Temperatura della zona radicale e salute della pianta

Temperatura della zona radicale e salute della pianta

Per quanto riguarda la coltivazione e la produzione bisogna considerare molti aspetti che determinano il successo di tutto lo sforzo messo in atto. Uno di questi aspetti, che il più delle volte viene trascurato, è la temperatura della zona radicale. Dopo tutto, le radici restano ¨nascoste¨ ed inoltre, in che maniera si può agire sulla temperatura della zona radicale? In teoria le piante staranno bene se sono tutte alla stessa temperatura. Giusto? In realtà non è proprio così ed ecco il perché.

By Geary Coogler, BSc Horticulture

La storia della temperatura

Tanto per iniziare, la pianta è costituita essenzialmente da due parti: le radici e i germogli e una intersezione principale che è la cosiddetta corona. Nonostante siano composte da sostanze simili, abbiano componenti e una struttura simili, la funzione delle radici è, sostanzialmente, diversa da quella del resto della pianta. La corona funge da centro di commutazione che facilita gli scambi funzionali. Ma i fondamenti della chimica sono universali, e sebbene questo articolo si focalizzi sulla zona radicale, anche le altre due parti sono interessate.

Lo scopo principale del sistema radicale è quello di assorbire acqua e elementi chimici di cui la pianta ha bisogno per svolgere le sue funzioni, tali elementi sono disponibili nel terreno intorno alle radici. Le altre funzioni delle radici riguardano l'ancoraggio, il supporto e il deposito, che in alcune piante possono essere funzioni più importanti rispetto a quelle dell’assorbimento dell’acqua e delle sostanze nutrienti. Le radici assorbono acqua e nutrienti attraverso il processo base di osmosi: l'acqua passa attraverso una membrana entrando nelle cellule della pianta in base alle diverse concentrazioni degli ioni. Tuttavia, la maggior parte degli elementi è spesso pompata attivamente nelle cellule della pianta e questo processo richiede energia.

Temperatura della zona radicale e salute della pianta
La parte della pianta al di sopra della superficie si chiama “germoglio” ed è in grado di regolare la sua temperatura attraverso la traspirazione. L’oscillazione delle temperature nel germoglio può quindi essere più ampia e può cambiare velocemente. La parte della pianta sotto la superficie è chiamata zona radicale e non è in grado di regolare la sua temperatura. L’oscillazione di temperatura è quindi minore e le radici devono rimanere più fredde.

Sistemi di protezione delle radici

La radice deve anche proteggersi da un eccesso di certe sostanze e dalla perdita di sostanze già assorbite. Per fare questo, ha sviluppato degli appositi sistemi di protezione e di contenimento. Ovviamente, le radici non stanno lì per raccogliere l’energia della luce solare, ma di fatto, consumano grandi quantità d'energia che la pianta assorbe dal sole.

L'utilizzo di questa energia implica la respirazione. Il processo di assunzione di ossigeno (O2) e il suo uso per convertire i carboidrati (reso possibile attraverso la fotosintesi nella zona superiore della pianta) in energia da usare nei processi locali.

Le radici non hanno bisogno di anidride carbonica (co2). La respirazione emette calore, e richiede anche una temperatura minima per iniziare e continuare; se la temperatura diventa troppo elevata, le reazioni vanno in tilt. Se questo accade, le radici assorbiranno acqua e faranno di tutto per conservarla e così il processo di traspirazione (che fornisce l'acqua all'intera pianta e la raffredda) sarà interrotto. Al contrario, le radici trasferiscono il calore in eccesso generato dalla respirazione (calore latente) al terreno circostante. I substrati densi come il terreno, la sabbia e perfino l'acqua, hanno un grande effetto tampone sulla temperatura, il che significa che le oscillazioni di temperatura in un arco di 24 ore in condizioni normali saranno minime.

Energia e Carboidrati

La funzione fondamentale della zona superiore della pianta è quella di produrre energia dal sole e dalle strutture fruttifere in modo che la pianta possa trasmettere i suoi geni. Come parte di questo processo, viene prodotta energia sotto forma di complessi blocchi noti come carboidrati, e alcuni di questi sono trasmessi alle radici in modo che possano continuare a svolgere le proprie funzioni e crescere, fornendo alla pianta l'acqua e le sostanze nutritive di cui ha bisogno.

I tessuti sono progettati per permettere all'acqua e agli elementi di muoversi il più rapidamente possibile attraverso il tessuto della pianta verso ogni cellula.

