Contenuto di acido cianidrico e tasso di crescita dell’ibrido di sorgo x sudangrass durante l’autunno

SCIENZE AGRICOLE

Contenuto di acido cianidrico e tasso di crescita del sorgo x ibrido sudangrass durante l’autunno

Contenuto di acido idrocianico e tasso di crescita del sorgo x ibrido sudangrass durante l’autunno

Flávia Fernanda SimiliI; Maria Lúcia Pereira LimaII; Maria Izabel Merino de MedeirosIII; Claudia Cristina Paro de PazII; Ana Claudia RuggieriIV; Ricardo Andrade ReisIV

IAgência Paulista de Tecnologia dos Agronogócios/APTA – Secretaria de Agricultura e Abastecimento/SAA – Avenida Bandeirantes – Ribeirão Preto – 14.030-670 – São Paulo – SP – Brasile – [email protected]
IIAgência Paulista de Tecnologia dos Agronogócios/APTA – Segretariato Agricoltura e Approvvigionamento/SAA – Ribeirão Preto – São Paulo – SP – Brasile
IIIInstituto de tecnologia de Alimentos/ITAL – Agência Paulista de Tecnologia dos Agronogócios/APTA – Segretariato Agricoltura e Rifornimento/SAA – Ribeirão Preto – São Paulo – SP – Brasile Segreteria Agricoltura e Approvvigionamento/SAA – Campinas – SP – Brasile
IV Università Statale Paulista “Julio de Mesquita Filho”/UNESP – College of Agricultural and Veterinary Sciences – Jaboticabal Campus

ABSTRACT

Nel Brasile centrale dopo la raccolta della soia o di altre specie agricole annuali, Gli ibridi di sorgo sono piantati in autunno per creare pascoli per gli animali da pascolo. Questo studio condotto per due anni consecutivi mirava a quantificare il contenuto di acido cianidrico nelle foglie e a determinare l’altezza della pianta, la resa in materia secca del foraggio e il rapporto foglia/fusto per il sorgo ibrido 1P400 a diverse età. L’analisi statistica è stata eseguita mediante analisi di regressione basata sull’età della pianta. Il contenuto di HCN delle foglie è diminuito con la crescita della pianta, passando da 205,0 e 230,3 mg HCN/100 g di DM delle foglie a due settimane di vita a 5,9 e 6,1 mg HCN/100 g di DM delle foglie a cinque settimane di vita, rispettivamente nel primo e nel secondo anno. Le altezze medie misurate variavano da 60 e 56 cm, nella quarta settimana, a 117 e 151 cm, nell’ottava settimana, durante il primo e il secondo anno sperimentale, rispettivamente. La massa del foraggio è aumentata linearmente con l’età e ha mostrato una media di 1,411 e 1,637 kg DM/ha nel primo anno e, 2,905 e 3,640 kg DM/ha nel secondo anno, durante la 7° e 8° settimana, rispettivamente. La proporzione delle foglie è diminuita mentre lo stelo è aumentato linearmente con l’età della pianta. Il rapporto foglie/stelo è diminuito con la crescita della pianta, l’allungamento e l’aumento del peso dello stelo. L’ibrido di sorgo dovrebbe essere pascolato solo dopo cinque settimane o quando l’altezza della pianta è superiore a 80 cm, al fine di evitare il rischio di avvelenamento da cianuro.

Termini dell’indice: Erbe annuali, piante cianogene, test del picrosodio, pianta tossica.

