mentre le specie apparse piu' tolleranti agli stress idrici si sono principalmente affidate all'aumento delle dimensioni degli apparati radicali. Per quanto concerne i meccanismi fisiologici, la modificazione della conduttanza stomatica e' apparsa la strategia principalmente impiegata per contenere le perdite di acqua. In ogni caso, un elemento che emerge dalle prove, e che certamente contribuisce alla notevole tolleranza agli stress idrici da parte delle specie studiate, e' la loro capacita', sia pure in misura diversa, di recuperare, al termine del periodo sfavorevole, la piena efficienza funzionale, come si evince dall'andamento di molti dei processi fisiologici monitorati.

In the areas characterized by Mediterranean climate, long periods of water deficit during the spring-summer season together with high temperatures, could determine severe water stress in many ornamental species utilized for urban landscape. Moreover, it is not always possible or convenient to satisfy plant water requirements, both in the nursery and in the following growth stages. Therefore, the growth and survival of these species is linked to their capacity to increase the water use efficiency. Nevertheless the importance of these issues, little investigation has been done on water stress of ornamental shrubs, and especially in the ones utilized for landscape. However the new trends on â sustainable landscapingâ have paid the attention on the individuation of biological and technical tools for a better valorization of water resources. In this frame, the general aim of the PhD thesis was to study, on several ornamental species, the effect of water stress determined by solutions with different osmotic potential during germination and by different restitution of water loss with evapotranspiration during growth cycle. The experimental trials concerned: A) The effects on water stress on germination and seedling growth in sunflower (Helianthus annuus L.). B) Morpho-physiological response of ornamental shrubs in different water stress conditions. C) Morpho-physiological mechanisms of water stress recovery in ornamental shrubs.

The specific aim for each trial was: A) Study on six sunflower cultivars the effects of different water stress conditions on germination rate and seedling growth rate; B) Analyze the behavior of several ornamental shrubs subjected in the first period of growth cycle to water stress to individuate the tolerance on water deficit in the substrate. Moreover the main mechanisms morpho-biometrical and physiological have been investigated. C) Evaluate on five ornamental shrubs largely used in the landscape, the recovery capacity to water stress after periodical cycles of suspension/recovery of irrigation.

In the trial on the evaluation of water stress imposed with different osmotic potentials on sunflower germination, different results were obtained: a) the osmotic potential threshold (below this value germination does not start); b) different behavior of the studied cultivars in relation to water stress and germination; c) the possibility to enhance the germination trough the adoption of solutions with low osmotic potentials. The different results in relation to the cultivars in the two steps (seed and seedling growth stages) need further investigation considering the noticeable interest to effectuate a quick and easy screening for evaluation of genotypes to water stress. The response of ornamental shrub seedlings to water stress has considered the plant changes to different water content in the substrate for the whole cultivation period and to frequent cycles of suspension/recovery of irrigation. Results showed that species seemed to be available in environments characterized by scarce water resources, and exhibited a different capacity to increase water efficiency. The tolerance to water stress is linked to morpho-biometrical and physiological changes, which have involved the photosynthesis and stomatal conductivity. In low water availability less tolerant species showed a reduction in leaf area, while the tolerant ones have increased the root systems. Among the physiological mechanisms, the modification of stomatal conductivity appears to be the main strategy to avoid water loss. However, as showed by the many physiological processes investigated, species showed a certain capability (different among the species) to recover their functional efficiency at the end of unfavorable period.