Influencia del régimen hídrico en el comportamiento fisiológico, agronómico y de calidad de la producción en cultivos mediterráneos

Abstract

[ES] El almendro [Prunus dulcis (Mill.) D.A. Webb] y la vid (Vitis vinifera L.) son dos de los cultivos perennes más importantes de la cuenca mediterránea, sobre todo en los dos países que forman la Península Ibérica, España y Portugal. Estos dos cultivos suponen un gran valor económico en las regiones rurales donde están implantados y al mismo tiempo la transformación de su producción, bien sea del tratamiento industrial de las almendras o de la elaboración de vino, genera una importante actividad económica, asociada a numerosos puestos de trabajo de forma directa e indirecta. Aunque tanto el almendro como la vid están perfectamente adaptados a las condiciones edafoclimáticas de la región Mediterránea, en los últimos años las alteraciones climáticas han supuesto un nuevo hándicap para la rentabilidad de ambos y las predicciones de cambio climático para un futuro cercano no son favorables, dado que se prevé una disminución de las precipitaciones y un aumento de las temperaturas. Por lo tanto, en la actualidad se estan buscado e implementado estrategias para mitigar los efectos negativos del estrés hídrico, las elevadas temperaturas y la alta radiación solar de los veranos mediterráneos. El riego es una de las mejores estrategias para mitigar los problemas asociados al clima estival, pero la escasez de agua y el elevado coste de las infraestructuras para la implantación del mismo hacen que su utilización sea limitada. Por este motivo, otras estrategias de mitigación como la aplicación foliar de reflectantes como el caolino están siendo investigadas. Los principales objetivos de esta tesis fueron evaluar los efectos de diferentes estrategias de riego deficitario y de la aplicación foliar de caolino sobre la actividad fisiológica y la productividad en almendros cultivados en el noreste de Portugal y al mismo tiempo evaluar la influencia de estas técnicas de riego deficitario en diferentes parámetros de calidad de las almendras producidas. Así, estas estrategias de riego deficitario y aplicación foliar de caolino fueron aplicadas en tres cvs. de almendro diferentes, Ferragnès, Vario y Constantí, en dos experimentos de campo distintos, para poder estudiar también las diferencias de comportamiento entre ellas. En lo que respecta al viñedo, como ya existen multitud de estudios que han evaluado los efectos del riego deficitario sobre la fisiología de la vid y la calidad de las uvas y vinos, se centró el foco en el aprovechamiento de los sub-productos del sector vitivinícola para fomentar la sustentabilidad y al mismo tiempo buscar un valor añadido. Como el riego deficitario es una técnica bastante extendida durante los últimos años en la viticultura de la Península Ibérica, es importante conocer los efectos de diferentes regímenes hídricos sobre la composición fisicoquímica y bioquímica, así como la capacidad antioxidante de los sub-productos. Por lo tanto, fueron evaluados los efectos de diferentes regímenes hídricos sobre dos sub-productos, las hojas de vid y las semillas de uva. Para ello se realizaron dos experimentos de campo diferentes situados en la Región Demarcada del Duero (Portugal). Los almendros bajo riego deficitario regulado durante la fase de llenado del grano presentaron un mayor nivel de estrés hídrico pero con bajas repercusiones sobre su actividad fisiológica. En cuanto a la productividad acumulada durante tres años de experimento, los dos cv. evaluados mostraron diferente respuesta. Por un lado, el cv. Constantí no presentó reducción significativa de su productividad cuando se aplicó riego deficitario regulado frente al tratamiento de riego pleno, por el contrario, el cv. Vairo sí que presentó una reducción significativa. Como era de esperar el riego deficitario sostenido mejoró la productividad del cv Ferragnès en comparación con almendros en secano y no presentó reducciones de productividad significativas cuando la reducción del riego deficitario fue moderada (70% ETc). La aplicación foliar de caolino no mostró efectos en la productividad ni en la actividad fisiológica en los dos experimentos de campo en los que fue evaluado. De forma general, los parámetros de calidad de las almendras que fueron evaluados (características morfológicas, color, composición nutricional, composición de ácidos grasos, tocoferoles, tocotrienoles y composición volátil) no se vieron negativamente afectados cuando se aplicaron diferentes estrategias de riego deficitario ni caolino. Las hojas de vid presentaron una elevada concentración de compuestos fenólicos lo que se correlacionó con alta capacidad antioxidante. En este sentido, el aumento de la cantidad de agua aportada por el riego deficitario provocó una disminución en la concentración de este tipo de compuestos. Las hojas recogidas durante el estado fenológico de envero fueron las que presentaron una riqueza mayor en compuestos fenólicos. El riego deficitario provocó una reducción del porcentaje en peso de semillas dentro del peso total de las uvas. Las semillas de uva presentaron un elevado contenido en aceite con altos contenidos en ácidos grasos polinsaturados, tocoferoles y tocotrienoles, destacando que el riego deficitario aumento la concentración de los tocoferoles totales y disminuyó la de tocotrienoles. En conclusión, las diferentes estrategias de riego deficitario implementadas en los experimentos de almendro dieron resultados favorables, en cuanto a la respuesta fisiológica, al aumento de la productividad cuando fueron comparadas con almendros en secano y produjeron un ahorro de agua importante sin perjudicar significativamente a la productividad cuando se evaluaron con almendros bajo riego pleno. La calidad de las almendras no se vio reducida por la aplicación de riego deficitario ni caolino, incluso mejoró para algunos parámetros, como los tocoferoles y la concentración de compuestos volátiles. Las hojas y semillas de vid pueden ser dos sub-productos de la industria vitivinícola con valor añadido en los cuales el régimen hídrico tiene gran influencia sobre su composición física, química y bioquímica.

