Cum funcționează principalele mecanisme de adaptare dezvoltate de tinerii cireși (Prunus avium L.) pentru a face față secetei? Aceasta a fost întrebarea la care a răspuns raportul cu titlul ”Drought-Adaptive Mechanisms of Young Sweet Cherry Trees in Response to Withholding and Resuming Irrigation Cycles”, în urma unei cercetări realizată de un colectiv de cercetători conduși de Víctor Blanco, de la MDP Institute din Basel.

Teste de secetă

Pentru a colecta toate datele, arborii tineri au fost supuși la două cicluri de secetă cu intensități diferite de stres hidric, urmate de o perioadă de refacere. În acest sens, au fost aplicate trei tratamente de irigare:

-tratamentul de control (CTL) irigat pentru a asigura condiții nelimitative de apă a solului;

-stresul hidric moderat (SM) supus la două cicluri de uscare a căror durată a fost dependentă de timpul scurs până când arborii au atins valori ale potențialului hidric al tulpinii la amiază de −1,3 și, respectiv, −1,7 Mpa, pentru primul și, respectiv, al doilea;

-și stresul sever de apă (SS) similar cu MS, dar cu valori de referință de -1,6 și -2,5 MPa.

Între ciclurile de secetă, arborii MS și SS au fost irigați zilnic ca arborii CTL, până la atingerea unor valori ale tulpinii similare cu cele ale arborilor CTL. Arborii MS și SS au prezentat o reglare stomatică importantă și o creștere vegetativă mai scăzută.

Scăderea potențialului de fotosinteză al frunzelor în perioadele de secetă a reprezentat 40–100% din reducerea potențialului de apă al frunzelor la amiază. Potențialul osmotic minim pentru frunzele mature a fost cu aproximativ 0,35 MPa mai mic decât la arborii bine irigați.

Ajustarea osmotică ocazională observată la arborii MS și SS nu a fost suficientă pentru a menține valorile similare cu arborii CTL sau pentru a crește greutatea specifică a frunzei (SLW). Unghiul de inserare a frunzei a crescut pe măsură ce nivelul stresului hidric a crescut. Stresul sever de apă (stem < -2,0 MPa) a dus la o defoliere precoce clară ca un pas suplimentar în conservarea apei.

Cauze ale stresului abiotic

În zonele uscate, unde disponibilitatea redusă a apei este principalul factor de restricție pentru culturi, perioadele de secetă au crescut în ceea ce privește zona geografică afectată, frecvența și intensitatea ca o consecință a schimbărilor climatice globale.

Stresul de secetă, caracterizat în general printr-o combinație de radiații solare ridicate, temperatură ridicată și deficit de apă, este unul dintre principalele cauze de stres abiotic la nivel mondial care afectează negativ metabolismul culturilor, creșterea și randamentul. În aceste zone, chiar și în condiții agricole irigate, culturile pot fi supuse multor cazuri de stres și de recuperare de la stresul ciclului.

În acest context, este indispensabil să înțelegem modul în care o plantă răspunde și se adaptează la condițiile de secetă pentru a-și menține creșterea, dezvoltarea și productivitatea. Răspunsurile adaptative ale plantelor la secetă pot fi morfologice, fiziologice sau biochimice și nu sunt ușor de înțeles, deoarece depind de tipul plantei, stadiul fenologic, durata stresului, intensitatea și rata de impunere a stresului și frecvența.

Din acest motiv, înțelegerea mecanismelor implicate în răspunsurile și adaptările unei culturi la perioadele de secetă este esențială pentru implementarea cu succes a strategiilor de irigare deficitară pentru a minimiza daunele cauzate randamentului și calității fructelor și pentru a face față perioadelor de secetă din ce în ce mai frecvente.

Sensibilitatea cireșilor

Cireșii (Prunus avium L.) sunt printre cei mai importanți pomi fructiferi cultivați comercial la nivel mondial. Producția mondială de cireșe proaspete a crescut cu 29% în ultimii 10 ani, ajungând la 2,6 Mt în 2019. Cireșii se caracterizează prin sensibilitatea lor semnificativă la stresul hidric în timpul prerecoltării, când creșterea fructelor poate fi penalizată de deficitul de apă.

În schimb, deficitul de apă ar putea fi aplicat în perioada post-recoltare, după perioada de diferențiere a florii, când calitatea sau randamentul fructelor este puțin sau nu penalizată de deficitul de apă reglementat. În acest fel, strategiile de irigare deficitară au fost aplicate cu succes la cireși dulci.

