Programación del riego deficitario controlado en melocotonero extratemprano con sensores del diámetro del tronco

Abstract

[SPA] Las actividades realizadas en este trabajo de tesis doctoral se centraron en una revisión previa del estado actual de conocimientos respecto a la utilización de los parámetros derivados de las fluctuaciones del diámetro del tronco (FDT) en la programación del riego, atendiendo a las fortalezas y debilidades de estos indicadores del estado hídrico, su significado fisiológico y agronómico, así como a las perspectivas sobre la utilización de la máxima contracción diaria del tronco (MCD) como herramienta de precisión en la programación del riego. Posteriormente, se analizó la variabilidad interanual de las ecuaciones de referencia de la MCD y el efecto sobre ellas del balance de carbono, y finalmente se evaluó la posibilidad de programar el riego deficitario controlado (RDC) utilizando exclusivamente medidas de la MCD.La revisión bibliográfica corroboró que los transductores de desplazamiento lineal (LVDT) son sensores capaces de medir las FDT con gran exactitud, generando parámetros altamente sensibles que pueden ser utilizados como precisos indicadores del estado hídrico de las plantas. Además, la posibilidad de recibir en un ordenador las señales de estos sensores vía inalámbrica, así como la de enviar a un controlador de riego ordenes sobre apertura y cierre de válvulas, constituye otro aspecto altamente interesante de las FDT en el manejo del riego.Algunos autores indican que la edad del árbol e incluso el propio material vegetal condicionan qué parámetro derivado de las FDT es más adecuado para diagnosticar el estado hídrico. En este sentido, parece ser que cuando un árbol joven se encuentra en crecimiento activo, los valores del máximo o el mínimo diámetro del tronco resultan más sensibles que la MCD. Por otra parte, parece ser que en vid y olivo los valores de la MCD no reflejan de forma adecuada el estado hídrico del cultivo. Algunos artículos indican que además de la disponibilidad de agua en el suelo y las condiciones ambientales, hay otros factores, tales como la edad del árbol, el periodo fenológico o la carga productiva que pueden afectar a los valores de la MCD, por lo que cabe pensar que las variaciones diarias del diámetro del tronco también deben considerarse en el contexto del balance de carbono. Complementariamente, habría que dilucidar los posibles efectos del cultivar y el portainjerto sobre las FDT.La utilización del concepto de intensidad de señal (IS) de un indicador del estado hídrico, en vez de sus valores absolutos, ha supuesto un claro punto de inflexión en los trabajos sobre programación del riego con medidas de la MCD. Los valores de referencia, bajo condiciones no limitantes de agua en el suelo, de la MCD pueden estimarse en árboles bien regados en la misma parcela o mediante el uso de ecuaciones, previamente elaboradas, en las que las variables climáticas, principalmente las de base diaria, actúan como variable independiente.El hecho de que existiesen antecedentes de la posibilidad de programar el riego tanto cubriendo las necesidades hídricas del cultivo como de forma deficitaria, utilizando exclusivamente medidas de la MCD,hacía albergar la posibilidad de desarrollar estrategias de RDC capaces de reducir la ET estacional sin afectar la producción, ni la calidad de la cosecha. Durante 4 años, melocotoneros extratempranos (Prunus persica (L.) Batsch cv. Flordastar) sobre portainjerto GF-677, se regaron a fin de asegurar condiciones no limitantes de agua en el suelo. Los resultados mostraron la posibilidad de obtener ecuaciones de referencia estacionales de la MCD utilizando como variables independientes la evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo), el déficit de presión de vapor medio diario (VPDm) o la temperatura media diaria (Tm), y del Ψstem utilizando la ETo o el VPDm. En este sentido, el VPDm fue la variable que mejor predijo los valores de MCD y Ψstem, los cuales no resultaron afectados por la alternancia productiva del cultivo.Cuando las regresiones obtenidas para el periodo posterior a la cosecha se subdividieron en dos periodos, los coeficientes de correlación mejoraron, demostrando un claro efecto de la presencia o ausencia se sumideros de azúcares, tales como el crecimiento activo de raíces. Los valores de la MCD y el Ψstem mostraron