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.
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.
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.
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 resa di olio per ettaro) in entrambe le stagioni di crescita.
Risposta in termini di resa rispetto al trattamento di controllo
Nella prima stagione (Figura 2), la resa di olio per ettaro (Oy ha⁻1) è aumentata progressivamente all’aumentare del livello di tè di compost. Tutti i trattamenti Ct3 (600 L ha⁻1) hanno prodotto rese di olio superiori rispetto al trattamento di controllo (T1: Ct1 × F1, 360 L ha⁻1 senza applicazione fogliare). La resa di olio più elevata (55,58 kg ha⁻1) è stata ottenuta con Ct3 combinato con Spirulina alla concentrazione di 2 cm3 L⁻1 (T13), superando significativamente il controllo e tutti i trattamenti Ct1, con un valore superiore a quello del LSD (2,93 kg ha⁻1). Rispetto al controllo, questo trattamento ha mostrato un marcato incremento della resa di olio per ettaro (Figura 3).
Figura 3: Analisi delle componenti principali (biplot) per i quindici trattamenti interagenti, basata sui quattro caratteri vegetativi, sul numero di ombrelli per pianta e sui tre caratteri legati all'olio, utilizzando la prima e la seconda componente; ogni punto rappresenta un trattamento. La posizione all'interno del grafico indica il grado di somiglianza o differenza tra i trattamenti in base ai fattori in ingresso (8 caratteristiche di crescita e dell'olio); più vicini sono tra loro, più simili sono i trattamenti, più distanti sono, più diversi risultano. PH: altezza della pianta (cm), NB: numero di rami/pianta, HFW: peso fresco totale dell'erbetta (g), HDW: peso secco totale dell'erbetta (g), O%: contenuto di olio essenziale, Oy/p: resa di olio per pianta (cm3), Oy/ha: resa di olio per ettaro (L) e NU: numero di ombrelli/pianta 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). Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Tendenze simili sono state osservate per la resa di olio per pianta e per il numero di ombrelle, indicando che i trattamenti che producono una resa maggiore di olio per ettaro sono associati anche a un maggiore output riproduttivo e all'accumulo di biomassa. Queste relazioni sono presentate come associazioni statistiche tra caratteri misurati, senza inferire meccanismi causali.
Nella seconda stagione, Ct3 × F3 (T13) ha nuovamente prodotto il rendimento oleaginoso più elevato per ettaro (58,85 kg ha⁻1), superando significativamente il controllo e la maggior parte dei trattamenti Ct2 (LSD = 3,17 kg ha⁻1). La classifica dei trattamenti rispetto al controllo è stata in gran parte coerente tra le stagioni, indicando effetti dei trattamenti riproducibili nelle condizioni ambientali testate.
Analisi delle componenti principali (PCA)
L'analisi delle componenti principali è stata applicata come strumento esplorativo per riassumere le relazioni multivariate tra gli otto caratteri misurati nei 15 trattamenti. Le prime due componenti principali spiegano il 98,4% della varianza totale, con la PC₁ che contribuisce per il 96,5% e la PC₂ per l'1,9% (Tabella 2; Figura 4). Il predominio della PC₁ riflette una forte covarianza tra i caratteri legati alla crescita e alla produzione nel dataset, piuttosto che distinti processi biologici sottostanti.
| Parametro | PC1 | PC2 | PC3 | PC4 |
| NU | 0.3516 | 0.3064 | -0.3732 | 0.772 |
| O% | 0.349 | -0.6068 | -0.1873 | -0.0634 |
| Oy/p | 0.3591 | -0.11 | -0.0028 | -0.0974 |
| Oy/ha | 0.3583 | -0.1579 | -0.1046 | -0.2021 |
| PH | 0.3476 | 0.5757 | 0.3834 | -0.3296 |
| NB | 0.3495 | -0.26 | 0.7504 | 0.3693 |
| HFW | 0.3551 | 0.3138 | -0.1821 | -0.1535 |
| HDW | 0.358 | -0.0575 | -0.2675 | -0.2847 |
| Autovalore | 7.7201 | 0.1518 | 0.0721 | 0.0346 |
| % di Varianza | 96,5 | 1,9 | 0,9 | 0,43 |
| Cumulativo (%) | 96,5 | 98,4 | 99,3 | 99,73 |
| PH: altezza della pianta (cm), NB: numero di rami/pianta, HFW: peso fresco totale dell’erba (g), HDW: peso secco totale dell’erba (g), O%: contenuto di olio essenziale, Oy/p: resa di olio per pianta (cm³), Oy/ha: resa di olio per ettaro (L) e NU: numero di ombrelli/pianta | ||||
Tabella 2: Autovalori, autovettori, varianza percentuale e varianza cumulativa dei primi quattro componenti principali basati su otto caratteristiche legate alla crescita e all'olio da 15 combinazioni di trattamento. Le abbreviazioni dei caratteri sono le seguenti: PH (altezza della pianta, cm), NB (numero di rami per pianta), HFW (peso fresco dell'erbetta, g), HDW (peso secco dell'erbetta, g), O% (contenuto di olio essenziale), Oy/p (resa di olio per pianta, cm3), Oy/ha (resa di olio per ettaro, L) e NU (numero di ombrelli per pianta).
