1) CEREALI AUTUNNO-VERNINI docente: prof. Fabrizio Quaglietta Chiarandà

Cereali (1) Classificazione: Tribù Genere e Specie Nome comune Triticum spp. Frumento Hordeae Hordeum vulgare Orzo Secale cereale Segale Aveneae Avena spp Avena Oryzeae Oyza sativa Riso Paniceae Panicum miliaceum Miglio Setaria spp Panico Andropogoneae Sorghum bicolor Sorgo Maydeae Zea mays Mais microtermi fam. Graminaceae (= Poaceae) macrotermi

Cereali (2) Secondo i dati FAO (1980), costituiscono, nel loro complesso la maggior fonte di alimenti (70% contro il 10% di origine animale) e proteine (52% contro il 20% di origine animale) a livello mondiale. Da un punto di vista geografico in Asia (Cina, India e Sud-est ) si produce soprattutto riso; in America (Nord, Centro e Sud) vi sono i maggiori produttori di mais e frumento; in Europa (compresa l’ex URSS) si producono in prevalenza frumento, orzo e mais.

Cereali autunno-vernini In Italia tra gli anni ’50 e la metà degli anni ‘90 le superfici investite a cereali autunno-vernini si sono contratte da 5,5 milioni di ha a circa 3 milioni (circa il 45% in meno). La contrazione ha riguardato soprattutto grano tenero (-80% circa) e avena (-70% circa), in controtendenza l’orzo (+70%) e un po’ il grano duro grazie al sostegno della UE (+10%). In compenso le rese unitarie, grazie al miglioramento genetico e delle tecniche di coltivazione, si sono raddoppiate per frumento (tenero e duro) e avena, si sono addirittura triplicate per l’orzo. Le rese maggiori si ottengono nel Nord, con rapporti di 1:2 e 1:3 rispetto al Sud e Isole, a seconda delle colture (max grano tenero, min avena).

Cereali autunno-vernini (2) Morfologia Apparato radicale fascicolato Fusto: culmo costituito da una serie di nodi e internodi il cui numero varia con specie e varietà. Alla base dell’internodo vi è del tessuto meristematico che permette il suo allungamento Foglie: una per ciascun nodo, sono costituite da guaina che avvolge l’internodo lamina allungata, parallelinervia ligula: formazione membranosa situata internamente alla guaina, può influenzare l’angolo di inserzione delle lamine auricole: situate alla base della lamina. Foglie: una per ciascun nodo, sono costituite da guaina che avvolge l’internodo lamina allungata, parallelinervia ligula: formazione membranosa situata internamente alla guaina, può influenzare l’angolo di inserzione delle lamine auricole: situate alla base della lamina.

Cereali autunno-vernini (3) Chiave di riconoscimento in erba dei cereali microtermi Frumento Orzo Avena Segale LIGULA AURICOLE Frumento Ben sviluppata, con peli Sviluppate Orzo Poco o molto poco sviluppata Molto sviluppate, abbracciano il culmo Avena sviluppata Assenti Segale Poco sviluppata Poco sviluppate

Cereali autunno-vernini (4) L’infiorescenza: può essere una spiga (frumento, orzo, segale, triticale) una pannocchia (avena)

Cereali autunno-vernini (5) Il frutto è una cariosside che può essere vestita (orzo, avena) nuda (frumento, segale, triticale)

Spelta o Farro maggiore Frumento (1) Classificazione del genere Triticum Farro piccolo Farro Spelta o Farro maggiore Grano duro Grano tenero

Frumento (2) Filogenesi del frumento

Importanza della coltivazione del Frumento Nel mondo vengono coltivati 226 milioni di ha (di cui 18.5 a frumento duro) per una produzione di 600 milioni di t (41 milioni di f. duro). In Italia (dati ISTAT) si coltivano 2.3 milioni di ha (ca. 1.55 milioni di ha a f. duro) per 7.5 milioni di t (di cui ca. 4.5 milioni di f. duro). L'Italia è la prima produttrice di f. duro in Europa e la seconda nel mondo, dopo il Canada.

Evoluzione della coltivazione del Frumento duro in Italia Fino al 2004, grazie alla politica di aiuti della UE, la coltivazione di f. duro è cresciuta costantemente. Nel 2005, dopo l'introduzione del disaccoppiamento dell'integrazione (che ha diminuito l'aiuto a ca. 330 € ha-1) , le superfici si sono ridotte a 1.5 milioni di ha (secondo AGEA, 1.3 milioni di ha). Il f. tenero, per contro, ha perso importanza raggiungendo un minimo nel 2004. Con il 2005 sembra esserci una certa ripresa (ca. 8% in più) I prezzi di mercato del 2005 sono stati 122 € t-1 per il f. tenero e 144 € t-1 per il f. duro, con costi di coltivazione di 600-650 € ha-1.

Distribuzione regionale del Frumento duro Nel 2005 si è avuta una inversione di tendenza: Riduzione delle superfici e delle produzioni al Sud Aumenti al Centro-Nord, specialmente in Emilia Romagna dove sia tenero che duro raggiungono rese superiori alle 6-7 t ha-1. A tale proposito, qualcuno prevede una migrazione del f.duro verso il Centro-Nord, relegando al Sud la produzione di cereali minori.

Frumento (3) Morfologia A) Apparato radicale fascicolato, costituito da: radici primarie o seminali (da 5 a 7) che si originano dal seme radici secondarie che si originano dai nodi basali (corona) e costituiscono il vero e proprio apparato radicale corona

Frumento (4) B) Culmo cavo (solo l’ultimo internodo è pieno nel g. duro). Formato da 5-8 internodi, altezza da 70-80 cm a 150 cm (nelle vecchie varietà). Collegato all’altezza è il problema dell’allettamento. Oltre al culmo principale , originatosi dal seme, sono presenti culmi secondari emessi dalla corona (= nodo caulinare) in numero variabile durante la fase di accestimento.

