Tommaso Frioni1, Clara Ripa1, Laura Palermo1, Claudia Romano1, Pier Giorgio Bonicelli1
1 Università Cattolica del Sacro Cuore, Piacenza
IN+VITE è un Gruppo Operativo per l’Innovazione finanziato dalla misura 16.1.01 delle Regione Emilia-Romagna (Focus Area 4B, bando 2022). L’obiettivo del partenariato è quello di individuare nuove soluzioni per migliorare la competitività e la sostenibilità della viticoltura non irrigua della collina Emiliana. Due azioni del progetto sono incentrate sulla verifica dell’efficacia e degli effetti di idrogel e polimeri superassorbenti su nuovi impianti e vigneti adulti, in relazione alle problematiche imposte dal cambiamento climatico. Il progetto è coordinato da Università Cattolica del Sacro Cuore, partner del progetto sono Azienda Agricola Lusignani, Azienda Agricola Baraccone e Fabrizio Camorali, Vinidea e Centro Tadini.
Polimeri super-assorbenti, cosa sono e come funzionano
Con il termine polimeri idroretentori, o idrogel, si identificano materiali costituiti da catene polimeriche parallele l’una all’altra, ricche di legami cross-link, che formano una rete ricca di gruppi idrofili, e per questo capaci di assorbire acqua o soluzioni (Fidelia and Chris 2011). Pertanto, quando l’acqua entra in contatto con questi materiali, migra rapidamente all’interno della rete polimerica nella quale viene immagazzinata. La quantità di acqua assorbibile varia a seconda della ricchezza di gruppi idrofili, della lunghezza di queste catene, e della natura del polimero. Una volta immersi in acqua, questi possono assumere la consistenza di un gel. Nel settore agricolo il loro impiego è stato limitato, soprattutto in Italia, per via del loro costo e per aspetti tecnici legati alla loro manipolabilità. Tuttavia, recentemente, il costo di produzione degli idrogel si è ridotto significativamente sono stati messi a punto nuovi polimeri super-assorbenti altamente efficaci nell’assorbire acqua, totalmente biodegradabili nel tempo nell’ambiente agrario (Fidelia and Chris 2011). Nel contesto attuale, tali strumenti si pongono come risorse promettenti per migliorare la disponibilità idrica per le piante, ridurre la percentuale di fallanze all’impianto del vigneto, anticipare l’entrata in produzione, ed infine limitare i volumi irrigui.
Nell’ambito del progetto sono state condotte una serie di prove sperimentali in laboratorio, in ambiente controllato, e in campo, su idrogel di varia natura in relazione a condizioni idriche limitanti per lo sviluppo delle viti.
In laboratorio, i test hanno dimostrato che 1 g di un idrogel a base di poliacrilato di potassio è in grado di assorbire fino a 84 g di acqua (Tabella 1), la cui velocità di rilascio è risultata essere dipendente dalla temperatura (30 °C e 40 °C). Inoltre, al termine di un secondo ciclo di idratazione, l’assorbimento massimo di acqua è risultato ridotto rispetto al primo ciclo, ma in misura minima.
Successivamente, sono state analizzate le caratteristiche fisiche di un suolo franco-sabbioso, in funzione dell’applicazione del polimero alla dose di 12,5 mg/g. Il substrato con idrogel ha dimostrato una capacità di campo superiore di 0,21 g H2O per g, rispetto al substrato senza Polygreen. Tale risultato non è variato al termine di un secondo ciclo di idratazione (Tabella 1).
Le prove condotte in laboratorio hanno anche dimostrato che l’idrogel testato rende disponibile circa il 95% dell’acqua assorbita in un intervallo di potenziale idrico (Ψ) compatibile con l’assorbimento da parte degli apparati radicali della vite (Figura 1). In generale, la vite è in grado di assorbire una soluzione a livelli di Ψ del suolo compresi tra -0,1 MPa e -1 MPa (Deloire et al. 2007).
Le stesse analisi sono state condotte sul suolo a tessitura franco-sabbiosa menzionato precedentemente. In assenza di idrogel, questo rilascia il 95% dell’acqua disponibile a Ψ compresi tra -0,01 MPa e -0,15 MPa. Ciò significa che gran parte dell’acqua trattenuta dal substrato viene poi rapidamente persa per evaporazione o in condizioni di assenza di stress idrico per la vite. Per lo stesso substrato, addizionato di idrogel, la correlazione tra acqua disponibile e Ψ a cui questa viene rilasciata è risultata spostata verso destra (Figura 1). In particolare, l’intervallo di acqua disponibile compresa tra 0,2 e 0,05 g H2O / g substrato viene rilasciata a Ψ superiori rispetto al substrato senza Polygreen, ma ancora inferiori alla soglia di -1MPa. Ciò significa che l’aggiunta di idrogel permette a un suolo sabbioso di trattenere maggiormente l’acqua che contrariamente andrebbe persa per evaporazione o in assenza di condizioni limitanti per la vite.
