Questo studio ha valutato gli effetti della fertilizzazione organica e dell'applicazione di biostimolanti sul finocchio in condizioni di campo in Egitto. I rendimenti più elevati sono stati ottenuti con 600 L ha⁻1 di tè di compost combinato con Azolla o Spirulina. Questo trattamento ha migliorato il rendimento e la qualità dell'olio essenziale di finocchio.
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Articolo di ricerca
Fertilizzazione Organica e Biostimolanti Migliorano la Crescita, la Resa e la Produzione di Oli Essenziali nel Finocchio (Foeniculum vulgare): Uno Studio in Campo
In questo articolo
Sommario
Abstract
Lo studio attuale è stato condotto durante due stagioni consecutive (2023/24 e 2024/25) presso l'Azienda Sperimentale della Stazione di Ricerca Orticola di El-Qassassin, Governatorato di Ismailia, Egitto, al fine di valutare la risposta delle piante di finocchio (Foeniculum vulgare Mill.) alla fertilizzazione organica e all'applicazione di biostimolanti. L'esperimento ha seguito un disegno sperimentale a parcelle suddivise, in cui tre livelli di tè di compost (360, 480 e 600 L ha⁻1) sono stati assegnati alle parcelle principali, mentre cinque trattamenti con biostimolanti (controllo, estratti di Azolla, Spirulina, Nostoc e Chlorella) sono stati distribuiti alle sottoparcelle, generando 15 combinazioni di trattamento. Sono stati valutati parametri della crescita vegetativa, componenti della resa, contenuto di olio essenziale (EO) e resa di olio per pianta e per ettaro. Livelli più elevati di tè di compost, in particolare 600 L ha⁻1 (Ct3), combinati con i biostimolanti Azolla (F2) o Spirulina (F3), hanno determinato in modo costante un aumento della resa di olio per pianta e per ettaro, con il trattamento Ct3 × F3 che ha raggiunto le rese massime (55,58 kg ha⁻1 nella prima stagione e 58,85 kg ha⁻1 nella seconda stagione). L'analisi delle componenti principali ha confermato questi risultati, indicando che i miglioramenti in termini di resa erano associati ad aumenti coordinati nei caratteri legati all'olio essenziale piuttosto che a un singolo fattore determinante. Tali risultati indicano che il trattamento Ct3 combinato con F2 o F3 è stato il più efficace per migliorare la resa e la qualità dell'olio in condizioni di campo.
Introduzione
Il finocchio (F. vulgare Mill.) è una pianta medicinale e aromatica coltivata in tutto il mondo, apprezzata per i suoi semi e per l'olio essenziale, che possiedono proprietà farmacologiche, antibatteriche, antinfiammatorie e antiossidanti1,2,3,4,5. La crescente domanda di prodotti derivati dal finocchio nei settori farmaceutico, nutraceutico e alimentare esercita una pressione sui sistemi produttivi affinché aumentino il rendimento e la qualità dell'olio, riducendo al contempo l'impatto ambientale.
La coltivazione convenzionale del finocchio dipende fortemente da fertilizzanti minerali per ottenere un'elevata produttività. Tuttavia, l'uso eccessivo di prodotti chimici sintetici è stato associato a preoccupazioni riguardo alla sostenibilità a lungo termine, tra cui una ridotta attività microbica e il degrado del suolo5. Queste problematiche hanno stimolato l'interesse verso strategie di fertilizzazione organica, in particolare l'impiego di ammendanti a base di compost, che migliorano la struttura del suolo, l'attività biologica e la disponibilità di nutrienti6.
Il tè di compost, un estratto acquoso aerato di compost maturo, si è affermato come un promettente ammendante organico grazie al suo contenuto di nutrienti solubili, acidi organici e microrganismi benefici7. L'applicazione del tè di compost attraverso sistemi di irrigazione ha dimostrato di potenziare la crescita delle piante e l'assorbimento dei nutrienti, riducendo al contempo la dipendenza dai fertilizzanti chimici8. Parallelamente, piante acquatiche e microalghe come Azolla, Spirulina, Nostoc e Chlorella hanno attirato l'attenzione come biostimolanti per i loro elevati livelli di aminoacidi, fitormoni, vitamine e minerali7,9,10. Si è riportato che l'applicazione fogliare di questi estratti migliora la crescita, l'accumulo di biomassa e la resa in diverse colture orticole8,11,12.