Frumento (5) C) Foglie vere tipiche delle graminacee, formate da guaina e lamina. Le auricole sono ben sviluppate, abbracciano più o meno completamente il culmo, ma non si sovrappongono. La ligula è provvista di peli ed ha il margine frastagliato. La foglia dell’ultimo internodo prende il nome di foglia a bandiera ed è importante nella fase di maturazione perchè sintetizza la maggior parte delle sostanze che vengono immagazzinate nelle cariossidi (circa l’85%). L’angolo che le lamine formano con il culmo è influenzato dalle dimensioni della ligula. Foglie verticali garantiscono una migliore penetrazione della luce nella vegetazione e, quindi, una maggiore efficienza fotosintetica. Selezione per questa caratteristica.

Frumento (6) D) Infiorescenza E’ una SPIGA formata da Rachide (nodi e internodi) Spighette in posizione alterna sul rachide. 18-20/spiga La spighetta è racchiusa tra 2 glume. All’interno vi è la rachilla: asse su cui sono inseriti i fiori (da 3 a 8) ermafroditi, racchiusi tra 2 glumelle di cui quella inferiore (lemma) può essere aristata (sempre nel g. duro). Cleistogamia: la fecondazione avviene prima che si aprano i fiori.

Frumento (7) Frumenti diploidi Frumenti tetraploidi Frumenti esaploidi

Frumento (8) E) Cariosside E’ nuda, di forma allungata, di colore dal chiaro al bruno rossiccio, al bruno scuro (caratteristica varietale). Ad una estremità, in posizione dorsale, c’è lo scutello, al di sotto del quale è situato l’embrione. All’altra estremità vi sono alcuni peli. Ventralmente si nota il solco ventrale (linea di sutura). La superficie generalmente è liscia. Può essere rugosa in caso di riempimento irregolare (raggrinzimento da stretta)

Frumento (9) Costituzione della cariosside Pericarpo: strato esterno ricco di fibra. Valore energetico nullo (crusca). Al di sotto vi è il testa pigmentato che riveste il seme. Endosperma che contiene le sostanze di riserva: strato aleuronico (proteine) e massa amilacea interna. Questa può essere a struttura farinosa (g. tenero, spelta, ecc.) o vitrea (g. duro). Bianconatura. Embrione (germe) in cui si distinguono: 1 cotiledone (scutello) Piumetta (fusticino embrionale), avvolto dal coleoptile Radichetta avvolta dalla coleoriza.

Frumento (10) Composizione % media della cariosside Invogli (pericarpo, testa, strato proteico) 15.56 % Embrione 1.43 % Endosperma (germe, parte amilacea) 83.01 % 87% amido 13% glutine Resa % alla molitura (grano tenero) 70% di 1° (fiore) Farina 75.0 % Tritello, cruschello e crusca 24.5 % Perdite 0.5 % 5% di 2° Dal grano duro, invece della farina si ottiene la semola Le proteine sono albumina, globulina, gliadina e glutenina. Le ultime due costituiscono oltre l’80% delle proteine totali e sono quelle che idratandosi determinano la formazione del glutine. Il rapporto gliadina/glutenina determina la qualità del glutine. Quantità e qualità del glutine determinano l’attitudine della farina alla panificazione e della semola alla pastificazione. Grani di forza: farina con alta % di glutine (per lievitati, brioches, ecc)

Classificazione delle proteine del frumento Le proteine della granella di frumento sono tradizionalmente separate in base alla solubilità: Solubili in acqua: 10-15 % del totale (FUNZIONE METABOLICA): albumine (12%) - in acqua - globuline (4%) - in soluzioni saline NaCl (5%) - Insolubili in acqua: 85-90 % del totale (FUNZIONE DI RISERVA) gliadine (44%) - Solubili in etanolo (70%) - glutenine (40%) - Solubili in soluzioni acide diluite – (ac. acetico 0,1 M) In particolare il rapporto tra Gliadine e Glutenine determina la tenacità, l'estensibilità e l'elasticità dell'impasto.

Le proteine del glutine SDS-PAGE frazionamento della parte polimerica delle proteine LMW subunits (20% delle proteine) (40KDa) HMW subunits (5-10% delle proteine) (90KDa) Glutenine polimeriche 90 Kda (30%)  - gliadine  - gliadine  - gliadine Frazionamento della frazione gliadinica Gliadine monomeriche 30-60 Kda (70%)

Le proteine del glutine Classificazione delle proteine del glutine in base al contenuto in zolfo Tatham e Shewry (1995) GLUTINE Gliadine Glutenine ω-gliadine α-gliadine γ–gliadine LMW - GS HMW- GS Prolammine povere di zolfo Prolammine ricche di zolfo Prolammine HMW (povere in zolfo)

Frumento (11) Ciclo biologico

Frumento (12) A) Germinazione Inizia quando il seme ha assorbito dal terreno acqua per il 35-40% del proprio peso e termina con la fuoriuscita del coltiledone in superficie (emergenza). La durata della fase dipende dalla temperatura: tanto più lunga , quanto più questa è bassa. La temperatura ottimale, come per quasi tutte le specie coltivate è di 20-25 °C, la minima 2-3 °C. ipocotile radici seminali

Frumento (13) B) Accestimento E’ l’emissione di culmi secondari dalla corona (o nodo caulinare). L’indice di accestimento è il rapporto tra il numero totale di culmi per unità di superficie ed il numero di piante. Inizia all’emissione della 3°- 5° foglia vera ( in genere prima dei freddi invernali) e termina quando la temperatura media raggiunge i 12-13 °C (inizio della fase successiva). Quando le temperature scendono al di sotto del minimo si arresta la crescita attiva (criptovegetazione) per riprendere verso la fine dell’inverno. I culmi secondari, sviluppandosi, emettono radici proprie e si rendono indipendenti dalla pianta madre dal punto di vista nutrizionale. In condizioni normali: indice di accestimento = 1.5-2.5. Il g.tenero accestisce più del duro.