RESUMO

No Brasil Central, híbridos de sorgo podem ser semeados no outono, após a colheita da soja ou outra espécie de planta anual, com o objetivo de fornecer alimento aos ruminantes por meio de pastejo. Il lavoro è stato sviluppato, per due anni consecutivi, con l’obiettivo di quantificare il contenuto di acido cianidrico delle foglie e di misurare l’altezza delle piante, la produzione di massa secca di foraggio e la proporzione di foglia e fusto a diverse età del sorgo ibrido IP400. L’analisi statistica è stata eseguita mediante analisi di regressione in funzione dell’età della pianta. Il contenuto di HCN nelle foglie è diminuito con lo sviluppo delle piante, presentando 205,0 e 230,3 mg HCN/100 g di DM fogliare, a due settimane di crescita e 5,9 e 6,1 mg HCN/100 g di DM fogliare, alla quinta settimana di crescita, nel primo e secondo anno, rispettivamente. Le piante avevano una media di 60 e 56 cm alla quarta settimana e di 117 e 151 cm all’ottava settimana rispettivamente nel primo e nel secondo anno. La massa foraggera è aumentata linearmente con l’età, presentando in media, nella 7a e 8a settimana di valutazione, 1.411 e 1.637 kg di DM/ha nel primo anno e 2.905 e 3.640 kg di DM/ha nel secondo anno, rispettivamente. Man mano che le piante crescevano, la proporzione delle foglie diminuiva e quella dei gambi aumentava linearmente. Il rapporto foglia/fusto è diminuito con la crescita, con l’allungamento delle piante e l’aumento del peso dei gambi. L’ibrido di sorgo dovrebbe essere pascolato solo dopo la quinta settimana di crescita o quando le piante sono sopra gli 80 cm per evitare il rischio di avvelenamento da HCN.

Termini dell’indice: Erbe annuali, pianta cianogena, test del picrosodio, pianta tossica.

INTRODUZIONE

Nelle regioni tropicali, come il Brasile centrale, gli ibridi di sorgo possono essere piantati fuori stagione in febbraio o marzo (autunno), dopo la raccolta della soia o di altre specie annuali, al fine di fornire cibo ai ruminanti al pascolo. D’altra parte, le giovani piante di sorgo sono considerate cianogene perché contengono glicoside cianogenico, esteri che possono rilasciare sostanze tossiche quando la struttura della pianta si rompe a causa dello stress causato dal pascolo, dal calpestio o dalla siccità (GILLINGHAM, 1969; MELO, 2003; MONTAGNER, 2005).

La currina, il più importante glucoside cianogenico, in presenza dell’enzima b-glucosidasi libera zucchero e acido cianidrico (HCN), un liquido incolore molto volatile, considerato una delle sostanze più tossiche mai conosciute. I ruminanti sono più suscettibili all’intossicazione da HCN rispetto ai monogastrici. Il pH acido dello stomaco dei monogastrici non permette all’enzima linamarasi di agire e, quindi, il rilascio di cianuro rallenta, lasciando il tempo per la sua eliminazione senza raggiungere la dose letale (DOWLING; MACKENZIE, 1993). Tuttavia, nei ruminanti la combinazione di pH neutro e la presenza di batteri in grado di idrolizzare la linamarina sono considerati ad alto rischio poiché il cianuro viene rilasciato rapidamente e può raggiungere la dose letale prima di essere eliminato dall’organismo animale. Haque et al. (2002) hanno anche studiato l’effetto del pH e hanno concluso che l’HCN è più tossico a pH neutro.

Nóbrega Junior. et al. (2006) hanno studiato l’avvelenamento da HCN in capre che si nutrivano di Sorghum halepense (L.) Pers. una specie altamente tossica e invasiva. Le capre, dopo 30 giorni, hanno mostrato grave dispnea e minzione frequente, segno di avvelenamento acuto che ha portato alla morte.

Sono state studiate diverse varietà di sorgo e ibridi con diverso potenziale di HCN nelle foglie, ed è stato rilevato un forte effetto/componente genetico sul contenuto di HCN nelle piante (LAMB et al., 1991). Wheeler et al. (1990) hanno studiato gli ibridi S. bicolor (L.) Moench e S. sudanense (Piper) Stapf e hanno riportato una forte influenza della fertilizzazione azotata e dell’età della pianta sul contenuto di HCN nelle foglie. Il foraggio di ricrescita dell’ibrido Zulu, dopo tre settimane, aveva 100 mg HCN/100 g DM quando fertilizzato con 200 kg N/ha e 76 mg HCN/100 g DM senza topdressing mentre l’ibrido Silk aveva 185 mg HCN/100 g DM quando fertilizzato con 200 kg N/ha e 33 mg HCN/100 g DM senza topdressing, mostrando così un comportamento diverso per i diversi ibridi. La concimazione con fosfato non ha influenzato i livelli di HCN mentre le concentrazioni di HCN sono diminuite bruscamente con l’età, l’altezza della pianta e il numero di foglie espanse.