Nonostante le crescenti evidenze a sostegno dei benefici individuali del tè di compost e dei biostimolanti, l'applicazione combinata di questi prodotti in condizioni di campo rimane insufficientemente esplorata, in particolare in colture medicinali come il finocchio. La maggior parte degli studi precedenti si è concentrata su singoli apporti o su ambienti controllati, lasciando incertezze riguardo ai loro effetti interattivi sulla crescita vegetativa, sui componenti della resa e sulla produzione di oli essenziali in sistemi di coltivazione commerciale.
Per colmare questa lacuna, il presente studio ha valutato gli effetti combinati di quattro estratti distinti di biostimolanti e di tre livelli di applicazione di tè di compost sulla crescita, resa e produzione di oli essenziali del finocchio in condizioni di campo aperto con irrigazione a goccia. Questo studio fornisce un approccio ben definito basato sul campo per integrare il tè di compost applicato al suolo con biostimolanti fogliari, offrendo spunti su strategie sostenibili di gestione nutrizionale applicabili alle regioni aride e semi-aride.
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Protocollo
Questo studio ha coinvolto esclusivamente materiali vegetali e non ha incluso esperimenti su esseri umani o animali. Pertanto, non era richiesta un'approvazione etica. Gli strumenti di ricerca utilizzati in questo protocollo sono elencati nella Tabella dei materiali.
1. Sito sperimentale
L'esperimento è stato condotto durante le stagioni 2023/24 e 2024/25 presso l'Azienda Sperimentale della Stazione di Ricerca Orticola di El-Qassassin, governatorato di Ismailia, Egitto (30°53′ N, 31°56′ E), per valutare la risposta delle piante di finocchio (F. vulgare Mill.) alla fertilizzazione organica e all'applicazione di biostimolanti. Le condizioni climatiche durante il periodo di crescita (novembre–aprile) sono state registrate dalla Stazione Meteorologica di Ismailia. Le temperature medie minime e massime dell'aria sono variate rispettivamente da 12 a 18 °C e da 22 a 30 °C, mentre l'umidità relativa è compresa tra il 50% e il 65%. Non sono stati registrati eventi meteorologici estremi durante i periodi sperimentali (Figura 1).
Figura 1: Rappresentazione schematica del disegno sperimentale a parcelle divise, che mostra i livelli di tè di compost assegnati alle parcelle principali e i trattamenti con biostimolanti distribuiti nelle sottoparcelle su tre repliche. Ct.1, Ct.2 e Ct.3 rappresentano rispettivamente 360, 480 e 600 litri per ettaro (ha) applicati al suolo, mentre F.1, F.2, F.3, F.4 e F.5 indicano applicazioni fogliari di 2 cm³/L di acqua per ciascuno dei seguenti estratti: Controllo, Azolla, Spirulina, Nostoc e Chlorella. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
2. Materiale vegetale
I semi di finocchio sono stati ottenuti dal Dipartimento di Ricerca sulle Piante Medicinali e Aromatiche, Istituto di Ricerca Orticola, Centro di Ricerca Agricola, Dokki, Giza, Egitto. I semi sono stati seminati in letti di allevamento durante la prima settimana di novembre e le piantine sono state successivamente diradate a una pianta per collinetta dopo l'attecchimento.
