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• acidi grassi
• agroforestazione
• alley cropping
• coltivazione in vicolo
• component fenolici
• composizione centesimale
• crude proteins
• fatty acids
• mais
• mays
• phenolic compouds
• pioppo
• populus
• zea mays

La presente tesi affronta il tema dell’agroforestazione, un approccio sostenibile alla gestione del suolo che integra alberi, colture e allevamenti sulla stessa superficie. Questo sistema, di origini antiche, si sta riscoprendo oggi come valida risposta ai problemi derivanti dall’agricoltura intensiva, come la perdita di biodiversità, l’erosione del suolo e i cambiamenti climatici. L'obiettivo di questa tesi è verificare se la gestione colturale in agroforestry influenzi la qualità nutrizionale e nutraceutica della granella di mais e se esistano differenze tra due classi di precocità, FAO 300 e FAO 500, nell’ambito di questo sistema colturale. A tale scopo, le due cultivar sono state coltivate sia in stretti corridoi tra filari di pioppo SRC (Alley Cropping) sia in un sistema convenzionale privo di alberi.
La sperimentazione è stata condotta presso il Centro di Ricerca Agro-Ambientale “E. Avanzi” dell’Università di Pisa. L’esperimento è stato realizzato su un campo sperimentale suddiviso in 16 parcelle: 8 coltivate con mais in assenza di alberi (controllo) e 8 integrate in un sistema agroforestale con pioppi disposti in filari nord-sud. Sono state coltivate due varietà di mais appartenenti a classi di precocità differenti: FAO 300 e FAO 500. I parametri di interesse per definire la qualità commerciale sono stati la determinazione della composizione centesimale della granella, mentre per valutare la qualità nutraceutica sono stati determinati la concentrazione di composti fenolici e flavonoidi, l’attività antiossidante e il profilo lipidico.
L’analisi della composizione centesimale non ha mostrato differenze significative tra i due sistemi colturali, ma si è riscontrata una differenza significativa per quanto riguarda le proteine grezze, sia in relazione alla classe FAO sia all’interazione tra classe e trattamento. La classe FAO 300 ha evidenziato un contenuto medio di proteine grezze superiore rispetto a quello osservato nella FAO 500, confermando una maggiore densità proteica nei genotipi più precoci.
Per quanto concerne l’analisi della composizione fenolica, i risultati hanno indicato che soltanto il fattore Classe ha avuto un effetto statisticamente significativo, con una concentrazione fenolica superiore nella Classe FAO 300 rispetto alla FAO 500. Non è stato però osservato alcun effetto significativo dovuto al trattamento agroforestale, né all’interazione tra trattamento e classe. Per quanto riguarda il contenuto in flavonoidi, non sono stati rilevati effetti principali significativi né per il trattamento agroforestale né per la classe FAO; tuttavia, è emersa una significativa interazione tra i due fattori. In particolare, la varietà FAO 500 coltivata in agroforestazione ha mostrato un contenuto di flavonoidi superiore rispetto alla varietà FAO 300 nello stesso sistema, suggerendo che la risposta biochimica delle piante all’ambiente agroforestale può variare a seconda del genotipo. L’attività antiossidante, valutata attraverso i test ABTS, DPPH e FRAP, non ha mostrato variazioni statisticamente significative né in funzione del trattamento né in base alla varietà, indicando che la presenza del pioppo e la classe di precocità non hanno influenzato in modo rilevante la capacità antiossidante complessiva del mais. Infine, l’analisi della composizione in acidi grassi ha mostrato differenze significative unicamente in relazione alla classe di mais. La varietà FAO 500 ha presentato un contenuto più elevato di acido palmitico, mentre la FAO 300 si è distinta per un maggiore contenuto di acido oleico. L’acido linoleico, il più abbondante tra i polinsaturi, è risultato più elevato nella FAO 500. Queste differenze si riflettono anche nelle principali categorie lipidiche (saturi, monoinsaturi e polinsaturi), evidenziando che la composizione del profilo lipidico è influenzata in modo significativo dalla varietà genetica del mais, più che dal sistema di coltivazione.
Dai suddetti risultati è quindi emerso che il sistema agroforestale non ha avuto un impatto significativo sulla composizione nutrizionale della granella, mentre la classe di precocità ha mostrato un'influenza su alcune variabili. Tuttavia, le differenze osservate tra le classi FAO 300 e FAO 500 sottolineano l’importanza della scelta varietale per massimizzare le caratteristiche qualitative del mais in sistemi colturali innovativi. Ulteriori studi potrebbero approfondire il ruolo di altri fattori ambientali, come l’interazione tra suolo, microbioma e disponibilità idrica, per comprendere meglio le potenzialità dell’agroforestry nella produzione sostenibile di mais.