Sistemi complessi come la traspirazione - semplice nel concetto di base, ma meravigliosamente complesso nella progettazione - si sono evoluti per spostare le materie prime e i prodotti finiti verso l'alto, fornire un sostegno diversificato alla struttura del tessuto, facilitare la raccolta dell'energia solare e convertire elementi semplici in molecole organiche complesse. Le reazioni chimiche coinvolte nel metabolismo e nella funzione cellulare sono le stesse in entrambe le sezioni della pianta. Sia sopra che sotto il suolo.

Temperatura della zona radicale e salute della pianta
Quando le luci si accendono, la temperatura dell'aria aumenta e di conseguenza anche la temperatura del terreno. Ci vuole un po' prima che il terreno si riscaldi (proprio come quando si raffredda lentamente dopo che si sono spente le luci). Ma non è solo l'aria che ha degli effetti sulla temperatura del suolo. Il materiale, la profondità (volume) e anche il livello di umidità possono modificare la sua capacità di emettere o trattenere calore.

Reazioni chimiche

Si verificano anche altre reazioni specifiche per convertire l'energia luminosa in energia chimica e alcune delle cellule nel germoglio della pianta sono come fabbriche chimiche che producono di più quando le reazioni avvengono più velocemente. I problemi di temperatura rimangono gli stessi nelle radici; queste reazioni chimiche si verificano troppo rapidamente con l'aumento della temperatura e rallentano man mano che questa diminuisce. Quando ciò si verifica in combinazione con un assorbimento eccessivo di calore proveniente dall'energia luminosa, diventa fondamentale il fatto che la pianta abbia un sistema di regolazione della temperatura e che trasferisca il calore in eccesso nell'aria esterna, che è soggetta a oscillazioni di temperatura molto più ampie di un substrato più denso come il suolo.

Il tessuto nella zona superiore della pianta consuma anche ossigeno ad un tasso più o meno costante, sia di notte che di giorno, e assorbe anidride carbonica durante il periodo di luce per assemblare i blocchi di base della vita, i carboidrati. La parte superiore della pianta deve fare tutto questo con una variazione di temperatura che è soggetta a oscillazioni significative su un arco di 24 ore, a volte persino con rapide oscillazioni di 10°C o più gradi.

Temperatura della zona radicale e salute della pianta
Una microscopia elettronica a scansione (SEM)
di una sezione attraverso una radichetta presa da
una pianta fiorita. Il fascio vascolare
è formato dallo xilema (quattro cerchi verdi, al centro)
e il tessuto floematico (blu). Lo xilema
trasporta acqua e nutrienti minerali
dalle radici al resto della pianta
mentre il floema trasporta
carboidrati e ormoni vegetali.

Corona della pianta

La corona della pianta è la congiunzione tra il tessuto della radice e il tessuto del germoglio. In alcune piante, queste corone sono ben definite e presentano scanalature, mentre in altre sono meno definite. Questa zona della pianta è come una complessa centralina telefonica che deve ricevere il flusso in entrata generato dalla pressione osmotica dell'acqua e delle sostanze nutrienti provenienti dalle radici ed alimentarlo in un sistema di aspirazione che trasporta tale flusso in alto e all’esterno attraverso i dispersori di traspirazione (aree di pressione negativa) nelle foglie, cambiando efficacemente la fisica del flusso.

Avvengono le reazioni chimiche, la temperatura oscilla, vi è un cambiamento nei sistemi utilizzati per il controllo della temperatura e l'ossigeno viene utilizzato in grandi quantità. Una corona esiste nell'interfaccia del substrato e dell'aria, e se va troppo lontano da uno o dall'altro (piantando troppo in superficie o troppo in profondità), ne conseguiranno dei problemi.

Mantenimento della temperatura

La temperatura nella zona superiore deve essere adeguata affinché si verifichino le reazioni chimiche. La zona superiore in sé può rallentare o aumentare la traspirazione se necessario per mantenere una certa temperatura nei tessuti di produzione.

Quando le luci si accendono, le temperature sono basse e c'è meno bisogno di raffreddamento. Man mano che il giorno progredisce, l'energia e la temperatura nell'aria e nei tessuti delle piante aumentano, così come il tasso di traspirazione, che poi diminuisce nuovamente alla fine della giornata. Queste temperature possono, ad esempio, essere inizialmente intorno ai 18 °C e raggiungere un picco di 29 °C prima di diminuire nuovamente, con una escursione di 11 gradi in mezza giornata. Nella zona radicale, queste temperature possono variare tra i 18°C e i 19°C (con un’escursione di un solo grado), ma le radici devono svolgere le proprie funzioni in modo abbastanza corretto in quella oscillazione di temperatura costante per fornire tutto ciò di cui la zona superiore ha bisogno, o non ne ha bisogno, dal momento che subisce il rapido cambio di temperatura giornaliero.

