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Impiego di genotipi di salicacee per interventi di fitorimedio

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Presentazione sul tema: "Impiego di genotipi di salicacee per interventi di fitorimedio"— Transcript della presentazione:

1 Impiego di genotipi di salicacee per interventi di fitorimedio
Workshop Capracotta (IS) giugno 2012 Biologia degli stress in Salicaceae: modelli di ricerca propedeutici a piantagioni multifunzionali Impiego di genotipi di salicacee per interventi di fitorimedio Pier Mario Chiarabaglio Nervo G., Facciotto G., Vietto L., Castro, G., Mughini G. CRA - Unità di ricerca per le Produzioni Legnose fuori Foresta (CRA-PLF)

2 Premessa Finalità del CRA-PLF:
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta … Sviluppa nuovi impieghi delle colture legnose a rapido accrescimento per la protezione delle acque di superficie dall’inquinamento, per la rinaturalizzazione e per la decontaminazione di aree inquinate da emissioni industriali (fitodepurazione e fitorisanamento) … Finalità del CRA-PLF:

3 Archivi vegetali presso l’az. Mezzi
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

4 Esperienze Tipologia esperienze in corso superficie totale [ha]
Fascia tampone boscate 20 (2) 150 Micorrizazione 1 (1) 1 Impiego acque reflue Salinità Fitorimedio 4 (4) 3 Stress idrico artificiale Strumenti disponibili Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

5 Fascia tampone Località anno di impianto specie (cloni)
Densità impianto Superficie Obiettivo Frassineto Po AL 1996 Populus nigra, Populus alba, Salix alba 1100 2,5 ha riduzione carichi N in presenza di coltivazioni intensive mais Palazzolo vercellese VC Populus nigra, Populus alba 285 15 ha riduzione carichi N in presenza di coltivazioni intensive riso Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

6 Fascia tampone a Frassineto Po
N-NH4+ > 0,50 mg/l N-NO3- > 1,87 mg/l Lanca di Rivarossa Fiume Po Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

7 Fascia tampone a Palazzolo vercellese
P. nigra Gene Conservation Unit P. alba seed stand Buffer forest against flooding Mesophilous forest Fiume Po PO43– P > 1,14 mg/l N-NH4+ > 0,80 mg/l N-NO3- > 0,83 mg/l Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

8 valutare effetti micorrizazione su resistenza allo stress idrico
Piante micorrizate Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Località anno di impianto specie (cloni) Densità impianto Superficie Obiettivo Caramagna Piemonte CN az. Merlino 2009 P. alba (60 genotipi) 1600 1,3 ha valutare effetti micorrizazione su resistenza allo stress idrico

9 Pioppi bianchi micorrizati
Micorrizazione con una combinazione di microrganismi del genere Glomus, di batteri appartenenti ai generi Pseudomonas e Bacillus, di Attinomiceti del genere Streptomyces e di  funghi saprofiti del genere Trichoderma mediante inzaffardatura delle radici. Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

10 Pioppi bianchi micorrizati
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Differenza significativa 23 %

11 Impiego acque reflue Località anno di impianto specie Densità impianto
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Località anno di impianto specie Densità impianto Superficie Obiettivo Mussomeli CL 2008 Populus spp., Robinia pseudacacia, Eucalyptus camaldulensis E. globulus, Acacia saligna 6600 0,5 ha valutare potenzialità terreni sud per produzione biomassa irrigazione a goccia con acque reflue dopo depuratore

12 Impianto di pioppi a Mussomeli
Media del n. di polloni per ceppaia (Sn), diametro mm (D130), altezza totale cm (Ht), biomassa Odt ha-1 (DB) per specie al 2° anno e per anno (DBy) specie Sn D130 Ht DB DBy A. saligna 2.5 30 321 24.8 12.4 E. camaldulensis 1.7 298 10.6 5.3 E. globulus 1.1 31 331 7.8 3.9 Pioppi 1.4 22 272 5.8 2.9 Robinia 1.6 17 227 Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

13 Salinità Località anno di impianto specie Densità impianto Superficie
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Località anno di impianto specie Densità impianto Superficie Obiettivo Lentini SR Az. San Giovanni Arcimusa 2012 P. xcanadensis (10 cloni) 1100 0,5 ha Valutare stress per irrigazione con acqua con tenore di sale elevato

14 Impianto di pioppi a Lentini
Acqua con SAR = 4,5 Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta SAR = tasso di assorbimento del sodio

15 Fitorimedio Località anno di impianto specie Densità impianto
Superficie Obiettivo Rocca Massima LT 2004 Populus nigra var. italica 1300 0,12 ha Valutare capacità fitorimedio pioppo su reflui oleari Scarlino GR 2006 Populus spp. (5 cloni), Salix spp. (5 cloni), Eucalyptus spp. (16 cloni) - Vaso Valutare capacità fitoestrattiva delle foglie per Arsenico 2010 P. xcanadensis (2 cloni Orion, Imola) 1100 0,2 ha Verificare capacità estrattiva suolo - prova in corso Alessandria 2012 P. xcanadensis (35 cloni) Salix spp. (10 cloni) 9000 0,02 ha Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

16 Fitorimedio a Rocca Massima
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Variazioni di alcune caratteristiche chimico-fisiche delle acque di vegetazione raccolte al secondo anno nell'impianto di fitodepurazione milli Simens / unità lunghezza dic-05 mar-06 lug-06 pH 4.7 6.7 7.6 Conduttività (mS/cm) 10 7.7 3.7 COD (mg/l) 37700 14600 550 BOD5 (mg/l O2) 10800 3400 270 Fenoli totali (mg/g) 249 147 5