Frumento (14) L’entità dell’accestimento dipende da: fattori ambientali (condizioni nutrizionali, aerazione del terreno, radiazione e durata della fase) (Proporzionalità diretta) tecniche di coltivazione (densità ed epoca di semina, ecc) l’accestimento conferisce “elasticità” alla coltura

Frumento (15) C) Levata E’ la crescita in altezza delle piante dovuta all’allungamento degli internodi (“ a cannocchiale”). Il passaggio dalla fase di accestimento a quella di levata si chiama viraggio. Al viraggio sono presenti i primordi della spiga, sull’apice vegetativo racchiuso tra le foglie in formazione. La sottofase di crescita veloce si chiama incannatura. Durante questo periodo la spiga cresce in volume e viene spinta verso l’alto finché, raggiunto il massimo volume ed ancora racchiusa nell’ultima guaina, provoca un rigonfiamento all’apice della pianta (sottofase di botticella).

Frumento (16) L’allungamento dell’ultimo internodo spinge la spiga fuori dalla guaina (sottofase di spigatura). La crescita della pianta a questo punto si considera terminata , anche se l’internodo può ancora allungarsi di qualche centimetro prima della fioritura. Affinché la levata avvenga regolarmente, e si verifichino le fasi successive, in alcune varietà (“non alternative” o a semina autunnale obbligata) è necessario che le piante nelle prime fasi del ciclo subiscano un periodo di temperature basse (2-3°C). In altre varietà ciò non è necessario (varietà “alternative”). Questo inconveniente è stato ovviato stoccando in locali refrigerati la granella destinata a seme (vernalizzazione). In tal modo anche varietà “non alternative” possono essere seminate in primavera.

Frumento (17) Le condizioni ambientali (temperatura) e nutrizionali (in particolare acqua e N) durante la levata, determinano le dimensioni finali della pianta. In particolare, oltre all’altezza, vengono definiti: la grandezza della spiga (serbatoio di accumulo,“sink”, dei carboidrati prodotti); il LAI alle cui dimensioni è strettamente legata l’entità della produzione(“source”) di carboidrati.

Frumento (18) D) Fioritura Alla base del fiore vi sono due piccole squame (lodicole) che idratandosi provocano il divaricamento della glumelle. Il fiore così si apre e fuoriescono le antere (antesi). L’antesi si verifica circa una settimana dopo la spigatura. L’impollinazione avviene prima dell’antesi (cleistogamia). Il frumento, pertanto è una specie strettamente autogama. Solo nell’1-4% dei fiori si può avere impollinazione allogama. Irregolarità nella fecondazione (→ basso n° di cariossidi) si possono verificare a causa di stress idrici, temperature troppo basse, scarsa disponibilità di nutritivi.

Frumento (19) E) Maturazione Dopo la fecondazione inizia la formazione della cariossidi. 8-10 giorni dopo l’antesi l’embrione è organizzato e la cariosside sta aumentando di volume grazie all’ingresso di acqua. Inizia la deposizione dell’amido per traslocazione dagli organi vegetativi. 20-30 giorni dopo l’antesi la cariosside raggiunge il massimo volume. E’ colma di un liquido lattiginoso (sospensione di amido in acqua) e le foglie basali cominciano ad ingiallire (maturazione lattea) Per circa 10-15 giorni il contenuto d’acqua resta inalterato, ma aumenta la deposizione di amido e sostanze proteiche, per cui la cariosside raggiunge il massimo peso fresco ed assume una consistenza cerosa. Le foglie basali sono ormai secche e solo le ultime foglie sono ancora verdi (maturazione cerosa).

Frumento (20) Superata la maturazione cerosa, la deposizione dell’amido si riduce ma continua la perdita di acqua. Quando la sua umidità scende al 30-35% in peso, la cariosside raggiunge la maturazione fisiologica. Si interrompono i collegamenti con la pianta, per cui da questo momento si ha solo essiccazione. Segue la maturazione piena (umidità = 15%), ma già dopo il 20% si può cominciare a raccogliere. Infine si ha la maturazione di morte (11-12% di umidità), che non conviene raggiungere perchè la spiga può cominciare a “sgranare”. Durante la maturazione, specialmente nel periodo della formazione e fino alla maturazione lattea, non deve mancare il rifornimento idrico. Alte temperature e carenza d’acqua provocano il fenomeno della stretta, con riempimento irregolare delle cariossidi (striminzimento).

Frumento (21) Il periodo di maturazione dura mediamente 40-50 giorni, ma è strettamente dipendente dalla radiazione solare (e quindi anche dalla temperatura) La durata dell’apparato fogliare (LAD) dopo la fioritura influenza la resa in modo direttamente proporzionale.

La durata del periodo di riempimento condiziona la risposta quali-quantitativa Limitato periodo di riempimento: problematica tipica degli ambienti italiani (tra durata della maturazione e temperatura vi è correlazione lineare negativa).

Frumento (22) Esigenze ambientali e capacità di adattamento TERRENO: Il frumento si adatta bene a qualsiasi tipo di terreno, anche se preferisce quelli ben drenati con pH  7. PIOGGIA E DISPONIBILITA’ IDRICA: Per produzioni medio-alte, si calcola che il frumento consumi 450-600 mm durante tutto il ciclo. La massima sensibilità allo stress si verifica nel periodo di formazione delle cariossidi (dalla fioritura alla mat. lattea). Disponendo di acqua irrigua e valutandone la convenienza economica, in caso di necessità si può effettuare una irrigazione abbondante in corrispondenza della fase di botticella (si possono ottenere incrementi produttivi > 50%) Eccessi e ristagni sono dannosi soprattutto nelle fasi iniziali del ciclo. Piogge forti e vento possono provocare allettamento.