3. Campionamento e analisi del suolo
Prima della preparazione del suolo, sono stati prelevati campioni compositi di suolo (profondità 0–30 cm), essiccati all'aria, setacciati attraverso un setaccio da 2 mm e analizzati per determinarne le proprietà fisiche e chimiche utilizzando protocolli standard13,14 (Tabella 1).
| Distribuzione dimensionale delle particelle (%) | Classe tessiturale | O.M. (%) | |||||||
| Sabbia grossolana | Sabbia fine | Limo | Argilla | Sandy | 0.48 | ||||
| 80.65 | 14.06 | 3.8 | 1.49 | ||||||
| pH | EC dS/m | % SP | Cationi (meq/l) | Anioni (meq/l) | |||||
| Ca++ | Mg++ | Na+ | K+ | HCO3- | Cl- | SO4 | |||
| 8 | 0.79 | 28 | 4 | 2.68 | 1.79 | 0.61 | 1.4 | 4.38 | 2.98 |
| *M.O. (%): materia organica* | |||||||||
Tabella 1: Proprietà fisiche e chimiche del suolo sperimentale. Le caratteristiche includono la distribuzione della dimensione delle particelle, la classe tessiturale, il contenuto di materia organica, il pH, la conducibilità elettrica, la percentuale di saturazione e i principali cationi e anioni.
4. Impostazione sperimentale
L'esperimento ha seguito un disegno sperimentale a parcelle divise randomizzato in blocchi completi con tre repliche. I livelli di tè di compost sono stati assegnati alle parcelle principali e i trattamenti con biostimolanti alle sottoparcelle (Figura 2). Ogni parcella misurava 8,4 m2 e conteneva 24 piante disposte in tre file (lunghe 4 m), con 70 cm tra le file e 50 cm tra le piante all'interno delle file.
L'irrigazione a goccia è stata applicata utilizzando emettitori che rilasciano 4 L h⁻1 per collinetta per 1 h ogni due giorni. Per evitare interferenze tra i trattamenti, una cresta tra le parcelle è stata lasciata non piantumata come zona tampone.
Tutti i campioni hanno ricevuto 24 t ha⁻1 di compost durante la preparazione del terreno due settimane prima della semina. I fertilizzanti minerali sono stati applicati al 50% della dose raccomandata (DR): 360 kg ha⁻1 di solfato di ammonio (20,6% N), 240 kg ha⁻1 di superfosfato bicalcico (15,5% P₂O₅) e 120 kg ha⁻1 di solfato di potassio (48% K₂O). I fertilizzanti azotati e potassici sono stati somministrati in tre dosi uguali a intervalli di 15 giorni, mentre il fertilizzante fosforico è stato applicato in un'unica dose basale. Durante il periodo di crescita sono state seguite pratiche agronomiche standard.
Figura 2: Rendimento di olio per ettaro (kg ha⁻¹) e relativo aumento rispetto al trattamento di controllo (T1: Ct1 × F1) durante la prima (S1) e la seconda (S2) stagione. Ct1 rappresenta il livello più basso di tè di compost (360 L ha⁻¹), mentre F1 rappresenta il controllo non spruzzato. I trattamenti sono definiti come segue: T1 (Ct1 × F1), T2 (Ct1 × F2), T3 (Ct1 × F3), T4 (Ct1 × F4), T5 (Ct1 × F5), T6 (Ct2 × F1), T7 (Ct2 × F2), T8 (Ct2 × F3), T9 (Ct2 × F4), T10 (Ct2 × F5), T11 (Ct3 × F1), T12 (Ct3 × F2), T13 (Ct3 × F3), T14 (Ct3 × F4) e T15 (Ct3 × F5). Le barre di errore rappresentano gli errori standard della media (SEM). Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
5. Trattamenti con tè di compost
Il compost maturo a base vegetale è stato estratto in modo aerobico in acqua dolce per 24–48 h. Il tè di compost risultante aveva una conducibilità elettrica di 1.2–1.6 dS m⁻1 e un pH leggermente alcalino (7.5–8.0). Il tè di compost è stato applicato tramite irrigazione a goccia a dosaggi di 360, 480 o 600 L ha⁻1 nell'arco di 16 settimane, a partire da un mese dopo la semina.
6. Preparazione e applicazione del biostimolante
La biomassa fresca di Azolla caroliniana, Spirulina platensis, Nostoc muscorum e Chlorella vulgaris è stata omogeneizzata in acqua distillata in un rapporto di 1:10 (p/v), filtrata e diluita fino a una concentrazione finale di 2 cm3 L⁻1 (circa 1200 L ha⁻1). Gli estratti sono stati preparati al momento prima dell'applicazione e somministrati come trattamenti fogliari tre volte durante il periodo di crescita (a 30, 60 e 90 giorni dalla semina) utilizzando un irroratore manuale fino al deflusso.
