1.2 Piattaforma E-Shelter

Abbiamo verificato l’affidabilità e la stabilità del sistema di monitoraggio in campo appena completata l’installazione della strumentazione e della sensoristica. Infine, abbiamo stabilito il collegamento tra la centralina che gestisce i diversi sensori ambientali e un laptop grazie alla rete WiFi generata dal router dedicato montato a servizio della centralina su palo e quindi sui sensori collegati.

I dati sono archiviati secondo i propri parametri sull’apposita piattaforma raggiungibile al link: https://eshelter.dyrecta.com/

I valori relativi ai parametri misurati in campo vengono inviati ad intervalli regolari. Attraverso la piattaforma E-Shelter è possibile visualizzare i valori relativi a:

• Temperatura pt 1000 (temperatura al suolo), misurata in °C;
• Temperatura dell’aria, misurata in °C;
• Umidità dell’aria, misurata g/m³;
• Pressione dell’aria, misurata in Pa;
• Bagnatura fogliare, in %;
• Watermark (umidità al suolo), misurata in Hz;
• Raggi UV, misurati in µm^-2s^-1;
• Velocità vento, misurata in km/h;
• Direzione del vento;
• Impulsi;
• Precipitazioni, mm/h;
• Livello batteria, misurata in %;
• Voltaggio batteria, misurato in V.

Esempi dei dai raccolti:

II valori di umidità dell’aria variano in un intervallo compreso tra circa 46 e 50 g/m³, mentre la temperatura dell’aria varia da un valore minimo di 4.26 °C ad un massimo di 5.6 °C. Il sensore Watermark ha registrato valori di frequenza compresi tra 2874 e 2890 Hz.

A differenza dell’estratto precedente, in questo caso vengono registrati valori di umidità dell’aria più elevati, in un range compreso tra 47 e 75 g/m³ circa. In particolare, le osservazioni n. 149 e 150 riportano livelli di precipitazioni attorno ad 1 mm/h e la presenza di un nuovo impulso relativo al pluviometro. Questo impulso indica quindi un’interruzione del microcontrollore in relazione ad un evento di svuotamento del contenitore. Con riferimento alle stesse osservazioni, si riportano valori di bagnatura fogliare diversi da 0, pari rispettivamente a 2,384 e 3,787 %. Le stesse osservazioni riportano per il sensore Watermark valori di frequenza compresi tra 2976 e 2994 Hz.

Dimostrazione in campo

1.1 Sensoristica IoT E-Shelter

Abbiamo assemblato ed installato il sistema Smart Agriculture PRO Libelium sul sito di Conversano per il monitoraggio in tempo reale dei parametri di interesse. Al fine abbiamo montato:

• Centralina Smart Agriculture PRO;
• Stazione meteo e pluviometro;
• Sensore radiazione solare;
• Sensore umidità al suolo (Watermark);
• Sensore temperatura al suolo;
• Sensore bagnatura fogliare;
• Sensore temperatura, umidità, pressione atmosferica;
• Pannello solare esterno;
• Batteria esterna supplementare.

Alcuni sensori non consentono la misura diretta del parametro di interesse ma necessitano una conversione di misura. In particolare, il sensore Watermark che abbiamo collocato ad una profondità pari a circa 20 cm, consente la misura diretta della resistenza agli elettrodi. Il valore di resistenza è proporzionale alla tensione idrica del suolo, che riflette la pressione necessaria per estrarre l’acqua dal terreno e quindi la disponibilità di acqua per la pianta.

Anche il sensore pt 1000 di temperatura lavora nel terreno ad una profondità di circa 20 cm. Il sensore di tipo resistivo varia i propri valori – nelle più comuni applicazioni agricole la resistenza varia tra i 900 e 1200 Ω – in funzione di un range di temperature comprese tra -20 e 50 °C circa. Un’apposita libreria converte i valori di resistenza nei corrispondenti gradi Celsius.

Il sensore di bagnatura fogliare misura valori di tensione in uscita che sono inversamente proporzionali all’umidità condensata sul sensore. Pertanto, i valori in uscita corrispondono alla percentuale di condensa presente sul sensore.

Il sensore di radiazione ultravioletta UV restituisce la tensione proporzionale all’intensità della luce nel range ultravioletto dello spettro elettromagnetico. Questo valore viene trasformato in valore di irradianza, ossia potenza incidente per unità di superficie.

Il pluviometro è costituito da un contenitore che si chiude una volta riempito completamente di acqua per poi svuotarsi automaticamente. Attraverso una resistenza, viene attivata l’interruzione quando la quantità di pioggia provoca un evento di svuotamento del contenuto. Una struttura interna del sensore consente la memorizzazione del numero di interruzioni del pluviometro avvenute nelle ultime 24 ore. Ogni nuovo impulso viene quindi memorizzato attraverso un’apposita funzione che viene chiamata ogni volta che viene generata una nuova interruzione pluviometrica. In particolare, una funzione specifica calcola la quantità di precipitazioni in mm registrate nell’ultima ora restituendo come output questo valore.

Le fotografie mostrano le operazioni di installazione in campo.

Successivamente abbiamo montato un blocco aggiuntivo inclusivo sia della batteria collegata al pannello solare che del router WiFi per la trasmissione dei dati.

Introduzione

In generale, affinché si verifichi una malattia fungina è necessario che siano presenti tre fattori: (i) la presenza del patogeno, (ii) condizioni climatiche adatte e (iii) un tessuto ospite adatto. La presenza del patogeno è evitabile per le malattie con uno spettro d’ospite ristretto e per le quali le fonti primarie di inoculo si trovano negli alberi. I frutti mummificati sono un esempio tipico, poiché è facile evitarne la formazione raccogliendo l’intera produzione e, se presenti, possono essere rimossi durante la potatura e la formazione degli alberi. Tuttavia, questo avviene solo nei sistemi di coltivazione intensiva. L’inoculo di patogeni con uno spettro di ospiti più ampio non è altrettanto facile da evitare, ma è possibile ridurre i livelli di inoculo rimuovendo i potenziali ospiti nell’ambiente circostante. Le condizioni climatiche possono essere ottimizzate per prevenire il rischio di malattie. Su scala locale, l’ubicazione del frutteto è essenziale, ad esempio scegliendo un luogo con una buona circolazione dell’aria e un buon drenaggio. Su scala microclimatica, la distanza di impianto, il vigore degli alberi, la formazione e la potatura influenzano l’apertura della chioma e quindi il rischio di umidità. Inoltre, i sistemi di copertura riducono l’acqua sugli alberi. Il tessuto ospite adatto varia a seconda delle cultivar, ma nessuna cultivar è resistente a tutte le malattie. Nelle ciliegie gli alberi sono più suscettibili alle infezioni durante la fioritura e in prossimità della raccolta. Infatti, in prossimità della raccolta, il frutto diventa sempre più vulnerabile a causa dell’ammorbidimento del tessuto, che rende i nutrienti più facilmente disponibili per il patogeno.

Inoltre, nell’ultima parte dello sviluppo del frutto, con il rapido aumento delle dimensioni, la cuticola può rompersi. Le ferite e i tessuti indeboliti (ad esempio i frutti doppi o abortiti) mostrano una maggiore suscettibilità ai patogeni. Gli uccelli o gli insetti come le vespe possono trasportare le spore fungine nella ferita. Inoltre, i danni provocati da insetti e uccelli offrono aperture adatte anche a patogeni deboli. Sono disponibili in commercio reti per uccelli o altri strumenti per allontanarli. Le irrorazioni preventive o curative con fungicidi prima della raccolta sono un modo possibile per evitare o controllare le infezioni. Un programma tipico di irrorazione nel ciliegio dolce è: frequente durante il periodo della fioritura, meno durante lo stadio di frutto verde e di nuovo frequente prima della raccolta. Nel ciliegio acido, le irrorazioni sono più mirate alla protezione delle foglie e si usa spruzzare regolarmente per tutta la stagione.

È essenziale evitare i marciumi post-raccolta delle ciliegie acide e dolci a causa dell’elevato valore commerciale dei prodotti. La presenza del patogeno può essere costituita da infezioni latenti nel frutto o da inoculo fungino sulla superficie, introdotto prima o durante la manipolazione post-raccolta. La contaminazione da frutto a frutto è essenziale. La sanificazione delle macchine e l’uso di acqua clorata negli idro-frigoriferi e nelle selezionatrici riducono l’inoculo e il rischio di possibili contaminazioni. Si stanno studiando additivi alternativi al cloro. In post-raccolta, le condizioni climatiche possono essere controllate meglio che in campo. La temperatura è essenziale per controllare i patogeni fungini. Il raffreddamento immediato al momento della raccolta, la conservazione a freddo e una catena del freddo continua limitano lo sviluppo della maggior parte dei patogeni. Poiché le ciliegie dolci tollerano un elevato livello di CO₂, anche lo stoccaggio in atmosfera controllata o il confezionamento in atmosfera modificata con CO₂ elevata e O₂ basso limitano lo sviluppo dei funghi. Durante la conservazione, i tessuti dell’ospite diventano gradualmente più adatti alla crescita dei funghi. Inoltre, le ferite dovute alla manipolazione e alla degradazione dei tessuti aumentano la suscettibilità. I trattamenti post-raccolta possono includere anche fungicidi, che però non sono ammessi in tutti i Paesi.

Malattie della frutta

Marciume bruno

Il marciume bruno, la principale malattia delle ciliegie dolci e acide in tutto il mondo, è causato da quattro specie del genere Monilinia: Monilinia laxa Honey e Monilinia fructicola (G. Wint.) Honey, Monilinia fructigena Honey in Whetzel e Monilinia polystroma (G.C.M. Leeuwen) Kohn. Esistono differenze nella distribuzione geografica di queste specie. In generale, M. laxa è presente in tutto il mondo, mentre M. fructicola è essenziale in Nord America, Australia e Nuova Zelanda. Allo stesso tempo, M. fructigena è più comune in Europa e in Medio Oriente. M. polystroma sui frutti di ciliegio è stata segnalata solo in Polonia. Monilinia spp. è polifaga, ma il suo ospite principale sono le colture di frutta.

L’infezione di Monilinia spp. può causare gravi perdite ai frutti di ciliegio acido e dolce, soprattutto nelle stagioni con tempo molto umido durante la fioritura o immediatamente prima del raccolto. Le perdite sono associate principalmente alla peronospora della fioritura, che riduce l’allegagione e la resa potenziale, e al marciume bruno sui frutti in maturazione. M. laxa e M. fructicola causano principalmente la peronospora. M. laxa si adatta bene alle temperature relativamente basse della primavera, causando infezioni a temperature fino a 5°C con un breve periodo di umidità. Al contrario, M. fructicola mostra una maggiore aggressività e capacità di infezione a temperature comprese tra 20 e 25°C. I fiori sono infettati principalmente dai conidi (anamorfi), che possono essere diffusi dalla pioggia o dal vento. Quando le spore di M. laxa atterrano su tessuti sensibili, germinano in 2 ore in presenza di umidità e temperatura favorevoli. Tuttavia, per M. fructicola, la durata dell’umidità gioca un ruolo essenziale nel percorso di infezione. Senza acqua, l’infezione è quasi assente, anche in presenza di un grande inoculo, mentre con un periodo di bagnatura di 15 ore, oltre l’80% delle ciliegie è infettato dal patogeno. Il teleomorfo, raramente presente in M. laxa, svolge un ruolo significativo nel ciclo vitale di M. fructicola. Gli apoteci formati sui frutti mummificati caduti producono ascospore, un’ulteriore fonte primaria di inoculo. Le ascospore non sono ancora state trovate nei frutteti europei.

Le infezioni latenti sono un collegamento essenziale tra la peronospora e il marciume della frutta. Questa infezione deriva da conidi che hanno germinato ma hanno smesso di crescere, per riprendere solo quando i frutti sono maturi. L’incidenza delle infezioni latenti di M. fructicola su frutti immaturi di ciliegio dolce supera quella di Botrytis cinerea su ciliegio, e le infezioni hanno avuto luogo dopo 6-12 ore di bagnatura piuttosto che dopo 18-24 ore, quando si sviluppa il marciume attivo.

Tutte e quattro le Monilinia spp. possono causare il marciume bruno dei frutti e tutte sono presenti sugli stessi frutti, il che indica la loro presenza nel frutteto e la potenziale competizione nella colonizzazione dell’ospite. Le interazioni tra le specie possono verificarsi durante la formazione e la maturazione dei frutti. Nel caso delle ciliegie acide, le infezioni dei frutti sono più rare. Lo stadio fenologico ha un effetto significativo sulla suscettibilità dei frutti alle infezioni. Le ciliegie sono inizialmente resistenti all’infezione dei conidi di M. laxa prima che i frutti inizino ad assumere il colore rosso. I frutti infetti sono coperti da macchie putrefattive, dalle quali compaiono sporodochia (ife) con conidi. I conidi dispersi da insetti, pioggia e vento penetrano negli stomi, nelle lenticelle e nelle microfessure della buccia del frutto. La concentrazione di conidi influisce sulla comparsa delle lesioni sul ciliegio dolce, riducendo il tempo di incubazione da 5 a 2 giorni. Con il tempo, il frutto si mummifica e il micelio che cresce su queste mummie si aggrega gradualmente in pseudoscleroti, che sono una fonte di inoculo primario per le infezioni dei fiori nella stagione successiva. Allo stesso modo, il teleomorfo di M. fructigena e M. polystroma non svolge un ruolo significativo nel loro ciclo vitale.

L’incidenza della malattia nella fase di post-raccolta è legata a fattori quali il raffreddamento rapido, la corretta refrigerazione e l’imballaggio, poiché, più di altre drupacee, le ciliegie dolci sono caratterizzate da una breve vita post-raccolta (4-7 giorni nelle celle frigorifere convenzionali) e, in questa fase, sono molto suscettibili ai marciumi da Monilinia. In particolare, la presenza di fratture cuticolari o di lesioni minute simili è positivamente correlata alla comparsa di marciume bruno. La colonizzazione pre-raccolta si verifica dalla caduta dei petali alla raccolta, determinando infezioni latenti sui frutti di ciliegio in maturazione. Quando la resistenza dei frutti diminuisce, si verifica la crescita del patogeno, con conseguenti sintomi di marciume bruno.

Tradizionalmente, l’identificazione di Monilinia spp. si basava sulle caratteristiche morfologiche delle colture fungine coltivate su terreni nutritivi artificiali, come il colore, il margine e il tasso di crescita della colonia, la sporulazione e le dimensioni delle spore o il modello di crescita in provetta. Tuttavia, l’esistenza di isolati atipici all’interno delle specie e la necessità di individuare precocemente le infezioni quiescenti hanno reso necessario lo sviluppo di metodi molecolari più accurati e meno dispendiosi in termini di tempo per l’identificazione di Monilinia spp. Tali procedure diagnostiche comprendono un saggio di PCR multiplex e un saggio di PCR basato sulla presenza e sulle differenze di dimensione di un introne del gene del citocromo b.

Le pratiche culturali, come la rimozione dei frutti marci o delle mummie e la potatura dei rametti infetti, riducono i livelli di inoculo ma non eliminano la malattia. Il controllo degli insetti è essenziale per un’efficace gestione del marciume bruno e per i trattamenti fungicidi protettivi. I fungicidi disponibili per il controllo del marciume bruno appartengono ad almeno 12 classi chimiche diverse, ma i più efficaci appartengono alle classi dei triazoli, dei fenilpirrolici e delle anilinopirimidine che inibiscono la demetilazione (DMI). Il momento dell’applicazione del fungicida è critico per il controllo della peronospora, perché i fiori devono essere protetti prima che l’umidità prolungata e le temperature miti favoriscano l’infezione. Nel caso dei frutti, poiché la resistenza dell’ospite aumenta con la fase di indurimento dei noccioli e diminuisce circa tre settimane prima del raccolto, la fase critica è quella immediatamente precedente al raccolto. Tuttavia, si raccomanda l’applicazione di fungicidi alla caduta del nocciolo e prima della raccolta per le ciliegie dolci e acide, con un’ulteriore irrorazione a metà stagione per le ciliegie dolci. Per ridurre l’uso dei fungicidi sono stati sviluppati sistemi di analisi del rischio e di supporto alle decisioni. Parametri come la temperatura, le condizioni di umidità, il potenziale di inoculo, le infezioni latenti e le fasi fenologiche dei frutti, come la fioritura e la maturazione, possono fornire una previsione del rischio per una valutazione anticipata della gravità della malattia, aiutando a prendere decisioni relative al programma di irrorazione fungicida. Il controllo biologico del marciume bruno delle ciliegie è stato ottenuto con funghi epifiti come Aureobasidium pullulans ed Epicoccum purpurascens, ma non è ancora utilizzato a livello commerciale. La raccolta e la manipolazione dei frutti con attenzione per evitare lesioni, il raffreddamento tempestivo dei frutti dopo la raccolta mediante raffreddamento idroelettrico o ad aria forzata, l’uso di contenitori puliti per contenere i frutti e la raccolta tempestiva dei frutti aiutano a ridurre il marciume bruno post-raccolta. Per evitare la diffusione di spore di Monilinia nell’acqua di raffreddamento, è consuetudine aggiungere cloro o biossido di cloro; tuttavia, ciò può essere insufficiente a causa dell’instabilità del cloro nell’acqua contenente materia organica. L’aggiunta di acido peracetico nell’acqua di raffreddamento sembra essere una valida alternativa al cloro.