una estrecha relación, indicando una constancia de la conductividad hidráulica radial de los tejidos de la corteza y sugiriendo que los valores de la MCD dependen en buena medida del potencial hídrico. Por otra parte, se estudió el efecto de una alta carga productiva (árboles sin aclareo de frutos, 22–23 frutos/cm2 de sección del tronco (TCSA)), carga productiva comercial (3–4 frutos/cm2 de TCSA), y la ausencia de carga (eliminación de todos los frutos) sobre la MCD, la tasa de crecimiento del tronco (TCR) y el Ψstem. Si bien la carga productiva no condicionó el estado hídrico, los valores de la MCD y TCR aumentaron y disminuyeron, respectivamente, por efecto de la carga. En este sentido, para un mismo valor de Ψstem se observó un aumento lineal de la MCD en función de la carga, con una pendiente de 6.6 mm MPa-1 por un aumento de una unidad de carga. Con el objetivo de verificar si el RDC podía programarse exclusivamente con medidas de la MCD, durante tres años, se estudió la respuesta de melocotoneros adultos a dos tratamientos de riego. Las plantas control (T0) se regaron por encima de los niveles de la evapotranspiración del cultivo (≈130% ETC), y las plantas del tratamiento T1 (RDC) se regaron a fin de mantener la IS de la MCD en valores muy cercanos a la unidad desde el aclareo de frutos hasta dos semanas después de la recolección, a valores cercanos a 1.3 hasta mediados de Julio, y a valores de 1.6 hasta la caída de hojas.El tratamiento de RDC supuso un claro aumento de la productividad del agua, ya que redujo el riego un 35–42% respecto de la ETC, sin afectar la producción, ni el calibre de los frutos. El único componente del crecimiento vegetativo que resultó afectado por el RDC fue el peso de la poda, por lo que esta disminución del vigor pudo redundar en una menor competición por los asimilados entre los ápices en crecimiento y los frutos. La ausencia de efecto significativo del RDC sobre la relación entre producción y aumento de la sección del tronco sugiere un similar esquema de reparto de carbono durante el crecimiento del fruto.

[ENG] The research reported in this Thesis was carried out i) to review the state of the art as regards the use of trunk diameter fluctuations (TDF) derived parameters for irrigation scheduling, considering the strengths and weaknesses of these continuously measured plant-based water status indicators, their agronomic and physiological significance and the perspectives of the use of maximum daily trunk shrinkage (MDS) as a precision tool in deficit irrigation scheduling, ii) to analyse the interannual variability of the MDS reference equations and the effect of carbon balance on these equations and iii) to evaluate the possibility of scheduling regulated deficit irrigation (RDI) using exclusively MDS measurements. The review showed that Linear Variable Displacement Transducer (LVDT) sensors are able to measure daily TDF with great precision, generating sensitive parameters which, in general, strongly correlate with established plant water status parameters. Moreover, the ease with which LVDT sensors can be computerised and their remote connection to automatic irrigation control systems is another positive feature of TDF for irrigation management.The results of research into the selection of suitable TDF-derived indicators to diagnose changes in plant water status are not uniform, pointing to the convenience of using specific indicators not only as a function of tree age but also of plant material. In this sense, in young woody crops under conditions of fast trunk growth, MDS is not always a robust indicator of plant water status, and others indicators as daily maximum and minimum trunk diameter are more reliable. In adult trees, most authors have indicated the convenience of using MDS as a plant water status indicator for irrigation scheduling. However, in some cases such as olive trees and grape vines MDS does not seem a suitable soil water deficit indicator. Also, some authors have pointed to other factors, in addition to soil water availability and environmental conditions, such as tree age, phenological period or crop load, that may affect MDS values, which leads to the idea that stem diameter variations should be considered not only in the context of the water balance of the plant but also in the carbon balance of the plant. Moreover, it is necessary to look carefully at