Cu toate acestea, există încă o lipsă de cunoștințe privind mecanismele de adaptare la secetă ale cireșului dulci, aceste cunoștințe fiind decisive pentru gestionarea livezilor de cireș în condiții de irigare deficitară reglementată (CDI).

Mecanisme de rezistență

Mecanismele dezvoltate de culturi pentru a rezista deficitului de apă pot fi împărțite în evadare, evitare sau toleranță. Astfel, în genul Prunus, anumite adaptări morfologice și fiziologice permit speciei sale să supraviețuiască în situații de stres hidric. Studiile anterioare cu migdal și cais au indicat că adaptările la secetă s-au bazat în principal pe mecanisme de evitare.

Controlul stomatic este considerat principalul mecanism fiziologic de reglare a transpirației și de conservare a apei în plante pentru a evita deteriorarea ireversibilă datorată deshidratării. În acest context, a fost descrisă o reglare puternică a stomatologiei la cireșii tineri și maturi sub stres hidric.

Aceste mecanisme permit plantelor să minimizeze pierderile de apă și să maximizeze absorbția de apă. De asemenea, stresul de secetă ar putea modifica morfologia frunzei (de exemplu, mărimea și grosimea frunzei) și ar putea reduce creșterea vegetativă, ceea ce, împreună cu reglarea stomatică, ar duce la o scădere semnificativă a fotosintezei.

Livellara et all. (2021), au raportat o reducere semnificativă a lungimii lăstarilor și a volumului copacului la cireșii tineri. Pe de altă parte, mecanismele de toleranță, cum ar fi acumularea activă de substanțe dizolvate active osmotic, au fost raportate pentru multe culturi.

Menținerea potențialului osmotic

O creștere a concentrației de substanțe dizolvate ar putea contribui la o reducere a potențialului osmotic, menținând astfel potențialul de turgență în celule, deși capacitatea de ajustare osmotică poate varia între organele dintr-o plantă. La migdali, Castel și Fereres au raportat că gradul de ajustare osmotică a fost limitat în perioadele de stres hidric, copacii neputând să mențină valori ridicate ale potențialului de turgență.

În ciuda importanței și rentabilității în cultivarea cireșului, mecanismele de adaptare la secetă dezvoltate de această cultură la stresul hidric au fost slab studiate. De aceea, se emite ipoteza că cireșii pot dezvolta mecanisme de adaptare la stresul hidric care îi fac capabili să mențină turgența celulară și, prin urmare, procesele dependente de turgență și că cunoașterea acestor mecanisme de adaptare este de mare interes pentru conceperea strategiilor de irigare cu deficit reglementat în condițiile noastre de creștere.

Rezultate și concluzii

Cireșii au arătat în principal strategii de evitare a stresului cauzat de secetă. Astfel, pomii supuși deficitului de apă nu au fost capabili să dezvolte o ajustare osmotică a frunzelor care să poată menține presiunea mare a turgenței și hidratarea plantelor la niveluri similare cu arborii de control.

Pierderea turgenței frunzelor a scăzut creșterea vegetativă a copacului și a crescut unghiul de inserare a frunzelor ca mecanism de reducere a radiației solare incidente. La sfârșitul perioadelor de secetă, pierderea turgenței frunzelor a dus la închiderea stomatală semnificativă, reducând pierderile de apă prin transpirație la cireșii dulci expuși la stres hidric.

Dacă stresul cauzat de secetă persistă (tulpina < −2,0 MPa), atunci mecanismele de mai sus, combinate cu o reducere semnificativă a suprafeței frunzelor prin defoliere, ar putea avea un impact semnificativ în următorii ani sau ar putea duce la prăbușirea totală a plantei.

Prin urmare, se recomandă menținerea unui potențial de apă tulpină peste -2,0 MPa în timpul post-recoltare în livezile de cireși gestionate în condiții de irigare deficitară reglementată. Relația puternică dintre unghiul de inserare a frunzelor și potențialul de apă al plantelor la cireș ar putea constitui o nouă linie de cercetare.

Astfel, monitorizarea bazată pe mașini compusă din dispozitive de cameră cu sisteme de procesare integrate ar putea fi utilizată pentru a determina starea apei din plante din modificările unghiurilor de inserare a frunzelor.