Frumento (23) TEMPERATURA (°C): Durante l'accestimento, specialmente se c'è una coltre di neve, il grano può resistere anche a temperature di -20°C (aggiustamento osmotico). minima 2 - 4 2 - 4 10 - 12 10 - 15 10 - 15 minima ottimale 20 - 25 10 - 15 15 - 22 18 - 20 20 - 25 ottimale massima 37 20 - 25 35 - 40 35 - 40 35 - 40 massima

Frumento (24) Avvicendamenti In entrambi gli ambienti la monosuccessione ha fornito risultati inferiori rispetto alla coltura avvicendata. Ciò è dovuto sia al depauperamento di elementi nutritivi, sia al diffondersi di parassiti, malattie crittogamiche (mal del piede, ecc) ed infestanti specializzate (avena selvatica, falaride ed altre graminacee). E’ buona norma, quindi, far seguire al grano una coltura da rinnovo. Per ragioni economiche, grazie allo sviluppo delle tecniche di controllo chimico dei parassiti si è andata diffondendo la monocoltura. In passato era frequente la rotazione biennale grano-leguminose o grano-maggese. Nelle aree a vocazione cerealicolo-zootecnica ancora oggi si fa largo uso di erbai e/o prati pluriennali avvicendati.

Precessione colturale soia

Frumento (25) Lavorazione del terreno La scelta della tecnica è di carattere prevalentemente economico. Le lavorazioni più leggere (e la non lavorazione in particolare) comportano in genere problemi di controllo delle infestanti ma, per contro, disturbano meno il terreno ed evitano perdite eccessive di s.o. (conservazione della struttura)

Frumento (26) Concimazione Concimazione a) Asportazioni medie (% = kg q-1 di fitomassa) In totale (per 1 q di granella): N = 2.6 P = 0.5 K = 1.7 Il K è in gran parte localizzato nella paglia, pertanto interrando i residui torna ad essere disponibile per le colture successive Le asportazioni di N per il frumento duro sono leggermente maggiori:  3 kg q-1 di granella.

Frumento (27) Effetto della dose di N sulle asportazioni Le rese crescono in modo significativo solo fino alla dose di 150 kg ha-1. Le asportazioni totali di tutti gli elementi crescono al crescere della dose di N, ma non in modo proporzionale. Alla dose massima (250 kg ha-1) l’N realmente asportato dalla coltura è poco più di 130 kg (circa il 50%). Il resto rischia di essere dilavato.

Risposta varietale alla dose di N. Frumento (28) b) AZOTO Risposta varietale alla dose di N. Potenzialità produttive e caratteristiche morfologiche possono modificare la risposta alla dose di N. In particolare, la varietà S.Pastore (più vecchia, di taglia più alta e meno produttiva) fa registrare una risposta molto meno evidente ed una dose ottimale inferiore (circa 100 kg ha-1) rispetto a varietà più recenti.

Risposta ambientale alla dose di N. Frumento (29) Risposta ambientale alla dose di N. Anche l’ambiente ha la sua importanza: Sia le produzioni medie, sia la risposta a dosi crescenti di N si riducono andando da Nord a Sud. Ciò dipende dalle diverse condizioni di fertilità e di disponibilità idrica esistenti nei diversi ambienti.

AZOTO La concentrazione varia con: ETÀ e ORGANO: foglie giovani: 5%; paglia alla raccolta: 0,3-0,6; cariossidi: 2% tenero; 2,5% duro; DISPONIBILITÀ NEL TERRENO ¾ dell’N vengono assorbiti prima della fioritura: Velocità di assorbimento massima in levata (fino a 8 kg/ha/d); Dopo la fioritura viene riallocato dalle strutture vegetative alla granella; Il frumento assorbe azoto in modo continuo (N prontamente assimilabile); Viene dilavato nelle zone con ristagno idrico: ingiallimenti, asfissia radicale.

Effetti dell’azoto POSITIVI favorisce l’accrescimento vegetativo (fusti, foglie…) (COLORE VERDE INTENSO): fotosintesi, ricambio enzimatico (resa); ritarda la senescenza fogliare; aumenta l’accestimento (fattore non sempre positivo) e riduce la mortalità dei culmi; aumenta la fertilità della spiga; cariossidi piccole e striminzite (es. causa stress idrico) hanno una maggiore % di N (accumulo: prima proteine, poi amido); correlazione inversa tra resa e % di N nella granella; apporti tardivi (fioritura) aumentano il tenore proteico delle cariossidi; carenze tardive aumentano la BIANCONATURA nel f. duro. NEGATIVI (soprattutto se in eccesso) minore resistenza meccanica dei tessuti (ALLETTAMENTO); aumento della superficie traspirante (pericoloso in zone con aridità primaverile-estiva); maggiore suscettibilità a malattie fungine.

(distribuzione scorretta) Sintomi visibili Carenza Ingiallimenti (foglie basali) Piante stentate Scarso svilippo fogliare Eccesso Allettamenti (distribuzione scorretta)

Momenti in cui N non deve mancare semina (non sempre: dipende da tipo di terreno e successione colturale); durante l’inverno: criptovegetazione (come sopra), accestimento e viraggio; all’inizio della primavera: levata; prima della fioritura: se conviene, per aumentare il tenore proteico; bisogna seguire la coltura (colore, sviluppo, misure SPAD)

Correlazione tra gliadine, glutenine e N totale della cariosside – F Correlazione tra gliadine, glutenine e N totale della cariosside – F. tenero Correlazione positiva tra: - glutine e gliadine; - glutine e glutenine

Effetto dell’azoto sulla qualità della granella Aumenta il contenuto di glutine; Incrementa contenuto gliadine e glutenine; Incrementa il rapporto gliadine/glutenine (effetto labile); Aumenta la stabilità dell’impasto; Aumenta la tenacità W (diminuzione di P/L: effetto debole).

