La perdita di produttività del grano in Europa è impressionante

Il frumento occupa 61 milioni di ettari in Europa, pari al 28% dei terreni arabili del continente. Tuttavia, secondo lo studio guidato da Brian Collins dell’Università di Montpellier e attualmente presso l’Università dell’Australia Meridionale, le rese potenziali vengono ridotte in media del 45% a causa di una combinazione di stress ambientali.

La ricerca ha preso in esame un’area che produce oltre il 90% del frumento europeo, escludendo solo le celle della griglia con meno di mille ettari di coltivazione. Le simulazioni hanno considerato otto diversi scenari, dal “potenziale” (senza alcuna limitazione) al “reale” con stress idrici, termici e azotati agenti simultaneamente.

Il dato più rilevante emerso dall’analisi è che lo stress idrico da solo spiega il 59% delle perdite totali. Le alte temperature contribuiscono per il 9%, mentre la carenza di azoto solo per il 2%. Quando la carenza idrica si combina con lo stress azotato, la riduzione delle rese raggiunge il 76% rispetto alle condizioni ottimali.

Variazioni geografiche: un’Europa a due velocità

La distribuzione spaziale delle perdite non è affatto uniforme. Le regioni più colpite si trovano nel sud del continente, in particolare Portogallo, Spagna, Francia meridionale, Italia e Grecia, nonché nell’Europa orientale, inclusi Ungheria, Romania e Bulgaria.

Nella sola Spagna meridionale, le perdite attribuibili alla carenza idrica raggiungono il 60%, con punte di riduzione assoluta fino a 11 tonnellate per ettaro. Al contrario, nel Regno Unito, dove le perdite totali stimate sono di 2 tonnellate per ettaro, l’incidenza della siccità sale addirittura all’86%. In Germania, invece, lo stress idrico spiega solo il 48% delle perdite.

Esistono aree, come la Francia settentrionale, la Germania e i paesi baltici, dove il modello mostra errori quadratici medi più elevati nelle simulazioni. Gli autori riconoscono che in queste regioni il fattore limitante principale non è la siccità ma l’eccesso idrico, fenomeno non simulato dal modello SiriusQuality. Il waterlogging rappresenta una causa significativa di perdite nel “granaio di Francia” e in molte aree tedesche, evidenziando un limite importante della modellistica attuale.

L’evoluzione temporale: segnali contraddittori

Analizzando il trentennio 1985-2014, i ricercatori hanno osservato una tendenza alla diminuzione delle perdite di resa a livello europeo, con un calo medio dello 0,22% all’anno. Diciannove per cento della superficie frumenticola mostra trend significativi, e la maggior parte di questi (17,5%) è in diminuzione.

Tuttavia, il quadro diventa più complesso a livello regionale. In Spagna, Italia meridionale, Svizzera, Svezia meridionale e Europa sudorientale si registrano invece tendenze all’aumento delle perdite. In queste aree, già pesantemente colpite da stress abiotici, la situazione sembra peggiorare nonostante il trend continentale positivo.

Un risultato sorprendente è che, nonostante le perdite diminuiscano, la variabilità interannuale delle rese rimane elevata. Il confronto tra rese potenziali e rese effettive suggerisce che oltre il 50% della variabilità stagionale sia attribuibile proprio allo stress idrico, confermando la sensibilità della coltura alle precipitazioni e alla disponibilità idrica nei suoli.

Cinque tipologie ambientali per interpretare lo stress idrico stagionale

Per comprendere meglio i meccanismi alla base delle perdite, il team ha sviluppato un nuovo indicatore, il Dry Matter Stress Index (DMSI), che quantifica la perdita giornaliera di biomassa attribuibile allo stress idrico. Utilizzando questo indice, i ricercatori hanno identificato cinque tipologie ambientali distinte a scala europea.