7. Dati registrati
Parametri della crescita vegetativa
Sei piante selezionate casualmente da ogni unità sperimentale sono state raccolte 65 giorni dopo la semina. L'altezza della pianta (cm) è stata misurata dalla base alla punta del fusto principale. Sono stati registrati il peso fresco totale dell'erbaccia (g) e il peso secco (g), con il peso secco determinato dopo essiccazione in stufa a 70 °C per 48 h fino a peso costante. Il numero di rami per pianta è stato calcolato come numero medio ottenuto dalle piante campionate.
Estrazione dell'olio essenziale (EO)
L'olio essenziale è stato estratto da 40 g di frutti raccolti mediante idrodistillazione per 3 h, seguendo il metodo descritto da Miller15. L'olio estratto è stato lasciato riposare senza disturbarlo per garantire una separazione completa16.
Determinazione del contenuto e della resa dell'olio essenziale
Il contenuto di olio essenziale (% p/p) è stato calcolato come:
Dove:
WEO = peso dell'olio essenziale estratto (g)
Wcampion = peso secco del campione vegetale sottoposto a idrodistillazione (g)
La resa di olio essenziale per pianta è stata calcolata come:
Dove:
DWplant = peso secco dell'intera pianta per singola pianta (g)
EO content = percentuale di olio essenziale calcolata sul peso secco (% p/p)
Nota: Si è assunto che la densità dell'olio essenziale fosse approssimativamente di 1 g cm⁻3, consentendo la conversione da grammi a centimetri cubi.
La resa di olio essenziale per ettaro è stata calcolata come segue:
Dove:
Resa di OEper pianta - 1 = resa di olio essenziale per pianta (cm3)
Npiante = numero di piante per ettaro
1000 = fattore di conversione da cm3 a L
Nota: Tutti i calcoli del rendimento dell'olio sono stati basati sulla materia secca per evitare variabilità associate al contenuto di umidità della pianta.
Attributo di resa
Il numero di ombrelle per pianta è stato registrato alla fase di maturazione del frutto contando tutte le ombrelle su ciascuna pianta.
8. Analisi statistica
Per ogni carattere e stagione, le osservazioni a livello di replica sono state sottoposte a test di normalità mediante il test di Shapiro-Wilk. Poiché non sono state osservate deviazioni significative dalla normalità (p > 0,05), è stata applicata un'analisi parametrica. I dati sono stati analizzati mediante analisi della varianza (ANOVA) per un disegno sperimentale a parcelle divise con Statistix 8.1 (Analytical Software, 2008), e le medie dei trattamenti sono state confrontate utilizzando il test della differenza minima significativa (LSD)17.
L'analisi delle componenti principali (PCA) è stata condotta come strumento multivariato per riassumere le relazioni tra i tratti misurati. Gli autovalori sono stati utilizzati per determinare il contributo relativo di ciascuna componente, e la visualizzazione tramite biplot è stata impiegata per confrontare i trattamenti e le associazioni tra tratti18.
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Risultati
I test di Shapiro-Wilk hanno indicato che le distribuzioni di tutte le variabili misurate non si discostavano in modo significativo dalla normalità in nessuna delle due stagioni (p > 0,05). L'analisi della varianza ha rivelato che l'interazione tra il livello di tè di compost (Ct) e il trattamento con biostimolante fogliare (F) ha influenzato in modo significativo le caratteristiche della crescita vegetativa, il numero di ombrelle e le caratteristiche relative all'olio (percentuale di olio, resa di olio per pianta e r...
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Discussione
Lo studio attuale dimostra che l'aumento dei livelli di tè di compost ha migliorato significativamente la crescita del finocchio, le caratteristiche riproduttive e la produttività dell'olio essenziale durante due stagioni colturali, in particolare quando combinato con specifici biostimolanti fogliari.