La risposta della vite all’applicazione di idrogel
Nel 2023, è stata testata l’efficacia i due differenti idrogel su piante di Sangiovese allevate in vaso in condizioni semi-controllate presso uno spazio esterno del Dipartimento di Scienze delle Produzioni Vegetali Sostenibili (Università Cattolica del Sacro Cuore, Piacenza). In particolare, sono state confrontate viti alle quali è stato applicato un idrogel a base di poliacrilato di potassio (H1) e viti alle quali è stato applicato quello a base di derivati di natura organica (H3), rispetto a un Controllo non trattato.
Durante queste prove, oltre a valutare la risposta della vite in funzione di un deficit idrico progressivo, è stata caratterizzata la curva della risposta della fotosintesi a valori crescenti di luce fotosinteticamente attiva (PAR), prima e dopo un periodo di deficit idrico particolarmente intenso imposto artificialmente sospendendo l’irrigazione.
Nel periodo precedente lo stress idrico severo, le foglie delle viti H1 hanno mostrato valori di fotosintesi superiori rispetto a quelli delle foglie del controllo. In particolare, la differenza tra le tesi aumenta progressivamente a valori di PAR > 400 μmol m-2 s-1. A saturazione luminosa (PAR > 1200 μmol m-2 s-1), le viti con H1 presentavano una fotosintesi netta di 15 μmol m-2 s-1, le viti con H3 presentavano una fotosintesi netta di 13 μmol m-2 s-1, mentre nel controllo l’assimilazione non superava le 11 μmol m-2 s-1 (Fig.2). Successivamente allo stress idrico severo, nonostante il ripristino dei pieni volumi idrici, le foglie del controllo non sono risultate in grado di assumere tassi fotosintetici positivi e, anche a saturazione luminosa, l’assimilazione netta è risultata inferiore a 1 μmol m-2 s-1. Nelle viti con SH1 e SH3, nonostante le foglie non abbiano presentato valori di assimilazione netta comparabili al periodo pre-stress idrico, la fotosintesi netta è comunque risultata nettamente superiore al controllo per qualsiasi soglia di PAR presa in esame, fino a valori prossimi a 8 μmol m-2 s-1.
Nel 2023, l’idrogel H1 è stato testato all’impianto in un vigneto di Sauvignon Blanc nei Colli Piacentini. Il polimero è stato posizionato sotto gli apparati radicali delle barbatelle alla dose di 30 g/pianta. L’accrescimento dei germogli è stato monitorato durante la stagione e i principali parametri fisiologici e lo stato idrico delle viti è stato monitorato durante la stagione. Le piante su cui è stato applicato H1 presentavano a luglio un potenziale idrico di base e un potenziale idrico fogliare di mezzogiorno superiore rispetto al Controllo (+0,04 MPa). Alla fine della stagione, nonostante non siano state riscontrate fallanze in entrambe le tesi, la somma della lunghezza dei due germogli lasciati in fase di scacchiatura è risultata superiore nelle viti trattate con Idrogel (+21 cm). La prova continua per verificare l’esito dell’applicazione sull’entrata in produzione del vigneto.
Riferimenti bibliografici
Deloire, A. “L’INFLUENZA DELLO STATO IDRICO DELLA VITE SULLO STILE DI VINO.” (2007).
Fidelia, N., & Chris, B. (2011). Environmentally friendly superabsorbent polymers for water conservation in agricultural lands. Journal of Soil Science and Environmental Management, 2(7), 206-211.
Tabella 1: Caratteristiche di in idrogel a base di poliacrilato di potassio tal quale e di un substrato con e senza l’aggiunta di idrogel
Lettere diverse indicano differenza significative per P<0.05 (SNK test).
Fig. 1: correlazione tra l’acqua assorbita da Polygreen e il potenziale idrico a cui questa viene messa a disposizione. A destra le relazioni tra la concentrazione di acqua e il potenziale idrico a cui questa viene messa a disposizione in un substrato con e senza l’aggiunta di Idrogel.
Fig. 2: Correlazione tra fotosintesi fogliare netta e intensità luminosa che raggiunge le foglie, prima di un periodo di stress severo (in alto) e in seguito al periodo di stress (in basso), in viti su cui sono stati applicati i polimeri H1 e H3 all’impianto e viti Controllo.