This thesis addresses the topic of agroforestry, a sustainable approach to land management that integrates trees, crops, and livestock on the same surface. This system, which has ancient origins, is being rediscovered today as a valid response to the problems caused by intensive agriculture, such as biodiversity loss, soil erosion, and climate change. The aim of this thesis is to assess whether crop management in agroforestry systems influences the nutritional and nutraceutical quality of maize kernels, and whether differences exist between two maturity classes, FAO 300 and FAO 500, within this cultivation system.

To this end, the two cultivars were grown both in narrow alleys between rows of poplar trees in a Short Rotation Coppice (SRC) system (Alley Cropping), and in a conventional system without trees. The experiment was conducted at the “E. Avanzi” Agro-Environmental Research Center of the University of Pisa. It was carried out in an experimental field divided into 16 plots: 8 cultivated with maize without trees (control), and 8 within an agroforestry system with poplars arranged in north-south rows. Two maize varieties belonging to different maturity classes—FAO 300 and FAO 500—were cultivated.

The parameters used to assess commercial quality included the proximate composition of the kernels, while nutraceutical quality was evaluated through the determination of phenolic and flavonoid compound concentrations, antioxidant activity, and lipid profile.

The analysis of the proximate composition did not show significant differences between the two cropping systems, but a significant difference was observed in crude protein content, both in relation to the FAO class and the interaction between class and treatment. FAO 300 showed a higher average crude protein content compared to FAO 500, confirming a greater protein density in earlier genotypes.

Regarding phenolic composition, results indicated that only the FAO class had a statistically significant effect, with a higher phenolic concentration in FAO 300 compared to FAO 500. No significant effect was observed due to the agroforestry treatment or the interaction between treatment and class. As for flavonoid content, no main effects were found for either treatment or FAO class; however, a significant interaction between the two factors emerged. Specifically, the FAO 500 variety grown in agroforestry showed a higher flavonoid content than the FAO 300 variety in the same system, suggesting that the biochemical response of plants to the agroforestry environment may vary depending on genotype.

Antioxidant activity, evaluated through ABTS, DPPH, and FRAP assays, did not show statistically significant differences based on treatment or variety, indicating that the presence of poplars and maturity class did not significantly affect the overall antioxidant capacity of the maize.

Finally, the analysis of fatty acid composition revealed significant differences only in relation to maize class. FAO 500 had a higher content of palmitic acid, while FAO 300 showed a higher content of oleic acid. Linoleic acid, the most abundant polyunsaturated fatty acid, was higher in FAO 500. These differences were also reflected in the main lipid categories (saturated, monounsaturated, and polyunsaturated), indicating that the lipid profile composition is significantly influenced by maize genotype rather than the cropping system.

From the results obtained, it can be concluded that the agroforestry system did not have a significant impact on the nutritional composition of the maize kernels, whereas the maturity class influenced some variables. However, the observed differences between FAO 300 and FAO 500 underline the importance of varietal selection in order to maximize the qualitative traits of maize in innovative cropping systems. Further studies could explore the role of other environmental factors, such as the interaction between soil, microbiome, and water availability, to better understand the potential of agroforestry in sustainable maize production.