Malattie degli alberi

Marciume del colletto delle radici da Phytophthora

Diverse specie di Phytophthora causano questa malattia: P. cambivora, P. megasperma, P. drechsleri, P. cryptogea, P. cinnamoni, P. citricola, P. cactorum, P. citrophthora, P. syringae e altre specie non identificate con un’ampia gamma di ospiti. Un albero indebolito può diventare un “terreno” di coltura e varie specie di Phytophthora possono causare marciumi. L’allagamento prolungato del terreno è il principale fattore predisponente. Nei frutteti ben gestiti, la malattia è raramente riscontrata; ad esempio, in un’indagine condotta nell’Italia meridionale, Phytophthora spp. è stata isolata solo nel 3% dei campioni.

I sintomi sulla chioma delle piante infette sono generalmente aspecifici, come la scarsa crescita, la decolorazione, l’ingiallimento e la caduta delle foglie, il deperimento, l’appassimento e il collasso di germogli e impalcature. Anche i giovani alberi possono collassare e morire poco dopo la ripresa della crescita in primavera, spesso a seguito di un autunno/inverno eccessivamente umido. Gli alberi ben consolidati possono morire nel giro di settimane o mesi dopo diverse stagioni di crescita dai primi sintomi. Alla base delle piante colpite (colletto e chioma) si possono osservare sintomi più specifici, come la corteccia in decomposizione che diventa marrone, depressione e necrosi. La decolorazione può estendersi un po’ all’alburno, ma il patogeno non può colonizzare lo xilema. Le carie possono presentare fessurazioni della corteccia con o senza essudazione di gomma. Se si raschia la corteccia esterna, si nota un confine netto tra i tessuti infetti e quelli sani. I primi sintomi si manifestano nei settori della chioma al di sopra del tronco. I cancri possono avvolgere l’albero, causandone la morte; se il cancro si sviluppa oltre il 50% della circonferenza del tronco, la pianta deve essere sostituita. I cancri iniziano a crescere dal tessuto sotterraneo della chioma, estendendosi verticalmente lungo il tronco. A seguito dell’attacco all’apparato radicale, le radici nutrici sono poche e deperite, con decolorazione della corteccia da marrone scuro a nera, mentre lo stelo rimane inizialmente bianco. Il tessuto della corteccia delle radici più grandi mostra un decadimento simile a quello descritto per il tessuto del colletto, ma senza essudazione di gomma, e alla fine si dissolve nel terreno. Le piante indebolite da fattori ambientali sono più inclini al marciume radicale.

Sono stati stabiliti protocolli di identificazione molecolare. L’isolamento del patogeno può essere più difficile in estate, quando i sintomi sono più evidenti che in primavera e in autunno. Phytophthora spp. è un comune abitante del suolo, ma può anche penetrare nei frutteti attraverso particelle di terreno sulle radici, sugli strumenti di lavoro, sul vento o sull’acqua. I miceli producono sporangi tra due eventi di saturazione del suolo, quando il terreno ha un buon bilancio di ossigeno; le zoospore vengono rilasciate dagli sporangi quando il terreno diventa saturo. In generale, le temperature della primavera e dell’autunno sono favorevoli all’attacco. Il patogeno può sopravvivere nei tessuti vegetali, ma in condizioni ambientali avverse, a seconda della specie di Phytophthora, può sopravvivere sotto forma di oospore e clamidospore nel suolo o nei tessuti dell’ospite per diversi anni.

Le misure preventive si basano sulla gestione dell’acqua e sull’uso di portainnesti tolleranti. In primo luogo, è necessario evitare i terreni poco drenati o non livellati. Poiché le zoospore vengono rilasciate durante ogni irrigazione, ridurre al minimo la frequenza di saturazione del suolo (irrigazione dopo la richiesta) aiuta a prevenire l’infezione. Gli alberi devono essere irrigati in base alla richiesta di evapotraspirazione. La chioma e il tronco non devono mai essere bagnati dall’irrigazione e la piantagione su letti rialzati riduce il rischio di malattia. Sono state osservate maggiori perdite su Mahaleb rispetto al portainnesto Mazzard. Le marze sono più sensibili dei portainnesti e gli alberi devono essere piantati a una distanza adeguata dalla marza al terreno. Il controllo chimico è difficile. La fumigazione con Vapam® può essere una soluzione in vivaio, ma non in campo per l’impianto e il reimpianto. Dopo l’impianto, i fungicidi sistemici metalaxil e fosetil-alluminio hanno fornito, in alcuni casi, un certo livello di protezione.

Mosca europea del ciliegio – Rhagoletis cerasi

La mosca europea del ciliegio, Rhagoletis cerasi, appartiene alla famiglia dei Tephritidae (ordine dei Ditteri), che comprende un gran numero di fitofagi dannosi di frutta e verdura, di interesse globale o regionale anche presenti nella regione mediterranea, come la mosca mediterranea della frutta, Ceratitis capitata (Wiedemann), la mosca dell’olivo, Bactrocera oleae (Rossi), la mosca del pesco, Bactrocera zonata (Saunders), e la mosca della zucca etiope o minore, Dacus ciliatus Loew. A differenza della maggior parte delle specie tropicali e subtropicali della famiglia dei tefritidi, che sono multivoltine e note per un ampio spettro di ospiti, le specie di Rhagoletis sono univoltine e stenofaghe. Diverse specie sono presenti in Nord America, ma delle poche originarie dell’Europa, solo Rhagoletis cerasi è di grande importanza per la produzione di ciliegie. La sua attuale distribuzione geografica va dall’Asia occidentale (regioni del Caspio e del Caucaso, Asia Minore e Siberia occidentale) all’Europa occidentale (Portogallo), estendendosi dalla Norvegia e dalla Svezia a nord fino a Creta e alla Sicilia a sud.

Rhagoletis cerasi compie una generazione all’anno, o raramente una ogni due anni. In alcuni casi, alcune pupe possono emergere durante la stessa stagione, ma non sembrano riprodursi. In tarda primavera, gli adulti emergono dalle pupe che riposano nel terreno sotto la chioma dell’albero ospite. La comparsa degli adulti inizia 10-40 giorni dopo la fioritura del ciliegio e di solito è ben sincronizzata con la fase di crescita ed espansione dei frutti, che precede la maturazione. Il processo di emergenza può prolungarsi fino a 30-50 giorni (anche se il 60-80% degli adulti emerge entro 2 settimane), a seconda delle temperature locali, della topografia dell’azienda, dell’esposizione dei pendii, dell’umidità e della copertura del suolo.

Cancro batterico

La batteriosi è presente nelle aree di coltivazione delle drupacee di tutto il mondo e può essere riscontrata su tutte le drupacee e, negli ultimi anni, anche su mele e pere. Tuttavia, i danni maggiori sono causati nei frutteti e nei vivai di ciliegie e albicocche.

I sintomi della malattia si osservano su tutti gli organi fuori terra degli alberi, causando una forte riduzione della resa (fino al 75%) e talvolta portando alla morte gli alberi, soprattutto nei vivai e nei frutteti giovani. La comparsa dei sintomi è legata alle due fasi della malattia: quella invernale, che si manifesta sui tessuti legnosi, e quella estiva, presente sugli organi appena sviluppati nel periodo vegetativo. I sintomi caratteristici della malattia sul tronco principale e sui rami dei ciliegi comprendono un’infossatura e una carie di colore marrone scuro, spesso accompagnata da gommosi. I batteri svernano all’interno e sulle gemme infette, sui tessuti intorno alle tracce delle foglie cadute e ai margini delle necrosi e dei cancri, costituendo così la fonte di infezione primaria. In primavera, in condizioni favorevoli (cioè clima fresco e umido), i batteri si moltiplicano e vengono diffusi da vento, pioggia e insetti sui nuovi organi in via di sviluppo. Sulle foglie si osservano macchie necrotiche marroni di forma più o meno regolare, spesso circondate da un “alone” giallo ben visibile. Con lo sviluppo della malattia, il tessuto necrotico si sgretola e le foglie vengono perforate. Nel caso dell’infezione dei fiori, che si verifica soprattutto sulle varietà di ciliegie suscettibili dopo le gelate primaverili, si osservano prima appassimento e imbrunimento dei fiori in via di distensione, seguiti da annerimento e deperimento. I fiori morenti sono fonte di infezioni secondarie: i batteri possono diffondersi ai germogli e ai rami, provocando necrosi, deperimento e formazione di cancri. A volte si osservano importanti disorganizzazioni e necrosi dei tessuti sottocorticali. Sui frutticini e sui frutti si possono trovare macchie necrotiche nere e infossate, che talvolta coprono una parte significativa del frutto. In caso di infezione grave, questi frutti perdono il loro valore commerciale. Nello sviluppo della malattia, i fattori predisponenti includono i nematodi, il basso pH del suolo e il gelo.

Controllo

La strategia più efficace per proteggere i ciliegi dal cancro batterico è la prevenzione. Quando si piantano nuovi ciliegieti, oltre alla selezione delle varietà, è importante utilizzare materiale vivaistico sano. Questo materiale deve essere assolutamente esente dalla malattia. Nei frutteti, un’azione importante è la rimozione dei germogli infetti con abbondante legno asintomatico a piante asciutte e curando le ferite immediatamente dopo il taglio. In caso di grave infezione, è necessario rimuovere l’intero albero. La presenza di nematodi e il pH del terreno devono essere controllati, poiché entrambi predispongono il ciliegio al cancro batterico.

Per la protezione chimica contro la batteriosi, la riduzione dell’incidenza dei batteri sulla superficie delle piante viene effettuata utilizzando composti a base di rame. Questi hanno una buona attività batteriostatica e battericida, ma solo come tensioattivi. Nei prodotti commerciali sono presenti principalmente tre diverse sostanze attive: ossido di rame, ossicloruro di rame e idrossido di rame. In un programma di protezione delle ciliegie dolci e acide, si raccomandano tre periodi principali di irrorazione/trattamento con il rame: (i) il periodo di assenza di foglie per ridurre le popolazioni di patogeni sia sulla superficie dei cancri che emergono dalle gemme dormienti; (ii) il periodo di fioritura; e (iii) il periodo di caduta delle foglie per ridurre l’infezione delle cicatrici fogliari. Nel caso di varietà sensibili e in caso di clima umido e caldo che favorisce la diffusione del patogeno, è opportuno effettuare trattamenti aggiuntivi subito dopo la fioritura.

Con la manodopera del frutteto che diventa sempre più costosa e difficile da reperire nella maggior parte delle regioni di coltivazione del ciliegio, c’è un notevole interesse per una maggiore efficienza della manodopera e per la meccanizzazione delle operazioni del frutteto, dalla potatura (siepe) al diradamento delle colture, fino alla raccolta (raccoglitori con piattaforme meccanizzate semoventi o addirittura raccoglitori meccanici o robotizzati). I frutteti che si prestano a una maggiore meccanizzazione devono essere costituiti da alberi con chiome semplificate e strutturate in modo uniforme, idealmente come una parete continua di superficie fruttifera in cui i frutti sono facilmente accessibili ai raccoglitori o alle macchine raccoglitrici. Le architetture contemporanee delle chiome dei ciliegi, formate da pareti fruttifere continue relativamente strette (planari), richiedono in genere un sostegno dell’albero, come uno o più fili di traliccio, per mantenere la precisione dell’orientamento della chioma, l’efficienza dell’intercettazione della luce e l’uniformità dello sviluppo della superficie fruttifera nello stretto spazio assegnato alla chioma. L’obiettivo è facilitare il movimento unidirezionale degli operai (e/o delle macchine) parallelamente al filare di alberi e non intorno ai singoli alberi. Queste architetture devono essere sviluppate con densità più elevate, ma, a seconda del sistema di formazione, non richiedono necessariamente portainnesti con controllo del vigore. La precocità, tuttavia, è un tratto critico per spostare rapidamente la distribuzione delle risorse di crescita dal riempimento dello spazio assegnato alla chioma alla produzione di un pieno carico colturale, che aiuta a mantenere un vigore moderato che raggiunge un rapporto equilibrato tra foglie e frutti.

Quanto più stretta è la chioma planare, tanto più vicine possono essere le file di alberi, aumentando la densità e la resa potenziale per ettaro. Gli autori non hanno riscontrato una riduzione dell’intercettazione della luce per le chiome strette e planari del ciliegio dolce, con un rapporto altezza-fila di 1,25 rispetto a quelle con un’altezza-fila di 1,0. Le chiome verticali planari contribuiscono anche a facilitare l’uso di coperture a filari stretti per la protezione dalla pioggia o dalla grandine, riducendo al minimo l’accumulo di calore negativo grazie al profilo stretto della copertura. Allo stesso modo, tali tettoie possono facilitare l’uso di sistemi di reti a fila singola per l’esclusione di insetti (come il moscerino dei piccoli frutti, la Drosophila suzukii e altri moscerini della frutta) e uccelli.

Chiome planari a un solo leader

È possibile sviluppare architetture arboree planari a portamento singolo con portinnesti precoci semi-nanizzanti o nanizzanti per frutteti ad altissima densità (ad esempio, 2000-4800 alberi ha-1), come il sistema SSA (Super Slender Axe). Gli alberi sono piantati a circa 0,5 m di distanza l’uno dall’altro, il che consente un certo controllo della vigoria a causa della competizione delle radici per le risorse del suolo, e sono soggetti a una drastica potatura annuale per promuovere la fruttificazione principalmente sulle gemme non germoglianti alla base dei germogli della stagione precedente. Questo sistema è ideale per le cultivar che formano facilmente rami laterali, che non hanno un portamento troppo eretto e che sono molto produttive sulle gemme da frutto basali. La potatura delle radici può essere necessaria per mantenere il modesto vigore necessario per una fruttificazione equilibrata, poiché una crescita eccessiva in un sistema ad alta densità può portare all’ombreggiamento e a germogli troppo vigorosi che formano poche gemme da fiore basali. Questo tipo di allevamento può essere utilizzato anche per frutteti SSA ad altissima densità con traliccio a V, in cui gli alberi alternati sono piantati in direzioni opposte ad angoli di circa 60-70° per formare due piani inclinati su un traliccio a più fili per una maggiore intercettazione della luce per superficie del frutteto. La potatura per favorire la fruttificazione delle gemme a fiore basale è simile a quella dell’SSA verticale.

Il muro di fruttificazione francese (“Mur Fruitier”) si basa su un concetto simile per le mele sviluppato presso il Centre Technique Interprofessionel des Fruits et Légumes (CTIFL). L’architettura di base della chioma è quella di un albero a leader centrale piantato relativamente vicino (ad esempio, 1,5 m) con 3,5-4,0 m tra le file e 2,7-4,0 m di altezza dell’albero maturo. Come nel sistema SSA, nei primi 3 anni dovrebbero svilupparsi e distribuirsi lungo la chioma più rami laterali. Tuttavia, questi non vengono potati annualmente fino alle gemme basali, ma vengono lasciati formare degli speroni. A partire dalla terza foglia, gli alberi vengono potati meccanicamente (a siepe) a 40-50 cm dal fusto, in genere circa 3 settimane prima del raccolto, per favorire la penetrazione della luce nei siti di fruttificazione. Questo sistema è ottimale per le cultivar che sono molto produttive, ramificano facilmente e hanno un portamento da spargolo a cadente (rispetto a quello eretto). La siepe estiva viene integrata da una potatura manuale durante la dormienza, ogni anno o ogni due anni, a seconda della vigoria.

In alternativa, con portainnesti da semi-nanizzanti a semi-vigorosi, si possono sviluppare architetture planari a un solo capo lungo tralicci multi-filo come chiome orizzontali Espalier. Lo sviluppo di una struttura di germogli laterali più estesa e permanente lungo ciascun filo del traliccio richiede una maggiore vigoria rispetto alle chiome SSA e, di conseguenza, consente di piantare a densità da moderate a elevate, a seconda della vigoria del portinnesto e del sito. Le popolazioni fruttifere sono costituite principalmente da speroni su ogni ramo orizzontale, creando una chioma planare più stretta rispetto al sistema SSA o Mur Fruitier a maturità. Per intercettare una maggiore quantità di luce e aumentare la produttività del frutteto, gli alberi Espalier a portamento singolo possono essere utilizzati anche per sviluppare frutteti Espalier a traliccio a V, piantando gli alberi alternativamente in direzioni opposte ad angoli di circa 60-70° per formare due piani inclinati di rami orizzontali a sperone fruttifero.

