În condiții de încălzire globală și schimbări climatice, livezile fructifere se confruntă cu diferite provocări de mediu care provoacă impacturi negative asupra creșterii și productivității diferiților pomi fructiferi, în special în zonele aride și semiaride, stres abiotic, cum ar fi creșterea temperaturii, secetă, valuri de căldură și salinitatea solului. Acestea reprezintă o provocare majoră pentru creșterea și productivitatea livezilor pomicole.

Pomii fructiferi au folosit diferite strategii pentru a face față stresului abiotic și pentru a minimiza efectele lui adverse.

Plantele au folosit diferite mecanisme fiziologice, anatomice și morfologice pentru a tolera stresul abiotic, cum ar fi homeostazia ionică, sinteza de solut mai compatibil, producția de poliamine, reglarea antioxidanților, închiderea stomatelor, în plus față de modificarea sistemului radicular, abscizia parțială a frunzelor, compactitatea, coroana, reducând dimensiunea frunzelor.

În plus, în condiții de stres abiotic, plantele produc diverse substanțe dizolvate organice pentru a face față substanțelor dizolvate cu oxigen reactiv, cum ar fi Proline.

Pomicultorii pot face față acestor provocări folosind practici de management adecvate, care includ asigurarea necesarului adecvat de nutrienți, în special potasiu și calciu, menține umiditatea solului, folosind portaltoi adecvati tolerant la secetă și stresul salinității, precum și aplicarea exogenă a substanțelor de creștere a plantelor ar putea susține creșterea și productivitatea livezilor.

Tema a fcut obiectul studiului cu titlul ”Fruit orchards under climate change conditions: adaptation strategies and management”, al cărui autor a fost Waleed Fouad Abobatta. Cercetător la  Horticulture Research Institute-Agriculture Research Center din Lion.

Limitări majore

Stresurile de mediu sunt considerate limitări majore care amenință securitatea alimentară la nivel mondial și au impact negativ asupra producției globale a culturilor. Există diverse provocări cu care se confruntă producția de fructe, în special stresul abiotic, care includ creșterea temperaturii, reducerea precipitațiilor, valurile de căldură, temperatura rece etc., care provoacă fluctuații.

În momentul înfloririi, a nașterii fructelor și a datei de recoltare, efecte adverse asupra productivității și calității fructelor, în special în zonele aride și semi-aride afectează susținerea producției diverselor livezi de fructe atât în ​​mod direct, cât și indirect.

Unii dintre pomii fructiferi proeminenți, care au nevoie de conditii calde pentru o productie de calitate pot suferi, astfel că, din cauza schimbarii factorilor climatici precum noaptea caldă în lunile decembrie și ianuarie din emisfera nordică, reduce înflorirea și mărește creșterea vegetativă, ceea ce se reflectă în scăderea productivității și afectează negativcalitatea  fructelor.

În plus, în unele livezi, valurile de căldură înainte și în timpul înfloririi reduc înflorirea și creșterea fructelor, concomitent cu creșterea temperaturii ambientale, creșteri ale evaporării și reduceri ale ratei precipitațiilor, în consecință, cresc salinitatea solului.

Mecanisme de adaptare

Toți acești factori au afectat negativ creșterea, productivitatea și calitatea fructelor, în special în regiunile aride și semiaride. Livezile de pomi fructiferi folosesc diverse mecanisme de adaptare la stresul abiotic bazate pe diferite răspunsuri, cum ar fi adaptări morfologice, adaptări fiziologice și adaptări anatomice, care, la rândul lor, duc la modificări în metabolismul plantelor pentru a minimiza daunele induse de stres.

În plus, pentru a face față combinațiilor de diferite tipuri de stres, cum ar fi stresul secetă și termic, plantele modifică expresia genelor într-un mod foarte diferit față de modificările care apar la plantele crescute sub un singur stres. Iar modificarea practicilor de management în timpul sezoanelor de creștere ar putea crește toleranța copacilor la diferite stresuri abiotice.

Lucrarea citată și-a propus să discute principalii factori abiotici care afectează productivitatea livezilor pomicole și strategiile utilizate pentru adaptarea la condițiile de stres pentru a îmbunătăți creșterea și a susține productivitatea livezilor pomicole. Iată mai jos câțiva factori care afectează livezile de pomi fructiferi.

Seceta

Plantele sunt foarte vulnerabile când vine vorba de deficitul de apă. Seceta influențează creșterea, dezvoltarea, productivitatea și supraviețuirea plantelor. Cu toate acestea, plantele au folosit unele strategii de protecție pentru a se adapta la condițiile de secetă, care includ modificări metabolice și morfologice care împiedică plantele să fie afectate de deshidratare.

Creșterea temperaturii

Din cauza încălzirii globale, temperaturile medii ale suprafeței terestre și oceanice au crescut cu 0,8 C în perioada 1888-2021. De asemenea, temperatura medie la nivel mondial la suprafață este prevăzută să crească cu 1,4 până la 5,8, până în 2100.

