Valutazione del germoplasma presso Azienda Agricola di Cesa (Arezzo)

La prova sperimentale di campo eseguita allo scopo di testare le performance produttive, nutrizionali e per la stima della variabilità genetica di Panicum miliaceum e Zea mays è stata condotta durante la primavera-estate 2019 presso l’azienda agricola ‘Tenuta di Cesa’, azienda sperimentale della Regione Toscana, situata nell’omonima frazione del Comune di Marciano della Chiana, in provincia di Arezzo (43°18’32.4″N; 11°49’35.1″E; 253 m s.l.m.).

L’azienda si estende su una superficie di 74 ettari e adotta il metodo di produzione ‘integrato’, che prevede l’adozione di tecniche compatibili con la conservazione dell’ambiente e la sicurezza alimentare, riducendo l’uso di prodotti chimici di sintesi.

Gli appezzamenti selezionati per le prove sperimentali sono stati coltivati nella stagione precedente con una specie depauperante, il grano, che sfrutta il terreno lasciando un deficit per quanto riguarda le sostanze nutritive ed una minor fertilità del terreno stesso.

La lavorazione principale è stata un’aratura effettuata durante il periodo estivo, ed il letto di semina è stato preparato durante il periodo autunnale utilizzando un erpice a dischi che, lavorando ad una profondità di 20-25 cm, ha consentito un certo rimescolamento dello strato superficiale di suolo. In seguito, una seconda lavorazione con erpice a denti, a 6-8 cm di profondità, effettuata prima della semina ha permesso di ultimare il terreno, in modo da sminuzzare le zolle superficiali e rendere piana la superficie del terreno al fine di poter garantire una buona esecuzione della semina stessa e una regolare nascita delle piantine. La fertilizzazione è stata effettuata al momento di semina fornendo 150 kg/ha di NPK (10-10-10).

Si è proceduto con la semina di ogni parcella in data 8 Maggio 2019 tramite l’ausilio di una seminatrice parcellare Vignoli modello ‘Bove’ (Fig. 1). La macchina in questione viene generalmente utilizzata per la semina di tutte quelle parcelle per le quali si richiede una distribuzione uniforme di seme su una determinata superficie. È ideale quindi per la semina continua di cereali, leguminose, e orticole. Tale dispositivo non permette ai semi di appaiarsi, ma di allinearsi con interspazi costanti, ottenendo così un errore massimo di 2 gr. e garantendo un seminato costante e lineare. All’interno delle tubazioni si crea, inoltre, un flusso d’aria che rende impossibile la permanenza dei semi anche in presenza di curve nei tubi. L’apparecchiatura è completamente autopulente, quindi la parcella successiva può essere immediatamente seminata senza sosta.

Figura 1 : Operatori intenti ad effettuare la semina parcellare con seminatrice Vignoli.

Durante l’intero periodo di crescita della coltura non è stato fatto ricorso ad alcun intervento irriguo.

In base alla scala fenologica BBCH (Biologische Bundesanstalt, Bundessortenamt und Chemische Industrie), la raccolta è iniziata quando le piante presentavano la completa maturazione. La raccolta del miglio ha avuto inizio in data 1-5/08/2019, mentre nel mais l’operazione è stata svolta nel 29/08/2019

Allo stadio di maturazione, per ogni coltura sono state selezionate e raccolte tre piante allo scopo di valutare i tratti morfologici come meglio descritto nel capitolo inerente a miglio e mais. Per la stima dei parametri produttivi è stata saggiata una superficie di 0.25 m². Per la trebbiatura è stata utilizzata una piccola trebbiatrice parcellare Cicoria, modello plot 2375, indicata per la trebbiatura di ogni tipo di pianta (cereali, leguminose, foraggi, oleaginose, orticole, semi speciali, ecc.).

