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Coltivare più colture alimentari insieme è una pratica agricola più sostenibile che imita comunità di piante selvatiche altamente produttive. Questo processo, noto come consociazione, sfrutta le caratteristiche complementari di diversi tipi di colture per massimizzare la produzione e ridurre al minimo la necessità di fertilizzanti e altre pratiche dannose per l'ambiente. Ad esempio, le popolazioni indigene del Nord America coltivano da tempo mais, fagioli e zucca insieme per massimizzare la resa di ogni pianta e ridurre la necessità di annaffiare o fertilizzare.
"La maggior parte delle colture commerciali, tuttavia, sono state allevate per caratteristiche che le rendono altamente produttive in ambienti a coltura singola", spiega l'autrice principale Laura Stefan, ex dottore di ricerca. studente all'ETH di Zurigo e ora ricercatore post-dottorato presso Agroscope, l'Istituto per la ricerca agricola della Confederazione Svizzera. "Queste colture potrebbero non essere adatte per la coltivazione in sistemi multi-coltura, il che potrebbe ridurre i vantaggi della consociazione".
Per saperne di più sulla capacità di adattamento delle diverse colture, il team ha coltivato specie di grano, avena, lenticchie, lino, camelina e coriandolo in piccoli appezzamenti. Gli appezzamenti includevano 13 combinazioni di due specie, quattro miscele di quattro specie diverse, piante che crescevano singolarmente o in parcelle monospecie, in appezzamenti fertilizzati o non fertilizzati. Il team ha ripetuto gli esperimenti per tre anni consecutivi, utilizzando ogni anno i semi raccolti dagli appezzamenti dell'anno precedente per valutare gli effetti generazionali della coltivazione in diversi sistemi. Nel terzo anno hanno misurato le caratteristiche e la produttività delle piante.
Hanno scoperto che le piante coltivate nello stesso ambiente multi-raccolto per due generazioni si sono adattate per competere meno e cooperare di più tra loro. Tuttavia, il vantaggio in termini di resa di queste colture multispecie rispetto alle colture monocolturali è stato aumentato solo negli appezzamenti fertilizzati. Nel corso di due generazioni, le piante coltivate insieme in monocolture o appezzamenti di specie miste sono cresciute più alte. Hanno anche prodotto foglie "più economiche", o più sottili, indicando una strategia di crescita associata alla rapida produzione di biomassa.
"Il nostro studio mostra che le colture annuali si adattano rapidamente per essere più collaborative in sole due generazioni, ma questo non porta a maggiori vantaggi in termini di resa senza fertilizzanti", afferma la coautrice Nadine Engbersen, che ha lavorato allo studio come Ph.D. studente presso l'Istituto di Scienze Agrarie dell'ETH di Zurigo, Svizzera. "Inaspettatamente, tutte le piante sono cresciute per avere tratti più simili piuttosto che specializzarsi per riempire una nicchia unica".
Gli autori suggeriscono che il breve lasso di tempo dello studio, in soli tre anni, potrebbe spiegare perché non si è verificata una maggiore differenziazione. È improbabile che durante quel periodo si siano verificati molti cambiamenti genetici. Tuttavia la selezione genetica di genotipi particolari potrebbe essersi verificata per quelle specie con variazione genotipica esistente. Inoltre, le modifiche epigenetiche che attivano o disattivano i geni possono spiegare alcuni degli adattamenti delle piante osservati. Anche i microbi o le risorse nutritive passate da una generazione di piante all'altra tramite i semi possono spiegare alcuni di questi rapidi adattamenti.
Studi a lungo termine possono osservare più adattamenti causati da mutazioni genetiche o ricombinazione genetica, il riarrangiamento delle sequenze del DNA delle piante. I risultati attuali suggeriscono che l'allevamento selettivo potrebbe dare origine a tratti che ottimizzano la cooperazione e la resa in appezzamenti multispecie.
"I nostri risultati hanno importanti implicazioni per il passaggio a un'agricoltura più diversificata", conclude l'autore senior Christian Schöb, capo del gruppo di ecologia agricola, precedentemente all'ETH di Zurigo e ora all'Università Rey Juan Carlos. "Suggeriscono che le piante riproduttive da coltivare in appezzamenti di specie miste possano migliorare ulteriormente i raccolti e ridurre la necessità di fertilizzanti e altre pratiche dannose".
La ricerca è stata pubblicata su eLife . + Esplora ulteriormente