Chiome planari a chioma multipla

Le architetture arboree a chioma multipla possono essere sviluppate con portainnesti precoci da vigorosi a nanizzanti per frutteti a moderata o alta densità. Come nel caso delle chiome tridimensionali, l’uso di più leader fornisce una strategia per la ripartizione proporzionale del vigore in più di un leader verticale, al fine di ottenere una crescita annuale moderata, una produttività equilibrata, una riduzione dei costi annuali di potatura e un uso più efficiente dei fotosintetati. Maggiore è il numero di leader, più la crescita vigorosa in verticale può essere “diffusa” tra i leader per mantenere una parete fruttifera planare di statura moderata. Sono possibili diverse architetture di chioma planare a più leader.

Il sistema Mur Fruitier descritto in precedenza per un singolo leader può essere sviluppato anche con più leader allineati all’interno della fila di alberi (ad esempio, bi-asse, tri-asse o una palmetta a quattro o sei leader, a seconda del vigore della marza/portinnesto/sito). La struttura della chioma UFO crea l’architettura più stretta, con fruttificazione principalmente sugli speroni, come nell’Espalier, ma con i capi fruttiferi orientati verticalmente anziché orizzontalmente. Le idee alla base di questa architettura, che è la più antica delle moderne chiome planari, comprendono: (i) l’utilizzo del naturale portamento fortemente acrotonico del ciliegio dolce; (ii) la decostruzione della chioma in unità fruttifere semplificate per facilitare la stima e la regolazione dei carichi colturali e dei rapporti LA/F; (iii) l’ottimizzazione della distribuzione uniforme della luce in tutta la chioma. L’architettura delle unità fruttifere erette a più capi derivanti da un cordone bilaterale si è successivamente evoluta in una versione a cordone singolo, ottenuta piantando l’albero con un angolo di 45° per iniziare a sviluppare i capi fruttiferi eretti al momento dell’impianto, anziché far crescere due capi-cordone durante il primo anno nel frutteto, in modo simile a un sistema di formazione Drapeau Marchand, ma con un cordone prevalentemente orizzontale e capi verticali anziché un cordone a 45° e capi ad angolo inverso. Il concetto di rinnovo selettivo annuale dei leader è stato adottato dal sistema KGB nel 2007 e, più recentemente, l’uso di alberi bi-assiali, come quelli sviluppati per il sistema di formazione a doppio leader verticale BiBaum® in Italia, è stato ora applicato alla formazione di ciliegi UFO in Nuova Zelanda per iniziare a sviluppare i leader fruttiferi eretti sui cordoni bilaterali durante l’anno di impianto. Come per gli alberi planari a leader singolo, l’architettura planare a leader multipli eretti può essere adottata per i frutteti UFO V- o Y-trellis per aumentare l’intercettazione della luce e le rese potenziali. Gli alberi UFO piantati in modo alternato, in modo che i cordoni interi e le loro punte riempiano un lato del traliccio e poi l’altro, diventano frutteti UFO V-trellis; gli alberi UFO piantati a metà fila con le punte alternate in orientamento su ciascun lato del traliccio diventano frutteti UFO Y-trellis. Questi ultimi si sviluppano meglio con portainnesti da semi-vigorosi a vigorosi, in modo che la vigoria sia sufficiente a riempire entrambi i lati del traliccio.

I già citati alberi a doppia leader verticale (bi-asse) possono essere utilizzati per sistemi di allevamento a piano verticale o a doppio piano. Quando i due leader sono orientati parallelamente all’interno del filare (di solito da nord a sud), possono essere formati come due chiome SSA con un numero di alberi dimezzato rispetto a quello necessario per gli SSA a leader singolo. Gli alberi SSA a doppia guida devono essere piantati su portainnesti un po’ più vigorosi rispetto a quelli degli alberi SSA a singola guida. Quando entrambi i leader sono orientati perpendicolarmente al filare (di solito da est a ovest), possono essere addestrati come un frutteto SSA a Y con un numero di alberi dimezzato rispetto a un SSA a V con un solo leader, oppure come alberi Espalier a Y che fruttificano principalmente sugli speroni dei rami orizzontali. Scelte formative simili possono essere fatte per sviluppare chiome verticali planari a più capi o a due piani usando alberi da vivaio a tre assi o, dirigendo all’impianto, quattro o più alberi capi, creando architetture di chiome strette a tridente, a candelabro o a palmetta.

Introduzione

Lo sviluppo più significativo nella produzione del ciliegio negli ultimi 20 anni è la disponibilità commerciale di portainnesti precoci e altamente produttivi che impartiscono una serie di livelli di controllo della vigoria. Questi hanno avuto un impatto sulla morfologia riproduttiva in termini di sviluppo temporale e posizionale delle gemme da fiore, nonché sulla fisiologia della chioma in termini di alterazione delle relazioni fonte-scarico e della fisiologia del germoglio-radice per quanto riguarda l’acquisizione di acqua e nutrienti. È stato riscontrato che il diametro dei vasi nell’unione d’innesto dei portainnesti nanizzanti tendeva a essere più piccolo rispetto ai portainnesti più vigorosi. Ciò suggerisce che la capacità di trasporto dell’acqua potrebbe essere limitante su base diurna e quindi gli alberi su portainnesti nanizzanti potrebbero essere soggetti a uno stress idrico giornaliero transitorio con potenziale riduzione della fotosintesi e dell’assorbimento di nutrienti, riducendo così la crescita, come è stato riportato nel pesco. In effetti, altri hanno riportato che il potenziale idrico del fusto a mezzogiorno e l’assimilazione del carbonio (C) in alberi di ciliegio dolce su portainnesti di diversa vigoria diminuivano proporzionalmente al livello di vigoria impartito. La riduzione della crescita dei germogli, dovuta al genotipo del portinnesto, allo stress idrico ambientale, alla carenza di azoto (N) e alle manipolazioni della chioma, come la piegatura degli arti, è spesso associata a una maggiore formazione di gemme da fiore. Di conseguenza, questi portinnesti relativamente recenti che controllano il vigore e inducono la precocità sono stati oggetto di un’attiva attività di ricerca per capire come utilizzare al meglio queste caratteristiche e sviluppare o adottare sistemi di formazione della chioma e pratiche di frutteto per ottimizzarne l’uso in nuovi sistemi di produzione intensiva.

Sebbene esistano ancora frutteti di ciliegio dolce a bassa densità che utilizzano portainnesti vigorosi, le inefficienze di tali frutteti stanno spingendo a livello mondiale verso l’impianto di frutteti a più alta densità e il controllo della vigoria degli alberi con portainnesti nanizzanti e/o sistemi di formazione. I grandi alberi non precoci ritardano il ritorno sugli investimenti, hanno una maturazione dei frutti meno uniforme e sono difficili da proteggere dagli stress biotici (insetti, malattie, uccelli) e abiotici (pioggia, grandine, gelo, radiazione solare). I produttori di tutto il mondo stanno adottando strutture arboree semplificate, più adatte alla meccanizzazione parziale delle attività lavorative (ad esempio, potatura e raccolta) o alberi più piccoli, più adatti a frutteti pedonali e a una gestione di precisione. Questi alberi hanno una struttura meno permanente e una maggiore enfasi sull’ottimizzazione del rapporto area fogliare/frutto (LA/F: Leaf Area/fruit ratio = rapporto fra Area Fogliare e frutto) e della resa per area, migliorando l’economia del frutteto, in particolare nei primi anni, e le strutture semplificate delle chiome facilitano meglio la manodopera manuale o la meccanizzazione parziale per compiti quali la regolazione del carico colturale (ad esempio, potatura e diradamento di gemme, speroni, fiori e frutti immaturi) e la raccolta.

Tuttavia, i frutteti ad alta densità presentano anche sfide uniche. Gli alberi più piccoli sono più suscettibili di esporre un’alta percentuale del raccolto all’aria più fredda durante le gelate primaverili. Le colture precoci richiedono uno sviluppo preciso della chioma per riempire lo spazio assegnato al frutteto in modo rapido ed efficiente. Una struttura degli alberi imprecisa durante i primi anni di impianto non solo può portare a rese iniziali inferiori o a coltivazioni eccessive, ma può anche essere difficile da correggere a causa della competizione per i fotoassimilati tra la crescita vegetativa precoce e i carichi colturali precoci. Quando le fonti di fotoassimilati (cioè LA e riserve di stoccaggio) sono insufficienti a rifornire i vari pozzi di assorbimento in competizione (cioè frutti, gemme, speroni, crescita dei germogli, legno e radici), la qualità dei frutti e il vigore vegetativo saranno inferiori a quelli ottimali. Per sviluppare le migliori pratiche di gestione ed evitare situazioni di questo tipo, la comprensione delle relazioni fonte-serbatoio nelle ciliegie su portainnesti precoci e spesso limitanti la vigoria è utile per implementare strategie che consentano di ottenere frutti di qualità e di mantenere un equilibrio e una distribuzione adeguati di C nell’albero.

Architetture di chioma e sistemi di allevamento

Prima della diffusa disponibilità di portainnesti precoci e a controllo della vigoria, sono stati rivisti i tradizionali sistemi di allevamento e produzione delle ciliegie dolci e amarene. Nei 20 anni successivi, i frutteti ad alta densità sono diventati più comuni, con molte idee innovative per la formazione e la gestione degli alberi. Una raccolta di linee guida per lo sviluppo e la gestione della chioma del ciliegio dolce per diversi sistemi di allevamento contemporanei è stata recentemente pubblicata online e come applicazione per tablet. Sebbene i sistemi di produzione delle ciliegie acide siano cambiati poco negli ultimi vent’anni, cominciano ad esserci innovazioni nell’adattamento di nuove tecnologie e architetture di alberi per la raccolta meccanica.

Come per tutti gli alberi da frutto, la resa e la qualità dei frutti sono direttamente correlate all’efficienza e alla distribuzione della luce. Una domanda comune tra i coltivatori di ciliegie è se i frutteti ad alta densità, che diventano produttivi prima dei tradizionali frutteti a bassa densità, rimarranno produttivi quanto i frutteti più tradizionali. La vita produttiva di questi frutteti, se si mantiene una buona salute degli alberi, potrebbe essere di 35 anni o più. Poiché ad oggi la maggior parte dei frutteti ad alta densità ha un’età inferiore ai 20 anni, la questione rimane aperta fino a quando questi frutteti non avranno raggiunto un’età simile. Tuttavia, la strategia di gestione degli alberi insita nella maggior parte dei sistemi di formazione ad alta densità fornisce una base logica per la probabilità che la produttività ottimale possa essere pari a quella dei frutteti tradizionali. Questa strategia consiste nella riduzione al minimo della struttura arborea permanente, abbinata al rinnovo regolare della struttura temporanea della chioma fruttifera. In questo modo, la distribuzione delle risorse per la crescita degli alberi si allontana dalla strategia precedente, che prevedeva la costruzione di un’ampia struttura di tronchi e impalcature che richiedeva molti anni per essere realizzata e che si traduceva in un manto di LA ben esposto e di superficie fruttifera che si sovrapponeva a una struttura interna più ombreggiata, con una minore produttività e qualità dei frutti. Le moderne strategie di allevamento ad alta densità indirizzano invece le risorse di crescita verso il mantenimento di una superficie fruttifera e di LA giovane e ben esposta proporzionalmente maggiore, raggiungendo spesso un potenziale produttivo ottimale entro 3-5 anni dall’impianto. Ciò si ottiene, in parte, aumentando il numero di alberi per ettaro in concomitanza con la diminuzione della struttura arborea permanente e del volume della chioma. La chiave per una produttività sostenuta dopo aver raggiunto i primi rendimenti ottimali è un piano di gestione per rimuovere periodicamente la parte più vecchia della chioma e promuoverne il rinnovamento. Il ciclo periodico di nuova crescita di moderata vigoria sostituisce la struttura fruttifera invecchiata, che sarebbe sempre più ombreggiata e di minore produttività. In questo modo si mantiene una chioma fruttifera relativamente giovane e ben esposta, che dovrebbe sostenere le rese e la qualità dei frutti fino a quando si possono generare nuovi germogli, plausibilmente per molti decenni. Le modalità di riciclo e rinnovamento possono variare a seconda del sistema di formazione e costituiscono un’area di ricerca fisiologica attiva.

Sistemi multidimensionali e autoportanti

Le architetture tradizionali delle chiome di ciliegio sono tridimensionali e in genere creano alberi autoportanti che “stanno in piedi da soli” come chiome simmetriche di una certa profondità che vengono raccolte da raccoglitori che si muovono lungo il perimetro dell’albero, di solito con scale alte per accedere alle regioni superiori della chioma. Queste architetture possono essere adattate a densità più elevate, di solito riducendo l’altezza dell’albero e il volume della chioma, soprattutto se coltivate su portinnesti a vigore controllato.

Chiome a leader singolo

A densità moderate su portainnesti che conferiscono livelli moderati di vigore, le architetture a chioma singola a leader centrale possono essere mantenute come alberi indipendenti. In alternativa, ad alte densità su portainnesti semi-nanizzanti o nanizzanti, gli alberi con un solo capo possono essere mantenuti come chiome alte, strette e coniche o adattati a pareti fruttifere quasi continue centrate sul singolo capo. Esempi di questi sistemi di formazione della chioma sono le variazioni dell’architettura tradizionale a fuso (conico o piramidale) e il TSA. Il sistema Solaxe, sviluppato originariamente per le mele, è stato adottato nelle ciliegie dolci per gli alberi su portainnesti più vigorosi, poiché i suoi principi di piegatura degli arti e fruttificazione principalmente sugli speroni dei lunghi germogli pendenti migliorano la precocità e la produttività. Tuttavia, queste caratteristiche rendono il Solaxe generalmente inadatto alle ciliegie su portinnesti nanizzanti o semi-nanizzanti, a causa dei rapporti LA/F ridotti che possono portare a un sovraccarico e a frutti di piccole dimensioni. Il concetto di estinzione degli speroni, ovvero la rimozione permanente di un certo numero di speroni per ridurre il carico colturale (ma anche l’eliminazione di alcuni LA degli speroni), è stato sviluppato per affrontare queste sfide, anche se non si è rivelato molto efficace. Allo stesso modo, il sistema TSA è stato derivato dall’alto fusto del melo, con differenze che includono l’inizio con un albero da vivaio a frusta (piuttosto che con un albero ben protetto) e la direzione annuale di dormienza dei germogli laterali di un anno per promuovere la ramificazione laterale e la rimozione preventiva della futura sezione di sperone denso che si forma sotto la giunzione di crescita annuale. Quest’ultima tecnica è simile all’estinzione degli speroni, in quanto gli speroni vengono rimossi in modo permanente, ma a differenza dell’estinzione, la riduzione della densità dei siti di fruttificazione è accompagnata da un aumento di LA da parte dei nuovi germogli che crescono in primavera dopo la potatura.

Chiome a più leader

Le chiome a più leader sono generalmente adatte ad alberi su portainnesti di vigoria da moderata a elevata e a spaziature più ampie, creando frutteti di densità moderata (cioè 1000-1250 alberi ha-1). Maggiore è il numero di leader, più la crescita eretta tipicamente vigorosa del ciliegio dolce può essere “diluita” o distribuita tra i leader per mantenere una statura moderata dell’albero. Pertanto, le architetture a chioma multipla, come il vaso aperto o il calice (“Gobelet” in Francia), sono da tempo tecniche tradizionali per la coltivazione del ciliegio dolce. Nel corso degli anni sono state sviluppate varianti per regioni specifiche, come lo Steep Leader nello Stato di Washington e lo Spanish Bush in Spagna, nonché l’Aussie Bush e il KGB in Australia. I contributi innovativi della Steep Leader includono l’ibridazione di elementi di chioma a vaso aperto e a fuso: i leader multipli contribuiscono a diluire il vigore, ma sono coltivati più verticalmente e strettamente (“ripidi”) tra loro, e le impalcature e i rami laterali si sviluppano solo verso l’esterno dei leader stretti, in una forma parzialmente conica per una migliore distribuzione della luce dall’alto verso il basso e con una stretta metà aperta tra le impalcature. In questo modo si mantiene una maggiore produttività nella chioma Steep Leader rispetto a un albero tradizionale a vaso aperto o a calice.