La tipologia ET1, che caratterizza il 24% della superficie frumenticola, corrisponde ad ambienti senza stress idrico o con solo lievi carenze. Questa situazione è tipica della Francia, della Germania occidentale e dell’Italia settentrionale. La tipologia ET5, che interessa solo il 6,5% delle aree coltivate, rappresenta invece il peggior scenario possibile: stress idrico già dalla fase vegetativa, seguito da una severa siccità terminale dal momento della fioritura alla maturazione. Queste condizioni si riscontrano principalmente in Spagna, Portogallo, Italia meridionale, Danimarca e Grecia.

Le restanti tipologie rappresentano situazioni intermedie: ET2 con stress lieve prevalentemente post-fioritura, ET3 con stress moderato attorno alla fioritura, ed ET4 con stress pronunciato che si sviluppa prima della fioritura e si intensifica durante il riempimento della granella.

Cambiamenti in atto e implicazioni per il miglioramento genetico

Nel corso del periodo studiato, si è verificato un incremento della probabilità di occorrenza della tipologia ET1 (assenza di stress) e una riduzione della tipologia ET5 (stress grave). Quasi il 6% della superficie frumenticola europea mostra un aumento significativo delle condizioni favorevoli, mentre solo l’1% presenta una tendenza opposta.

Per quanto riguarda gli scenari più critici (ET4 ed ET5), l’8% della superficie ha visto diminuire la loro frequenza, mentre solo il 3% mostra un aumento. I paesi maggiormente interessati da queste tendenze sono Spagna e Italia.

L’analisi delle correlazioni rivela che le variazioni annuali delle rese, della biomassa totale, del numero di grani e dell’indice di raccolta sono strettamente legate alla probabilità di occorrenza delle diverse tipologie ambientali. In particolare, l’anticipo della fioritura e il prolungamento del periodo di riempimento della granella sono fattori che influenzano positivamente l’adattamento agli stress.

Gli autori sottolineano che la riduzione delle perdite osservata non è necessariamente il risultato di miglioramenti genetici o gestionali, ma potrebbe essere spiegata da meccanismi interagenti: l’anticipo della fioritura indotto dal riscaldamento climatico riduce l’esposizione agli stress tardivi, mentre l’aumento della concentrazione di CO₂ atmosferica migliora l’efficienza nell’uso dell’acqua. L’effetto fertilizzante dell’anidride carbonica sembra aver contribuito in modo significativo alla riduzione delle perdite durante il periodo considerato.

Limiti dello studio e prospettive future

I ricercatori riconoscono apertamente alcune limitazioni importanti. La più significativa riguarda l’esclusione degli effetti dell’eccesso idrico, che rappresenta un fattore limitante cruciale nell’Europa settentrionale e nelle aree alpine. Inoltre, il modello non tiene conto degli stress biotici come parassiti e malattie, che possono interagire profondamente con gli stress abiotici e influenzare le rese in modo rilevante.

Un’altra limitazione riguarda i dati sui fertilizzanti azotati, disponibili solo fino al 2009. Per l’intero periodo di studio sono stati utilizzati valori medi, presupponendo una sostanziale stabilità degli apporti azotati – un’assunzione che potrebbe non cogliere cambiamenti significativi nelle pratiche agronomiche.

Nonostante questi limiti, lo studio fornisce una base quantitativa preziosa per orientare le strategie di miglioramento genetico. La mappatura dettagliata delle tipologie ambientali e delle loro tendenze evolutive consente di sviluppare cultivar specificamente adattate a ciascun contesto, concentrando gli sforzi sulla tolleranza alla siccità e alle alte temperature – i due fattori che, insieme, spiegano i due terzi delle perdite produttive del frumento europeo.

Come sottolineano gli autori, l’implementazione dell’irrigazione su larga scala potrebbe prevenire il 59% delle perdite, ma i vincoli legati alla disponibilità idrica sostenibile, specialmente nelle regioni mediterranee dove la scarsità d’acqua è destinata ad intensificarsi con il riscaldamento globale, rendono questa soluzione impraticabile su vasta scala. La via più promettente resta quindi quella del miglioramento genetico per la tolleranza agli stress, un investimento necessario per garantire la sicurezza alimentare del continente.