N USE AND PARTITIONING IN CORIANDER (CORIANDRUM SATIVUM L.) AFTER ORGANIC AND CONVENTIONAL N FERTILIZATION

In coriander, a well known spice herb, many studies concerning the effect of N fertilization have been conducted in special areas where the cultivation of such plant has a major importance, such as India. Limited information is available as concerns the response of coriander to N fertilization under Mediterranean climatic conditions, above all when organic N fertilizers (mandatory when organic cropping management is chosen) are used. This work refers about some observations realised from 2004 to 2006 by an experiment on organic and mineral N fertilization techniques in coriander, carried on in the experimental farm “Sparacia” (Cammarata, AG, Sicily). Similarly to what suggested for other species, each year at harvest time, for each fertilizer treatment, seeds yield and plant biomass were weighed and the respective N content was determined in order to compare N plant uptake with total and mineral N measured in the soil before and after cropping cycle. From such data a few indices were calculated in order to get information about the efficiency of use by plants of the tested N forms. Some differences in N partitioning and use efficiency according to treatment were noticed, suggesting an overall higher efficiency of N chemical fertilizers

EFFECTS OF ORGANIC AND CONVENTIONAL N-FERTILIZATION ON QUALITY TRAITS IN CORIANDER (CORIANDRUM SATIVUM L.)

In organic cropping management of Medicinal and Aromatic Plants, the best quality expression is crucial to gain satisfactory incomes. Coriander (Coriandrum sativum L.) is an annual herbaceous plant with a commercial value due to the typical scent of its fruits (commonly termed “seeds”), rich in a pale yellow oil (1-2% in small-sized types, 0.2-0.5% in large-sized ones). Several studies have been done for determining the composition of volatile fraction of Coriander, which was found to vary also as a consequence of cropping techniques, including nitrogen fertilization. In order to gain useful information about the effects, if present at all, of organic N fertilization on Coriander quality in terms of volatiles composition pattern, a three-year trial (2004-2006) was carried out using different types and rates of organic and conventional N fertilizers. Volatile composition of fruits was obtained by means of GC-MS and data were evaluated by multivariate statistical analysis. The most representative compound are linalool, followed by camphor, geranyl acetate and geraniol. The group partition was mainly due to different quantitative ratio of compounds; the differences in volatile composition, however, followed a scheme more resembling the cropping year than the fertilization management

LA VALORIZZAZIONE DELLA FLORA SPONTANEA ATTRAVERSO LO STUDIO DI NUOVI BIOPESTICIDI: ARTEMISIA ARBORESCENS L.

Il termine “biopesticidi” identifica un vasto insieme di molecole, sintetizzate naturalmente da piante od altri organismi vegetali, in grado di manifestare un’attività biologica nei confronti di agenti fitopatogeni di diversa origine, quali virus, batteri, funghi, artropodi ed altri. Tale attività può spaziare dalla semplice repressione di un particolare stadio di sviluppo del patogeno (sporulazione, crescita vegetativa, riproduzione) fino alla induzione di reazioni e processi metabolici che ne determinano la morte. Negli ultimi anni sono stati proposti molti nuovi formulati con queste caratteristiche, la cui diffusione, pur se ancora contenuta, si presenta in continua espansione. Verso questi nuovi prodotti si orientano infatti i settori emergenti dell’agricoltura biologica e, più in generale, tutte le tecniche di produzione a basso impatto ambientale. Lo studio di nuovi formulati di derivazione vegetale segue prevalentemente due vie: la prima procede per semplice analogia, esaminando la composizione chimica di estratti ottenuti da specie botanicamente affini ad altre di cui l’azione biocida è già nota; il secondo approccio, più lungo e costoso, procede tramite l’esecuzione su ogni estratto vegetale di screening piuttosto ampi tendenti all’identificazione di eventuali azioni biocide. In questo secondo caso, le specie vegetali da esaminare vengono in genere selezionate nell’ambito della flora spontanea. La biodiversità naturale costituisce quindi un considerevole bacino a cui attingere per l’identificazione di nuove molecole attive. Un esempio abbastanza noto è costituito dal Piretro (Chrisantemum cinerariaefolium L.), studiato come pianta biocida fin dagli inizi del XX secolo ed oggi divenuto uno degli insetticidi commerciali più noti in agricoltura biologica; numerosi studi hanno tuttavia dimostrato l’esistenza di rilevanti attività biocide anche in numerose altre specie. Tra queste, Artemisia arborescens L., un’altra Asteracea spontanea e largamente diffusa nelle aree semiaride mediterranee, la cui attività biocida è stata accertata nei confronti di funghi, batteri e insetti, oltre che verso la capacità germinativa dei semi di alcune specie infestanti. A. arborescens è un arbusto alto fino a 1-2,5 metri, con rami eretti, legnosi e biancastri e foglie bipennate, aromatiche, di colore bianco-argenteo. L’olio essenziale estratto dalle foglie e dai fiori possiede diverse azioni farmacologiche e, grazie al suo alto contenuto di camazulene (11.32%), manifesta anche una spiccata e ben nota attività antinfiammatoria. Esso è risultato poco efficace contro Thrips tabaci, manifestando invece una buona efficacia nei confronti di Aphis gossipy, adulti e neanidi di Bemisia tabaci, adulti di Lymantria dispar e forme giovanili di Aonidiella aurantii. Gli screening svolti sulla specie hanno riguardato anche batteri e funghi, e A. arborescens ha mostrato in numerosi casi un soddisfacente livello di attività, che ne permette l’inserimento a pieno titolo tra le risorse naturali maggiormente meritevoli di approfonditi studi futuri

