ARTICLE TÈCNIC | 06/04/2021  Joaquim Bellvert i Xavier Miarnau

Ús de la Teledetecció per a seleccionar i avaluar la tolerància a l’estrès hídric d’una col·lecció de portaempelts d’ametller

Un dels objectius dels programes de millora vegetal és caracteritzar els portaempelts millor adaptats a condicions de sequera. En els anys, degut a l'avanç de les noves tecnologies, s'han desenvolupat tècniques de fenotipat, les quals a través d'eines com la teledetecció permeten identificar les diferències d'evapotranspiració entre portaempelts i/o varietats. Aquest estudi, ha demostrat la viabilitat d'identificar l'eficiència en l'ús de l'aigua de diferents portaempelts d'ametller utilitzant models de balanç d'energia amb imatges tèrmiques i multiespectrals adquirides amb un dron.

Dron per al reg de precisió

Dron sobrevolant la parcel·la on hi havia la col·lecció de portaempelts

Introducció

La correcta selecció del portaempelt i de la seva compatibilitat amb diferents varietats, tenint en compte el marc de plantació, és un aspecte que els programes de millora han estudiat al llarg dels anys. Darrerament, per tal d’augmentar la productivitat de l’aigua (Kg de producció / m3 aigua aplicada) i adaptar les plantacions en un context de canvi climàtic, s’estan portant a terme diferents estudis que tenen com a objectiu la selecció de portaempelts i/o varietats amb una alta eficiència hídrica i que siguin tolerants a sequeres (Solari i altres, 2006; Díez-Palet i altres 2019). A més, en el cas particular de l’ametller i amb la introducció de plantacions amb sistemes super-intensius, hi ha un especial interès en avaluar el comportament hídric de portaempelts nans i híbrids, els quals s’estan utilitzant per a controlar el creixement vegetatiu i facilitar la recol·lecció mecànica.

Majoritàriament, les tècniques d’avaluació d’atributs que utilitzen els programes de millora es basen en mesures agronòmiques, tals com el volum de capçada, secció de tronc, alçada, paràmetres productius i qualitatius dels fruits (Font i Forcada i altres, 2012, Lordan i altres 2019) o moleculars. No obstant, molts d’aquests atributs agronòmics són conseqüència de diferències en el sistema radicular, incompatibilitats entre varietat i portaempelt o propietats hidràuliques del portaempelt, les quals, influeixen sobre l’ús de l’aigua (transpiració) i la força que ha d’exercir l’arbre per extreure l’aigua del sòl i ser transpirada (mesurada a través del potencial hídric de tija, Ytija). Quanta més força hagi d’exercir l’arbre, menys aigua hi ha disponible al sòl o més resistència hidràulica hi ha per part de l’arbre, ja sigui deguda al portaempelt o a la varietat. Per tant, els valors de Ytija, són més negatius. A més, un dels principals inconvenients de mesurar tots aquests atributs agronòmics en els centenars d’arbres que hi ha en les col·leccions varietals/portaempelts, fa que sigui gairebé impossible de portar-ho a terme.

L’ús de la Teledetecció per fenotipar portaempelts d’ametller

En els darrers anys, l’ús de les noves tecnologies basades amb la teledetecció s’han utilitzat com a tècniques de fenotipat, per tal d’avaluar de forma ràpida i eficient diferents atributs de la vegetació (Araus i Kefauver 2018). Encara que hi ha molts estudis sobre aquesta temàtica, la majoria s’han aplicat en cultius anuals com el blat, ordi o panís (Kefauver i altres 2015, Jimenez-Berni i altres 2018), però són escassos els estudis que s’han realitzat en cultius llenyosos.