Valutazione del germoplasma – Panicum miliaceum

Dal punto di vista tassonomico P. miliaceum appartiene all’ordine delle Poales, famiglia Graminacee, sottofamiglia Panicoideae e tribù Paniceae. È una specie dotata di estrema variabilità per tanti caratteri morfo-fisiologici, da cui sono state elaborate diverse classificazioni, basate principalmente sulle caratteristiche delle cariossidi e del panicolo. Una di queste, elaborata in passato, e basata sul colore delle glumelle, suddivide tale specie nelle seguenti varietà:

• P. miliaceum album: granella biancastra o giallognola e, insieme a P. miliaceum luteum, era la tipologia comunemente coltivata in Italia;
• P. miliaceum luteum: granella di un colore giallo ben distinto e più dura della precedente;
• P. miliaceum nigrum: varietà vigorosa ma poco stimata;
• P. miliaceum bicolor: granella color grigiastro con sfumature nere. Varietà più precoce delle altre, poco coltivata in Europa.
• P. miliaceum purpureum: granella di un bel rosso scuro, poco coltivato.
• P. miliaceum griseum: granella color grigio e molto piccola

Un’altra classificazione distingue il germoplasma di P. miliaceum in cinque razze sulla base della morfologia e della forma del panicolo:

• miliaceum
• patentissimum
• contractum
• compactum
• ovatum

 Le 80 varietà di P. miliaceum oggetto de test derivano da germoplasma di accessioni selvatiche e domesticate (Tab. 1), gentilmente fornite dal United States Department of Agriculture (USDA) (https://npgsweb.ars-grin.gov/gringlobal/search.aspx).

Disegno sperimentale ed operazioni di campo per Panicum miliaceum

Lo schema sperimentale consiste in un disegno a blocchi completo randomizzato con due repliche (Fig. 6). La randomizzazione è una procedura applicata in ambito statistico-sperimentale che consiste nell’assegnazione dei trattamenti alle unità sperimentali basata sull’estrazione di numeri pseudocasuali. Ciò permette che tutte le possibili assegnazioni di trattamenti siano equiprobabili.

La coltura è stata monitorata durante tutto il ciclo produttivo al fine di valutarne la suscettibilità a patogeni e parassiti. Contemporaneamente è stato allestito un campo sperimentale al fine di produrre lotti in purezza di sementa.

Figura 3 : Riproduzione in purezza di lotti di miglio

Figura 2 : Prime fasi di sviluppo del miglio

Parametri saggiati per Panicum miliaceum

Durante il primo anno di sperimentazione sono stati valutati i seguenti parametri agronomici:

• Tratti morfologici: altezza della pianta, numero di foglie e germogli per pianta, resa in granella per pianta;
• Dati produttivi parcellari: biomassa aerea, resa in granella e peso di 1000 semi;
• Conteggio gradi giorno cumulativi del periodo di crescita (GDD): calcolati a partire dallo stadio di emergenza fino al momento in cui il 50% delle piante di una parcella ha raggiunto o superato lo stadio fenologico di fioritura.

Questi parametri saranno valutati anche durante il secondo anno di sperimentazione (2019-2020). Al termine della stagione ed in seguito all’elaborazione dei dati per l’identificazione delle varietà più performanti, verranno effettuate anche analisi per i tratti nutrizionali, ovvero: contenuto in proteine, carboidrati, fibre alimentari solubili e insolubili, minerali e antiossidanti.

Valutazione del germoplasma – Zea mays

Dal punto di vista tassonomico Zea mays appartiene all’ordine delle Poales, famiglia Graminacee, famiglia Poaceae, sottofamiglia delle Panicoideae e tribù delle Andropogoneae.