Un fattore importante per l’accumulo di HCN è la rapida ricrescita della pianta dopo le prime piogge, che può essere aggravata da un periodo di rapida crescita dopo periodi di crescita lenta dovuti alla siccità o alle basse temperature (GORASHI; DROLSOM; SCHOLL, 1980; RADOSTITS, 2002).

Anche per diverse regioni e tempi di valutazione, l’ibrido di sorgo mostra flessibilità riguardo alla stagione di semina e una buona resa del foraggio. Simili et al. (2010) hanno studiato il sorgo irrigato AG 2501C e hanno riportato 4 cicli di pascolo con una resa media di 2.800 kg DM/ha per taglio, da aprile a settembre, 2002. Un altro studio con due semine (dicembre e marzo) ha avuto rese simili per l’ibrido di sorgo 1P400, rispettivamente 3,234 e 3,135 kg DM/ha per taglio (SIMILI et al., 2011).

È necessario stabilire se l’ibrido di sorgo 1P400 comporta il rischio di avvelenamento da cianuro per il bestiame al pascolo e l’età ideale della pianta quando il pascolo fornisce un buon foraggio per gli animali e il rischio di avvelenamento non è più presente. Studi di questa natura sono di grande importanza per bovini, ovini e caprini a causa del crescente utilizzo di questa erba per il pascolo in varie regioni tropicali.

Lo scopo di questo studio è stato quello di quantificare i livelli di acido cianidrico nelle foglie, determinare l’altezza della pianta, la resa in materia secca del foraggio e il rapporto foglie/fusto a diverse date di raccolta del sorgo ibrido IP400 per stabilire il momento ideale per iniziare il pascolo dei bovini.

MATERIALE E METODI

L’esperimento è stato condotto per due anni consecutivi nell’azienda agricola sperimentale dell’Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA) a Ribeirão Preto, regione mediorientale dello stato di San Paolo (21º42’S, 47º24’W e altitudine 535 m). Il clima è tropicale con inverno secco. Le temperature alte e basse, così come le precipitazioni nella regione, sono mostrate nella figura 1.

La zona ha un rilievo leggermente ondulato e il suolo è classificato come Latosol rosso distroferrico (EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA-EMBRAPA, 1999). Il sorgo è stato piantato in un’area di 600 m2 suddivisa in tre parcelle di 200 m2 (4 x 50) ciascuna, con due ripetizioni per parcella. Le caratteristiche chimiche dei campioni di suolo raccolti da ogni appezzamento erano: appezzamento 1, pH CaCl2 = 4,9; materia organica = 43 g/dm3; fosforo in resina = 38 mg/ dm3; somma delle basi = 48,9 mmol/dm3; e saturazione delle basi, V% = 51%. I campioni di suolo dalla trama 2 hanno mostrato CaCl2 = 4.6; materia organica = 37 g/dm3; fosforo nella resina = 30 mg/ dm3; somma delle basi = 42.1 mmol/dm3; e V% = 42% mentre per la trama 3, pH CaCl2 = 4.9; materia organica = 40 g/dm3; fosforo nella resina = 21 mg/ dm3; somma delle basi = 45.4 mmol/dm3; e V% = 49%.

Le erbacce sono state essiccate con erbicida glifosato prima della semina. La semina è stata effettuata il 20 marzo in entrambi gli anni sperimentali, sotto il sistema no-tillage, utilizzando 12 kg di semi/ha dell’ibrido di sorgo (S. bicolor x S. sudanense) 1P400, di Dow Agrosciences, raccomandato per il pascolo. La concimazione ha utilizzato 120 kg/ha di fertilizzante 8-28-16+Zn, senza topdressing poiché c’era una concimazione residua della coltura di soia piantata prima in entrambi gli anni sperimentali.