A l’IRTA, hem utilitzat les tecnologies de teledetecció per tal d’estimar l’evapotranspiració i l’estat hídric d’una col·lecció de portaempelts d’ametller. L’objectiu va ser determinar les diferències en la evapotranspiració de la varietat `Marinada´ empeltada sobre una col·lecció de 10 portaempelts, en la mesura que s’esgotaven els recursos hídrics del sòl. En aquest estudi, es van adquirir imatges tèrmiques i multiespectrals des d’un dron en diferents dates dels anys 2018 i 2019 (Figura 1A). La informació d’aquestes imatges, va permetre estimar les diferents propietats biofísiques i estructurals de la vegetació (p.e. índex d’àrea foliar, volum de capçada o alçada dels arbres), a més de l’evapotranspiració real i nivell d’estrès hídric dels arbres. Aquestes darreres estimacions es van obtenir utilitzant un model de balanç d’energia anomenat ‘Two-Source Energy Balance’ (TSEB) (Norman i altres 1995). Cada portaempelt tenia tres tractaments de reg (100% ETc, el qual es va regar al 100% de les seves necessitats hídriques; 50% ETc, el qual es va regar al 50% de les seves necessitats hídriques, i Estrès, el qual es va regar i uns 30 dies abans de l’adquisició de les imatges aerotransportades, es va tallar el reg) i tres repeticions (Figura 1B).

Figura 1. A) Imatge del dron sobrevolant la parcel·la on hi havia la col·lecció de portaempelts, i B) Mosaic adquirit amb la càmera multiespectral, on es mostra la distribució dels ametllers amb diferents portaempelts i tractaments de reg.

Avaluació de portaempelts

Entre els portaempelts avaluats, Cadaman® i Garnem® van ser els que van presentar un major volum de capçada i índex d’àrea foliar (LAI), seguits de l’INRA GF-677. Per altra banda, Rootpac® 20 va mostrar els volums de capçada més baixos. Entre IRTA 1, IRTA 2, Ishtara, Rootpac® R, Rootpac® 40 i Adesoto no hi va haver diferències significatives. Els valors d’evapotranspiració estimats per als diferents portaempelts van variar entre 1.8 a 8 mm/dia, depenent de la data del vol i portaempelt, però es va observar una relació lineal positiva entre l’evapotranspiració i la mida de la capçada dels arbres (R2=0.69-0.88).

La relació entre els valors d’evapotranspiració i potencial hídric de tija (Ytija) promig de tots els vols realitzats, mostren una relació significativa (R2=0.61), la qual explica que l’evapotranspiració tendeix a disminuir en la mesura que els Ytija són més negatius. La Figura 2 mostra que clarament, Rootpac® 20 i Rootpac® R van ser els portaempelts més sensibles a l’estrès hídric i amb una menor capacitat transpiratòria. Això pot ser degut perquè ambdós portaempelts es caracteritzen per tenir una prunera (Prunus cerasifera) com a un dels pares, provocant una incompatibilitat ‘localitzada’ en creuaments entre ametller i prunera, de la mateixa manera que s’ha descrit per d’altres espècies (Treutter i Feuch, 1991). S’ha observat també que els valors de Ytija d’aquests dos portaempelts són més negatius que els altres, possiblement perquè tenen una menor capacitat d’absorció d’aigua per part del sistema radicular, degut a que és més petit en comparació a d’altres portaempelts. Per altra banda, Cadaman® i Garnem® tenen els valors d’evapotranspiració i Ytija més elevats, malgrat haver estat també sotmesos a restriccions hídriques en el tractament I0. Sembla ser però, que a pesar d’aquestes restriccions, aquests portaempelts son més tolerants que d’altres a l’estrès hídric.

 

Figura 2. Relació entre el potencial hídric de tija (Ytija) i l’Evapotranspiració dels diferents portaempelts d’ametller avaluats amb la varietat `Marinada´.

Els resultats obtinguts en aquest estudi també van confirmar que en ametller, la relació entre producció i evapotranspiració és lineal (Figura 3). Els portaempelts que van presentar un major volum de capçada, transpiraven més i per tant, van produir més (Cadaman®, Garnem®, seguit de INRA GF-677). I viceversa, els portaempelts amb un menor volum de capçada, estaven també més estressats i per tant, van evapotranspirar i produir menys (Rootpac® 20, seguit de Rootpac® R i Adesoto).

 

Figura 3. Relació entre producció en gra (kg/arbre) i estimacions d’evapotranspiració diària dels diferents portaempelts d’ametller avaluats amb la varietat `Marinada´ durant l’any 2018.