Livelli più elevati di tè di compost (Ct3) hanno aumentato il numero di ombrelli e la resa di olio, in linea con precedenti osservazioni secondo cui gli integratori liquidi organici migliorano la...
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano l'assenza di conflitti di interessi.
Ringraziamenti
Gli autori desiderano ringraziare il Deanship of Graduate Studies and Scientific Research della Taif University per il finanziamento di questo lavoro.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Semi di finocchio (Foeniculum vulgare Mill.) | Dipartimento di Ricerca su Piante Medicinali e Aromatiche, Istituto di Ricerca Orticola, ARC, Egitto | N/D | Semi utilizzati per l'esperimento in campo |
| Compost vegetale | Fornitore commerciale locale / fonte azienda sperimentale | N/D | Utilizzato per la preparazione del tè al compost e per l'arricchimento basale del suolo |
| Tè al compost | Preparato secondo il protocollo sperimentale | N/D | Estratto acquoso aerato di compost maturo |
| Biomassa di Azolla caroliniana | Istituto di Ricerca sulle Acque e sull'Ambiente, Centro di Ricerca Agricola, Giza, Egitto | N/D | Utilizzato per la preparazione dell'estratto fogliare |
| Biomassa di Spirulina platensis | Istituto di Ricerca sulle Acque e sull'Ambiente, Centro di Ricerca Agricola, Giza, Egitto | N/D | Utilizzato per la preparazione dell'estratto fogliare |
| Biomassa di Nostoc muscorum | Istituto di Ricerca sulle Acque e sull'Ambiente, Centro di Ricerca Agricola, Giza, Egitto | N/D | Utilizzato per la preparazione dell'estratto fogliare |
| Biomassa di Chlorella vulgaris | Istituto di Ricerca sulle Acque e sull'Ambiente, Centro di Ricerca Agricola, Giza, Egitto | N/D | Utilizzato per la preparazione dell'estratto fogliare |
| Acqua distillata | Istituto di Ricerca sulle Acque e sull'Ambiente, Centro di Ricerca Agricola, Giza, Egitto | N/D | Utilizzata per la preparazione degli estratti |
| Solfato di ammonio (20,6% N) | Ministero dell'Agricoltura e del Recupero del Territorio, Egitto | N/D | Fonte di fertilizzante minerale |
| Superfosfato bicalcico (15,5% P2O5) | Ministero dell'Agricoltura e del Recupero del Territorio, Egitto | N/D | Fonte di fertilizzante minerale |
| Solfato di potassio (48% K2O) | Ministero dell'Agricoltura e del Recupero del Territorio, Egitto | N/D | Fonte di fertilizzante minerale |
| Emettitori di irrigazione a goccia (4 L h-1) | Dipartimento di Ricerca su Piante Medicinali e Aromatiche, Istituto di Ricerca Orticola, ARC, Egitto | N/D | Sistema di irrigazione |
| Atomizzatore manuale | Dipartimento di Ricerca su Piante Medicinali e Aromatiche, Istituto di Ricerca Orticola, ARC, Egitto | N/D | Utilizzato per l'applicazione fogliare |
| Forno di essiccazione | Dipartimento di Ricerca su Piante Medicinali e Aromatiche, Istituto di Ricerca Orticola, ARC, Egitto | N/D | Forno mantenuto a 70 °C |
| Apparecchio per idrodistillazione | Dipartimento di Ricerca su Piante Medicinali e Aromatiche, Istituto di Ricerca Orticola, ARC, Egitto | N/D | Utilizzato per l'estrazione degli oli essenziali |
| Bilancia analitica | Dipartimento di Ricerca su Piante Medicinali e Aromatiche, Istituto di Ricerca Orticola, ARC, Egitto | N/D | Utilizzata per la pesatura dei campioni |
| Setaccio da 2 mm | Dipartimento di Ricerca su Piante Medicinali e Aromatiche, Istituto di Ricerca Orticola, ARC, Egitto | N/D | Utilizzato per la preparazione del suolo |
| Software Statistix 8.1 | Analytical Software | Versione 8.1 | Utilizzato per l'ANOVA e l'analisi statistica |
Riferimenti
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