Il campionamento delle piante era casuale all’interno di ogni appezzamento e consisteva nel tagliare un metro di erba a livello del suolo per ogni ripetizione, due per appezzamento. I campioni sono stati poi portati in laboratorio dove sono stati pesati e separati secondo ogni variabile di risposta. Le variabili di risposta studiate erano: il contenuto di acido cianidrico delle foglie, la resa in materia secca del foraggio (FDM), l’altezza della pianta, la proporzione di foglie e steli e il rapporto foglie/steli (L/S).

I primi campioni sono stati raccolti alla fine della seconda settimana di crescita, quindi le piante avevano 14 giorni e hanno continuato fino alla comparsa delle infiorescenze nell’ottava settimana.

Il contenuto di acido cianidrico è stato misurato nelle foglie finché i valori erano vicini a zero, cioè fino alla quinta settimana per entrambi gli anni sperimentali. Il contenuto di HCN è stato determinato con il test di Guignard (MONTGOMERY, 1969), che è un test semi-analitico di quantificazione in cui i colori risultanti sono confrontati con uno standard. La carta di picrato di sodio viene preparata immergendo la carta da filtro (± 1 x 10 cm) in una soluzione di acido picrico e carbonato di sodio. Le foglie dell’ibrido di sorgo 1P400 sono state separate in lamine e steli (con guaina), sminuzzate e pesate in campioni di ± 0,5 g che sono stati poi posti in provette con coperchio (2 x 12 cm) e aggiunta di acqua (± 1 mL). Le carte da filtro di picrato di sodio sono state sospese nelle provette dal coperchio, che sono state portate in un bagno d’acqua a 38º C, per almeno 12 ore. Il risultato è stato considerato positivo quando il colore della striscia di carta di picrato di sodio è cambiato da giallo a rosso terra. Successivamente, le strisce di carta dell’ibrido di sorgo 1P400 sono state confrontate con una curva standard preparata per una soluzione di cianuro di potassio contenente da 0 a 1 mg di cianuro per mL. La quantità di acido cianidrico è stata poi determinata nel tempo (in settimane) calcolando l’HCN per grammo di materia secca delle foglie.

La materia secca di foraggio è stata ottenuta dal sottocampione contenente le cime delle piante che sono state essiccate in un forno ad aria forzata a 55ºC, per almeno 72 ore fino a peso costante (SILVA; QUEIROZ, 2002).

L’altezza della pianta è stata determinata in dieci punti di campionamento per metro usando un righello graduato in cm posto al punto di inflessione della foglia o alla punta della foglia bandiera, quando c’era infiorescenza.

Le diverse frazioni di foraggio sono state ottenute dai sottocampioni che sono stati separati in foglie (lamina fogliare) e fusto (con guaina). Anche queste frazioni sono state essiccate in un forno ad aria forzata a 55ºC, per almeno 72 ore fino a peso costante per determinare il contenuto di materia secca. Il rapporto foglia/fusto è stato ottenuto dividendo la materia secca della foglia e la materia secca del fusto più la guaina.

L’analisi statistica è stata eseguita mediante analisi di regressione basata sull’età della pianta, utilizzando il software PROC GLM (STATISTICAL ANALYSIS SYSTEM – SAS, 2003) per ogni anno sperimentale separatamente.

RISULTATI E DISCUSSIONE

Durante il primo anno sperimentale, il contenuto di HCN delle foglie è diminuito con l’invecchiamento delle piante (Figura 2). I valori variavano da 205 a 5,9 mg HCN/100 g di materia secca fogliare per piante di due e 5 settimane, rispettivamente. Nel secondo anno, la curva dell’acido cianidrico si è comportata diversamente (Figura 2) poiché il contenuto di HCN è aumentato fino alla quarta settimana, con una media di 230,3 mg HCN/100 g di sostanza secca delle foglie, ed è diminuito rapidamente fino alla quinta settimana, quando le piante hanno raggiunto una media di 6,1 mg HCN/100 g di sostanza secca delle foglie (Figura 2).

