Valutazione agronomica dell’efficacia di trattamenti di priming su semi di riso in condizioni di semi campo

The growing demographic pressure and ongoing climate change are posing significant challenges to global agricultural production, making it necessary to develop agronomic strategies for improving crop productivity under sub-optimal environmental conditions. Rice (Oryza sativa L.) is subject to such pressures, particularly in relation to the growing scarcity of water resources. In this context, seed priming techniques represent a promising approach for improving germination and initial seedling vigor, by promoting the early activation of pre-germination metabolism without compromising seed vitality. The effectiveness of these treatments depends on a number of factors, including genotype, environmental conditions and the type of treatment applied, making it necessary to carry out a comprehensive assessment under both controlled and field-like conditions. This thesis, conducted at Innova-Tech S.r.l., evaluated the effect of different seed priming treatments on two round grain rice varieties, Araldo and Selenio, analyzing their responses both under controlled laboratory conditions and in field-like conditions. The treatments compared included various priming protocols, like water soaking, priming using hydrogen peroxide (H2O2), and iron priming with ferrous sulphate (FeSO4) at two different concentrations, applied to both hulled and hulled seeds, without a subsequent re-drying phase (dry-back), which is generally included in conventional priming protocols. In a second experimental phase, the treatment that proved most effective in the laboratory was evaluated under field-like conditions, both with and without water stress, in order to test the transferability of the observed benefits to a more complex and realistic agronomic context. The laboratory results have shown that priming treatments primarily affect the speed and uniformity of germination rather than the final percentage of germinated seeds. Among the treatments evaluated, iron priming showed the most favourable effects, improving not only germination dynamics but also the morphological development of the seedlings, in terms of root elongation and vigour index. In field-like conditions, the results revealed different patterns to those observed in the laboratory. The presence of the husk proved to be a key factor in germination success, as the emergence rate was significantly higher in hulled seeds than in those dehulled, likely due to the latter’s greater susceptibility to pathogens in the soil. The priming treatment contributed to improving the stability of emergence over time and to sustaining higher physiological activity in the plants, particularly under water stress conditions, although it did not eliminate the negative effects of water scarcity on overall crop development. Yield parameters at harvest showed higher values in treatments that combined the presence of husks with priming, with more pronounced differences in the Araldo variety compared to Selenio, confirming the genotype-specific nature of the response to these treatments. Overall, the results of this study confirm that seed priming is an effective technique for promoting faster and more uniform crop establishment and for increasing plant resilience during the early stages of development, with potential positive effects on productivity under limiting conditions. However, the variability in responses observed in relation to genotype and experimental conditions highlights the need to optimize treatment protocols for each variety and production context, and to validate their effectiveness under field conditions before recommending their adoption on a larger scale.

La crescente pressione demografica e i cambiamenti climatici in atto pongono delle sfide sempre più rilevanti alla produzione agricola mondiale, rendendo necessario lo sviluppo di strategie agronomiche in grado di migliorare l’efficienza produttiva delle colture in condizioni ambientali non ottimali. In questo scenario, il riso (Oryza sativa L.) è esposto alla scarsità delle risorse idriche. Le tecniche di seed priming rappresentano una modalità promettente per migliorare la germinazione e il vigore iniziale delle plantule senza comprometterne la vitalità. L’efficacia di tali trattamenti dipende da molteplici fattori, tra cui il genotipo, le condizioni ambientali e la tipologia di trattamento applicato, rendendo necessaria una valutazione integrata in condizioni sia controllate che prossime al campo. Il presente lavoro di tesi, svolto presso l’azienda Innova-Tech S.r.l., ha valutato l'effetto di differenti trattamenti di priming sul seme di due varietà di riso di tipo tondo, Araldo e Selenio, analizzandone le risposte sia in condizioni controllate di laboratorio che in condizioni di semi-campo. I trattamenti confrontati hanno incluso diversi protocolli di priming, tra cui water soaking, H2O2 priming e iron priming con solfato ferroso (FeSO4) a due differenti concentrazioni, applicati sia a semi sbramati sia a semi con la lolla, senza una successiva fase di essiccazione (dry-back). In una seconda fase sperimentale, il trattamento risultato più efficace in laboratorio è stato valutato in condizioni di semi campo in presenza e in assenza di stress idrico, al fine di verificare la trasferibilità dei benefici osservati in contesti agronomici più complessi e realistici. I risultati ottenuti in laboratorio hanno mostrato come i trattamenti di priming agiscano principalmente sulla velocità e sull'uniformità della germinazione piuttosto che sulla percentuale finale di semi germinati, con un'accelerazione evidente nelle fasi iniziali del processo. Tra i trattamenti valutati, il trattamento con FeSO4 ha mostrato gli effetti più favorevoli, migliorando non solo la dinamica germinativa ma anche lo sviluppo morfologico delle plantule, in termini di allungamento radicale e indice di vigore. In condizioni di semi-campo, i risultati hanno evidenziato dinamiche differenti rispetto a quelle osservate in laboratorio. La presenza della lolla si è rivelata un fattore determinante per il successo germinativo, con percentuali di emergenza significativamente più elevate nei semi non sbramati rispetto a quelli privi di struttura protettiva esterna, verosimilmente per la maggiore suscettibilità di questi ultimi ai patogeni del suolo. Il priming ha contribuito a migliorare la stabilità dell'emergenza nel tempo e a mantenere una più elevata attività fisiologica nelle piante, in particolare nelle condizioni di stress idrico, pur non eliminando gli effetti negativi della carenza idrica sullo sviluppo complessivo della coltura. I parametri produttivi alla raccolta hanno mostrato valori tendenzialmente più elevati nei trattamenti che combinavano la presenza della lolla con il priming, con differenze più marcate nella varietà Araldo rispetto a Selenio, confermando la natura genotipo-specifica della risposta ai trattamenti. Nel complesso, i risultati del presente studio confermano che il trattamento di priming sul seme rappresenta una tecnica efficace per favorire un più rapido e uniforme instaurarsi della coltura e per incrementare la resilienza delle piante nelle fasi iniziali di sviluppo, con potenziali ricadute positive sulla produttività in condizioni limitanti. Tuttavia, la variabilità delle risposte osservate in funzione del genotipo e delle condizioni sperimentali sottolinea la necessità di ottimizzare i protocolli di trattamento per ciascuna varietà e contesto produttivo, e di validarne l'efficacia in condizioni di pieno campo prima di proporne un’adozione su scala più ampia.