[EN] The almond tree [Prunus dulcis (Mill.) D.A. Webb] and the grapevine (Vitis vinifera L.) are two of the most important perennial crops in the Mediterranean basin, especially in the two countries that make up the Iberian Peninsula, Spain and Portugal. These two crops represent great economic value in the rural regions where they are established, and the transformation industries (e.g. almonds products and wine) generate important economic activity associated with numerous direct and indirect jobs. The almond tree and the grapevine perfectly adapt to the edaphoclimatic conditions of the Mediterranean region. However, in the last years, climatic changes have been a new handicap for the profitability of both crops. Moreover, the predictions of climate change for the near future, a decrease in precipitation and an increase in temperatures will not be favorable for these crops. In this order, strategies are currently being found and implemented to mitigate the negative effects of water stress, high temperatures and high radiation in Mediterranean summers. Irrigation is one of the best strategies to mitigate the problems associated with adverse climatic summer conditions. However, water scarcity and the high cost of irrigation infrastructure are limiting factors for its use. For this reason, other mitigation strategies, such as foliar application of reflector substances such as kaolin, are being investigated. The main objectives of this thesis were to study the effects of different deficit irrigation strategies and kaolin foliar application on the physiological activity and yield in almond trees cultivated in the northeast of Portugal and, at the same time, evaluate the influence of these deficit irrigation techniques in different almond quality parameters. Thus, these strategies were applied to three almond cultivars, namely Ferragnès, Vario and Constantí, to evaluate the differences in behavior between them. Regarding the vineyard, there are already many studies that have evaluated the effects of deficit irrigation on the physiology of the grapevine and the quality of the grapes and wines. Thus, the present work was focused on the use of the sector's byproducts wine industry to promote sustainability and, at the same time, to increase their added value. As deficit irrigation has been a widespread technique in recent years in viticulture in the Iberian Peninsula, it is important to know the effects of different water regimes on the physicochemical and biochemical composition, as well as the antioxidant capacity of the by-products. Therefore, the effects of different water regimes on two by-products, vine leaves and grape seeds, were evaluated. To this purpose, two experimental field studies were carried out in two different vineyards in the Douro Demarcated Region (Portugal). Almond trees under regulated deficit irrigation during the grain filling phase presented a higher level of water stress but with few effects on their physiological activity. Regarding the accumulated productivity during three years of experiment, the two cultivars evaluated showed different responses. On the one hand, the cultivar (cv.) Constantí did not present a significant reduction in its productivity when regulated deficit irrigation was applied compared to the full irrigation treatment; on the contrary, the cv. Vairo showed a significant reduction. As expected, sustained deficit irrigation improved the productivity of cv. Ferragnès compared to rainfed almond trees and did not present significant productivity reductions when the reduction in deficit irrigation was moderate (70% ETc). The foliar application of kaolin did not show effects on productivity or physiological activity in the two field experiments in which it was evaluated. In general, the quality parameters of the almonds (morphological characteristics, color, nutritional composition, fatty acid composition, tocopherols, tocotrienols and volatile composition) did not show a reduction when different deficit or kaoline irrigation strategies were applied. Grapevine leaves had a high concentration of phenolic compounds, which was correlated with high antioxidant capacity. In this sense, the increase in the amount of water provided by deficit irrigation caused a decrease in the concentration of this type of compounds. The leaves collected during the phenological stage of veraison were those with a significantly higher richness in phenolic compounds. Deficient irrigation caused a reduction in the weight percentage of seeds within the total weight of the grapes. Grape seeds had a high oil content with high polyunsaturated fatty acids, tocopherols and tocotrienols, highlighting that deficit irrigation increased the concentration of total tocopherols and decreased that of tocotrienols. In conclusion, the different deficit irrigation strategies implemented in the almond tree experiments obtained favorable results in terms of physiological response and yield when compared to the rainfed almond trees. Furthermore, these strategies also contributed to saving water without affecting the yield when compared to almond trees under full irrigation. The quality of the almonds was not reduced by the application of deficit irrigation or kaolin; it even improved some of these parameters, such as tocopherols and volatile compounds concentration. Grapevine leaves and seeds can be two by-products of the wine industry with added value in which the water regime greatly influences their physical, chemical and biochemical composition.