Impact of Cultivar and Grafting on Nutrient and Water Uptake by Sweet Pepper (Capsicum annuum L.) Grown Hydroponically Under Mediterranean Climatic Conditions

Andreas Ropokis, Georgia Ntatsi, Constantinos Kittas, Nikolaos Katsoulas, Dimitrios Savvas

Frontiers in Plant Science, 9:1244. doi: 10.3389/fpls.2018.01244

In un sistema di coltivazione a ciclo chiuso (CHS) la concentrazione della soluzione nutritiva (NS) deve essere tale da compensare l’assorbimento di acqua e nutrienti da parte della pianta. Tuttavia, in questo sistema di coltivazione la NS viene integrata con il drenaggio (DS) e per evitare carenze o accumuli di nutrienti a livello radicale è essenziale che la soluzione nutritiva circolante nel ciclo chiuso (NSCS) abbia una concentrazione di nutrienti pari al rapporto di assorbimento (UC) tra nutrienti e acqua delle piante.

La prova sperimentale è stata condotta in serra, presso l’Università dell’Agricoltura di Atene, utilizzando quattro cultivar di peperone (Capsicum annuum L.): ‘Orangery’, ‘Sondela’, ‘Bellisa’ e ‘Sammy’. Inoltre, ‘Sammy’ è stata innestata su sé stessa oppure su ‘RS10’. Le piantine sono state coltivate tra gennaio e luglio 2014, in canaline, con la tecnica del Nutrient Film Technique a ciclo chiuso. L’unità sperimentale è stata la canalina, con circuito di gestione della soluzione nutritiva indipendente dalle altre. Per ogni cultivar sono state realizzate quattro ripetizioni (venti canaline totali). I consumi di NS sono stati misurati quotidianamente, prima del reintegro con nuova NS. Infine, tre differenti NS sono state utilizzate in base allo stadio fenologico delle piante: partenza, stadio vegetativo e stadio riproduttivo. Ogni quattro settimane, è stata eseguita l’analisi di micro e macronutrienti della NS e degli estratti acquosi dei tessuti vegetali. Inoltre, è stato stimato l’UC per potassio, calcio, magnesio e ferro basandosi sulle quantità mancanti nella NS.

In generale, le cultivar ‘Bellisa’ e ‘Sondela’ hanno consumato tra il 15 e il 20% in meno di NS rispetto alle altre cultivar, anche se questo non ha contribuito ad un incremento della produzione. Considerando invece l’efficienza d’uso dell’acqua (WUE), ‘Sondela’ e ‘Orangery’ hanno ottenuto valori più alti rispetto alle altre cultivar. La concentrazione del calcio nella NS è diminuita tra antesi ed inizio raccolta, causando un aumento della concentrazione di questo ione nelle foglie. Dall’inizio delle raccolte l’UC del calcio si è ridotto, aumentando di conseguenza la concentrazione della NS. La concentrazione di magnesio nella NS si è ridotta fino alla raccolta, per poi tendere a crescere specialmente per ‘Sondela’ e ‘Sammy’; successivamente l’UC del magnesio è rimasto pressoché costante. Inoltre, la concentrazione del magnesio nei frutti ha mostrato una tendenza decrescente fino a 120 giorni dal trapianto, per poi aumentare fino alla fine del ciclo. ‘Sondela’ è stata la cultivar che ha mostrato il più alto contenuto di magnesio nei frutti. Considerando la concentrazione del potassio nella NS, questa è leggermente aumentata dopo la fioritura ma è fortemente aumentata dalla prima raccolta fino ad 85 giorni dal trapianto. L’incremento è corrisposto con la riduzione della concentrazione del potassio nelle foglie e quindi anche dell’UC. Tra le cultivar, ‘Bellisa’ ha mostrato il più alto UC per il potassio e ‘Orangery’ il più basso dopo l’inizio della raccolta. Per la concentrazione dell’azoto totale nella NS, invece, è stata misurata un lieve tendenza decrescente durante l’intero ciclo produttivo, mentre l’UC è incrementato vistosamente fino all’inizio della raccolta e più lentamente nel periodo successivo. Per questo elemento la cultivar ‘Sammy’ innestata su séstessa ha mostrato la tendenza ad assorbire meno azoto per litro di acqua rispetto alle altre cultivar. La concentrazione del fosforo in NS è aumentata dal trapianto alla prima fioritura in ‘Sammy’, ‘Orangery’ e ‘Sondela’, ottenendo nello stesso periodo una riduzione dell’UC e della concentrazione fogliare per questo elemento. Per le altre cultivar questo non si è manifestato. Inoltre, dalla fioritura in poi la concentrazione del fosforo nella NS è rimasta quasi costante, così come il suo ritmo di assorbimento. Per i micronutrienti, manganese e zinco hanno mostrato l’UC più alto durante la fase vegetativa, con leggera decrescita dopo la prima raccolta; anche il ferro ha mostrato una decrescita dell’UC durante il periodo di coltivazione mentre l’UC del boro si è ridotto fino all’inizio della raccolta per poi rimanere quasi costante fino alla fine del ciclo. Per il boro, durante la fase vegetativa, la cultivar ‘Sondela’ ha mostrato un UC più alta rispetto alle altre cultivar.