other related aspects, such as cultivar and rootstock effects on TDF-derived indicators.In spite of the difficulty involved in interpreting plant water measurements due to the highly dynamic nature of the plant water status, the proposals to use the concept of signal intensity (SI) rather than absolute values for evaluating plant water status, is a turning point in irrigation decision-making development. MDS reference values can be obtained in well irrigated trees located in the same plot or by means of previously obtained reference, base-line equations, by relating the values obtained in plants under non-limiting soil water conditions with climatic variables, mainly those measured on a whole day basis.The possibility of using RDI strategies, capable of reducing seasonal ET without affecting fruit yield and quality by means of MDS measurements is supported by the fact that continuous deficit irrigation can be reliably scheduled using only MDS measurements, and that by maintaining MDS signal intensities at values close to unity, it is possible to fulfil the crop water requirements.Measurements of midday stem water potential (Ψstem) and MDS were taken over a 4-year period in early maturing peach trees (Prunus persica (L.) Batsch cv. Flordastar) grafted on GF-677 rootstock. Plants were irrigated daily above their water requirements in order to obtain nonlimiting soil water conditions. Seasonal reference equations could be obtained for MDS and Ψstem using crop reference evapotranspiration (ETo), daily mean vapour pressure deficit (VPDm) and mean daily air temperature (Tm) in the case of MDS, and ETo and VPDm in the case of Ψstem. In this way, VPDm was seen to be the best predictor of MDS and Ψstem, without both were influenced significantly by yield or crop load variations between years.When the postharvest regression between MDS or Ψstem and the meteorological parameters mentioned were broken down into early and late postharvest periods, the correlation coefficients improved and were closely related to the presence or absence of sugar-demanding sinks, such as active root growth. A negative linear relationship between MDS and Ψstem was found, pointing to unchanging radial hydraulic conductivity in the bark tissues and suggesting that MDS depends to a great extent of the water potential.The effects of high crop load (unthinned trees, 22–23 fruits cm-2 of trunk cross-sectional area (TCSA)), commercial crop load (3–4 fruits cm-2 of TCSA), and no crop load (all fruitlets removed) on MDS, trunk growth rate (TGR) and Ψstem were studied during the fruit growth period and 20 days following harvest in fully irrigated trees. Even though crop load did not affect plant water status, the MDS and TGR values increased and decreased, respectively, as a result of the crop load effect. In this sense, for the same Ψstem value, there was a linear increase in MDS with crop load, with a slope of 6.6 mm MPa-1 per unit of crop load increment.The possibility of scheduling regulated deficit irrigation (RDI) using exclusively MDS measurements, and that RDI strategies can be applied in early maturing peach trees reducing significantly the seasonal water use was also tested. During three growing seasons, 6-year-old peach trees were submitted to different drip irrigation treatments. Control (T0) plants were irrigated above the estimated crop evapotranspiration level (≈130% ETC) and T1 plants were submitted to RDI, which were irrigated in order to maintain MDS signal intensity (SI) values close to unity (no irrigation related stress) from the fruit thinning stage to 2 weeks after harvest, at MDS SI values close to 1.3 during the early postharvest period, and at MDS SI values of 1.6 during the late postharvest period. The RDI strategy assayed reduced the seasonal water applied by 35–42% with respect to estimated ETC without affecting yield efficiency components or the distribution of different peach fruit categories, while improving water productivity. The only vegetative growth component affected by RDI was pruning weight, indicating that vigor regulation as a result of RDI may decrease the competition for assimilates between vegetative apexes and reserve tissues. Also, the absence of any significant effect of RDI on the ratio between yield and the increase in trunk cross sectional area suggested similar carbon partitioning schemes during fruit growth.