Clima e agricoltura: il caso del frumento duro

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Molti dei cambiamenti climatici previsti per i prossimi decenni, quali ad esempio il riscaldamento globale del pianeta, i crescenti rischi di siccità in alcune aree geografiche e una maggiore frequenza di eventi meteorici intensi, sono in maggior parte causati dal rapido aumento della concentrazione di CO2 nell'atmosfera.
Attualmente la concentrazione di CO2 nell’atmosfera è di circa 400 parti per milione (ppm), tuttavia questo valore aumenterà del 30-40% nei prossimi 40 anni a causa del crescente utilizzo a livello mondiale di carburanti fossili. La CO2 è anche la principale fonte di nutrimento delle piante che tramite il processo della fotosintesi la trasformano in carboidrati ed, in ultima istanza, in produzione agricola.
L’aumento dell’anidride carbonica atmosferica da un lato determina importanti effetti negativi sul clima, e dall’altro si configura come un intervento fertilizzante per le piante e la produzione agricola. In ogni caso, vista l’entità dei cambiamenti attesi nei prossimi decenni, è più che mai necessario studiare come le piante coltivate si adatteranno alle nuove condizioni atmosferiche e selezionare varietà che meglio di altre siano capaci di crescere e produrre nelle nuove condizioni climatiche.

Col sistema FACE è possibile simulare condizioni climatiche estreme

Particolari infrastrutture sperimentali note come FACE (Free Air CO2 Enrichment) permettono di studiare l’effetto dell’aumento della CO2 atmosferica sulla crescita delle piante in condizioni agricole reali e consentono pertanto di avere indicazioni molto precise sull’effetto di questo componente dei cambiamenti climatici sulla produzione agricola. Presso il Centro di Ricerca per la Genomica del CRA di Fiorenzuola d’Arda (PC) è stato installato un sistema FACE costruito in collaborazione con l’Istituto di Biometeorologia del CNR di Firenze attraverso un progetto finanziato da alcune Fondazioni bancarie tramite il programma “Progetto AGER: ricerca agroalimentare”, progetto a cui partecipano anche l’ENEA- Centro di ricerca della Casaccia ed il Centro di Ricerca per la Cerealicoltura del CRA di Foggia.

L’effetto dell’innalzamento della CO2 sulla qualità del frumento duro

Nel corso di due anni di sperimentazione il sistema FACE ha verificato il comportamento di 12 varietà di frumento duro cresciute in condizioni di campo in un’atmosfera contenente circa 570 ppm di CO2 (la concentrazione attesa per il 2050). I primi risultati hanno dimostrato un generale aumento di biomassa vegetale e di produzione utile (granella) associata a una diminuzione del contenuto proteico nella granella, tuttavia tali risposte sono estremamente variabili a seconda delle varietà testate. L’aumento di biomassa vegetale e di produzione è una conseguenza diretta dell’effetto fertilizzante della CO2. Gli anni 2012 e 2013 e la località in cui è stato condotto l’esperimento (Fiorenzuola d’Arda, PC) sono stati caratterizzati da ottimali apporti idrici e pertanto l’effetto fertilizzante della CO2 si è estrinsecato appieno con aumenti produttivi che hanno raggiunto, in alcune varietà, anche il 20%. A margine vale la pena di sottolineare come l’incremento di produzione in risposta all’aumento di CO2 sia un trend generale per tutte le piante con una fisiologia “C3”, mentre l’effetto è quasi nullo nelle piante con fisiologia “C4”, come ad esempio il mais. La riduzione del contenuto proteico è un dato significativo in quanto il livello di proteina rappresenta il principale carattere qualitativo del frumento duro destinato alla produzione della pasta. In particolare il contenuto proteico influenza la tenuta alla cottura della pasta e, in generale, le paste di alta qualità si caratterizzano per una percentuale di proteine tra il 13 ed il 14%, rispetto al 12% delle paste standard. Tutto ciò considerato l’incremento di CO2 nell’atmosfera potrebbe avere un potenziale effetto negativo sulla qualità del frumento duro. Tuttavia, la grande variabilità che è stata trovata nella risposta all’aumento di CO2 nel set di genotipi analizzati suggerisce che un lungimirante lavoro di miglioramento genetico che tenga conto di questi risultati potrebbe realizzare nuove varietà capaci di sfruttare al meglio l'aumento della CO2 atmosferica evitando o limitando le conseguenze negative sulla qualità del prodotto.
Il sistema FACE installato a Fiorenzuola rappresenta un’ infrastruttura scientifica di ultima generazione, l’unica operativa in Italia e tra le pochissime in Europa, che consente di simulare condizioni climatiche che si realizzeranno nei prossimi decenni. Una strumentazione fondamentale per preparare oggi le piante che ci serviranno domani.
Questa infrastruttura, inoltre, rappresenta uno dei contributi italiani all’iniziativa europea ANAEE (Analysis and Experimentation on Ecosystems) dedicata allo studio dei cambiamenti climatici.

I risultati di FACE saranno presentati nel corso del convegno “Cambiamenti climatici, produzione e qualità dei prodotti agricoli: caso del frumento duro” che si terrà il 30 giugno presso il Cnr di Roma.

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L'illustrazione "The Fin de Siècle Newspaper Proprietor" di Frederick Burr Opper, pubblicata nel 1894 sul magazine Puck. Credit: Library of Congress. Licenza: Public Domain.

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