Frumento (30) DOSI DI N PIU' FREQUENTEMENTE CONSIGLIATE DA VARI AUTORI IN BASE AI RISULTATI DESUNTI DALLA SPERIMENTAZIONE (Valori indicativi) GRANO TENERO GRANO DURO Nord Centro Sud Anni '50 50-90 40-80 30 - 50 Anni '60 100-120 40 -80 Anni '70-'80 100-130/150-200 7O-100/120-150 Vanno corretti tenendo conto della produttività della varietà in quell’ambiente, possibilità di dilavamento, eventuale dotazione del terreno, costi del fertilizzante e della distribuzione.

Frumento (31) c) FOSFORO Pur non asportandone grandi quantità, il frumento ha comunque bisogno di concimazione fosforica In rotazione con mais e medica Monosuccessione Carenze di P provocano accestimento e crescita ridotti. Eccessi nel terreno non provocano danni e concorrono ad arricchirne la dotazione. Dose: 70-100 kg ha-1

FOSFORO La presenza di P nel terreno è importante nelle prime settimane (massima concentrazione nei tessuti prima della levata); Effetti. aumenta lo sviluppo radicale; influenza positivamente la granigione; mitiga/equilibra l’azione dell’azoto (fa anticipare la maturazione); La maggiore quantità viene assorbita durante la levata; Concentrazione nella granella: 0,3-0,7% (molto bassa nella paglia: 0,05-0,1%); 78% del P è nella granella.

Disponibilità di P CARENZA: Minor accestimento; Minor accrescimento; Meno assorbito a basse temperature; Colorazione rossastra delle foglie (basipeta); Nessun problema da ECCESSO di P.

Frumento (32) d) Potassio Carenze di K peggiorano la qualità del prodotto. I nostri terreni ne sono normalmente ben provvisti, pertanto la concimazione potassica è necessaria solo nei suoli molto lisciviati. Comunque, gli eccessi non sono dannosi. Pertanto, se necessaria, la dose dovrebbe essere di 100-150 kg ha-1 di K2O (le asportazioni totali sono di circa 70-80 kg ha-1).

POTASSIO Viene asportato in grande quantità con la paglia (76%); Concentrazioni variabili nei tessuti (maggiore in quelli giovani): Granella: 0,4-0,5%; Paglia: 0,8-1,2%; Viene assorbito in maggior quantità durante la levata; L’assorbimento si completa poco dopo la fioritura; Funzione: irrobustisce i tessuti (NON EVITA L’ALLETTAMENTO, se non in terreni deficitarii); Fattore di qualità: importante per la traslocazione dei fotosintetati e per la funzionalità stomatica.

Disponibilità di K Viene trattenuto dal potere adsorbente del terreno; I terreni italiani sono normalmente ricchi di K; Se apportato, viene dato con la concimazione di base (pre-semina); Carenza: minore resistenza meccanica dei fusti (apici e margini fogliari rossastri);

ZOLFO Importante costituente degli a.a. solforati (glutatione; proteine di riserva: legami disolfuro) e di coenzimi (es. CoA, biotina, tiamina); Rare le carenze (comunemente apportato con concimi solfatici N e K); I fabbisogni del frumento sono contenuti: 15-25 kg/ha: Prelevamenti: 0,2-0,3 kg/q di granella; Il fabbisogno di S aumenta con quello di N; La carenza di S (< 15 kg/ha) influenza maggiormente la granella (piccole dimensioni) che lo sviluppo vegetativo; 40-50% di S viene asportato con la granella (molto viene rilocato dalla strutture vegetative durante il riempimento); Contribuisce a migliorare le proprietà reologiche delle farine e semole; Nelle proteine del glutine il rapporto N:S è di 15:1: Valori critici di N:S > di 17:1; Valori critici di S: < 1,2 g/kg di granella.

Disponibilità di S Migliora la resa (insieme all’N); Aumenta il numero di cariossidi per spiga; CARENZA: Minore fertilità delle spighette, aborti fiorali; Più bassi peso di 1000 semi e peso ettolitrico; Aumenta la resistenza degli impasti, riduce l’estensibilità dell’impasto (maggior rapporto glutenine HMW/LMW).

Frumento (33) e) Epoca di somministrazione E' essenziale che l'elemento sia disponibile nel momento in cui le piante ne hanno bisogno. P e K possono essere distribuiti interamente prima della semina o al momento della semina stessa. Per l'N, invece, bisogna tener conto della possibile lisciviazione ( carenza) o di eventuali eccessi. Gli effetti positivi del frazionamento sono più evidenti negli ambienti piovosi. Comunque è buona norma suddividere l'N per il 25-30% alla semina ed il resto alla ripresa vegetativa.

Frumento (34) Anche la concimazione di copertura può essere fatta in 1 o più soluzioni. A tal proposito è bene sapere l'effetto che avrebbe sulla resa e sue componenti la scelta del momento: I risultati quantitativamente migliori si hanno con distribuzione a fine accestimento grazie all'effetto positivo sul n° di spighe m-2 e di cariossidi/spiga. Somministrazioni durante la levata possono aumentare la sensibilità allo stress idrico (minor peso medio delle cariossidi). Distribuzioni tardive (a fine levata) sembrano fornire una migliore qualità del prodotto (% di proteine).