De asemenea, se preconizează că creșterea temperaturii va continua în viitor. Astfel, s-a descris că temperatura ridicată provoacă o dezvoltare mai rapidă a culturii și, astfel, reduce durata culturii, fapt care este asociat în principal cu o scădere a temperaturii.

Randamentele diferitelor culturi, în timp ce există diferite efecte ale temperaturii mai ridicate, ar putea afecta negativ fixarea și redistribuirea carbonului fotosintetic, precum și lanțul de transport de electroni care are loc în cloroplaste.

Salinitatea

Stresul de salinitate este o dilemă la nivel mondial și, din cauza schimbărilor climatice, există o creștere a acestiea, în sol.  Salinitatea a afectat o gamă largă de terenuri arabile și diverse plante, în special culturile pomicole.

Salinitatea solului, fiind unul dintre cele mai dăunătoare stresuri abiotice, dăunează critic plantele de cultură și determină o reducere semnificativă a randamentului diferitelor culturi de fructe, toleranța la salinitate este foarte complicată.

Majoritatea culturilor de fructe sunt sensibile la stresul de salinitate și rareori culturile de fructe ar putea tolera condiții de salinitate, în timp ce unele culturi precum măslinii (Olea europaea) și palmierii curmale (Phoenix dactylifera L.) ar putea fi cultivate în condiții de salinitate moderată.

Valurile de căldură

Din cauza încălzirii globale, se preconizează că vor avea loc valuri de căldură intense și mai lungi, livezile de fructe sunt foarte sensibile la valurile de căldură, în special în timpul înfloririi și în faza de înflorire a fructelor, fapt care ar putea cauza o reducere severă a randamentului pomilor, în special atunci când este combinată cu stresul cauzat de secetă.

Strategii de adaptare

Stresurile abiotice care includ temperaturi ridicate, secetă, valuri de căldură, creșterea nivelului de CO2 și salinitate ridicată în sol și apă, au fost cunoscute că afectează procesele metabolice, cum ar fi fotosinteza și sinteza proteinelor, ducând la scăderea ratei de creștere și reducerea randamentului cu o calitate mai scăzută a fructelor.

Prin urmare, plantele folosesc diverse mecanisme în condiții de stres de mediu, cum ar fi tranzițiile morfologice, fiziologice, biochimice și moleculare în expresia genelor, pentru a evita efectele adverse ale stresului.

Impactul interacțiunilor dintre factorii de stres abiotic are un efect mai negativ asupra culturilor de fructe mai mult decât stresul unic. În timpul transducției semnalului, semnalul primar activează producția de molecule de semnalizare secundare, cum ar fi fosfat inozitolul și speciile reactive de oxigen (ROS), rezultând eliberarea de Ca2+, mediată de receptori în celule.

Stresul de secetă, însoțit de salinitate, sunt principalele amenințări climatice care inhibă plantele să își manifeste potențialul genetic cel mai înalt. Există diferite mecanisme de adaptare utilizate pentru a îmbunătăți creșterea și randamentul diferitelor plante pentru a depăși efectul negativ al stresului abiotic asupra creșterii plantelor și pentru a susține productivitatea livezilor pomicole, după cum se arată mai jos.

Adaptări morfologice

Copacii se adaptează la stresul cauzat de secetă în diferite moduri, cum ar fi modificarea evolutivă a sistemelor radiculare, arhitectura copacului, reducerea dimensiunii frunzelor, pierderea parțială a frunzelor, scăparea unor noi fructe și fructe mici sau alte obiceiuri specifice.

Modificarea sistemului radicular

Creșterea rădăcinilor laterale este redusă semnificativ, în principal prin suprimarea activării meristemelor rădăcinilor laterale, pe lângă rădăcinile laterale. Prezența rădăcinilor mici este, de asemenea, o strategie adaptativă pentru creșterea absorbției de apă, oferind o suprafață mai absorbantă.

De exemplu, unele plante, atunci când se confruntă cu secetă pentru o perioadă lungă de timp, reduc suprafața frunzelor și reduc la minimum producția de lăstari noi, pentru supraviețuirea în condiții de stres.

Sistemul de rădăcină profundă

Adâncimea rădăcinii este unul dintre mecanismele utilizate pentru adaptarea la condițiile de secetă. În plus, arborii cu sisteme de rădăcini adânci au o capacitate de toleranță mai bună la condițiile de secetă.

Pomul fructifer depinde de trăsături secundare precum arhitectura rădăcinilor, ajustarea osmotică, potențialul de apă al frunzelor, conținutul relativ de apă în stadiul vegetativ pentru a spori randamentul în condiții de stres cauzat de secetă.

Abscizia frunzelor

Multe culturi au trebuit să arunce parțial frunzele atunci când se confruntă cu un deficit de apă pentru o perioadă lungă de timp. Aruncarea regulată a frunzelor mai vechi începe mai întâi pentru a reduce pierderile de apă, apoi urmează frunzele tinere, când seceta rămâne o perioadă mai lungă.