I contributi innovativi del KGB comprendono regole di formazione e potatura annuale molto semplici, con l’obiettivo di formare 20-25 leader eretti nei primi 2-3 anni di sviluppo. Questo non solo diluisce la vigoria in modo molto efficace, ma offre anche l’opportunità di mantenere i portamento eretto con vigoria più uniforme come maggioranza per la fruttificazione e di rimuovere quelli troppo vigorosi (meno fruttiferi) e più deboli (di scarsa qualità dei frutti) durante lo sviluppo. Inoltre, i numerosi capi a frutto di moderata vigoria possono essere momentaneamente abbattuti per raccogliere facilmente il raccolto interamente da terra, creando un frutteto veramente pedonale. Infine, gli uno o due capi eretti più grandi vengono rimossi ogni anno, rinnovando così le unità di fruttificazione per mantenere una popolazione di speroni relativamente giovane nella chioma, che si traduce in frutti grandi e di qualità uniforme quando il rapporto LA/F è adeguato. Poiché la fruttificazione dei leader KGB avviene preferibilmente sugli speroni, può essere necessario un certo diradamento dei frutti o l’estinzione degli speroni nelle cultivar altamente produttive. Le cultivar con abitudini di crescita erette e che non producono facilmente germogli laterali (ad esempio, “Lapins”) sono le migliori per lo sviluppo di chiome KGB. Alcuni portainnesti, come la serie ‘GiSelA’, che tendono a promuovere una maggiore ramificazione laterale, possono rendere più problematico il mantenimento di strette chiome erette nelle chiome KGB. In siti meno vigorosi e/o su portainnesti che limitano la vigoria, si dovrebbe sviluppare un numero minore di capolini eretti, proporzionale al livello di controllo della vigoria indotto dal portainnesto. I fattori che riducono la vigoria aumentano anche la difficoltà di rinnovo annuale del portamento eretto più grande dopo che gli alberi hanno raggiunto la piena produzione, a causa della competizione con il carico colturale a maturità.

Per decenni, le cultivar di ciliegio sono state selezionate per acclimatarsi alle condizioni e ai microclimi locali. Il cambiamento climatico globale degli ultimi decenni ha comportato una serie di cambiamenti nel microclima, che devono essere adattati per una coltivazione di successo del ciliegio. Ciò include non solo estati più calde e secche, ma anche inverni più caldi. Ad esempio, negli ultimi 75 anni nel Michigan, negli Stati Uniti, la data di sviluppo della punta verde dei boccioli, dopo la transizione dall’endodormienza all’ecodormienza, si è notevolmente anticipata, con una media di dieci giorni nel 2010 rispetto al 1935 e prima. Ciò ha conseguenze significative sulla probabilità che le gelate primaverili danneggino le gemme o i fiori aperti. Nello stesso periodo, il numero di gelate che si sono verificate allo stadio di gemma verde o dopo è quasi raddoppiato ed è diventato più estremo, con meno di dieci in qualsiasi stagione prima del 1940, ma ben 15 stagioni con più di dieci dal 1940 e ben 15-20 gelate per stagione verificatesi sette volte in quel periodo.

La radiazione solare globale e le temperature estreme non sono gli unici cambiamenti climatici che possono influenzare in modo critico la produzione di ciliegie, e non sempre sono negativi. Una fioritura più precoce porta in genere a una maturazione più precoce, che può spostare la produzione verso un rendimento di valore più elevato nei mercati tradizionalmente precoci o un rendimento di valore più basso (quando i picchi di offerta sono ancora elevati) nei mercati tradizionalmente tardivi.

Raffreddamento per evaporazione

Il raffreddamento per evaporazione si verifica in tutti i frutteti con un’adeguata umidità del suolo durante le giornate calde. La fisica di base utilizza il trasferimento esotermico di energia che avviene quando l’acqua liquida evapora e raffredda la superficie di evaporazione. Il raffreddamento delle foglie attraverso la perdita di acqua per evapotraspirazione attraverso gli stomi, in concomitanza con lo scambio gassoso fotosintetico, è segno che la pianta di ciliegio è in buone condizioni. Questo raffreddamento naturale può essere incrementato da applicazioni di acqua sopra o sotto l’albero con microirrigatori. La microirrigazione sotto gli alberi non ha un potenziale di raffreddamento evaporativo significativo, ma può comunque influenzare il microclima del frutteto.

Accumulo di calore

L’intrappolamento del calore dalla radiazione solare giornaliera per aumentare i gradi di crescita e anticipare la fioritura del ciliegio e la crescita dei germogli, delle foglie e dei frutti è solitamente realizzato con coperture del frutteto. Questa soluzione può essere particolarmente interessante dal punto di vista economico per le zone a maturazione precoce (cioè più calde) o per prolungare le offerte precoci nei mercati aziendali o locali. Le prove di copertura dei ciliegi per anticipare lo sviluppo dei frutti sono iniziate nel 2002 a Klein-Altendorf/Bonn, con successivi studi simili in Norvegia, Cile e Stati Uniti. La fioritura sotto le coperture chiuse dei frutteti è stata anticipata di 16-18 giorni, e seguita da una raccolta anticipata di 12-19 giorni, a seconda della cultivar.

Protezione da pioggia, grandine e vento

L’obiettivo più comune di modifica del microclima per i frutteti di ciliegie è l’uso di coperture per frutteti durante il III stadio di sviluppo dei frutti per ridurre il cracking da pioggia. Se le coperture vengono utilizzate solo per la protezione dal cracking, i teli vengono approntati circa 4-6 settimane prima del raccolto. In questo modo è possibile effettuare il raccolto nel frutteto anche in caso di pioggia. La protezione dalla pioggia ha anche implicazioni sulla riduzione dell’incidenza delle malattie, sull’efficacia più prolungata di alcuni insetticidi e sul miglioramento del potenziale della produzione biologica di ciliegie.

Coperture del frutteto e tipi di copertura

I benefici e i limiti delle coperture per frutteti che modificano il microclima variano a seconda del tipo di copertura. Pertanto, a fronte di un significativo costo di produzione, è necessario considerare il valore di mercato previsto dei benefici da ottenere quando si decide di progettare un nuovo frutteto o di adeguare un frutteto esistente con le coperture. Allo stesso modo, per ottimizzare l’uso dei sistemi di copertura dei frutteti si deve considerare l’impatto sul microclima e sulla biologia delle piante.

I sistemi di copertura per le ciliegie dolci variano da teli o reti di plastica relativamente economici, temporaneamente agganciati a strutture di sostegno a pali e fili (o a pali e cavi), a strutture in acciaio coperte di plastica di piccole (singole file) o grandi dimensioni (tunnel alti) a strutture troppo costose simili a serre o serre di plastica che possono manipolare con maggiore precisione diversi fattori ambientali per una potenziale produzione fuori stagione.

Cracking e shelf-life dei frutti

Per prevenire il cracking dei frutti di ciliegio è necessario gestire le coperture del frutteto in modo da escludere i frutti dal contatto delle precipitazioni, evitare la saturazione della zona radicale e fornire acqua adeguata e costante per la crescita, preferibilmente con irrigazione a goccia. Tale gestione può portare a riduzioni impressionanti del cracking, da due a una cifra. Tuttavia, le prove su frutteti coperti condotte in vari Paesi hanno dimostrato che le fessurazioni possono ancora verificarsi sotto le coperture dei frutteti quando l’acqua penetra attraverso il terreno, ad esempio quando le coperture dei filari di pali e cavi disperdono l’acqua nel corridoio tra le file di alberi o quando i tunnel alti non hanno grondaie, o i canali o i sistemi di drenaggio del terreno del frutteto non riescono a rimuovere l’umidità abbastanza velocemente e si verifica uno sversamento. In alcune situazioni è persino possibile che i frutti coperti abbiano un’incidenza maggiore di fessurazioni rispetto a quelli scoperti, cosa attribuita a una maggiore frequenza di condensa sui frutti coperti.

Insetti benefici

L’eccessivo calore durante la fioritura sotto le coperture è già stato discusso per quanto riguarda gli effetti sullo sviluppo degli organi floreali e sulla pratica longevità del periodo di impollinazione. Se le coperture creano condizioni di caldo e umidità durante la fioritura, i grani di polline possono attaccarsi tra loro, rendendo meno efficace la raccolta e il trasporto da parte degli insetti. Le condizioni di aridità sotto le coperture possono ridurre la produzione di nettare floreale e rendere i fiori meno attraenti per gli impollinatori. Poiché le api mellifere (Apis mellifera) utilizzano la luce UV e UV polarizzata per orientarsi nell’alveare e nelle loro fonti di cibo (i fiori), l’alterazione dello spettro luminoso da parte delle coperture in plastica può disorientare il comportamento delle api bottinatrici. Questo può essere un problema maggiore nei sistemi di frutteti completamente coperti, come i tunnel alti, che nelle strategie di copertura a file con spazi significativi che danno accesso al cielo aperto tra le coperture.

Insetti e altri artropodi infestanti

Storicamente, gli insetti predominanti del ciliegio sono stati la mosca delle ciliegie europea (Rhagoletis cerasi) o americana (Rhagoletis cingulata) e, più recentemente, il moscerino dei piccoli frutti (Drosophila suzukii). Questi parassiti prosperano sotto le coperture dei frutteti, sebbene le strutture di copertura possano anche supportare fitte reti di esclusione della mosca delle ciliegie (con maglie di 0,9 × 0,9 mm) per ridurre le infestazioni. Queste reti hanno l’ulteriore vantaggio di proteggere dai danni causati dagli uccelli, anche se la densità delle maglie rappresenta una sfida nella gestione del calore eccessivo. L’infestazione secondaria dovuta alle larve già presenti nel terreno può essere parzialmente controllata o ridotta con l’irrigazione a goccia nel filare degli alberi e lasciando i viali non irrigati. Questa soluzione è risultata efficace quanto i formulati chimici non possono essere uno strumento di gestione essenziale nella produzione biologica. La pacciamatura contro le erbe infestanti lungo il filare degli alberi può ulteriormente escludere le larve della mosca della ciliegia (e di altre specie) dalla striscia di terreno umido.

Varietà, portainnesti e sistemi di formazione per frutteti coperti

La scelta delle cultivar per la produzione sotto copertura del frutteto dipende più dalle richieste del mercato che da qualsiasi caratteristica specifica del frutto. Le coperture possono offrire l’opportunità di produrre frutti commerciabili da cultivar non tipicamente coltivate in una particolare regione, se la copertura riduce al minimo un fattore critico limitante, come la possibilità di coltivare cultivar con un’elevata suscettibilità alla fessurazione da pioggia in climi piovosi (sebbene sia stato osservato che alcune cultivar, come Brooks, si fessurino anche in assenza di contatto diretto con l’acqua piovana), o di coltivare cultivar a fioritura estremamente precoce in una regione con frequenti gelate primaverili. Poiché il clima più secco nei tunnel può aumentare la suscettibilità all’oidio, sarebbero auspicabili cultivar con resistenza genetica all’oidio.

I ciliegeti ben gestiti sotto le coperture dovrebbero migliorare la salute e il vigore degli alberi e il tasso di mineralizzazione dell’azoto nel suolo e la sua disponibilità in primavera, l’uso di portainnesti da vigorosi a semi-vigorosi come GiSelA 6, GiSelA 12, Krymsk 5, Colt, CAB6P, Mazzard e Mahaleb può dare origine ad alberi giganti che diventano difficili da contenere sotto le coperture. Tranne che su terreni poveri, gli alberi sui portinnesti nanizzanti o semi-nanizzanti GiSelA 3 e GiSelA 5 si sono rivelati più adatti a sviluppare alberi di piccola statura (più adatti in ambienti dell’Italia Centrale in sù). A differenza della situazione equivalente per il melo con il portainnesto Malling 9, questi portainnesti di ciliegio non hanno generalmente bisogno di sostegno, a meno che il sistema di allevamento non lo richieda. Inoltre, questi portainnesti precoci

forniscono rese precoci per un più rapido ritorno dell’investimento. Pertanto, piantare un nuovo frutteto sotto un sistema di copertura consolidato, piuttosto che costruire il sistema di copertura su un frutteto una volta che questo ha iniziato a fruttificare, si tradurrà in una crescita migliore, nello sviluppo di un maggior numero di legno fruttifero in anticipo e, quindi, in una produzione più elevata in anticipo. Nei casi in cui i terreni o il clima non sono adatti a portainnesti nanizzanti o semi-nanizzanti, i portainnesti semi-vigorosi possono essere combinati con sistemi di allevamento a guida multipla e tecniche orticole che inducono la precocità (come la legatura delle branche e rami e gli stress idrici) per ridurre la vigoria e accelerare la fruttificazione. Se gli alberi in copertura diventano troppo vigorosi, ulteriori strategie per ridurre al minimo la vigoria includono l’uso di inibitori della crescita, come il paclobutrazol o il calcio proesadione, ove consentito, o la potatura delle radici, questi ultimi classificati ormoni non sono consentiti in Italia.

La progettazione tipica del frutteto dipende dal tipo di sistema di copertura. Tuttavia, tutti i metodi devono essere il più possibile efficienti dal punto di vista dello spazio per ottimizzare la resa e il rendimento dell’investimento: i frutteti che utilizzano coperture a pali e cavi devono corrispondere alla larghezza della copertura e della chioma degli alberi. La distanza tra le file di alberi per i sistemi che coprono più file deve tenere conto della distanza tra le gambe del tunnel o i pali di sostegno della serra, dell’accesso alle attrezzature e dell’uniformità della copertura dei getti e della distribuzione della luce. I progetti standard di impianto in tunnel alto prevedono due filari di alberi con una corsia centrale per il trattore o un doppio filare di alberi in due terzi del tunnel con la corsia per il trattore su un lato. In termini di chiome tridimensionali, gli alberi a fusto singolo tendono ad avere una migliore distribuzione della luce e una maggiore efficienza spaziale rispetto agli alberi a fusto multiplo. Con la crescente adozione da parte dei coltivatori di portainnesti nanizzanti e di siepi meccaniche, tre file strette di alberi ad alto fusto sono sempre più comuni.

Oggi sono disponibili centinaia di cultivar di ciliegio dolce per i coltivatori. Si è conservata un’ampia varietà di varietà autoctone e molte sono state utilizzate per la produzione a livello locale o, più recentemente, nei moderni programmi di selezione.

Sebbene il numero di cultivar di ciliegio dolce disponibili a livello commerciale sia aumentato in modo significativo negli ultimi decenni, è da notare che in molti Paesi un’ampia percentuale della produzione si basa ancora su un numero ridotto di cultivar. Alcune di queste sono selezioni molto vecchie, come “Bing” o “Burlat”, o addirittura vecchie cultivar di origine sconosciuta, come “0900 Ziraat” in Turchia.

Allevamento del ciliegio dolce

Il miglioramento genetico del ciliegio dolce basato sulla selezione controllata è relativamente recente rispetto ad altre specie frutticole. Oltre alla minore redditività economica rispetto a specie come il melo o il pesco, occorre tenere conto anche di altre caratteristiche biologiche: (i) un sistema di autoincompatibilità gametofitica; (ii) una forte dipendenza dell’allegagione dalle condizioni climatiche durante la fioritura; (iii) l’elevata vigoria e la mancanza di precocità della maggior parte delle cultivar di ciliegio dolce; (iv) fino a poco tempo fa, la mancanza di portainnesti nanizzanti che consentissero una produzione intensiva di frutteti; e (v) altri problemi agronomici specifici, come i danni ai frutti causati dagli uccelli e le spaccature indotte dalla pioggia.

Tolleranza agli stress abiotici e biotici

Lo stress abiotico più dannoso per la redditività del ciliegio dolce è senza dubbio il cracking dei frutti indotto dalla pioggia. Trattandosi di un fenomeno molto complesso, non è ancora stato messo a punto un protocollo affidabile di fenotipizzazione in laboratorio o in campo per valutare la tolleranza varietale al cracking. Pertanto, solo osservazioni pluriennali in campo in siti con sufficienti precipitazioni durante il periodo di raccolta consentono di valutare la tolleranza al cracking degli ibridi.

Qualità dei frutti

Le principali caratteristiche qualitative valutate dai selezionatori di ciliegie dolci sono la dimensione del frutto, la sua consistenza, il colore della buccia e della polpa, il contenuto zuccherino e il sapore. Molti altri caratteri morfologici e biochimici possono essere valutati in fasi più avanzate del processo di selezione e possono riguardare la buccia, la polpa, il succo, il nocciolo o il peduncolo. In molti programmi di selezione sono stati compiuti enormi progressi in termini di dimensione e compattezza dei frutti, con cultivar in grado di produrre regolarmente frutti molto sodi di oltre 12 g. Tuttavia, il peso e la compattezza dei frutti possono essere correlati negativamente in alcuni contesti genetici e sono necessarie ulteriori ricerche per districarsi nel complesso determinismo genetico di questi caratteri.

Fabbisogno freddo per le varietà più diffuse

La maggior parte delle cultivar commerciali – ma anche le varietà autoctone – hanno esigenze di refrigerazione invernale non adatte a queste latitudini. Tuttavia, negli ultimi decenni e cresciuto l’interesse per l’adattamento della coltivazione del ciliegio dolce a regioni caratterizzate da inverni miti, come la Spagna sud-orientale, la California, le zone centrali del Cile e persino i Paesi del Nord Africa come Tunisia, Algeria e Marocco. Diverse cultivar commerciali, come Lapins, Brooks e Rainier, sono regolarmente prodotte, anche durante inverni particolarmente miti.