In generale durante questo studio è stato mostrato come il rapporto di assorbimento (UC) dei diversi elementi tende a ridursi durante il ciclo di coltivazione, solo per azoto e fosforo si è registrato un lieve incremento dopo la fase vegetativa. Il rapporto di assorbimento nutrienti/acqua (UC) dipende dal tasso di assorbimento dei nutrienti e dal tasso di assorbimento dell’acqua, che sono processi indipendenti gli uni dagli altri. Quindi, nelle diverse fasi di crescita della pianta il rapporto di assorbimento tra acqua e nutrienti potrebbe cambiare, soprattutto in relazione all’età e alla morfologia delle foglie. Infatti, il tasso di traspirazione è meno influenzato dall’età della foglia rispetto al tasso di fotosintesi; per questo, man mano che la pianta cresce, il tasso di assorbimento dell’acqua si accresce maggiormente rispetto al tasso di assorbimento dei nutrienti, sebbene in termini assoluti l’assorbimento di nutrienti aumenti. Per questo motivo l’UC dei nutrienti decresce durante il ciclo, mae per l’azoto totale ed il fosforo questo non si manifesta, probabilmente perché c’è una forte richiesta di questi elementi durante la fase riproduttiva. Mentre per il fosforo questo è spiegabile con una maggiore presenza di questo elemento nei frutti piuttosto che nelle foglie, per l’azoto una possibile spiegazione potrebbe essere data dal tasso di denitrificazione durante la coltivazione e quindi le perdite di azoto per denitrificazione potrebbero essere state considerate come apparente assorbimento della coltura, incrementando la stima dell’UC.

In conclusione, il rapporto di assorbimento tra nutrienti e acqua varia in funzione delle cultivar, mostrando tendenze differenti tra la fase vegetativa e quella riproduttiva. Al contrario, invece, l’innesto della cultivar ‘Sammy’ non ha prodotto differenze significative tra le cultivar, il che indica che il portainnesto non influisce sull’UC. Inoltre, lo stadio di crescita del peperone ha un forte impatto sull’UC, principalmente a causa dell’invecchiamento delle foglie e della produzione di frutti. Quindi, in base ai risultati ottenuti in questo studio, per la coltivazione in ciclo chiuso di peperone è necessario aumentare (rispetto agli standard) le concentrazioni di calcio, magnesio e boro quando la cultivar utilizzata è ‘Sondela’ ed aumentare la concentrazione del potassio quando la cultivar utilizzata è ‘Bellisa’.

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