Arhitectura coroanei

Arhitectura copacului joacă un rol semnificativ în adaptarea copacilor la condițiile de stres, astfel încât soiurile pitice, cu coroane dense, sunt mai tolerante la secetă, ca urmare a reducerii deshidratării, comparativ cu soiurile cu coroană largă, care reduc transpirația și economisesc energie prin împiedicarea densității mari a luminii să ajungă la frunzele interioare și scăderea pătrunderii radiației solare,  pentru a îmbunătăți microclimatul în copac.

Prin urmare, soiurile pitice, cu coroane compacte, ar putea tolera mai mult seceta decât soiurile cu coroană deschisă prin întârzierea deshidratării.

Adaptări anatomice

În condiții de stres ambiental, arborii au folosit adaptări anatomice pentru a tolera stresul prin reducerea pierderilor de apă prin închiderea stomatelor, care au considerat principalii indicatori în condiții de secetă, pentru a reduce activitatea enzimelor fotosintetice precum ribulozo-1,5-bisfosfat și carboxilaza/oxigenaza Rubisco. De asemenea, sub stres ambiental, planta de stres de secetă minimizează numărul stomatelor pentru a se adapta la condițiile de deficit de apă.

Adaptări fiziologice

Sub stres abiotic, cum ar fi seceta și salinitatea solului, plantele produc diferite substanțe dizolvate organice prin gluconeogeneză activată și fotorespirație, pentru a face față substanțelor dizolvate cu oxigen reactiv (ROS) și fotoinhibiției, prin creșterea nivelurilor de glucoză, malat și prolină pentru a se ajusta osmotic.

În general, plantele se adaptează la secetă prin diferite moduri, cum ar fi evadarea secetei, toleranța și strategii de evitare, care nu au granițe clare. De exemplu, în condiții de secetă și temperatură ridicată, arborii, în special cei altoiți pe portaltoi,  activează biosinteza flavonoidelor pentru a atenua daunele oxidative mai mari.

Biosinteza acidului jasmonic (JA), unul dintre mecanismele fiziologice utilizate pentru adaptarea la condițiile de stres, conduc la sinteza plantelor de JA prin diferite tipuri de plastide, enzime citoplasmatice și peroxizomi.

JA are un efect pozitiv asupra toleranței la sare, acționând ca un regulator pentru dezvoltarea plantelor în condiții de stres de salinitate, astfel încât, folosind JA-uri ca aplicare foliară, se crește toleranța pomilor fructiferi la stresul de salinitate și sporește vigoarea și îmbunătățește productivitatea.

Rolul potasiului în celula vegetală

Potasiul (K+) joacă rolul de ion de echilibrare a încărcăturii în celulele vegetale și citosol. De asemenea, homeostazia potasiului (K+) este foarte critică în ceea ce privește toleranța la stres la plante. Retenția de potasiu în celulele mezofile este o strategie majoră pentru existența toleranței la sare, în timp ce plantele prezintă diferite (K+) abilități de reținere.

Condițiile de stres provoacă o perturbare a echilibrului K+ în celulele plantei, care pierd K+ sub stresul de salinitate a solului din cauza a doi factori principali care afectează echilibrul K+ în celulele plantei:

1. Activarea proteazelor și endonucleazelor asemănătoare caspazei,

2. Afluxul inevitabil de Sodiu (Na+) induce o depolarizare bruscă a membranei, care afectează transportul elementelor esențiale majore prin membrana plasmatică.

Prin urmare, în condiții de salinitate a solului, fertilizarea cu potasiu adecvat reduce efectele adverse asupra plantei.

Practici de management

Există diferiți pași necesari pentru a menține productivitatea livezilor în condiții de schimbări climatice și stres abiotic. Prin urmare, folosind practici agricole adecvate cu cerințe adecvate de nutrienți și menținerea umidității solului, cu portaltoi toleranți la secetă și/sau stresul salinității, în plus față de aplicarea exogenă a plantei. regulatorii de creștere, ar putea juca un rol semnificativ în producția susținută de livezi pomicole în condiții climatice dure.

Concluzie

Ca urmare a diverselor provocări cu care se confruntă livezile de fructe, în special stresul abiotic, cum ar fi seceta, creșterea temperaturii, valurile de căldură și salinitatea solului, toate acestea afectează negativ creșterea vegetativă și productivitatea.

Pomii fructiferi folosesc diverse strategii fiziologice, anatomice și morfologice pentru a face față efectelor adverse ale condițiilor stresante, produc substanțe dizolvate mai compatibile, sinteza poliaminelor, închiderea stomatelor, pe lângă modificarea sistemului radicular și a sistemului radicular profund, abscizia parțială a frunzelor, compactitatea copacului, reducerea dimensiunii frunzelor, considerate mecanisme importante pentru a face față stresului abiotic fără pierderi de randament sau productivitate.

În plus, utilizarea unor practici agricole adecvate menține umiditatea solului, utilizarea portaltoiilor adecvate tolerante la stres, precum și aplicarea exogenă a substanțelor de creștere a plantelor ar putea susține creșterea și productivitatea livezilor.