Germination, seedling growth and establishment of warm-season turfgrasses related to climate changes in the Mediterranean region

The Mediterranean region is located from the arid climate of North Africa up to the temperate and rainy climate of northern and central Europe. Climate simulations show a gradual increase in heating, drying and precipitation variability in this region. These effects will probably push warmseason turf species towards minor latitudes. The consequences of climate change on turfgrass management have been investigated only recently. Germination and seedling growth have also been little studied for the response to climate change effects, although the establishment phase is central to any high-performing turfgrass. For warmseason grasses in the transition zone, a quick establishment increases winter survival and allows for earlier spring green-up and a more rapid recovery from winter injury. In the Mediterranean region, warm-season grasses are commonly seeded in late spring when the temperatures are suitable for a rapid establishment. Warm-season species used extensively by the turf industry have fertile and sterile cultivars. Seeded cultivars are usually preferred over sterile cultivars because seeding is cheaper and easier to practice than vegetative propagation methods which include plugging, sprigging, and stolonizing. The present study concerns two of the most used warm-season turf species in the Mediterranean area: Bermudagrass (Cynodon spp.) and seashore paspalum (Paspalum vaginatum Swartz) and one potential future new species i.e.buffalograss [Buchloe dactyloides (Nutt.) Engelm.]. The research activity scheduled consisted of five experiments conducted in the field and controlled environments (growth chamber and greenhouse) to investigate the effects of suboptimal temperatures and excess of water due to flooding on seed germination and seedling growth. The main results were the following: Effects of sub-optimal temperatures The warm-season grasses tested germinated at a temperature equal or higher than 11.4 °C (base germination temperature) and early April is the optimal seeding time for establishing by seed warmseason turfgrasses in the Po-Venetian valley. From these results, we have concluded that the predicted warmer springs should lead to earlier seeding of warm-season grasses favouring turfgrass maturation before winter. Effects of water excess All three warm-season turf species under study tolerate flash waterlogging. However, bermudagrass is the one less affected by prolonged waterlogging (6-8 days). In general, warm-season grasses can be successfully used for establishing turfgrasses considering the future climate change predicting the increase of extreme precipitation events.La regione mediterranea è ubicata fra il clima arido del Nord Africa ed il clima temperato e piovoso dell'Europa settentrionale e centrale. Le previsioni sui cambiamenti climatici nei prossimi anni presentano un graduale aumento delle temperature e delle condizioni di aridità, come pure l’aumento di eventi piovosi intensi e localizzati. Per effetto di questi cambiamenti climatici si prevede un crescente impiego di specie macroterme (C4) a latitudini minori comprese quelle utilizzate per la formazione di tappeti erbosi. Le conseguenze sulla gestione del tappeto erboso sono state studiate solo di recente ed inoltre mancano risultati scientifici riguardo gli effetti prodotti dai cambiamenti climatici sulla germinazione e sulle prime fasi di crescita delle plantule. Nella regione mediterranea, le poacee macroterme vengono seminate in tarda primavera, quando le temperature consentono una pronta germinazione ed un rapido insediamento del tappeto erboso. Queste specie presentano sovente cultivar fertili e cultivar sterili che possono essere insediate unicamente per via vegetativa (plugging e stolonizzazione). Le cultivar da seme sono generalmente preferite alle cultivar sterili essendo la semina più economica e più facile da praticare di un insediamento per via vegetativa. Le fasi di insediamento del tappeto erboso seminato sono particolarmente importanti nella gestione dei tappeti erbosi in zone di transizione. Un rapido insediamento, infatti, consente alle specie macroterme di affrontare in condizioni ottimali i rigori invernali e riprendere rapidamente a vegetare in primavera. Il presente studio ha preso in esame due delle specie macroterme da tappeto erboso più utilizzate nell’area mediterranea: gramigna (Cynodon spp.) e paspalum vaginatum (Paspalum vaginatum Swartz) e una specie che potrebbe trovare possibilità di impiego nei prossimi anni e cioè buffalograss [Buchloe dactyloides (Nutt.) Engelm.]. L’attività di ricerca nell’ambito del dottorato prevedeva cinque esperimenti condotti in campo e in ambiente controllato (camera di crescita, serra), finalizzati allo studio degli effetti delle temperature sub-ottimali e dell’eccesso idrico, dovuto ad eventi piovosi intensi, sulla germinazione dei semi e sulla crescita delle plantule delle suddette specie macroterme. I risultati più significativi sono di seguiti riportati. Effetti di temperature non ottimali È stato dimostrato che la germinazione delle specie macroterme testate avviene solamente quando la temperatura è uguale o superiore a 11,4 °C e che l’inizio di aprile può essere considerato il momento ottimale per la semina di tali specie nella pianura padano-veneta. L’incremento termico previsto nei prossimi anni dovrebbe consolidare tali risultati. Una semina ad inizio aprile, diversamente da quanto solitamente avviene (metà-maggio) consente di completare l’insediamento entro maggio, così il tappeto erboso avrà a disposizione l’intera estate per maturare e affrontare nel migliore dei modi l’inverno. Effetti dell'eccesso idrico. Le nostre ricerche hanno evidenziato la spiccata attitudine delle tre specie oggetto di studio a sopportare il ristagno idrico. In particolare, la gramigna è risultata la specie più tollerante all’eccesso idrico nel suolo durante l’insediamento, conservando la germinabilità ed una buona crescita delle plantule anche dopo 6-8 giorni di sommersione. In generale, possiamo affermare che le specie macroterme da tappeto erboso possono essere di grande interesse per la realizzazione di tappeti erbosi nelle condizioni prospettate dai futuri scenari legati al cambiamento climatico