Ciencia para todos desde el CEBAS

Autora: Rosalía Alcobendas Puig

Directores: Juan José Alarcón Cabañero y Emilio Nicolás Nicolás

Lugar: Escuela Superior de Ingeniería Agronómica. Universidad Politécnica de Cartagena

La escasez de recursos hídricos constituye uno de los principales desafíos del siglo XXI al que se están enfrentando ya numerosas sociedades de todo el mundo. A lo largo del último siglo, el uso del agua aumentó a un ritmo dos veces superior al de la tasa de crecimiento de la población, siendo la agricultura la gran consumidora de agua a nivel mundial, ya que emplea actualmente más del 70% del agua dulce disponible. Por tanto, resulta de vital importancia llevar a cabo estudios encaminados a conseguir una óptima gestión de los recursos hídricos disponibles, especialmente en zonas áridas y semiáridas como el Levante Español, donde se producen la mayor parte de frutas y verduras a nivel nacional, y en la que la pluviometría es especialmente escasa. Además de intentar optimizar la eficiencia en el uso del agua mediante el estudio de nuevas  estrategias y sistemas de riego de precisión, otra herramienta útil que debemos tener en cuenta es el uso de modelos de producción agraria. Estos modelos nos permiten simular un gran número de situaciones o escenarios, variando las condiciones de cultivo, la climatología, las prácticas culturales, etc., y permitiendo de este modo predecir la producción y/o calidad de la cosecha en función de nuestros “inputs” de entrada (entre los que se encuentran los aportes hídricos). De este modo es posible estimar previamente (y de forma aproximada) la relación coste-beneficio al final de cada ciclo de cultivo.

En esta Tesis Doctoral, defendida el 30 de Octubre de 2014, se han planteado dos objetivos principales, el primero de ellos se centra en evaluar y conocer la calidad del fruto de dos variedades de  diferente maduración de melocotonero, en función de distintos regímenes hídricos y carga de cultivo. El segundo objetivo comprende la simulación de la calidad de la cosecha por medio de la parametrización y validación de un modelo mecanístico específico adaptado a las dos variedades. Las dos variedades estudiadas han sido los cultivares “Flordastar” y “Catherine”. La primera de ellas es una variedad extra-temprana (cosechada entre finales de Abril y primeros de Mayo), cuya importancia económica radica principalmente en su precocidad, siendo ésta cualidad uno de los motivos del progresivo incremento de la superficie de cultivo dedicado a dicha variedad en los últimos años. En cambio, “Catherine” es una variedad de media estación tradicionalmente cultivada en la Región de Murcia, cuya cosecha se realiza a mediados de Julio.

 

Figura 1.- Variedades de melocotonero utilizadas en esta Tesis                                                Doctoral (A: cv. “Flordastar” y B: cv. “Catherine”).

Figura 1.- Variedades de melocotonero utilizadas en esta Tesis
Doctoral (A: cv. “Flordastar” y B: cv. “Catherine”).

En general los resultados obtenidos mostraron que, en el caso de “Flordastar”, la estrategia de riego aplicada afectó al crecimiento de los frutos, obteniéndose un mayor porcentaje de frutos no comerciales en el tratamiento de riego deficitario controlado (RDC). Además, los árboles del tratamiento control produjeron un mayor número de frutos de calibre extra (AAA). La carga productiva también afectó el crecimiento reproductivo, siendo mayores y más firmes los frutos de los árboles que presentaron una carga baja de frutos. Respecto al grado de exposición a la luz solar, éste resultó un factor con gran influencia sobre la calidad de los frutos, siendo los más expuestos a la luz solar los que alcanzaron un mayor tamaño, y presentando un color rojo más intenso que los que no recibieron la luz solar directa. Los resultados obtenidos permitieron identificar que los efectos negativos del RDC sobre la calidad de la fruta en “Flordastar” pueden ser parcialmente compensados mediante una distribución de frutos en el árbol que permita una exposición óptima de los mismos a la luz solar y en la que se evite posicionarlos en las zonas más distales de los ramos fructíferos.

En la variedad “Catherine”, se evaluó además la evolución y contenido de azúcares en la pulpa de los frutos. La concentración de azúcares constituye uno de los principales componentes nutricionales de la fruta, y su proporción en la misma varía a lo largo del ciclo de maduración, aportando el dulzor característico. En este caso, la estrategia de RDC aplicada no afectó significativamente al crecimiento del fruto, sin embargo, influyó sobre algunos de los parámetros de calidad evaluados. Así, el contenido en sólidos solubles, los ácidos cítrico, málico y tartárico, y algunos azúcares (glucosa y sorbitol) resultaron ser más elevados en los frutos procedentes del tratamiento de RDC. Ambos tratamientos de riego produjeron un porcentaje similar de frutos de categoría extra (AAA). Atendiendo a la distribución de los frutos dentro de la copa del árbol (altura, exposición a la luz solar y orientación), se observó que los posicionados en zonas altas del dosel y, por tanto, más expuestos a la luz solar, presentaron un mayor contenido en sólidos solubles, ácidos orgánicos (cítrico, málico y tartárico) y azúcares (sorbitol y glucosa).

