La selezione genetica ha modificato l’uso dell’acqua del frumento invernale in tutta Europa

Perché questo conta per cibo e acqua

In tutta Europa, i campi di frumento invernale coprono milioni di ettari e nutrono centinaia di milioni di persone. Questo studio pone una domanda apparentemente semplice ma dalle grandi conseguenze: mentre i selezionatori hanno costantemente migliorato le rese del frumento nell’ultimo secolo, hanno anche cambiato la quantità di acqua che queste colture estraggono dal suolo e restituiscono all’aria? La risposta interessa non solo gli agricoltori e la sicurezza alimentare, ma anche il nostro modo di comprendere i cicli dell’acqua e il clima su scala continentale.

Frumento vecchio, frumento nuovo e tratti nascosti

I ricercatori si sono concentrati su due varietà di frumento invernale tedesche che segnano oltre 100 anni di miglioramento genetico: un vecchio cultivar rilasciato nel 1895 e uno moderno del 2002, entrambi un tempo largamente coltivati. Studi precedenti avevano mostrato che il frumento moderno produce più granella grazie a cambiamenti nell’allocazione della biomassa, nella velocità di sviluppo e nella capacità delle foglie di catturare la luce. Meno evidenti sono le modifiche sotterranee e fisiologiche — come l’area fogliare e l’architettura radicale — che potrebbero alterare quanta acqua un campo di grano utilizza durante la stagione di crescita.

Dalle parcelle sperimentali a una mappa dell’Europa

Per districare questi effetti, il team ha prima calibrato un modello colturale dettagliato usando dati di esperimenti di campo vicino a Bonn, in Germania. Hanno misurato come i due cultivar crescessero sopra e sotto terra, come cambiava nel tempo la loro area fogliare e quanta acqua traspirassero impiegando sensori di flusso della linfa applicati agli steli. Il modello ha riprodotto bene queste misure, dando agli autori la fiducia per ampliare la scala. Hanno quindi eseguito il modello nelle principali aree di coltivazione del frumento in Europa su una griglia fine per trent’anni (1990–2020), alimentandolo con dati meteorologici e pedologici realistici e aggiustando il calendario fenologico per adattarlo alle condizioni regionali.

Come la selezione ha rimodellato l’uso dell’acqua

In tutte le località e negli anni considerati, il cultivar moderno ha costantemente utilizzato meno acqua del suo omologo storico — circa il 17 percento in meno di traspirazione per stagione di crescita in media. Tuttavia le piante moderne hanno prodotto biomassa aerea totale simile o leggermente superiore, il che significa che hanno convertito l’acqua in materiale vegetale in modo più efficiente. Le differenze maggiori sono emerse nelle regioni di tipo mediterraneo con estati calde e secche, in particolare parti di Spagna, sud della Francia, Italia e Grecia. Lì, l’assorbimento d’acqua più vigoroso del cultivar più vecchio, combinato con scarsa piovosità e capacità limitata di stoccaggio idrico del suolo, ha portato a un uso stagionale dell’acqua molto più elevato rispetto al cultivar moderno. Nel corso dei tre decenni studiati, entrambi i cultivar hanno mostrato una tendenza verso una traspirazione maggiore, guidata principalmente da temperature più calde e da una domanda evaporativa più forte, nonostante l’aumento della CO2 atmosferica, che tende a ridurre la perdita d’acqua a livello fogliare.

Cosa all’interno della pianta fa la differenza

Il modello ha permesso ai ricercatori di indagare quali tratti della pianta spiegassero meglio il divario nell’uso dell’acqua. Tre sono risultati determinanti: l’area fogliare, la conduttanza idraulica delle radici e il timing della fioritura. Il cultivar moderno presentava una area fogliare massima sensibilmente più piccola, riducendo la superficie da cui l’acqua poteva evaporare. Le sue radici avevano anche una conduttanza idraulica molto più bassa, il che significa che l’acqua si muoveva con meno facilità dal suolo alla pianta; questo effetto è stato particolarmente importante nei climi asciutti e ad alta domanda. La fenologia — il calendario delle fasi chiave come la fioritura — ha giocato un ruolo più piccolo ma comunque rilevabile, poiché un periodo di crescita più lungo offre più tempo per la perdita d’acqua. Insieme, questi tratti spiegano perché le varietà storiche tendevano a continuare a traspirare in condizioni di siccità più a lungo, esaurendo potenzialmente l’umidità del suolo prima nella stagione.

Cosa significa per agricoltura e clima

Confrontando scenari modellistici in cui era cambiato solo il cultivar, gli autori hanno rilevato che gli spostamenti fisiologici legati alla selezione del frumento possono alterare i flussi continentali d’acqua in misura comparabile a importanti decisioni gestionali, come l’introduzione dell’irrigazione nelle simulazioni. Poiché il frumento occupa circa il 4 percento della superficie terrestre europea, una riduzione del 17 percento della sua traspirazione tra cultivar vecchi e moderni modifica gli scambi regionali di acqua ed energia in modi che i modelli climatici e idrologici attuali tendono a trascurare. Lo studio conclude che la selezione moderna ha migliorato l’efficienza nell’uso dell’acqua senza aumentare il consumo totale, e che tratti come l’area fogliare e l’idraulica radicale meritano maggiore attenzione nei futuri programmi di miglioramento del frumento. Più in generale, sostiene che i modelli su larga scala della terra e del clima dovrebbero rappresentare tratti specifici dei cultivar, non solo il generico “frumento”, se vogliamo proiettare in modo affidabile come l’agricoltura e l’atmosfera interagiranno in un mondo che si riscalda e si prosciuga.

Citazione: Behrend, D., Nguyen, T.H., Baca Cabrera, J.C. et al. Breeding changes water use of winter wheat across Europe. npj Sustain. Agric. 4, 29 (2026). https://doi.org/10.1038/s44264-026-00135-y

Parole chiave: frumento invernale, selezione delle colture, traspirazione, efficienza nell’uso dell’acqua, agricoltura in Europa