La varietà precoce risponde meno La precocità varietale condiziona la risposta all’apporto di N in fioritura - - - Courtot (tardiva) ___ Hardi (precoce) N in fioritura: Migliora il peso delle spighe; Aumenta il tenore di proteina nella cariosside. La varietà precoce risponde meno

L’impiego di concimi N a lento rilascio Obiettivi: Miglior sincronizzazione tra esigenze e disponibilità; Minori perdite per dilavamento. MOLTO COSTOSI semina germinazione accestimento levata foglia bandiera reste visibili spigatura fioritura maturazione Curva di assorbimento dei cereali autunno vernini Dinamica tecnica tradizionale Dinamica concimi con N stabilizzato

Concimi N a lento rilascio Uree condensate (crotonilidendiurea, isobutildendiurea, ureaformaldeide): liberano lentamente N, talora poco efficaci, il rilascio dipende dalla T° (> 20°C); Prodotti rivestiti (pellicola di S o membrane polimeriche): molto costosi, rilasciano lentamente anche P e K presenti in co-formulazione. Inibitori della nitrificazione (DMPP: 3,4 Dimetipirazolofosfato): es. Entec.

Frumento (35) Semina Essenziale che il seme sia esente da impurità (semi di altre specie o varietà), da malattie e che sia geneticamente garantito. Semente certificata: germinabilità > 85%, purezza meccanica > 98% purezza genetica: 100%: Seme pre-base prodotto dal costitutore 99.9%: Seme base prodotto su contratto dai coltivatori 99.7%: Seme di I° moltiplicazione " " " 99%: Seme di II° moltiplicazione " " " (è quello in genere utilizzato per la normale coltivazione)

Concia del seme: Trattamento del seme con prodotti anticrittogamici (in genere polverulenti), per prevenire malattie che si propagano con le cariossidi e/o che attacchino il seme o la plantula (Fusarium, carie, carbone, ecc). Le ditte sementiere spesso forniscono il seme già trattato. Di nuova introduzione è un fungicida batterico (CEDOMON a base di Pseudomonas chlororaphis) utilizzabile anche in Agricoltura biologica.

Frumento (36) Criteri di scelta della varietà Potenzialità produttiva e Stabilità derivanti da: Caratteristiche fisiologiche (efficienza fotosintetica, ecc) Resistenza a stress abiotici (freddo, aridità, ristagni, ecc) Resistenza all'allettamento (bassa statura) Resistenza alle malattie (ruggini, oidio, septoria, ecc) Precocità: specialmente negli ambienti meridionali una varietà precoce consente di evitare il fenomeno della stretta. Caratteristiche tecnologiche: Attitudine alla panificazione per il frumento tenero ed alla pastificazione per il frumento duro

Frumento (37) Recenti varietà di frumento tenero

Frumento (38) Descrizione delle varietà di frumento tenero

Frumento (38bis)

Frumento (39) Recenti varietà di frumento duro

Frumento (40) Scelta dell'epoca di semina Il momento della semina va scelto in funzione delle caratteristiche ambientali, tenendo conto: della temperatura: temperature basse allungano i tempi di germinazione (rischi per semi e plantule) ed il periodo necessario per raggiungere la fase di maggior resistenza al freddo (almeno 5-6 foglie vere, accestimento iniziato); dell'umidità del terreno: specialmente in suoli argillosi un'eccessiva umidità complica le operazioni e rende difficile la copertura del seme. Con la semina su sodo, anche un contenuto di acqua troppo basso è da evitare. In genere conviene attendere una buona pioggia ed aspettare che il terreno sia più o meno in tempera.

Frumento (41) In linea di massima: Al Nord si semina tra la seconda decade di ottobre e la prima di novembre. Man mano che la latitudine diminuisce, le semine si spostano verso metà-fine novembre. Al Sud semine in dicembre sono normali, ma si può arrivare anche a gennaio (Sicilia). Influenza sul grado di accestimento. Tener conto anche dell'altitudine (l'alta collina del sud equivale, grosso modo, alle pianure del centro-nord).

Frumento (42) Quantità di seme La quantità ottimale di spighe presenti alla raccolta è di 550-600 per il g. duro e 650-700 per il g. tenero. Supponendo che l'indice di accestimento sia 1.3 per il duro e 1.5 per il tenero, saranno necessarie: 600/1.3  700/1.5  460 piante m-2 per entrambi Per ottenere 460 piante effettive, se la germinabilità è (per esempio) del 90%, bisognerà seminare: 460/0.9  510 cariossidi m-2 Per tradurre in peso occorre moltiplicare per il peso medio delle cariossidi (per es. 38 mg) e rapportare a ha: 510*38 = 19380 mg m-2  0.02 kg m-2 *10.000 m2 = 2 q ha-1

Frumento (43) La quantità così ottenuta potrà ancora essere aumentata del 10-30% in caso di condizioni ambientali sfavorevoli: cattiva preparazione del terreno (troppo zolloso) temperature eccessivamente basse possibili attacchi di insetti o uccelli. L'accestimento conferisce alla coltura una tale elasticità da rendere minime le differenze di resa al variare della dose di seme. Produzioni inferiori si evidenziano solo con quantità di seme troppo basse. In caso di semine tardive, però, bisogna considerare che potrebbe diminuire il grado di accestimento.

Frumento (44) Modalità di semina A righe (o bine) con una distanza media tra le file di 15-20 cm Profondità di semina: 3-5 cm Profondità maggiori allungano il tempo di emergenza Profondità minori espongono i semi agli attacchi degli uccelli

Frumento (45) Controllo delle erbe infestanti Il frumento, grazie all’alta densità di piante, una volta raggiunto un buon grado di copertura, riesce a competere discretamente con le erbe infestanti. Però, se l’infestazione è precoce, quando la coltura è ancora rada, i danni possono essere notevoli (decurtazioni di resa fino al 20-30 %). Lotta agronomica e preventiva Semente selezionata. Varietà? Aumentare la densità di semina Periodicamente aumentare la profondità di lavorazione. Non eccedere con concime N Falsa semina (preparare il terreno, lasciare inerbire e poi eliminare le infestanti).