Haque et al. (2002), hanno anche studiato il contenuto di HCN delle foglie di sorgo (S. vulgare Pers.) in Australia e hanno riportato alla fine della seconda, terza e quarta settimana di crescita i seguenti livelli tossici di HCN: 280, 40 e 60 ppm HCN nelle foglie fresche e, pertanto, hanno raccomandato agli allevatori di monitorare attentamente l’attività di pascolo.

Livelli tra 75 e 100 mg di HCN per 100 grammi di materia secca delle foglie rappresentano un pericolo di avvelenamento, quando le foglie vengono ingerite dai ruminanti secondo Wall e Ross (1975). I valori maggiori riscontrati nel presente studio indicano un potenziale rischio di avvelenamento nel caso in cui l’ibrido di sorgo IP400 venga consumato dal bestiame in questo periodo.

Un esperimento in serra, dove le piante sono state coltivate a temperatura controllata a 30ºC e 20ºC durante il giorno e la notte, rispettivamente, e un altro dove le temperature sono state cambiate a 20ºC e 10ºC durante il giorno e la notte, rispettivamente, ha mostrato che il contenuto di HCN era maggiore nelle foglie più giovani e aumentava significativamente alle basse temperature (GORASHI et al., 1980). Questo studio conferma questa tendenza verso temperature più basse. Durante il secondo anno sperimentale, quando le temperature erano più basse, il rischio di avvelenamento era presente fino alla quinta settimana (piante di 35 giorni) quando l’altezza della pianta era di 80 cm. Durante il periodo di crescita tra i 14 e i 28 giorni (dal 3 al 17 aprile), nel secondo anno, le temperature oscillavano tra i 16 e i 20ºC (Figura 1) mentre nel primo anno, nello stesso periodo, le temperature oscillavano tra i 20 e i 32ºC (Figura 1). In quest’ultimo, quando l’erba era alta solo 48 cm a 21 giorni non c’era rischio di avvelenamento e l’erba era sicura al pascolo già dalla terza settimana. Mulcahy et al. (1992) hanno studiato alcune varietà di sorgo per il pascolo e hanno anche riportato grandi differenze per i livelli di HCN a seconda del periodo, nel primo anno, la media era di 570 mg/kg DM mentre nel secondo anno, la media era di 123 mg/kg DM.

La figura 3 mostra l’altezza della pianta rispetto al tempo (età). Per entrambi gli anni sperimentali, l’altezza delle piante era vicina ai 50 cm alla fine della quarta settimana (60 cm e 56 cm di media nel primo e secondo anno, rispettivamente). Durante il secondo anno, l’erba ha mostrato una crescita veloce dalla 5a settimana fino alla fine del periodo di valutazione e l’altezza finale era più grande che nel primo anno. L’ibrido di sorgo 1P400 ha raggiunto altezze di 117 e 151 cm alla fine dell’ottava settimana, rispettivamente nel primo e nel secondo anno.

Melo et al. (2003) mentre studiavano l’ibrido di sorgo AG2501C hanno riportato un’altezza di 105 cm per una pianta di 50 giorni, che è stata seminata in novembre in una zona di coltivazione nel Rio Grande do Sul, simile al risultato riportato in questo studio.

La massa erbacea è aumentata linearmente con il tempo di campionamento per entrambi gli anni (Figura 4); inoltre, nel secondo anno, le maggiori precipitazioni registrate all’inizio dell’anno (Figura 1) hanno determinato una massa erbacea ancora maggiore. Le precipitazioni accumulate durante i primi 30 giorni di coltura sono state di 62,1 e 100 mm rispettivamente nel primo e nel secondo anno.

DM/ha nel primo anno e, 2905 e 3640 kg DM/ha nel secondo anno, rispettivamente, dimostrando che le precipitazioni hanno fortemente influenzato il tasso di crescita delle piante durante l’autunno.