Figura 4: Grafico dei carichi del vettore Eigen per 8 caratteri studiati sottoposti a 15 trattamenti interagenti: le barre di PC₁ utilizzano l'asse sinistro; PC₂, PC₃, PC₄ utilizzano forme e colori distinti dei punti sull'asse destro. PH: altezza della pianta (cm), NB: numero di rami/pianta, HFW: peso fresco totale dell'erbetta (g), HDW: peso secco totale dell'erbetta (g), O%: contenuto di olio essenziale, Oy/p: resa di olio per pianta (cm3), Oy/ha: resa di olio per ettaro (L) e NU: numero di ombrelli/pianta. Le barre di errore rappresentano gli errori standard della media (SEM). Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Tutti i caratteri hanno mostrato un'elevata e simile correlazione positiva con PC₁, inclusi il numero di ombrelle, la percentuale di olio, la resa di olio per pianta, la resa di olio per ettaro, l'altezza della pianta, il numero di rami, il peso fresco dell'erbetta e il peso secco dell'erbetta (Tabella 2; Figura 5). Di conseguenza, PC₁ può essere interpretato come un gradiente generale di produttività che riassume la variabilità nei caratteri legati alla biomassa e alla resa di olio tra i diversi trattamenti. PC₂ ha spiegato solo una piccola parte della varianza e ha contribuito in misura limitata alla discriminazione aggiuntiva tra i trattamenti.
Figura 5: Grafico dei punteggi PCA che illustra la distribuzione di 15 combinazioni di trattamento in base ai caratteri misurati. 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.
Punteggi PCA e confronto con il controllo
I trattamenti con elevati punteggi positivi di PC₁ (in particolare T13, T12, T15 e T14) hanno mostrato anche gli aumenti percentuali maggiori rispetto al controllo (T1) nella maggior parte dei caratteri (Figura 5 e Figura 6). Ad esempio, T13 ha mostrato un aumento del 94,44% nel numero di ombrelle e del 98,18% nella resa di olio per ettaro rispetto al controllo.
Figura 6: Aumenti percentuali relativi dei caratteri misurati rispetto al trattamento di controllo (T1: Ct1 × F1). 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). Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
I trattamenti con punteggi PC₁ intermedi (ad esempio T8 e T10) hanno mostrato miglioramenti moderati rispetto al controllo, mentre i trattamenti con punteggi PC₁ negativi, inclusi il controllo e altre combinazioni Ct1, hanno mostrato variazioni relative minime. Questi schemi indicano che i punteggi PC₁ erano strettamente correlati alle risposte ai trattamenti aggiustate rispetto al valore iniziale, confermando i risultati dell'ANOVA univariata. Tuttavia, l'ACP è stata utilizzata esclusivamente per la riduzione dei dati e la visualizzazione degli schemi multivariati e non sostituisce i test statistici inferenziali.
Associazioni tra caratteri nel biplot PCA
Il biplot PCA (Figura 4) illustra associazioni strette tra resa di olio per pianta, resa di olio per ettaro e peso secco dell'erbetta, riflettendo forti correlazioni tra queste variabili. Altezza della pianta, peso fresco dell'erbetta e numero di ombrelli hanno mostrato anche orientamenti vettoriali simili, indicando una variazione coordinata tra questi caratteri all'interno del dataset. Il numero di rami ha mostrato una parziale separazione dagli altri componenti della resa, suggerendo associazioni più deboli nelle attuali condizioni sperimentali. Queste relazioni descrivono solo correlazioni osservate e non implicano collegamenti meccanicistici.
I trattamenti (T12–T15) che hanno ricevuto tè di compost a 600 L ha⁻1 in combinazione con biostimolanti fogliari hanno mostrato prestazioni multivariate superiori per quanto riguarda le caratteristiche di crescita e di olio. Al contrario, i trattamenti (T7–T11) hanno mostrato valori relativamente più bassi nella maggior parte dei parametri valutati. I trattamenti posizionati nella direzione opposta alla maggior parte dei vettori, come Ct1 (360 L ha⁻1) senza applicazione fogliare o combinato con Nostoc, erano associati a valori più bassi nella maggior parte delle caratteristiche misurate.
Nell'insieme, l'ACP ha fornito un riassunto multivariato conciso che integra l'ANOVA illustrando in che modo i trattamenti differivano dal controllo attraverso più caratteristiche simultaneamente. La coerenza tra i modelli dell'ACP e i risultati univariati aggiustati rispetto al valore iniziale sostiene la robustezza degli effetti dei trattamenti senza estendere l'interpretazione oltre le variabili misurate.
DISPONIBILITÀ DEI DATI:
I dati grezzi di questo manoscritto sono disponibili nei file supplementari.
Tabella supplementare 1: Dati sperimentali grezzi dei risultati. Cliccare qui per scaricare il file.