Conclusions i perspectives de futur

Aquest estudi ha demostrat que l’ús de models de balanç d’energia utilitzant la combinació d’imatges tèrmiques i multiespectrals d’alta resolució ha estat capaç d’identificar diferències d’evapotranspiració i estat hídric entre portaempelts d’ametller sotmesos a diferents tractaments de reg. És la primera vegada que aquestes tècniques s’han aplicat per a fenotipar. Per tant, aquest estudi suposa un avenç en les metodologies de fenotipat que s’han utilitzat fins el moment, i de ben segur que ajudarà als milloradors a entendre i identificar de forma més precisa i eficient els portaempelts i varietats que millor s’adaptin a condicions de sequera futures. L’article científic complet es pot trobar al següent enllaç: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.608967/full.

Per saber-ne més:

Solari, L.I., Johnson, S., and DeJong, T.M. (2006). Relationship of water status to vegetative growth and leaf gas exchange of peach (Prunus persica) trees on different rootstocks. Tree Physiology. 26:1333-1341.
Díez-Palet, I., Funes, I., Savé, R., Biel, C., de Herralde, F., Miarnau, X., Vargas, F., Àvila, G., Carbó, J., and Aranda, X. (2019). Blooming under mediterranean climate: estimating cultivar-specific chill and heat requirements of almond and Apple trees using a statistical approach. Agronomy. 9, 760.
Font i Forcada, C., Gogorcena, Y. and Moreno, M.A. (2012) Effect of Almond × Peach Hybrid Rootstocks on Fruit Quality Parameters and Yield Characteristics of Peach Cultivars. Acta Hort. 962, ISHS 2012, 599-604.
Lordan, J., Zazurca, L., Maldonado, M., Torguet, L., Alegre, S., and Miarnau, X. (2019). Horticultural performance of ‘Marinada’ and ‘Vairo’ almond cultivars grown on a genetically diverse set of rootstocks. Scientia Horticulturae. 256, 108558.
Araus, J.L., and Kefauver, S.C. (2018). Breeding to adapt agriculture to climate change: affordable phenotyping solutions. Current opinion in Plant Biology. 45:237-247.
Kefauver, S.C., El-Haddad, G., Vergara-Diaz, O., and Araus, J.L. (2015). RGB picture vegetation indexes for High-Throughput Phenotyping Platforms (HTPPs). Remote Sensing for Agriculture. Ecosystems, and Hydrology XVII, edited by Christopher M. U. Neale, Antonino Maltese, Proc. of SPIE. Vol. 9637, 96370J.
Jimenez-Berni, J.A., Deery, D.M., Rozas-Larraondo, P., Condon, A.G., Rebetzke, G.J., James, R.A., Bovill, W.D., Furbank, R.T., and Sirault, X.R:R. (2018). High Throughput Determination of Plant Height, Ground Cover, and Above-Ground Biomass in Wheat with LiDAR. Front. Plant. Sci. 9:237. doi.org/10.3389/fpls.2018.00237.
Norman, J.M., Kustas, W.P., and Humes, K.S. (1995). Source approach for estimating soil and vegetation energy fluxes in observations of directional radiometric surface temperature. Agric. For. Meteorol. 77, 263–293. doi:10.1016/0168-1923(95)02265-y.
Treutter, D., and W. Feucht. (1991). Accumulation of phenolic compounds above the graft union of cherry trees. Gartenbauwissenschaft. 56:134-137.

Autoria:

Joaquim Bellvert

Programa Ús Eficient de l’Aigua de l’IRTA, Fruitcentre, Lleida

joaquim.bellvert@irta.cat

Xavier Miarnau

Programa de Fruticultura de l’IRTA, Fruitcentre, Lleida

 xavier.miarnau@irta.cat

Informació relacionada

El més llegit

S’amplien els terminis de presentació de la sol·licitud única i els ajuts associats al contracte global d’explotació fins el 31 de maig

El projecte LIFE AGRICLOSE es suma a la Setmana Internacional del Compost (ICAW)

El DARP actualitza els principals indicadors del sector agrícola de la campanya 2020