Frumento (46) Rotazioni Evitare la monosuccessione che, tra l’altro, determina una specializzazione dell’infestazione (prevalenza di graminacee) Preferibile l’avvicendamento con specie di famiglie diverse, specialmente se combinato con diserbo chimico. La migliore soluzione, specialmente in coltura biologica, è l’avvicendamento con colture che vengono sfalciate prima di andare a seme (erbai, ecc)

Frumento (47) Diserbo chimico Per la scelta del diserbante (principio attivo unico o miscela) occorre conoscere preventivamente il tipo di infestazione

Frumento (47 bis) Confronto tra parcelle di frumento trattate e non trattate con avenicida

Frumento (48) Raccolta L’epoca di raccolta dipende dalla precocità della coltura e dall’andamento climatico. In linea di massima: Sardegna, Sicilia, Puglia: fine maggio – inizi giugno Centro Italia e collina meridionale: 2° metà di giugno Nord Italia ed alta collina del Sud: fine giugno-inizio luglio La raccolta si può effettuare : in due tempi: mietitura (anche se la granella non ha raggiunto la maturazione piena e l'umidità è ancora al 18-22%) e trebbiatura in un secondo momento. in un’unica soluzione: mietitrebbiatura con umidità della granella = 15-18%

Frumento (49) La raccolta in due tempi si effettua con mietilegatrice, le piante vengono legate e riunite in covoni. L'essiccazione continua in attesa di effettuare la trebbiatura.

Frumento (50) Mietitrebbia

Frumento (51) Utilizzazione della granella Industria alimentare: g. tenero  panificazione g. duro  pastificazione Industria della fermentazione Reimpiego come semente Umidità commerciale della granella: 13% Il peso della granella alla raccolta va corretto rapportandolo alla umidità commerciale: con Pcor = Peso corretto, Pf = Peso fresco del campione, U%= umidità del campione, Urif= Umidità di riferimento =13%

Frumento (52) Utilizzazione dei residui Bruciatura (supposti vantaggi connessi con l'eliminazione di parassiti ed infestanti e con il mantenimento del rapporto C/N del terreno) Interramento (= sovescio parziale, apporto di S.O., ma dato che il rapporto C/N della paglia >35, occorre aggiungere N minerale in ragione dello 0.5-1% del peso) Raccolta e imballatura (lettiere per animali)

Frumento (53) Parametri qualitativi per la granella Presenza di impurità = max 10% (max 3% meccanica, 5% altri cereali, 5% semi spezzati, 6% pregerminati e, per il g.duro, max 4% di g.tenero). Peso ettolitrico: in media tenero = 78-80 kg hl-1, duro = 80-85 kg hl-1; minimo (AIMA): 73 per il tenero e 76 per il duro. Bilancia di Shopper Peso 1000 semi: in media 35-40 g per tenero e 40-45 g per il duro Bianconatura (presenza di aree farinose nell'endosperma del g.duro derivanti da squilibri idrici durante la maturazione): max 20% Bilancia di Shopper Tagliagrani

Frumento (54) Parametri qualitativi per la farina

Classificazione di farina e semola in base ai parametri qualitativi Frumento (55) Classificazione di farina e semola in base ai parametri qualitativi Farina (*) Per la produzione di biscotti l'indice farinografico non è importante Semola La qualità del glutine può essere valutata con il test di sedimentazione: si disperde la semola in soluzione di acido lattico, il glutine floccula e sedimenta. L'entità del sedimento dà una misura della qualità.

La modalità di ripartizione dell’N condiziona i parametri alveografici Frumento (56) La modalità di ripartizione dell’N condiziona i parametri alveografici W P/L % Il frazionamento della dose di N consente di ottenere farine di f. tenero più equilibrate.

Frumento in coltura biologica (57) Il Frumento è di gran lunga il cereale più interessante per l'agricoltura biologica. Dopo un leggero cedimento nel 2003, nel 2004 le superfici sono nuovamente aumentate. Con i problemi insorti con la nuova PAC, probabilmente questa tendenza si manterrà. La coltivazione biologica del Frumento presenta alcune difficoltà inerenti principalmente il controllo delle infestanti e la quantità di glutine che, dovendo dipendere dalla velocità di mineralizzazione dei fertilizzanti organici, non sempre è soddisfacente.

Prove con frumento duro (58) Notare il controllo delle infestanti realizzato (e non dovunque) con la sola strigliatura (leggerissima erpicatura) effettuata durante o a fine accestimento. Un aiuto può venire dalla rotazione con erbai.

Prove con frumento duro (59) Notare i valori del contenuto proteico piuttosto bassi in particolare al Sud e sul versante tirrenico. Meglio al Nord e sull'Adriatico. Dal punto di vista qualitativo la varietà migliore è la vecchia Cappelli

Prove con frumento tenero (60) Tranne AutonomiaB ed Abbondanza, che sono in commercio da oltre 35 anni, le altre varietà sono di costituzione abbastanza recente (una decina di anni) e alcune molto recenti (Nomade e Aubusson del 2003) .

Prove con frumento tenero (61) Notare le differenze di produzione tra le località a Nord e Foggia (rapporto 2:1). Le rese di Papiano (PG) sono risultate molto basse per un problema di carenza di N dovuto a scarsa mineralizzazione del fertilizzante organico.

Orzo (1) Tribù: HORDEAE Genere: HORDEUM Specie: VULGARE (derivata da H. spontaneum, distico) (1° ipotesi) H. vulgare distichum H. vulgare hexastichum H. vulgare tetrastichum (2° ipotesi) H. v. hexastichum aequale H. v. hexastichum inaequale 1 = spighetta mediana 2 = spighette laterali R = rachide F = facce P = profili A = spighette rudimentali

Orzo (2) Morfologia (differenze rispetto al frumento) FOGLIE = assenza di ligula e auricole molto sviluppate SPIGA: per ogni nodo vi sono 3 spighette uniflore (nel grano 1 poliflora). Se tutte le spighette sono fertili si ha la spiga polistica, se è fertile solo la centrale si ha la spiga distica. Le glume sono ridotte a formazioni lesiniformi, mentre le glumelle sono ben sviluppate ed aderiscono alla cariosside anche dopo la raccolta (cariossidi vestite). Quella inferiore (lemma), in genere, termina con una resta lunga e robusta. Esistono alcune varietà a cariosside nuda.