Tuttavia, pochissime cultivar sono chiaramente a bassa temperatura, anche se un’eccezione potrebbe essere la varietà di terra Cristobalina, che, oltre a essere autofertile, ha una fioritura estremamente precoce. In California, Zaiger Genetics ha recentemente rilasciato diverse cultivar che hanno anch’esse una fioritura molto precoce e, presumibilmente, esigenze di raffreddamento molto basse, come Royal Tioga, Royal Hazel, Royal Hermione e Royal Marie. Dette cultivar per le caratteristiche genetiche esposte necessitano un fabbisogno in freddo al di sotto delle 150 ore rispetto alle più classiche di oltre 300 ore. Non si sa se per la selezione di queste nuove cultivar sia stata utilizzata la Cristobalina o un’altra cultivar affine. Recentemente è stata segnalata dalla Tunisia un’altra cultivar interessante, chiamata Bouargoub; come la Cristobalina, fiorisce molto presto, è autofertile e produce frutti piuttosto piccoli.

Idealmente, i selezionatori cercheranno cultivar con un basso fabbisogno di freddo per la fioritura, ma con un fabbisogno termico sufficiente per non fiorire troppo presto ed evitare il rischio di danni da gelo. Per quanto ne sappiamo, questo ideotipo non è ancora stato ottenuto per il ciliegio dolce.

Controllo della temperatura di dormienza

Per gli alberi in generale e per il ciliegio in particolare, una delle strategie per sopravvivere alle gelide temperature invernali è il periodo di dormienza, che è fortemente influenzato dalle variazioni di temperatura. I ciliegi fruttiferi in genere mettono le gemme terminali (cessando la crescita attiva dei germogli) a metà o alla fine dell’estate, quando il fotoperiodo diminuisce. In autunno, il passaggio a giornate corte seguito da un calo della temperatura aumenta la profondità della dormienza e avvia il processo di acclimatazione al freddo.

Questo periodo può essere distinto in due fasi principali: (i) l’endodormienza, principalmente sotto il controllo delle temperature fredde e definita come l’incapacità di iniziare la crescita dai meristemi in condizioni favorevoli, seguita da (ii) l’ecodormienza, che corrisponde al periodo durante il quale i meristemi possono riprendere la crescita se le temperature sono ottimali.

Controllo degli stadi di dormienza tramite temperatura e fotoperiodo

Una volta indotta l’endodormienza, sono necessari periodi di freddo per avviare la crescita e la fioritura in primavera. Nelle specie di rosacee, l’induzione e il rilascio dell’endodormanzia sono guidati da condizioni di temperatura simili. I periodi di freddo necessarie per la transizione dall’endodormienza all’ecodormienza sono note come “chilling requirement” (CR). Come nel caso dell’induzione dell’endodormienza, il CR non è una costante assoluta per una determinata cultivar e può variare in base a molti fattori, come le condizioni climatiche, il periodo giovanile e le condizioni di stress. Nel melo è dimostrata una tendenza ad intensificare l’endodormienza quando la temperatura di formazione delle gemme era più elevata. In altre specie, le alte temperature hanno indotto l’endodormienza più velocemente e più in profondità (aumentando la richiesta di raffreddamento) rispetto alle basse temperature. Inoltre, lunghi periodi di tempo durante l’endodormienza con temperature calde superiori a 16°C possono invertire le unità di raffreddamento accumulate e aumentare la CR necessaria per la transizione endodormienza-ecodormienza.

Le ciliegie dolci (Prunus avium L.) e acide (Prunus cerasus L.) maturano per prime tra le drupacee, seguite da albicocche, pesche e susine. Poiché il ciliegio dolce è il primo sul mercato fresco, è molto richiesto nella tarda primavera e all’inizio dell’estate. Le cultivar di ciliegie dolci con frutti di colore rosso dominano il mercato, mentre le cultivar di colore giallo, bianco o arrossato sono meno richieste. Le ciliegie acide hanno frutti di dimensioni più piccole e meno sodi rispetto alle ciliegie dolci. La maggior parte delle ciliegie acide è trasformata; tuttavia, negli ultimi decenni, le ciliegie acide con un contenuto zuccherino più elevato stanno diventando più comuni sul mercato della frutta fresca.

Le cultivar di ciliegie dolci hanno un periodo di maturazione più lungo rispetto alle ciliegie acide. Nelle zone temperate dell’emisfero settentrionale, le cultivar di ciliegie dolci maturano da fine aprile (nelle regioni meridionali) a giugno-luglio (stagione principale), mentre la stagione di raccolta termina a fine agosto in Norvegia. Nell’emisfero meridionale, la maggior parte delle ciliegie dolci viene raccolta nei mesi di dicembre e gennaio, poiché questo periodo di raccolta coincide con i mercati più redditizi, come quelli del Nord America e dell’Europa occidentale, nonché del Sud-Est e dell’Asia orientale. Le ciliegie acide, coltivate principalmente nell’emisfero settentrionale, vengono raccolte a partire da maggio nelle regioni più meridionali, mentre la stagione si conclude a luglio-inizio agosto in Polonia, Germania e Michigan (USA).

Fioritura, allegagione e sviluppo di frutti

Il ciliegio è un paradigma di come la biologia del fiore influenzi il raccolto finale. Mentre passano circa 8 settimane dal fiore al frutto maturo, il carico del raccolto è stabilito molto presto dopo la fioritura, entro circa 4 settimane, anche se l’abscissione dei frutti prima della raccolta (“caduta di giugno”) può modificare il carico apparente del raccolto in alcuni anni. Le differenze tra i fiori in crescita e quelli non in crescita si determinano già 1 settimana dopo l’impollinazione, un momento che coincide con la fertilizzazione. Quello che accade durante questo breve periodo di fioritura, insieme alle fasi precedenti allo sviluppo del fiore, è fondamentale per comprendere l’allegagione.

L’espansione della coltivazione del ciliegio a nuove latitudini si traduce spesso in raccolti irregolari. Gli insuccessi nell’allegagione sono solitamente attribuiti a fattori ambientali.  Tuttavia, spesso non è facile determinare le vere cause delle colture irregolari, poiché è difficile individuare gli effetti ambientali causali specifici. Uno studio completo, che ha messo in relazione le condizioni meteorologiche con la produzione di mele, ha dimostrato che le condizioni meteorologiche spiegano una parte della variabilità; sorprendentemente, però, la fonte principale della variabilità dei raccolti è stata attribuita a una causa sconosciuta che sembrava essere all’interno del fiore.

Dormienza dei boccioli

Nel tardo autunno, i boccioli dei fiori cessano di svilupparsi ed entrano in una fase di dormienza, chiamata endodormienza, in cui si adattano a sopravvivere alle basse temperature invernali. Sebbene l’endodormienza sia un chiaro adattamento alla temperatura, il passaggio alla dormienza non è innescato solo dalla diminuzione della temperatura. L’endodormienza si instaura prima dell’esposizione alle basse temperature e si approfondisce progressivamente fino a raggiungere uno stadio in cui lo sviluppo delle gemme non risponde più alle alte temperature che favoriscono la crescita. Sebbene l’esposizione a un intervallo specifico di basse temperature di “raffreddamento” sia necessaria per alleviare l’endodormienza, i requisiti per riacquistare la capacità di crescita e sviluppo possono variare a seconda dell’ambiente e del genotipo. Inoltre, una volta soddisfatti i requisiti di refrigerazione e una volta che l’endodormienza passa all’ecodormienza, l’apertura delle gemme non è una risposta immediata. L’ecodormienza richiede un periodo di temperature calde per riattivare lo sviluppo primordiale finale, l’apertura delle gemme e la fioritura. Sebbene la dormienza abbia fasi fisiologiche ben definite nella crescita del ciliegio e i requisiti di raffreddamento siano noti per diverse cultivar di ciliegio, la dormienza nel ciliegio non è ancora pienamente compresa. Tuttavia, la fisiologia e la genetica della dormienza è un’area di ricerca attiva.

Sviluppo del fiore durante la dormienza

La questione se esista uno stadio di sviluppo particolare in cui le primordiali fiorali entrano in endodormienza, o se i boccioli fiorali entrano in dormienza a qualsiasi stadio sia presente quando le condizioni ambientali innescano questa risposta, è stata affrontata di recente. Studi comparativi sono stati condotti per più anni su diverse cultivar di ciliegio dolce con diversi requisiti di dormienza e tempi di fioritura. I risultati hanno dimostrato che lo sviluppo precoce e tardivo dei fiori in autunno e primavera è asincrono tra le cultivar e gli anni. Le cultivar differiscono nel momento in cui entrano in endodormienza e la transizione verso l’ecodormienza dipende dai requisiti di raffreddamento. Tuttavia, in tutte le circostanze, i boccioli fiorali entrano in endodormienza e sopravvivono all’inverno nello stesso stadio di sviluppo. Alla caduta delle foglie, tutte le parti floreali sono evidenti e i primordi fiorali all’interno di un bocciolo sono allo stesso stadio di sviluppo, anche se possono differire nelle dimensioni.

Dal fiore al frutto

Lo sviluppo dei frutti si verifica una volta completata la fecondazione. Vi sono diversi fattori che possono compromettere l’allegagione che possono verificarsi durante lo sviluppo del fiore o durante la fioritura.

Raccolti irregolari legati all’alterazione dello sviluppo dei boccioli fiorali possono essere la conseguenza di ambienti non ottimali. Nei climi caldi o nelle estati insolitamente calde, le temperature elevate durante l’inizio della differenziazione dei fiori possono causare diverse anomalie floreali. La formazione di doppi pistilli, con conseguenti frutti doppi non commerciabili, è stata correlata alle estati calde in diverse cultivar e aree. Anche le pratiche culturali possono influire sulla differenziazione precoce dei fiori. La potatura estiva precoce della crescita della stagione in corso può anticipare lo sviluppo delle gemme a fiore e aumentare il numero di meristemi floreali che si sviluppano alla base dei germogli della stagione in corso, presumibilmente spostando l’allocazione delle risorse dall’allungamento dei germogli terminali allo sviluppo dei meristemi riproduttivi. Analogamente ad altri Prunus spp. temperati, i ciliegi necessitano di una quantità di freddo specifica per ogni cultivar durante l’endodormienza affinché i boccioli fiorali si sviluppino e fioriscano normalmente. I requisiti di refrigerazione variano anche in base all’ambiente in cui vengono valutate. Questo aspetto è fondamentale per determinare se una cultivar è adattata a una particolare area ed è uno dei principali limiti per l’estensione di specie e cultivar a latitudini più calde. Una refrigerazione insufficiente in regioni con inverni miti può causare l’abscissione delle gemme fiorali, malformazioni dei fiori e/o una scarsa allegagione. D’altra parte, l’appagamento da freddo precoce può provocare una fioritura prematura, aumentando il rischio di danni da gelo primaverile e di perdita del raccolto.

Introduzione

Il cracking indotto dalla pioggia è probabilmente il limite più grave alla produzione di ciliegie dolci in quasi tutte le regioni in cui viene coltivata questa coltura di alto valore. Il cracking si verifica durante o dopo le piogge e di solito poco prima del raccolto. La fessurazione può portare alla completa perdita del raccolto. In generale, se la chioma contiene più del 25% di frutti incrinati, il raccolto diventa antieconomico. Ciò è dovuto all’elevato costo di manodopera associato all’eliminazione dei frutti incrinati, sia durante la raccolta (nel frutteto) sia durante la successiva cernita (nel capannone). Inoltre, dopo le piogge, anche i frutti non incrinati hanno una qualità di conservazione molto ridotta, nonostante la loro superficie macroscopicamente intatta. Questo perché l’umidità della superficie provoca anche la formazione di numerose fessure o microfratture microscopiche nella cuticola, che ne eludono la funzione di barriera e provocano una o più delle seguenti conseguenze: aumento dell’incidenza del marciume della frutta, aumento dell’assorbimento di acqua durante le precipitazioni, aumento della traspirazione sia in pre- che in post-raccolta, perdita di consistenza e di aspetto (striminzito).

aspetto alterato (raggrinzito e opaco), con conseguente riduzione dell’attrattiva e del prezzo di mercato.

Nonostante le numerose ricerche condotte nel corso degli anni, il meccanismo esatto del cracking delle ciliegie dolci è sconosciuto. Tuttavia, da almeno due secoli, è ben nota la stretta relazione tra l’incidenza delle piogge e l’incidenza del cracking. Una raccolta completa di tali ricerche è contenuta in una serie di rassegne che riassumono gli studi sulla fessurazione dei frutti. La maggior parte delle ricerche citate in queste rassegne è descrittiva o correlativa.

In questo capitolo, ci concentreremo sulla ricerca che si concentra sui processi meccanici potenzialmente associati alla fessurazione indotta dalla pioggia. In particolare, esamineremo gli studi quantitativi su: (i) le relazioni idriche del frutto (compresi i trasferimenti idrici superficiali attraverso la buccia del frutto e i trasferimenti idrici vascolari attraverso il peduncolo del frutto, nonché i potenziali idrici del frutto e dei tessuti e le loro componenti); e (ii) lo sviluppo della buccia del frutto (comprese le proprietà meccaniche della buccia e i de- terminanti primari di queste proprietà). Riassumeremo questa ricerca quantitativa/meccanicistica e la metteremo in relazione con le ipotesi precedenti e attuali sulle cause meccanicistiche delle fessurazioni indotte dalla pioggia.

Vale la pena di notare che, sebbene l’attenzione di questo capitolo si concentri quasi esclusivamente sulle ciliegie dolci, il problema delle fessurazioni indotte dalla pioggia è un problema diffuso in generale tra le specie di colture frutticole commerciali del mondo. Sebbene per alcune specie frutticole il cracking indotto dalla pioggia sia un problema minore o non si verifichi affatto, per molte altre la sua importanza varia da significativa a importante. Pertanto, i meccanismi fisici/fisiologici esplorati in questo capitolo hanno un’applicazione potenziale a un problema molto più ampio  e molto più grave  di quello che si verifica con le ciliegie dolci. Le ciliegie sono una coltura minore rispetto ad altre specie frutticole sensibili alla fessurazione da pioggia, come l’uva da vino e i pomodori.

Tipi di fessurazioni

La maggior parte delle valutazioni della fessurazione dei frutti si basa sulla quantificazione della percentuale di “frutti fessurati” o “frutti spaccati” in base all’ispezione macroscopica di un campione rappresentativo di frutti. In alcuni studi si è cercato di distinguere tra diverse categorie di spaccature e di mettere in relazione le diverse categorie e posizioni delle spaccature sulla superficie con le loro potenziali cause  o con il loro background genetico. Passiamo quindi brevemente in rassegna le varie categorie (o tipi) di crepe.

Cricche per dimensione

Crepe microscopiche (microfratture)

La buccia del ciliegio dolce è composta da cuticola, epidermide e diversi strati cellulari ipodermici. Le microfratture sono crepe della buccia che si limitano alla cuticola e non si estendono allo strato cellulare epidermico e ipodermico sottostante. Le microfratture di solito non sono rilevabili dall’ispezione visiva a occhio nudo. Solo nei casi più gravi, l’alterazione del riflesso della luce di un modello ad anello concentrico intorno alla cicatrice stilare è un indicatore affidabile di microfratture massicce in quella regione. L’individuazione corretta e sensibile delle microfratture richiede l’incubazione del frutto, ad esempio, in soluzioni acquose di traccianti fluorescenti come l’arancio di acridina e la successiva ispezione della superficie mediante microscopia a fluorescenza. L’acqua e il tracciante fluorescente si infiltrano nelle aperture della cuticola, come le fessure e, se non sigillate, la giunzione stelo/frutto.

La microfessurazione può essere quantificata sia contando il numero di fessure totali, sia misurando la loro lunghezza totale o il numero di fessure piccole e grandi, sia determinando l’area della zona di infiltrazione intorno a una fessura. È necessario prestare attenzione quando si utilizza il rilevamento automatico tramite analisi delle immagini, a causa della fluorescenza degli stomi e/o del colorante o delle particelle di polvere. In assenza di sostanze surroganti, la fluorescenza degli stomi è probabilmente dovuta all’assorbimento del colorante lungo vie polari associate all’apparato stomatico piuttosto che al flusso di massa attraverso il poro stomatico.