La classificazione più diffusa, in funzione delle caratteristiche della granella e della destinazione di uso, è così suddivisa:

• Zea mays sub-sp. everta: mais pop corn. Raggruppa tipi primitivi, con piante prolifiche e accestite, portanti spighe piccole e nume­rose. Le cariossidi sono molto piccole (1.000 pesano 100 grammi e meno), hanno endo­sperma completamente vitreo, traslucido, molto proteico e se riscaldate «scoppiano» aumen­tando assai di volume e formando una massa bianca e porosa (pop-corn).
• Zea mays sub-sp. indurata: mais vitreo o plata («flint corn»). Cariossidi tondeggianti, con endosperma farinoso all’interno e vitreo (semitrasparente) tutt’intorno. Moltissimi mais europei di antica introduzione appartengono a questo tipo. Questo mais è preferito nell’alimentazione umana e in avicoltura («Plata»).
• Zea mays sub-sp. indentata: mais a dente di cavallo («dent corn»). Granello ad endosperma corneo ai lati e per il resto farinoso fino alla corona per cui con l’avanzare della maturazione la parte farinosa diminuisce di volume e la corona viene a presentare un’infossatura simile a quella di un dente di cavallo. Questa forma di mais è ormai la più diffusa (circa 90% del mais coltivato), uso zootecnico.
• Zea mays sub-sp. saccharata: mais zuccherino («sweet corn»). L’endosperma contiene poco amido e molti carboidrati solubili. Le spighe raccolte alla maturazione latteo-cerosa, costituiscono un ortaggio apprezzato da consumare fresco o inscatolato. A maturità la granello divento grinzosa.
• Zea mays sub-sp. amylacea: mais amilosico («soft corn»). Deriva da mutazioni che inducono modificazioni nella costituzione dell’amido (prevalenza di amilosio rispetto all’amilopectina).
• Zea mays sub-sp. ceratina: mais cereo («waxy corn»). Comprende forme caratterizzate dalla mutazione «waxy» (wx), che induce formazione di amido composto esclusivamente di amilopectina e per questo fatto apprezzato dall’industria dell’amido.

Anche in questo caso, le accessioni di Zea mays sub-sp. indurata (Tab. 2) sono state gentilmente fornite da enti di ricerca o banche del geroplasma. In particolare undici sono di provenienza dal CRA di Bergamo – Unità di Ricerca per la Maiscoltura (CRA-MAC) (http://sito.entecra.it/portale/cra_dati_istituto.php?id=224), mentre le restanti tredici accessioni sono state fornite  dalla Banca Regionale del Germoplasma gestito dalla Regione Toscana (http://germoplasma.regione.toscana.it/index.php?option=com_content&view=article&id=12&Itemid=127).

Disegno sperimentale ed operazioni di campo per Zea mays

Anche in questo caso lo schema sperimentale consiste in un disegno a blocchi completo randomizzato con due repliche. Il disegno sperimentale ha previsto una distanza sulle file di 80 cm e una distanza tra le piante sulla stessa fila di 20 cm, raggiungendo così una densità di circa 6 piante m^-2.  Ogni parcella ha dimensioni di circa 2 m X 3.20 m.

Parametri saggiati per Zea mays

Il confronto varietale delle 24 accessioni ha previsto per il primo anno di prove il rilievo di:

• Tratti morfologici: altezza della pianta, numero di foglie e germogli per pianta, resa in granella per pianta;
• Dati produttivi parcellari: biomassa aerea, resa in granella e peso di 1000 semi.

Questi parametri saranno valutati anche durante il secondo anno di sperimentazione (2019-2020). Al termine della stagione ed in seguito all’elaborazione dei dati per l’identificazione delle varietà più performanti, verranno effettuate anche analisi per i tratti nutrizionali, ovvero: contenuto in proteine, carboidrati, fibre alimentari solubili e insolubili, minerali e antiossidanti.