Nonchemical weeding of medicinal and aromatic plants

Medicinal and aromatic plants are major crops of domestic and industrial interest. Medicinal and aromatic plants are increasingly organically grown to enhance profitability. However, the presence of weeds may lead to a decrease in both yield and quality. Therefore, nonchemical methods of weed control are needed. In this study, mechanical weeding, flaming, stale seedbed, and biodegradable mulch were tested from 2003/2004 to 2006/2007 on coriander, fennel, and psyllium. Biomass and seed yield were measured. The biomass of weeds remaining at harvest was also measured. Results show a high sensitivity of coriander, fennel, and psyllium crops to the presence of weeds. Stale seedbed excessively delayed sowing time, thus inducing negative effects on crop seed yields. As a consequence, seed yield was 40–90 % lower than in the untreated plots. On the other hand, mechanical weeding, flaming, and biodegradable mulch reduced weeds by 50–95 %

MICROWAVE-ASSISTED BRUCITE AND TALC REACTIONS WITH CO2 AS A PROXY FOR CARBON CAPTURE AND STORAGE BY SERPENTINE

In the last decades many studies have been focusing on Carbon Capture and Storage (CCS) to find a possible remedy to reduce the large increase of anthropogenic carbon dioxide (CO ). Mineral Carbonation (MC) is a potential solution for almost irreversible chemical long-term CCS. It concerns the combination of CaO and MgO with CO forming spontaneously and exothermically dolomite and magnesite. However, kinetic barriers pose sever limitations for the practical exploitation of this reaction. High fractions of MgO are available in silicates such as olivine, orthopyroxene, clinopyroxene and serpentine. To date, data reported that serpentine polymorphs, above all antigorite, is an excellent candidate for fixing the CO as the reaction efficiency is approximately 92% compared to lizardite (40%) and olivine (66%). This is due to the surface reactivity of approximately 18.7 m /g for the dehydrated antigorite compared to10.8 m /g for dehydrated lizardite and 4.6 m /g for olivine. The microwave assisted process for CCS is an innovative technology that can be employed to catalyze the reaction through thermal and non-thermal mechanisms. Some pioneering tests of direct carbonation by microwave hydrothermal equipment have been performed on olivine, lizardite and chrysotile powders [1] but not on antigorite. The structure of serpentine is characterized by corrugated stacked layers of silica and brucite. For this reason, MC involves dissolution of SiO layers, dissolution/dehydration of Mg(OH) layers, and precipitation of magnesium carbonate. To address the chemical response of the single phases, experiments have been performed by both a local microwave-source acting locally on a specific crystal surface and a volume source interacting with an ensemble of grains on synthetic powders and single crystals of pure brucite and talc. In a second step, treatments have been extended to chrysotile, lizardite and antigorite. A characterization of the mechanism and kinetics were performed by scanning probe microscopy on the surface of single crystals phases, supported by Raman spectroscopy and by Scanning and Transmission Electron Microscopy study performed on micro- and nano-sized grains. [1] White, et al. Reaction mechanisms of magnesium silicates with carbon dioxide in microwave fields. Final Report to the U.S. Department ofEnergy, National Energy Technology Laboratory (2004

Piante di interesse fitoterapico: dalla raccolta delle spontanee alle esperienze di coltivazione