La frutta con microfratture non viene solitamente controllata visivamente nella catena di commercializzazione. Di conseguenza, le microfratture non sembrano avere conseguenze immediate sul valore di mercato del raccolto. Tuttavia, la compromissione della funzione di barriera di una cuticola con microfratture ha conseguenze drammatiche sulla durata di conservazione del frutto. La microfessurazione ha una serie di influenze negative. L’incidenza delle infezioni fungine aumenta. Nel magazzino di confezionamento, le ciliegie dolci vengono comunemente fatte galleggiare in acqua per raffreddarle, lavarle e trasportarle dal punto di ingresso al punto di confezionamento.

La microfessurazione aumenta il tasso di assorbimento dell’acqua durante questo processo di selezione e confezionamento. La microfessurazione aumenta anche la traspirazione, per cui i frutti perdono più rapidamente consistenza e brillantezza e subiscono un maggiore raggrinzimento.

La frequenza di comparsa delle microfessure è correlata positivamente alla durata dell’umidità superficiale. I frutti coltivati sotto i ripari antipioggia o nelle serre hanno in genere una minore densità di microfessure. Per questo motivo, in alcune regioni, i frutti coltivati in condizioni protette o semi-protette ricevono un prezzo più alto sul mercato. È interessante notare che le microfratture specifiche non influiscono in modo significativo sulle proprietà meccaniche della buccia del frutto.

Crepe macroscopiche (macrocrepe)

Le macrocrepe sono crepe nella buccia che attraversano la cuticola e si estendono negli strati di cellule epidermoidi e ipodermiche, possibilmente nella polpa e occasionalmente fino alla buca. Le macrocrepe sono visibili a occhio nudo. Esse “si allargano” perché la buccia dei frutti maturi è tesa elasticamente e questa tensione viene rilasciata quando si verifica una fessura. Si ritiene che le macrocrepe abbiano origine dalle microcrepe. Questa idea è plausibile, anche se mancano prove sperimentali dirette. Le microfratture compromettono la funzione di barriera della pelle e quindi aumentano l’assorbimento di acqua. Questo può, a sua volta, causare la formazione di una macrocrepa nel punto di assorbimento dell’acqua. Dal punto di vista del mercato, i frutti con piccole macrocrepe intorno alla cicatrice stilare o nella cavità del peduncolo sono tollerati a condizione che non vi sia decadimento fungino, ma i frutti con macrocrepe di grandi dimensioni sulla guancia e/o sulla sutura sono solitamente rifiutati.

Spaccature in base alla posizione

In letteratura sono riportati tre diversi tipi di macrocrepe: (1) fenditure in corrispondenza della cicatrice stilare (note anche come fenditure apicali; (2) fenditure nella cavità del peduncolo o intorno al bordo della cavità del peduncolo ; e (3) fenditure sul lato della guancia o della sutura del frutto.

Le macrocrepe intorno alla cicatrice stilare e nella cavità del peduncolo sono di solito le prime crepe visibili a comparire su un frutto. In entrambe queste posizioni si verificano anche le prime e più gravi microfratture. Le fessure sulla guancia sono spesso solo un allungamento di fessure apicali o anulari preesistenti.

La fessurazione preferenziale nelle regioni della cicatrice stilare e della cavità pedicellare può essere causata da uno o più dei seguenti fattori:

1. L’umidità superficiale induce microfessurazioni ed entrambe le regioni presentano una durata di bagnatura prolungata. Durante e dopo le piogge, una goccia d’acqua pendente si raccoglie spesso nella parte inferiore (estremità dello stilo) del frutto, mentre nella parte superiore si raccoglie una pozzanghera nella cavità del pedicello.

2. La giunzione pedicello/frutto e l’apice sono siti di assorbimento preferenziale dell’acqua.

3. Le regioni di cavità stilo-scarpo e pedicello presentano curvature marcate. Piccoli raggi di curvatura concentrano le sollecitazioni e quindi aumentano la probabilità di cedimento.

4. La cicatrice stilare e la giunzione pedicello/frutto sono più rigide del resto della pelle. La rigidità concentra le sollecitazioni nella pelle immediatamente adiacente a queste strutture. Le concentrazioni di stress che ne derivano possono causare il cedimento, come è stato dimostrato per le lenticelle sulla superficie dell’acino d’uva.

Studi hanno messo in relazione il tipo di fessurazione con la via dominante di ingresso dell’acqua nel frutto. Così, l’irrigazione del terreno intorno agli alberi, mantenendo il terreno asciutto, ha provocato una fessurazione laterale profonda, mentre la stessa quantità d’acqua depositata dall’irrigatore aereo ha provocato piccole fessure nella cavità del fusto o all’estremità stilare del frutto, ma nessuna fessurazione laterale.

Modalità di rottura

Per quanto ne sappiamo, le informazioni pubblicate sulla morfologia delle superfici di frattura nelle ciliegie dolci sono limitate. Considerando l’importanza diagnostica dell’indagine sulle superfici di frattura nella scienza dei materiali, ciò è sorprendente.

Le prime microfratture rilevabili si formano più spesso sopra le pareti cellulari periclinali delle cellule epidermiche, piuttosto che sopra quelle anticlinali. Le microfratture sono per lo più orientate perpendicolarmente rispetto all’asse longitudinale della cellula epidermica sottostante. Le cellule epidermiche al di sotto di una microfessura non differiscono per dimensioni o orientamento dalle cellule vicine o da quelle a una certa distanza dalla fessura. Queste osservazioni suggeriscono che le microfessure nella cuticola non rilasciano alcuna tensione dalle cellule sottostanti. Questa conclusione è coerente con la scoperta che sono le cellule epidermiche e ipodermiche, piuttosto che la cuticola, a formare la “spina dorsale” strutturale di un frutto di ciliegio dolce.

Per quanto ne sappiamo, non esistono informazioni pubblicate sulle modalità di rottura dell’epidermide e dell’ipoderma. Risultati non pubblicati del nostro laboratorio indicano che la modalità di rottura dominante dei frutti immersi in acqua è lungo le pareti cellulari, piuttosto che attraverso le pareti cellulari. Se confermata, questa osservazione deve essere interpretata come indice di un fallimento dell’adesione cellula-cellula, poiché le lamelle intermedie di pectina sono probabilmente gli anelli più deboli di una buccia in tensione.

Altri studi hanno osservato un allentamento della cuticola dalla parete cellulare sottostante prima che si verificasse una frattura. Pertanto, la cuticola è solo debolmente attaccata allo strato di pectina sottostante, il che sarebbe coerente con un ipotetico cedimento delle lamelle intermedie di pectina nei frutti maturi e suscettibili di fessurazione.

Quantificazione della fessurazione

La valutazione della suscettibilità al cracking di una partita di frutti è spesso necessaria per effettuare confronti tra cultivar a fini di selezione, consulenza o ricerca. L’ideale sarebbe utilizzare un protocollo standardizzato che consenta di quantificare in vitro la suscettibilità al cracking in laboratorio, riproducendo perfettamente l’osservazione in vivo.

che riproduca perfettamente le osservazioni in vivo sul campo. Purtroppo, tale protocollo non è disponibile. Finché non si comprenderanno le basi meccaniche della fessurazione, qualsiasi valutazione della suscettibilità alla fessurazione utilizzando frutti staccati in laboratorio può solo approssimare quella che si verifica sull’albero in campo, in condizioni di pioggia naturale. Nelle sezioni seguenti vengono descritti alcuni dei test attualmente in uso.

Quantificazione delle fessurazioni nel frutteto

Misurazione della fessurazione nel frutteto dopo le piogge

Il modo più semplice e realistico per quantificare la fessurazione consiste nel determinare la percentuale di frutti fessurati dopo un evento di pioggia. Tutti i frutti vengono raccolti dall’albero e suddivisi in frazioni fessurate e non fessurate. Per evitare confusioni con gli stadi di maturazione, è consigliabile valutare le percentuali di fessurazione all’interno di diversi stadi di maturazione, indicizzati dal colore. Lo svantaggio di questa procedura è la mancanza di controllo della quantità, distribuzione e durata delle precipitazioni. Inoltre, lo stadio di maturità è difficile da definire in modo riproducibile per il ciliegio dolce non climaterico, eppure la maturità ha un effetto significativo sulla suscettibilità al cracking. Infine, i fattori del frutteto, come il carico colturale e le variabili ambientali, come la temperatura, sono importanti variabili confondenti che possono influenzare la fessurazione e che di solito non vengono standardizzate.

Induzione della fessurazione in caso di pioggia artificiale

Il cracking può anche essere indotto da una “pioggia” artificiale utilizzando irrigatori aerei e alberi in frutteto o in vaso. Come per le valutazioni in campo, il frutto rimane attaccato all’albero ma, a differenza del campo, i tempi, la durata e l’intensità della “pioggia” sono regolabili. L’esecuzione di esperimenti con alberi in vaso in una serra o in una camera di crescita consente inoltre di controllare i fattori ambientali correlati, come luce, temperatura e umidità. Per ottenere risultati riproducibili, è obbligatorio l’uso di acqua deionizzata o almeno di acqua piovana a pH neutro. Anche basse concentrazioni di calcio (<1 mm) possono inibire la fessurazione. Queste concentrazioni sono spesso raggiunte o superate nell’acqua di rubinetto.

Valutazioni di laboratorio della fessurazione

I test classici di fessurazione vengono eseguiti in laboratorio immergendo i frutti staccati in acqua e ispezionando successivamente le fessure macroscopiche. Tali test sono spesso utilizzati per confrontare le cultivar o gli effetti dei trattamenti, come ad esempio gli effetti del pH, degli acidi organici, della temperatura, dei minerali e delle dimensioni dei frutti.

L’indice di fessurazione (CI), è misurato con la determinazione dell’IC.

In breve, 50 frutti, privi di difetti visivi, vengono raccolti al mattino e portati in laboratorio entro 1 ora. Qui i frutti vengono immersi in acqua distillata a temperatura costante. Dopo 2, 4 e 6 ore, i frutti vengono ispezionati per verificare la presenza di crepe macroscopiche. Quelli senza spaccature vengono reincubati, mentre quelli spaccati vengono rimossi e contati. L’IC viene calcolato come: (5a+3b+c)∗100 CI = 250

In questa equazione, a, b e c rappresentano il numero di ciliegie incrinate dopo 2, 4 e 6 ore, rispettivamente. L’equazione significa che le cultivar che si spaccano prima mostrano un CI più alto rispetto a quelle che si spaccano più lentamente (a parità di percentuale complessiva di frutti spaccati alla fine del test).

I tempi di fessurazione seguono solitamente un andamento sigmoidale. Utilizzando modelli di regressione appropriati, il tempo alla metà del massimo di fessurazione (T50, h)

fessurazione (T50, h) può essere calcolato analizzando il tempo di dimezzamento del decadimento radioattivo. L’IC contiene informazioni sia sulla cinetica che sulla percentuale di fessurazione, mentre il T50 fornisce solo il tempo per raggiungere il semimassimo di fessurazione. L’IC e il T50 sono quindi entrambi più informativi di una semplice valutazione della percentuale di frutti incrinati dopo un tempo prestabilito.

Suscettibilità intrinseca alle fessurazioni

La determinazione della suscettibilità intrinseca alle fessurazioni si basa sulla suscettibilità alla fessurazione è determinata da una combinazione delle caratteristiche di assorbimento idrico della buccia del frutto e delle sue caratteristiche meccaniche. Pertanto, il cracking può derivare da un elevato assorbimento di acqua e/o da una buccia del frutto meccanicamente debole. La suscettibilità intrinseca al cracking esprime il cracking in funzione dell’assorbimento di acqua. Si concentra quindi sulle proprietà meccaniche della buccia del frutto, che sono indipendenti dalle caratteristiche di assorbimento idrico del frutto.

Il test implica che l’assorbimento aumenti a un tasso costante. Questo è solitamente il caso per i periodi di tempo in cui vengono eseguiti la maggior parte di questi test. Un test di fessurazione intrinseca richiede la misurazione di: (1) l’andamento temporale del cracking, come avviene di solito per la determinazione dell’IC, e (2) il tasso di assorbimento dell’acqua nei frutti dello stesso lotto. Per ottenere risultati imparziali, l’estremità del peduncolo e la giunzione peduncolo/frutto devono essere trattate allo stesso modo sia per la valutazione del cracking sia per quella dell’assorbimento. Di solito, due campioni di 25 frutti ciascuno vengono incubati in acqua distillata e ispezionati per verificare la presenza di crepe fino a quando tutti i frutti sono crepati o iniziano a marcire. Il T50 (h) viene calcolato in base ai dati del decorso temporale della fessurazione cumulativa rispetto al tempo, utilizzando modelli di regressione appropriati. Per l’assorbimento dell’acqua, vengono selezionati 15 frutti rappresentativi (ad esempio, stessa massa e maturità) dello stesso lotto e incubati singolarmente in acqua deionizzata. I frutti vengono rimossi dalla soluzione a 0, 0,75 e 1,5 ore, asciugati con carta velina, pesati e quindi reincubati. La velocità di assorbimento dell’acqua è calcolata come la pendenza di una regressione lineare adattata attraverso un grafico della massa cumulativa rispetto al tempo. Moltiplicando il T50 per la velocità media di assorbimento dell’acqua (R; mg h-1) si ottiene la quantità di acqua assunta al 50% di rottura del frutto (WU50, mg): WU = R ∗T 50 50 misura indiretta dell’estensibilità della buccia del frutto su base integrale.

Opportunità e limiti dei saggi di cracking in laboratorio

Per quanto ne sappiamo, esiste un unico confronto diretto tra diversi metodi di valutazione della suscettibilità alla fessurazione del ciliegio dolce. La suscettibilità alla fessurazione di diverse cultivar è stata confrontata con valutazioni in campo, applicazione di pioggia artificiale in un tunnel e determinazioni CI in laboratorio in due stagioni. La fessurazione è stata valutata in base alla posizione. I coefficienti di correlazione più elevati da un anno all’altro tra i diversi metodi sono stati ottenuti per la fessurazione all’estremità dello stiletto, seguita dalla fessurazione nella regione della cavità pedicellare. Tutti e tre i metodi erano strettamente correlati, con coefficienti di correlazione che andavano da 0,41 a 0,53 per le fessurazioni nella regione della cicatrice stilare. I coefficienti di correlazione erano inferiori per le fessurazioni nella cavità del fusto e significativi solo per le valutazioni campo/CI. Nessuna di queste relazioni è risultata significativa per la guancia. Da questi dati si può concludere che la durata della bagnatura superficiale gioca un ruolo importante nella “fessurazione sull’albero” (valutazioni in campo, pioggia artificiale) e che l’IC è più adatto a simulare questo effetto.

Purtroppo, la suscettibilità alla fessurazione delle cultivar in siti diversi, indicizzata dall’IC, non è correlata in modo coerente. Ad esempio, i valori di IC determinati in Danimarca sono risultati significativamente correlati con quelli della Norvegia o con i punteggi di valutazione ottenuti dalle osservazioni in campo dell’Ufficio Federale in Germania. Tuttavia, non vi è stata alcuna correlazione con l’IC determinato in Oregon, USA o in Spagna. I bassi valori di r e la mancanza di significatività riflettono un’ampia variabilità, forse dovuta a effetti ambientali (ad esempio, temperatura, precipitazioni, durata dell’umidità superficiale) e alla difficoltà di standardizzare la maturità in modo riproducibile. L’ambiente deve giocare un ruolo in questo senso, come si può dedurre dalla significatività delle correlazioni tra siti con climi simili, come Danimarca, Norvegia e Germania. Valutazioni affidabili e riproducibili dell’IC delle cultivar richiedono probabilmente: (1) determinazioni ripetute dell’IC durante la maturazione, possibilmente in due o tre stagioni; (2) disegni sperimentali adeguati per confronti testa a testa con l’uso di controlli appropriati; e (3) prove su frutti cresciuti in condizioni climatiche rappresentative.

La cricca da una prospettiva meccanicistica

Si presume che il cracking sia causato da un afflusso netto di acqua nel frutto. Affinché si verifichi il cracking, devono essere soddisfatte due condizioni. In primo luogo, il frutto deve aumentare di volume e quindi di superficie, sottoponendo così la buccia a una forte tensione. In secondo luogo, la buccia tesa deve rompersi. Pertanto, due gruppi di fattori meccanicamente non correlati influiscono sulla rottura: (1) i fattori che influenzano le proprietà meccaniche della buccia del frutto e (2) i fattori che influenzano i flussi e i deflussi d’acqua del frutto.

Nelle sezioni che seguono, esaminiamo la letteratura recente sull’anatomia e lo sviluppo della buccia del frutto, la sua architettura meccanica, il potenziale idrico del frutto e i suoi componenti, e il trasporto dell’acqua nel sistema vascolare del peduncolo e attraverso la superficie del frutto.

Morfologia e sviluppo della buccia del frutto

Buccia e polpa del frutto

L’epidermide del frutto è un materiale complesso che comprende uno strato polimerico, la membrana cuticolare (CM), e strati cellulari, l’epidermide e l’ipoderma.