Orzo (3) Orzo distico Orzo esastico La spiga, inoltre, in genere è piegata da un lato per arcuamento del rachide e/o dell'ultimo internodo (caratter "nutans"), mentre nel grano è eretta. Orzo distico Orzo esastico L'impollinazione è autogama Peso 1000 semi: 45-55 g distici; 30-45 g polistici Peso ettolitrico: 65-75 kg hl-1 distici; 60-70 kg hl-1 polistici

Orzo (4) Ciclo biologico Rispetto al frumento: accestisce di più; la levata è più veloce e il periodo fioritura-maturazione è di 20-30 giorni. Nel complesso il ciclo è più breve (15-20 giorni in meno). Esigenze ed adattabilità Rispetto al frumento: resiste meglio alla salinità; produce meglio nei terreni poveri e sciolti; è meno soggetto al "mal del piede", ma più soggetto all'allettamento; è più sensibile alle basse temperature e resiste bene a quelle alte. La maggior parte delle varietà è a semina primaverile. resiste meglio alla siccità e sfugge alla "stretta" (ciclo breve).

Orzo (5) Tecnica colturale Lavorazione del terreno analoga a quella del frumento. Concimazione: per la maggiore sensibilità all'allettamento, bisogna fare attenzione alla concimazione azotata: varietà a taglia alta (> 100 cm)  max 60-80 kg ha-1 varietà a taglia bassa  max 100-120 kg ha-1 Anche la destinazione del prodotto è importante: alimentazione zootecnica (var. polistiche)  alto contenuto proteico  dosi massime malteria (var. distiche)  contenuto proteico minimo  dosi più basse e distribuzione precoce Per P e K si fa riferimento a quanto detto per il frumento.

Orzo (6) Scelta della varietà Varietà polistiche (per zootecnia): Perga, Adstrix, Ager: non recenti ma ancora abbastanza diffuse Gerbel, Robur, Barberousse, Bosquet: varietà straniere più recenti Varietà distiche (per malterie): Carina, Kaskade, Aura: meno recenti, adatte a semina autunnale (buona resistenza al freddo) Krona, Chery, Otis, Alexis, Tremois: recenti e produttive, hanno dato ottimi risultati in una prova condotta in vari areali meridionali.

Orzo (7) Prova triennale Varietà x Dosi di N in pianura e in collina Orzo distico - S.Angelo dei Lombardi (AV) 2 4 6 8 Alexis Chery Krona Otis Tremois Granella (t/ha ) Orzo distico - Torre Lama (SA) Orzo distico - S.Angelo dei Lombardi (AV) 2 4 6 8 N40 N80 Dose di Azoto (kg/ha ) Granella (t/ha Orzo distico - Torre Lama (SA)

Orzo (8) Epoca di semina E' sensibile alle basse temperature, quindi: Al Nord ed al Centro: di norma in primavera (marzo) Al Sud: generalmente in autunno, leggermente anticipata rispetto al frumento. La semina primaverile è solo un ripiego che difficilmente dà buoni risultati Quantità di seme In semina autunnale, data la maggiore capacità di accestire, bisogna ridurre il n° di cariossidi m-2 (300-350 che corrispondono a circa 120-150 kg ha-1) In semina primaverile, dato che l'accestimento è minimo, conviene aumentare la fittezza a 400-450 piante m-2 ( 180-200 kg ha-1)

Orzo (9) Diserbo e Raccolta Vale quanto detto per il frumento Destinazione del prodotto Orzi polistici  Uso zootecnico: la granella macinata entra nella composizione dei mangimi. E' anche usato come foraggio raccolta a maturazione cerosa ed insilamento (orzo-silo). Alto contenuto proteico. Orzi distici  produzione di malto per birreria: la granella viene fatta germinare e grazie alla carica enzimatica (α-amilasi) l'amido viene idrolizzato a maltosio. Da 100 kg di cariossidi si ottengono 76-80 kg di malto. Per 1 hl di birra occorrono circa 16-18 kg di malto. Il contenuto proteico deve essere il più basso possibile.

Orzo (10) cariossidi di orzo distico malto d'orzo con radichette e piumette (sottoprodotti)

Frumento (13 bis)

Frumento (19bis) A = Mat. Lattea B = Mat. Cerosa C = Mat. Fisiologica D D = Mat. Piena E E = Mat. di morte

Orzo (2 bis) Orzo esastico Orzo distico resta spighetta sterile glume lesiniformi

Misure SPAD Misuratore, in vivo, del contenuto di clorofilla totale nei tessuti vegetali, e indirettamente di N (maggiormente contenuto nella clorofilla); Determina la trasmittanza fogliare a 650 nm; Foglia rappresentativa (f. a bandiera); Fornisce una misura adimensionale compresa tra 0 e 70 (curve di taratura); Non sempre affidabile (varietà diverse, tendenza all’iper-accumulo di NO3, terreni ricchi di N…).

Da: dalton = unità di misura del peso molecolare usata nella Spettrometria di Massa kDa: kilodalton = 1*103 Da Le molecole sono molto piccole! Ci vogliono circa 6*1023 molecole di acqua per fare un grammo! Per pesare le molecole conviene usare il dalton (Da). 1 Da corrisponde alla dodicesima parte dell'atomo di carbonio (12C). In questa scala l'ossigeno (16O) pesa 15,9949 e l'idrogeno (1H) pesa 1,00782. L'acqua pesa quindi circa 18 (18,0104541).