Le essenze vegetali di interesse erboristico e fitoterapico rappresentano una componente estremamente importante della flora spontanea delle più diverse parti del mondo, e la raccolta nell’ambito delle popolazioni naturali è sicuramente il metodo più antico per l’approvvigionamento da parte delle comunità locali. Tale pratica, tuttavia, è in grado di sostenere le richieste della popolazione solo fino a quando queste rimangono circoscritte ad ambiti quantitativamente limitati e qualitativamente poco definiti. In seguito, quando l’interesse verso la specie si consolida, l’incremento della domanda non può venire soddisfatto unicamente intensificandone la raccolta dai luoghi di vegetazione naturale, pena il depauperamento delle popolazioni spontanee. La letteratura sull’argomento abbonda di casi in cui estesi popolamenti naturali sono stati drasticamente ridotti (spesso oltre la loro possibilità naturale di ricostituzione) per effetto di un’eccessiva pressione del carico di prelevamento: il Ginseng americano ma anche quello giapponese e coreano, alcune specie di Arnica in Spagna e addirittura interi popolamenti di rosmarino in Sardegna. In questi casi, l’approvvigionamento della specie mediante la coltivazione specializzata diventa una necessità imprescindibile. Solo la coltivazione, purché condotta con tecniche idonee, garantisce infatti la possibilità di modulare le produzioni seguendo le richieste del mercato e soddisfacendone le esigenze, prima fra tutte quella dell’uniformità quantitativa e qualitativa che oggi viene fortemente richiesta dai compratori, siano essi semplici consumatori o strutture industriali più o meno grandi. La coltivazione offre inoltre la possibilità di valorizzare specie poco diffuse, se non addirittura rare, che hanno manifestato potenzialità tali da suggerirne l’uso da parte di alcuni settori produttivi, ma che non possiedono una fitomassa sufficiente da far fronte a tale uso, e in qualche caso nemmeno sufficiente a svolgere su di esse un’adeguata attività sperimentale. Il passaggio di una specie vegetale dalla condizione di pianta spontanea a quella di coltura specializzata di interesse industriale coinvolge tuttavia implicazioni profonde anche sotto un profilo qualitativo. I principi attivi delle piante utilizzate in fitoterapia sono per lo più rappresentati da metaboliti secondari, la cui produzione è senza dubbio regolata da meccanismi di natura enzimatica, ma sulla cui espressione intervengono diverse variabili legate alle condizioni ambientali e, quindi, di coltivazione. Di fatto, la tecnica agronomica, modificando l’ambiente di crescita delle piante attraverso la scelta dell’epoca di semina o d’impianto, le fertilizzazioni, le lavorazioni o l’irrigazione, determina importanti variazioni delle condizioni nutrizionali e abitative del suolo. Molti degli effetti indotti dall’agrotecnica sui più importanti aspetti qualitativi delle specie di interesse fitoterapico sono stati studiati da una copiosa attività sperimentale svolta in diverse parti del mondo, e già per alcune specie è possibile disporre di dettagliati protocolli di coltivazione, mirati all’ottenimento di prodotti ben identificati sia per quantità che per qualità. Molte specie di interesse erboristico e farmaceutico, infine, hanno dimostrato ampie possibilità di coltivazione in assenza di input energetici di rilievo, riducendo cioè al minimo gli apporti di fertilizzante, le lavorazioni del terreno e gli interventi anti-parassitari e diserbanti. Su questa base, sembra possibile l’attuazione di una strategia di valorizzazione di queste specie tramite il miglioramento delle loro doti di salubrità, naturalità e sicurezza, mediante l’impiego delle tecniche di produzione sostenibili, tra cui ad esempio le tecniche di agricoltura biologica

Variabilità della risposta produttiva in Brassica carinata al variare della precessione colturale.

Numerose brassicacee, tra cui B. napus e B. carinata, sono oggi al centro dell'attenzione quali potenziali fonti di olio industriale per la produzione di biodiesel. Negli ambienti interni siciliani, sperimentazioni diverse hanno già messo in evidenza l'ampia adattabilità di queste specie alle condizioni pedoclimatiche prevalenti; in semina autunnale esse possono consentire buoni livelli produttivi usufruendo degli apporti idrici naturali, occupando nell'avvicendamento il posto dei cereali autunno-vernini e permettendo così di interrompere la monosuccessione cerealicola. Numerosi testi di riferimento, peraltro, collocano le brassicacee oleifere nel gruppo delle colture "da rinnovo", soprattutto in virtù dell'elevata quantità di residui colturali che esse lasciano nel suolo a fine ciclo. Si è ritenuto pertanto interessante avviare presso l'azienda sperimentale "Sparacia" (DAAT - Università di Palermo) una verifica dell'effetto esercitato dall'adozione di precessioni colturali differenti sulla produttività di B.carinata (var. Serena). La brassicacea è stata seminata su file continue il 4/12/2007, distribuendo il seme in parcelle precedentemente sottoposte a conduzioni differenti (N - suolo non coltivato; FFG - frumento; TSOV - sovescio di trifoglio alessandrino (var. Lilibeo); T1 - trifoglio alessandrino sfalciato; T2 - trifoglio alessandrino destinato alla produzione di seme). I dati ottenuti (resa in granella, t ha-1; produzione di paglia, t ha-1; harvest index, %) sono stati posti a confronto con quelli ricavati da parcelle seminate a frumento duro (var. Ciccio) con le medesime precessioni colturali, sottoponendo ambedue le serie di dati ad analisi statistica per individuarne eventuali variazioni sistematiche. L'analisi statistica ha rivelato una certa reattività di B. carinata al variare della precessione, reattività che tuttavia ha interessato la produzione di paglia (significativamente superiore nelle parcelle seminate su sovescio di trifoglio), mentre sostanzialmente non modificata è risultata la produzione di granella. Nessuna variazione significativa è stata invece individuata nel frumento duro. Pur nella limitatezza della prova, i risultati ottenuti offrono interessanti spunti per il proseguimento dell'attività sperimentale