L'uso di queste nozioni

Le piante impiegarono milioni di anni per evolversi in base alle condizioni in cui dovevano sopravvivere e propagarsi in situazioni naturali. La temperatura e le caratteristiche del suolo variano a seconda della latitudine e della composizione. Le piante si sono evolute in base agli ostacoli affrontati in luoghi specifici. Il suolo, sia naturale che artificiale, varia nella sua capacità di rilasciare o trattenere calore in base al materiale, alla profondità (volume) e al livello di umidità. Nel materiale molto poroso come nel materiale secco la temperatura oscilla rapidamente. Tuttavia le fluttuazioni di temperatura diminuiscono quando il materiale diventa più denso o se contiene più umidità, e questo accade più spesso nel profilo del suolo più profondo. Ma il suolo subirà meno oscillazioni di temperatura rispetto all'aria in tutte queste condizioni.

Tuttavia, se il substrato si trova in un vaso, su una base rialzata, o in un altro contenitore, queste oscillazioni diventeranno più veloci ed intense e il profilo della temperatura si avvicinerà a quello dell'aria circostante. In tali condizioni il substrato perde la sua capacità di svolgere la funzione di controllo della temperatura per le radici, di conseguenza il sistema radicale non sarà del tutto efficiente, in quanto non può soddisfare tutte le necessità della zona superiore. Le piante con radici poco profonde lavorano con oscillazioni di temperatura più ampie e più vicine alla media delle temperature dell'aria diurna/notturna, mentre le piante con radici più profonde devono gestire oscillazioni più contenute e temperature più fresche rispetto a questa media.

Temperatura della zona radicale e salute della pianta

Regolazione della temperatura della pianta

Il sistema radicale della pianta non regola la propria temperatura, e una volta che la temperatura nel suolo si allontana dalla zona ottimale per le reazioni, non può più fornire al resto della pianta il livello ottimale di acqua e sostanze nutritive. Questo avviene sia quando la temperatura è troppo elevata sia quando la temperatura è troppo bassa. Maggiore è l’oscillazione della temperatura in un arco di 24 ore, più il sistema radicale subirà uno stress,e più una pianta avrà problemi sia a livello fisico che patologico, più diventerà suscettibile agli agenti patogeni e agli insetti. Il fatto di collocare un sistema radicale in un substrato sopra il terreno, aumenterà l’area della superficie da cui il calore può disperdersi o accumularsi.

Le piante diventano inattive, quando il sistema radicale interrompe la maggior parte delle sue funzioni, sia quando ciò è dovuto a condizioni di temperature troppo fredde che troppo calde. Ciò accade nei vasi dei vivai collocati in zone calde e soleggiate. In estate tali vasi si riscaldano a causa della temperatura dell'aria circostante e le piante entrano in una fase di dormienza sebbene vengano irrigate e alimentate per la massima produzione e crescita. Anche la temperatura dell'acqua di irrigazione o soluzione nutritiva aumenterà o diminuirà la funzione della radice, e qualsiasi cambiamento improvviso e consistente di temperatura causerà uno shock alle radici. I buoni coltivatori riscaldano o raffreddano l'acqua alla giusta temperatura, prima di irrigare.

Temperatura della zona radicale e salute della pianta

Rigoroso monitoraggio

La temperatura è estremamente importante per far crescere e prosperare le piante, ma tutti i fattori in gioco sono molto più complicati di quanto si possa immaginare. Il sistema dei germogli e quello radicale hanno esigenze diverse quando si tratta di temperatura: uno può funzionare con oscillazioni di temperatura più ampie e più veloci, mentre l'altro ha bisogno di un’oscillazione molto più limitata, più fredda e stabile. I bravi coltivatori ne tengono conto. Un sistema radicale debole o mal funzionante rallenta lo sviluppo della zona superiore perché non è in grado di effettuare le reazioni chimiche richieste, rallentando l'assorbimento dei nutrienti. Non tutti i nutrienti saranno colpiti e alcuni mostreranno le carenze più velocemente di altri.

Il sistema radicale si svilupperà e funzionerà meglio una volta mantenuta una certa oscillazione della temperatura ed un bravo coltivatore monitorerà molto attentamente questi fattori, così come monitorerebbe e regolerebbe la temperatura dell'aria. Tutte le parti della pianta sono interconnesse e i problemi dei nutrienti possono verificarsi anche nelle piante che vengono alimentate correttamente se la temperatura della zona radicale resta fuori degli standard corretti per troppo tempo. Infine, ci sono due ambienti diversi e completamente separati in cui vive una pianta, e un buon coltivatore presterà molta attenzione ad entrambi.

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