Valutazione delle tecniche agronomiche di coltivazione

Oltre ad individuare varietà resilienti ai cambiamenti climatici e adattate alle condizioni pedoclimatiche di un certo areale di coltivazione, il progetto si prefigge anche l’obiettivo di diffondere un’agricoltura orientata al mantenimento e ripristino della naturale fertilità del suolo, cercando di sviluppare delle filiere innovative basate su pratiche agronomiche e processi di trasformazione sostenibili sia da un punto di vista ambientale che tecnologico. L’obiettivo potrebbe essere perseguito utilizzando le colture cover crops. Le funzioni che queste possono svolgere nel suolo variano in funzione delle specie che si decide di utilizzare. Una delle funzioni principali è rappresentata dalla protezione dall’erosione in quanto scegliendo specie a notevole produzione di biomassa come segale, avena e orzo proteggono il terreno dagli agenti erosivi, acqua e vento. Per l’arricchimento di nutrienti occorre scegliere le leguminose che grazie alla simbiosi rizobica sono in grado di fissare l’azoto atmosferico e di cederlo alla coltura che segue. Vi possono, però, anche essere situazioni opposte caratterizzate da un elevato contenuto di azoto nel terreno e la necessita di bloccarlo nella biomassa per non perderlo per lisciviazione, funzione esplicata dalle cover crops definite “anti-nitrati” come orzo, segale e la facelia. Inoltre, questa pratica può contribuire nella lotta contro le malerbe, grazie alla loro veloce crescita ed elevata aggressività che può sopraffare le infestanti sottraendo loro luce, acqua ed elementi nutritivi; oltre alla soppressione delle malerbe con concorrenza fisica, alcune colture di copertura sono note per sopprimere le infestanti attraverso l’allelopatia. L’utilizzo di specie appartenenti alla famiglia delle Brassicacee (rafano, senape, colza) contribuiscono alla mitigazione e lotta contro i nematodi grazie alle sostanze ad effetto nematocida (es: glucosinolati) rilasciati soprattutto dall’apparato radicale.

Il miscuglio di cover crops utilizzato durante il primo anno di prova era costituito da:

• 30% Favino (Vicia faba),
• 10% Trifoglio alessandrino (Trifolium alexandrinum),
• 20% Segale (Secale cereale),
• 20% Orzo (Hordeum vulgare),
• 20% Rafano (Raphanus Raphanistrum).

Le prove agronomiche comparative sono localizzate in 3 differenti zone pedoclimatiche: Garfagnana (LU), Pomarance (PI) e Massa Marittima (LI).

Figura 4 : Localizzazione delle aziende agricole selezionate per le prove agronomiche

Figura 5 : Rappresentazione grafica delle tecniche di gestione del terreno

Disegno sperimentale e operazioni di campo per cover crops

L’appezzamento dimostrativo, circa 2 ha, realizzato per i primi due anni di progetto prevede la coltivazione di un miscuglio di colture da sovescio (leguminose, graminacee foraggere e crucifere) in semina autunno-vernina. Nella primavera successiva la superficie verrà suddivisa in 3 aree corrispondenti a tre diverse gestioni del sovescio: a) trinciato e sovesciato, b) trinciato e non sovesciato, c) controllo – lavorazioni classiche effettuate dall’azienda. Sul terreno verrà allestito nella primavera successiva un campo dimostrativo seguendo la metodologia dello Strip-Split-Plot seminato con varietà di mais o miglio già note ed utilizzate in Toscana (mais Formenton Ottofile e miglio Giallo).

Parametri saggiati per cover crops

Durante il primo anno di sperimentazione sono stati valutati i dati produttivi: biomassa aerea, resa in granella e peso di 1000 semi. I dati raccolti dai campi sperimentali sono in corso di elaborazione.

Visita guidata al campo sperimentale di Cesa

In data 2 luglio 2019 è stata realizzata una visita guidata al campo allestito presso la tenuta di Cesa, in cui sono state illustrate le prove di confronto delle 80 accessioni di miglio e 30 accessioni di mais.

Nel corso della visita in campo sono stati approfonditi tutti gli aspetti inerenti la gestione della semina, gli interventi colturali di fertilizzazione, i trattamenti fitosanitari, i trattamenti erbicidi e concimazioni.