La CM è un composto lipofilo di poliesteri depositato sulla parete cellulare esterna dell’epidermide. Comprende la matrice cutinica, i lipidi cuticolari solubili (chiamati cera) e i polisaccaridi nella parte interna. Rispetto alla CM di altre colture frutticole, la CM di una ciliegia dolce è molto sottile.

La matrice della cutina è un biopoliestere naturale composto per lo più da C16 e C18 alcanoici, ω-idrossiacidi, α,ω-dicarbossilici e acidi idrossilati a media catena. I due componenti più abbondanti della cutina delle ciliegie dolci sono l’acido 9(10),16-di-idrossi-esadecanoico (53,6%) e l’acido 9,10,18-triidrossi-ottadecanoico (7,8%). Inoltre, non è stata riscontrata alcuna relazione tra la suscettibilità alla fessurazione dei frutti e la composizione qualitativa o quantitativa delle frazioni di cutina o cera della cuticola.

Nella frazione cerosa, i triterpeni sono i più abbondanti, seguiti dagli alcani e dagli alcoli. L’acido ursolico e oleanolico dominano la frazione triterpenica e il nonacosano e l’eptacosano quella alcanica. L’alcool più abbondante è il nonacosanolo. La cera si presenta come cera cuticolare incorporata che impregna la matrice cutinica e come cera epicuticolare depositata come pellicola amorfa sulla superficie del frutto.

L’epidermide del ciliegio dolce è formata da un singolo strato di piccole cellule di tipo collenchima con pareti cellulari spesse. Nel frutto di II stadio, la forma delle cellule è più o meno isodiametrica, ma durante la maturazione del frutto le cellule si estendono in modo tale da aumentare il rapporto tra lunghezza (latitudinale e longitudinale) e larghezza (radiale). Alla guancia, i diametri delle cellule in direzione longitudinale e latitudinale erano in media 44,1±1,0 μm e 63,2±0,9 μm, rispettivamente. Le cellule epidermiche sono orientate preferibilmente sulla superficie del frutto, con un orientamento che dipende dalla posizione. Le cellule nella cavità del peduncolo sono allungate longitudinalmente in direzione dell’asse pedicello/stilo-carpo, mentre quelle sulla guancia sono allungate latitudinalmente in direzione dell’equatore.

Non sono presenti tricomi o peli. La faccia superiore del ciliegio dolce è stomizzata, ma la densità stomiale è bassa rispetto alle foglie. Il numero di stomi dipende dalla cultivar e varia da un minimo di 143±26 per frutto in ‘Adriana’ a un massimo di 2124±142 per frutto in ‘Hedelfinger’. Gli stomi perdono funzionalità durante il III stadio forse per occlusioni di cera e otturazione dei pori stomatici.

L’ipoderma è formato da diversi strati di cellule collenchimatiche. In genere, le pareti cellulari sono spesse e le cellule ipodermiche sono più grandi di quelle epidermiche. Le dimensioni delle cellule aumentano con la profondità, da quelle immediatamente sotto l’epidermide a quelle adiacenti alla polpa.

La polpa è costituita da cellule parenchimatiche grandi, a parete sottile e approssimativamente isodiametriche.

Crescita del frutto, sviluppo della buccia e deposizione della cuticola

Il modello di crescita del ciliegio dolce segue il classico schema doppio-sigmoidale dello sviluppo delle drupacee. Durante lo stadio I, la divisione cellulare nel pericarpo determina un piccolo aumento della massa, che raggiunge circa 1,5-2,5 g per frutto. Nello stadio II, la massa rimane essenzialmente costante, l’endocarpo lignifica e si sviluppa l’embrione. Lo stadio III (“ingrossamento finale”) rappresenta la fase finale dello sviluppo, caratterizzata da un rapido aumento della massa, dovuto principalmente all’ingrossamento delle cellule nella polpa. L’indurimento della fossa e l’inizio del cambiamento di colore segnano la transizione tra lo stadio II e lo stadio III. Si tratta di valori molto elevati se si considera la piccola dimensione del frutto a metà del III stadio.

Durante il III stadio, la superficie del frutto aumenta e la buccia diventa marcatamente tesa. La prova della tensione elastica della buccia si basa sulle seguenti osservazioni:

1. Il taglio del frutto provoca una “fessurazione” del taglio.

2. I segmenti di esocarpo asportati tagliando in modo orizzontale sotto la superficie si riducono rapidamente di area.

3. La superficie del frutto ha un aspetto screziato, probabilmente dovuto a un cedimento tensionale durante lo stadio III. Lo strato cellulare ipodermico si lacera e si separa dall’epidermide in modo analogo alle “smagliature” che si verificano nella pelle umana durante la pubertà, l’obesità e la gravidanza.

4. Le microfratture nella cuticola sono orientate perpendicolarmente alla dimensione più lunga della cellula epidermica sottostante, suggerendo un rapporto di causa-effetto.

5. Il rapporto lunghezza/larghezza delle cellule epidermiche e ipodermiche aumenta dallo stadio II alla maturità, il che è indicativo di una deformazione.

Anche la CM presenta una notevole deformazione elastica. Questa aumenta da quasi zero alla fine dello stadio II all’80% alla maturità. Nello stesso periodo di tempo, la deformazione elastica biassiale nel composito cutaneo (epidermide compresa la cuticola più l’ipoderma) aumenta fino a circa il 40%. Pertanto, la CM contiene una maggiore deformazione elastica rispetto allo strato di epidermide/ipoderma, che subisce una divisione cellulare per adattarsi all’aumento della superficie del frutto. Il rapido aumento della tensione della CM è accompagnato da un marcato aumento della frequenza e della gravità delle microfratture nella cuticola. Recentemente, abbiamo scoperto che l’estrazione della cera dalla CM isolata ha provocato un ulteriore significativo restringimento. Questa osservazione suggerisce che: (1) come nelle CM di altre colture, la cera “fissa” la deformazione nella CM del ciliegio dolce; e (2) la deformazione elastica biassiale totale nella CM isolata e decerata del frutto di ciliegio dolce può raggiungere il 159%.

La divisione cellulare, l’allargamento delle cellule e il continuo aumento del rapporto lunghezza/larghezza planare delle cellule della buccia accompagnano l’aumento del volume del frutto e quindi della superficie della buccia durante il III stadio. Al contrario, la CM deve seguire l’aumento dell’area solo per deformazione. Dal II stadio di sviluppo in poi, la massa di cutina e cera su base del frutto intero rimane pressoché costante, indicando l’assenza di una significativa deposizione di nuovo materiale cutinico o ceroso. Pertanto, l’aumento dell’area della CM durante lo stadio III ridistribuisce una quantità quasi costante di materiale della CM su una superficie in espansione. Il fatto che la CM del frutto di ciliegio dolce sia marcatamente tesa si basa sulle seguenti osservazioni: (i) la marcata diminuzione dell’area della CM in seguito all’estirpazione e all’isolamento – la diminuzione dell’area della CM in seguito all’isolamento supera quella della buccia del frutto isolato; e (ii) la formazione di microfratture della cuticola altamente orientate e la relazione positiva tra l’aumento della superficie e la frequenza e la gravità delle microfratture nella CM.

La cessazione della deposizione di CM durante lo stadio II e il successivo sviluppo dello stadio III è dovuta a una sottoregolazione dei geni coinvolti nella sintesi dei monomeri di cutina e della cera. Non sembra esserci variabilità genetica nell’arresto essenziale della deposizione di cutina e cera durante lo stadio II.

Proprietà meccaniche della buccia e della cuticola del frutto

Esiste solo un numero limitato di studi che quantificano le proprietà meccaniche della buccia e/o della cuticola del ciliegio dolce. Il comportamento della buccia del ciliegio dolce sotto esame suggerisce che il frutto può essere considerato come un palloncino pieno di fluido tenuto sotto leggera pressione dalla tensione elastica della buccia. In questo senso, una ciliegia dolce è simile a un acino d’uva.

In linea di principio, le bucce e le cuticole isolate possono essere sottoposte a prove meccaniche di trazione monoassiale o biassiale. Nelle prove di trazione uni-assiali viene applicata una forza in una sola direzione, mentre nelle prove biassiali i campioni vengono caricati in più direzioni. Per la buccia delle ciliegie dolci, le prove biassiali sono essenziali per due motivi. In primo luogo, la forma quasi sferica del frutto dà luogo a deformazioni multiassiali che richiedono prove biassiali se si vuole imitare la deformazione naturale causata dalla crescita. In secondo luogo, a causa dell’elevato rapporto Poisson, le prove monoassiali portano a una marcata sovrastima delle deformazioni (di frattura) della buccia, causate dal restringimento del provino durante l’estensione, proprio come quando si stira un indumento di lana lavorato a maglia.

Alla prova biassiale la buccia di un frutto di ciliegio dolce escisso viene presurizzato dal lato interno con l’acqua. Di conseguenza, il segmento di buccia si rigonfia. La pressione e l’entità del rigonfiamento vengono monitorate in modo che: (i) la deformazione in vivo della buccia del frutto escisso sia preservata dopo l’asportazione; e (ii) si eviti qualsiasi contatto dell’acqua con la polpa sul lato interno del segmento di buccia. La deformazione viene mantenuta montando una rondella sulla superficie del frutto prima che il segmento di buccia venga escisso con un taglio tangenziale al di sotto. Il segmento di buccia fissato nella rondella viene poi montato nell’elastometro. La rottura delle cellule della polpa e della buccia dovuta all’assorbimento di acqua viene evitata pressurizzando il segmento di buccia con olio di silicone. Vengono monitorate la presenza e l’entità del rigonfiamento traendo le seguenti conclusioni:

1. L’epidermide e l’ipoderma, e non la cuticola, rappresentano la principale componente meccanica della buccia di una ciliegia dolce. Il contributo della cuticola alle proprietà meccaniche della buccia è trascurabile.

2. La buccia è isotropa nel piano degli assi, perché le deformazioni di un segmento di buccia rigonfia non differiscono tra le direzioni longitudinale e latitudinale.

3. Il rilassamento della deformazione al rilascio della pressione è completo e dipendente dal tempo, il che suggerisce che la pelle presenta un comportamento sia elastico che viscoelastico.

4. Le proprietà meccaniche della pelle sono poco diverse quando vengono misurate in campioni provenienti dalle regioni della guancia, della spalla, della sutura e della cicatrice stilare della superficie del frutto.

5. L’assorbimento di acqua (fino al punto di rottura del frutto) ha sorprendentemente poco effetto sulle proprietà meccaniche della buccia.

6. La distruzione del turgore cellulare riduce la rigidità della buccia del frutto.

7. Le proprietà meccaniche della buccia sono solo leggermente influenzate dalla temperatura.

8. La prova di trazione biassiale ha rilevato differenze nella suscettibilità alla fessurazione tra le cultivar.

L’elastometro è una tecnica utile per testare meccanicamente le bucce di frutta escisse in modo definito e riproducibile. Il valore E ed eventualmente la soglia di frattura (cioè la pressione alla frattura e/o la deformazione alla frattura) determinati possono essere messi in relazione con le proprietà fisiche e chimiche della parete cellulare. Tuttavia, vale la pena notare alcune limitazioni delle prove di trazione biassiale. In primo luogo, le prove di trazione sono limitate a regioni della superficie con raggio di curvatura uniforme, come le spalle del frutto su entrambi i lati della guancia. In secondo luogo, la tecnica è laboriosa, il che ne limita l’applicazione per lo screening estensivo, ad esempio, di un gran numero di progetti che emergono da un programma di riproduzione. In terzo luogo, potrebbe essere necessario modificare l’attrezzatura per adattarla a bassi tassi di carico, in modo da simulare i tassi naturali di crescita dei frutti e di assorbimento dell’acqua. Infine, i risultati ottenuti con questa tecnica stimano deformazioni di frattura nettamente superiori a quelle ottenute con i classici saggi a immersione. La ragione di questa deviazione è sconosciuta. Le pressioni alla frattura sono dello stesso ordine di grandezza di quelle riportate per il turgore dei frutti.

Trasferimento di acqua

Il trasferimento dell’acqua all’interno e all’esterno del frutto avviene come flusso vascolare attraverso il fusto ma anche attraverso la superficie del frutto.

Flusso vascolare

Il flusso vascolare attraverso il peduncolo ha ricevuto relativamente poca attenzione rispetto a quello attraverso la superficie del frutto le pubblicazioni riportano le portate e le oscillazioni del diametro del frutto per frutti rimasti attaccati all’albero. Le portate sono state determinate utilizzando sensori di impulsi di calore applicati al peduncolo. In questa tecnica, un impulso di calore viene applicato a una sezione del pedicello e la sua propagazione lungo l’asse del pedicello viene monitorata. I dati ottenuti rappresentano i flussi idrici netti, ma la tecnica non distingue tra flussi attraverso lo xilema e il floema (durante la notte, è probabile che questi siano co-diretti in un pedicello di frutta, ma potrebbero essere in direzioni opposte in una giornata di sole). In alternativa, le variazioni del diametro dei frutti possono essere quantificate utilizzando trasduttori lineari a spostamento variabile. Dalle variazioni del diametro si possono calcolare i flussi netti, a condizione che siano noti i tassi di perdita d’acqua attraverso la superficie del frutto dovuta alla traspirazione. I risultati più importanti sono stati una continua diminuzione del flusso xilematico nel corso del III stadio di sviluppo, da circa l’85% a un valore sostanzialmente nullo alla maturità. Nello stesso intervallo, il flusso floematico è aumentato continuamente. Inoltre, il flusso floematico è risultato strettamente correlato al tasso di aumento della sostanza secca del frutto, suggerendo che la concentrazione di linfa floematica rimane essenzialmente costante a circa il 18% (peso/volume) durante tutto lo sviluppo.

Hovland e Sekse (2004a,b) e Wink- ler et al. (2016) hanno utilizzato un approccio potometrico per quantificare le velocità di flusso del pedicello dei frutti staccati. In questa tecnica, il frutto viene tagliato dall’albero sotto l’acqua per evitare l’embolia d’aria nello xilema. Successivamente, al peduncolo viene applicato un capillare pieno d’acqua. La portata viene quantificata monitorando il movimento di un menisco lungo il capillare. In un percorso temporale di sviluppo i tassi di flusso dei frutti tenuti allo 0% di umidità relativa sono aumentati da 12,2 μl h-1 durante lo stadio II a un massimo di 24,9 μl h-1 all’inizio dello stadio III, per poi diminuire continuamente a 5,2 μl h-1 al momento della maturazione. Per i frutti tenuti al 100% di umidità relativa, i flussi corrispondenti erano 7,1, 18,8 e 5,0 μl h-1. È interessante notare che le velocità di flusso durante lo stadio II dipendevano dall’umidità relativa dell’atmosfera che circondava il frutto. Al contrario, per i frutti maturi, le portate erano essenzialmente indipendenti dall’umidità. I flussi rilevati dalla potometria riflettono i flussi xilematici a un ipotetico potenziale idrico dell’albero di 0 MPa.

In altre condizioni, il potenziale idrico dipende dalla quantità d’acqua dell’albero e anche per un albero ben irrigato, il potenziale idrico sarà significativamente più basso (da 0 a -1 MPa). Pertanto, i flussi xilematici potometrici offrono stime conservative. In condizioni di frutteto, i flussi xilematici verso il frutto sono probabilmente più bassi e forse addirittura negativi durante il giorno (cioè dal frutto all’albero, poiché il potenziale idrico dell’albero raggiunge i valori più negativi nel primo pomeriggio.

La misura delle conduttanze dei pedicelli staccati utilizzano una sonda a pressione radicale modificata. Poiché il flusso è stato indotto dalla pressurizzazione dell’estremità del peduncolo, il flusso deve essere avvenuto attraverso lo xilema. La conduttanza dello xilema nel peduncolo è diminuita leggermente durante la transizione stadio II/III, ma è rimasta costante per tutto lo stadio III. Le stime della conduttanza erano inferiori a quelle calcolate in base alle aree delle sezioni trasversali dei vasi xilematici secondo la legge di Hagen-Poiseuille. I tentativi di quantificare la conduttanza del sistema vascolare all’interno del frutto non hanno avuto successo, probabilmente a causa della bassa conduttanza (cioè l’alta resistenza) dello xilema all’interno del frutto.

Trasporto attraverso la superficie del frutto

Il trasferimento dell’acqua attraverso la superficie del frutto è stato rivisto di recente. In breve, a causa della coincidenza tra pioggia e cracking dei frutti, il trasferimento di acqua attraverso la superficie è solitamente considerato il fattore dominante nel cracking. Pertanto, molti studi si sono concentrati sull’assorbimento osmotico dell’acqua attraverso la superficie del frutto e sulla traspirazione del frutto.

