Esplorare i benefici dei fagioli dall'occhio inoculati in diverse condizioni climatiche in Namibia

Aug 18, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 11761 (2023) Citare questo articolo

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I fagioli dall'occhio (Vigna uniculata L. Walp) vengono coltivati ​​da molti piccoli agricoltori nell'Africa sub-sahariana per l'alimentazione e per la loro capacità di fissare l'azoto anche in condizioni di stress. La loro performance dipende dai ceppi rizobici autoctoni che vivono in associazione simbiotica con le radici; può essere potenziato se i semi vengono inoculati con semi più efficaci. I dati sull’efficacia della tecnica in diverse condizioni climatiche sono rari. In questo caso, utilizziamo quindi un modello per ampliare due esperimenti sul campo condotti in Namibia per includere diversi scenari di cambiamento climatico. Le simulazioni mostrano che i fagioli dall'occhio non inoculati hanno rese medie di 0,5 t/ha e i fagioli dall'occhio inoculati 1 t/ha. Se le condizioni climatiche sono favorevoli (fresche e umide), le differenze di resa stimate aumentano fino a oltre 1 t/ha. Negli anni secchi (< 200 mm), la differenza media di resa è solo di 0,1 t/ha. Nel lontano futuro (2080-2100), aumenteranno i casi di anni secchi e caldi. L’utilizzo di semi di fagiolo dall’occhio inoculati invece di quelli non inoculati non avvantaggerà quindi gli agricoltori tanto quanto nel prossimo futuro (2030-2050). In conclusione, l’utilizzo di semi di fagiolo dall’occhio inoculati con un ceppo rizobico efficiente può aumentare significativamente i rendimenti in condizioni climatiche variabili, ma i vantaggi in termini di rendimento diminuiscono notevolmente negli anni molto secchi e caldi.

Il fagiolo dall'occhio (Vigna unguiculata L. Walp) è un'importante coltura proteica per garantire la produzione alimentare interna nelle zone semiaride dell'Africa sub-sahariana, dove altri legumi alimentari hanno difficoltà a prosperare1,2. Nel 2020, i fagioli dall’occhio sono stati prodotti su quasi 14 milioni di ettari di terreno nella parte centrale e meridionale del continente africano (https://www.fao.org/faostat/en/#data). Questa coltura versatile può produrre cereali e foraggio per alimenti e foraggio3 e fissare l'azoto atmosferico anche in condizioni di stress idrico o termico4. In condizioni ottimali, i fagioli dall’occhio possono fissare fino a 240 kg N ha−15, il che li rende una buona scelta per i piccoli agricoltori che lottano per procurarsi fertilizzanti minerali azotati6.

L'efficienza della fissazione dell'azoto dipende dalla varietà di fagiolo dall'occhio e dai ceppi rizobici che vivono in associazione simbiotica con le radici del fagiolo dall'occhio5,7. In alcune regioni, la rizobia locale può essere meno efficace (es.8,9). Potrebbero essere poco numerosi o non essere efficienti nella fissazione dell'N210. La carenza di nutrienti nel suolo può anche contribuire a ridurre la nodulazione da parte dei ceppi locali11. Inoltre, le alte temperature e la scarsità d'acqua possono influenzare indirettamente il successo della nodulazione radicale riducendo la mobilità rizobica o portando all'essiccamento e alla morte cellulare12. In questi casi, l'inoculazione con ceppi rizobiali precedentemente isolati e più efficaci può aumentare la fissazione dell'azoto e le rese13. Gli inoculanti possono anche proteggere i fagioli dall'occhio dalle piante parassite e dai fitopatogeni14,15 e aumentare il contenuto di composti bioattivi nella resa, aumentandone il valore nutrizionale16. Possono solubilizzare il fosfato17, fornire ormoni promotori della crescita alle piante ospiti18 e migliorare la resistenza dei fagioli dall'occhio allo stress idrico19.

Molti benefici associati all’inoculazione sono stati studiati in esperimenti in serra e sul campo su piccola scala. La portata di questi esperimenti è spesso limitata a una stagione di crescita e a pochi trattamenti a causa di vincoli di spazio, infrastrutture e finanziamenti. In questo articolo, utilizziamo un modello di coltura biogeofisica per migliorare i risultati di una sperimentazione sul campo su piccola scala condotta nel 2017/2018 nella regione settentrionale della Namibia. In questo esperimento, i fagioli dall'occhio sono stati coltivati ​​con e senza inoculazione di Bradyrhizobium e sono stati confrontati i loro rendimenti e altri parametri del raccolto. Poiché la stagione di crescita era molto secca, è stata applicata l'irrigazione di emergenza per evitare la perdita di troppe piante. In questo studio di ampliamento, vogliamo utilizzare i dati raccolti in questo studio come base per rispondere a ulteriori domande: in che modo l’inoculazione influirà sui rendimenti in diverse condizioni climatiche? I fagioli dall'occhio inoculati possono resistere allo stress idrico meglio delle piante non inoculate? E infine, come cambieranno in futuro i benefici dei fagioli dall’occhio inoculati?