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Gli stress abiotici comprendono una vasta gamma di fattori ambientali che possono compromettere la crescita, lo sviluppo e la produttività delle piante. Tali fattori possono agire direttamente o indirettamente, alterando processi fisiologici vitali come la fotosintesi, la respirazione e l’assorbimento di nutrienti. La loro classificazione si basa principalmente sulla natura del fattore ambientale che li genera.
Stress abiotici: l’Impatto delle alterazioni termiche sulle colture
La temperatura è uno dei principali fattori ambientali che possono influenzare il ciclo vitale delle piante. Ogni specie o varietà vegetale possiede un intervallo di temperatura ottimale entro cui può svilupparsi correttamente. La tolleranza agli sbalzi termici, tuttavia, varia non solo tra le diverse specie e cultivar, ma anche in base allo stadio di sviluppo e ai differenti organi della pianta. Ad esempio, le piante adulte mostrano una maggiore tolleranza alle basse temperature rispetto a quelle giovani; allo stesso modo, le foglie sopportano il freddo più efficacemente rispetto ai fiori, i frutti acerbi rispetto a quelli maturi e i rami lignificati rispetto ai giovani germogli.
In genere, le alte temperature causano danni più rapidi e devastanti rispetto alle basse, poiché provocano disidratazione, blocco della fotosintesi e morte cellulare in tempi brevi. Gli effetti più gravi si verificano quando il caldo intenso si combina con altri fattori ambientali sfavorevoli, come l’eccessiva esposizione solare, la carenza idrica o la presenza di venti caldi e secchi, che amplificano la perdita di acqua dalle piante.
Al contrario, quando le temperature scendono al di sotto del limite minimo tollerato, i danni diretti sono causati dalla formazione di cristalli di ghiaccio nei tessuti vegetali, che lacerano le membrane cellulari e provocano la fuoriuscita di liquidi e soluti negli spazi intercellulari. Danni indiretti possono verificarsi dopo esposizioni prolungate al freddo, determinando alterazioni fisiologiche come il blocco della fotosintesi, la demolizione delle proteine, l’accumulo di zuccheri e l’ossidazione dei composti fenolici. Questi processi compromettono progressivamente la vitalità delle piante, con sintomi di gravità variabile a seconda dell’intensità e della durata dello stress termico.
Stress da eccesso o carenza idrica
In agricoltura, l’acqua non è solo una risorsa vitale, ma anche una variabile complessa: gli stress idrici mettono alla prova la resistenza delle colture, compromettendone vitalità e resa. Questi stress derivano da uno squilibrio tra l’acqua disponibile nel suolo e il fabbisogno idrico delle piante. Possono verificarsi sia condizioni di eccesso che di carenza idrica, ognuna delle quali provoca sintomi variabili e richiede strategie di gestione differenti, influenzando distintamente anche la tolleranza da parte delle piante.
La carenza idrica è tra i principali ostacoli alla crescita delle colture, determinando una crescita stentata delle piante con conseguente riduzione della qualità e quantità della resa. La mancanza d’acqua è in grado di alterare le funzioni fisiologiche e metaboliche della pianta, causando sintomi reversibili, come l’appassimento temporaneo, o irreversibili, come nanismo, avvizzimento, cascola dei fiori, produzione di frutti piccoli o necrosi fogliari. Inoltre, nei casi più gravi può portare alla morte della pianta.
Dall’altro lato, l’eccesso d’acqua, spesso legato a un drenaggio insufficiente del terreno, satura i macropori del suolo e impedisce l’ossigenazione delle radici. Questo fenomeno, se protratto nel tempo, può provocare gravi danni alle piante. In linea generale, le piante mostrano inizialmente una vigoria stentata, uno stato di sofferenza generale visibile anche dalle foglie che assumono tonalità clorotiche. I frutti, soprattutto quelli di consistenza carnosa sono soggetti già dalle prime fasi a spaccature (cracking), che ne compromettono la commerciabilità. Se lo stress persiste, l’asfissia radicale può provocare il collasso dell’apparato radicale e la conseguente morte della pianta, oltre a favorire lo sviluppo di patogeni tellurici.
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Stress da scarsa o eccessiva esposizione solare
La luce, come l’acqua, è una risorsa fondamentale per la sopravvivenza delle piante. È grazie all’energia luminosa che avviene la fotosintesi clorofilliana, il processo attraverso cui le piante producono gli zuccheri necessari per la crescita e il mantenimento delle loro funzioni vitali. Tuttavia, una corretta esposizione alla luce è fondamentale: sia una carenza, che un eccesso possono compromettere la salute delle piante.