Montagner et al. (2005) hanno studiato otto varietà di sorgo ibrido coltivate nel Rio Grande do Sul, da dicembre a gennaio e hanno riportato una resa in materia secca tra 700 e 1580 kg/ha, per sorgo di 35 e 40 giorni, simile ai valori trovati in questo studio per il 2005.

Mello et al. (2003) hanno studiato l’ibrido di sorgo AG2501C e hanno riportato una resa di 1770 kg DM/ha dopo 50 giorni di crescita, simile al valore trovato nel primo anno di questo studio, d’altra parte, Simili et al. (2011) ha trovato per l’ibrido di sorgo 1P400, rese in materia secca di 3234 e 3135 kg/ha per taglio per una coltura irrigata, valori più vicini ai risultati del secondo anno di questo studio.

Le figure 5 e 6 mostrano le frazioni di foglie e fusto. La frazione fogliare è diminuita con il tasso di crescita (Figura 5) mentre il rapporto stelo/stelo è aumentato linearmente (Figura 6). L’erba ibrida di sorgo mostra un’abitudine di crescita cespitosa con una grande capacità di crescere steli, che nonostante siano nutrienti, non sono consumati in modo efficiente quando la loro altezza supera 1,20 m nei sistemi di pascolo.

Le piante hanno raggiunto l’altezza di 90 cm nella sesta e quinta settimana nel primo e secondo anno, rispettivamente, che rappresentavano il 50% di frazione fogliare.

Melo et al. (2003) hanno riportato il 52,5% di foglie dopo 50 giorni per l’ibrido di sorgo AG 2501C, nel Rio Grande do Sul, quando l’altezza della pianta era di 105 cm, diverso dai valori trovati in questo studio.

Il rapporto foglie/fusto è diminuito significativamente dalla quinta settimana di crescita (Figura 7) a causa dell’allungamento e del conseguente aumento di peso, come è caratteristico delle piante di sorgo. Mulcahy et al. (1992) hanno studiato alcune varietà di sorgo come erba e hanno riportato un rapporto foglia/fusto che va da 1,11 a 1,50 per altezze della pianta tra 90 e 95 cm, rispettivamente, valori più alti e migliori rispetto a questo studio.

Il rapporto foglia/fusto è una caratteristica importante della struttura della chioma soprattutto per quanto riguarda le erbe tropicali che presentano un rapido sviluppo del fusto (STOBBS, 1973; SILVA; GOMIDE, 1994). Questa caratteristica può influenzare il comportamento degli animali al pascolo (STOBBS, 1973) e anche le loro prestazioni (SILVA; GOMIDE, 1994; EUCLIDES, 1999). Di conseguenza, Stobbs (1973) ha dimostrato che intervalli di pascolo più lunghi sono associati a una maggiore densità di biomassa totale, ma generalmente a una minore densità di foglie. Così, l’allungamento dello stelo, nonostante l’intensificazione dell’accumulo di erba, compromette la struttura della chioma diminuendo il rapporto foglia/fusto e l’assunzione di sorgo da parte degli animali.

In questo contesto, l’ibrido di sorgo dovrebbe essere pascolato quando l’altezza è compresa tra 90 e 100 cm, il rapporto foglia/fusto varia tra 1,5 e 0,8 e non c’è rischio di avvelenamento da HCN. Tuttavia, il tempo necessario per raggiungere questa altezza dipende dalla quantità di acqua disponibile nel suolo per la crescita della pianta.

CONCLUSIONI

Il rischio di avvelenamento da HCN esiste quando l’ibrido di sorgo è giovane e, quindi, non dovrebbe essere consumato quando l’altezza è inferiore a 80 cm. Nella coltura autunnale, la migliore altezza di pre-pascolo del sorgo 1P400 è tra 90 e 100 cm, quando il rapporto foglie/fusto è più alto e non c’è più rischio di avvelenamento.

Riconoscimenti

Questo studio è stato finanziato dalla FAPESP (sovvenzione numero 2004/13427-3)

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