17 Fitorimedio a Rocca Massima
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta milli Simens / unità lunghezza

18 Fitorimedio a Scarlino – in vaso
1 anno di accrescimento in vaso Valutazione assorbimento Arsenico Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta pioppi salici eucalitti

19 Fitorimedio a Scarlino – in campo
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Substrato con presenza di Arsenico, altri metalli pesanti, ceneri di pirite Impianto di 2 cloni Orion e Imola nel 2010 – prova in corso

20 Fitorimedio a Scarlino – in campo
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Nel 2011 sostituzione fallanze

21 Fitorimedio Alessandria
Substrato con presenza di metalli pesanti Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Impianto nel 2012 di P. xcanadensis (35 cloni) Salix spp. (10 cloni) – prova in corso

22 Stress artificiale

23 Idrocambio

24 Stress idrico sull’accrescimento
Idrocambio Stress idrico sull’accrescimento dendrometro Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Sensore umidità suolo

25 Stress idrico sull’accrescimento
Variazioni radiali del fusto da marzo a novembre Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

26 Areale di diffusione di Populus nigra
Populus nigra L. come caso di studio per la valutazione degli effetti dei cambiamenti climatici Azienda Sperimentale Mezzi campo sperimentale Areale di diffusione di Populus nigra Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Obiettivi: valutare l’influenza di condizioni di deficit o di surplus idrico su 9 cloni di pioppo nero provenienti da diverse latitudini del suo areale di distribuzione per evidenziare l’adattamento della specie a variazioni climatiche simulate attraverso regimi idrici differenti.

27 Regimi idrici 3 regimi idrici:
Ambient: soggetto a precipitazioni naturali Dry: protetto dalle precipitazioni e irrigato artificialmente con 1/3 delle precipitazioni Wet: soggetto alle precipitazioni e irrigato artificialmente con 2/3 in più delle precipitazioni Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

28 Parcelle “dry” Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

29 Attività svolta in campo …
Caratterizzazione stazionale Rilevamento dati meteo in continuo Monitoraggio in continuo dell’umidità del suolo Monitoraggio in continuo della crescita radiale Rilevamento dati biometrici e fisiologici (temperatura fogliare, potenziale idrico fogliare, contenuto in clorofilla, fluorescenza fogliare, malattie, misurazioni radiometriche sulle foglie) Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

30 … e nei cassoni Sono stati realizzati 2 cicli di stress idrico
SWC è sceso a 10 % mentre capacità di campo al 36 % PWP (predawn leaf water potential), RWC (Relative Water content) misurati al punto 0, alla fine del primo periodo di stress, dopo un periodo di reidratazione e alla fine del secondo periodo di stress Alla fine di ogni periodo di stress è stato misurato potenziale osmotico a turgore massimo e l’elasticità della parete cellulare. Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

31 Risultati I 3 regimi idrici hanno permesso di differenziare il SWC ma non in modo così elevato Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

32 Risultati Solo il regime Dry ha ridotto l’accrescimento in modo significativo mentre quello Ambient e Wet non hanno prodotto differenze … Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

33 Risultati … i genotipi meridionali sono cresciuti meno di tutti gli altri mentre quelli centrali (autoctoni!) sono quelli che sono cresciuti di più in modo significativo Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

34 Risultati Il Predawn Water Potential (PWP) è il parametro fisiologico che ci ha permesso di individuare il 7 % di SWC come valore soglia per un calo significativo del PWP: sotto questo valore (con PWP compreso tra -0,4 e -0,8 Mpa) il pioppo comincia a perdere le foglie come reazione di difesa allo stress Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

35 Maximum first derivative
Risultati Tra gli indici radiometrici calcolati il Red Edge Position mette in evidenza lo stress indotto dal regime idrico Dry. Lo stesso indice è anche in correlazione (r=0,74) con l’indice CCI (Chlorophyll Content Index) Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Nessun indice radiometrico sembra individuare una condizione precoce di stress REP Maximum first derivative

36 Risultati - cassoni Il clone N894 (nord) non reagisce al deficit idrico Il clone N068 (centro) ha un debole aggiustamento osmotico passivo con perdita acqua dal simplasto Il clone N354 (sud) mostra un adattamento osmotico significativo N068 N354 N894 Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Dry Wet Differenza tra predawn e midday water potential Aggiustamento osmotico attivo Aggiustamento osmotico passivo

37 Conclusioni I genotipi provenienti dal nord e dal centro dell’areale del pioppo nero sembrano adattarsi meno allo stress idrico rispetto a quelli del sud. I cambiamenti climatici in atto con periodi siccitosi estremi durante la stagione vegetativa potranno aumentare il rischio di estinzione per il pioppo nero. Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

38 Collaborazioni in corso
ENEA Saluggia (Prove di combustione, monitoraggio ambientale, …) Università Piemonte Orientale (Analisi inquinanti) Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

39 Strumentazione CRA-PLF
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Dendrometri Sensore umidità suolo Contenuto Clorofilla Fluorimetro Camera a pressione

40 Strumentazione CRA-PLF
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Naso elettronico Centralina trasmissione dati autoalimentata e interrogabile via telefono Radiometro NIR

41 Strumentazione CRA-PLF
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

42 Strumentazione CRA-PLF
Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta

43 Piante trasformate Unità di ricerca per le produzioni legnose fuori foresta Piante transgeniche (TRX450, TRX 550) e non trasformate (CTRL) dopo 6 settimane di allevamento in vitro su substrato contenente 120 µM di solfato di Cadmio

44 Grazie dell’attenzione


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