La mancanza totale o parziale di luce rallenta la formazione di clorofilla nelle piante, dando origine al fenomeno dell’eziolamento. In queste condizioni, le piante mostrano uno sviluppo eccessivo in altezza, con internodi allungati, tessuti molli e poco consistenti. Le foglie, spesso clorotiche e poco sviluppate, tendono a cadere precocemente, lasciando la pianta strutturalmente fragile e meno resistente.
Viceversa, un’esposizione eccessiva alla luce può causare danni simili a quelli provocati dagli eccessi termici. Questi due squilibri, spesso concomitanti, provocano danni che interessano soprattutto le giovani foglie e i frutti, particolarmente sensibili. Le foglie possono sviluppare macchie giallo-brunastre che possono evolvere in necrosi, mentre sui frutti si manifestano scottature che ne compromettono la qualità e il valore commerciale. La gravità di tali sintomi varia in base alla specie e alla varietà coltivata, rendendo indispensabile una gestione adeguata delle condizioni luminose per preservare la salute e la produttività delle piante.
Stress da squilibri nutrizionali e/o salinità
Il corretto equilibrio dei nutrienti nel terreno è alla base della salute e dello sviluppo ottimale delle colture. Ogni elemento nutritivo, svolge un ruolo specifico, partecipando ai processi metabolici, enzimatici e strutturali, essenziali per la vita delle piante. I nutrienti si dividono in macronutrienti, come azoto, fosforo e potassio, e micronutrienti, tra cui ferro, manganese, zinco e rame, a seconda della quantità necessaria per lo sviluppo delle colture. Tuttavia, tutti sono indispensabili per il metabolismo vegetale.
Non è solo la loro presenza nel terreno a fare la differenza, ma anche il rapporto tra i diversi elementi e l’efficienza con cui vengono assorbiti dalle radici, un processo influenzato da fattori come pH, ossigenazione, concentrazione ionica e interazioni tra elementi. Squilibri nutrizionali, come carenze o eccessi, possono generare antagonismi, rendendo alcuni elementi meno disponibili: ad esempio, un eccesso di calcio può ostacolare l’assorbimento del ferro, mentre alte concentrazioni di sodio possono interferire con l’assimilazione di potassio.
Oltre agli squilibri nutrizionali, anche la salinità del suolo rappresenta una sfida importante, soprattutto nelle aree aride o semi-aride. L’accumulo di sali nella soluzione circolante del terreno, spesso causato da concimazioni intense o errata gestione delle irrigazioni, aumenta la pressione osmotica, riducendo la capacità delle piante di assorbire acqua ed elementi nutritivi. Terreni salini e salino-sodici si caratterizzano per una conducibilità elettrica superiore a 4 mS/cm e un pH inferiore a 8,5, mentre i terreni alcalini presentano conducibilità inferiore a 4 mS/cm e pH superiore a 8,5. Quando la conducibilità supera i 4 mS/cm, la produttività delle colture può risultare compromessa, e si entra in una condizione nota come stress da salinità. In tal caso, si rende necessario effettuare degli interventi gestionali specifici per ridurre problemi di sodicità e salinizzazione dei suoli, rendendo talvolta necessario l’impiego di specie vegetali più tolleranti, capaci di adattarsi a condizioni pedologiche difficili.
Le complesse interazioni tra stress abiotici nelle colture
Al netto delle distinzioni che intercorrono tra i principali stress abiotici delle colture, è fondamentale considerare anche altre forme di stress che, sebbene meno evidenti, possono avere un impatto significativo sulla salute delle piante e sulla produttività agricola. Queste includono fattori come l’alterazione della composizione atmosferica e l’uso inadeguato dei fitofarmaci, che possono compromettere il benessere delle colture. Inoltre, raramente uno stress agisce da solo. Gli stress abiotici si presentano spesso in combinazioni complesse che possono potenziarsi a vicenda, rendendo più difficile la loro gestione e la protezione delle piante. Secondo Mittler (2006), possiamo distinguerli tra stress primari, secondari e terziari. Ad esempio, l’aumento delle temperature (stress primario) può causare un ulteriore stress idrico (secondario), aggravando la situazione. Talvolta si aggiunge anche un deficit nutrizionale, che può essere considerato uno stress terziario. Le interazioni tra questi stress, in particolare quando combinati con fattori biotici come le infezioni da patogeni, aumentano la complessità della gestione agronomica.
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A cura di: Donato Liberto
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