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 vigoria della pianta e la disponibilità di nutrienti, migliorando così la prestazione riproduttiva6,11. Miglioramenti simili nella resa e nel contenuto di oli essenziali sono stati riportati nel finocchio e in altre specie della famiglia Apiaceae dopo l'applicazione di estratti di compost o biostimolanti, suggerendo che queste risposte riflettano un miglioramento generale delle condizioni di crescita della pianta piuttosto che effetti specifici per la coltura8,19.
Le prestazioni migliorate osservate con l'applicazione combinata di tè di compost e Azolla (F2) o Spirulina (F3) sono in accordo con studi precedenti che riportano come estratti di alghe e cianobatteri favoriscano l'accumulo di biomassa, la fioritura e la produzione di metaboliti secondari11,20. La risposta maggiore osservata nel presente studio, in particolare per quanto riguarda la resa di olio per ettaro, può essere attribuita alla strategia combinata di applicazione al suolo e fogliare piuttosto che all'uso di singoli input.
L'aumento contemporaneo della resa di olio, del numero di ombrelli e della crescita vegetativa indica che il miglioramento della resa è risultato da miglioramenti coordinati in più caratteristiche piuttosto che da un singolo fattore. Questo schema è in linea con ricerche precedenti che suggeriscono come gli ammendanti organici possano aumentare la capacità fotosintetica, l'attività radicale e l'efficienza nell'utilizzo dei nutrienti, sostenendo così sia l'accumulo di biomassa sia lo sviluppo riproduttivo6,8.
Sebbene parametri fisiologici e biochimici come i tassi di assorbimento dei nutrienti, i livelli endogeni di ormoni e l'attività microbica non siano stati misurati in questo studio, ricerche precedenti forniscono spiegazioni plausibili per le risposte osservate. È noto che il tè di compost fornisce nutrienti facilmente disponibili e composti biologicamente attivi, mentre i biostimolanti a base di alghe e cianobatteri sono associati a un'attività metabolica potenziata e a una maggiore tolleranza allo stress11,19. Queste interpretazioni si basano sulla letteratura esistente e non rappresentano misurazioni dirette dello studio attuale.
I risultati della PCA indicano che la resa di olio per ettaro e per pianta sono stati i principali fattori responsabili della differenziazione tra i trattamenti, confermando le scoperte dell'analisi univariata. I trattamenti a cui è stato somministrato 600 L ha⁻1 di tè di compost in combinazione con biostimolanti fogliari hanno occupato costantemente posizioni favorevoli lungo l'asse primario della produttività. Applicazioni simili della PCA in studi agronomici hanno dimostrato che i caratteri legati alla resa tendono spesso a pesare fortemente sul primo componente principale, riflettendo risposte integrate della pianta piuttosto che effetti indipendenti20.
L'ACP è stata utilizzata in questo studio come strumento esplorativo per descrivere le associazioni tra le variabili misurate e non per inferire causalità. L'allineamento tra i punteggi dell'ACP e i miglioramenti relativi rispetto al controllo rafforza la fiducia negli effetti del trattamento osservati, rimanendo entro i limiti dei dati misurati.
I risultati indicano che la combinazione di tè di compost con specifici biostimolanti fogliari può rappresentare un approccio agronomico efficace per migliorare la crescita del finocchio e la produzione di oli essenziali in condizioni di campo. Tuttavia, la mancanza di misurazioni dirette dell'attività microbica, della regolazione ormonale e della dinamica dei nutrienti limita l'interpretazione meccanicistica. Studi futuri che includano analisi fisiologiche, biochimiche e biologiche del suolo fornirebbero una comprensione più completa dei processi alla base di queste risposte.
Nell'insieme, questo studio contribuisce alla comprensione di come il tè di compost e i biostimolanti interagiscono per influenzare la crescita del finocchio e la resa in olio, integrando un'analisi statistica univariata con un'analisi multivariata dei modelli e collocando i risultati all'interno della letteratura più ampia.
Conclusione
L'applicazione di tè di compost a 600 L ha⁻1 per 16 settimane, combinata con l'applicazione fogliare di estratto di Spirulina a 2 cm3 L⁻1, ha determinato la maggiore resa di finocchio e la maggiore produzione di olio essenziale nelle condizioni di questo studio. L'estratto di Azolla ha mostrato effetti paragonabili e potrebbe rappresentare un biostimolante alternativo. Ricerche future dovrebbero valutare la possibilità di ridurre gli apporti di fertilizzanti minerali mantenendo un tasso di applicazione di base di compost pari a 24 t ha⁻1. Si raccomanda la standardizzazione delle proprietà del tè di compost, inclusi pH, conducibilità elettrica e composizione nutrizionale, al fine di garantire coerenza tra le diverse applicazioni. Il monitoraggio della crescita vegetativa, del contenuto di olio essenziale e della resa, supportato da analisi multivariata come l'ACP, potrebbe migliorare la valutazione delle risposte ai trattamenti in condizioni di campo.
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.
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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