Il trasferimento di acqua attraverso la buccia del frutto viene solitamente quantificato gravimetricamente mediante pesata di frutti staccati e incubati in acqua (assorbimento) o in atmosfera non satura (traspirazione). Le velocità di flusso (F) sono calcolate dalle pendenze dei diagrammi della variazione cumulativa della massa rispetto al tempo. Dalle portate, dalle aree superficiali e dalle forze motrici si possono calcolare la conduttanza idraulica (assorbimento osmotico dell’acqua) e la permeanza (traspirazione) della buccia del frutto. Questi coefficienti rappresentano le “costanti materiali” della barriera limitante la velocità presentata dalla buccia del frutto. Le conduttanze e le permeanze sono utili per confrontare queste proprietà in diverse cultivar, in seguito a diversi trattamenti o in diverse stagioni, località, ecc. Tuttavia, per i confronti testa a testa tra frutti della stessa dimensione e dello stesso lotto (e quindi dello stesso potenziale idrico), la conversione delle portate o dei flussi in conduttanze o permeanze idrauliche di solito offre poche o nessuna informazione aggiuntiva.

Vie di trasporto

L’assorbimento e la traspirazione attraverso la superficie avvengono lungo una serie di percorsi paralleli. Queste sono attraverso la cuticola, le microfratture, gli stomi, la giunzione stelo/frutto, la cicatrice stilare e (per i frutti staccati) l’estremità tagliata del pedicello.

cuticola. La cuticola rappresenta la principale barriera al trasferimento dell’acqua.

Le cuticole isolate dai frutti maturi sono molto fragili e fortemente tese. A causa della presenza di stomi e di tensioni, è difficile studiare la permeabilità delle cuticole isolate in vitro. Tuttavia, stime robuste della permeabilità dell’intero composito della buccia del frutto (compresi epidermide e ipoderma) si ottengono quantificando il trasferimento di acqua su un frutto intero.

L’assorbimento dell’acqua attraverso una cuticola lipofila avviene lungo un continuum di domini polari nella matrice cutinica, che risulta dall’idratazione e dall’orientamento dei gruppi funzionali polari. Questi domini polari sono definiti pori acquiferi o vie polari. Le vie polari forniscono un continuum acquoso attraverso la cuticola lipofila che consente un rapido trasporto per flusso viscoso. Le vie polari si trovano con una frequenza maggiore sopra le pareti cellulari anticlinali, le cime cuticolari e le cellule di guardia dell’apparato stomatico. Le vie polari possono spiegare l’elevata permeabilità elevata della cuticola del frutto del ciliegio dolce rispetto alle CM di altre colture.

Microfratture. Le microfratture compromettono la funzione di barriera della cuticola e quindi aumentano la permeabilità della buccia del frutto, in particolare all’assorbimento di acqua e, in misura minore, alla traspirazione.

Stomi. La superficie del frutto del ciliegio dolce è stomizzata e gli stomi rappresentano delle aperture nell’involucro della cuticola. Tuttavia, un flusso di massa di acqua attraverso gli stomi aperti è improbabile.

La giunzione stelo/frutto rappresenta un sito di assorbimento preferenziale dell’acqua nel frutto. In media su otto cultivar, l’assorbimento lungo la giunzione è stato pari a circa il 46% dell’assorbimento superficiale totale. Nel corso dello sviluppo, la penetrazione lungo la giunzione aumenta da un iniziale 30% dell’assorbimento totale fino a un massimo del 70% dell’assorbimento totale di un frutto maturo sommerso, indicando che la giunzione diventa più permeabile con il progredire della maturità.

La base meccanicistica dell’elevato assorbimento in questa regione non è del tutto chiara. Sono coinvolti diversi fattori. In primo luogo, la giunzione stelo/frutto rappresenta la zona di attacco tra carpello e ricettacolo e la cuticola sembra essere discontinua in questa regione. In secondo luogo, tra il frutto e il fusto sono presenti zone di abscissione in almeno alcune cultivar, ma non in tutte e anche sul bordo del ricettacolo, dove stami, petali e sepali si attaccano durante l’antesi. La permeabilità di queste zone all’acqua è sconosciuta. Negli acini d’uva, le zone di abscissione sul ricettacolo sono altamente permeabili. In terzo luogo, la giunzione stelo/frutto presenta un’alta densità di microfratture nella cuticola. Questo perché la curvatura della superficie nella cavità del fusto è elevata, causando la concentrazione delle sollecitazioni e quindi il cedimento della buccia.

Da un punto di vista pratico, la penetrazione lungo l’attaccatura è estremamente importante. La forma del frutto, con una marcata depressione intorno alla giunzione, determina lunghi periodi di bagnatura superficiale e quindi un continuo assorbimento di acqua anche dopo un evento piovoso. La giunzione pedicello/frutto non svolge un ruolo significativo nella traspirazione.

Cicatrice stilare. La permeabilità della cicatrice stilare nella traspirazione è superiore a quella della cuticola circostante. Tuttavia, data l’area ridotta della cicatrice rispetto alla superficie rimanente del frutto, l’effetto della cicatrice sulla traspirazione dell’intero frutto è ridotto. Non ci sono prove di un aumento dell’assorbimento attraverso la cicatrice stilare nel ciliegio dolce maturo. Tuttavia, la regione intorno alla cicatrice stilare presenta un’alta densità di microfessure.

Estremità del pedicello. Quando si staccano i frutti dall’albero, l’estremità prossimale del pedicello è esposta alla pressione atmosferica. Poiché il potenziale idrico del frutto è negativo, si sviluppa istantaneamente un embolo d’aria. L’embolia interrompe la colonna d’acqua nello xilema e blocca virtualmente l’ingresso dell’acqua attraverso l’estremità del pedicello. Anche il trasporto del floema dovrebbe interrompersi istantaneamente a causa della formazione di callosio entro pochi minuti dalla ferita. Questi fattori rendono improbabile l’assorbimento di acqua da parte dei frutti staccati attraverso l’estremità del peduncolo.

Bilancio idrico del frutto intero

In base ai tassi di ingresso e di uscita dell’acqua attraverso la superficie del frutto e la vascolarizzazione del peduncolo, è possibile stabilire un bilancio idrico.

Bilancio idrico. I calcoli rivelano che la traspirazione (diurna) è uno dei principali flussi che contribuiscono al bilancio idrico del frutto. A questo proposito, è utile considerare una serie di scenari semplificati per apprezzare meglio gli effetti del tempo sul bilancio idrico dei frutti. In una giornata di sole, il tasso di traspirazione in uscita supera la somma dei tassi di afflusso vascolare (xilema e floema), con conseguente perdita netta di acqua nel frutto. Nel frattempo, in una giornata umida e nuvolosa, e se la cavità del fusto contiene qualche goccia d’acqua residua da una doccia notturna o da una forte rugiada, gli afflussi osmotici e vascolari possono essere più che sufficienti a sostituire l’acqua persa per traspirazione attraverso una buccia altrimenti secca. Il risultato sarà un guadagno netto di acqua da parte del frutto. Naturalmente, in una giornata di pioggia, con un deflusso di traspirazione scarso o nullo, una serie di afflussi significativi (afflussi vascolari xilematici e floematici e l’assorbimento osmotico approssimativamente simile attraverso la superficie bagnata del frutto) si combinano per dare un forte guadagno nel contenuto idrico del frutto.

In questo contesto, si può anche valutare l’efficacia di un riparo dalla pioggia. Sotto un riparo dalla pioggia, gli afflussi osmotici attraverso la superficie del frutto e alla giunzione stelo/frutto saranno eliminati. Tuttavia, il flusso netto all’interno del frutto potrebbe rimanere positivo, perché l’elevata umidità associata e i ridotti livelli di radiazione sotto un riparo per la pioggia ridurranno notevolmente il deflusso della traspirazione, mentre gli afflussi vascolari continueranno. Questo afflusso netto potrebbe essere sufficiente a provocare la fessurazione del frutto anche sotto un riparo dalla pioggia (Cline et al., 1995b).

Prevenzione del cracking

Qui ci concentriamo sugli studi che riportano strategie di successo per ridurre le fessurazioni in campo o in laboratorio.

Ripari antipioggia

L’uso di ripari antipioggia impedisce efficacemente il contatto tra l’acqua liquida e la superficie del frutto, riducendo notevolmente le fessurazioni. Occasionalmente, una bassa percentuale (<5%) di frutti si fessura sotto un riparo. Questa fessurazione può essere dovuta all’assorbimento attraverso il sistema vascolare, alla mancanza di traspirazione ed eventualmente all’assorbimento dalla fase vapore. Poiché la superficie dei frutti riparati rimane asciutta, il microcrkaing è notevolmente ridotto.

Applicazione a spruzzo di sali di calcio

Gli effetti degli ioni di calcio sul cracking sono stati oggetto di numerosi studi. Il calcio è stato applicato in saggi di sommersione, come spray fogliare in campo  o tramite irrigatori aerei durante la pioggia. Gli effetti sulla fessurazione non sono stati coerenti. Il calcio ha ridotto le fessurazioni in un numero significativo di studi, ma non ha avuto alcun effetto in altri. Purtroppo, in quest’ultimo gruppo,

purtroppo, in quest’ultimo gruppo, non è chiaro se la mancanza di efficacia sia dovuta a una mancata penetrazione o a una mancata azione del calcio assunto. A causa della sua carica, la penetrazione cuticolare degli ioni calcio è scarsa.

Il meccanismo del calcio nella riduzione delle fessurazioni è stato messo in relazione con: (1) effetti sulle proprietà meccaniche delle pareti cellulari e (2) riduzione dell’assorbimento di acqua. Il miglioramento della reticolazione dei costituenti della parete cellulare, in particolare delle pectine nelle lamelle centrali, è ben noto nella fisiologia post-raccolta. In effetti, il CaCl2 aumenta la WU50 nei test di cracking. Il secondo argomento a favore della riduzione del cracking è la riduzione dell’assorbimento di acqua dovuta a un effetto osmotico causato dalla diminuzione del potenziale osmotico della soluzione di calcio. Per frutti ciò si tradurrebbe in una riduzione del 6-12% del tasso di assorbimento dell’acqua attraverso la porzione bagnata della superficie del frutto.

Utilizzo di altri sali minerali

Alcuni studi hanno riportato una riduzione del cracking e dell’assorbimento di acqua quando i frutti sono stati incubati in soluzioni di sali contenenti ioni ferro (Fe3+), alluminio (Al3+) o mercurio (Hg2+). Il meccanismo è duplice: (1) miglioramento delle proprietà meccaniche della buccia del frutto, come indicato da un aumento del WU50; e (2) una marcata riduzione della permeabilità all’acqua della superficie del frutto. Quest’ultima è causata da una reazione di precipitazione dipendente dal pH in cui i precipitati bloccano selettivamente le vie polari attraverso la superficie del frutto di ciliegio dolce. Poiché le vie polari non sono coinvolte nel trasporto dell’acqua in fase di versamento, la traspirazione e gli scambi gassosi non sono influenzati. L’effetto ottenuto a concentrazioni piuttosto basse (limite inferiore 2,5-10 mm) è impressionante nei saggi di immersione in laboratorio, ma purtroppo è stato finora inutile sul campo. Le soluzioni di sali ferrici efficaci sono molto acide e corrosive, mentre quelle di mercurio e alluminio sono tossiche. Inoltre, i precipitati ferrosi che si formano nella buccia del frutto scoloriscono il frutto stesso e ricoprono l’albero con residui spray inaccettabili.

Altri metodi

Vale la pena menzionare altre tre strategie: l’uso di antitraspiranti, la rimozione dell’acqua superficiale mediante soffiatori o elicotteri e l’uso di cultivar meno sensibili.

È stato spesso suggerito che il cracking indotto dalla pioggia potrebbe essere evitato rivestendo i frutti con uno strato impermeabile o applicando un antitraspirante. Occasionalmente sono state segnalate riduzioni significative del cracking con tali prodotti. Per quanto ne sappiamo, nessuno studio meccanico ha identificato le modalità d’azione di queste sostanze. Se il deposito di spray creato sulla superficie del frutto è sufficientemente spesso, l’assorbimento osmotico alla giunzione stelo/frutto può essere ridotto.

Inoltre, una soluzione irrorata ad alto volume si raccoglie come una goccia pendente nell’area della cicatrice stilare e come una pozza nella cavità del gambo. Quando la soluzione si asciuga, lascia un deposito evidente. In queste aree, la superficie del frutto è più permeabile a causa di una maggiore densità di fessure, rendendo i rivestimenti più efficaci nel rallentare l’assorbimento dell’acqua. Tuttavia, è necessario tenere presente una serie di limitazioni di queste strategie di rivestimento:

1. Qualsiasi applicazione a spruzzo non è selettiva e quindi colpirebbe sia le foglie che i frutti. Gli scambi gassosi di foglie e frutti non devono essere compromessi.

2. Gli antitraspiranti hanno una modalità d’azione di contatto e quindi sono efficaci solo nella porzione bagnata della superficie del frutto. Per l’acqua senza tensioattivi, la frazione bagnata della superficie di un frutto di ciliegio dolce dopo l’applicazione dello spray è in media solo il 18% della superficie.

3. La cuticola delle ciliegie dolci rappresenta una barriera molto significativa al trasferimento dell’acqua. Per abbassare la sua permeabilità è quindi necessario applicare un film con una permeabilità pari o inferiore a quella della cuticola. Questi effetti limitano il successo di tutte le strategie di rivestimento.

In alcuni frutteti, i coltivatori utilizzano elicotteri o soffiatori ad aria compressa (senza soluzione) per eliminare l’umidità aderente dai frutti. Per quanto ne sappiamo, non sono stati pubblicati studi sperimentali che valutino i benefici di tali sforzi. Se da un lato la rimozione dell’umidità superficiale avrebbe un effetto positivo, dall’altro l’agitazione del frutto e del suo pedicello potrebbe aumentare la tenuta della giunzione peduncolo/frutto.

Infine, va detto che un modo efficace, economico e rispettoso dell’ambiente per ridurre il cracking è quello di coltivare cultivar meno sensibili al cracking. Tuttavia, nessuna delle cultivar attualmente disponibili è completamente resistente.

Conclusioni

Di recente sono stati compiuti buoni progressi in diverse aree rilevanti per il cracking indotto dalla pioggia. In particolare, sono stati ampiamente identificati i fondamenti molecolari della deposizione della cuticola nel ciliegio dolce, importanti caratteristiche chimiche e fisiche della cuticola e della buccia del frutto, nonché i meccanismi, le vie e le forze trainanti dell’assorbimento dell’acqua attraverso la superficie. Inoltre, recentemente sono stati riportati dati sul flusso xilematico, sul potenziale idrico del frutto, sul potenziale osmotico e sul turgore. Una lacuna residua riguarda il flusso vascolare attraverso il floema. Inoltre, non sono state pubblicate informazioni sulle modalità di frattura della buccia del frutto del ciliegio dolce.

Ci sono stati pochi progressi nello sviluppo di modelli che spieghino la frattura indotta dalla pioggia su un frutto intero. L’ipotesi prevalente si basa su un modello di frutto a due compartimenti: una buccia elastica che avvolge una polpa zuccherina. L’assorbimento di acqua nella polpa aumenta il volume, la superficie e il turgore del frutto. Quando si supera il turgore critico e/o la deformazione critica della buccia, questa si rompe e il frutto si spacca. Tuttavia, l’assenza di turgore significativo, la mancanza di qualsiasi risposta del turgore all’assorbimento di acqua o alla traspirazione e l’osservazione di fessurazioni nonostante una perdita netta di massa devono mettere in serio dubbio questa ipotesi.

Un’ipotesi alternativa è quella di considerare la fessurazione come il risultato di un fenomeno localizzato, cioè di un difetto locale. Questa ipotesi appare ora più probabile. Un difetto locale provocherebbe una propagazione a cerniera del difetto fino a formare una cricca, più o meno come una “scaletta” che “corre” in un tessuto a maglia fine. Sembra probabile che le microfratture nella cuticola possano rappresentare il difetto iniziale, consentendo di ottenere (1) un elevato tasso di assorbimento localizzato di acqua; (2) il conseguente scoppio di singole cellule in prossimità della fessura con fuoriuscita del contenuto cellulare nell’apoplasto; e (3) una concentrazione di stress nella buccia elasticamente tesa nel punto di questo difetto. L’acido malico, uno dei principali osmoliti, presente in alte concentrazioni nel simplasto del frutto, fuoriesce nell’apoplasto dove indebolisce le pareti cellulari che costituiscono la componente strutturale della buccia del frutto. Inoltre, la permeabilità delle membrane aumenta, causando la diffusione del difetto locale, lo “scollamento” della buccia e infine la rottura del frutto. Questa ipotesi merita ulteriori ricerche. L’identificazione del meccanismo di fessurazione è anche un prerequisito per lo sviluppo di metodi di fenotipizzazione efficienti e ad alto rendimento per caratterizzare cultivar e ibridi per la tolleranza alla fessurazione.