El segundo bloque de este trabajo de investigación está dedicado a la validación y parametrización de un modelo mecanístico denominado ‘QualiTree’ (Lescourret et al., 2011), para las dos variedades de melocotonero anteriormente mencionadas. Este modelo integra las ventajas de los dos tipos de modelos existentes en agronomía, (agronómicos y mecanísticos), e incorpora parámetros de calidad de fruto (tamaño, proporción del peso de la pulpa sobre el peso total, contenido en materia seca de la pulpa, y concentraciones de cuatro azúcares reductores) mediante la integración de las ecuaciones publicadas por Lescourret y Génard (2005). En primer lugar, se llevó a cabo la parametrización del modelo para ambos cultivares (cv. “Flordastar” y “Catherine”), seguidamente, se compararon los valores resultantes de las distintas simulaciones con los valores observados en los ensayos de campo previamente realizados. Finalmente, se diseñaron distintos escenarios de simulación, con el objetivo de observar y evaluar la respuesta del modelo a los mismos y las predicciones que ofrece en cuanto a crecimiento vegetativo y reproductivo (cv. “Flordastar y  “Catherine”), y a contenido y evolución de azúcares en los frutos (cv. “Catherine”). Los escenarios de simulación diseñados estuvieron relacionados con la aplicación del déficit hídrico, variando el nivel del mismo, así como su periodo de ocurrencia a lo largo del ciclo de cultivo. Además, en el caso de la variedad “Flordastar” se diseñaron dos escenarios de aclareo basados en la carga productiva observada en campo. Como principales resultados de este segundo bloque, hay que destacar que la  estimación de los parámetros dependientes del cultivar se realizó con éxito en ambas variedades, ya que los valores simulados se ajustaron adecuadamente a los observados, tanto para los valores de crecimiento vegetativo y reproductivo, como para el contenido en azúcares, este último en la variedad “Catherine”. La correcta validación del modelo en ambas variedades, quedó reflejada en los bajos valores de la raíz cuadrada del error cuadrático medio relativo (RECMR) de predicción obtenidos. Finalmente, como principales resultados referentes a los escenarios de simulación diseñados, hay que resaltar, que en el caso de la variedad “Flordastar”, un nivel alto de aclareo puede compensar el efecto negativo sobre la calidad de la cosecha que supone la ocurrencia de un déficit hídrico severo en la fase III. Para el caso de la variedad “Catherine”, la simulación de los distintos escenarios de déficit hídrico puso de manifiesto que la aplicación de estrategias de RDC en esta variedad de melocotonero no conlleva mermas en la calidad de la cosecha, llegando incluso a mejorarla. De forma general, las simulaciones mostraron que: (i) La aplicación de un déficit hídrico sostenido reduce el crecimiento de frutos y brotes de forma proporcional al nivel de déficit aplicado, e independientemente de la carga productiva. (ii) La aplicación de un déficit hídrico moderado durante la fase II ó III de desarrollo del fruto no afecta a su crecimiento ni tampoco al vegetativo, independientemente de la carga del cultivo. (iii) La concentración de azúcares en la pulpa de los frutos, en general, resulta aumentar con el nivel de déficit hídrico.

Finalmente, el uso de modelos en agronomía proporciona una herramienta prometedora en lo referente a la gestión de las explotaciones agrarias, ya que actúan como apoyo en la toma de decisiones relacionadas con las prácticas culturales, en general, y con la gestión de la aplicación de los recursos hídricos disponibles, en particular. Esto puede resultar especialmente relevante en zonas donde los recursos hídricos suponen una importante limitación, como es el caso del Sureste español.

Esta Tesis Doctoral ha sido presentada como compendio de 4 publicaciones en revistas internacionales de alto índice de impacto pertenecientes al JCR (Agricultural Water Mangenemet, Irrigation Science y Scientia Horticulturae), las cuales se encuentran en el primer cuartil de su área correspondiente.

 

Rosalía Alcobendas Puig junto a sus directores de Tesis, el Dr. Juan José Alarcón Cabañero y  el Dr. Emilio Nicolás Nicolás.

Rosalía Alcobendas Puig junto a sus directores de Tesis, el Dr. Juan José Alarcón Cabañero y el Dr. Emilio Nicolás Nicolás.

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